楊楷樂，何勝林，楊朝強(qiáng)，王 猛，張瑞雪，任雙坡，趙曉博，姚光慶

（1.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057；2.中海石油（中國）有限公司海南分公司，?？?570311；3.中國石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北潛江 433124；4.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074；5.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，武漢 430074）

0 引言

致密砂巖油氣作為國內(nèi)外非常規(guī)油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的重點(diǎn)目標(biāo)，在我國鄂爾多斯盆地、珠江口盆地、鶯歌海盆地、四川盆地、松遼盆地以及準(zhǔn)噶爾盆地等多個(gè)含油氣盆地內(nèi)廣泛分布［1-3］。近年來，鶯歌海盆地天然氣勘探在底辟波及帶LD 區(qū)中深層取得了重大突破。LD10-1-P/Q 井含氣顯示標(biāo)志著鶯歌海盆地LD 區(qū)中深層勘探取得初步成功，LD10-1-R井黃二段試氣成功證實(shí)LD10 區(qū)高溫超壓、低孔、低滲儲(chǔ)層具有較大的勘探潛力。與國內(nèi)大多數(shù)致密砂巖氣藏相比，鶯歌海盆地東部LD10 區(qū)中新統(tǒng)梅山組—黃流組致密砂巖氣藏兼具“三低”（低孔、低滲、低含氣飽和度）和“三高”（高溫、高壓、高CO2含量）特征。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，LD10 區(qū)梅山組—黃流組氣層具有典型的高溫、超壓特征，地層溫度超過180 ℃、壓力系數(shù)高達(dá)2.19～2.29［4］。試氣資料表明，氣藏中CO2含量較高，局部CO2體積分?jǐn)?shù)超過70%。

盡管目前已在LD10 區(qū)取得了較好的勘探成效，且在重力流沉積體系研究方面取得了一系列成果［5-7］，但對(duì)于高溫、超壓、高CO2環(huán)境下的流體-巖石相互作用特征及其對(duì)儲(chǔ)層形成與改造過程中的作用研究尚淺，對(duì)儲(chǔ)層的成巖演化過程及模式尚未形成共識(shí)。基于此，擬對(duì)鶯歌海盆地LD10 區(qū)梅山組—黃流組高溫、超壓、高CO2條件下的成巖作用特征展開研究，以期為進(jìn)一步確定LD10 區(qū)中深層有利勘探區(qū)帶提供一定依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

鶯歌海盆地位于南海西北部，總面積約11.3×104km2，呈北北西向紡錘狀展布，是始新世初期受印度板塊俯沖、青藏造山作用與南海海底擴(kuò)張作用影響而形成的新生代轉(zhuǎn)換-伸展型含油氣盆地［8-9］。鶯歌海盆地包括中央坳陷、鶯東斜坡和鶯西斜坡3 個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元（圖1），其中中央坳陷又進(jìn)一步劃分為河內(nèi)凹陷、臨高凸起、中央凹陷和中央底辟帶4個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元。鶯歌海盆地具有劇烈沉降、快速充填、高溫超壓等特征，自新近紀(jì)以來，依次發(fā)育中新統(tǒng)三亞組、梅山組和黃流組，上新統(tǒng)鶯歌海組以及第四系樂東組地層。其中，三亞組—梅山組下部深灰色淺海相泥巖是研究區(qū)的主力烴源巖，生烴潛力大，烴源條件較好。梅山組—黃流組重力流水道、海底扇沉積體是研究區(qū)中深層最重要的儲(chǔ)層，也是研究區(qū)天然氣勘探的重點(diǎn)區(qū)塊，巖性以深灰色及灰色泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，平均地溫梯度為3.95 ℃/100 m，平均壓力系數(shù)為1.96，具有典型的高溫超壓特征［10-12］。

圖1 鶯歌海盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑╝）及研究區(qū)巖性地層綜合柱狀圖（b）（據(jù)文獻(xiàn)［13］修改）Fig.1 Tectonic units of Yinggehai Basin（a）and stratigraphic column of LD10 area（b）

