| 东海盆地西湖凹陷G构造储层特征研究 |
G构造位于东海陆架盆地西湖凹陷三潭深凹中南部,是一个形态完整的北北东向长轴状背斜构造。三口探井均发现较好的油气显示,尤其是G2井通过钻杆测试在大于4 000 m的深度获得具有自然产能的商业油气流,实现了三潭深凹深层勘探的重大突破。该构造主要储层位于花港组和平湖组,但各层段油气储集能力存在较大差异。通过成藏分析研究认为:储层条件是影响油气的主要原因之一。
为了进一步解决上述问题,本文通过对钻井取心、井壁取心的化验资料研究,结合区域构造和沉积背景,分析得出G构造储层特征。最后对储层影响因素作出总结,对西湖凹陷其他地区深层勘探具有一定借鉴作用。
1 储层岩石学特征通过岩心观察和薄片鉴定,研究区储集层岩性主要为浅灰色细砂岩、中砂岩和粉砂岩。岩石类型以长石岩屑砂岩为主(图版 A),其次是岩屑长石砂岩和岩屑砂岩(图 1),碎屑成分中石英质量分数55%~87%,长石质量分数5%~30%,岩屑质量分数10%~25%,以变质岩、沉积岩岩屑为主。填隙物主要由碳酸盐(方解石、白云石等)、黏土矿物(高岭石、伊利石、伊/蒙混层等)、硅质、铁质等组成(图版 B)。颗粒主要粒径大小0.1~0.52 mm,分选中等,磨圆为次棱~次圆状。砂岩为颗粒支撑,颗粒间接触方式多是点—线接触,深部储层见缝合接触。胶结物结构类型以孔隙型、接触型和压嵌—接触型为主(图版 C)。
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| 图版 A.含碳酸盐含泥质不等粒长石岩屑砂岩,泥质绿泥石化,局部孔隙发育,点接触,基底孔隙胶结,10×4(单偏光);B.含碳酸盐细粒长石岩屑砂岩,方解石呈连晶状,云母呈弯曲断裂状,10×10(单偏光);C.不等粒长石岩屑砂岩,铁白云石胶结物,点线接触,孔隙胶结,10×10(单偏光);D.不等粒岩屑长石砂岩,孔隙发育好,分布较均匀,10×2.5(单偏光);E.浅灰色粗—中粒岩屑长石砂岩,局部长石颗粒受溶蚀,呈残余溶蚀粒间孔,10×10(单偏光);F.浅灰色细粒岩屑长石砂岩,局部长石铸模孔,10×10(单偏光);G.钾长石具溶蚀形成次生孔,粒表、粒间孔中分布高岭石、少量纤维状伊利石、地开石,测点成分(mol%):Al2O3 12.19%,SiO2 77.74%,K2O 10.07%;H.岩性致密,孔径为3~80 µm,石英具次生加大,粒间孔中分布伊利石、伊蒙混层;I.溶蚀粒间孔中分布伊利石、自生石英,石英具次生加大。 |
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| Ⅰ-石英砂岩;Ⅱ-长石石英砂岩;Ⅲ-岩屑石英砂岩;Ⅳ-长石砂岩;Ⅴ-岩屑长石砂岩;Ⅵ-长石岩屑砂岩;Ⅶ-岩屑砂岩 图 1 G构造砂岩成分三角图[1] |
总之,研究区砂岩储层成分成熟度中等,结构成熟度中等,表明该地区沉积物未经过长距离搬运和强烈水流改造,为近源陆相沉积。
2 储层孔隙类型和孔隙结构特征 2.1 孔隙类型岩石薄片粒度分析、铸体薄片孔隙结构图像分析以及扫描电镜分析表明,研究区储层的孔隙类型以原生粒间孔隙和次生溶蚀孔隙为主。次生溶蚀孔隙主要包括粒间溶孔、粒内溶孔以及铸模孔。原生粒间孔的形态呈三角形状、多边形状等,孔隙边缘多呈平直状,未见明显的溶蚀现象(图版D)。溶蚀粒间孔呈不规则状、多边形状、微孔状等,孔隙边缘见明显的溶蚀现象,部分呈溶蚀港湾状。局部孔隙见颗粒的溶蚀残留(图版E)。铸模孔多为长石、易溶岩屑等被完全溶蚀形成(图版F)。粒内溶孔为局部长石、易溶岩屑等内部受溶形成。喉道以细喉为主,主要是可变断面的收缩部分,其次为片状、弯片状喉道。
粒间溶孔占孔隙类型的比例最高,其次是铸模孔、粒内溶孔、原生粒间孔。随着埋藏深度的增加,孔隙面孔率值逐渐减小,而平湖组中段有增大的趋势。原生粒间孔减小至平湖组中段未发现(表 1)。
| 表 1 G构造储层孔隙类型及结构特征 |
2.2 孔隙结构特征
根据取心样品压汞分析可知:向左下方凸出的压汞曲线几乎没有,表明储层粗孔喉很少,无明显平行于横坐标的曲线平台,说明孔隙发育程度中等,分选一般。随埋深增加,进汞曲线斜率增大,但基本形态无较大差异,毛管压力曲线特征为细歪度压汞曲线(图 2)。
