曾小明 于 佳 潘 燕 陳曉武 張 輝

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

?

陵水凹陷北坡海底扇孔隙演化和成巖相研究

曾小明 于 佳 潘 燕 陳曉武 張 輝

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

瓊東南盆地陵水凹陷北坡海底扇儲(chǔ)層巖性較細(xì)，物性較差，并且對(duì)其低滲的成因不明、甜點(diǎn)的展布也不清。通過(guò)利用巖石薄片、掃描電鏡、粒度分析、壓汞以及物性等資料來(lái)分析其孔隙演化，并從成巖相的研究角度來(lái)預(yù)測(cè)其甜點(diǎn)展布。研究結(jié)果認(rèn)為研究區(qū)梅山組二段儲(chǔ)層孔隙類型主要為原生粒間孔和鑄模孔，處在中成巖階段A期。從沉積因素和成巖作用兩個(gè)方面總結(jié)出了研究區(qū)的孔隙演化模式：沉積環(huán)境控制了原始孔隙度的大小，后期機(jī)械壓實(shí)是孔隙減小的主要原因，溶解作用對(duì)孔隙增大起到了巨大貢獻(xiàn)。研究區(qū)主要識(shí)別和劃分出了中等壓實(shí)長(zhǎng)石溶蝕相、中等壓實(shí)海綠石膠結(jié)相和強(qiáng)壓實(shí)弱溶蝕相3種成巖相，甜點(diǎn)主要分布在水動(dòng)力較強(qiáng)的海底扇內(nèi)扇中等壓實(shí)長(zhǎng)石溶蝕相中。

孔隙演化 成巖相 梅二段 海底扇 瓊東南盆地

隨著石油勘探和鉆井技術(shù)的發(fā)展，目前海底扇已成為世界各地油氣田重要的產(chǎn)油氣儲(chǔ)層，同時(shí)也是未來(lái)的勘探重點(diǎn)。近年來(lái)，我國(guó)南海海域油氣勘探取得了較大的進(jìn)展，在海底扇中發(fā)現(xiàn)了大量的氣田[1-3]。其中瓊東南盆地的陵水凹陷北坡通過(guò)鉆井證實(shí)了在梅山組二段(以下簡(jiǎn)稱梅二段)發(fā)育海底扇沉積[4]，并且天然氣儲(chǔ)量規(guī)模較大，但整體上其勘探程度、地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度都相對(duì)較低，目前的研究重點(diǎn)集中在宏觀上的構(gòu)造演化、層序劃分、成藏體系和沉積相等方面[5-6]，而對(duì)微觀上的成巖作用和孔隙演化的研究則很少。儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)控制了儲(chǔ)層物性特征，而沉積物沉積后的孔喉會(huì)受到成巖作用改造，成巖作用決定了其后期的孔隙演化[7]。本次研究通過(guò)巖芯常規(guī)物性分析、鑄體薄片、掃描電鏡、粒度分析、黏土X衍射等分析化驗(yàn)資料，對(duì)陵水凹陷北坡海底扇儲(chǔ)層成巖作用和孔隙演化進(jìn)行系統(tǒng)研究，來(lái)闡明研究區(qū)儲(chǔ)層低滲的成因，并從成巖相的角度來(lái)預(yù)測(cè)甜點(diǎn)(優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層)的分布，來(lái)指導(dǎo)下一步的油氣勘探方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

瓊東南盆地位于我國(guó)南海北部陸緣，是一個(gè)非典型被動(dòng)大陸邊緣盆地，構(gòu)造上可劃分為北部坳陷帶、中部隆起帶、中央坳陷帶和南部隆起帶四個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元[8-9]。研究區(qū)位于中部隆起帶的陵水低凸起(陵水凹陷北坡)上(圖1)，緊鄰大而成熟的生烴灶陵水凹陷，泥底辟和深部大斷裂發(fā)育，可以有效溝通深部的烴源巖和儲(chǔ)集體，構(gòu)成了良好的成藏系統(tǒng)。其中梅二段海底扇是由陸架邊緣三角洲提供沉積物，經(jīng)滑動(dòng)和滑塌，然后經(jīng)峽谷水道搬運(yùn)，在末端形成海底扇[4]。儲(chǔ)層巖性較細(xì)，主要為粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖、少量的細(xì)砂巖；物性較差，主要表現(xiàn)為低滲特征。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)巖芯、壁芯和薄片資料統(tǒng)計(jì)分析，表明研究區(qū)巖性較細(xì)，以灰色泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖為主，少量的細(xì)砂巖。砂巖巖石類型主要為長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖和巖屑質(zhì)石英砂巖(圖2)，石英相對(duì)含量為77.9%～87.9%，平均為82.7%，其中單晶石英含量較高；長(zhǎng)石相對(duì)含量為6.0%～10.3%，平均為8.5%；巖屑相對(duì)含量為4.3%～12.4%，平均為8.8%，其中巖屑以云母片巖、云母石英片巖等變質(zhì)巖巖屑為主，少量的噴出巖巖屑。儲(chǔ)層泥質(zhì)含量較高，約9.2%～13.6%。顆粒磨圓為次圓狀—次棱角狀，分選好—中等，顆粒間主要為點(diǎn)—線式接觸。砂巖成分成熟度較高，結(jié)構(gòu)成熟度中等，表明其經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)的遠(yuǎn)源沉積特點(diǎn)。