2 儲(chǔ)層特征

2.1 沉積特征

本文主要針對(duì)鶯歌海盆地LD10-1，LD10-2區(qū)的新近系梅山組—黃流組儲(chǔ)層進(jìn)行研究。LD10-1 區(qū)黃流組主要發(fā)育海底峽谷限制性重力流水道沉積［14］；LD10-2 區(qū)梅山組—黃流組主要發(fā)育斜坡背景下的海底扇沉積，并受后期改造［5，7］。研究區(qū)梅山組—黃流組地層巖性以中砂巖、細(xì)砂巖為主，屬于低孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層。

LD10-1-T 井整體以灰色砂巖為主，泥巖相對(duì)不發(fā)育，塊狀沉積構(gòu)造最為發(fā)育（圖2a，2b），可觀察到典型的鮑瑪序列（圖2c）及無定向排列泥礫（圖2a，2d），指示典型的重力流成因。

圖2 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組重力流水道沉積構(gòu)造特征Fig.2 Sedimentary structure of gravity channels of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

2.2 巖石學(xué)特征

對(duì)研究區(qū)梅山組—黃流組儲(chǔ)層共計(jì)299 塊巖石薄片進(jìn)行巖石成分統(tǒng)計(jì)分析，其中LD10-1 區(qū)僅有黃二段（5 個(gè)氣組）的巖石薄片樣品。根據(jù)Gar‐zanti［15-16］提出的砂巖分類方案，LD10 區(qū)巖石類型主要為長石巖屑石英砂巖，其次為長石石英砂巖，含有少量的巖屑長石石英砂巖（圖3）。

圖3 鶯歌海盆地LD10 區(qū)中新統(tǒng)砂巖組分三角圖Fig.3 Triangular diagram of Miocene sandstone composition in LD10 area，Yinggehai Basin

LD10-1 區(qū)陸源碎屑石英的體積分?jǐn)?shù)平均為65.06%，長石體積分?jǐn)?shù)為10.00%～24.86%，平均為14.15%，巖屑體積分?jǐn)?shù)平均為20.79%；LD10-2 區(qū)陸源碎屑石英的體積分?jǐn)?shù)平均為65.23%，長石體積分?jǐn)?shù)為10.00%～24.78%，平均為15.15%，巖屑體積分?jǐn)?shù)平均為19.62%；LD10-3 區(qū)陸源碎屑石英的體積分?jǐn)?shù)平均為78.36%，長石體積分?jǐn)?shù)為10.1%～21.5%，平均為12.3%，巖屑體積分?jǐn)?shù)為6.40%～11.84%，平均為9.35%。砂巖碎屑顆粒分選性較差，磨圓度以次棱—次圓狀為主，顆粒之間以線接觸為主，顆粒間膠結(jié)類型主要表現(xiàn)為壓嵌式，巖石成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度中等。

2.3 儲(chǔ)層物性特征

鶯歌海盆地LD10-1 區(qū)及LD10-3 區(qū)以原生粒間孔隙為主，LD10-2 區(qū)次生孔隙相對(duì)發(fā)育，占比達(dá)57.08%，并以粒內(nèi)溶孔及長石溶孔為主。LD10 區(qū)梅山組—黃流組儲(chǔ)層實(shí)測(cè)物性數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度平均為9.76%，滲透率平均為1.49 mD。其中LD10-1 區(qū)重力流水道儲(chǔ)層以中砂巖為主，巖心與壁心的實(shí)測(cè)孔隙度為1.97%～14.51%，平均為9.34%，滲透率為0.05～33.70 mD，平均為1.79 mD；LD10-2 區(qū)、LD10-3 區(qū)海底扇儲(chǔ)層壁心實(shí)測(cè)孔隙度為1.65%～17.51%，平均為10.32%，滲透率為0.05～26.38 mD，平均為1.09 mD。總體上研究區(qū)儲(chǔ)層以特低—低孔、特低滲特征為主。

