秦蘭芝，謝晶晶，張武

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200030)

西湖凹陷平北區(qū)平湖組儲(chǔ)層主控因素分析

秦蘭芝，謝晶晶，張武

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200030)

針對(duì)西湖凹陷平北區(qū)平湖組儲(chǔ)層主控因素不明的現(xiàn)狀，采取物性測(cè)試、鑄體薄片、掃描電鏡觀察與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)等手段開展了儲(chǔ)層特征研究。鏡下鑒定表明平北斜坡帶(圖1)平湖組(E2p)儲(chǔ)層巖石類型以長(zhǎng)石巖屑質(zhì)石英砂巖為主，顆粒分選和磨圓度較好；孔隙主要以粒間溶孔為主，并保存一定量的原生孔隙；儲(chǔ)層物性在中深層以中孔中滲儲(chǔ)層為主，在深層、超深層以低孔低滲儲(chǔ)層為主，但仍發(fā)育大量的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。儲(chǔ)層發(fā)育主控因素研究表明，沉積微相決定了儲(chǔ)層的原始儲(chǔ)集條件，厚層潮道和河口壩物性較好，薄層砂坪和混合坪物性較差；溶蝕作用有助于形成次生孔隙，是最重要的建設(shè)性成巖作用；超壓與烴類充注降低壓實(shí)作用及膠結(jié)作用對(duì)原生孔隙的破壞，是研究區(qū)深層仍然保存有優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的主要原因。

平北區(qū)；平湖組；儲(chǔ)層特征；超壓；溶蝕作用

圖1 西湖凹陷區(qū)域圖

圖2 西湖凹陷平北區(qū)巖石類型三角圖

西湖凹陷平北區(qū)是東海油氣勘探的主戰(zhàn)場(chǎng)，研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)儲(chǔ)層埋深跨度大、非均質(zhì)性強(qiáng)、物性變化較快。前人針對(duì)研究區(qū)始新統(tǒng)平湖組(E2p)儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、物性特征、成巖作用等方面開展了相關(guān)研究[1,2]，但前人大多單一地從儲(chǔ)層方面進(jìn)行研究，未綜合考慮沉積作用、超壓作用等影響，且受限于前期井資料較少，因此對(duì)平北斜坡帶E2p優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的主控因素存在較大的爭(zhēng)議，亟需對(duì)E2p的儲(chǔ)層特征及主控制因素開展研究，以指導(dǎo)西湖凹陷勘探工作的進(jìn)行。

筆者在認(rèn)識(shí)研究區(qū)巖石學(xué)特征的基礎(chǔ)之上，利用鑄體薄片、掃描電鏡等多種分析化驗(yàn)手段對(duì)平北斜坡帶E2p儲(chǔ)層特征進(jìn)行有效研究。繼而從沉積作用、成巖作用、異常高壓等方面進(jìn)行分析，查明平北斜坡帶E2p儲(chǔ)層的主控因素，為下一步油氣勘探提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地東部坳陷帶，北起虎皮礁凸起，南至釣北凹陷，西鄰海礁隆起和漁山東低隆起，東以釣魚島隆褶帶為界，整體呈北東-南西走向分布。西湖凹陷由西向東依次劃分為西部斜坡帶、西次凹、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、東次凹和東部斷階帶5個(gè)構(gòu)造單元[3,4](圖1)。研究區(qū)平北區(qū)位于西部斜坡帶中部，由團(tuán)結(jié)亭、寶云亭、武云亭、孔雀亭及來鶴亭5個(gè)構(gòu)造組成，是西湖凹陷主要油氣聚集帶之一。該次研究的目的層段E2p為斷陷期所沉積，地層自下而上可分為平一到平四段4個(gè)明顯的巖性段，又進(jìn)一步細(xì)分為P1～P12共12個(gè)砂層組[5～8]。

2 儲(chǔ)層特征

2.1巖石學(xué)特征

根據(jù)西湖凹陷平北區(qū)E2p儲(chǔ)層鑒定表明，其以灰白色細(xì)-中砂巖為主，含少量粉砂巖及含礫砂巖，巖石類型以長(zhǎng)石巖屑質(zhì)石英砂巖為主，次為巖屑質(zhì)石英砂巖及長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖，其他類型相對(duì)較少(圖2)。剛性石英顆粒含量較高，平均體積分?jǐn)?shù)均在65%以上，長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為14.72%～16.19%，巖屑體積分?jǐn)?shù)為18.35%～19.16%。分選以好為主，其次為中-好及中等分選；磨圓度則以次圓-次棱、次棱-次圓為主。儲(chǔ)層中填隙物由膠結(jié)物和泥質(zhì)雜基構(gòu)成，膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)為主，其次為高嶺石膠結(jié)，少量硅質(zhì)膠結(jié)，其體積分?jǐn)?shù)為3.27%～6.3%。E2p沉積時(shí)期水動(dòng)力條件強(qiáng)，受潮汐作用砂巖反復(fù)淘洗，泥質(zhì)雜基少，平均體積分?jǐn)?shù)為1.53%～3.23%(表1)。