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過(guò)鑄體薄片觀察，梅二段儲(chǔ)層面孔率變化大，分布在12%～28%之間，平均為17%?？紫额愋鸵栽ｉg孔和鑄?？诪橹?、次為粒間溶孔和生物體腔孔，少量的粒內(nèi)溶孔。喉道類型以孔隙縮小型喉道為主，喉道半徑較小，中值分布在0.047～0.623 μm，平均為0.259 μm?？紫杜湮粩?shù)較小，分布在0.52～1.11之間。

圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 The location map of the study area

圖2 梅二段巖石類型Fig.2 Classification of M2 sandstone

2.3 物性特征

通過(guò)巖芯和壁芯實(shí)驗(yàn)分析得到其孔隙度分布在14.8～26.8%，平均為22.5%，滲透率主要分布在0.1～26.9×10-3μm2，平均為7.6×10-3μm2，主要表現(xiàn)為中孔低滲儲(chǔ)層特征(圖3)，局部發(fā)育特低滲和中滲儲(chǔ)層(甜點(diǎn))，孔滲關(guān)系較好。儲(chǔ)層物性和巖性有一定的相關(guān)性，巖性越粗，物性越好。

圖3 梅二段物性特征Fig.3 Physical properties characteristics of M2 sandstone

3 成巖序列

根據(jù)黏土X衍射、孢粉顏色和包裹體等分析化驗(yàn)結(jié)果，表明梅二段儲(chǔ)層鏡質(zhì)體反射率分布在0.84%～0.89%之間，孢粉顏色為深黃—桔黃，熱變指數(shù)(TAI)分布在2.83～2.95之間，最大熱解溫度主要分布在440℃～449℃之間。伊/蒙混層中蒙皂石占15%～20%，為部分有序混層帶，顆粒間以點(diǎn)—線接觸為主。碳酸鹽膠結(jié)物以亮晶鐵方解石為主，次為菱鐵礦，石英次生加大多為Ⅱ級(jí)。儲(chǔ)層埋藏深度3 500～3 900 m，孔隙類型以原生粒間孔和鑄?？诪橹?。根據(jù)中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5477—2003)，認(rèn)為梅二段儲(chǔ)層處于中成巖A期(圖4)。

4 孔隙演化

4.1 原始孔隙計(jì)算

為了表征后期成巖作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙變化的定量影響，首先需要相對(duì)準(zhǔn)確地恢復(fù)儲(chǔ)層的原始孔隙度(Ф0)，這關(guān)系到后面的計(jì)算出來(lái)的壓實(shí)率和膠結(jié)率等參數(shù)的大小。因此原始孔隙度的確定是儲(chǔ)層進(jìn)行孔隙演化定量分析的首要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[10-12]。而原始孔隙度的大小與沉積物的粒度大小、磨圓和分選等巖石參數(shù)都有關(guān)系，但主要受巖石顆粒的分選控制。目前確定原始孔隙度的方法通常有兩種：一是選擇相似沉積環(huán)境下現(xiàn)代沉積物的孔隙度測(cè)試結(jié)果作為所有樣品的原始孔隙度[13-14]，即根據(jù)不同的沉積環(huán)境，簡(jiǎn)單的把35%[15]、40%[16]或45%[17]等作為其原始孔隙度；二是由Beard和Weyl根據(jù)濕砂填集實(shí)驗(yàn)的結(jié)果建立的圖版或擬合的公式來(lái)確定[18]，計(jì)算公式為Ф0=20.91+22.90/S0，其中S0為特拉斯克(Trask)分選系數(shù)，其值為粒度累積概率曲線上概率值為25%和75%處所對(duì)應(yīng)的顆粒直徑比值的開(kāi)方，可由激光粒度實(shí)驗(yàn)資料分析等方法得到。

研究區(qū)儲(chǔ)層為海底扇沉積，搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，粒度較細(xì)，分選較好，分選系數(shù)S0在1.65～1.80之間，通過(guò)采用方法二，計(jì)算得到的原始孔隙度分布在33%～35%之間。

4.2 后期成巖作用對(duì)孔隙的影響

松散的沉積物在地表沉積后，其后的孔隙演化取決于埋藏過(guò)程中受到的成巖作用類型和強(qiáng)度。研究區(qū)梅二段儲(chǔ)層主要經(jīng)歷了破壞性的壓實(shí)和膠結(jié)作用、建設(shè)性的溶解作用，交代作用較弱。各階段的成巖作用都是相互聯(lián)系的，共同控制了儲(chǔ)層的孔隙演化過(guò)程。下面具體來(lái)分析一下各成巖作用特征以及對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的定量影響：

4.2.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用對(duì)原生孔隙的破壞是不可逆的，并且隨著埋藏深度的加深，壓實(shí)作用越強(qiáng)，原生孔隙損失越多。由于研究區(qū)梅二段儲(chǔ)層埋藏深度約3 500～3 900 m，壓實(shí)作用主要表現(xiàn)為機(jī)械壓實(shí)，壓溶很少見(jiàn)，薄片上可觀察到云母等塑性顆粒彎曲變形程度中等(圖5a)、剛性顆粒有一定的定向排列，顆粒接觸關(guān)系以點(diǎn)—線和線接觸為主。常用壓實(shí)率Y來(lái)定量表示壓實(shí)作用對(duì)巖石孔隙體積損失程度：Y=(Ф0-Ф1)/Ф0×100%，其中Ф0為原始孔隙體積，Ф1為粒間體積，其值為粒間孔隙體積和膠結(jié)物體積之和，一般通過(guò)薄片分析得到。本次壓實(shí)作用采用分類標(biāo)準(zhǔn)為：Y≥50%，強(qiáng)壓實(shí)；50%>Y>30%，中等壓實(shí)；Y≤30%，弱壓實(shí)。

