王敏，張佳佳，王瑞峰，徐慶巖，文思穎，曹全斌，余季陶，王黎

（1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023）

0 引言

近年來，在北美墨西哥灣盆地、西非尼日爾三角洲盆地、南美坎波斯盆地等大型陸架邊緣盆地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大型深水海底扇油氣田[1]，特別是意大利埃尼石油公司在東非陸架邊緣發(fā)現(xiàn)的大型海底扇氣田，使得東非地區(qū)成為當(dāng)今世界深水沉積研究的熱點(diǎn)。深水沉積的海底扇儲(chǔ)集層非均質(zhì)性極強(qiáng)，儲(chǔ)集層質(zhì)量在縱橫向上差異大，開發(fā)過程中存在流體運(yùn)動(dòng)不規(guī)律、開發(fā)效率低等諸多問題[2]。如何高效開發(fā)此類儲(chǔ)集層成為當(dāng)前研究的難點(diǎn)及重點(diǎn)攻關(guān)目標(biāo)。

儲(chǔ)集層質(zhì)量差異是指儲(chǔ)集層儲(chǔ)集能力和滲流能力的空間變化，是儲(chǔ)集層非均質(zhì)性的直接體現(xiàn)，并控制著地下油氣水分布及開發(fā)過程中的流體運(yùn)動(dòng)[3]。儲(chǔ)集層質(zhì)量差異主要受控于沉積因素和成巖作用。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)于牽引流成因（如河流相、三角洲）的儲(chǔ)集層質(zhì)量差異機(jī)理研究較為深入[4-6]，而海底扇儲(chǔ)集層為重力流成因，現(xiàn)有研究重點(diǎn)關(guān)注的是重力流沉積機(jī)制及海底扇沉積特征[7-9]，而關(guān)于海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異特征及其主控因素的研究仍然相對(duì)薄弱。部分學(xué)者對(duì)西非主要受沉積作用控制的海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異開展了研究[10-11]，但是對(duì)于沉積-成巖共同影響下的海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異特征研究相對(duì)較少。另外，深水沉積環(huán)境下還存在多種類型的底流，如內(nèi)波、內(nèi)潮汐、等深流等[12-13]，目前關(guān)于底流對(duì)海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量的影響仍然認(rèn)識(shí)不清。

本文研究對(duì)象為東非魯伍馬盆地X氣田下始新統(tǒng)海底扇沉積儲(chǔ)集層。研究區(qū)底流作用較強(qiáng)[14]，儲(chǔ)集層質(zhì)量受沉積-成巖作用的共同影響。前人對(duì)研究區(qū)的區(qū)域地質(zhì)特征及海底扇沉積特征開展了宏觀研究[15-16]，本文將在此基礎(chǔ)上，綜合巖心分析和測(cè)井解釋結(jié)果分析海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異特征，明確沉積-成巖作用對(duì)海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異的具體控制方式，建立海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異模式。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)背景

魯伍馬盆地位于莫桑比克東北部與坦桑尼亞的交界處，屬于被動(dòng)大陸邊緣盆地，發(fā)育侏羅系、白堊系、古近系和新近系。陸坡區(qū)發(fā)育一系列重力逆沖構(gòu)造，向深海盆地方向依次發(fā)育凱瑞巴斯地塹帶及戴維隆起。自古新世起，盆地進(jìn)入持續(xù)海退階段，魯伍馬河流-三角洲沉積體系不斷向海推進(jìn)，在陸坡深水區(qū)形成由西向東搬運(yùn)的沉積物重力流，發(fā)育大規(guī)模的深水海底扇沉積[15-16]。另據(jù)研究表明，東非陸緣在該時(shí)期存在相對(duì)穩(wěn)定、由南向北持續(xù)運(yùn)動(dòng)的南極底流，平均運(yùn)動(dòng)速度為0.1～0.2 m/s[17]，對(duì)海底扇沉積具有一定的改造作用[17-19]。

研究區(qū)位于魯伍馬盆地逆沖構(gòu)造區(qū)與凱瑞巴斯地塹帶之間的過渡區(qū)（見圖1），構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，面積近300 km2，水深為1 900～2 300 m。目的層為下始新統(tǒng)受底流改造的海底扇沉積，海底面以下埋深為2 200～2 500 m，砂體凈厚度近400 m。

