倪軍娥,孫立春,何 娟,蔣百召,汪洪強(qiáng),王 龍,郭麗娜

(中海油研究總院，北京 100027)

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印尼馬都拉海峽A氣田底流沉積-抱球蟲灰?guī)r儲(chǔ)層特征

倪軍娥,孫立春,何 娟,蔣百召,汪洪強(qiáng),王 龍,郭麗娜

(中海油研究總院，北京 100027)

印尼馬都拉海峽A氣田抱球蟲灰?guī)r形成于底流沉積作用。從巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間特征以及測(cè)井和地震等方面對(duì)其沉積特征進(jìn)行了研究。按沉積結(jié)構(gòu)分類，研究區(qū)巖石包括顆粒巖、泥質(zhì)顆粒巖和顆粒質(zhì)泥巖。前兩種巖性為顆粒支撐結(jié)構(gòu)，分選較好。顆粒巖和泥質(zhì)顆粒巖的儲(chǔ)集空間以粒內(nèi)孔為主，其次為粒間孔和孔洞，以及少量的鑄模孔和裂縫。儲(chǔ)層整體具有厚度大、物性好及凈毛比高的特點(diǎn)，因此含油氣潛能較大。針對(duì)研究區(qū)沉積環(huán)境存在的爭(zhēng)議，提出形成抱球蟲灰?guī)r的三大類物源。

抱球蟲；底流沉積；儲(chǔ)層特征；沉積環(huán)境；馬都拉海峽；印度尼西亞

20世紀(jì)70年代中期以后，深水底流控制的沉積作用日益得到關(guān)注[1]。近30年來(lái)，國(guó)外研究人員在白令海Navarinsky峽谷[2]、北大西洋布萊克外海嶺[3]、墨西哥灣Ewing和Garden區(qū)塊[4]以及北海的Danish地塹[5]等區(qū)域詳細(xì)研究了深海底流作用形成的沉積物。我國(guó)地質(zhì)學(xué)家底流研究始于20世紀(jì)80年代初期，劉寶珺等研究了珠穆朗瑪峰地區(qū)中侏羅統(tǒng)等深流沉積[6]；虞子治等研究了廣西欽州志留系至泥盆系等深巖[7]；姜在興等研究了皖中下志留統(tǒng)等深巖[8]；高振中等在甘肅平?jīng)鲋袏W陶統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)研究了平?jīng)鎏妓猁}等深積巖[9]。鄭榮才等人在南海北部大陸架陸坡研究了底流沉積作用[10-12]。

底流泛指從數(shù)百米到數(shù)千米深的海底存在的一切流動(dòng)，是一種顆粒搬運(yùn)及其重新分布的有效營(yíng)力。對(duì)陸源顆粒和生物顆?？砂徇\(yùn)數(shù)千公里。以該種方式，它們通過(guò)建造沉積體對(duì)塑造深海地形起了重要作用。這種在大陸邊緣或在主要海洋盆地中的沉積體大到長(zhǎng)1 000 km以上，小到與深海通道有關(guān)的極小形態(tài)[13-15]。

George Wust在20世紀(jì)30年代提出底流可能具有搬運(yùn)深海沉積物的能力，但當(dāng)時(shí)未得到重視。目前已識(shí)別出的底流主要有3類，等深流、內(nèi)波和內(nèi)潮汐[16]。Heegen等(1966)在對(duì)北大西洋陸隆沉積物研究之后首先提出了等深流和等深積巖等術(shù)語(yǔ)。等深流是由于地球旋轉(zhuǎn)的結(jié)果而形成的溫鹽水循環(huán)底流。等深積巖為相對(duì)較深水環(huán)境中溫鹽水驅(qū)動(dòng)的平行于等深線流動(dòng)的底流的沉積作用而形成的沉積物[17-22]。關(guān)于底流的速度，國(guó)內(nèi)外研究人員做過(guò)大量研究。據(jù)測(cè)定，大部分地區(qū)深水洋流比較緩滯，但發(fā)現(xiàn)各大洋西部邊緣的底流流速較高，一般可達(dá)5～15 cm/s，甚至可達(dá)70 cm/s以上的極高流速[23]。