經(jīng)薄片觀察估算，研究區(qū)壓實(shí)率大約34%～55%，即表示壓實(shí)作用損失的原生孔隙達(dá)11%～19%(表1)，表現(xiàn)為中等—強(qiáng)壓實(shí)。

表1 陵水凹陷北坡梅二段孔隙度演化史

4.2.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用和壓實(shí)作用一樣，都會(huì)導(dǎo)致巖石孔隙體積減小，但兩者相互制約和約束，比如早期膠結(jié)作用形成的碳酸鹽膠結(jié)物會(huì)抑制后期的壓實(shí)作用。研究區(qū)膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主，膠結(jié)物主要為自生海綠石、次為菱鐵礦和鐵方解石。具體表現(xiàn)為：①海綠石，自生礦物，顆粒粒徑較大，形態(tài)多樣，多呈橢圓狀和不規(guī)則形態(tài)(由于其剛形成時(shí)，是一種柔軟的凝膠質(zhì)，形態(tài)易受到水動(dòng)力條件和顆粒碰撞擠壓影響)[19-21]，在單偏光鏡下中呈淺綠、黃綠色(圖5b)，含量較多，最大可達(dá)10%；②碳酸鹽膠結(jié)物，含量約0.5%～3.5%，主要為鐵方解石和菱鐵礦。泥晶方解石和白云石早期碳酸鹽膠結(jié)物經(jīng)溶解或蝕變后，保存下來(lái)的極少，而粉晶菱鐵礦保存下來(lái)的較多，在鏡下呈球粒狀(圖5d)，鐵方解石和鐵白云石晚期膠結(jié)物呈亮晶粒狀分布于粒間殘余孔隙內(nèi)(圖5c)；③黃鐵礦，含量較少，形成于成巖早期，在掃描電鏡下呈莓球狀晶粒集合體(圖5h)；④自生黏土礦物，根據(jù)黏土X衍射發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)黏土礦物主要有綠泥石、高嶺石、伊利石和伊/蒙混層(圖5g)。其中綠泥石含量最高，達(dá)到36.5%，其次為伊利石29.6%，伊/蒙混層28.9%，高嶺石含量最低，為5.0%。自生綠泥石通常形成于偏堿性富鐵或富鎂的沉積環(huán)境中[16]，形成的綠泥石部分以孔隙襯邊形式存在(圖5h)，通常被綠泥石包裹的石英顆粒無(wú)次生加大現(xiàn)象，說(shuō)明這種綠泥石包膜抑制了后期石英次生加大，局部還可觀察到自生綠泥石和自生石英相互競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)，對(duì)儲(chǔ)層起到一定的保護(hù)作用[22-23]；⑤硅質(zhì)膠結(jié)，以充填粒間孔隙的微晶自生石英集合體為主，石英次生加大少見(jiàn)，其中硅質(zhì)主要來(lái)源于長(zhǎng)石的溶蝕。常用膠結(jié)率J來(lái)定量表示膠結(jié)作用對(duì)巖石孔隙體積損失程度：J=Ф2/Ф1×100%，其中Ф2為膠結(jié)物含量，Ф1為粒間體積，其值為粒間孔隙體積和膠結(jié)物體積之和[24]。本次膠結(jié)作用采用分類標(biāo)準(zhǔn)為：J≥50%，強(qiáng)膠結(jié)；50%>J>30%，中等膠結(jié)；J≤30%，弱膠結(jié)。

經(jīng)薄片觀察估算，研究區(qū)膠結(jié)率大約10%～38%，即表示膠結(jié)作用損失的原生孔隙達(dá)2%～12%(表1)，表現(xiàn)為弱—中等膠結(jié)。

4.2.3 溶解作用

研究區(qū)溶解作用較強(qiáng)，對(duì)孔隙增加起到了較大的貢獻(xiàn)，梅二段儲(chǔ)層被溶解組分主要為鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石顆粒，少量的碳酸鹽膠結(jié)物和生物碎屑，產(chǎn)生了較多的粒間溶孔和鑄?？祝倭康牧?nèi)溶孔和生物體腔孔(圖5e)。其中長(zhǎng)石溶蝕多沿解理縫進(jìn)行，形成粒間和粒內(nèi)溶孔；溶蝕程度強(qiáng)時(shí)，形成蜂巢狀溶孔(圖5i)；溶蝕強(qiáng)度更強(qiáng)時(shí)，顆粒呈港灣狀、圓弧狀或者只存留殘骸形成鑄?？?圖5f)。梅山組下部崖城組烴源巖處在過(guò)成熟階段，形成富含有機(jī)酸的流體通過(guò)底劈形成的斷裂系統(tǒng)向上運(yùn)移溶蝕梅山組儲(chǔ)層。常用溶蝕率R來(lái)定量表示溶蝕作用對(duì)巖石孔隙體積增加的貢獻(xiàn)程度[25]：R=Ф3/Ф×100%，其中Ф3為溶蝕產(chǎn)生的孔隙體積，Ф為現(xiàn)今孔隙度。本次溶解作用采用以下的分類標(biāo)準(zhǔn)：R≥50%，強(qiáng)溶解；50%>R>30%，中等溶解；R≤30%，弱溶解。

