瓊東南盆地中新統、漸新統儲層特征及其主控因素

朱沛苑 范彩偉 元慶濤 尤 麗 譚建財

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

0 引言

瓊東南盆地為南海北部大陸邊緣的新生代斷陷盆地，由北向南劃分為北部坳陷帶、中部隆起帶、中央坳陷帶和南部隆起帶四個一級構造單元。盆地主要發育古近系漸新統、新近系中新統、新近系上新統和第四系地層。其中，漸新統自下而上依次包括崖城組、陵水組，中新統自下而上可分為三亞組、梅山組、黃流組。中新統、漸新統為本次重點研究層位，中新統以三角洲和淺海相沉積為主，漸新統則以三角洲和濱淺海沉積為主［1-2］。目前瓊東南盆地的油氣發現主要位于淺層，而深層由于埋深較大、儲層物性存在風險，因此仍未獲得規模性商業發現。隨著盆地勘探難度的逐漸加大與油氣增儲上產的目標需求，開展儲層特征精細刻畫和物性主控因素研究，進而明確優質儲層的分布規律，對于實現盆地深層油氣勘探突破具有十分重要的意義。筆者根據瓊東南盆地崖城區與寶島區已鉆井的鑄體薄片、掃描電鏡等分析化驗資料，從儲層微觀特征研究入手，通過對比分析兩個研究區新近系中新統、古近系漸新統砂巖儲層特征，明確了儲層物性控制因素與分布規律，以期推動該盆地的天然氣勘探進程。

1 儲層基本特征

瓊東南盆地自古近紀至新近紀時期處于海侵階段，海相沉積范圍不斷擴大，由于沉積物搬運距離的不同導致地層巖性在縱向上呈現明顯的差異。其中崖城組、陵水組儲層以極粗砂巖、中砂巖為主，黃流組儲層以細砂巖、極細砂巖和粗粉砂巖為主，而梅山組和三亞組儲層粒度介于二者之間。顆粒分選性自下而上呈現逐漸變好的趨勢，崖城組、陵水組、三亞組和梅山組砂巖分選以差、差—中和中等為主；黃流組砂巖的分選程度明顯變好，以好—中等為主。

1.1 巖石學特征

從平面上看，兩個研究區物源均來自于海南隆起，崖城區較寶島區沉積物搬運距離相對較近（圖1）。由于母巖和碎屑物質搬運距離的差異性，導致兩個研究區在顆粒分選性、礦物組分以及成熟度等方面均存在明顯差異：①在顆粒分選性方面，崖城區較寶島區粒度偏粗、分選性較差。②在礦物組分方面，崖城區的長石含量高于寶島區，平均為16.7%，以長石砂巖為主；寶島區的長石含量平均為9.9%，主要為長石石英砂巖。陸源碎屑組分中巖屑含量較低，崖城區、寶島區平均值分別為5.7%、10.3%。膠結物含量偏低，以碳酸鹽膠結物為主，崖城區平均為4.6%，寶島區平均為8.0%，常見方解石、鐵方解石、白云石、鐵白云石，菱鐵礦膠結物較為少見。在局部膠結比較嚴重的層段，碳酸鹽膠結物成為鑲嵌狀膠結。除崖城組外，其他層組填隙物主要以泥質雜基為主。寶島區泥質雜基含量普遍低于崖城區，兩個區域的泥質雜基含量平均值分別為8.3%、11.7%。③在母巖組分方面，巖屑以變質巖為主，其次為噴出巖和沉積巖。變質巖巖屑主要為石英云母片巖、變質砂巖、千枚巖等，噴出巖巖屑主要為中性和酸性噴出巖，沉積巖巖屑以泥巖和砂巖巖屑為主，見少量碳酸鹽巖巖屑。陸源碎屑成分的不同、碎屑組分搬運距離的遠近和強度差異，導致兩個研究區在儲層成分成熟度方面存在差異，崖城區儲層為中、低結構成熟度，甚至出現極低結構成熟度的情況；寶島區儲層為中、高結構成熟度（表1）。

