胡明毅，沈 嬌，胡 蝶

(1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430100;2.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100)

圖1 西湖凹陷平湖構(gòu)造帶構(gòu)造位置Fig.1 Location of the Pinghu structural belt in the Xihu Depression

平湖構(gòu)造帶位于西湖凹陷西部斜坡帶中南部，它 為西部斜坡帶的主體部分，西與海礁凸起相連，東鄰西湖凹陷的生烴中心(三潭深凹)，面積大約4 000 km2，總體呈北東向狹長狀展布，自北往南由平北、平中及平南3個區(qū)帶組成(圖1)，是目前東海油氣勘探與開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域之一。前人對西湖凹陷平湖構(gòu)造帶已做了大量的研究工作［1－4］，但對其儲層特征和儲層主控因素的研究則相對較少，為此，本文充分利用巖心、鑄體薄片、掃描電鏡、X－射線衍射以及物性分析等資料，對研究區(qū)儲層特征進(jìn)行系統(tǒng)研究總結(jié)，并從沉積作用、成巖作用以及異常高壓3個方面對儲層主控因素進(jìn)行分析研究，以期查明研究區(qū)儲層特征形成機(jī)制，為平湖構(gòu)造帶平湖組儲層的勘探開發(fā)提供一定的地質(zhì)依據(jù)。

1 儲層特征

1.1 巖石學(xué)特征

通過大量的巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡和X－射線衍射等分析，顯示平湖構(gòu)造帶平湖組儲層的巖石碎屑主要成分為石英、長石和巖屑。其中，石英的相對含量最高，一般為50.0% ～95.5%，平均為67.6%;其次為巖屑，含量一般為 4.1% ～50.0%，平均為17.6%;長石的含量最低，為4.5% ～33.3%，平均為16.2%。

根據(jù)信荃麟等的砂巖成分分類方案，研究區(qū)平湖組砂巖類型主要為長石質(zhì)石英砂巖，偶見巖屑質(zhì)石英砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖、長石質(zhì)巖屑砂巖、長石砂巖和巖屑砂巖(圖2)。研究區(qū)儲層砂巖成分成熟度指數(shù)均值為2.486結(jié)構(gòu)成熟度高，主要表現(xiàn)在砂巖粒度以中－細(xì)粒為主，顆粒分選好，次棱－次圓狀，砂巖支撐類型主要為顆粒支撐，顆粒間多為點(diǎn)－線接觸，膠結(jié)類型以接觸式為主，其次為壓嵌－接觸式，整體表現(xiàn)為－套成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度中等－較高的碎屑巖。

圖2 平湖構(gòu)造帶平湖組砂巖投點(diǎn)圖Fig.2 Classification of the Pinghu Formation sandstone in the Pinghu structural belt

1.2 物性特征

西湖凹陷平湖構(gòu)造帶平湖組巖心物性分析表明，儲層孔隙度為1% ～26.1%，平均值為13.19%。根據(jù)石油行業(yè)儲層孔隙度分級標(biāo)準(zhǔn)(SY/T6285—1997)，巖心孔隙度頻率分析的結(jié)果顯示，研究區(qū)平湖組砂巖儲層孔隙度分布在15% ～25%的樣品數(shù)最多，約占分析樣品的40.96%，屬于中孔;其次分布在10% ～15%，占分析樣品的37.41%，屬于低孔;孔隙度為＜10%的樣品數(shù)占21.54%，屬于特低孔;孔隙度＞25%的樣品數(shù)僅占0.09%，屬于高孔。西湖凹陷平湖構(gòu)造帶平湖組砂巖儲層低孔巖樣累計(jì)頻率為58.95%，總體表現(xiàn)為低孔為主、中孔為輔的特征(圖3a)。