經(jīng)薄片觀察估算，研究區(qū)溶蝕率大約17%～35%，即表示由溶解作用增加的次生孔隙達(dá)4%～13%(表1)，表現(xiàn)為弱—中等溶解。

4.3 孔隙演化

通過(guò)計(jì)算得到原始孔隙度，根據(jù)巖石埋藏過(guò)程中受到的成巖作用和孔隙體積的變化，再結(jié)合區(qū)域埋藏史和地?zé)崾?，總結(jié)出陵水凹陷北坡海底扇儲(chǔ)層成巖序列與孔隙演化模式(圖6)。通過(guò)前面資料分析認(rèn)為，成巖作用主要是按照：①機(jī)械壓實(shí)作用使孔隙急劇減少；②早期膠結(jié)使孔隙接著減少；③長(zhǎng)石和碳酸鹽膠結(jié)物等溶蝕使孔隙增加；④晚期碳酸鹽和硅質(zhì)膠結(jié)再次使孔隙減少，這樣的成巖序列進(jìn)行。具體表現(xiàn)為：在早成巖階段，成巖環(huán)境為堿性，主要表現(xiàn)為較強(qiáng)烈的機(jī)械壓實(shí)、早期碳酸鹽膠結(jié)以及自生海綠石膠結(jié)，導(dǎo)致孔隙大幅減少，損失的孔隙達(dá)到11%～18%；在中成巖階段A期，有機(jī)質(zhì)處于成熟階段，有機(jī)質(zhì)往外排放大量的有機(jī)酸，成巖環(huán)境為酸性，對(duì)早期碳酸鹽膠結(jié)物和長(zhǎng)石等不穩(wěn)定組分進(jìn)行溶蝕，溶蝕作用較強(qiáng)，次生孔隙發(fā)育，溶蝕增加的次生孔隙達(dá)4%～13%；在中成巖階段B期，成巖環(huán)境為弱堿性，晚期碳酸鹽和硅質(zhì)膠結(jié)物發(fā)育，孔隙體積進(jìn)一步減??；在晚成巖階段，成巖環(huán)境為堿性，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用強(qiáng)，但會(huì)產(chǎn)生微裂縫，導(dǎo)致次生孔隙增加。

4.4 成巖相劃分及有利相帶

研究區(qū)梅二段儲(chǔ)層總體上表現(xiàn)為低滲特征，局部發(fā)育中滲儲(chǔ)層。低滲儲(chǔ)層中甜點(diǎn)的形成和分布，與沉積因素、成巖作用密切相關(guān)，其中沉積因素的巖石顆粒的粒度大小、分選、磨圓度以及泥質(zhì)含量不僅直接決定著儲(chǔ)層的原始孔隙度，還影響著后期成巖作用，并且不同沉積相帶的巖石學(xué)特征、流體性質(zhì)、斷裂特征以及埋深都不一樣，其受到的成巖作用種類和強(qiáng)弱亦有所差異，成巖作用決定了后期的孔隙演化[26-27]。為此本次研究采用成巖相來(lái)表征儲(chǔ)層受到主要的成巖作用種類和強(qiáng)度，成巖相是指沉積物在一定沉積和成巖環(huán)境下經(jīng)歷一定成巖演化的產(chǎn)物[28]，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于成巖相的分類命名還沒(méi)有形成統(tǒng)一的方案，但大部分學(xué)者對(duì)于成巖相的劃分基本上都是依據(jù)成巖作用、成巖環(huán)境和成巖演化階段的產(chǎn)物這三個(gè)方面[29-33]。本次研究成巖相的分類命名主要依據(jù)沉積物經(jīng)歷最主要的成巖作用類型、強(qiáng)度和成巖演化序列后表現(xiàn)出來(lái)的主要的成巖礦物等特征。研究區(qū)主要識(shí)別和劃分出以下3種成巖相：

圖6 陵水凹陷北坡儲(chǔ)層孔隙演化模式Fig.6 Pore evolution model of reservior in the north slope of Lingshui sag

4.4.1 中等壓實(shí)長(zhǎng)石溶蝕相

中等壓實(shí)長(zhǎng)石溶蝕相主要發(fā)育在水動(dòng)力較強(qiáng)的海底扇內(nèi)扇水道沉積微相中[4]，在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為高幅鐘形特征，巖性主要為灰白色粉—細(xì)砂巖，其粒度相對(duì)較粗，受到的水流淘洗和沖刷程度較強(qiáng)，沉積的泥質(zhì)較少，分選好(計(jì)算得到的原始孔隙較大)，并且?guī)r石組分中石英含量較高(表2)，抗壓實(shí)能力較強(qiáng)，使得壓實(shí)作用強(qiáng)度會(huì)相對(duì)變?nèi)?，顆粒間以點(diǎn)接觸為主，壓實(shí)率介于30%～50%之間，表現(xiàn)為中等壓實(shí)。原生粒間孔保存較多，這為后期酸性流體的流動(dòng)提供了順暢的滲流通道，易發(fā)生溶蝕作用，還可以帶走溶蝕作用留下的黏土礦物等產(chǎn)物。研究區(qū)崖城組烴源巖處在過(guò)成熟階段，其排出的有機(jī)酸對(duì)梅山組長(zhǎng)石溶蝕最強(qiáng)烈，產(chǎn)生較多的粒間溶孔和鑄?？?圖7)，同時(shí)對(duì)喉道有擴(kuò)大作用，對(duì)于低滲儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，可以極其有效地改善孔喉結(jié)構(gòu)，孔喉半徑分布在0.774～0.934 μm之間，長(zhǎng)石溶蝕產(chǎn)生的次生孔隙可達(dá)4%～11%。該類成巖相儲(chǔ)層埋藏深度一般小于3 850 m，物性相對(duì)較好，孔隙度大于24%，滲透率分布在10～30×10-3μm2之間，屬于中滲儲(chǔ)層，是研究區(qū)的甜點(diǎn)。