3 儲(chǔ)層成巖作用類型

3.1 機(jī)械壓實(shí)作用

機(jī)械壓實(shí)作用是鶯歌海盆地LD10 區(qū)砂巖儲(chǔ)層經(jīng)歷的最重要的成巖作用之一，是造成儲(chǔ)集性能降低的主要原因。LD10 區(qū)儲(chǔ)層處于強(qiáng)超壓背景下［17］，埋深達(dá)4 000 m 的儲(chǔ)層段仍可觀察到碎屑顆粒呈點(diǎn)—線接觸（圖4a），反映超壓在一定程度上抵御了機(jī)械壓實(shí)作用的進(jìn)行，但機(jī)械壓實(shí)作用會(huì)隨埋藏深度增大而增強(qiáng)。隨著埋藏深度增大，碎屑顆粒之間的接觸關(guān)系也由點(diǎn)接觸過渡至線接觸再到凹凸接觸（圖4a，4b）；云母等塑性礦物呈壓扁狀，發(fā)生彎曲變形（圖4c，4d），長石、石英等脆性礦物發(fā)生破裂、位移（圖4d）；碎屑顆粒呈定向排列（圖4f）。以上信息均表明儲(chǔ)層經(jīng)歷了較強(qiáng)的壓實(shí)作用。

圖4 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組壓實(shí)作用微觀照片F(xiàn)ig.4 Microscopic photos shows the compaction characteristics of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

3.2 膠結(jié)作用

3.2.1 碳酸鹽膠結(jié)

研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)為0～46%，平均為7.48%，主要包括（鐵）方解石、（鐵）白云石和菱鐵礦。菱鐵礦作為研究區(qū)早期碳酸鹽巖膠結(jié)物［18-20］，僅在研究區(qū)內(nèi)部分海底扇儲(chǔ)層中被觀察到。

方解石多以充填粒間孔隙、交代碎屑顆粒邊緣的形式產(chǎn)出，多呈基底式膠結(jié)（圖5a，5b），鐵方解石分布較廣，含量相對(duì)較高，主要呈基底式膠結(jié)（圖5c—5e），形成于成巖中晚期。鐵白云石主要呈粉、細(xì)晶狀零星充填于孔隙中，產(chǎn)出較分散（圖5f—5h），且總體含量低（體積分?jǐn)?shù)普遍低于5%），對(duì)儲(chǔ)層物性影響較小，形成于成巖中晚期，且與深部熱流體有關(guān)。當(dāng)攜帶有機(jī)酸和CO2的高溫流體進(jìn)入儲(chǔ)層后，使得部分長石及早期碳酸鹽礦物溶解，溶液中Fe2+含量升高，導(dǎo)致鐵白云石的沉淀。

圖5 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組膠結(jié)作用微觀照片F(xiàn)ig.5 Microscopic photos show cementation characteristics of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

使用Thermo Finnigan MAT253 氣體穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀對(duì)研究區(qū)27 個(gè)樣品進(jìn)行碳氧同位素分析。首先將巖心樣品制作成薄片并進(jìn)行拋光處理，然后利用接收器采集質(zhì)量數(shù)為45～47的離子，最后將所得離子的δ45 和δ46 值與標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行對(duì)比，并依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)樣品Pee Dee belemite（PDB）標(biāo)定δ13C 和δ18O 值。碳酸鹽膠結(jié)物碳氧同位素分析結(jié)果顯示，δ13C 值為-5.58‰～4.54‰，δ18O 值基本大于-10‰（圖6），表明碳酸鹽的來源主要為成巖碳酸鹽和與生物氣有關(guān)的碳酸鹽，說明大部分碳酸鹽膠結(jié)物形成時(shí)間較早，且部分膠結(jié)物的成因與甲烷細(xì)菌活動(dòng)生成生物氣有關(guān)。

圖6 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組碳酸鹽膠結(jié)物中碳、氧同位素的交會(huì)圖Fig.6 Crossplot of carbon and oxygen isotopes of carbonate cement of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

為進(jìn)一步明確形成碳酸鹽膠結(jié)物的流體來源及自生碳酸鹽膠結(jié)物的形成時(shí)期，在碳、氧同位素測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用Keith 等［21］提出的經(jīng)驗(yàn)公式（式1）計(jì)算出無量綱Z值，用以粗略判斷孔隙流體性質(zhì)。計(jì)算得知LD10 區(qū)的Z值為112.82～133.32，平均為123.12。根據(jù)Keith 等［21］，Z值大于120 說明形成于偏海水環(huán)境（圖7）。