圖1 研究區(qū)地理位置圖

1.2 海底扇沉積特征

地震剖面顯示研究區(qū)下始新統(tǒng)目的層序內(nèi)的海退-低位體系域發(fā)育深切的峽谷水道，下切深度約500 m，寬度10～20 km，海侵-高位體系域發(fā)育半遠(yuǎn)洋泥巖（見圖2a）。水道體系內(nèi)部發(fā)育6期垂向疊置的復(fù)合砂體，自上而下依次為A—F小層，其中B—F小層限制在水道體系內(nèi)部，在峽谷邊緣呈明顯的上超特征，頂部 A小層的發(fā)育范圍不受峽谷邊緣限制。A、B小層砂體最為發(fā)育，單層厚度最大可達(dá)100 m，是主力含氣層位。

圖2 研究區(qū)地層及沉積特征

均方根振幅屬性顯示，A小層發(fā)育側(cè)向連續(xù)的朵葉體，其北側(cè)可見明顯的沉積物波（見圖2b），為底流改造細(xì)粒濁流沉積物時(shí)形成的波痕構(gòu)造[14]。B小層發(fā)育水道復(fù)合體，內(nèi)部包含 5個(gè)單一水道，自南向北依次為B1—B5，單一水道寬度可達(dá)2 000～3 000 m（見圖2c）。前人研究認(rèn)為，研究區(qū)自南向北的南極底流將沉積物重力流中的細(xì)粒物質(zhì)搬運(yùn)至水道北側(cè)，導(dǎo)致北側(cè)天然堤較高，側(cè)向限制程度增加，使得B5—B1水道逐漸向南側(cè)向遷移[15]。

1.3 資料概況

目前研究區(qū)目的層已鉆5口探井/評(píng)價(jià)井，井距大于5 km，測(cè)井資料齊全。其中有2口取心井（X-1井和X-2井），累計(jì)取心長(zhǎng)度145 m，具有大量巖心照片、微觀薄片及實(shí)驗(yàn)室分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文主要應(yīng)用巖心分析化驗(yàn)的粒度、分選、泥質(zhì)含量、鈣質(zhì)含量、孔隙度、滲透率等數(shù)據(jù)及測(cè)井解釋的孔滲數(shù)據(jù)，開展儲(chǔ)集層質(zhì)量研究。

2 儲(chǔ)集層基本特征

2.1 儲(chǔ)集層巖石學(xué)特征

2.1.1 巖石礦物組成

通過對(duì)73張微觀薄片和298個(gè)巖心樣品的X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)集層砂體的碎屑組分以石英和長(zhǎng)石為主，巖屑含量低，巖石類型為長(zhǎng)石砂巖，成分成熟度較低。巖石填隙物包括膠結(jié)物和雜基，其中膠結(jié)物以方解石為主（平均含量8.5%），少量白云石；雜基含量小于10%，平均值為3.2%，成分主要為高嶺石和綠泥石，少量伊利石（見表1）。

表1 X射線衍射分析砂巖組分含量統(tǒng)計(jì)表

2.1.2 巖相類型

研究區(qū)海底扇巖相類型多樣，主要分為富砂型和富泥型兩大類。富砂型泥質(zhì)含量小于10%，為顆粒支撐結(jié)構(gòu)，是良好的儲(chǔ)集層。富泥型泥質(zhì)含量大于10%，常與泥巖層伴生，屬于差儲(chǔ)集層（泥巖為非儲(chǔ)集層）。根據(jù)巖石粒度及沉積構(gòu)造進(jìn)一步細(xì)分為13種亞類（見圖3）。

富砂型巖相是本文的研究重點(diǎn)。按照粒度從大到小分為砂礫巖、含礫粗砂巖、中粗砂巖、中細(xì)砂巖、細(xì)砂巖共 5種巖性（見圖 3a—圖 3e）。細(xì)砂巖屬于低密度濁流成因，容易受到底流改造的影響，一般發(fā)育平行層理，類似牽引流的特點(diǎn)。其余粒度較粗的巖性屬于高密度濁流或砂質(zhì)碎屑流成因，不易被底流改造，主要呈塊狀構(gòu)造。其中，中粗砂巖與中細(xì)砂巖是深水沉積環(huán)境中常見的巖石類型。少數(shù)中粗砂巖或中細(xì)砂巖可被強(qiáng)底流改造形成交錯(cuò)層理或平行層理（見圖3f—圖 3i）。

