莺歌海盆地已有三十余年的勘探历史。底辟构造带浅层的主要构造均已钻探。勘探实践表明浅层寻找大型气田越来越难，而底辟区中深层高温高压带具有良好的成藏条件，是寻找大中型气田的重要领域。近期，在东方区中深层高温高压带勘探中于东方13区黄流组相继发现了东方13-1、东方13-2等大型岩性—构造复合型气田，为盆地天然气产量和储量储备做出了重要贡献^[1]。目前，中深层高温高压带已成为莺歌海盆地勘探研究的热点。关于高温高压的定义有两种：一种是用实际温度、压力定义；一种是用地温梯度和压力系数区分。其中，油气开发领域偏重于前者，在井下作业和凝析气(或油)—水相态研究中，认为压力大于40 MPa为高压^{[2, 3]}，压力大于60 MPa为特高压^[4]，温度大于130℃为高温，温度大于165℃为异常高温^{[2, 3, 5]}。油气勘探领域普遍采用后者来定义，原苏联学者将压力系数1.3~2.0称为高压，我国学者和专家把压力系数大于1.2或1.25称为高压，压力系数大于1.5或1.55称为异常高压^{[6, 7, 8]}。目前揭露底辟带东方区梅山组—黄流组地层温度达132℃以上，地层压力系数为1.56~2.23^[9]，属于高温高压地层。为了弄清楚莺歌海盆地东方区高温高压带天然气的成藏机理，首先要对其储层特征进行研究，而储层微观孔喉特征是决定其储层物性的主要因素，所以研究储层微观孔喉特征及其对物性的影响具有重要的理论和实际意义。

莺歌海盆地位于我国海南省与越南之间的莺歌海海域，总体呈NNW走向^[10]，其海域面积超过11×10⁴ km²，是南海北部大陆架西区发育的新生代转换—伸展型含油气盆地^[11]。盆地以①号断裂和黑水河大断裂为界，可划分为三个一级构造单元：莺东斜坡带、莺西斜坡带和中央坳陷带。由于受近代板块运动诱发的岩石圈多幕伸展与红河断裂右旋扭动联合作用，中央坳陷带发育雁列式排列的底辟构造^{[12, 13]}。研究区位于中央坳陷带中央底辟区北部，主要包括DF1-1、DF13-1、DF13-2和DF29-1区(图 1)。盆地地层发育较完整，自上而下依次为第四系乐东组(Ql)、上新统莺歌海组(N₂y)、中新统黄流组(N₁h)、梅山组(N₁m)和三亚组(N₁s)、渐新统陵水组(E₂l)和崖城组(E₂y)，沉积厚度巨大。勘探上把莺歌海组二段上部—乐东组组合称为浅层，把梅山组—莺歌海组二段下部组合称为中深层^[6]。本次研究目的层位主要是中深层黄流组(N₁h)。物源体系影响了该区沉积体系的空间布局和储层品质，根据碎屑组分特征、重矿物组合特征，结合沉积相分析，认为DF13-1气田西部、DF13-2气田、DF29-1构造西部的黄流组一段海底扇水道砂源于西部昆嵩隆起物源区，而DF13-1气田东部、DF29-1构造东部以及DF1-1气田的浅海滩坝砂主要源于东部海南岛隆起物源区^[14]。钻遇黄流组的多口井见滑塌变形构造、包卷层理和鲍马序列等重力流沉积^[15]，前人也指出东方区西部黄流组主力储层为高密度浊流成因^[16]。

图 1 莺歌海盆地区域构造划分图[9] Fig. 1 Regional tectonic division of the Yinggehai Basin

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从岩芯样品的物性分析数据来看，盆地东方区黄流组储层孔隙度主要分布在15%~25%，渗透率一般分布在(0.1~100)×10^-3 μm²之间，以中孔、中—低渗储层为主，但储层物性差异较大(图 2)。其中，DF13-2区储层物性最好，孔隙度主要分布在15%~20%，渗透率主要分布在(1.0~100)×10^-3 μm²，DF13-1区储层物性较好，孔隙度主要分布在10%~20%，渗透率分布范围较宽，主要为(0.1~100)×10^-3μm²，DF1-1区和DF29-1区储层物性较差，以中孔、低渗(或特低渗)储层为主。此外，同一地区不同钻井之间储层物性差异也非常大，如DF13-1区从DF13-1-4井至DF13-1-6井再到DF13-1-3井，DF13-2区从DF13-2-8d井至DF13-2-2、DF13-2-4井再到DF13-2-1井，储层物性逐渐变差(图 2)。

图 2 莺歌海盆地东方区黄流组储层物性分布直方图 Fig. 2 The histogram of reservoir property of the Huangliu Formation in DF area,Yinggehai Basin

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东方区黄流组孔隙度较高主要是与超压有关。盆地中深层普遍发育超压，超压带原生孔隙得以大量保留，同时超压带内流体活动强烈，可以形成一定量的粒间、粒内溶孔，故尔孔隙度较高。