儲層滲透率在0.009 18×10－3～1 620×10－3μm2，平均值為62.69×10－3μm2。對巖心的滲透率頻率分析結(jié)果顯示，平湖構(gòu)造帶平湖組砂巖儲層滲透率分布在10×10－3～500×10－3μm2的樣品數(shù)最多，占分析樣品的62.19%，屬于中滲;其次是 0.1×10－3～10×10－3μm2，占分析樣品的30.66%，屬于低滲;滲透率＜0.1×10－3μm2的樣品數(shù)占6.86%，屬于特低滲;滲透率＞500×10－3μm2的樣品數(shù)僅占0.29%，屬于高滲。西湖凹陷平湖構(gòu)造帶平湖組砂巖儲層總體表現(xiàn)為中滲為主、低滲為輔的特征(圖3b)。

圖3 平湖構(gòu)造帶平湖組孔隙度和滲透率頻率分布Fig.3 Histogram of porosity and permeability of the Pinghu Formation in the Pinghu structural belt

圖4 平湖構(gòu)造帶平湖組砂巖儲層孔隙度與滲透率關(guān)系Fig.4 Relationship between porosity and pemerbility of the Pinghu Formation sandstone in the Pinghu structural belt

圖5 平湖構(gòu)造帶平湖組砂巖儲層孔隙類型Fig.5 Pore types of the Pinghu Formation sandstone in the Pinghu structural belt

平湖組砂巖儲層的孔隙度和滲透率的相關(guān)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(圖4)，儲層孔隙度、滲透率在半對數(shù)坐標(biāo)中呈正相關(guān)關(guān)系，孔隙度與滲透率的大小呈指數(shù)增長，相關(guān)性好，R2值達(dá)到0.65，說明西湖凹陷平湖構(gòu)造帶平湖組砂巖儲層的滲濾通道主要依賴于與孔隙有關(guān)的空間而非裂縫等其它通道，總體屬于孔隙型儲層。

1.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過對構(gòu)造帶7口井263塊巖樣鑄體薄片和掃描電鏡的觀察與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為研究區(qū)平湖組的孔隙類型主要有原生粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄?？祝黝愋涂紫对谘芯繀^(qū)的構(gòu)成狀況如圖5所示。受壓實(shí)作用和膠結(jié)作用的影響，研究區(qū)平湖組儲層中原生粒間孔的含量較少，占所有孔隙類型的24%，主要存在于骨架顆粒之間，形態(tài)較規(guī)則，多呈三角形、多邊形等(圖5a);粒間溶孔是研究區(qū)最重要的孔隙類型，占所有孔隙類型的44%，形態(tài)多呈不規(guī)則狀、多邊形狀等，部分孔隙呈溶蝕港灣狀(圖5b);粒內(nèi)溶孔在研究區(qū)儲層中比較常見的是長石溶孔和巖屑溶孔，含量較少，約占所有孔隙類型的21%，形態(tài)多呈不規(guī)則網(wǎng)格狀、蜂窩狀或拉長狀(圖5c);鑄模孔在研究區(qū)儲層中，具形態(tài)看一般為長石、易溶巖屑的鑄?？?，往往與粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔相伴生，數(shù)量少，約占所有孔隙類型的11%(圖5d)。

平湖組儲層砂巖的喉道類型以縮頸型喉道、片狀喉道、彎片狀喉道為主，其次是管束狀喉道，孔隙縮小型喉道則較少見。大量鑄體薄片的孔隙圖像分析資料顯示，研究區(qū)平湖組儲層孔徑在8.58～172.06 μm，平均孔隙直徑為83.43 μm;喉徑在 1.47 ～28.30 μm，平均喉道直徑為10.91 μm;平湖組孔喉組合類型以中孔粗喉型為主，平均孔喉比為6.21，平均配位數(shù)為0.56。

2 儲層主控因素

2.1 沉積微相

影響儲層物性的地質(zhì)因素中，沉積相帶是最宏觀和最直接的地質(zhì)因素。研究區(qū)沉積作用對儲層的影響主要體現(xiàn)在不同沉積環(huán)境形成的砂體，其粒度和分選特征決定了原始孔隙度特征，同時也影響后期成巖作用對儲層的改造。不同的沉積相帶其水動力條件不同，水動力能力強(qiáng)的沉積相帶往往砂巖厚度大，粒度較粗，砂質(zhì)較純，泥質(zhì)含量和碳酸巖含量較低，因而具有較好的儲集物性，相反儲集物性較差。研究區(qū)平湖組儲層屬潮控三角洲沉積體系和潮坪沉積體系，主要包括三角洲平原分支河道、決口扇，三角洲前緣水下分流河道、席狀砂，潮道等五種微相。通過對平湖組儲層不同成因砂體的平均孔隙度的統(tǒng)計(jì)表明(圖6)，三角洲平原的分支河道砂體物性最好，其次是三角洲前緣的水下分流河道砂體，三角洲前緣的席狀砂砂體物性最差，說明沉積作用為儲層發(fā)育奠定了基礎(chǔ)，宏觀上沉積相的分布是儲層物性垂向和平面展布特征的重要控制因素之一［5－7］。