表1 西湖凹陷平北區(qū)E2p儲(chǔ)層巖礦組分特征表

2.2孔隙類型

西湖凹陷平北區(qū)E2p儲(chǔ)層孔隙類型以次生孔隙為主，保存有一定量的原生孔，局部發(fā)育鑄模孔。次生孔隙主要為長(zhǎng)石及部分易溶巖屑溶蝕形成的粒間溶孔及粒內(nèi)孔，粒間擴(kuò)大溶孔占孔隙比重大，次生孔隙占比70%以上，部分層位高達(dá)90%，微裂縫不常見(圖3)。

2.3儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)平北區(qū)10口探井取心資料分析表明，平北區(qū)E2p儲(chǔ)層孔隙度在6%～25%之間均有分布，滲透率主要分布在10～100mD，其次為0.1～10mD及100～500mD，常規(guī)儲(chǔ)層和低孔、低滲儲(chǔ)層共同發(fā)育(圖4)。

平北區(qū)儲(chǔ)層在埋深2000～3500m的中深層以常規(guī)儲(chǔ)層為主，埋深3500～4500m的深層以低孔、低滲儲(chǔ)層為主，但同樣保存大量常規(guī)儲(chǔ)層；埋深超過4500m的超深層，平北區(qū)E2p仍保存大量低滲-特低滲儲(chǔ)層。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層在平北區(qū)E2p廣泛分布，隨著埋深增加物性有所變差，但在4000m以下深度仍然發(fā)育大量的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

圖4 平北區(qū)E2p儲(chǔ)層物性分布直方圖

3 儲(chǔ)層物性控制因素分析

西湖凹陷平北區(qū)E2p儲(chǔ)層埋深跨度大、物性變化較快，物性隨著埋深的加大逐漸變差且具有強(qiáng)非均質(zhì)性特征。筆者通過沉積微相、成巖過程中的溶蝕作用及超壓與烴類充注等方面對(duì)其物性控制因素進(jìn)行分析。

3.1沉積微相對(duì)物性的控制

河流相砂巖由于水動(dòng)力較強(qiáng)，發(fā)育有較多的含礫砂巖、中粗砂巖等粗巖相帶，這些粗巖相帶相較于細(xì)巖相帶具有更好的物性條件，是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的有利部位。

針對(duì)不同沉積相帶、不同厚度砂巖物性條件進(jìn)行對(duì)比可知，E2p在深度相近的情況下厚層潮道和河口壩物性較好，薄層砂坪和混合坪由于沉積時(shí)水動(dòng)力較弱，物性較差。如平北區(qū)AX1井3885～3892m厚7m的河口壩砂巖，孔隙度主要范圍是15.6%～18.8%，滲透率范圍是4.8～102mD，屬于中孔、中低滲儲(chǔ)層；3910～3925m厚15m的潮道砂巖，孔隙度主要范圍是9.5%～15.1%，滲透率范圍是2.7～145mD，屬于低孔、中低滲儲(chǔ)層；3961～3964m厚3m的砂坪砂巖，孔隙度主要范圍是9.1%～13.4%，滲透率范圍1.7～10.2mD，屬于低孔、低滲儲(chǔ)層；4050～4054m厚4m的混合坪砂巖，孔隙度主要范圍是4.3%～10.4%，滲透率范圍是0.03～0.07mD，屬于特低孔特超低滲儲(chǔ)層(表2)。