富泥型巖相中的變形泥質(zhì)砂礫巖具有明顯的變形構(gòu)造，為滑動(dòng)-滑塌成因；塊狀泥質(zhì)不等粒砂巖表現(xiàn)為不等粒的砂質(zhì)或礫質(zhì)顆粒漂浮在泥質(zhì)雜基中，為泥質(zhì)碎屑流成因；透鏡狀泥質(zhì)粉砂巖表現(xiàn)為泥質(zhì)粉砂巖與泥巖層呈薄互層組合關(guān)系，為低密度濁流或泥質(zhì)濁流成因；水平層理泥巖屬于半遠(yuǎn)洋泥巖成因（見圖 3j—圖3m）。

圖3 研究區(qū)下始新統(tǒng)各類巖相巖心照片

2.2 儲(chǔ)集層物性特征

根據(jù) 342塊樣品的孔滲分析，研究區(qū)儲(chǔ)集層孔隙度為2%～24%，主要為15%～20%；滲透率為（0.001～1 000）×10-3μm2，主要為（10～100）×10-3μm2，屬于中孔中滲儲(chǔ)集層。儲(chǔ)集層孔隙度與滲透率呈正相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)僅為 0.72。交會(huì)圖顯示研究區(qū)儲(chǔ)集層孔滲分布范圍較大，儲(chǔ)集層質(zhì)量差異較大（見圖4）。

圖4 巖心孔隙度-滲透率關(guān)系圖（N為樣品數(shù)）

2.3 儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)特征

巖石薄片觀察表明，砂巖孔隙類型以原生粒間孔為主，其次為溶蝕孔（占比小于10%），還有少量的微孔隙（見圖5a—圖5e）?？紫吨睆綖?0～200 μm，屬于中孔型；喉道類型包括縮頸型和片狀，直徑多大于10 μm，屬于中喉型。不同類型砂巖的薄片微觀顯示，隨著粒度的減小，孔喉分選逐漸變好。毛細(xì)管力曲線呈 3種形態(tài)，對(duì)應(yīng) 3類孔隙結(jié)構(gòu)（見圖 5f）。中粗砂巖的平均孔喉半徑最大，分布較集中，孔隙結(jié)構(gòu)最好。粒度變粗時(shí)，含礫粗砂巖或砂礫巖基質(zhì)的微孔喉比例明顯增加；粒度變細(xì)時(shí)，中細(xì)砂巖和細(xì)砂巖的平均孔喉半徑減小，且微孔喉比例增加（見圖 5g—圖 5i）。

3 儲(chǔ)集層成巖作用類型

成巖作用是影響儲(chǔ)集層質(zhì)量差異的關(guān)鍵因素。研究區(qū)儲(chǔ)集層經(jīng)歷了多種成巖作用的改造，主要包括壓實(shí)作用、鈣質(zhì)膠結(jié)作用和溶解作用等。其中鈣質(zhì)膠結(jié)作用較為發(fā)育，對(duì)原始粒間孔隙影響較大。

3.1 壓實(shí)作用

儲(chǔ)集層埋深為海底面以下2 200～2 500 m，處于中成巖演化階段，機(jī)械壓實(shí)作用較強(qiáng)，巖石顆粒主要呈點(diǎn)-線接觸（見圖5a—圖5e），壓實(shí)率總體超過50%，屬于中—強(qiáng)壓實(shí)類型。機(jī)械壓實(shí)作用導(dǎo)致儲(chǔ)集層原生粒間孔隙體積損失超過 50%，部分樣品因早期鈣質(zhì)膠結(jié)作用抑制了機(jī)械壓實(shí)作用，使得原生粒間孔隙體積的損失小于50%（見圖6a）。

