海洋石油  2015, Vol. 35 Issue (3): 20-26
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西湖凹陷深层储层特征及控制因素研究[PDF全文]
王岭, 王修平, 余学兵     
中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司研究院,上海 200120
摘 要: 利用岩心薄片、物性、扫描电镜、X衍射等分析资料,对西湖凹陷深层储集层进行了详细的物性特征、成岩特征及影响储层发育的主控因素的研究。结果表明,西湖凹陷深层储层以低孔低渗储层为主, 深层普遍存在次生高孔带的“甜点”;压实作用和胶结作用是导致深部储层物性变差的主要成因;溶蚀作用和超压作用是形成深层储层“甜点”的主要控制因素。
关键词西湖凹陷     深层储层     次生孔隙     溶蚀作用     超压作用    
Study about Reservoir Characteristics and the Controlling Factorson the Deep Tight Gas Reservoir in Xihu Sag
WANG Ling, WANG Xiuping, YU Xuebing     
Institute of SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company, Shanghai 200120, China
Abstract: Study has been conducted on reservoir physical property, diagenetic characteristics and the main controlling factors on thedevelopment of deep tight gas reservoir in Xihu Sag with the data of thin-sections of core, physical property data, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and other analytical data. The study results show that the deep reservoirs of Xihu Sag are low porosity and low permeability reservoirs. Reservoir "dessert" with secondary pores is common. Compaction and cementation are the main factors leading to deep tight reservoir. Dissolution and overpressure are the main controlling factors for the development of these deep reservoir "dessert".
Keywords: Xihu Sag     deep reservoir     secondary pores     dissolution     overpressure    

西湖凹陷是东海陆架盆地东部坳陷中北部的第三系含油气盆地,属陆缘裂谷盆地,西邻海礁隆起和渔山隆起,东以钓鱼岛隆褶带为界,北东东走向,水深80~120 m,面积约5.9×104 km2。凹陷由西向东划分为保俶斜坡、三潭深凹、中央背斜带、白堤深凹和东部断阶带5个构造单元[1, 2]。在近40年的勘探历程中,先后发现了多个油气田和含油气构造。随着勘探的不断深入,发现在深部低孔低渗背景中发育有相对优质的储集层段,但其控制因素不明,因此为了更好地指导下步的深层勘探,需要对深层储层发育特征进行研究,对深层储层“甜点”成因及控制因素进行探讨。

1 深层储层沉积特征和岩石学特征

西湖凹陷新生代盆地经历了裂谷(断陷)期、反转(坳陷)期、区域沉降期三个阶段[3]。在此构造背景上沉积受多次海陆变迁过程控制。

现有钻井成果揭示,西湖凹陷深层储层岩石类型主要为砂岩,岩性从粉砂岩到砂砾岩都有,以中、细砂岩为主,油气层主要分布在始新统宝石组、平湖组和渐新统花港组。中下始新统宝石组主要的沉积环境为半封闭海湾,主要的物源方向为东部和西部,主要的沉积体以曲流河三角洲沉积和扇三角洲沉积为主,凹陷的西部边界处发育河流的泛滥平原沉积,凹陷西南部边界发育潮上-潮间带的沉积物。

从始新统平湖组到渐新统花港组呈水退沉积演化过程,平湖组沉积于海退背景下的半封闭海湾相环境中,大面积发育潮坪相,主要有潮道砂岩,上部发育受潮汐影响的三角洲,岩性以三角洲前缘砂岩为主;下部发育潮坪-海湾相,岩性呈明显的“泥包砂”特征,以潮间带和潮下带的泥岩夹潮道砂和砂坪薄砂体为主。花港组凹陷东北部发育大型辫状三角洲体系,东部、西部发育了三角洲体系,凹陷中央发育滨浅湖相。岩性以三角洲平原和前缘水道砂体为主。含油气砂体沉积微相有分流河道砂体、河口砂坝、潮道砂体、潮坪砂体、潮汐砂坝。其中分流河道和潮道是有利微相[4]