4.4.2 中等壓實(shí)海綠石膠結(jié)相

中等壓實(shí)海綠石膠結(jié)相主要發(fā)育在水動(dòng)力較強(qiáng)的海底扇中扇的水道沉積微相中[4]，在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為中幅復(fù)合形特征，巖性主要為灰綠色粉砂巖(由于富含海綠石，巖石呈灰綠色)，其粒度也相對(duì)較粗，沉積的泥質(zhì)較少，分選磨圓較好(表2)，顆粒接觸關(guān)系以線—點(diǎn)接觸為主，壓實(shí)率介于30%～50%之間，表現(xiàn)為中等壓實(shí)。同時(shí)還有一個(gè)主要成巖作用是膠結(jié)作用，膠結(jié)物主要為早期形成的自生海綠石，多呈橢圓狀充填孔隙中(圖7)，礦物粒徑較大，含量可達(dá)6%～10%，相當(dāng)于增加了碎屑顆粒的體積，對(duì)壓實(shí)作用有一定的抑制作用，有利于原生粒間孔的保存，孔喉半徑分布在0.450～0.798 μm之間。該類成巖相儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，孔隙度分布在19%～25%，滲透率分布在1～20×10-3μm2，多屬于中滲儲(chǔ)層，少量的低滲儲(chǔ)層。

表2 陵水凹陷北坡梅二段成巖相類型和特征

4.4.3 強(qiáng)壓實(shí)弱溶蝕相

強(qiáng)壓實(shí)弱溶蝕相主要發(fā)育在水動(dòng)力較弱的海底扇外扇和中扇天然堤—漫溢砂沉積微相中[4]，在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為中低幅漏斗形特征，由于遠(yuǎn)離物源，其粒度較細(xì)，以泥質(zhì)粉砂巖為主，泥質(zhì)含量較高，抗壓實(shí)作用的石英含量較低(表2)。壓實(shí)作用強(qiáng)烈，原生孔隙保存較少，顆粒間以線接觸為主(圖7)，壓實(shí)率大于50%，表現(xiàn)為強(qiáng)壓實(shí)。喉道半徑較小，小于0.450 μm，成巖階段后期形成的酸性流體無(wú)法有效地和不穩(wěn)定礦物組分接觸，溶蝕作用較弱，產(chǎn)生的次生孔隙有限。該類成巖相儲(chǔ)層埋藏深度也比前面兩種成巖相大，大于3 850 m，物性較差，孔隙度一般小于19%，滲透率小于1×10-3μm2，多屬于極低滲儲(chǔ)層。因此強(qiáng)壓實(shí)弱溶蝕是研究區(qū)儲(chǔ)層物性較差的主要成因。

通過(guò)以上成巖相分析可知，各成巖相和沉積因素(巖性、巖石組分和沉積相帶等)密切相關(guān)，為此本文根據(jù)各成巖相特征和地質(zhì)研究成果[4]，得到成巖相平面分布(圖8)。各成巖相的分布可在一定程度上反映儲(chǔ)層物性的展布規(guī)律，研究區(qū)甜點(diǎn)主要集中在海底扇內(nèi)扇水道的中等壓實(shí)長(zhǎng)石溶蝕相中。

圖7 陵水凹陷北坡梅二段儲(chǔ)層成巖相類型Fig.7 The diagenetic facies types of M2 reservior in the north slope of Lingshui sag

圖8 陵水凹陷北坡梅二段儲(chǔ)層成巖相分布圖Fig.8 The diagenetic facies types of M2 reservior in the north slope of Lingshui sag

5 結(jié)論

(1) 陵水凹陷北坡梅二段海底扇發(fā)育，巖性以粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，少量的細(xì)砂巖，砂巖巖石類型主要為長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖和巖屑質(zhì)石英砂巖，顆粒磨圓為次圓狀—次棱角狀，分選好—中等，顆粒間主要為點(diǎn)—線式接觸。物性主要表現(xiàn)低滲特征，局部發(fā)育中滲儲(chǔ)層，成巖階段處在中成巖階段A期。

(2) 沉積環(huán)境決定了其原始孔隙度，也影響后期的成巖作用；而后期的成巖作用(壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用)決定了其儲(chǔ)層后期的孔隙演化。研究區(qū)原始孔隙度主要是按照：①機(jī)械壓實(shí)使孔隙急劇減少；②早期膠結(jié)使孔隙接著減少；③長(zhǎng)石和碳酸鹽膠結(jié)物等溶蝕使孔隙增加；④晚期碳酸鹽和硅質(zhì)膠結(jié)再次使孔隙減少，這樣的成巖序列進(jìn)行的。

