東海盆地西湖凹陷G構(gòu)造儲層特征研究

李 喆

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院，上海 200120）

摘 要：為了進一步研究西湖凹陷G構(gòu)造的儲層特征，運用薄片分析、掃描電鏡、X衍射分析等多種方法，對該構(gòu)造儲層巖石學特征、孔隙類型、孔隙結(jié)構(gòu)特征及物性特征進行分析研究。結(jié)果表明：儲層巖石類型主要是長石巖屑砂巖，其次是巖屑長石砂巖；粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄模孔以及原生粒間孔是主要儲層孔隙類型，孔隙結(jié)構(gòu)以小孔隙、細喉道、分選中等的特征為主；花港組儲層主要為中—低孔隙度、中—低滲透率儲層，平湖組儲層為特低孔隙度、特低滲透率儲層。最后根據(jù)上述研究結(jié)果，綜合分析得出沉積條件、成巖作用和異常高壓是影響研究區(qū)物性的主要因素。

關(guān)鍵詞：西湖凹陷；儲層特征；孔隙結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TE122.2

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.02.025

文章編號：1008-2336（2015）02-0025-05

收稿日期：2014-08-29；

作者簡介：李喆，男，1983年生，工程師，碩士，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事油氣地質(zhì)綜合研究。E-mail：lizhe.shhy@sinopec.com。

改回日期：2014-12-01

Study on Reservoir Characteristics of G Structure in Xihu Depression, East China Sea Basin

LI Zhe

（Institute of SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company, Shanghai 200120, China）

Abstract:In order to study further on the reservoir characteristics of G structure in Xihu Depression, many methods have been used, such as slice analysis, scanning electron microscopy, x-ray diffraction and so on. The study is conducted mainly on analysis of the petrological characteristics, pore types, pore structure and physical properties. The study results indicated that the rock types are dominated by feldspathic lithic sandstones, and secondly are lithic arkose. Dissolved pores between grains, dissolved pores in grains, moldic pores and primary intergranular pores are main pore types. Pore structure types are small pore, and narrow throat, being middle sorted. Huagang Fm. reservoir is middle to low porosity and middle to low permeability, Pinghu Fm. reservoir is extremely low porosity and permeability. Finally, based on the above study results, it is concluded that the sedimentation conditions, diagenesis, and abnormal overpressure are the main factors influencing the reservoir physical properties.

Keywords:Xihu Depression; reservoir characteristics; pore structure

G構(gòu)造位于東海陸架盆地西湖凹陷三潭深凹中南部，是一個形態(tài)完整的北北東向長軸狀背斜構(gòu)造。三口探井均發(fā)現(xiàn)較好的油氣顯示，尤其是G2井通過鉆桿測試在大于4 000 m的深度獲得具有自然產(chǎn)能的商業(yè)油氣流，實現(xiàn)了三潭深凹深層勘探的重大突破。該構(gòu)造主要儲層位于花港組和平湖組，但各層段油氣儲集能力存在較大差異。通過成藏分析研究認為：儲層條件是影響油氣的主要原因之一。

為了進一步解決上述問題，本文通過對鉆井取心、井壁取心的化驗資料研究，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造和沉積背景，分析得出G構(gòu)造儲層特征。最后對儲層影響因素作出總結(jié)，對西湖凹陷其他地區(qū)深層勘探具有一定借鑒作用。

1　儲層巖石學特征

通過巖心觀察和薄片鑒定，研究區(qū)儲集層巖性主要為淺灰色細砂巖、中砂巖和粉砂巖。巖石類型以長石巖屑砂巖為主（圖版A），其次是巖屑長石砂巖和巖屑砂巖（圖1），碎屑成分中石英質(zhì)量分數(shù)55%～87%，長石質(zhì)量分數(shù)5%～30%，巖屑質(zhì)量分數(shù)10%～25%，以變質(zhì)巖、沉積巖巖屑為主。填隙物主要由碳酸鹽（方解石、白云石等）、黏土礦物（高嶺石、伊利石、伊/蒙混層等）、硅質(zhì)、鐵質(zhì)等組成（圖版B）。顆粒主要粒徑大小0.1～0.52 mm，分選中等，磨圓為次棱～次圓狀。砂巖為顆粒支撐，顆粒間儲層見縫合接觸。膠結(jié)物結(jié)構(gòu)類型以孔隙型、接觸型和壓嵌—接觸型為主（圖版C）。

