番禺B洼古近系甜点储层特征及发育机制

2021-10-18李瑞彪陈兆明柳保军

石油地质与工程 2021年5期

李瑞彪，陈兆明，刘浩，石宁，柳保军，徐徽

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳 518000）

番禺B洼是南海北部珠江口盆地番禺低隆起之上规模较大的古近系洼陷之一，洼陷南断北超，自北向南分为北部缓坡带、中部洼陷带、南部陡坡带。勘探实践表明，该洼陷发育较厚的始新统文昌组中深湖相沉积，周边钻井见大量的油气显示，证明该洼陷具有一定的潜力。番禺B洼经历了多轮勘探，虽然多口井均有一定程度的油气显示及少量油气发现，但始终未能取得商业突破。研究区地层为新生代地层，自下而上分别为古近系始新统文昌组、恩平组，渐新统珠海组，新近系中新统珠江组、韩江祖、粤海组，上新统万山组，地质年代最老为47.80 Ma，最新晚于5.33 Ma。从区域沉积相及已钻井分析，研究区主要发育多套储盖组合，韩江组、珠江组发育浅海陆棚泥与三角洲前缘砂储盖组合，珠海组发育分流间湾泥与三角洲平原砂储盖组合。

自营勘探之前的合作勘探阶段，番禺B洼钻探了数口探井，然而都遭遇失利。近年来，番禺B洼在自营勘探过程中，G1井和A1井钻前将单一的中浅层中新统珠江组下段视作主要目的层，由于种种原因，在中浅层均未获得成功（图1）。

图1 番禺B洼位置

通过统计番禺B洼周边已钻井孔隙度和渗透率与埋深的关系，可以看出，位于洼陷陡坡带的A1井恩平组在埋深大于3 500 m后储层主体为低孔低渗级别，个别点达到中渗，表明深层系具有油气成藏的可能，其主控因素与发育机制值得深入研究。

1 岩石学特征

基于井壁取心观察和多个岩石薄片的定量统计，对A1井恩平组井壁心岩性进行分析，结果显示：恩平组储层岩性单一，均为长石石英砂岩，粒度以中粒、粗粒或者两者的过渡类型为主。恩平组陆源碎屑颗粒平均含量为89.2%，成分主要为石英（单晶石英和多晶石英）、长石（斜长石和钾长石）及少量岩屑（火成岩、变质岩、沉积岩）；其中，石英平均含量为79.4%（单晶石英和多晶石英分别为47.0%和32.4%），长石平均含量为10.7%（斜长石和钾长石分别为3.9%和6.8%），岩屑平均含量为9.9%。岩屑以火成岩岩屑为主，平均含量为5.8%，其次为沉积岩岩屑和变质岩岩屑，平均含量分别为2.2%和1.9%。碎屑颗粒分选性中等，磨圆度较好，以次圆为主，颗粒之间以凹凸–线接触为主，胶结类型全为压嵌型[1]，表明A1井恩平组砂岩成分成熟度和结构成熟度较高（图2）。

图2 A1井始新统恩平组砂岩颗粒分选性与磨圆度

2 储层物性影响因素

沉积、成岩和构造作用是影响储层特征和物性的三大类影响因素[2–9]，三者综合控制碎屑岩的储层特征和物性，本次研究对这三方面进行分析，以明确储层物性的主控因素与发育机制。

2.1 沉积作用

沉积作用控制储层的发育情况，进而对其物性具有控制作用[10–12]。综合录井、测井及井壁取心资料，最终绘制了A1井的单井沉积相图（图3）。由图3可知，研究区珠海组发育三角洲前缘亚相沉积，微相主要为河口坝与水下分流河道；恩平组主要发育三角洲平原亚相沉积，微相主要为分流河道，此结果与基于成像测井资料划分的沉积相结果相吻合[1]。分流河道是恩平组的有利相带，水动力较强，水流能带动颗粒较粗的沉积物；同时，水流具有较大动力冲刷沉积物，致使沉积物干净、颗粒分选性较好，杂基和胶结物含量少，所以成分成熟度高，因而岩层具有较好的孔隙度和渗透率，故能够成为优质储层。而对于其他沉积相带，由于水动力相对较弱，沉积物颗粒细，而杂基及胶结物等填隙物含量高，在成岩过程中的压实和胶结等作用下，储层物性很差[2]。