目前，研究储层微观孔喉特征的方法主要有铸体薄片、扫描电镜、X衍射及图像孔隙法等，但这些手段仅能定性或半定量地描述储层微观孔喉特征^{[17, 18, 19, 20, 21, 22]}。定量获取储层孔喉特征参数的可靠手段是压汞技术，它包括常规压汞和恒速压汞两种。其中，恒速压汞是目前国际上研究储层微观孔隙结构最先进的技术之一，它克服了常规压汞技术的不足，能够分别对多孔介质中孔隙、喉道的大小和数量进行直接测量，可定量给出孔隙和喉道的信息^[23]，尤其适用于孔喉非均质性较强的低渗—超低渗砂岩储层微观结构的研究^{[24, 25]}。所以，本次储层微观孔喉特征研究主要采用恒速压汞技术。

恒速压汞实验温度约为25℃，实验最大进汞压力为6.16 MPa，汞润湿接触角为140°，水银表面张力为480 mN/m，相对湿度为77%~72%RH。实验共测定了黄流组9块岩芯样品的储层微观孔喉特征参数。这些样品取自相同地区、相同层位和相同物源，埋深也相近，因此，储层所经历的成岩作用接近。实验样品孔隙度分布在11.22%~19.34%，渗透率分布在(0.035~28.00)×10^-3 μm²(表 1)。根据含气砂岩储层分类评价标准(行业标准SY/T6285—2011)，实验样品可以分为四类：低孔—特低渗储层、低孔—低渗储层、中孔—低渗储层和中孔—中渗储层。其中，样品N3和N9属低孔—特低渗储层，样品N8为低孔—低渗储层，样品N1、N2、N6、和N7属中孔—低渗储层，样品N4、N5为中孔—中渗储层。因此，中低渗储层是高温高压带储层的主要类型。

恒速压汞实验结果表明，各样品孔隙半径差异不大，喉道半径、“孔喉比”、主流喉道半径及分选系数等差异较大(表 1)。储层平均孔隙半径分布较集中，一般分布在100~200 μm，9块不同渗透率级别的岩芯样品，其孔隙半径分布相近，差异很小(图 3a)。分析认为这与储层中发育异常超压有关，超压的形成减缓了压实成岩作用，抑制了储层原生孔隙减小的速 率，所以超压带储层保留了大量大孔隙级别的原生孔隙。实验样品的平均喉道半径主要分布在0.25~2.87 μm，不同物性储层的喉道半径分布差异较大。总体表现为：物性越差，喉道半径分布区间越窄，小喉道所占比例越高；而物性较好的储层，其喉道半径分布区间很宽缓，多介于1~6 μm，大喉道所占比例较高(图 3b)。此外，不同物性的储层，其“孔喉比”(孔隙半径/喉道半径)分布也有差异。对于低渗储层(渗透率为(0.1~10)×10^-3 μm²)，物性越差，“孔喉比”主峰越向右移，其分布区间也越宽，高“孔喉比”部分所占比例越高；而常规储层(渗透率大于10×10^-3 μm²)，其“孔喉比”分布区间较集中，多为50~150，物性越好，主峰所占比例越高(图 3c)；特低渗储层(渗透率小于0.1×10^-3 μm²)的“孔喉比”分布于两个极端(或小于50，或大于500)。

图 3 莺歌海盆地东方区黄流组储层微观孔、喉分布图 Fig. 3 Reservoir micropores and throats distribution of the Huangliu Formation in DF area,Yinggehai Basin

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所以，莺歌海盆地中央底辟区超压带黄流组储层孔喉分布具有明显的非均质性，主要体现在喉道大小及其分布、“孔喉比”大小及其分布(或称孔喉配置关系)两大方面。

盆地中央底辟区超压带黄流组主要发育海底扇，物源多来自盆地西部的越南地区，颗粒粒径以粉砂级为主，细砂级较少。储层岩性主要为石英杂砂岩，颗粒以石英为主，杂基以黏土矿物为主，含量较高，介于15%~28%。黄流组储集空间多为原生粒间孔，镜下石英、长石颗粒排列疏松，颗粒间接触关系多为点接触，也见线接触，凹凸接触少见；储层中云母等塑性颗粒无明显变形，仅局部(颗粒接触处)略向内凹(图 4)。这些特征反映了黄流组压实和压溶作用较弱。储层碳酸盐胶结现象不常见，石英次生加大常见，但加大级别较低，反映了胶结作用程度较低。所以，东方区黄流组储层结构成熟度低，成岩作用不强。