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| 图 2 G构造储层毛管压力曲线图 |
储层的喉道系数为5.38~12.85,平均为9.35;喉道分选系数1.61~5.86,平均2.69;结构系数0.01~19.85,平均1.00;配位数0.2~3;特征系数0.14~196.17,平均12.68。结合其他定量参数分析(表 1),研究区储层具有孔隙中值半径小、排驱压力低、中值压力中等、退汞效率低、喉道较细、分选一般、孔喉配位较差、非均质严重的特点。
3 储层物性特征储层孔隙度渗透率相关分析结果(图 3)表明,孔渗大小呈指数增长,相关性较好,R2值达到0.7865。储层孔隙度分布范围为1.1%~25.8%,平均孔隙度9.6%,渗透率分布范围为0.01×10-3~190×10-3μm2,平均渗透率2.70×10-3μm2,根据《海上石油天然气储量计算规范(DZ/T0252—2013)》中储层物性分类标准,花港组上段储层主要为中等孔隙度、中等渗透率储层,花港组下段储层为低孔隙度、低渗透率储层,平湖组上段、平湖组中段储层为特低孔隙度、特低渗透率储层。
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| 图 3 G构造储层孔隙度与渗透率关系图 |
4 储层物性影响因素 4.1 沉积条件
沉积相是控制储层发育和分布的重要因素,不同沉积环境形成的砂岩岩性特征不同,从而导致储层物性也大不相同[2-4]。研究表明:优质储层与其岩石学特征都有密切关系,一般来说,石英含量高,成分纯,分选好,粒度中等的石英砂岩,孔隙发育,后期的溶蚀作用也较强,易于形成优质储层[5]。
G构造毗邻物源区,受北北东向西湖主断裂的影响,花港组发育辫状河河道、辫状河三角洲沉积,平湖组发育潮控三角洲、潮坪沉积。随埋深增加,储集岩重矿物成熟度ZRT指数(锆石%+金红石%+电气石%),成分成熟度指数CMI(石英/长石+岩屑)总体上呈现降低趋势。矿物成分中石英、长石含量降低,而岩屑含量较为稳定。受矿物成分变化影响,孔隙度和渗透率呈线性降低(图 4)。但平湖组中段部分砂岩储层ZRT值大于20%,CMI比值大于2.8,物性明显提高,是储集性能较好的储层。
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| 图 4 G构造储层黏土矿物垂向分布图 |
4.2 成岩作用
按照碎屑岩成岩阶段划分标准(SY/T5447— 2003),结合黏土矿物组合、有机质成熟度、流体包裹体、油田水分析等资料分析,G构造储层处于淡水~半咸水水介质碎屑岩成岩阶段中的晚成岩阶段A期。对储层影响较大的成岩作用类型有压实作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用等。
4.2.1 压实(压溶)作用随埋深增加,压实(压溶)作用加强,孔隙度也逐渐减小。通过镜下薄片观察和成分分析,研究区花港组储层颗粒接触关系以点-线接触为主,向深部平湖组储层逐渐过渡到线接触和缝合接触,岩屑、云母等颗粒经压实(压溶)作用发生弯曲变形(图版B),导致原生孔隙度的减小。
4.2.2 胶结作用研究区储层胶结物主要是黏土矿物、硅质和碳酸盐矿物。通过X射线衍射定量分析可知,随深度增加,黏土矿物总量呈线性降低,而碳酸盐含量变化不大,局部密集取样段出现个别高值。
黏土含量、类型及成分的不同是影响储层物性和敏感性的内在因素之一[6],研究区黏土矿物成分主要是绿泥石、高岭石、伊利石、伊蒙混层等。绿泥石含量、产状、分布对原生孔隙保存具有重要意义。抑制上覆地层的压实作用,阻碍石英的次生加大[7],与孔隙度变化具有正相关性(图 4)。浅部储集层,在开放、半开放成岩作用下,长石在碱性流体的作用下发生溶蚀[8],形成了大量高岭石,额外形成了孔隙,增加储集能力(图版G)。随着埋深增加,高岭石逐渐向伊利石转化,尤其是进入平湖组储层中,次生伊利石、伊蒙混层含量增加,呈鳞片状、纤维状,以孔隙呈充填式、搭桥式产状分布于颗粒表面和孔隙内,使有效渗流空间减小,对储层的渗透性具有明显的降低作用(图版H、图版I)。