图3 A1井单井沉积相

因此，番禺B洼恩平组沉积相带好、颗粒粗、分选中等偏好，具有较强的抗压实能力，是形成储层甜点的先决条件和内在主控因素。

2.2 成岩作用

番禺B洼A1井恩平组填隙物平均含量为4.0%，其中杂基为泥质，平均含量为2.0%，胶结物为黄铁矿、石英、铁白云石、白云石和黏土矿物，平均含量依次为0.8%、0.8%、0.2%、0.2%和0.1%。根据铸体薄片观察，A1井恩平组砂岩的面孔率为2.0%～12.0%，平均为6.8%，该地区孔隙类型为剩余原生粒间孔和粒内溶孔（图4），平均为6.3%和0.6%。

图4 A1井恩平组壁心及薄片特征

2.2.1 压实作用

作为成岩作用的重要组成部分，压实作用是导致储层物性变差的主要因素之一，尤其在早期成岩阶段，压实作用对岩石孔隙损失明显，沉积物经历压实后会产生大量的微观变化[2–7]。经计算，研究区恩平组砂岩压实率为62.9%～75.7%，平均为70.7%；压实减孔量为25.3%～29.0%，平均为27.5%。由结果可知，研究区恩平组压实作用较强。

2.2.2 胶结作用

胶结作用也是导致储层物性变差的重要因素之一，自生黄铁矿胶结、硅质胶结、碳酸盐胶结以及黏土矿物胶结是研究区恩平组的全部胶结类型。其中，仅在一个样品中见到自生黄铁矿胶结，黄铁矿呈霉粒状充填粒间并交代颗粒；自生硅质胶结物在多个样品中出现，全为石英次生加大，不同样品加大边宽度和完整程度相差很大（图4b）；石英次生加大边虽然在早期能部分抑制压实作用，但次生加大边的继续生长会堵塞孔隙，降低储层的孔隙度和渗透率。

碳酸盐胶结物也有少量的发育，主要以粒间胶结物和交代物的形式出现，成分主要为铁白云石和白云石，铁白云石和白云石充填粒间，并见交代长石和岩屑。碳酸盐岩矿物对砂岩储层物性的影响具有双重性：成岩早期阶段形成的碳酸盐岩能增强抗压实能力，可以保护部分剩余粒间孔；碳酸盐岩自生矿物以充填粒间为主，使储层储集能力降低。经计算，恩平组砂岩的胶结率为2.9%～14.3%，平均为6.9%，由此造成的孔隙损失为0.7%～3.6%，平均为1.7%。该结果表明，研究区恩平组胶结作用较弱。

2.2.3 溶蚀作用

溶蚀作用对储层物性可以起改善作用。根据镜下薄片观察，样品中普遍见长石、岩屑溶解，形成粒内溶孔或完全溶解形成铸模孔，个别样品中生成少量自生黏土矿物，粒间溶孔不发育。恩平组储层由溶蚀作用形成的粒内溶孔孔隙为0.5%～1.0%，平均0.7%，这预示着研究区溶蚀作用极其微弱。尽管粒内溶孔可以增加储层孔隙度，但是，粒内溶孔缺乏连通通道，所以连通性较差，对改善储层渗透率贡献不大。

2.3 构造作用

构造作用分析基于A1井成像测井资料而进行，成像测井资料包含异常丰富的地质信息，该资料能直观地展示圈闭的多种信息，且在现今地应力分析和裂缝性储层评价等方面也有较好的效果[13]。已有大量研究表明，钻井过程中出现的井壁崩落和诱导缝与水平应力场关系密切，两者分别与现今最大和最小水平主应力方向一致[14–15]。番禺B洼A1井FMI图像上所记录的井壁崩落和诱导缝方向分别为北东–南西向和北西–南东向，对应现今最大水平主应力和最小水平主应力方向[1]。A1井恩平组FMI图像上所显示出的大量微断层、高阻缝和高导缝走向均为东西向（图5），这与A1井现今最大水平主应力方向相同[1]。且已有研究表明，现今最大水平主应力方向与裂缝走向一致时，可以促进裂缝发育并增强流体的流动能力[16]，这表明在现今应力作用下，恩平组储层物性可以得到进一步改善，后期构造运动对番禺B洼恩平组甜点储层发育起较好的补充作用[1]。