文昌油田群珠江组钙质砂岩层发育规律研究

姜 平，杨朝强，黄国政，李茂文

(1.中国地质大学，湖北 武汉 430074;2.中海油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057)

引 言

钙质砂岩层是碎屑岩储层中广泛存在的储层类型之一，不仅对储层的性质和油气分布有着重要影响［1－2］，也是剩余油形成与分布的主控因素之一［3］。文昌油田群位于珠江口盆地珠三坳陷琼海低凸起中部区域，由文昌13－2、文昌13－1油田与文昌13－6油田组成，是在基底隆起上发育的低幅披覆斜构造带。新近系下中新统珠江组的地层厚度为191.0～1398.0 m，由上到下分别为珠江组一段、珠江组二段。珠江组纵向上为一个持续海进的沉积层序，下粗上细，属滨浅海相沉积。珠江组一段上部为灰色泥质粉砂岩，粉砂岩与灰色泥岩、粉砂质泥岩不等厚互层;下部为灰色泥岩、砂质泥岩与浅灰色细、中粒砂岩、泥质砂岩间互，局部夹薄层浅灰色钙质砂岩。珠江组二段的顶部为灰褐色粉砂岩、含砾砂岩，浅灰色生物碎屑灰岩及灰色粉砂质泥岩间互;上部以灰色泥岩与灰色泥质粉砂岩及泥质含砾砂岩互层为主;中部以砂质岩为主，浅灰色砂砾岩、灰色泥质含砾砂岩及薄层浅灰色灰质、白云质砂岩，夹薄层灰色砂质泥岩;下部灰色砂质泥岩，浅灰色砂砾岩、泥质砂岩及薄层浅灰色灰质、白云质砂岩间互，与下伏地层不整合接触。其砂岩储层中钙质砂岩层十分发育。钙质砂岩层作为成岩作用的产物，很多学者从水—岩、有机—无机和砂岩—泥岩相互作用对碳酸盐岩的成因、沉淀和溶蚀反应等方面进行了大量的深入研究［4－10］，但未对其进行系统研究，利用丰富的岩心、薄片、测井和测试资料，深入而全面地认识钙质砂岩层的成因、特征和识别方法，刻画出储层的非均质性，为下一步的调整和挖潜提供支持。

1 沉积背景

通过文昌油田群7口取心井的岩心观察得出，该区岩性分为11类:砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、灰岩、钙质砂岩。钙质砂岩层主要分布在珠江组，其中钙质砂岩总层数为38层，在整个岩性中占9.97%，厚度主要分布在0.40～1.20 m之间，平均厚度为0.33 m。

通过岩心观察发现，碳酸盐胶结砂岩可以分为2类:一类含有丰富的介壳碎屑，介壳碎屑富集的位置，往往较致密，胶结作用较强烈;另一类钙质砂岩并未含有丰富的介壳碎屑，但经常与泥岩或砂质泥岩呈现突变接触，且突变接触位置砂岩较致密，强胶结，趋向砂岩的中部胶结程度逐渐减弱。

钙质胶结砂岩在显微镜下具备显著特征。一类为颗粒之间常呈现漂浮状接触(图1a)，大量的粒间孔隙被碳酸盐胶结物充填;另一类为颗粒接触逐渐过渡到点—线接触，由于经历了一定的压实作用，因此粒间碳酸盐胶结物应为压实作用后的产物(图1b)。

图1 不同成因的钙质胶结物特征

2 钙质胶结物的成因类型

2.1 大气成岩类型

研究区生屑含量与碳酸盐胶结含量关系密切，生屑为碳酸盐胶结物的重要来源。浅层大气成岩环境使得生屑颗粒再结晶和溶解，生成碳酸盐胶结物所需的Ca2+。

碳酸盐胶结物的碳、氧同位素主要分布在2个区域(图2)，有3个样品沿Ⅲ1线分布，1个样品沿着Ⅲ2，其余均分布在大气成岩区域。说明碳酸盐胶结物形成主要受大气成岩环境的影响，仅少量与有机质氧化脱羧作用有关。

2.2 埋藏成岩类型

碳酸盐胶结物的C/O同位素分析可以还原碳酸盐沉淀时的温度，研究中收集了文昌13区5口井的C/O同位素分析数据，并进行分析。结果表明，砂岩中碳酸盐胶结物形成温度分布较离散，大约可分为4个区间，说明该区碳酸盐沉淀的期次至少存在4期。其中70～80℃区间样品数分布最多，其次为90～100℃和50～60℃，30℃左右分布的样品数占到了总样品数的15%。50℃以上的成岩温度属于埋藏成岩类型，30℃左右的属于大气成岩类型。可见，该区钙质砂岩层以埋藏成岩为主，其次为大气成岩。

图2 文昌油田群砂岩碳酸盐胶结物的碳、氧同位素组成分布

3 钙质砂岩层发育的控制因素

3.1 沉积环境

钙质层是文昌13－1和文昌13－2油田储层的主要夹层之一，沉积环境也是造成钙质胶结差异的重要因素。

图3 不同沉积相类型的砂岩碳酸盐胶结发育位置

该区陆棚环境下的风暴砂沉积微相内部集中发育钙质砂岩，临滨环境下的钙质砂岩主要集中发育在砂坝微相的顶部，潮坪环境下的钙质砂岩主要发育在潮汐水道底部、砂坪顶部或底部或者内部粒度变化处(图3)。