圖5 不同巖性的微觀薄片與孔隙結(jié)構(gòu)特征

X-2井泥巖壓實(shí)曲線顯示（見圖6b），盆地尺度下的機(jī)械壓實(shí)作用使孔隙度隨埋藏深度增加逐漸變小。在目的層深度范圍內(nèi)（約100 m），孔隙度隨深度變化規(guī)律不明顯（見圖6b）。因此，雖然壓實(shí)作用使儲(chǔ)集層孔隙度相較于原始孔隙度明顯減小，但在目的層范圍內(nèi)，壓實(shí)作用并非是導(dǎo)致不同樣品儲(chǔ)集層質(zhì)量差異的主要變量，故不作為本文的研究重點(diǎn)。

3.2 鈣質(zhì)膠結(jié)作用

研究區(qū)膠結(jié)作用以方解石鈣質(zhì)膠結(jié)為主，局部可見少量石英次生加大和綠泥石膠結(jié)。來自泥巖層的富鈣離子地層水進(jìn)入相鄰砂巖孔隙中，在堿性成巖環(huán)境下發(fā)生化學(xué)沉淀形成方解石膠結(jié)物，分布在原生粒間孔隙內(nèi)，呈接觸式或孔隙式膠結(jié)，導(dǎo)致儲(chǔ)集層孔隙度減小。研究區(qū)鈣質(zhì)膠結(jié)物含量平均值為8%，總體屬于中等膠結(jié)類型（見圖 6e—圖 6f）。局部鈣質(zhì)含量超過40%，形成鈣質(zhì)結(jié)核或鈣質(zhì)條帶（見圖 6g）。根據(jù)巖心孔滲與鈣質(zhì)含量的關(guān)系圖（見圖6c—圖6d）可見，儲(chǔ)集層孔隙度及滲透率均與鈣質(zhì)含量呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，鈣質(zhì)含量越高，孔隙度及滲透率越低。因此，鈣質(zhì)膠結(jié)是導(dǎo)致研究區(qū)儲(chǔ)集層質(zhì)量差異的重要成巖作用。

圖6 成巖作用對(duì)儲(chǔ)集層質(zhì)量的影響（基于巖心測(cè)試數(shù)據(jù)）

3.3 溶解作用

研究區(qū)砂巖儲(chǔ)集層的長(zhǎng)石含量較高，在成巖過程中容易發(fā)生溶解作用形成溶蝕孔隙，從而改善儲(chǔ)集層質(zhì)量。根據(jù)73張砂巖微觀薄片的統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)集層溶蝕孔隙比例為5%～15%，平均10%，屬于中等—弱溶解類型。但是，由于目的層巖石組分（以長(zhǎng)石含量為主）變化較小，溶解作用與該套儲(chǔ)集層質(zhì)量差異的關(guān)系較小。

4 儲(chǔ)集層質(zhì)量差異的主控因素

沉積作用是成巖作用的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]，在外部成巖環(huán)境整體相似的情況下，研究區(qū)海底扇儲(chǔ)集層的沉積組構(gòu)、巖相差異以及成因單元特征是分析導(dǎo)致儲(chǔ)集層質(zhì)量差異的關(guān)鍵因素。

4.1 沉積組構(gòu)的控儲(chǔ)作用

沉積組構(gòu)主要包括碎屑顆粒的粒度、分選及泥質(zhì)含量等，并與沉積構(gòu)造有關(guān)。在成巖作用較弱時(shí)，沉積組構(gòu)與儲(chǔ)集層物性具有較好的相關(guān)性[10-11]。由于研究區(qū)儲(chǔ)集層物性受鈣質(zhì)膠結(jié)作用影響較大，本文選取鈣質(zhì)膠結(jié)作用較弱的樣品進(jìn)行沉積組構(gòu)與儲(chǔ)集層物性的關(guān)系分析（鈣質(zhì)膠結(jié)物含量＜5%）。受樣品點(diǎn)數(shù)量限制，且儲(chǔ)集層物性在一定程度上受控于差異壓實(shí)等其他因素的影響，沉積組構(gòu)與儲(chǔ)集層物性交會(huì)圖的相關(guān)系數(shù)整體偏低（小于 0.6），但仍能看出海底扇儲(chǔ)集層的孔隙度和滲透率本質(zhì)上分別受控于不同的沉積組構(gòu)。