總之，研究區(qū)砂巖儲層成分成熟度中等，結(jié)構(gòu)成熟度中等，表明該地區(qū)沉積物未經(jīng)過長距離搬運和強烈水流改造，為近源陸相沉積。

圖1　G構(gòu)造砂巖成分三角圖 [1]

2　儲層孔隙類型和孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.1 孔隙類型

巖石薄片粒度分析、鑄體薄片孔隙結(jié)構(gòu)圖像分析以及掃描電鏡分析表明，研究區(qū)儲層的孔隙類型以原生粒間孔隙和次生溶蝕孔隙為主。次生溶蝕孔隙主要包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔以及鑄模孔。原生粒間孔的形態(tài)呈三角形狀、多邊形狀等，孔隙邊緣多呈平直狀，未見明顯的溶蝕現(xiàn)象（圖版D）。溶蝕粒間孔呈不規(guī)則狀、多邊形狀、微孔狀等，孔隙邊緣見明顯的溶蝕現(xiàn)象，部分呈溶蝕港灣狀。局部孔隙見顆粒的溶蝕殘留（圖版E）。鑄?？锥酁殚L石、易溶巖屑等被完全溶蝕形成（圖版F）。粒內(nèi)溶孔為局部長石、易溶巖屑等內(nèi)部受溶形成。喉道以細喉為主，主要是可變斷面的收縮部分，其次為片狀、彎片狀喉道。

粒間溶孔占孔隙類型的比例最高，其次是鑄模孔、粒內(nèi)溶孔、原生粒間孔。隨著埋藏深度的增加，孔隙面孔率值逐漸減小，而平湖組中段有增大的趨勢。原生粒間孔減小至平湖組中段未發(fā)現(xiàn)（表1）。

表1　G構(gòu)造儲層孔隙類型及結(jié)構(gòu)特征

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)取心樣品壓汞分析可知：向左下方凸出的壓汞曲線幾乎沒有，表明儲層粗孔喉很少，無明顯平行于橫坐標的曲線平臺，說明孔隙發(fā)育程度中等，分選一般。隨埋深增加，進汞曲線斜率增大，但基本形態(tài)無較大差異，毛管壓力曲線特征為細歪度壓汞曲線（圖2）。

圖2　G構(gòu)造儲層毛管壓力曲線圖

儲層的喉道系數(shù)為5.38～12.85，平均為9.35；喉道分選系數(shù)1.61～5.86，平均2.69；結(jié)構(gòu)系數(shù)0.01～19.85，平均1.00；配位數(shù)0.2～3；特征系數(shù)0.14～196.17，平均12.68。結(jié)合其他定量參數(shù)分析（表1），研究區(qū)儲層具有孔隙中值半徑小、排驅(qū)壓力低、中值壓力中等、退汞效率低、喉道較細、分選一般、孔喉配位較差、非均質(zhì)嚴重的特點。

3　儲層物性特征

儲層孔隙度滲透率相關(guān)分析結(jié)果（圖3）表明，孔滲大小呈指數(shù)增長，相關(guān)性較好，R2值達到0.7865。儲層孔隙度分布范圍為1.1%～25.8%，平均孔隙度9.6%，滲透率分布范圍為0.01×10-3～190×10-3μm2，平均滲透率2.70×10-3μm2，根據(jù)《海上石油天然氣儲量計算規(guī)范（DZ/T0252—2013）》中儲層物性分類標準，花港組上段儲層主要為中等孔隙度、中等滲透率儲層，花港組下段儲層為低孔隙度、低滲透率儲層，平湖組上段、平湖組中段儲層為特低孔隙度、特低滲透率儲層。

圖3　G構(gòu)造儲層孔隙度與滲透率關(guān)系圖

4　儲層物性影響因素

4.1 沉積條件

沉積相是控制儲層發(fā)育和分布的重要因素，不同沉積環(huán)境形成的砂巖巖性特征不同，從而導致儲層物性也大不相同[2-4]。研究表明：優(yōu)質(zhì)儲層與其巖石學特征都有密切關(guān)系，一般來說，石英含量高，成分純，分選好，粒度中等的石英砂巖，孔隙發(fā)育，后期的溶蝕作用也較強，易于形成優(yōu)質(zhì)儲層[5]。

