白云凹陷渐新世晚期-中新世早期储层特征研究

胡海燕

(西北大学 地质学系，陕西 西安 710069)



白云凹陷渐新世晚期-中新世早期储层特征研究

胡海燕

(西北大学 地质学系，陕西 西安 710069)

[摘要]为了揭示珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷渐新世晚期珠海组和中新世早期珠江组储层的的成岩作用及其物性特征，利用铸体薄片、阴极发光、扫描电镜、图像孔吼分析等测试手段并结合测井资料，研究储层的岩石学特征、物性特征。结果表明：该区储层岩石类型以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主；珠江组储层的孔隙度(主要在12.0%～22.0%之间)、渗透率(主要在10～1 000 mD之间)明显高于珠海组砂岩的孔隙度(主要在4.0%～16.0%之间)与渗透率(主要在0.01～10 mD之间)。珠江组储层和珠海组储层物性的差异是受沉积作用、成岩作用等的共同影响，其中主控因素是受沉积作用控制的粒度、成岩作用中的压实、溶蚀以及胶结作用影响。

[关键词]成岩作用；物性特征；珠江组储层；珠海组储层；珠江口盆地

白云凹陷北坡-番禺低隆起位于南海东北部大陆边缘珠江口盆地东部。白云凹陷处在南海东北部大陆边缘陆坡深水区(水深200～3 000 m),白云凹陷古近纪陆相断陷裂谷期沉积充填了巨厚始新统文昌组半深湖相地层和下渐新统恩平组河沼相及滨浅湖相地层, 奠定了该区油气形成的地质基础。渐新世早期的南海运动(T70)结束了盆地张裂期,珠江口盆地开始接受海相沉积。渐新世末(约23.8 Ma),南海乃至整个东亚地区发生大规模“白云运动”, 该构造大事件使得曾经是弧前盆地和断坳盆地软弱带的白云地区深部地幔上隆并再度产生沉降，陆架坡折带由位于白云凹陷南侧跳跃式地迁移到北侧，致使白云凹陷由渐新世晚期的浅水陆架环境转为中新世以后的深水陆坡环境。晚渐新世珠海组沉积期为盆地从张裂断陷期向拗陷期转化的过渡阶段,发育了一套海陆过渡相到浅海陆架相-陆坡深水沉积体系。白云凹陷存在始新统文昌组、始新统渐新统恩平组、上渐新统珠海组和下中新统珠江组 4 套烃源岩，有机质类型以Ⅰ和Ⅱ型为主，同时，存在珠江组、珠海组和恩平组三套主要油气储集层系[1-3]。

1石英砂岩；2长石石英砂岩；3岩屑石英砂岩；4长石砂岩；5岩屑长石砂岩；6长石岩屑砂岩；7岩屑砂岩

图1珠江组与珠海组砂岩成分分类图

1储层岩石学类型

通过对研究区典型井砂岩铸体薄片的显微镜下观察及定量统计，总体上，研究区珠江组、珠海组储层的砂岩类型基本一致，以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，部分为长石石英砂岩、岩屑石英砂岩和长石砂岩(图1)。珠江组砂岩中石英含量在23.2%～64.0%(平均48.2%)，长石含量3.2%～23.0%(平均12.7%)，岩屑含量4.0%～26.0%(平均11.3%)；珠海组砂岩中石英含量在28.8%～61.5%(平均47.3%)，长石含量在1.6%～35.0%(平均13.8%)，岩屑含量在0.5%～38.8%(平均12.0%)。研究发现：珠江组砂岩和珠海组砂岩骨架矿物类型差别不大，石英以单晶石英为主，长石类型以钾长石为主，斜长石次之，岩屑以花岗岩岩屑和低级变质岩岩屑为主。同一层位砂岩，其骨架矿物含量在纵向上变化很大，表现出强的非均质性。

