珠一坳陷陆丰地区文昌组成岩作用特征及孔隙发育成因

2019-07-26吕正祥曹勤明

特种油气藏 2019年3期

吕正祥，文艺，赵福，曹勤明，张琴

(1.成都理工大学，四川成都 610059;2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059;3.中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东深圳 518067)

0 引言

珠江口盆地陆丰凹陷属于富烃凹陷，远景石油储量丰富[1]。近50 a以来，随着对古近系油气勘探的重视，先后发现LF14、LF13、LF8等油田和含油构造，显示了陆丰凹陷古近系文昌组巨大的油气勘探潜力[2-3]。研究区文昌组的储层类型主要为孔隙型储层，对于孔隙组成及其成因进行分析，将有助于指导该地区文昌组的储层预测。目前，对孔隙成因的研究主要集中于分析致密储层次生孔隙的成因机理，前人认识到文昌组砂岩的孔隙发育由沉积坏境、埋藏背景、构造活动、成岩作用及流体性质等多种因素综合作用形成[4-9]。不同类型孔隙的成因机理不同，对优质储层的预测方向也大相径庭，因此，研究储层的孔隙组成特征,分析不同孔隙的成因类型及其控制因素，对预测未知区域的储层有着重要的意义[10-11]。对陆丰凹陷文昌组孔隙主要类型及其发育成因进行分析，有助于指导陆丰凹陷古近系文昌组的储层预测。

1 区域地质概况

珠江口盆地是中国南海最大的产油气区之一，面积约为17.5×104km2，是在古生代及中生代复杂褶皱基底上形成的新生代含油气盆地[12-13]。珠一坳陷是珠江口盆地北部坳陷带的一个负向构造单元，坳陷内部次级凹陷分布格局具有东西分块的特征。陆丰凹陷位于珠一坳陷的东部，面积为7 760 km2(图1)。陆丰凹陷古近系自下而上为文昌组、恩平组和珠海组。

研究目的层为文昌组，由于陆丰凹陷缺失神狐组，文昌组不整合或假整合于前古近系基底之上[14]，埋深普遍大于3 000 m，厚度为300～2 600 m。文昌组沉积期湖盆经历了初始形成、鼎盛、萎缩3个阶段，组成一个完整的裂陷旋回[15]，其中，湖盆初始形成期沉积主要为辫状河三角洲水下分流河道砂岩夹薄层泥岩，湖盆鼎盛期沉积主要为半深湖厚层泥岩，湖盆萎缩期沉积主要以滨浅湖砂泥岩互层为主[16]。

图1 陆丰凹陷构造位置

2 储层岩石学与储集特征

2.1 岩石学特征

陆丰凹陷文昌组93个砂岩样点显微薄片分析结果表明，碎屑颗粒组成特征为：Q(石英碎屑、燧石和石英岩等其他硅质岩岩屑)平均为82.33%，F(长石碎屑、花岗岩岩屑与花岗片麻岩岩屑等)平均为14.63%，R(除上述Q、F中的岩屑以外的其他岩屑和碎屑云母、碎屑绿泥石等)平均为3.04%，文昌组砂岩整体表现为高Q、低F、低R的特征。文昌组岩石类型主要为长石石英砂岩，少量长石砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩。砂岩填隙物含量低，粒度较粗，以中砂岩类和粗砂岩类为主，分选以中等为主，颗粒间接触方式主要为点-线接触，磨圆度主要为次棱—次圆状。整体而言，陆丰凹陷文昌组砂岩的成分、结构成熟度均较高。

2.2 物性特征

陆丰凹陷文昌组砂岩孔隙度为1.50%～20.00%，平均为9.68%，主要分布为10.00%～15.00%；渗透率最高达271.45 mD，最低为0.01 mD，平均为15.24 mD，主要分布在0.01～10.00 mD，主要表现为低孔、特低渗—低渗特征。

2.3 孔隙类型

图2为陆丰凹陷文昌组LF14井区不同孔隙类型。通过镜下薄片及扫描电镜分析，陆丰凹陷文昌组孔隙类型多样，可见残余原生孔、粒间溶蚀扩大孔、粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、铸模孔等(图2)。在上述孔隙类型中，残余原生孔为原生孔，粒间溶蚀扩大孔、粒内溶孔、晶间孔、铸模孔为次生孔，但粒间溶孔则含有残余原生孔和粒间溶蚀扩大孔两部分。为分析孔隙发育成因，需进一步明确砂岩中发育的原生孔、次生孔比例，特别需要明确粒间孔中残余原生孔和粒间溶蚀扩大孔各自的含量。通过薄片显微点计法对各类孔隙进行了定量统计，特别是统计出了粒间溶孔中的残余原生孔和溶蚀扩大孔部分。

为进一步分析各类孔隙的形成原因，将上述几种孔隙类型重新划分为残余原生孔、颗粒溶孔、胶结物溶孔及晶间孔等4类，其中，颗粒溶孔包括了铸模孔、粒内溶孔和粒间溶孔的溶蚀扩大孔部分。对文昌组砂岩中各类型孔隙含量进行统计：残余原生孔含量为2.37%，颗粒溶孔含量为3.35%，胶结物溶孔含量为2.75%，晶间孔极少，含量仅有0.17%。

图2 陆丰凹陷文昌组LF14井区不同孔隙类型

3 成岩作用

3.1 压实作用

陆丰地区文昌组砂岩压实作用较强(图3a、b)，主要表现为：①塑性岩屑如火山岩与沉积岩岩屑、云母等被挤压发生弯曲，或呈假杂基状；②颗粒间的线接触，局部凹凸状接触；③原生孔大量损失，部分砂岩或部分视域中原生孔隙损失殆尽。

