① 南海莺歌海盆地储层岩石特殊物性参数特征分析

张凤伟

(成都理工大学能源学院，四川成都610059)



①南海莺歌海盆地储层岩石特殊物性参数特征分析

张凤伟

(成都理工大学能源学院，四川成都610059)

摘要：莺歌海盆地位于海南岛西侧的莺歌海海域，是南海的主要盆地，其勘探潜力巨大，其生产难度也极具挑战性.本文通过对莺歌海盆地储层常规物性统计和地层条件下物性的统计，分析储层常规物性参数和地层条件下物性参数的影响因素，研究不同压力温度条件下孔隙度和渗透率的变化规律，分析岩石的纵横波速度的影响因素，以及岩石的纵横波速度在不同温度和压力条件下的变化规律.

关键词：莺歌海盆地；地层条件；储层物性；岩石声学性质

随着世界能源需求不断加大，海洋石油勘探发展迅猛，各个国家都想尽快地对海洋石油进行勘探开发，如何尽快勘探开发海洋石油是现今石油行业的重要问题之一.[1]莺歌海盆地由于其独特的高温超压环境，致使它的储层成岩演化过程有其与众不同的特点，除沉积作用以及后期的压实作用、自生矿物的形成作用和溶解作用的影响外，较高的地温梯度使得孔隙度衰减很快，并且超压对储层物性也有直接的和通过影响成岩作用所施加的间接的影响.

围绕实际的孔渗特征，展开资料分析，数据处理和室内研究等工作，首先莺歌海地区属高温高压地层；[2]其次明确了莺歌海地区储层常规物性参数的影响因素及变化规律，岩石的孔隙度、渗透率均会随着地层深度的增加会减小；同时对莺歌海盆地地层条件下储层的物性参数随温度、压力的变化规律进行了分析、比较和对比；最后研究了本地区岩石纵横波速度在不同有效压力和温度下的变化规律.

1区域地质背景和地层特征

莺歌海盆地在海南岛西侧的莺歌海海域，由于受北西向和近南北向断裂控制，总体形态呈NNW向延伸的不规则菱形结构，面积12万平方公里，为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.第三系沉积厚度为15-17公里，其中上第三系沉积厚度为8000-10000米，是典型的快速沉降、沉积的高温高压型盆地.[3]以莺歌海盆地东北部的一号断裂和西南部的红河断裂为界，盆地共有中央坳陷带、河内坳陷带、莺东斜坡带和莺西斜坡带四个二级构造带(图1).

目前钻遇前第三系基底的钻井主要集中在莺东斜坡带，基底主要由前第三系的花岗岩、变质岩、凝灰质.盆地主要沉积第三系和第四系地层，由下向上依次为始新统、渐新统的崖城组和陵水组，中新统三亚组、梅山组和黄流组，上新统的莺歌海组以及第四系乐东组地层.

据莺歌海盆地实测地层温度数据主要集中在东方区和乐东区，且分布不均匀.地层温度随埋深增加而升高，东方区和乐东区浅层地层温度较高，出现高温异常，莺东斜坡带温度相对较低.莺歌海盆地异常高压的形成主要与盆地的快速沉降特点有关，前人对盆地地层压力的成因和分布做过大量的研究工作，[4]认为区域性的超压顶面埋深在3000米左右，向盆地西部及边缘深度逐渐增加.

图1　莺歌海盆地位置图(据陈希仁，1999)

2.1储层岩石物性参数的测定

目前测定孔隙度方法主要有两种：饱和煤油法、气体法.[5]饱和煤油法适用于外表不规则的样品，测量样品在不同环境下的重量和样品饱和流体的重量后，利用阿基米德浮力原理可得样品孔隙度.气体法的原理是气体的等温膨胀，用氦气和氮气测定，测量精度相对较高.实验室用气体法对渗透率进行测量，基于达西定律，储油岩的孔道较气体分子大，吸附在颗粒表面，因此用空气或者氮气测定的渗透率就更接近岩石的绝对渗透率.

2.2莺歌海盆地储层常规物性特征

2.2.1乐东区储层常规物性特征

对乐东区乐东组一段至三段以及莺歌海组一段常规物性进行统计，了解各段的孔隙度和渗透率水平，乐东组一段孔隙度平均水平在34%左右，渗透率平均水平在68毫达西左右，深度增加，乐东组二段、三段和莺歌海一段孔隙度不断下降，下降幅度均在4%左右，孔隙度最大的是乐东组一段，孔隙度最差的是莺歌海一段，由此可见，深度增加，孔隙度下降，而渗透率随深度下降影响不是很大，四组中，莺歌海组一段的渗透率最好，其余三组的渗透率相差不大.