4.1.1 孔隙度受控于巖石分選性

沉積組構(gòu)與孔隙度交會(huì)圖顯示（見圖7a—圖7c），孔隙度與粒度中值和分選系數(shù)的相關(guān)系數(shù)相對(duì)較高，約 0.5，而與泥質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)較低（0.003 4）。儲(chǔ)集層粒度越細(xì)，分選越好，孔隙度越高；粒度越粗，分選越差，孔隙度越?。ㄒ妶D 7a、圖 7b）。這與常規(guī)牽引流沉積（如河流相、三角洲等）的規(guī)律明顯不同。牽引流成因的儲(chǔ)集層多數(shù)表現(xiàn)為巖石粒度越粗，分選越好，孔隙度越高[20]。海底扇儲(chǔ)集層孔隙度本質(zhì)上受控于巖石分選，較粗粒的沉積物重力流（砂質(zhì)碎屑流）沉積速度較快，巖石分選較差，較小的碎屑顆粒充填到大顆粒的孔隙中，從而降低巖石的孔隙度；較細(xì)粒的沉積物重力流（濁流）沉積速度相對(duì)較慢，巖石分選較好，相應(yīng)的巖石孔隙度較大。

4.1.2 滲透率受控于泥質(zhì)含量

沉積組構(gòu)與儲(chǔ)集層滲透率交會(huì)圖顯示（見圖7d—圖7f），滲透率與泥質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)相對(duì)較高（約為0.4），與粒度中值及分選系數(shù)的相關(guān)系數(shù)較低，分別為0.08和0.17。海底扇儲(chǔ)集層的泥質(zhì)含量越大，滲透率越低，與常規(guī)儲(chǔ)集層的規(guī)律一致。泥質(zhì)雜基主要通過堵塞喉道的方式降低巖石滲透率，當(dāng)泥質(zhì)含量超過 10%時(shí)，巖石喉道幾乎被完全堵塞，無有效滲透率（見圖7f）。

圖7 不同巖石組構(gòu)與巖心孔滲交會(huì)圖（N為樣品數(shù)）

4.2 巖相差異的控儲(chǔ)作用

本文選取342個(gè)巖心樣品的孔滲測(cè)試數(shù)據(jù)，按照5類儲(chǔ)集層巖相類型（見圖3）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（見圖8）。考慮到只有少數(shù)樣品屬于具層理構(gòu)造的中粗砂巖或中細(xì)砂巖（底流改造成因），不具有統(tǒng)計(jì)意義，另作單獨(dú)分析。

4.2.1 巖相差異控制儲(chǔ)集層物性差異

不同巖相樣品的平均孔滲統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示（見圖8a、圖8b），塊狀中粗砂巖的儲(chǔ)集層孔隙度及滲透率最好，孔隙度平均值為15.2%，滲透率平均值為45×10-3μm2，較粗的砂礫巖和較細(xì)的細(xì)砂巖儲(chǔ)集層物性整體較差。不同巖相的孔隙度和滲透率變化規(guī)律整體一致，由砂礫巖到細(xì)砂巖均呈先增加后減小的趨勢(shì)。這種物性變化規(guī)律與前文所述的在弱膠結(jié)作用下沉積組構(gòu)對(duì)儲(chǔ)集層物性的控制關(guān)系存在一定差別，主要原因是不同巖相的差異鈣質(zhì)膠結(jié)作用影響。