2储层成岩作用特征

2.1压实作用和压溶作用

研究区压实作用贯穿整个成岩过程,主要引起储集岩的孔喉缩小和孔隙度降低,且在早成岩期对储层造成的影响较其他时期大。研究区珠江组储层压实作用较弱-中等，颗粒之间呈点-线接触(图2 a)，仅局部层段压实作用较强，呈线接触，伴随的塑性岩屑(云母、泥岩岩屑、千枚岩岩屑等)发生塑性变形堵塞孔隙，在很大程度上降低了储层的孔隙度。珠海组储层总体压实作用强，颗粒排列紧密，颗粒间大部分呈线-凹凸接触，塑性岩屑的假杂基化明显。压溶作用在研究区主要表现为石英颗粒间线接触、凹凸接触和缝合线接触以及次生石英加大的形成。相比较而言，珠海组储层压溶作用更为明显，加大边级数可达到2-3级，在某些层段，压溶作用是造成孔隙降低的主要原因之一(图2 e)。

2.2胶结作用

研究区珠江组储层中的胶结物以碳酸盐类(包括方解石、铁方解石、铁白云石及少量菱铁矿)为主，高岭石，伊/蒙混层、石英次生加大，黄铁矿次之。硬石膏、伊利石、绿泥石仅见于个别井的个别深度段。碳酸盐胶结物是珠江组储层中最常见的自生矿物,具有分布普遍性、形成多期性、成因多样性等重要特点。早期方解石在个别深度段上呈连生式胶结,碎屑颗粒呈漂浮状分布于方解石胶结物中，早期方解石的存在使压实作用对岩石的影响大为减弱,并保存部分粒间孔隙体积。晚期的铁方解石、铁白云石胶结物一般呈糖粒状从孔隙中析出，或交代长石、岩屑颗粒产出。研究发现：珠江组储层碳酸盐胶结物是孔隙降低的主要因素。在某些层段，绿泥石呈薄膜状(单偏光镜下可观察到其吸附了有机质)产出在石英颗粒表面，阻止了石英加大边的形成，保存了较多的原生粒间孔隙,使得储层孔隙得以保存。珠海组砂岩中的胶结物以粘土矿物(伊/蒙混层)和石英加大边为主，其次为少量碳酸盐、黄铁矿(图2 c、d)。珠海组储层上段，主要以发育石英加大边和高岭石胶结物为主，扫描电镜下观察发现，石英加大边发育1-3级，高岭石呈书页状或假六方形。随着埋深增加，高岭石胶结物逐渐消失，伊利石含量逐渐升高，扫描电镜下观察发现：伊利石呈纤维状和发丝状产出在假六方高岭石和石英颗粒表面，或与石英加大边一起充填在粒间溶蚀孔中，纤维状和发丝状的伊利石围绕颗粒表面生长，使孔隙喉道的空间减小，把大量的孔隙切割成微细的束缚孔隙，物性变差(图2 g、h)。

2.3溶蚀作用

溶蚀作用在研究区储层中普遍存在,主要表现为石英颗粒边缘，石英次生加大边、长石，岩屑以及高岭石、碳酸盐发生选择性溶蚀，是提高孔隙的建设性成岩作用。长石的溶蚀在储层砂岩次生孔隙形成过程中占有重要地位，被认为是次生孔隙产生的主要原因。珠江组储层的溶蚀作用较强，形成大量粒间溶蚀孔，长石、岩屑粒内溶蚀孔，甚至少量长石被完全溶蚀形成铸模孔,胶结物中铁方解石、铁白云石也发生部分溶蚀现象(图2b)。与珠江组储层相比，珠海组储层的溶蚀作用相对较弱(图2f)，在储层中形成的次生溶孔的量上有限。就算在某些溶蚀作用强的层段上，溶蚀作用并未很大程度改善了孔隙，原因是因为溶解产物高岭石和硅质不能被有效带出储层，在几乎等体积的溶蚀副产物发生准原地沉淀，长石溶蚀作用只是将等体积的孔隙结构较好的原生孔转化为长石次生孔隙和自生粘土矿物微孔隙的过程。溶蚀之后，不但储层孔隙度变化不大，反而会导致渗透率降低[4-5](尤其发生伊利石沉淀或自生高岭石晚期伊利石化时)。