研究区岩石类型多样,其中宝石组保俶斜坡带主要以岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩为主,岩屑砂岩次之。平湖组主要以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主,石英砂岩、岩屑砂岩次之,在不同构造带上岩石类型具有一定的差异性。花港组主要以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主。

2 深层储层物性 2.1 深层储层物性特征

西湖凹陷深部主力储层(花港组、平湖组、宝石组)总体为低孔低渗砂岩储层(图 1),深层(3 500 m以下)物性随深度逐渐变差,但垂向上发育次生孔隙带(甜点)。

图 1 西湖凹陷储层物性特征

保俶斜坡带深层主要为低~中孔、低~中渗储层,包括平湖组、部分花港组下段及宝石组上部三套储层,且各构造深层普遍存在次生高孔带的“甜点”,深层孔渗条件较好;三潭深凹深层主要为低孔、低渗储层,钻井揭示花港组为本区主要储层,深层存在次生高孔带的“甜点”(图 2),深层有较好孔渗条件;中央背斜带深层主要为低孔低渗储层,包括花港组和部分平湖组储层,存在次生高孔带的“甜点”,深层亦有较好孔渗条件。

图 2 西湖凹陷典型井物性随深度变化

2.2 深层气层物性特征

西湖凹陷绝大部分油藏分布于常规储层中,大部分气层分布于中孔低渗和低孔低渗储层中,特低孔特低渗储层中分布的油气层目前受勘探程度影响较少。保俶斜坡带深层气层主要位于平湖组内,部分位于宝石组内,埋深普遍大于4 000 m,其中KQT构造以低孔低渗气层为主,BYT和TJT构造以常规气层为主;三潭深凹和中央背斜带现已发现的气层主要位于花港组内,埋深普遍大于3 200 m,其中三潭深凹以低孔低渗气层为主,中央背斜带南部两者皆有。

3 深层储层控制因素分析 3.1 储层致密化影响因素

西湖凹陷代表性钻井皆表现为浅部地层的物性显著好于深部,孔隙度随埋深增加呈指数性减小,底部埋深-孔隙度演化曲线为多段式的总体特征。如:保俶斜坡带代表井深层宝石组其总体表现为4次深埋过程导致孔隙度不同程度的降低,物性变差(图 3);三潭深凹代表井和中央背斜带代表井深层花下段表现为3次深埋过程导致孔隙度不同程度的降低(图 4图 5)。

图 3 保俶斜坡带代表井埋深—孔隙度演化曲线及孔隙度—深度交会图

图 4 三潭深凹代表井埋深—孔隙度演化曲线及孔隙度—深度交会图

图 5 中央背斜带代表井埋深—孔隙度演化曲线及孔隙度—深度交会图

成岩观察表明,压实作用和胶结作用发育(图 6)。压实作用是导致深部低渗储层发育的主要成因。胶结作用包括碳酸盐岩胶结作用和硅质胶结作用两种主要类型,胶结作用特别是碳酸盐胶结作用是导致深部储层物性变差的次要成因[5, 6]

图 6 西湖凹陷深层储层岩石薄片

3.2 储层“甜点”的控制因素 3.1.1 溶蚀作用

薄片观察结果表明,西湖凹陷溶蚀作用普遍发育,保俶斜坡和三潭深凹总体面孔率高于中央背斜带,且次生溶孔所占比例多数高于70%(图 7),显示溶蚀作用在深部储层次生孔隙发育中的重要作用[7]