圖8 不同巖相的儲(chǔ)集層物性分布特征

巖相組合類型和巖相界面是導(dǎo)致不同巖相差異膠結(jié)的主要因素。中細(xì)砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖多呈薄互層的巖相組合類型，在成巖過程中，泥巖中釋放的鈣離子容易進(jìn)入相鄰的（中）細(xì)砂巖相中發(fā)生鈣質(zhì)膠結(jié)，導(dǎo)致其鈣質(zhì)膠結(jié)物含量較高 14%～16%（見圖8c），故巖石孔滲較差。含礫粗砂巖與中粗砂巖相多呈厚層連續(xù)分布的組合類型，該類型與頂?shù)啄鄮r層相距較遠(yuǎn)，其鈣質(zhì)膠結(jié)含量較低6%～9%（見圖8c），相應(yīng)的巖石孔滲較好，但在厚層砂巖與砂巖的界面附近可能存在較活躍的流體流動(dòng)，可形成分散狀的鈣質(zhì)結(jié)核。砂礫巖組合類型一般分布在水道底部侵蝕面部位，其附近的流體流動(dòng)一般十分活躍，因此砂礫巖普遍發(fā)生鈣質(zhì)膠結(jié)，其鈣質(zhì)膠結(jié)含量最高，可達(dá) 33%（見圖8c），相應(yīng)的巖石孔滲較差。

4.2.2 巖相差異控制儲(chǔ)集層孔滲關(guān)系

孔隙度與滲透率交會(huì)圖顯示 5類主要巖相類型表現(xiàn)為3種孔滲關(guān)系（見圖9a）：①塊狀砂礫巖、含礫粗砂巖及中粗砂巖呈現(xiàn)統(tǒng)一的孔滲關(guān)系，相關(guān)系數(shù)約0.86，孔滲較高；②中細(xì)砂巖孔滲相關(guān)系數(shù)約0.86，孔滲中等；③細(xì)砂巖孔滲相關(guān)系數(shù)約0.6，孔滲較低。與不分巖相的孔滲關(guān)系（見圖4）相比，區(qū)分巖相的孔滲相關(guān)性變好，數(shù)據(jù)分布更為集中。

研究區(qū)存在少量受底流強(qiáng)烈改造的中粗砂巖，發(fā)育平行層理或斜層理（見圖9b）。薄片微觀觀察分析（見圖9c），其具有較好的巖石分選和較低的泥質(zhì)含量，儲(chǔ)集層質(zhì)量極好，測(cè)試結(jié)果顯示滲透率可接近1 000×10-3μm2，遠(yuǎn)大于塊狀中粗砂巖的滲透率（10～100）×10-3μm2。

圖9 不同巖相的孔滲關(guān)系

4.3 成因單元的控儲(chǔ)作用

4.3.1 沉積成因單元的類型

研究區(qū)海底扇沉積類型主要包括水道和朵葉體沉積兩大類，其中水道沉積又包括水道軸部、水道邊緣以及水道兩側(cè)的天然堤或溢岸沉積，朵葉沉積可分為朵葉主體和朵葉邊緣。不同成因單元形成的水動(dòng)力條件不同，導(dǎo)致其內(nèi)部的巖相組合類型及相應(yīng)的儲(chǔ)集層質(zhì)量存在明顯差異。

根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果（見圖10），水道軸部與朵葉主體為富砂型巖相組合，主要發(fā)育厚層塊狀中粗砂巖相，物性最好，孔隙度為15%～20%，滲透率為（50～60）×10-3μm2；水道或朵葉邊緣及溢岸部位為砂泥混合型巖相組合，主要發(fā)育薄層平行層理細(xì)砂巖，物性相對(duì)較差，其中溢岸部位的砂泥比最低，平均滲透率小于1×10-3μm2。

從滲透率的韻律特征來看，水道軸部為均質(zhì)韻律（見圖10a），水道邊緣為復(fù)合正韻律（見圖10b），水道間溢岸為指狀特征（見圖 10c）；朵葉主體呈復(fù)合反韻律特征（見圖 10d），朵葉邊緣呈反韻律特征（見圖10e）。水道與朵葉沉積的滲透率韻律差異主要與兩者的沉積過程有關(guān)。重力流水道底部的侵蝕作用較強(qiáng)，使得水道內(nèi)部發(fā)育多套拼接的正韻律砂巖，因而表現(xiàn)為均質(zhì)韻律或復(fù)合正韻律特征。重力流朵葉體侵蝕作用較弱，且伴隨著朵葉體的不斷前積，形成多套疊置的反韻律砂巖，多表現(xiàn)為復(fù)合反韻律特征。