表2 AX1井E2p不同沉積微相儲(chǔ)集物性統(tǒng)計(jì)表

針對(duì)平北區(qū)不同深度井的泥質(zhì)含量與物性對(duì)比表明，隨著埋深與成巖演化程度的增強(qiáng)，物性對(duì)泥質(zhì)含量的變化尤為敏感(圖5)。在同一個(gè)地區(qū)，在相似埋深和相同沉積相帶的條件下孔隙度相近，滲透率受泥質(zhì)含量影響明顯，泥質(zhì)含量變高則滲透率明顯降低。粗巖相帶沉積時(shí)水動(dòng)力強(qiáng)，泥質(zhì)雜基沉積較少，是平北區(qū)深層形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的有利相帶。泥質(zhì)雜基含量高低對(duì)后期成巖作用影響十分明顯，成巖演化過程中隨著溫度升高，泥質(zhì)雜基會(huì)轉(zhuǎn)化形成伊-蒙混層，當(dāng)埋深及地溫到達(dá)一定深度，會(huì)產(chǎn)生大量絲縷狀和搭橋狀成巖伊利石，對(duì)儲(chǔ)層造成較大破壞。

圖5 平北區(qū)AX2井P10取心段四性關(guān)系圖

3.2溶蝕作用

針對(duì)研究區(qū)孔隙類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明，次生孔隙占比70%以上，部分層位高達(dá)90%，在掃描電鏡及鑄體薄片下可以觀察到大量長(zhǎng)石被溶蝕形成的次生孔隙(圖3)，溶蝕作用是研究區(qū)最重要的建設(shè)性成巖作用。

平北區(qū)E2p 3500～4500m均處于有利于溶蝕的中成巖A期，從儲(chǔ)層演化的角度來說，產(chǎn)生的自生高嶺石通常是長(zhǎng)石溶解和次生孔隙發(fā)育的指示礦物[9～11]。研究區(qū)砂巖孔隙度、滲透率與自生高嶺石體積分?jǐn)?shù)之間均表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系(圖6)。研究認(rèn)為，長(zhǎng)石等硅鋁酸鹽溶蝕反應(yīng)，耗氫離子的同時(shí)，鋁、硅離子逐漸富集，在運(yùn)移速率低部位結(jié)晶析出而造成高嶺石發(fā)育，研究區(qū)自生高嶺石晶體較大而相對(duì)分散，對(duì)于儲(chǔ)層物性的影響作用有限，因此溶蝕作用強(qiáng)且滲流好的砂體更易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

圖6 平北區(qū)E2p高嶺石體積分?jǐn)?shù)與物性關(guān)系圖

3.3超壓與烴類充注

目前平北區(qū)在3800～4500m深層普遍發(fā)育異常高壓，壓力系數(shù)1.2～1.6之間。近年來的勘探研究認(rèn)為該區(qū)異常壓力主要由欠壓實(shí)及生烴造成，而生烴增壓是形成異常高壓的最主要因素。

異常壓力對(duì)成巖作用的影響主要體現(xiàn)在抑制壓實(shí)作用從而保護(hù)孔隙，烴類的充注能抑制自生礦物特別是伊利石的形成[12]。超壓與烴類充注能夠降低壓實(shí)作用及膠結(jié)作用對(duì)原生孔隙的破壞，使較深的儲(chǔ)層中依然保持相對(duì)較好的儲(chǔ)集物性[13～15]。多口井資料統(tǒng)計(jì)，深層E2p砂巖儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率與壓力系數(shù)具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，進(jìn)入超壓地層后，隨深度增加孔隙度和滲透率減小趨勢(shì)明顯變緩且具有增大的特征(圖7)。異常壓力條件下平北區(qū)深部?jī)?chǔ)層依然保持相對(duì)較好的儲(chǔ)集性能。

圖7 平北AX3井地層壓力、物性與深度變化關(guān)系

通過研究表明E2p深層儲(chǔ)層致密化一方面主要受沉積作用先天控制，即由于沉積時(shí)水動(dòng)力弱，初始沉積顆粒粒度細(xì)，泥質(zhì)雜基含量高，顆粒分選差，成巖過程中易導(dǎo)致儲(chǔ)層致密；另一方面受成巖作用控制，可細(xì)分為壓實(shí)成因型和膠結(jié)成因型，前者主要是由于砂巖中軟顆粒含量較高，抗壓實(shí)能力減弱，達(dá)到一定埋深后壓實(shí)減孔造成儲(chǔ)層致密；后者則是成巖演化到中成巖B期以后，自生礦物膠結(jié)固結(jié)砂巖造成儲(chǔ)層致密。綜合分析認(rèn)為，影響平北區(qū)E2p深層低孔低滲儲(chǔ)層物性的因素主要為沉積微相、溶蝕作用、超壓和烴類早期充注。