图 7 西湖凹陷不同构造带面孔率统计及次生溶孔发育程度

西湖凹陷溶蚀作用的类型以长石颗粒溶蚀现象最为常见,粒间溶孔以自生高岭石充填为主;部分地区可见岩屑溶蚀形成次生溶孔(图 8)。

图 8 西湖凹陷代表性井储层主要孔隙类型

砂岩中高岭石应是长石溶解的产物,其证据有:(1)薄片分析及扫描电镜分析表明,作为长石等铝硅酸盐溶解的孔隙(包括粒内孔或粒间溶孔)的充填物是高岭石的主要产出方式,且常与自生石英共生(图 9);(2)薄片及X衍射分析表明,自生高岭石与自生石英共生,高岭石含量较高的地层也是自生石英含量较高的地层(图 10)。

图 9 西湖凹陷KQT构造代表井储层孔隙类型

图 10 西湖凹陷KQT构造代表井储层高岭石及自生石英含量

X衍射分析成果表明,中央背斜带高岭石含量随深度增加逐渐减小,表明由酸性溶蚀环境向碱性溶蚀环境过渡,酸性溶蚀环境有利于长石向高岭石转化,而碱性溶蚀环境则伴随伊利石等黏土矿物含量增加,对形成晚期连晶方解石胶结有利,从而不利于早期形成的次生溶蚀孔的保存[8]

上述研究表明,酸性溶蚀环境是西湖深层储层次生溶孔发育的有利条件,高岭石和长石的相对含量在一定程度上可以反映出西湖凹陷深层酸性溶蚀作用的强弱,从而指示有利次生溶孔发育的部位。黏土矿物X衍射分析结果表明,保俶斜坡带高岭石含量明显高于中央背斜带,说明保俶斜坡带溶蚀作用相对较强;成岩三角图(图 1)显示,保俶斜坡带数据点相对远离长石端元,中央背斜带数据点相对靠近长石端元,表明保俶斜坡带储层中相对贫长石,部分长石被溶蚀形成高岭石,亦反映出相同的规律。

图 11 西湖凹陷代表性构造砂岩储层岩石类型对比

结合前人研究,西湖深层储层酸性溶蚀环境主要来源于烃源岩的有机酸的溶蚀作用,酸性溶蚀环境是西湖深层储层次生溶孔发育的有利条件。

3.1.2 超压作用

通过统计西湖凹陷KQT、HXT及JG等六个构造深层压力分布特征,明确西湖凹陷3 000 m以下深部储层普遍发育超压,储层超压顶界面(压力系数大于1.2)分布于3 500~3 900 m之间(图 12

图 12 西湖凹陷代表性构造储层压力特征

对比代表性钻井深层超压发育层段与次生高孔渗发育带的对应关系表明,西湖凹陷深层超压顶界面(压力系数大于1.2)普遍发育“甜点” [9],不同构造带“甜点”纵向展布层位有所不同。

另外,通过定量统计西湖凹陷深层“甜点”分布与储层压力系数关系,亦表明深层“甜点”分布层段与压力系数相对高值对应较好。表现为以孔隙度15%为界,储层压力系数大于1.2且孔隙度高于15%的点远多于储层压力系数小于1.2且孔隙度高于15%的点,证明超压幅度大的储层具有相对较好的物性条件(图 13)。因此,西湖凹陷深层超压在一定程度上有利于保护储层。

图 13 西湖凹陷深层压力系数与孔隙度关系

4 结论

(1)西湖凹陷深层始新统宝石组以曲流河三角洲沉积和扇三角洲沉积为主;从中上始新统平湖组到渐新统花港组呈水退沉积演化过程,平湖组沉积于海退背景下的半封闭海湾相环境中,大面积发育潮坪相;花港组凹陷东北部发育大型辫状三角洲体系。储层岩石类型主要以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主,石英砂岩、岩屑砂岩次之。

(2)西湖凹陷深部主力储层总体为低孔低渗砂岩储层,深层物性随深度逐渐变差,垂向上发育物性变好的次生孔隙带。

(3)西湖凹陷深层高孔渗的“甜点”发育主要受控于两个方面的因素,即有机酸对于长石等易溶矿物的溶蚀作用,超压发育对于储层孔隙的保护作用。

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