在印尼北東爪哇海盆地多年的勘探和開發(fā)過(guò)程中，多個(gè)油氣田(Maleo，TSB，O和M等[24])證實(shí)了新近系上新統(tǒng)GL層為優(yōu)質(zhì)的抱球蟲灰?guī)r儲(chǔ)層。抱球蟲作為一種遠(yuǎn)洋浮游有孔蟲成為該區(qū)域的主力儲(chǔ)層，單個(gè)抱球蟲個(gè)體大小約為300 μm，含量約為60%，儲(chǔ)層具有厚度大、高孔隙度和滲透率的特征。依據(jù)地震、測(cè)井、薄片觀察和掃描電鏡分析等方法分析，該儲(chǔ)層屬于深水沉積。研究認(rèn)為該儲(chǔ)層受海洋底流的沉積作用，深水底流攜帶沉積物并對(duì)沉積物進(jìn)行改造。目前深水勘探和開發(fā)還有很大的未知領(lǐng)域[25]，為了更深入認(rèn)識(shí)深水沉積，本文以印尼馬都拉海峽A氣田為例，針對(duì)研究區(qū)底流沉積特征開展研究。

1 沉積背景

印尼馬都拉海峽A氣田位于巽他克拉通的東南緣、東北爪哇盆地(海上)的西部，為一長(zhǎng)軸反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造。構(gòu)造走向近東西向，南側(cè)以邊界斷層為界，東、西和北向低部位傾沒(méi)。

西側(cè)Karimunjawa穹窿將其與西爪哇盆地分開，南部以爪哇島弧為邊界。盆地向東逐漸過(guò)渡為深水Lombok盆地，向北部逐漸變淺至Patenosfer高地，該高地將其與Makassar盆地分開。該盆地是沿著巽他大陸架邊緣分布的第三紀(jì)弧后盆地的一部分。晚白堊世，東爪哇海盆地由一個(gè)位于俯沖帶前(之南)的洋盆演變成了如今位于火山弧之北的弧后盆地。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)古生物資料，GL層的灰?guī)r儲(chǔ)層可能是由Mundu組和Paciran組的Selorejo顆粒巖疊置而成。根據(jù)巖心觀察和薄片鑒定等研究成果，GL層巖性按成分分類屬于抱球蟲灰?guī)r，R.J.Dunham(1962)按沉積結(jié)構(gòu)對(duì)碳酸鹽巖分類的標(biāo)準(zhǔn)(表1)，GL層主要有4種巖性：顆粒巖、泥質(zhì)顆粒巖、顆粒質(zhì)泥巖及少量的灰泥巖。

1) 顆粒巖

顆粒支撐結(jié)構(gòu)，以生物碎屑顆粒為主，分選較好，顆粒含量平均為60.2%，雜基含量平均為11.4%，膠結(jié)和交代物含量平均為13.3%，面孔率平均為15.1%(圖1)。

表1 碳酸鹽巖分類標(biāo)準(zhǔn)

圖1 馬都拉海峽A氣田A-4井巖心薄片鏡下顯微特征(埋深3 299.2 ft)Fig.1 Thin section microscopic characteristics of cores from Well A-4 in Gas Field A in the Madura Strait (buried depth of 3 299.2 ft)

圖2 馬都拉海峽A氣田A-3井巖心薄片顯微特征Fig.2 Thin section microscopic characteristics of cores from Well A-3 in Gas Field A in the Madura Straita.埋深3 360.4 ft;b.埋深3 373.0 ft。

生物碎屑顆粒主要為抱球蟲，即浮游有孔蟲的一個(gè)常見群組，如抱球蟲屬、擬抱球蟲屬、球輪蟲屬等，另有少量的小型底棲有孔蟲、軟體動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、海綿骨架等生物碎屑和石英、長(zhǎng)石、海綠石等非生物碎屑。雜基主要為灰泥和陸源泥。膠結(jié)物以方解石為主，白云石次之。