圖7 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組碳酸鹽膠結(jié)物的Z 值與沉淀溫度交會(huì)圖Fig.7 Crossplot of Z value and precipitation temperature of carbonate cement of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

式中：Z為用來判斷成巖水體環(huán)境的指標(biāo)。在鹽度不變時(shí)，隨著碳酸鹽膠結(jié)物的形成溫度升高，δ18O值通常變小。利用Shackleton 等［22］提出的古地溫計(jì)算公式（式2）可推斷碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀溫度

式中：T為碳酸鹽巖膠結(jié)物的沉淀溫度，℃；δ18Ow為標(biāo)準(zhǔn)樣品形成時(shí)水介質(zhì)的氧同位素值，‰。參考Fronval 等［23］的研究成果，δ18Ow取值為2‰。

據(jù)此計(jì)算樣品的碳酸鹽膠結(jié)物的形成溫度為46.56～105.32 ℃，且碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀溫度存在2 個(gè)峰值區(qū)間，分別為60～70 ℃和80～90 ℃，說明碳酸鹽膠結(jié)物具有多期次成因的特征。

縱向上，碳酸鹽膠結(jié)物具有明顯的分區(qū)分帶性（圖8），3 700～3 900 m 以及4 000～4 200 m 為2 個(gè)碳酸鹽膠結(jié)物強(qiáng)發(fā)育深度帶。對(duì)薄片中膠結(jié)物含量與生物碎屑含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知，二者具有較好的正相關(guān)關(guān)系（圖9），說明碳酸鹽巖膠結(jié)物的形成與生物碎屑的分布有關(guān)。

圖8 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組碳酸鹽膠結(jié)物含量及CO2含量隨深度的變化Fig.8 Variation of carbonate cement content and CO2content with depth of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

圖9 鶯歌海盆地LD10 區(qū)LD10-1-T 井新近系梅山組—黃流組生物碎屑含量與碳酸鹽巖膠結(jié)物含量的交會(huì)圖Fig.9 Crossplot of bioclastic content and carbonate cement content of Neogene Meishan-Huangliu Formation of well LD10-1-T in LD10 area，Yinggehai Basin

富含CO2的高溫流體上侵至淺部地層后，形成微酸性環(huán)境，使早期方解石發(fā)生溶解，同時(shí)高溫也促進(jìn)了黏土礦物的快速轉(zhuǎn)化，析出了過量的Ca2+，F(xiàn)e2+，Mg2+，有利于形成鐵方解石等膠結(jié)物。此外，Liu 等［24］進(jìn)行了巖石-水-二氧化碳體系高壓反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CO2注入砂巖后，除少量以氣體形式溶解于水，大部分與H2O 及砂巖發(fā)生反應(yīng)，以次生碳酸鹽礦物形式被“固化”在砂巖中，從而增加了碳酸鹽礦物的含量。

3.2.2 黏土礦物膠結(jié)

根據(jù)薄片觀察、掃描電鏡以及X 射線衍射分析可知，研究區(qū)目的層段黏土礦物主要包括伊利石、高嶺石、綠泥石和伊蒙混層。伊利石最為發(fā)育，多以絲狀、毛發(fā)狀貼附于顆粒表面或充填于孔隙中，主要有2 種成因：①由云母和長石溶蝕而形成［25］，含量主要受控于沉積物源、陸源區(qū)的古氣候和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等，在淺部泥巖地層中多見；②進(jìn)入深埋藏階段的蒙皂石向伊利石轉(zhuǎn)化［26］。