2.2.2东方区储层常规物性特征

同样我们可以知道东方区黄流组和莺歌海组孔隙度和渗透率的大小，可以发现东方区黄流组孔渗较差，孔隙度在15%左右，渗透率在20毫达西左右，而莺歌海组渗透率较好，孔隙度均在20%以上，渗透率平均值在24毫达西，东方区莺歌海组储层物性好于东方区黄流组.对比乐东区的莺歌海组的常规物性，了解到乐东区莺歌海组的储层物性明显好于东方区莺歌海组.

2.3莺歌海盆地储层物性变化规律

2.3.1储层物性随有效压力变化规律

取岩样来自乐东区乐东组一段，井号：LD8-1-3，岩样位于井深440.20m，常压下的孔隙度为38.19%，渗透率为61md.实验室下，有效压力从0.10Mpa增加到17.24Mpa，孔隙度从38.19%降到32.22%，下降了5.79%，作图(图2)得知岩样的孔隙度随有效上覆压力的增加而递减，同样渗透率在上覆压力的变化下从61md降到5.20md，下降了55.80md，从图中(图3)分析可以得知渗透率随有效上覆压力的增加而对数递减.

同样的方法，我们对研究区莺歌海盆地乐东区乐东组二段、乐东组三段、莺歌海组一段，以及东方区莺歌海组与黄流组的样品进行试验，测定它们的孔隙度和渗透率随有效上覆压力增大的变化，统计变化数据我们可以发现：样品孔隙度和渗透率均会随有效上覆压力的增大而下降，孔隙度的下降幅度较小，下降百分比基本在10%-20%，孔隙度的下降规律不一，线性、二次、对数和指数下降均出现过；渗透率的下降幅度较大，下降百分比大部分在80%以上，渗透率的下降符合对数或指数递减；对比同地区不同地层的岩样物性变化，随着上覆压力的变化，物性参数变化具有相同的函数变化关系.

图2　LD8-1-3井样品F2-1孔隙度与有效上覆压力关系

图3　LD8-1-3井样品F2-1渗透率与有效上覆压力关系

2.3.2温度对储层岩石渗透率的影响

对来自研究区不同地层的岩样分类，选出用于分析研究的6个样品，实验室下测定样品渗透率随温度升高的变化，统计样品实验数据，实验发现随着温度升高，渗透率随之下降，温度从室温升高到150度，不同地层下降不同，6个样品中下降幅度相差较小，样品中最大下降幅度在37%，最小下降程度是27%，其与样品下降均在30%左右，下降幅度大小与岩石物性有关.

3莺歌海盆地岩石纵横波速度

岩石的声学性质可以帮助我们更好的了解岩石的孔隙参数，通过测定波速我们了解岩石的孔隙发育情况.[6]岩石的纵横波速度主要影响因素有上覆压力和温度，纵横波速度随有效压力的增大而增大，随温度的增大而减小.除有效压力和温度对波速有影响外，泥质含量也是影响波速的重要因素.不同岩石的纵横波速度随温度和有效压力的变化规律不同，实验室纵横波速度变化规律与实际地层纵横波速度变化规律也是有差异的.

3.1纵横波速度随有效压力变化

典型岩样来自于东方区莺歌海组二段，DF1-1-1井，样品位于实际井深2320m处，岩性为泥质极细砂质粉砂岩.干燥岩样在恒定温度22℃，改变压差Pd，测试岩样的纵横波速度Vp、Vs，如图(图4)可以分析得出：温度恒定，纵横波速度随着压差的增大而增大，压差从5MPa增加到55MPa，Vp从3.59km/s增加到3.84km/s，增加了0.25 km/s，增幅为7%；Vs从1.85km/s增加到2.14km/s，增加了0.29，增幅为15.70%.

图4　纵横波速度随压差变化

表1岩样纵横波速度随压差变化(压差从5MPA到55MPA)

井号层位深度(m)常规波速Vp常规波速Vs纵波增幅(%)横波增幅(%)LT19-1-1Y21767.802.941.8126.1820.67DF1-1-Z1Y22104.003.382.1523.3614.36LD20-1-1AY23262.203.592.2719.6715.23LT35-1-1M21432.503.942.5415.0411.78LT1-1-2H22012.005.663.5129.8023.07LT33-1-1H23486.004.312.7626.9527.09DF1-1-1H12540.063.312.0813.169.26

纵横波速度随压差的增大而增大，然而不同的地区不同地层岩石纵横波速度随压差的增加幅度有差异(表1)，较高增加幅度可以达到近30%，较低增幅在9%左右，同时可以看到，纵波随压差的增幅均大于横波随压差的增幅.