圖1 瓊東南盆地寶島區、崖城區區域構造分布（示意）圖

表1 瓊東南盆地寶島區、崖城區中新統、漸新統陸源碎屑含量統計表

1.2 儲集空間類型

通過對鑄體薄片、掃描電鏡觀察及物性資料分析表明，研究區原生孔隙與次生孔隙并存，并隨著埋深的加大，原生孔隙呈逐漸減少的趨勢。崖城區特征最為明顯，新近系黃流組—三亞組儲層以原生孔隙為主，古近系陵水組—崖城組儲層次生孔隙含量較高。原生孔隙主要為原生粒間孔、生物體腔孔，孔隙邊緣較為平整，連通性較好；常見的次生孔隙以巖屑或長石的粒內溶孔、鑄?？?、粒間溶孔、少量的碳酸鹽膠結物溶孔、雜基微孔為主（表2），孔隙形狀多呈不規則狀，喉道較小，連通性相對較差（圖2）。

1.3 儲層孔隙結構特征

已鉆井的常規物性、壓汞、孔喉結構參數對比分析表明，三亞組時期崖城區平均孔隙度為16.3%，平均滲透率為372.2 mD，平均排驅壓力為0.37 MPa，平均最大孔喉半徑為9.4 μm，平均分選系數為2.4、變異系數為2.2、均值系數為0.21；寶島區平均孔隙度為21.2%，平均滲透率為8.8 mD，平均排驅壓力為0.4 MPa，平均最大孔喉半徑為4.8 μm，平均分選系數為4.3、變異系數為0.4、均值系數為0.38。對比分析三亞組和崖城組時期各參數可知，崖城區儲層排驅壓力、分選系數和均值系數均較寶島區小，而最大孔喉半徑、平均孔喉半徑相對較大。整體上，崖城區具備中孔隙度、高滲透率、較細喉、均勻型特征，寶島區具備中—高孔隙度、中—低滲透率、微細喉、不均勻型特征（表3）。

表2 瓊東南盆地寶島區、崖城區砂巖孔隙類型特征統計表

圖2 瓊東南盆地寶島區、崖城區儲層儲集空間類型鏡下照片

1.4 儲層物性特征

崖城區的儲層孔隙度和滲透率具有較好的相關性，整體上隨埋深增加，孔隙度和滲透率均有降低的趨勢。梅山組、陵水組儲層主要具備中孔隙度特征，其余各沉積時期儲層物性均以低孔隙度為特征。但在4 640 m 附近出現孔隙度、滲透率的突變面，其上儲層以低—中孔隙度、中—高滲透率為主，其下儲層為特低—低孔隙度、特低—低滲透率組合。寶島區砂巖儲層較少，同時缺乏巖心資料。但從現有埋深3 500 m以上儲層的物性資料來看，黃流組儲層為低—中孔隙度、特低滲透率；三亞組儲層為中孔隙度、超低孔隙度、特低—中滲透率；陵水組儲層為中孔隙度、特高滲透率，儲層質量相對較高；崖城組無滲透率資料，為中、高孔隙度儲層。通過對比兩研究區中新統、漸新統各層組巖心、井壁取心實測物性可知：各時期寶島區、崖城區孔隙度相近，但由于崖城區距離物源相對較近，粒度粗，滲透率略好于寶島區。各沉積時期，巖性粒度越粗物性相對較好，寶島區中砂巖物性好于細砂巖和粉砂巖，崖城區也有相似的規律，表現為含礫砂巖、粗砂巖的物性較中砂巖、細砂巖好（表4）。

表3 瓊東南盆地寶島區、崖城區儲層孔隙結構特征參數統計表

表4 瓊東南盆地寶島區、崖城區不同巖性的物性對比表

2 儲層發育的控制因素

儲層孔隙受沉積作用和成巖作用兩大要素共同影響［3］。母巖所處的沉積相帶決定了儲層的原始孔隙，后期由于壓實、膠結和溶解等成巖作用的綜合改造作用，儲層物性也會相應的變化。一般地，壓實作用、膠結作用會使儲層的孔隙度、滲透率降低，溶解作用產生的次生孔隙則會在一定程度上改善儲層物性；超壓環境可削弱上覆地層及圍巖壓力對巖石壓實的影響程度，對孔隙具有一定的保護作用。