新近紀(jì)，鶯歌海盆地經(jīng)歷了大規(guī)模的底辟作用和富含CO2高溫流體活動(dòng)［26］，當(dāng)?shù)貙勇癫厣疃却笥? 700 m時(shí)，伊利石含量增大的速率顯著增大，伊/蒙混層相對(duì)含量和綠泥石含量減小的速率均顯著增大，說明高溫促進(jìn)了黏土礦物的轉(zhuǎn)化。在鶯歌海盆地LD10 區(qū)，由于高溫流體中溶解了大量CO2，導(dǎo)致地下成巖環(huán)境變?yōu)樗嵝原h(huán)境，綠泥石向高嶺石轉(zhuǎn)化的自由能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高嶺石轉(zhuǎn)化為綠泥石的自由能［27］，導(dǎo)致綠泥石向高嶺石轉(zhuǎn)化，并析出了過量的Fe2+和Mg2+，造成了在3 700 m 之下地層的綠泥石含量減小和高嶺石含量增大的現(xiàn)象（圖10）。

圖10 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組主要黏土礦物含量及CO2含量隨深度的變化Fig.10 Variation of main clay mineral content and CO2 content with depth of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

在超壓地層中，蒙皂石轉(zhuǎn)化不僅受溫度影響，超壓也是控制蒙皂石向伊利石轉(zhuǎn)化的另一關(guān)鍵要素［28］。LD10 區(qū)在2 300 m 之上的地層中，黏土礦物轉(zhuǎn)化和常壓地層無異，伊蒙混層中蒙皂石的含量（S%）隨深度連續(xù)變化，單調(diào)遞減。在接近2 300 m時(shí)開始發(fā)育超壓，S%隨深度的增大呈階梯狀跳躍變化（圖11）。

圖11 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組伊蒙混層中蒙皂石含量隨深度的變化Fig.11 Variation of smectite content in illite/smectite mixed layer with depth of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

3.2.3 石英加大

石英次生加大在LD10 區(qū)不發(fā)育，多以加大邊的形式產(chǎn)出，薄片鏡下鑒定結(jié)果顯示石英次生加大的體積分?jǐn)?shù)僅為0～1%。地層溫度、硅質(zhì)來源和流體性質(zhì)等因素均會(huì)影響石英次生加大。通常當(dāng)?shù)貙訙囟却笥?0 ℃時(shí)，石英次生加大開始大量形成，隨著深度的增加和成巖作用的增強(qiáng)，石英次生加大的含量卻未呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，表明超壓環(huán)境抑制了石英的次生加大［29］。石英次生加大常與長石的溶解作用和黏土礦物轉(zhuǎn)化伴生。由于超壓抑制長石溶解和黏土礦物轉(zhuǎn)化，從而減少了SiO2的供應(yīng)量，進(jìn)而抑制了石英次生加大。

3.3 溶蝕作用

溶蝕作用主要表現(xiàn)為長石、巖屑和碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕。長石、巖屑可形成鑄?？祝▓D12a）、粒內(nèi)溶孔（圖12b），碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕則常形成粒間溶孔（圖12c）。研究區(qū)溶蝕作用具有較強(qiáng)的區(qū)域特征，成巖中后期底部CO2的充注造成早期方解石接觸式溶蝕（圖12d）。在成巖作用早期，孔隙流體受壓實(shí)作用從泥巖中排出，溶解的鈣離子亦隨孔隙流體進(jìn)入鄰近儲(chǔ)層孔隙中。新近紀(jì)，中央凹陷內(nèi)發(fā)育大規(guī)模的底辟活動(dòng)，富含CO2的高溫流體沿凹陷斜坡帶隱伏斷裂從深部向上運(yùn)移［13，30］，與原始地層水相互作用形成偏酸性環(huán)境，對(duì)致密膠結(jié)層產(chǎn)生接觸溶蝕作用（溶蝕方解石），使致密膠結(jié)層具有一定的滲流能力，常見大量溶蝕殘余（圖12c）。

圖12 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組溶蝕作用微觀照片F(xiàn)ig.12 Microscopic photos show dissolution characteristics of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

富含CO2的高溫流體活動(dòng)對(duì)于儲(chǔ)層孔隙度發(fā)育具有兩面性，既可以通過溶蝕作用形成次生孔隙，也可以形成碳酸鹽膠結(jié)物，降低孔隙度。在LD10 區(qū)，碳酸鹽膠結(jié)造成的減孔作用大于溶蝕作用的增孔作用（圖13），即富含CO2的高溫流體活動(dòng)對(duì)儲(chǔ)層孔隙度發(fā)育整體上表現(xiàn)為負(fù)作用。