圖10 不同成因單元的儲(chǔ)集層質(zhì)量差異圖（GR—自然伽馬；Rt—電阻率；φ—孔隙度；K—滲透率）

4.3.2 沉積成因單元的位置

研究區(qū)兩口取心井（X-1和X-2井）分別鉆遇B3和B4單一水道的軸部（見圖2c），兩者巖相組合相似，均為厚層塊狀中粗砂巖。X-1井位于B3水道軸部的下游部位，X-2井位于B4水道軸部的上游部位。兩口井在B小層的巖心孔滲分布特征顯示孔滲關(guān)系基本一致（見圖11a、圖11b）。水道下游X-1井的儲(chǔ)集層物性較好，平均孔隙度約 20%，滲透率為（50～80）×10-3μm2。水道上游X-2井儲(chǔ)集層物性較差，平均孔隙度約15%，滲透率為（10～20）×10-3μm2。

兩口井取心段的鈣質(zhì)膠結(jié)物含量差異不大，為5%～15%（見圖11c）。水道下游X-1井的巖石分選明顯好于水道上游X-2井的分選（見圖11d），其中X-2井的分選系數(shù)為 1.6～2.0，X-1井的分選系數(shù)為 1.6～1.7。巖石分選的差異是導(dǎo)致海底扇上游與下游水道軸部?jī)?chǔ)集層質(zhì)量差異的主要原因。在沉積物重力流沿水道縱向搬運(yùn)的過程中，底部沉積物濃度較高的碎屑顆粒先沉積，上部濃度較低的碎屑顆粒后沉積，導(dǎo)致沉積物重力流逐漸稀釋，縱向上由碎屑流逐漸向濁流演化[21]。在此過程中，海底扇水道軸部的巖石分選程度向下游方向逐漸變好，相應(yīng)的儲(chǔ)集層孔隙度也逐漸增大，對(duì)于同一類的中粗砂巖來說，孔隙度越大，相應(yīng)的滲透率也越大（見圖11b）。

圖11 水道軸部不同部位儲(chǔ)集層質(zhì)量差異（基于巖心數(shù)據(jù)）

4.3.3 沉積成因單元的期次

目的層發(fā)育6期復(fù)合砂體（F—A小層），底部的F小層未鉆遇。測(cè)井解釋孔滲參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明（見圖12），由E到A小層，不同期次復(fù)合砂體的平均孔隙度及滲透率均表現(xiàn)為向上逐漸增大的趨勢(shì)，頂部的A、B小層儲(chǔ)集層物性最好，平均孔隙度為15%～20%，平均滲透率為（30～50）×10-3μm2，為研究區(qū)的主力氣層。

圖12 不同小層的儲(chǔ)集層質(zhì)量差異

該沉積體主要形成于海退-低位體系域，該階段沉積物重力流的砂泥比呈逐漸增加的趨勢(shì)[22]。水道體系的早期充填階段（F—C小層）主要發(fā)育砂泥混合型的水道序列，砂泥巖薄互層，砂地比為 50%～70%。水道體系的晚期充填階段及朵葉體沉積階段（B—A小層）主要發(fā)育富砂型的水道或朵葉序列，以大于50 m的厚層、較均質(zhì)的中粗砂巖為特征，砂地比為 90%～95%。隨著沉積體系不同演化階段的砂泥比逐漸增加，不同期次復(fù)合砂體的平均孔滲逐漸增加。

5 海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異發(fā)育模式

綜合考慮重力流沉積、底流改造及成巖作用，建立海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異發(fā)育模式（見圖13）。