(3) 成巖相的劃分和命名方案主要依據(jù)沉積物經(jīng)歷最主要的成巖作用類型、強(qiáng)度和成巖演化序列后表現(xiàn)出來(lái)的主要的成巖礦物等特征。研究區(qū)發(fā)育中等壓實(shí)長(zhǎng)石溶蝕相、中等壓實(shí)海綠石膠結(jié)相和強(qiáng)壓實(shí)弱溶蝕相3種成巖相，同時(shí)明確了強(qiáng)壓實(shí)弱溶蝕相是研究區(qū)儲(chǔ)層物性較差的主要成因，平面上主要分布在水動(dòng)力較弱的海底扇外扇和中扇天然堤—漫溢砂沉積微相中；而甜點(diǎn)主要集中在中等壓實(shí)長(zhǎng)石溶蝕相上，其孔喉半徑較大，物性較好，平面上主要分布在水動(dòng)力較強(qiáng)的海底扇內(nèi)扇水道沉積微相中，是下一步比較有利的勘探方向。

References)

1 張伙蘭，謝金有，劉億，等. 鶯歌海盆地XF區(qū)黃流組砂巖儲(chǔ)集性能差異的控制因素及其地質(zhì)意義[J]. 天然氣工業(yè)，2014，34(5)：43-48. [Zhang Huolan, Xie Jinyou, Liu Yi, et al. Controlling factors of storage capacity differences of Huangliu Fm. sandstone in XF area of the Yinggehai Basin and their geologic significance[J]. Natural Gas Industry, 2014, 34(5): 43-48.]

2 于俊峰，裴健翔，王立鋒，等. 鶯歌海盆地東方13-2重力流儲(chǔ)層超壓氣田氣藏性質(zhì)及勘探啟示[J]. 石油學(xué)報(bào)，2014，35(5)：829-838. [Yu Junfeng, Pei Jianxiang, Wang Lifeng, et al. Gas pool properties and its exploration implications of the Dongfang 13-2 gravity reservoir-overpressure gas field in Yinggehai Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2014, 35(5): 829-838.]

3 李云，鄭榮才，朱國(guó)金，等. 珠江口盆地荔灣3-1氣田珠江組深水扇沉積相分析[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2011，29(4)：665-676. [Li Yun, Zheng Rongcai, Zhu Guojin, et al. Facies and depositional model of a deepwater fan in the Zhujiang Formation, Liwan 3-1 gasfield, Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 29(4): 665-676.]

4 曾小明，潘燕，于佳，等. 陵水凹陷北坡低密度濁流海底扇沉積特征[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2015，15(33)：48-53，78. [Zeng Xiaoming, Pan Yan, Yu Jia, et al. Low-density turbidity submarine fan sedimentary characteristics in north slope of Lingshui sag[J]. Science Technology and Engineering, 2015, 15(33): 48-53, 78.]

5 王子嵩，劉震，孫志鵬，等. 瓊東南深水區(qū)樂(lè)東—陵水凹陷漸新統(tǒng)烴源巖早期預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，45(3)：876-888. [Wang Zisong, Liu Zhen, Sun Zhipeng, et al. Preliminary prediction and evaluation of Oligocene source rocks in Ledong-lingshui sag in deep-water area of Qiongdongnan Basin[J]. Journal of Central South University: Science and Technology, 2014, 45(3): 876-888.]

6 宋廣增，王華，孫志鵬，等. 瓊東南盆地深水區(qū)陵水凹陷古近紀(jì)同沉積斷裂對(duì)層序構(gòu)成樣式的控制[J]. 中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，38(4)：9-18. [Song Guangzeng, Wang Hua, Sun Zhipeng, et al. Paleogene syndepositional fault and its control on sequence architecture of Lingshui sag, deepwater area of Qiongdongnan Basin, South China Sea[J]. Journal of China University of Petroleum: Edition of Natural Science, 2014, 38(4): 9-18.]

7 鄒妞妞，張大權(quán)，姜楊，等. 準(zhǔn)噶爾瑪東地區(qū)下烏爾禾組儲(chǔ)層成巖作用與孔隙演化[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，2015，34(1)：42-48. [Zou Niuniu, Zhang Daquan, Jiang Yang, et al. Diagenesis and porosity evolution of Permian lower Urho Formation reservoir in the Madong area, Junggar Basin[J]. Geological Science and Technology Information, 2015, 34(1): 42-48.]

8 李冬，王英民，王永鳳，等. 瓊東南盆地中央峽谷深水天然堤—溢岸沉積[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2011，29(4)：689-694. [Li Dong, Wang Yingmin, Wang Yongfeng, et al. The sedimentary and foreground of prospect for levee-overbank in Central Canyon, Qiongdongnan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 29(4): 689-694.]

9 蘇明，解習(xí)農(nóng)，王振峰，等. 南海北部瓊東南盆地中央峽谷體系沉積演化[J]. 石油學(xué)報(bào)，2013，34(3)：467-478. [Su Ming, Xie Xinong, Wang Zhenfeng, et al. Sedimentary evolution of the central canyon system in Qiongdongnan Basin, northern South China Sea[J]. Acta Petrolei Sinica, 2013, 34(3): 467-478.]