圖13 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組膠結(jié)與溶蝕作用對(duì)孔隙度的改造強(qiáng)度隨深度的變化Fig.13 Variation of the difference between cementation reduced porosity and dissolution increased porosity with depth of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

4 成巖演化模式

鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光等的分析結(jié)果表明，LD10 區(qū)黃流組二段主要成巖事件演化順序?yàn)椋毫忤F礦膠結(jié)→石英次生加大→綠泥石膠結(jié)→早期長石溶蝕→高嶺石形成→早期方解石膠結(jié)→早期白云石膠結(jié)→長石溶蝕→方解石溶蝕→伊利石大量生成→晚期鐵方解石、鐵白云石（圖14）。

圖14 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系黃流組儲(chǔ)層成巖演化序列Fig.14 Diagenetic sequence of Neogene Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

早成巖A 期，古地層溫度小于65 ℃，有機(jī)質(zhì)熱成熟度（Ro）小于0.35%，成巖環(huán)境為弱堿性—酸性。壓實(shí)作用為主導(dǎo)作用，儲(chǔ)層原生孔隙逐漸減少，早期方解石膠結(jié)物充填部分孔隙，開放流體環(huán)境有利于早期的長石溶蝕及局部堿性條件下的菱鐵礦膠結(jié)。

早成巖B 期，古地層溫度為65～85 ℃，Ro為0.35%～0.50%，有機(jī)質(zhì)處于半成熟狀態(tài)。碳酸鹽膠結(jié)物如方解石和白云石開始大量沉淀，充填孔隙；黏土礦物以高嶺石及伊蒙混層為主。

進(jìn)入中成巖A 期后，地層溫度持續(xù)升高，Ro增大，Ro為0.5%～1.3%。以Ro=0.7%為界，中成巖階段可劃分為A1 和A2 共2 個(gè)亞期。其中A1 期有機(jī)質(zhì)為低成熟，攜帶有機(jī)酸和CO2的高溫流體進(jìn)入儲(chǔ)層后，成巖環(huán)境逐漸變?yōu)樗嵝?，酸性流體與巖石礦物相互作用，大量長石和早期形成的碳酸鹽膠結(jié)物被溶解，形成次生溶蝕孔隙。中成巖A2 期有機(jī)酸濃度開始降低，水體環(huán)境逐漸變?yōu)閴A性，鐵白云石及鐵方解石等碳酸鹽膠結(jié)物開始沉淀，伊利石大量生成，儲(chǔ)層進(jìn)一步致密化。

當(dāng)?shù)貙勇癫厣疃瘸^4 000 m 時(shí)，地層最高溫度大于180 ℃［12］，伊蒙混層比小于15%（參見圖11），表明已達(dá)到中成巖B 期。

5 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的影響

砂巖儲(chǔ)層孔隙度主要受沉積作用和成巖作用的影響［31-33］。鶯歌海盆地LD10 區(qū)巖礦成分較為一致，分選系數(shù)、粒徑、泥質(zhì)含量等參數(shù)差異較小，高溫、超壓及高CO2背景下的成巖作用對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度的保存起決定性作用。

壓實(shí)和膠結(jié)作用是儲(chǔ)層孔隙度降低的2 種主要因素，機(jī)械壓實(shí)作用減小沉積物的粒間體積，膠結(jié)作用往往堵塞孔隙和（或）吼道［34-36］。

為定量評(píng)價(jià)壓實(shí)和膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響，利用研究區(qū)299 塊薄片鑒定分析結(jié)果，根據(jù)式（3）—（6）計(jì)算經(jīng)壓實(shí)作用、膠結(jié)作用后孔隙度的變化［37］。

原始孔隙度可由式（3）［38］計(jì)算得出，式中：S0為Trask 分選系數(shù)，分別為粒度概率累積曲線上25%，75%處對(duì)應(yīng)的粒徑大小。