硅质胶结主要是石英次生加大边和次生石英,在扫描电镜下观察,石英晶面发育,次生加大边属Ⅱ级,次生石英晶体向孔隙空间生长,减小了砂岩的原生孔隙(图版I)。
碳酸盐胶结物包括方解石、白云石等,以粒间胶结、次生孔隙内充填等形式出现,从而缩小或堵塞喉道,降低了储层物性和储集能力(图版B)。
4.2.3 溶蚀作用溶蚀作用可以形成大量的次生粒间溶孔、粒内溶孔(图版D、图版E),从而改善储层物性,研究区储层溶蚀孔类型主要为长石溶蚀孔、石英颗粒边缘溶蚀、方解石溶蚀孔,高岭石溶蚀孔等,碳酸盐胶结物和黏土矿物溶蚀孔有效增大已堵塞的孔隙,使3 700 m以下的储层形成次生孔隙发育带,使储层物性有明显的改善。
4.2.4 交代作用交代作用主要表现为碎屑颗粒和杂基的黏土化和碳酸盐化,研究区储层黏土化主要表现为绢云母化、伊利石化和绿泥石化,碳酸盐化表现为方解石对碎屑颗粒组分的交代,形成了铁方解石、铁白云石等次生矿物(图版C)。
4.3 异常高压前人研究认为,异常高压延缓机械压实作用,有效保护岩石孔隙,有利于形成次生孔隙和裂缝,在地下深层形成优质储层[9]。G2井在平湖组中段储层中钻遇异常高压层,实测地层压力系数1.475,后经常规测试获得商业油气流,证实研究区异常高压与储层物性具有正相关性。
5 结论(1)西湖凹陷G构造储层岩石类型主要是长石岩屑石英砂岩,其次是岩屑长石砂岩和岩屑砂岩,分选中等,磨圆多为次棱~次圆状,成分成熟度、结构成熟度中等,为近源陆相沉积。
(2)孔隙类型以次生溶蚀孔隙和原生粒间孔为主。次生溶蚀孔隙主要包括粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔。其中粒间溶孔是储层最重要的储集空间。孔隙与喉道连通性一般,孔喉以较细喉为主,属于分选中等、细歪度压汞曲线。
(3)G构造储层孔渗相关性好,其中花港组上段储层为中等孔隙度、中等渗透率储层,花港组下段储层为低孔隙度、低渗透率储层,平湖组上段、平湖组中段储层为特低孔隙度、特低渗透率储层。
(4)储层特征受到沉积条件、成岩作用、异常高压等因素共同控制。沉积环境是主要的控制因素。在成岩作用中,早期溶蚀作用,深部储层中次生孔隙发育对储层的储集性能起到改善作用。压实作用、黏土胶结物中伊利石、伊蒙混层的堵塞是造成低渗透的主要原因,对储集性能起破坏性作用。
| [1] |
曾允孚, 夏文杰. 沉积岩石学[M]. 北京: 地质出版社, 1986: 112-114.
|
| [2] |
肖晓光, 李群. 鄂尔多斯盆地直罗油田长8油层组储层特征研究[J]. 中国地质, 2014, 41(1): 187-196. |
| [3] |
王峰, 田景春, 陈蓉, 等. 鄂尔多斯盆地北部上古生界盒8储层特征及控制因素分析[J]. 沉积学报, 2009, 27(2): 238-245. |
| [4] |
赵晨, 王付洁, 刘舒, 等. 西湖凹陷KX构造平湖组储层特征及主控因素研究[J]. 海洋石油, 2014, 34(1): 11-16. |
| [5] |
钟大康, 朱筱敏, 王红军. 中国深层优质碎屑岩储层特征与形成机理分析[J]. 中国科学D辑, 2008, 38((增刊Ⅰ)): 11-18. |
| [6] |
邹春艳, 罗蓉, 李子荣, 等. 电镜扫描在碎屑岩储层黏土矿物研究中的应用[J]. 天然气勘探与开发, 2005, 25(4): 4-8. |
| [7] |
张哨楠, 丁晓琪, 万友利, 等. 致密碎屑岩中黏土矿物的形成机理与分布规律[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2012, 34(3): 174-182. |
| [8] |
蔡全升, 胡明毅. 西湖凹陷黄岩构造带花港组砂岩储层成岩作用研究[J]. 科学技术与工程, 2013, 13(30): 9012-9017. DOI:10.3969/j.issn.1671-1815.2013.30.029 |
| [9] |
张国华. 西湖凹陷高压形成机制及其对油气成藏的影响[J]. 中国海上油气, 2013, 25(2): 11-18. |
2015, Vol. 35