a.整体压实作用弱，碎屑颗粒点-线接触，以点接触为主，L16井 ，珠江组， 2 249.53 m，单偏光；b.溶蚀作用强，孔隙以粒间溶蚀孔和长石粒内溶蚀孔为主，P30井，珠江组 ， 2 757.9 m ；c. 粒间孔隙内充填蠕虫状高岭石K、次生加大石英Q和丝片状伊利石I；L 3井 ,珠江组 3 338.0 m ；d. 孔隙内充填石英加大边与方解石胶结， P30井 ，珠江组2 721.21 m；e.整体压实作用强，碎屑颗粒以线接触为主，塑性颗粒发生假杂基化，L3井，珠海组 ，3 714.5 ，正交偏光；f.碎屑颗粒溶蚀作用弱，面孔率低，LH26-1-1 ，珠海组， 3 710.2 m ；g.碎屑颗粒间 充填铁白云石与粘土矿物胶结 ，L2井，珠海组，3 998.0 m ，单偏光；h.粒间充填丝片状伊利石I、伊/蒙混层I/S和次生石英Q充填粒间孔隙，L3井，珠海组， 3 714.5

图2珠江组储层和珠海组储层成岩作用特征

3储层砂岩的物性特征与孔隙结构特征

研究区珠江组储层的各类孔隙较发育，其储层的物性明显好于珠海组储层(图3)。珠江组储层的孔隙度(主要在8%～20%之间)、渗透率(主要在1～1 000 mD之间)明显高于珠海组砂岩的孔隙度(主要在4.0%～16.0%之间)与渗透率(主要在0.1～10 mD之间)；铸体薄片观察统计：珠江组砂岩的面孔率(0～22.0%，平均8.9%)也明显高于珠海组砂岩(0～10%，平均3.6%)。珠江组与珠海组砂岩储层中的储集空间均以次生溶孔为主(占面孔率的80%以上)，原生孔隙次之(占14%～15%)。

图3　珠江组储层和珠海组储层孔隙度、渗透率分布频率图

图像孔隙结构分析结果显示，珠江组储层的孔隙(平均95.3 μm)大、喉道较宽(平均13.3 μm)，孔隙之间、喉道之间大小的差别较小，孔喉分布均匀，孔隙分选性好，孔喉间连通性好(孔/喉比较小，配位数较高)，总体孔隙结构与渗透能力好于珠海组储层(孔隙小大平均86.8 μm，喉道宽度平均8.5 μm，孔喉大小的差别较大，分选性差，孔隙形状复杂、孔隙表面粗糙)。

4结语

总体上，白云凹陷各地区珠江组与珠海组砂岩的类型差别不大，以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，少量长石石英砂岩和岩屑石英砂岩。但骨架矿物的含量在纵向上与平面上有一定变化，表现出较强的非均质性。

珠江组砂岩整体压实作用较弱，由压实作用造成的孔隙丧失较少。胶结物以碳酸盐胶结为主，其次为高岭石，其它胶结物不发育，由胶结作用造成的孔隙丧失量相对较低。珠海组储层的压实作用整体较强，杂基含量较高，塑性岩屑的假杂基化普遍，珠海组砂岩由压实作用造成的孔隙丧失较多；伊/蒙混层粘土矿物、碳酸盐、高岭石及石英加大胶结普遍发育，致使由胶结作用造成的孔隙丧失率较高；溶蚀作用相对不发育，各类溶蚀孔、面孔率、孔隙度与渗透率明显低于珠江组砂岩。

珠海组储层的喉道明显小于珠江组砂岩，孔喉分选性较差，孔隙形状较复杂、孔隙表面较粗糙，孔隙结构总体劣于珠江组砂岩(孔隙较大、喉道较宽，孔喉大小较均匀，孔喉间连通性较好，孔隙分选性略好，总体孔隙结构与渗透能力较好)。

参考文献

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[收稿日期]2015-09-18

[作者简介]胡海燕(1989-)，女，江西抚州人，在读硕士研究生，主攻方向:矿物学、岩石学、矿床学。

[中图分类号]P618.130.2+1

[文献标识码]A

[文章编号]1004-1184(2016)01-0212-02