圖6 平湖構(gòu)造帶平湖組各成因砂體孔隙度直方圖Fig.6 Porosity histograms of sandbodies of different origin in the Pinghu Formation，Pinghu structural belt

圖7 平湖構(gòu)造帶成巖序列及孔隙演化Fig.7 Diagenetic sequence and pore evolution of reservoir rocks in the Pinghu structural belt

2.2 成巖作用

巖石學(xué)和地球化學(xué)研究表明，平湖構(gòu)造帶整體地溫梯度較低，鏡質(zhì)體反射率最大在1.3%左右，其成巖演化進(jìn)程較慢，平湖組總體上屬于中成巖A期，研究區(qū)成巖演化序列可以歸納為:早期粘土模形成—機(jī)械壓實(shí)—早期方解石沉淀—有機(jī)酸流體進(jìn)入—長石、巖屑溶蝕—次生孔隙+自生高嶺石+自生石英—液態(tài)烴類侵位—伊利石沉淀—晚期氣態(tài)烴充注—晚期鐵方解石充填交代(圖7)。根據(jù)成巖作用對儲層物性的改善和破壞結(jié)果，可劃分為破壞性成巖作用和建設(shè)性成巖作用。

1)破壞性成巖作用

研究區(qū)破壞性成巖作用主要有壓實(shí)作用、碳酸鹽膠結(jié)作用、硅質(zhì)膠結(jié)作用、自生高嶺石析出作用等。

①壓實(shí)作用:是平湖構(gòu)造帶儲層孔隙度降低最首要的因素。隨著砂巖埋藏的加深，半塑性巖屑，例如各種火山巖屑、生物碎屑等變形明顯，部分顆粒假雜基化等，使粒間原生孔隙因半塑性顆粒變形而減小，孔隙度降低［8－9］。實(shí)驗(yàn)室研究表明，不同級別的壓實(shí)作用產(chǎn)生的壓實(shí)壓溶程度不同，其結(jié)果對碎屑巖的孔隙度損失不同，一般將其分為3級(表1)。壓實(shí)作用按壓實(shí)強(qiáng)度的不同可分為3個階段，即弱壓實(shí)階段，中等壓實(shí)階段和強(qiáng)壓實(shí)階段，研究區(qū)平湖組儲層目前多處于中等壓實(shí)階段，其特征主要表現(xiàn)為顆粒以點(diǎn)－線接觸為主，剛性顆粒呈緊密線接觸，塑性顆粒強(qiáng)烈變形，變成假雜基，粒間體積中等，殘余粒間孔多。

②碳酸鹽膠結(jié)作用:碳酸鹽膠結(jié)是研究區(qū)平湖組砂巖儲層中普遍存在的膠結(jié)類型，主要呈粒間膠結(jié)、交代或次生孔隙內(nèi)充填物等形式出現(xiàn)，成分最常見的主要有方解石和白云石。方解石膠結(jié)物通常具較低的鐵含量，且大部分呈連生結(jié)構(gòu)，少量呈粒狀結(jié)構(gòu)，在所有的碳酸鹽組分中，連生方解石膠結(jié)物具最低的δ18O值，說明其形成溫度最高，形成時間最晚;白云石膠結(jié)物通常具較高的鐵含量，大多數(shù)具半自形—自形粒狀結(jié)構(gòu)，并以不規(guī)則的顆粒環(huán)邊或孔隙襯里的方式產(chǎn)出，其沉淀時間較早，屬早成巖階段產(chǎn)物。研究表明白云石膠結(jié)物一般占據(jù)原生粒間孔隙，方解石膠結(jié)物不僅占據(jù)原生粒間孔隙，也占據(jù)次生孔隙空間(主要是長石溶孔)，使儲層孔隙度大大降低(圖8a)。