2) 泥質(zhì)顆粒巖

鏡下特征仍然為顆粒支撐結(jié)構(gòu)，分選中等，含少量生物碎片及微化石。與顆粒巖相比泥質(zhì)含量增多，可見孔隙減小。

3) 顆粒質(zhì)泥巖

與前兩類巖性比較，灰泥含量較高。為灰泥支撐結(jié)構(gòu)，顆粒含量超過(guò)10%。如圖2顯示，顆粒質(zhì)泥巖浮游有孔蟲分選較差，體腔被含鐵方解石膠結(jié)物填充。

X-射線衍射分析顯示，顆粒巖及泥質(zhì)顆粒巖中碳酸鹽巖、粘土礦物以及其他礦物所占比例平均分別為93%，2%，5%。其中碳酸鹽巖的成分主要是方解石、文石、白云石和菱鐵礦。粘土礦物成分包括蒙脫石、伊利石和高嶺石。其他礦物包括石英、斜長(zhǎng)石、石膏和沸石。

2.2 儲(chǔ)集空間特征

GL層灰?guī)r儲(chǔ)層孔隙度總體比較高，覆壓孔隙度分布在20.8%～49.5%，平均為41.8%。滲透率分布差異明顯，覆壓滲透率為(1.3～995.1)×10-3μm2，平均為157.6×10-3μm2。屬于高孔、低-高滲型儲(chǔ)層(圖3)。

鑄體薄片顯示，巖石孔隙發(fā)育較好，主要為粒內(nèi)孔(圖4)，即生物腔孔，孔隙分布相對(duì)均勻，連通性較好(圖1)，其次為粒間孔和孔洞，以及少量的鑄模孔和裂縫。泥質(zhì)顆粒巖由于泥質(zhì)含量增加，粒間孔減少，粒內(nèi)孔由于被方解石和鐵方解石膠結(jié)充填作用而減小(圖5)，因此孔隙連通性相對(duì)減小。其中A-1井(顆粒巖，滲透率多大于100×10-3μm2)約有65%的孔喉半徑大于1 μm，35%的孔喉半徑小于1 μm，而雜基含量比較高、方解石和鐵質(zhì)方解石膠結(jié)比較嚴(yán)重的A-3井(泥質(zhì)顆粒巖，滲透率多小于10×10-3μm2)泥質(zhì)顆粒巖幾乎90%以上的孔喉半徑小于1 μm。因此，填隙物含量高導(dǎo)致平均孔喉半徑縮小是儲(chǔ)層孔隙度比較高而滲透率低的主要原因。顆粒質(zhì)泥巖由于泥質(zhì)含量更高，粒內(nèi)孔及粒間孔少量發(fā)育，孔隙連通性差(圖2)。

圖3 馬都拉海峽A氣田GL層儲(chǔ)層孔隙度和滲透率關(guān)系Fig.3 Relationship between porosity and permeability of GL reservoir in Gas Field A in the Madura Strait

圖4 馬都拉海峽A氣田A-4井GL層儲(chǔ)層鑄體薄片孔隙類型鑒定結(jié)果Fig.4 Pore types of cast thin sections of cores from GL reservoir of Well A-4 in Gas Field A in the Madura Strait(GLA和GLB為小層。)

圖5 馬都拉海峽A氣田A-1井巖心薄片掃描電鏡特征Fig.5 Scanning electronic microscope characteristics of thin section of Well A-1 in Gas Field A in the Madura Straita.浮游有孔蟲邊緣被方解石膠結(jié)并加厚，抱球蟲體腔孔隙中填充書頁(yè)狀高嶺石集合體，使得部分粒內(nèi)孔和粒間孔無(wú)法連通，埋深3 052.0 ft；b.右上方可見一個(gè)小型底棲有孔蟲，中間為一個(gè)浮游有孔蟲，其體腔內(nèi)為菱形的白云石膠結(jié)物，基質(zhì)為泥晶方解石和片狀粘土混合體，粒內(nèi)孔被封閉孤立，埋深3 532.5 ft