3.2 构造幅度差

选取文昌油田群3个构造带集中发育钙质层的ZJ1－7、ZJ2－1U、ZJ2－1L 3个层位的所有钻井的钙质砂岩厚度进行统计，结果见图4。可以看出，钙质砂岩的厚度随着构造幅度的降低而逐渐减薄(文昌13－2—文昌13－1—文昌13－6)。这说明构造高点对钙质胶结砂岩有着强烈的控制作用。

图4 文昌油田群不同层位不同构造带钙质砂层厚度统计

3.3 泥砂岩厚度比

研究选取了珠江组二段顶面的海进泥岩层(厚度分布在16～22 m)和珠江组二段1L油组的泥岩(厚度分布在2～8 m)顶面和底面钙质砂岩的厚度统计数据进行分析。结果表明，砂岩层的上覆和下伏的泥岩厚度越大，钙质砂岩的厚度也越大，说明砂泥比与钙质砂岩层发育存在很好的相关关系。由于泥岩在地层埋藏成岩过程中，会不断地释放大量的压实流体，压实流体进入上覆和下伏的砂岩储层沉淀下来就形成了钙质胶结，砂岩上覆和下伏的泥岩层厚度越大，压实过程中释放的流体量就越大，进入砂岩层的流体量也越大，被钙质胶结的砂岩厚度就越大。

4 钙质砂岩层分布规律

4.1 垂向分布

针对2个油田所有钻井的钙质砂岩的总厚度、最大厚度、平均厚度、分层系数进行了统计，文昌13－1油田钙质砂岩突出富集层位为ZJ1－7、ZJ2－1U、ZJ2－1L，文昌13－2油田钙质砂岩富集层位为ZJ1－1L、ZJ1－7、ZJ2－1U、ZJ2－1L。文昌13－1油田连续性钙质夹层主要发育在ZJ1－7砂坝微相、ZJ2－1U和ZJ2－1L砂坪微相;文昌13－2油田连续性钙质夹层主要发育在ZJ1－1L风暴微相、ZJ1－7砂坝微相、ZJ2－1U和ZJ2－1L砂坪微相。在ZJ2－1U油组，有多套钙质层存在。珠江组二段的钙质层含大量的底栖有孔虫，以及腕足、棘皮、苔藓虫、腹足、瓣鳃等生物碎屑，其分布主要受沉积环境控制。

4.2 三维分布特征

针对文昌13－2油田主力油层ZJ2－1U层进行了钙质砂岩层的解剖，利用地质建模方法建立了钙质砂岩层的三维模型(图5)。主要发育4期钙质砂岩，井间发育程度不均，但顶部一期钙质砂岩稳定程度最高，从构造高部位往低部位钙质砂岩的发育程度有降低的趋势。

图5 文昌13－2油田ZJ2－1U钙质砂岩分布栅状图

5 结论

(1)文昌油田群储层中的钙质层主要有2类分布样式，一类为介壳碎屑富集区;另一类钙质砂岩并未含有丰富的介壳碎屑，经常与泥岩或砂质泥岩呈现突变接触。

(2)根据生屑与碳酸盐胶结物含量随深度变化规律和C/O同位素资料分析，文昌油田群钙质胶结砂岩主要有大气成岩和埋藏成岩2种类型。

(3)钙质砂岩层的发育程度主要受沉积微相类型、构造幅度、泥砂岩厚度比3个因素的控制。沉积微相中以砂坝微相、砂坪微相为主;钙质砂岩的厚度随着构造幅度的降低而逐渐减薄;钙质砂岩层与上覆和下伏的泥岩成正相关关系，泥岩厚度越大，钙质砂岩的厚度也越大。

(4)钙质砂岩突出富集的层位为ZJ1－7、ZJ2－1U、ZJ2－1L。

［1］刘宝珺，张锦泉.沉积成岩作用［M］.北京:科学出版社，1992:30－38.

［2］林承焰，侯连华，董春梅，等.辽河西部凹陷沙三段浊积岩储层中钙质夹层研究［J］.沉积学报，1996，14(3):72－79.

［3］裘亦楠.开发地质方法论(一)［J］.石油勘探与开发，1996，23(2):43 －47.

［4］Bjφrlykke K.Fluid － flow processes and diagenesis in sedimentary basins.In:Parnell L.，ed.Geofluids:Origin，migration and evolution of fluids in sedimentary basins［J］.Geological Society Special Publication，1994，78:127 －140.

［5］Taylor K G，Macquaker J H S.Early diagenetic pyrite morphology in a mudstone－dominated succession:the Lower Jurassic Cleveland Ironstone Formation，eastern England［J］.Sedimentary Geology，2000:77 －86，131.

［6］Lynch F L.Mineral/water interaction，fluid flow，and Frio sandstone diagenesis:evidence from the rocks［J］.AAPG Bulletin，1996，80(4):486 －504.

［7］Surdam R C，Crossey L J，Hagen E S，et al.Organic － inorganic interactions and sandstone diagenesis［J］.AAPG Bulletin，1989，73(1):1 －23.

［8］Curtis C D.Possible links between sandstone diagenesis and depth－related geochemical reactions occruuing in enclosing mudstones［J］.Journal of the Geological Society of London，1978，135:107 －118.

［9］黄思静，武文慧，刘洁，等.大气水在碎屑岩次生孔隙形成中的作用——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例［J］.地球科学——中国地质大学学报，2003，28(4):419－424.

［10］Barnes D A，Lundgren C E，Longman M W.Sedimentology and diagenesis of the St.Peter Sandstone，central Michigen Basin［J］.AAPG Bulletin，1992，76(10):1570－1582.