G構(gòu)造毗鄰物源區(qū)，受北北東向西湖主斷裂的影響，花港組發(fā)育辮狀河河道、辮狀河三角洲沉積，平湖組發(fā)育潮控三角洲、潮坪沉積。隨埋深增加，儲集巖重礦物成熟度ZRT指數(shù)（鋯石%+金紅石%+電氣石%），成分成熟度指數(shù)CMI（石英/長石+巖屑）總體上呈現(xiàn)降低趨勢。礦物成分中石英、長石含量降低，而巖屑含量較為穩(wěn)定。受礦物成分變化影響，孔隙度和滲透率呈線性降低（圖4）。但平湖組中段部分砂巖儲層ZRT值大于20%，CMI比值大于2.8，物性明顯提高，是儲集性能較好的儲層。

4.2 成巖作用

按照碎屑巖成巖階段劃分標準（SY/T5447—2003），結(jié)合黏土礦物組合、有機質(zhì)成熟度、流體包裹體、油田水分析等資料分析，G構(gòu)造儲層處于淡水～半咸水水介質(zhì)碎屑巖成巖階段中的晚成巖階段A期。對儲層影響較大的成巖作用類型有壓實作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、交代作用等。

4.2.1 壓實（壓溶）作用

隨埋深增加，壓實（壓溶）作用加強，孔隙

度也逐漸減小。通過鏡下薄片觀察和成分分析，研究區(qū)花港組儲層顆粒接觸關(guān)系以點-線接觸為主，向深部平湖組儲層逐漸過渡到線接觸和縫合接觸，巖屑、云母等顆粒經(jīng)壓實（壓溶）作用發(fā)生彎曲變形（圖版B），導致原生孔隙度的減小。

4.2.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)儲層膠結(jié)物主要是黏土礦物、硅質(zhì)和碳酸鹽礦物。通過X射線衍射定量分析可知，隨深度增加，黏土礦物總量呈線性降低，而碳酸鹽含量變化不大，局部密集取樣段出現(xiàn)個別高值。

黏土含量、類型及成分的不同是影響儲層物性和敏感性的內(nèi)在因素之一[6]，研究區(qū)黏土礦物成分主要是綠泥石、高嶺石、伊利石、伊蒙混層等。綠泥石含量、產(chǎn)狀、分布對原生孔隙保存具有重要意義。抑制上覆地層的壓實作用，阻礙石英的次生加大[7]，與孔隙度變化具有正相關(guān)性（圖4）。淺部儲集層，在開放、半開放成巖作用下，長石在堿性流體的作用下發(fā)生溶蝕[8]，形成了大量高嶺石，額外形成了孔隙，增加儲集能力（圖版G）。隨著埋深增加，高嶺石逐漸向伊利石轉(zhuǎn)化，尤其是進入平湖組儲層中，次生伊利石、伊蒙混層含量增加，呈鱗片狀、纖維狀，以孔隙呈充填式、搭橋式產(chǎn)狀分布于顆粒表面和孔隙內(nèi)，使有效滲流空間減小，對儲層的滲透性具有明顯的降低作用（圖版H、圖版I）。

硅質(zhì)膠結(jié)主要是石英次生加大邊和次生石英，在掃描電鏡下觀察，石英晶面發(fā)育，次生加大邊屬Ⅱ級，次生石英晶體向孔隙空間生長，減小了砂巖的原生孔隙（圖版I）。

碳酸鹽膠結(jié)物包括方解石、白云石等，以粒間膠結(jié)、次生孔隙內(nèi)充填等形式出現(xiàn)，從而縮小或堵塞喉道，降低了儲層物性和儲集能力（圖版B）。

4.2.3 溶蝕作用

溶蝕作用可以形成大量的次生粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔（圖版D、圖版E），從而改善儲層物性，研究區(qū)儲層溶蝕孔類型主要為長石溶蝕孔、石英顆粒邊緣溶蝕、方解石溶蝕孔，高嶺石溶蝕孔等，碳酸鹽膠結(jié)物和黏土礦物溶蝕孔有效增大已堵塞的孔隙，使3 700 m以下的儲層形成次生孔隙發(fā)育帶，使儲層物性有明顯的改善。