2.3 沉積特征

抱球蟲灰?guī)r巖心呈深灰色，因生物擾動(dòng)強(qiáng)烈，沉積構(gòu)造特征不明顯，硬度中等，以塊狀構(gòu)造為主，可見少量的沖刷構(gòu)造和平行層理，體現(xiàn)出牽引流的特征(圖6)。巖石分選較好，局部可見生物碎片，如軟體動(dòng)物殼體，且形態(tài)保存較好，反映出物源成分中有部分為近源沉積。

A氣田GL層儲(chǔ)層厚度大，厚度為64.1～91.7 m，凈毛比達(dá)到69.8%～100%。頂界在構(gòu)造主體部位呈現(xiàn)弱波谷的響應(yīng)特征，而在構(gòu)造翼部則呈現(xiàn)強(qiáng)波峰的響應(yīng)特征。在GL儲(chǔ)層內(nèi)部，由于含氣的影響，呈現(xiàn)雜亂反射的響應(yīng)特征。GL層底面呈現(xiàn)弱波峰的響應(yīng)特征，且由構(gòu)造頂部到翼部地震振幅逐漸增強(qiáng)。

GL下伏地層以及GL層均具有基本等厚，構(gòu)造變化平緩的特點(diǎn)(圖7)，但GL頂面以上地層厚度發(fā)生明顯變化。研究表明：在GL層沉積前研究區(qū)無(wú)明顯的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在GL層沉積后，由于構(gòu)造抬升形成構(gòu)造高點(diǎn)，頂面為角度不整合界面，導(dǎo)致GL層頂面形成明顯的“頂超底削”的特征。因此在A氣田的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不控制GL目的層段的沉積。

2.4 沉積環(huán)境

本氣田周邊多個(gè)油氣田也鉆遇上新統(tǒng)GL層抱球蟲灰?guī)r，但目前該儲(chǔ)層的沉積環(huán)境存在眾多爭(zhēng)議。Buglass(1985)認(rèn)為該套灰?guī)r可能為一套發(fā)育于相對(duì)深陸架、水深約120 m的等深積巖；Henk(2001，2002)認(rèn)為Mundu層下部的有孔蟲(抱球蟲)顆粒質(zhì)泥巖沉積于外陸架環(huán)境，而有孔蟲(抱球蟲)顆粒巖和有孔蟲(抱球蟲)泥質(zhì)顆粒巖則沉積于內(nèi)陸架、外陸架或二者過(guò)渡帶；P T Rocktech Sejahtera(1993)和P T Corelab Indonesia(2006)認(rèn)為該有孔蟲(抱球蟲)顆粒巖為深水軟泥沉積，水深范圍為200～2 000 m；McGowan(2006)在研究類似氣田(Maleo氣田)生物碎屑灰?guī)r時(shí)發(fā)現(xiàn)，抱球蟲占有孔蟲的55%～95%，這個(gè)比例明顯是和深海軟泥有關(guān)的。他同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，抱球蟲的種類繁多，因此，他認(rèn)為這類巖石應(yīng)該是水深約為100～200 m的層狀水柱沉積而成。Schiller等(1994)[26]則認(rèn)為研究區(qū)沉積物不是由溫鹽循環(huán)形成，而是由上新世時(shí)期盆地內(nèi)持續(xù)的流體形成，在相對(duì)大而厚的泥質(zhì)等深積隆起的頂部和翼部，即持續(xù)的底流對(duì)懸浮的粘土、泥晶灰?guī)r和浮游有孔蟲進(jìn)行搬運(yùn)并形成泥質(zhì)等深積“漂積體”，后期的水流能力足夠強(qiáng)，對(duì)懸浮的粘土和泥晶灰?guī)r進(jìn)行簸揚(yáng)并搬走，而將有孔蟲沉積為干凈、分選很好的有孔蟲(抱球蟲)顆粒巖。此外，有少量古水流資料指示上新世時(shí)期該區(qū)域的底流方向?yàn)樽晕飨驏|。