③硅質(zhì)膠結(jié)作用:研究區(qū)儲層砂巖具有較低的硅質(zhì)膠結(jié)物含量，平均僅為0.5%，并多以石英次生加大邊的方式存在，加大部分常由多個具相同光性方位的石英組成，這些石英最終連接成一個大的晶體形成“加大邊”并堵塞一部分孔隙(圖8b)，對儲層起破壞性作用。

表1 壓實(shí)強(qiáng)度分級Table 1 Different levels of compaction strength

圖8 研究區(qū)平湖組砂巖主要成巖作用顯微照片F(xiàn)ig.8 Microphotographs showing the major diagenesis of the Pinghu Formation sandstone in the study area

④高嶺石析出作用:研究區(qū)高嶺石含量在自生礦物構(gòu)成中僅次于碳酸鹽，居第二位，對砂巖儲層的影響較復(fù)雜。自生高嶺石以孔隙充填形態(tài)產(chǎn)出，多數(shù)粒間孔隙中不同程度地存在高嶺石晶體，部分高嶺石充填于喉道，減小了喉道寬度，使儲集性能變差，對儲層起破壞性作用。

但值得一提的是，自生高嶺石在后期的溶蝕過程中會脫出Na+，Mg2+，SiO2等組分使體積減小，形成大量高嶺石晶間隙，使砂巖的孔隙度增大(圖8c)。自生高嶺石是長石溶解的產(chǎn)物，且通常占據(jù)長石的溶解空間，指示著長石溶解的次生孔隙的發(fā)育;同時，統(tǒng)計(jì)分析表明，研究區(qū)儲層砂巖孔隙度/滲透率與自生高嶺石含量之間均表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為0.56和0.58)，說明自生高嶺石是研究區(qū)儲層建設(shè)性成巖過程的標(biāo)志礦物［10－11］。

2)建設(shè)性成巖作用

本區(qū)建設(shè)性成巖作用主要有溶蝕作用和烴類侵位作用。

①溶蝕作用:是研究區(qū)形成次生孔隙，改善儲層物性的主要控制因素。研究區(qū)內(nèi)砂巖儲層中的溶蝕作用比較普遍，其在沉積物剛沉積時就開始進(jìn)行，并一直延續(xù)到成巖晚期，被溶組分主要有長石顆粒、含長石的火山巖屑以及粘土基質(zhì)(本區(qū)主要是自生高嶺石)等，碎屑顆粒間的早期碳酸鹽膠結(jié)物也容易發(fā)生溶蝕，形成粒間溶孔和晶間微孔。溶蝕作用可使原生孔隙得以擴(kuò)大，并形成多種類型的次生孔隙，大大改善儲層物性(圖8d)。

②烴類侵位作用:研究區(qū)烴類侵位作用發(fā)生在中成巖A期。對儲層的影響主要體現(xiàn)在兩方面，一方面，由于烴類是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，它對各自組成自生礦物的無機(jī)鹽類沒有溶解和沉淀能力，因此，砂巖孔隙中烴類物質(zhì)的聚集有效的抑制了無機(jī)成巖作用(自生礦物的形成以及礦物的交代和轉(zhuǎn)化、膠結(jié)、重結(jié)晶等)的進(jìn)行，有利于原始孔隙的保存;另一方面，烴類侵位作用將原來的水－巖兩相系統(tǒng)改變?yōu)樗停瓗r三相系統(tǒng)，改變了巖石的地球化學(xué)環(huán)境，在侵位過程中會產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，這些有機(jī)酸的存在會加快了長石、早期碳酸鹽礦物等的溶解作用［12］，因此有利于儲層砂巖次生孔隙的發(fā)育和物性條件的改善。