4.2.4 交代作用

交代作用主要表現(xiàn)為碎屑顆粒和雜基的黏土化和碳酸鹽化，研究區(qū)儲層黏土化主要表現(xiàn)為絹云母化、伊利石化和綠泥石化，碳酸鹽化表現(xiàn)為方解石對碎屑顆粒組分的交代，形成了鐵方解石、鐵白云石等次生礦物（圖版C）。

4.3 異常高壓

前人研究認為，異常高壓延緩機械壓實作用，有效保護巖石孔隙，有利于形成次生孔隙和裂縫，在地下深層形成優(yōu)質(zhì)儲層[9]。G2井在平湖組中段儲層中鉆遇異常高壓層，實測地層壓力系數(shù)1.475，后經(jīng)常規(guī)測試獲得商業(yè)油氣流，證實研究區(qū)異常高壓與儲層物性具有正相關(guān)性。

圖4　G構(gòu)造儲層黏土礦物垂向分布圖

5　結(jié)論

（1）西湖凹陷G構(gòu)造儲層巖石類型主要是長石巖屑石英砂巖，其次是巖屑長石砂巖和巖屑砂巖，分選中等，磨圓多為次棱～次圓狀，成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度中等，為近源陸相沉積。

（2）孔隙類型以次生溶蝕孔隙和原生粒間孔為主。次生溶蝕孔隙主要包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、

鑄?？?。其中粒間溶孔是儲層最重要的儲集空間。孔隙與喉道連通性一般，孔喉以較細喉為主，屬于分選中等、細歪度壓汞曲線。

（3）G構(gòu)造儲層孔滲相關(guān)性好，其中花港組上段儲層為中等孔隙度、中等滲透率儲層，花港組下段儲層為低孔隙度、低滲透率儲層，平湖組上段、平湖組中段儲層為特低孔隙度、特低滲透率儲層。

（4）儲層特征受到沉積條件、成巖作用、異常高壓等因素共同控制。沉積環(huán)境是主要的控制因素。在成巖作用中，早期溶蝕作用，深部儲層中次生孔隙發(fā)育對儲層的儲集性能起到改善作用。壓實作用、黏土膠結(jié)物中伊利石、伊蒙混層的堵塞是造成低滲透的主要原因，對儲集性能起破壞性作用。

參考文獻：

[1] 曾允孚，夏文杰．沉積巖石學[M]．北京：地質(zhì)出版社，1986：112-114．

[2] 肖曉光,李群．鄂爾多斯盆地直羅油田長8油層組儲層特征研究[J]．中國地質(zhì)，2014，41（1）：187-196．

[3] 王峰，田景春，陳蓉，等．鄂爾多斯盆地北部上古生界盒8儲層特征及控制因素分析[J]．沉積學報，2009，27（2）：238-245．

[4] 趙晨，王付潔，劉舒，等．西湖凹陷KX構(gòu)造平湖組儲層特征及主控因素研究[J]．海洋石油，2014，34（1）：11-16．

[5] 鐘大康，朱筱敏，王紅軍．中國深層優(yōu)質(zhì)碎屑巖儲層特征與形成機理分析[J]．中國科學D輯：地球科學，2008，38（增刊Ⅰ）：11-18．

[6] 鄒春艷，羅蓉，李子榮，等．電鏡掃描在碎屑巖儲層黏土礦物研究中的應用[J]．天然氣勘探與開發(fā)，2005，25（4）：4-8.

[7] 張哨楠，丁曉琪，萬友利，等．致密碎屑巖中黏土礦物的形成機理與分布規(guī)律[J]．西南石油大學學報（自然科學版），2012，34（3）：174-182．

[8] 蔡全升，胡明毅．西湖凹陷黃巖構(gòu)造帶花港組砂巖儲層成巖作用研究[J]．科學技術(shù)與工程，2013，13（30）：9012-9017.

[9] 張國華．西湖凹陷高壓形成機制及其對油氣成藏的影響[J]．中國海上油氣，2013，25（2）：11-18．