計(jì)算結(jié)果表明，壓實(shí)作用減少的孔隙度占比為45.30%～62.93%，平均為53.94%；膠結(jié)作用減少的孔隙度占比為1.65%～35.01%，平均為24.37%，其中碳酸鹽膠結(jié)減少的孔隙度占比為0.82%～35.01%，平均為21.46%，占全部膠結(jié)物減少孔隙的38.96%～100.00%，平均為85.20%。壓實(shí)作用是造成LD10區(qū)梅山組—黃流組儲(chǔ)層孔隙度降低的首要因素（圖15），膠結(jié)作用在LD10-1，LD10-2 及LD10-3 區(qū)無明顯差異（表1）。

表1 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組壓實(shí)、膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的影響Table 1 Effects of compaction and cementation on porosity of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

圖15 鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系梅山組—黃流組粒間體積占比與膠結(jié)物含量的關(guān)系Fig.15 Relationships between intergranular volume and cement content of Neogene Meishan-Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

超壓帶內(nèi)的孔隙流體可以抵消部分上覆地層壓力，從而起到保護(hù)孔隙空間的作用［39-40］。但是研究區(qū)梅山組和黃流組儲(chǔ)層在超壓形成時(shí)的埋藏深度已達(dá)2 700～3 000 m，壓實(shí)程度較高，因此，超壓開始形成時(shí)儲(chǔ)層已經(jīng)較為致密，超壓對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)作用有限［41］。

鶯歌海盆地LD10 區(qū)儲(chǔ)層埋藏深度大，壓實(shí)作用強(qiáng)，孔隙喉道發(fā)育程度受到限制。通過大量巖石薄片觀察和統(tǒng)計(jì)，依據(jù)羅靜蘭等［42］提出的公式計(jì)算出儲(chǔ)層溶蝕作用使孔隙度增加了0.72%～8.00%，表明溶蝕作用是致密砂巖儲(chǔ)層孔隙度改善的重要條件。

6 油氣地質(zhì)意義

鶯歌海盆地LD10 區(qū)中深層梅山組—黃流組致密砂巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了高溫-超壓-高CO2背景下一系列復(fù)雜的成巖作用過程，控制了有利儲(chǔ)層的分布。黃流組中下部砂巖儲(chǔ)層受到了超壓保護(hù)和CO2溶蝕作用的雙重影響，孔隙度較黃流組中上部儲(chǔ)層大，但是考慮到需要規(guī)避高CO2風(fēng)險(xiǎn)帶，黃流組中上部致密砂巖儲(chǔ)層依然可作為下一步勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。綜合沉積微相、砂體厚度、成巖作用、物性解釋以及CO2含量，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了分類（圖16），I類儲(chǔ)層為研究區(qū)下一步勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。

圖16 鶯歌海盆地LD10-1 區(qū)新近系黃流組二段Ⅱ氣組儲(chǔ)層質(zhì)量平面分布Fig.16 Reservoir distribution of the second gas group of Neogene Huangliu Formation in LD10 area，Yinggehai Basin

7 結(jié)論

（1）鶯歌海盆地LD10 區(qū)新近系黃二段儲(chǔ)層成巖演化序列為：菱鐵礦膠結(jié)→石英次生加大→綠泥石膠結(jié)→長石淋濾溶蝕→高嶺石形成→早期方解石膠結(jié)→早期白云石膠結(jié)→長石溶蝕→方解石溶蝕→伊利石大量生成→晚期鐵方解石、鐵白云石形成。

（2）成巖作用是LD10 區(qū)黃流組儲(chǔ)層孔隙度的主控因素。其中，壓實(shí)作用減少的孔隙度占比為45.30%～62.93%，膠結(jié)作用減少的孔隙度占比為1.65%～35.01%，溶蝕作用增加了0.72%～8.00%的孔隙度。

（3）高溫-超壓-高CO2背景下復(fù)雜的成巖作用過程控制了LD10 區(qū)中深層梅山組—黃流組有利儲(chǔ)層的分布。黃流組中下部砂巖儲(chǔ)層受到了超壓保護(hù)和CO2溶蝕作用的雙重影響，現(xiàn)今孔隙度較黃流組中上部儲(chǔ)層更高，但是考慮到需要規(guī)避高CO2風(fēng)險(xiǎn)帶，黃流組中上部致密砂巖儲(chǔ)層依然可作為研究區(qū)下一步勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。