3.2纵横波速度随温度变化

典型岩样来自于东方区莺歌海组二段，DF1-1-1井，样品位于实际井深2320m处，岩性为泥质极细砂质粉砂岩.在恒定压差Pd=10MPa，改变温度T，测试岩样的纵横波速度Vp、Vs，如图(图5)可以分析得出：压差恒定，纵横波速度随着温度的增大而减小，温度从22℃增加到150℃，Vp从3.10km/s降到到2.97km/s，降低了0.13 km/s，降幅为4.20%；Vs从1.73km/s降到1.65km/s，降低了0.08，增降幅为4.60%.

图5　纵横波速度随温度变化

井号层位深度(m)常规波速Vp常规波速Vs纵波增幅(%)横波增幅(%)LT19-1-1Y21767.802.941.811.81.4DF1-1-Z1Y22104.003.382.151.61.5LD20-1-1AY23262.203.592.271.91.2LT35-1-1M21432.503.942.541.11.3LT1-1-2H22012.005.663.511.71.8LT33-1-1H23486.004.312.762.11.9DF1-1-1H12540.063.312.082.31.7DF1-1-11H12716.003.912.582.11.8

统计其他样品的实验数据(表2)，可以发现，纵横波速度随温度的升高而降低，且下降幅度均不高，下降幅度均在1.5%左右，不同地区不同地层下降幅度有较小差异.

4结论

本文在完成大量工作的基础上，围绕所需解决的问题进行研究、分析和总结，得出如下主要结论.

4.1研究区乐东区乐东组储层物性较好，孔隙度在30%左右，渗透率均在70md左右，东方区莺歌海组和黄流组储层物性相对较差.相互比较之下，东方区莺歌海组与乐东区的莺歌海组的常规物性差别较大，乐东区莺歌海组的储层物性较好.

4.2样品孔隙度和渗透率均会随有效上覆压力的增大而下降，相比孔隙度，渗透率的下降幅度较大，下降百分比大部分在80%以上，渗透率的下降符合对数或指数递减；温度升高，岩石渗透率下降，不同地层下降不同，下降程度与岩石物性有关，统计得知，温度升高至150℃，莺歌海组、黄流组和陵水组岩样渗透率下降在30%左右.

4.3纵横波速度随压差的增大而增大，研究岩样的波速在围压增至55MPa时波速增幅在20%左右；纵横波速度随温度的升高而降低，且下降幅度均不高，研究岩样降低幅度在2%左右，压力对于波速的影响更为明显；相同温度下，压差变化对于干燥岩样和饱和地层水岩样的波速影响不一致，但相差不大.

参考文献

[1]朱水英,李维新,秦瑞宝,等.莺一琼盆地岩石物理特性参数研究[J].中国海上油气：地质,2003(2)：140-144.

[2]张树林,姜立红.莺琼盆地岩石弹性物性规律的研究[J].物探化探计算技术,2001(4)：308-313.

[3]朱红涛,陈开远,朱培民，等.莺歌海盆地中深层速度特征研究[J].江汉石油学院学报，2003(4)：49-50.

[4]张文,陈信平.莺歌海盆地岩石弹性参数研究[J].中国海上油气：地质，2001(4)：264-268.

[5]高华,高楚桥,胡向阳.莺歌海盆地束缚水饱和度影响因素研究[J].石油物探,2005(2):158-159.

[6]丁中一,杨小毛,马莉,等.莺歌海盆地拉张性质的研究[J].地球物理学报,1999(1):53-61.

[责任编辑范藻]

Analysis of Characteristics of Special Physical Parameters of Yinggehai Basin Reservoir Rock in South China Sea

ZHANG Fengwei

Abstract:Yinggehai basin is in the west of Yinggehai waters in Hainan Island.It is the main basin of Hainan Island.Its exploration potential is huge but product difficulty is also a huge challenge.Based on the Yinggehai Basin Reservoir conventional statistical properties and formation conditions of the physical parameters of the statistical,we analysis the conventional physical parameters of reservoir formation conditions and physical parameters influencing factors.And we also find out different pressure and temperature conditions of porosity and permeability variation,different formations for different regions of the reservoir properties and comparative statistics.

Key words:Yinggehai basin; formation condition; reservoir physical properties; acoustic properties of rock.

收稿日期：①2015-11-10

作者简介：张凤伟(1989—)，男，甘肃静宁人.硕士研究生，主要从事油气田开发地质研究.

中图分类号：TE33

文献标志码：A

文章编号：1674-5248(2016)02-0033-04