2.1 沉積相帶是儲層發育的先決控制因素

沉積環境決定了砂體的形態與規模。處于相同沉積體系不同成因類型儲層的原始孔隙度和滲透率存在差異。即使后期經過相同程度的成巖改造，其物性仍存在較為明顯的差異。研究區沉積相的平面展布規律對優質儲層分布具有明顯的宏觀控制作用。該區發育三角洲、淺海、濱淺海相沉積為主，有利儲層發育于三角洲前緣水下分流河道和河口壩，以及濱海相的臨濱砂壩和淺灘微相區域。統計表明，水下分流河道微相孔隙度小于10%的樣品數為41%，孔隙度介于10%～15%的樣品數為25%，孔隙度大于15%的樣品數占34%；河口壩孔隙度小于10%的樣品數為55%，孔隙度介于10%～15%的樣品數為22%，孔隙度大于15%的樣品數占23%；臨濱砂壩微相孔隙度小于10%的樣品數為57%，孔隙度介于10%～15%的樣品數為25%，孔隙度大于15%的樣品數占18%；淺灘微相孔隙度小于10%的樣品數為85%，孔隙度介于10%～15%的樣品數為15%。類比可知，三角洲相儲層整體上優于濱海相、淺海相儲層，其中，三角洲前緣水下分流河道物源充足，含砂量高，粒度較粗，以中砂巖、細砂巖為主，泥質雜基含量較少，物性優于以極細砂巖為主的河口壩；濱海相臨濱砂壩微相以極細砂巖為主，儲層物性優于以粉砂巖為主的淺灘。

2.2 成巖作用是儲層物性的關鍵控制因素

儲層原始孔隙結構及分布規律受沉積作用的控制，而在后期的埋藏過程中，成巖作用會改造儲集空間。成巖作用既可以對儲層起到建設性作用，形成次生孔隙，提高儲層的儲集物性，又可以起到破壞性作用，降低儲層物性，使儲層成為無效儲層［4-8］。

1）壓實作用。壓實作用對儲層儲集性能影響最大。隨著埋深的增加、上覆地層壓力的增大，在機械壓實作用下顆粒支撐方式會發生變化，顆粒間由點接觸逐步轉為線接觸、凹凸接觸甚至縫合接觸?？紫抖群蜐B透率總體上隨埋深增大而減小，儲層物性逐步降低。寶島區三亞組、陵水組砂巖壓實孔隙損失分別為10.9%、20.0%，相當于損失原始孔隙度的31.1%、57.0%，孔隙損失程度大于膠結作用。崖城區梅山組—崖城組砂巖的孔隙損失介于19.5%～27.5%（表5），壓實作用對儲層物性的破壞程度遠大于膠結作用［9-12］。

2）膠結作用。膠結作用是影響研究區儲層物性的另一重要因素。根據儲層物性與膠結物含量的相關性分析可知，隨著碳酸鹽膠結物含量的增加，儲層物性呈現降低的趨勢。寶島區膠結作用相對較強，崖城區相對較弱。寶島區的三亞組—陵水組儲層因膠結作用減少的孔隙度分別為7.8%、10.5%（表5），相對損失原始孔隙度的22.2%、30.1%，而崖城區因膠結作用相對較弱儲層減少的孔隙度介于0.6%～6.5%。造成上述差異的原因主要是由于寶島區沉積速率較慢，埋深持續增加，成巖作用較強，崖城區則為早期緩慢淺埋藏，晚期快速深埋藏，成巖作用較盆地東區弱［13-14］。