10 吳小斌，侯加根，孫衛(wèi). 特低滲砂巖儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)及孔隙演化定量分析[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，42(11)：3438-3446. [Wu Xiaobin, Hou Jiagen, Sun Wei. Microstructure characteristics and quantitative analysis on porosity evolution of ultra-low sandstone reservoir[J]. Journal of Central South University: Science and Technology, 2011, 42(11): 3438-3446.]

11 葛家旺，朱筱敏，潘榮，等. 珠江口盆地惠州凹陷文昌組砂巖孔隙定量演化模式——以HZ-A地區(qū)辮狀河三角洲儲(chǔ)層為例[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2015，33(1)：183-193. [Ge Jiawang, Zhu Xiaomin, Pan Rong, et al. A quantitative porosity evolution model of sandstone for Wenchang Formation in Huizhou depression, Pearl River Mouth Basin: A case study for braided fluvial delta reservoir of HZ—A area[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2015, 33(1): 183-193.]

12 張創(chuàng)，孫衛(wèi)，高輝，等. 基于鑄體薄片資料的砂巖儲(chǔ)層孔隙度演化定量計(jì)算方法——以鄂爾多斯盆地環(huán)江地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層為例[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2014，32(2)：365-375. [Zhang Chuang, Sun Wei, Gao Hui, et al. Quantitative calculation of sandstone porosity evolution based on thin section data: A case study from Chang8 reservoir of Huanjiang area, Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(2): 365-375.]

13 Wilson J C, McBride E F. Compaction and porosity evolution of Pliocene sandstones, Ventura basin, California[J]. AAPG Bulletin, 1988, 72(6): 664-681.

14 Atkins J E, Mcbride E F. Porosity and packing of Holocene river, dune, and beach sands[J]. AAPG Bulletin, 1992, 76(3): 339-355.

15 王勇，鮑志東，李應(yīng)暹. 西部凹陷古近系儲(chǔ)層孔隙演化特征及影響因素[J]. 大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，32(1)：9-11，30. [Wang Yong, Bao Zhidong, Li Yinxian. Pore evolution and controlling factors in reservoirs of Palaeogene in West depression[J]. Journal of Daqing Petroleum Institute, 2008, 32(1): 9-11, 30.]

16 李明剛，禚喜準(zhǔn)，陳剛，等. 恩平凹陷珠海組儲(chǔ)層的孔隙度演化模型[J]. 石油學(xué)報(bào)，2009，30(6)：862-868. [Li Minggang, Zhuo Xizhun, Chen Gang, et al. Application of porosity evolution model to reservoir assessment of Zhuhai Formation in Enping sag[J]. Acta Petrolei Sinica, 2009, 30(6): 862-868.]

17 禚喜準(zhǔn)，王琪，陳國(guó)俊，等. 恩平凹陷恩平組下段成巖過(guò)程分析與儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2008，26(2)：257-264，282. [Zhuo Xizhun, Wang Qi, Chen Guojun, et al. Analysis of diagenetic process and dynamic reservoir assessment on the lower part of Enping Fm., Enping sag[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2008, 26(2): 257-264, 282.]

18 Beard D C, Weyl P K. Influence of texture on porosity and permeability of unconsolidated sand[J]. AAPG Bulletin, 1973, 57(2): 349-369.

19 武法東，陸永潮，陳平，等. 東海西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組海綠石的發(fā)現(xiàn)及其意義[J]. 沉積學(xué)報(bào)，1997，15(3)：158-161. [Wu Fadong, Lu Yongchao, Chen Ping, et al. The discovery and significance of glauconites in the Huagong Formation of the Oligocene, Xihu depression, East China Sea[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1997, 15(3): 158-161.]

20 葛瑞全. 濟(jì)陽(yáng)坳陷新生界海綠石的存在及其地質(zhì)意義[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2004，22(2)：276-280. [Ge Ruiquan. Occurrence and geological significance of glauconite in Cenozoic Group of Jiyang depression[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2004, 22(2): 276-280.]

21 徐勇航，趙太平，陳偉. 華北克拉通南部古元古界熊耳群中海綠石的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2010，28(4)：671-675. [Xu Yonghang, Zhao Taiping, Chen Wei. The discovery and geological significance of glauconites from the Palaeoproterozoic Xiong’er Group in the southern part of the North China Craton[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2010, 28(4): 671-675.]

22 田建鋒，喻建，張慶洲. 孔隙襯里綠泥石的成因及對(duì)儲(chǔ)層性能的影響[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2014，44(3)：741-748. [Tian Jianfeng, Yu Jian, Zhang Qingzhou. The pore-lining chlorite formation mechanism and its contribution to reservoir quality[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2014, 44(3): 741-748.]

23 黃思靜，謝連文，張萌，等. 中國(guó)三疊系陸相砂巖中自生綠泥石的形成機(jī)制及其與儲(chǔ)層孔隙保存的關(guān)系[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，31(3)：273-281. [Huang Sijing, Xie Lianwen, Zhang Meng, et al. Formation mechanism of authigenic chlorite and relation to preservation of porosity in nonmarine Triassic reservoir sandstones, Ordos Basin and Sichuan Basin, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology: Science & Technology Edition, 2004, 31(3): 273-281.]