3.2 胶结作用

陆丰地区文昌组储层中胶结类型较多，但总量不高，常见的有方解石、铁方解石、石英、高岭石、伊利石等。

方解石是文昌组中最常见的胶结物(图3c，茜素红染色，红色部分为方解石胶结物)，另见少量铁方解石(图3a，深红色部分)，方解石主要有2种赋存状态：早期主要呈孔隙式和连晶式产出；中晚期多呈分散状孔充填于粒间溶孔及粒内溶孔中。

文昌组砂岩中还多见自生石英，主要以孔隙充填、次生加大边的形式产出(图3b)。

文昌组砂岩中还发育自生高岭石和伊利石等黏土矿物。高岭石有2种产出形式：一种占据粒间孔，晶体较脏、细小；另一种晶体干净、粗大，呈假六方板状，集合体呈书页状或蠕虫状(图3d)，充填于粒间或粒内孔中，并富晶间孔隙。而自生伊利石主要以网状形式产出。

3.3 溶蚀作用

陆丰凹陷文昌组溶蚀作用可分为2种类型：一种为颗粒溶孔，主要为长石的溶蚀(图3e)，常见长石沿解理缝和双晶面溶解呈蜂窝状溶孔，形成长石粒内溶孔，且可完全溶解形成铸模孔(图2f)，其次能见到一定量的岩屑溶蚀，主要为花岗岩岩屑溶蚀；另一种溶蚀作用类型为早期胶结物的溶蚀，主要是方解石的溶蚀，在镜下能见到明显的方解石溶蚀残余(图2c)。

3.4 烃类充注

在显微薄片及荧光薄片下，陆丰凹陷文昌组可见明显的油气充注痕迹和沥青残余，赋存状态包括：①充填孔隙空间，有的以沥青形式分布在粒间，有的则以液态形式充填于粒间，在荧光照片下发绿色光，有的可见明显的多期荧光，较早一期发绿色光，较晚一期发黄绿色光，主要分布在孔隙中间(图3f、g)；②以沥青形式产出于粒间孔隙外围，主要为沥青衬垫形式出现(图3h)，也属于早期充注烃类演化形成。此外，还有一种烃类产出形式是以沥青沿着裂缝、裂纹等进行分布，应该属于储层较为致密后充注形成。

4 储层孔隙发育成因

4.1 残余原生孔成因

4.1.1 远源高能沉积

物源往往控制着碎屑岩的初始成分，进而对其后的成岩作用产生重要影响。由陆丰凹陷文昌组砂岩ZTR指数与储层孔隙度关系可知(图4)，二者呈明显的正相关关系，随着ZTR指数的变大，储层物性逐渐变好，显示了物源通过控制储层岩石的成分，进而控制储层埋藏期后的压实、胶结以及溶蚀作用等，从而对储层物性产生了明显控制作用。陆丰凹陷文昌组沉积微相主要为分流河道、河口坝等远源高能环境沉积，砂岩的成分、结构成熟度均较高，初始粒间孔好；Q含量高、杂基少，砂岩抗压实性能强，利于原生孔保存。

图3 LF14井区成岩作用镜下特征

图4 文昌组砂岩ZTR指数与孔隙度关系

4.1.2 压实作用

在陆丰凹陷文昌组砂岩的负胶结物孔隙度投点图中，绝大多数样品都投在图的左下区域(图5)，说明压实作用是造成孔隙度降低的最重要因素。陆丰地区在文昌组沉积末期有一次明显的抬升剥蚀，其后，进入较为缓慢的埋深阶段，该埋藏方式有效地降低了压实作用对原生孔隙的破坏。

图5 陆丰凹陷文昌组负胶结物孔隙度投点图

4.1.3 烃类充注

在生烃洼陷中，文昌组沉积末期发生构造抬升形成古斜坡，下伏富烃洼陷的烃源岩Ro值最高达到0.681，已开始排烃，烃类早期注入上覆文昌组砂岩储层，注入后形成的异常压力减弱了进一步的压实作用，使得文昌组的原生粒间孔得以较好保存。文昌组原生孔发育的砂岩中，常有明显的早期烃类充注现象，主要表现为有沥青衬垫，充填沥青最高可以达到4%，反映了早期烃类注入对孔隙的保护作用。

4.2 颗粒溶孔成因

文昌组砂岩中的溶蚀颗粒主要为长石和花岗岩岩屑中的长石斑晶；电子探针显示溶蚀的长石主要为钠长石(表1)，在阴极发光分析中还可见发天蓝色光的钾长石溶蚀残余(图3)。导致文昌组颗粒溶蚀的主要流体为生烃洼陷内烃源岩生烃过程中所生成的有机酸，有机酸沿着运移输导系统运移至低势区(如斜坡带、隆起部位等)，对砂岩中的易溶颗粒进行溶蚀而形成大量颗粒溶孔。文昌组砂岩中颗粒溶蚀常见，但现今残留的长石含量较低，亦反映了文昌组砂岩中长石溶蚀较发育。

4.3 胶结物溶孔成因

陆丰凹陷文昌组砂岩存在较多含量的早期方解石胶结物，为后期大气酸性水溶蚀提供了基础，同时减弱了进一步的机械压实作用；砂岩埋藏后经历了多次构造运动，特别是在珠海组沉积前，经历的裂陷活动形成了较多的断裂裂缝，沟通了大气淡水和文昌组砂岩，为砂岩中的碳酸盐胶结物发生溶蚀作用提供了良好酸性流体运移通道和充足的酸性流体，造成文昌组砂岩中的方解石胶结物溶孔较为发育，其在面孔率中的含量达到32%。