缅甸睡宝盆地A井区古近系碎屑岩储层成岩作用与孔隙演化

朱光辉,谢 楠,李毓丰,金英爱

（1.中海油研究总院,北京100027;2.塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒 841000）

缅甸睡宝盆地A井区古近系碎屑岩储层成岩作用与孔隙演化

朱光辉1,谢 楠1,李毓丰2,金英爱2

（1.中海油研究总院,北京100027;2.塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒 841000）

首次分析睡宝盆地A井区古近系成岩演化序列并提出其储层处于中成岩A1-A2期,此成岩阶段有利于次生孔隙的保护。研究区古近系储层成岩演化序列具有特殊性:第一期胶结作用为硅质胶结,早于机械压实作用或者同时进行,强烈的机械压实作用使得孔隙度减小15%,此后第二期碳酸盐胶结作用占主导,镜下统计两期胶结作用的减孔量为4%～6%;渐新世受到挤压构造运动和表生成岩作用的双重影响,紧临渐新统不整合面以下的储层由于碳酸盐胶结物溶解而形成次生孔隙。2009年中海油新钻井地处冲起构造,后期的这种构造变形对始新统及其以下的核部地层产生侧向挤压形成构造压实效应,原始孔隙遭到更多的破坏,而对渐新统起到构造托举的作用,可以减缓上覆沉积物的静岩压实效应。成岩演化序列的特殊性和多期构造运动使得古近系储层物性出现差异,总结储集性好的储层并分析其成因机制,对睡宝盆地下一步勘探具有重要指导意义。

睡宝盆地;成岩作用;孔隙演化;构造压实效应;次生孔隙

Abstract:The Paleogene reservoir diagenesis of well A in Shwebo Basin is studied.It is during the middle diagenetic A1 and A2 stages,which is good for secondary porosity.Paleogene reservoir diagenesis evolution is special in research block:the first cementation was silicon cement happened before or simultaneously with the compaction.The second cementation was calcite cement and happened after the main compaction and porosity decreased by 15%.Thin section microscopy research shows that the two cementation reduced porosity by 4%～6%.Hypergenesis and the related tectonic squeezing movement are the controlling factors to the forming of Oligocene reservoir secondary porosity.New well of CNOOC in 2009 is located in pop-up and the lateral structure compression would influence deep layer sandstone diagenesis and porosity,but structural uplift to the upper reservoir would reduce the compaction.Special diagenetic evolution sequences and multiphase tectonic activities control the Paleogene reservoir quality.Deep research on the reservoir diversity and the mechanism of secondary porosity are important to the exploration in Myanmar.

Key words:Shwebo Basin;diagenesis;porosity evolution;structure compression;secondary porosity

1 区域地质概况

缅甸睡宝盆地勘探程度非常低,工区内仅有三口钻井,其中两口井位于区块边界。缅甸从西到东可分为四个构造单元:印缅山脉平原、中央盆地（伊洛瓦底盆地）、中缅山脉和掸邦高原[1]（图1）。其中卡巴断裂和中央火山岛弧隆起之间为西部深坳区,中央火山弧与Shan边界断裂之间为东部浅坳区,二者统称为中央盆地[2-3]。睡宝盆地属于中央盆地的一个次盆,盆地类型是弧后走滑盆地,白垩系及其以下地层为盆地基底[4],自下而上划分为白垩系—古新统、始新统、渐新统、中新统和上新统（Irrawaddy群）5套地层（表1）。古新世—早始新世洋陆俯冲和始新世以来的印—缅板块的陆陆俯冲造成了缅甸板块与亚欧板块的分离,并沿着边界走滑断裂向北漂移,缅甸睡宝盆地内呈拉张环境,沉积巨厚的碎屑岩。后期由于缅甸板块向北运动碰撞到亚洲板块喜马拉雅断裂而受到阻挡,于渐新世构造得到抬升,之后继续沉降接受沉积。第二期抬升在晚中新世,睡宝盆地中新统上部地层遭受剥蚀[5-8]。

图1 缅甸及邻区地质构造纲要平面图Fig.1 Structure outline of Myanmar and adjacent regions

表1 睡宝盆地地层简要表Tab.1 Stratigraphic division of Shwebo Basin

2 问题的提出

根据新钻井揭示睡宝盆地始新统储层非常致密,孔隙度低于8%,基本不具备储集能力,而渐新统储层孔隙度却远远高于正常孔隙,达30%以上。并且睡宝盆地始新世和渐新世均为弧后陆缘海沉积物在辫状河三角洲及其入海的过渡环境,那么同样的沉积环境,是怎样的成岩事件、成岩演化序列和构造运动使得各储层物性相差如此之大?本文以构造运动、镜下薄片分析、地化资料和测井解释孔隙度参数为依据,对睡宝盆地古近系碎屑岩储层的成岩演化和孔隙发育规律进行了详细研究,以寻找储层物性更好的目标。