H.Okada指出一些研究人員常常將底流與等深流劃等號(hào)[21]，F(xiàn)augères認(rèn)為等深積巖應(yīng)僅僅使用于穩(wěn)定的地轉(zhuǎn)流沉積或有意義的改造的相對(duì)較深水的沉積物。在古水深不能確切限定的地方，將古代沉積物認(rèn)定為等深積巖是不明智的[13]。底流包括等深流、大洋渦旋產(chǎn)生的底流、風(fēng)驅(qū)底流等，其涵義更為廣泛[22]。研究區(qū)缺乏資料確定其古水深，進(jìn)而無(wú)法確定此沉積物是否沿著等深線沉積。此外，“漂積體”往往規(guī)模巨大，而研究區(qū)及周邊類似沉積體呈現(xiàn)出“小而多”的特點(diǎn)，因此，筆者認(rèn)為GL層稱之為底流沉積更合理。

3 結(jié)論

1) 印尼馬都拉海峽A氣田GL層巖性按成分分類屬于抱球蟲灰?guī)r。按沉積結(jié)構(gòu)分類，研究區(qū)巖石包括顆粒巖、泥質(zhì)顆粒巖和顆粒質(zhì)泥巖。

2) 儲(chǔ)層具有厚度大、物性好及凈毛比高的特征。儲(chǔ)層受海洋底流的沉積作用，深水底流攜帶沉積物并對(duì)沉積物進(jìn)行改造。

圖6 馬都拉海峽A氣田抱球蟲灰?guī)r巖心照片F(xiàn)ig.6 Core photos of globigerinid limestone in Gas Field A in the Madura Straita.埋深3 210.0 ft;b.埋深3 311.2 ft;c.埋深3 301.0 ft;d.埋深3 017.0 ft;e.埋深3 203.2 ft;f.埋深3 202.2 ft

圖7 馬都拉海峽A氣田GL層地震剖面Fig.7 Seismic profile of GL reservoir in Gas Field A in the Madura Strait

3) 研究區(qū)的抱球蟲灰?guī)r顆粒以浮游有孔蟲為主，含有少量底棲有孔蟲。綜合分析認(rèn)為研究區(qū)以底流攜帶和改造原地沉積物作用為主，兼陸源淺水物源的雙重影響的沉積模式。

4) 推測(cè)GL層物源有三大類。第一類為主要的物源，底流攜帶的大量異地浮游有孔蟲，即抱球蟲；第二類物源由大陸架淺水沉積環(huán)境搬運(yùn)而來(lái)；第三類為原地的生物，如底棲有孔蟲，軟體動(dòng)物等，受底流的后期改造。

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(編輯 張玉銀)

Characteristics of globigerinid limestone reservoirs of bottom current deposition in Gas Field A of Madura Strait, Indonesia

Ni Jun’e,Sun Lichun,He Juan,Jiang Baizhao,Wang Hongqiang,Wang Long,Guo Lina

(CNOOCResearchInstitute,Beijing100027,China)

Globigerinid limestone in Gas Field A of Madura Strait in Indonesia might be deposited by bottom current in outer shelf to upper slope.Petrological and reservoir space characteristics as well as well logging and seismic data were integrated to describe its sedimentary characteristics.According to Dunham’s classification,the reservoir consists of grainstone,packstone and wackestone.The former two lithologies are grain supported and well sorted,and the reservoir space was dominated by intragranular dissolved pore,followed by intergranular dissolved pore and vuggsand a small amount of moldic pores and fractures.The reservoirs feature in large thickness,good physical properties and high NTG,and have great petroleum-bearing potential.There has been much debate over the depositional environment of the Pliocene globigerinid limestone in the Madura Strait.We propose three provenances for the reservoir.

globigerinid,bottom current deposition,reservoir characteristics,depositional environment，Madura Strait，Indonesia

0253-9985(2016)05-0773-06

10.11743/ogg20160517

2015-05-26;

2016-03-12。

倪軍娥(1983—)，女，碩士研究生，開發(fā)地質(zhì)。E-mail:nijune@163.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05024-002)。

TE121.3

A