3）溶蝕作用。溶蝕作用可形成次生孔隙，對儲層物性有一定的改善作用。通過溶蝕作用，寶島區三亞組與陵水組儲層孔隙度平均增加1.2%和2.6%，崖城區除個別井（Y-1 井）外，孔隙度平均增加介于2.9%～5.6%，崖城區的溶蝕作用明顯強于寶島區。造成這種現象主要有兩個因素，崖城區地層在漸新世和中新世期間曾多次抬升，遭受大氣淡水淋濾，原有粒間孔隙得以改善；由于深大斷裂較為發育，更有利于酸性流體進入儲層和溶蝕作用［15-16］。

表5 瓊東南盆地寶島區、崖城區成巖作用對孔隙影響參數表

2.3 地層超壓對儲層物性具有一定的改善作用

隨著深度增大，常壓帶孔隙度呈現降低的趨勢；異常壓力帶則因超壓保護作用出現孔隙度反向增加或孔隙穩定分布的特征。以盆地內兩口已鉆井為例，Y-2井壓力系數為1.25，超壓對孔隙無保護作用，而壓力系數達到2.3的Y-3井，在超壓保護作用的影響下，雖然儲層埋深達4 630 m，但砂巖顆粒為點—線接觸，原生粒間孔隙保存較好。統計規律顯示，研究區內壓力系數高（大于1.7）對孔隙有明顯的保護作用，壓力系數低（小于等于1.3）儲層孔隙無超壓保護作用。

超壓對儲層孔隙的保護作用主要體現在兩個方面：①地層在異常壓力梯度下，孔隙流體壓力高于靜水壓力，超壓支撐了部分埋藏負載，并由此減少了壓實作用的影響，異常高孔隙得以保存。超壓對儲層孔隙度的保護決定于超壓發育的時間、壓力系數的大小和儲層的巖性。一般情況下，在2 500 m以下地層的機械壓實就已經完成，所以在2 500 m以下的超壓是無效的。②超壓在一定程度上可抑制成巖作用。在埋深相同的情況下，寶島區的成巖作用強于崖城區。這主要是因為崖城區為常溫超壓成巖環境，寶島區為高溫常壓成巖環境，超壓可抑制成巖作用，而高溫則可加速成巖作用。這種成巖環境的差異造就了瓊東南盆地整體上具備“東強西弱”的成巖特征。

3 優質儲層分布規律

瓊東南盆地寶島區、崖城區儲層受控于沉積相帶、砂巖粒度、泥質雜基含量、壓實作用、膠結作用和溶蝕作用及超壓等多方面因素。在前述儲層物性特征及主控因素分析的基礎上，認為兩個研究區三角洲前緣水下分流河道和濱海相臨濱砂壩儲層具備有利儲層發育的先決條件，處于該區域且具備中等壓實程度的區域為有利儲層發育區；其次為三角洲前緣河口壩微相區域，處于該區域且具備近強壓實程度的為次有利儲層發育區。

4 結論

1）瓊東南盆地崖城區儲層為中、低成分成熟度，甚至出現極低成分成熟度的情況，以長石砂巖為主；寶島區成分成熟度為中等—高，主要發育長石石英砂巖。崖城區砂巖結構成熟度低于寶島區，粒度較細，分選較差，填隙物以泥質雜基為主。

2）研究區儲層儲集空間主要為殘余原生粒間孔，其次為溶蝕孔隙及微孔隙。其中崖城區為中孔隙度、高滲透率、較細喉、均勻型；寶島區為中—高孔隙度、中—低滲透率、微細喉、不均勻型。

3）沉積相帶的平面展布規律對優質儲層分布具有明顯的宏觀控制作用。成巖作用是儲層發育的關鍵控制因素，其中壓實作用是儲層孔隙度減少的主控因素，膠結作用、溶蝕作用對儲層儲集性能影響有限，超壓在一定程度上改善儲層物性。

4）研究區三角洲前緣水下分流河道和濱海相臨濱砂壩儲層具備有利儲層發育的先決條件，處于該區域且具備中等壓實程度的為有利儲層發育區；次為三角洲前緣河口壩微相區域，處于該區域且具備近強壓實程度的為次有利儲層發育區。