4 結(jié)論

1)西湖凹陷平北區(qū)E2p儲(chǔ)層巖石類型以長(zhǎng)石巖屑質(zhì)石英砂巖為主，剛性顆粒石英含量較高；巖石顆粒分選好，磨圓以次圓-次棱、次棱-次圓為主；填隙物中膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)為主，泥質(zhì)雜基相對(duì)較少?？紫额愋鸵源紊紫稙橹?，保存有一定量的原生孔。

2)研究區(qū)E2p在深度相近的情況下厚層潮道和河口壩物性較好，薄層砂坪和混合坪由于沉積時(shí)水動(dòng)力較弱而導(dǎo)致物性較差；粗相帶沉積時(shí)水動(dòng)力強(qiáng)，泥質(zhì)雜基沉積較少，是平北區(qū)深層形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的有利相帶。

3)成巖作用中溶蝕作用是研究區(qū)最重要的建設(shè)性成巖作用，形成各種類型的次生孔隙，大大改善了儲(chǔ)層的物性，溶蝕作用強(qiáng)且滲流好的砂體更易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

4)平北構(gòu)造帶E2p的異常壓力對(duì)成巖作用的影響主要體現(xiàn)在抑制壓實(shí)作用而保護(hù)孔隙，烴類的充注能抑制自生礦物特別是伊利石的形成，使較深的儲(chǔ)層中依然可以保持相對(duì)較好的儲(chǔ)集物性。

[1]舒艷，胡明毅，蔣海軍，等. 西湖凹陷西部斜坡帶儲(chǔ)層成巖作用及孔隙演化[J].海洋石油，2011，31(4)：63～67.

[2]高偉中，楊彩虹，趙洪.東海盆地西湖凹陷熱事件對(duì)儲(chǔ)層的改造及其機(jī)理探討[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì), 2015, 37(5):548～554.

[3]蔡華，張建培，唐賢君.西湖凹陷斷裂系統(tǒng)特征及其控藏機(jī)制[J].天然氣工業(yè)，2014，34(10)：18～26.

[4] 林承焰，孫小龍，馬存飛，等.西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶花港組儲(chǔ)層物性演化[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2017，46(4)：700～709.

[5]陶士振，鄒才能. 東海盆地西湖凹陷天然氣成藏及分布規(guī)律[J].石油勘探與開發(fā)，2005，32(4)：103～110.

[6]袁學(xué)旭，郭英海，趙志剛，等.以米式旋回為標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)井層序劃分對(duì)比——以東海西湖凹陷古近-新近系地層為例[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，42(5)：766～773.

[7]張國華，張建培. 東海陸架盆地構(gòu)造反轉(zhuǎn)特征及成因機(jī)制探討[J].地學(xué)前緣，2015，22(1)：260～270.

[8]王子煜，張明利. 東海西湖凹陷新生界主要不整合面地層剝蝕厚度恢復(fù)[J].地質(zhì)論評(píng)，2005，51(3)：309～318.

[9]宋國奇，劉鵬，劉雅利.渤海洼陷沙河街組四段下亞段成巖作用與儲(chǔ)層孔隙演化[J].沉積學(xué)報(bào)，2014，32(5)：941～948.

[10]Stroker T M，Harris N B，Elliott W C.Diagenesisof a tight gas sand reservoir: Upper Cretaceous Mesaverde Group, Piceance Basin, Colorado [J].Elsevier，2013，40：48～68.

[11]鄒明亮，黃思靜，胡作維，等. 西湖凹陷平湖組砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物形成機(jī)制及其對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的影響[J].巖性油氣藏，2008，20(1)：47～52.

[12]張先平，張樹林，陳海紅，等. 東海西湖凹陷平湖構(gòu)造帶異常壓力與油氣成藏[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2007，27(3)：93～97.

[13]張慶，直鈺平.利用地震速度預(yù)測(cè)地層壓力[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2010，6(7)：711～713.

[14]宋海強(qiáng)，李維峰.平衡壓力法估算地層壓力[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008， (10)： 198～200.

[15]趙國欣.烴源巖中異常高壓研究——以渤海灣盆地東營凹陷古近系為例[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，4(30)：340～343.

[編輯] 宋換新

TE122.2

A

1673-1409(2017)19-0013-06

2017-07-10

國家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05027001)。

秦蘭芝(1983-)，女，工程師，現(xiàn)主要從事沉積儲(chǔ)層研究,qinlzh2@cnooc.com.cn。

[引著格式]秦蘭芝，謝晶晶，張武.西湖凹陷平北區(qū)平湖組儲(chǔ)層主控因素分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(19):13～18.