圖13 海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量差異發(fā)育模式圖

從沉積組構(gòu)來看，海底扇儲(chǔ)集層的原始孔隙度和滲透率分別受控于巖石分選和泥質(zhì)含量。不同巖相的沉積組構(gòu)與膠結(jié)強(qiáng)度的差別，使 5種主要巖相類型呈現(xiàn)3種孔滲關(guān)系，導(dǎo)致儲(chǔ)集層質(zhì)量特征存在差異。①3種粗粒巖相（砂礫巖、含礫粗砂巖、中粗砂巖）具有分選差、泥質(zhì)含量低的特征，相應(yīng)的原始孔隙度低但滲透率高，三者具有一致的孔滲關(guān)系。其中砂礫巖相位于水道底部下切面部位，鈣質(zhì)膠結(jié)較強(qiáng)，儲(chǔ)集層物性較差；中粗砂巖位于水道中上部，鈣質(zhì)膠結(jié)作用較弱，儲(chǔ)集層物性較好。②細(xì)砂巖相具有分選較好、泥質(zhì)含量較高的特征，相應(yīng)的原始孔隙度較高但滲透率較低。由于細(xì)砂巖相多與泥巖呈薄互層組合關(guān)系，鈣質(zhì)膠結(jié)較強(qiáng)，導(dǎo)致儲(chǔ)集層物性較差。③中細(xì)砂巖的分選和泥質(zhì)含量適中，鈣質(zhì)膠結(jié)中等，儲(chǔ)集層物性適中。另外，局部強(qiáng)底流改造形成的具有層理構(gòu)造的中粗砂巖或中細(xì)砂巖，其沉積組構(gòu)與孔隙結(jié)構(gòu)得到極大改善，儲(chǔ)集層物性明顯好于塊狀構(gòu)造的同一巖性。

從成因單元來看，海底扇不同級(jí)次成因單元的巖相組合存在差異，控制了儲(chǔ)集層質(zhì)量的差異分布。以海底扇水道體系為例，①單一水道是最基本的成因單元，水道軸部發(fā)育厚層的富砂型巖相組合，鈣質(zhì)膠結(jié)總體較弱，儲(chǔ)集層平均物性較好，但在水道底部下切面及水道內(nèi)部砂巖界面附近存在相對(duì)低滲的鈣質(zhì)膠結(jié)條帶，層內(nèi)物性差異呈均質(zhì)韻律或正韻律模式（見圖13c、圖13d）；水道邊緣或天然堤發(fā)育較薄的砂泥混合型巖相組合，鈣質(zhì)膠結(jié)總體較強(qiáng)，儲(chǔ)集層物性較差，層內(nèi)物性差異呈復(fù)合正韻律或指狀模式（見圖13c、圖13e）。②多個(gè)單一水道彼此疊置形成水道復(fù)合體，底流作用有利于水道呈逆底流方向側(cè)向遷移，水道側(cè)向疊置邊界處容易形成相對(duì)富泥的巖相組合，物性變差，成為水道復(fù)合體內(nèi)部的側(cè)向滲流屏障；沿水道軸部向下游方向，隨著砂巖分選逐漸變好，相應(yīng)的儲(chǔ)集層物性逐漸變好（見圖13b）。③多期水道復(fù)合體在垂向上疊置形成水道體系，在海退-低位體系域內(nèi)，不同水道復(fù)合體的砂泥比向上逐漸增加，相應(yīng)儲(chǔ)集層物性呈現(xiàn)向上變好的趨勢(shì)（見圖13a）。

6 結(jié)論

海底扇儲(chǔ)集層孔隙度和滲透率本質(zhì)上受控于巖石分選和泥質(zhì)含量。在鈣質(zhì)含量較小的情況下，巖石分選越好，孔隙度越大；泥質(zhì)含量越小，滲透率越大。

不同巖相的儲(chǔ)集層質(zhì)量差異受控于沉積組構(gòu)及膠結(jié)強(qiáng)度。塊狀中粗砂巖的分選中等，泥質(zhì)含量與鈣質(zhì)含量較低，儲(chǔ)集層物性最好。粒度變粗或變細(xì)，儲(chǔ)集層物性均變差；粗粒巖相、中細(xì)砂巖與細(xì)砂巖表現(xiàn)出3種不同的孔滲關(guān)系；底流改造有利于形成具層理構(gòu)造的砂巖，其微觀孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)集層物性可得到極大改善。

成因單元控制了海底扇儲(chǔ)集層質(zhì)量的差異發(fā)育樣式。水道軸部或朵葉主體的儲(chǔ)集層物性明顯好于水道或朵葉邊緣以及溢岸沉積，不同成因單元表現(xiàn)出 5種滲透率韻律特征；由水道近源至遠(yuǎn)源方向，塊狀中粗砂巖的分選及物性逐漸變好；隨著海退-低位體系域沉積物重力流的砂泥比逐漸增加，不同期次復(fù)合砂體的儲(chǔ)集層物性向上逐漸變好。