24 付晶，吳勝和，付金華，等. 鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層定量成巖相研究[J]. 地學(xué)前緣，2013，20(2)：86-97. [Fu Jing, Wu Shenghe, Fu Jinhua, et al. Research on quantitative diagenetic facies of the Yanchang Formation in Longdong area, Ordos Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2013, 20(2): 86-97.]

25 楚美娟，郭正權(quán)，齊亞林，等. 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層定量化成巖作用及成巖相分析[J]. 天然氣地球科學(xué)，2013，24(3)：477-484. [Chu Meijuan, Guo Zhengquan, Qi Yalin, et al. Quantitative diagenesis and diagenetic facies analysis on Chang 8 reservoir of Yanchang Formation in Ordos Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2013, 24(3): 477-484.]

26 Salem A M, Morad S, Mato L F, et al. Diagenesis and reservoir-quality evolution of fluvial sandstones during progressive burial and uplift: evidence from the upper Jurassic Boipeba member, Reconcavo Basin, Northeastern Brazil[J]. AAPG Bulletin, 2000, 84(7): 1015-1040.

27 Maast T E, Jahren J, Bj?rlykke K. Diagenetic controls on reservoir quality in Middle to Upper Jurassic sandstones in the South Viking Graben, North Sea[J]. AAPG Bulletin, 2011, 95(11): 1937-1958.

28 張響響，鄒才能，陶士振，等. 四川盆地廣安地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組四段低孔滲砂巖成巖相類型劃分及半定量評(píng)價(jià)[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2010，28(1)：50-57. [Zhang Xiangxiang, Zou Caineng, Tao Shizhen, et al. Diagenetic facies types and semiquantitative evaluation of low porosity and permeability sandstones of the Fourth member Xujiahe Formation Guangan area, Sichuan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2010, 28(1): 50-57.]

29 鄒才能，陶士振，周慧，等. 成巖相的形成、分類與定量評(píng)價(jià)方法[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā)，2008，35(5)：526-540. [Zou Caineng, Tao Shizhen, Zhou Hui, et al. Genesis, classification and evaluation method of diagenetic facies[J]. Petroleum Exploration and Development, 2008, 35(5): 526-540.]

30 梁建設(shè)，王琪，郝樂(lè)偉，等. 成巖相分析方法在南海北部深水區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的應(yīng)用——以珠江口盆地白云凹陷為例[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2011，29(3)：503-511. [Liang Jianshe, Wang Qi, Hao Lewei, et al. Application of diagenetic facies analysis to reservoir prediction in deep water area of the northern South China Sea: A case study from Baiyun sag, Zhujiangkou Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 29(3): 503-511.]

31 陳波，陳汾君，吳志雄，等. 柴北緣冷湖地區(qū)古近系路樂(lè)河組成巖作用及有利成巖相研究[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，2015，34(4)：20-27. [Chen Bo, Chen Fenjun, Wu Zhixiong, et al. Diagenesis and favorable diagenetic facies of Paleogene Lulehe Formation sandstone in Lenghu region[J]. Geological Science and Technology Information, 2015, 34(4): 20-27.]

32 Aleta D G A, Tomita K, Kawano M. Mineralogical descriptions of the bentonite in Balamban, Cebu Province, Philippines[J]. Clay Science, 2000, 11(3): 299-316.

33 Grigsby J D, Langford R P. Effects of diagenesis on enhanced-resolution bulk density logs in Tertiary Gulf Coast sandstones: an example from the lower Vicksburg Formation, McAllen Ranch Field, South Texas[J]. AAPG Bulletin, 1996, 80(11): 1801-1819.

Porosity Evolution and Diagenetic Facies Study of Submarine Fan Reservoir in North Slope of Lingshui Sag

ZENG XiaoMing YU Jia PAN Yan CHEN XiaoWu ZHANG Hui

(Zhanjiang Branch, CNOOC Ltd., Zhanjiang 524057, China)

The submarine fan reservoir in the north slope of Lingshui sag, Qiongdongnan basin are characterized by fine grain, unclear genesis of low permeability and unknown distribution of the “sweet spot”. This paper analyzed the porosity evolution and diagenetic facies based on the rock thin section, scanning electron microscopy, mercury injection experiment, particle size and petrophysics data. Besides, the “sweet spot” was predicted from the aspect of diagenetic facies. The results showed that primary porosity and mould pore are the main pore type in the 2nd member of Meishan Formation reservoir. The target intervals was in the middle diagenesis A stage. Porosity evolution was discussed according to sedimentation factors and diagenesis as follows: Primary pore were controlled by depositional environment, which were decreased sharply by later mechanical compaction; Dissolution played a great role in porosity increasing. Middle compaction-feldspar dissolution, middle compaction-glauconite cementation, strong compaction-weak dissolution were identified in the study area. The “sweet spot” was distributed in the inner submarine fan which had strong hydrodynamic condition and developed middle compaction-feldspar dissolution.

porosity evolution; diagenetic facies; the 2nd Member of Meishan Formation; submarine fan; Qiongdongnan Basin

1000-0550(2016)06-1198-10

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.06.017

2015-12-27； 收修改稿日期： 2016-02-15

國(guó)家重大科技專項(xiàng)(2011ZX05025-002)[Foundation: National Major Scientific and Technological Special Project, No. 2011ZX05025-002]

曾小明 男 1987年出生 碩士 助理工程師 儲(chǔ)層評(píng)價(jià) E-mail:zengxm4@cnooc.com.cn

P618.13

A