图 4 莺歌海盆地东方区黄流组储层成岩作用特征 a. DF1-1-12井,2 708.34 m，粉砂岩中石英、长石颗粒点、线接触，石英自生加大发育，且边缘有溶蚀，单偏光，铸体薄片；b. DF13-1-6井,2 873.80 m，粉砂岩中颗粒排列疏松，长石颗粒溶蚀强烈，可见石英自生加大，单偏光，铸体薄片；c. DF13-1-2井,2 992.42 m，粉砂岩中杂质支撑结构，局部线接触，单偏光，铸体薄片；d. DF13-1-3井,2 912.31 m，含泥粉砂岩中平直长条状云母，与颗粒接触部略向内凹，单偏光，铸体薄片。 Fig. 4 Reservoir diagenesis characteristics of the Huangliu Formation in DF area,Yinggehai Basin

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当压实和胶结等减孔成岩作用较弱时，沉积作用控制储层微观孔喉特征，表现为岩石颗粒粒径大小和杂基(或泥质)含量将会影响储层孔隙和喉道半径大小及其分布。统计数据表明，东方区黄流组砂岩储层孔隙和喉道半径平均值与泥质含量、平均粒径ϕ值之间存在负相关性，泥质含量越高或平均粒径ϕ值越大，平均孔隙和喉道半径越小(图 5)，这反映了高温高压带黄流组储层压实、胶结等减孔成岩作用较弱的特点，与薄片镜下观察结果“颗粒排列疏松、胶结与交代等成岩作用较弱”是一致的。镜下观察发现，莺歌海盆地东方区黄流组储层中，泥质杂基多以孔隙充填方式产出，这是沉积作用形成的，它的含量多少对储层孔隙、喉道大小及其物性都有重要影响，岩石孔隙、喉道半径平均值与泥质含量、颗粒平均粒径ϕ值间的负相关性，说明了高温高压背景下的黄流组储层微观孔喉特征与沉积作用关系密切。对比不同沉积微相砂岩样品微观孔喉参数，发现同属海底扇砂岩样品，其沉积微相不同，对应砂岩储层泥质含量、平均粒径ϕ值、孔隙半径、喉道半径大小差异很大。总的来看，主河道砂岩样品泥质含量较低，平均粒径ϕ较小，孔隙和喉道平均半径较大；分流河道砂岩样品泥质含量较高，平均粒径ϕ较高，孔隙和喉道平均半径较小；河道间砂岩样品泥质含量最高，平均粒径ϕ最高，孔隙、喉道半径最小(表 2)。这是研究区沉积作用对储层微观孔喉特征具有控制作用的直接反映。受沉积作用控制，东方区黄流组储层泥质含量较高、颗粒平均粒径较小，所以平均孔隙半径和喉道半径都较小。

图 5 莺歌海盆地东方区黄流组储层孔隙半径、喉道半径与泥质含量、颗粒平均粒径的关系 Fig. 5 The relationship between reservoir porosity radius,throat radius and mudstone content,average grain size

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前人研究认为，平均喉道半径包含了喉道数量的概念^[24]，它和主流喉道半径都是反映储层渗流能力的重要微观参数^[26]。盆地东方区黄流组储层平均喉道半径、最大连通喉道半径与渗透率之间存在较好的正相关性，并且这种正相关性比它们与孔隙度之间的相关性好(图 6a~d)，而主流喉道半径与储层物性之间无明显正相关性(图 6e,f)，说明研究区黄流组储层喉道分布的非均质性很强，样品中小喉道数量较高，但大喉道控制着储层物性。储层喉道特征参数与储层物性之间的关系，进一步说明喉道大小及其分布是影响储层渗流能力的关键因素，中深层黄流组储层渗流能力可以由平均喉道半径来表征。

图 6 黄流组储层物性与平均喉道半径、主流喉道半径、最大连通喉道半径的关系 Fig. 6 The relationship between reservoir property and average throat radius,main throat radius,largest throat radius

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另外，黄流组砂岩储层喉道分选系数随孔隙度、渗透率增高呈现增大趋势，但这种趋势在渗透率小于1.0×10^-3 μm²的储层中表现不太明显，在渗透率大于1.0×10^-3 μm²的储层中，二者有较好的正相关性(图 7)。分选系数增大，即储层非均质性增强，但此时较大喉道的数量也相应增加，因此，其储层物性变好。这也表明研究区储层的渗透性主要由占少数比例的较大喉道控制。

图 7 莺歌海盆地东方区黄流组储层物性与喉道分选系数的关系 Fig. 7 The relationship between reservoir property and throat sorting coefficient in DF area,Yinggehai Basin

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(1) 莺歌海盆地中央底辟带东方区黄流组储层以中孔、中低渗为主，但各地区储层物性差异较大。

(2) 储层孔喉分布具有较强的非均质性，储层孔隙半径分布相对集中，喉道半径及“孔喉比”分布差异大。渗透性较差的储层，喉道半径分布区间窄，小喉道所占比例高，储层“孔喉比”分布范围宽，“孔喉比”较大。而渗透性好的储层，其喉道半径分布区间很宽缓，大喉道所占比例较高，储层“孔喉比”分布范围窄，“孔喉比”较小。

(3) 受沉积作用的控制，莺歌海盆地东方区高温高压带储层平均喉道半径小，所以储层渗透率较低。