2.3 異常高壓

西湖凹陷是我國海域一個富含油氣尤其是天然氣的超壓凹陷，近幾年來，西湖凹陷在先后完成的10余口鉆井中鉆遇異常地層壓力，異常超壓在西湖凹陷深部地層發(fā)育普遍。結(jié)合鉆井試油測壓數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，西湖凹陷平湖構(gòu)造帶儲層在淺部處于正常壓力，深部普遍發(fā)育異常高壓，超壓系統(tǒng)主要發(fā)育在平湖組內(nèi)［13］。

異常超壓在成藏過程中對儲層的影響，主要表現(xiàn)在對孔隙度和滲透率的保存和改善方面，在超壓的成長期，對孔隙度的保存是主要的，而在其消亡期，超壓對滲透率的改善是主要的。研究區(qū)超壓系統(tǒng)對平湖組儲層物性的影響則具體表現(xiàn)在:①異常高壓使作用于巖石顆粒的壓實(shí)效應(yīng)得以減緩，且可以阻止超壓體系內(nèi)流體的運(yùn)動和能量的交換，一定程度上減緩和抑制壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，從而有助于深部儲層原生孔隙的保存;②超壓的存在，進(jìn)一步加強(qiáng)了深部酸性孔隙水對易溶礦物(長石和碳酸鹽類礦物等)的溶解作用，從而促進(jìn)次生孔隙的形成發(fā)育，改善了儲層物性，對儲層起建設(shè)性作用［14－15］。

以平湖構(gòu)造帶平中區(qū)塊的平湖組儲層為例，該區(qū)塊儲層以3 350 m為界，淺部儲層屬正常壓力系統(tǒng)，深部儲層發(fā)育異常高壓(圖9)，對該區(qū)塊儲層的孔隙度和深度關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在3 350～3 500 m之間的地層存在次生孔隙發(fā)育帶(圖10)，且由圖可以看出在3 350 m界面之上孔隙度正常壓實(shí)減小，之下的儲層實(shí)測孔隙度則明顯偏離正常壓實(shí)趨勢線，這也說明了超壓的存在抑制了儲層的壓實(shí)效應(yīng)，加強(qiáng)了巖石中易溶礦物的溶解作用，促使次生孔隙發(fā)育，改善了儲層物性。

3 結(jié)論

圖9 平湖構(gòu)造帶平中區(qū)塊壓力－深度關(guān)系Fig.9 Pressure vs.depth of Pingzhong area in the Pinghu structural belt

圖10 平湖構(gòu)造帶平中區(qū)塊孔隙度－深度關(guān)系Fig.10 Porosity vs.depth of Pingzhong area in the Pinghu structural belt

1)西湖凹陷平湖構(gòu)造帶平湖組儲層巖石類型以長石質(zhì)石英砂巖為主，巖石顆粒具較好的分選性和磨圓度，顆粒間以點(diǎn)—線接觸為主，總體具有中等的成分成熟度和較高的結(jié)構(gòu)成熟度的特征;研究區(qū)儲層砂巖平均孔隙度為13.19%，平均滲透率為62.69×10－3μm2，總體表現(xiàn)為低孔低滲和中孔中滲的特征，儲層孔、滲相關(guān)性明顯，屬于孔隙型儲層;儲層孔隙空間主要有原生粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄?？?種類型，其中粒間溶孔是研究區(qū)儲層最重要的儲集空間類型;喉道類型以縮頸型喉道、片狀喉道、彎片狀喉道為主，孔喉組合以中孔粗喉為主。

2)研究區(qū)主要發(fā)育潮控三角洲沉積體系和潮坪沉積體系，物性分析資料表明三角洲平原分支河道砂體物性最好，其次是三角洲前緣水下分流河道砂體，三角洲前緣席狀砂砂體物性最差;不同成巖作用類型對儲層物性的控制作用不同，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用使儲層孔隙空間變小，物性變差，溶蝕作用和烴類侵位作用則會形成各種類型的次生孔隙，大大改善儲層物性。

3)研究區(qū)的異常高壓對儲層物性起到積極的建設(shè)作用，一方面使原生孔隙在某種程度上得以保存，另一方面促進(jìn)了巖石中易溶礦物的溶解作用，促使儲層次生孔隙發(fā)育，改善儲層物性。

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