3 成岩作用类型

3.1 压实作用

压实作用[9-11]是导致古新统和始新统储层低孔低渗的主要成岩因素之一（本区后期构造挤压亦加强压实作用程度）。表现为颗粒间以线接触和缝合线接触关系为主,刚性颗粒的破碎（图2a）以及塑性颗粒的弯曲（图2b）。

图2 压实与压溶作用Fig.2 Compaction and pressure solution（a,2 148 m,单偏光,40×10;b,2 763 m,正交偏光,40×10）

根据钻后砂岩样分选系数分析,通过Beard Weyl公式（原始孔隙度=20.91+22.90/砂岩的分选系数,本区始新统储层分选系数均值为1.625）得到睡宝盆地始新统储层的原始孔隙度为35%。根据铸体片点计法面孔率,镜下统计得到胶结减孔量为4%～6%,溶蚀增孔量为1%～1.5%。新钻井地区始新统揭示2 870 m深的地层,上覆地层重力所引起的垂直压实减孔量根据Lundgard[12]公式计算结果为15%（压实率约为0.5%/100 m）。但是钻后测井解释始新统储层现今孔隙度仅为6%～8%,亦与镜下薄片观察颗粒之间紧密接触相吻合。除去胶结减孔量、垂直压实减孔量和溶孔量等因素的影响,其孔隙度与钻后测井解释孔隙度仍相差近9%。研究认为,这个孔隙度的差值来源于核部地层的构造压实效应:新钻井处于冲起构造,构造形成时间较晚为中新世,后期的这种构造变形（亦包括反冲变形）对核部地层产生侧向挤压形成构造压实效应[13-14]使得始新统及其以下地层原始孔隙遭到更多的破坏,而对其上渐新统地层起到构造托举的作用,可以减缓上覆沉积物的静岩压实效应,这也是渐新统原始孔隙保存更好的原因之一。

3.2 胶结作用

胶结作用是影响该区古近系储层物性主要的成岩作用之一,主要类型为硅质胶结和碳酸盐胶结。石英、长石次生加大现象在该区古近系砂岩储层中都极为常见,常见石英的II级次生加大现象（图3）,石英颗粒的自生加大在其四周均有发育,即碎屑石英与其它颗粒和胶结物之间都有加大,这表明石英自生加大早于机械压实作用或者同时进行。

图3 单偏光和正交偏光下A井石英加大胶结,2 622 m,20×10Fig.3 Quartz cementation by single polar and cross polar（well A）,2 622 m,20×10

碳酸盐胶结作用是古近系储层中分布较广泛的胶结作用,特别是渐新世时期,主要见方解石、铁方解石等胶结物（图4）。薄片观察表明,研究区大多数的方解石胶结物是在长石溶解以后沉淀的。在胶结顺序上,方解石胶结物出现在石英加大边之后,并占据长石溶解的孔隙空间,以充填原生孔隙和交代长石颗粒的形式出现,之后铁方解石围绕方解石晶体成铁方解石胶结（图4）。早期的胶结作用破坏原始孔隙度,虽然在一定程度上抑制了后期的压实作用,但由于碳酸盐胶结程度不高,对后期的次生孔隙贡献小。而渐新统（1 280～2 252 m）碳酸盐胶结作用强烈,这些碳酸盐胶结物形成时间早于压实作用或与其同时进行,虽然该时期的胶结作用充填了部分孔隙,但却在很大程度上阻碍了后期的压实作用,而且为酸性水介质溶蚀作用而形成次生孔隙提供前提条件,对储层储集性能有双重影响[15],这也是渐新统储层物性好于始新统的原因之一。

图4 单偏光和正交偏光下A井方解石胶结,2 655 m,10×10Fig.4 Calcite cementation by single polar and cross polar（well A）,2 655 m,10×10

睡宝盆地古近系黏土矿物胶结物的组分主要为高岭石、绿泥石和伊利石矿物,这些自生矿物降低孔喉间的连通性,对储层的渗透性能有较大的负面影响。

3.3 交代作用

睡宝盆地古近系储层发育多种类型多期次的交代作用。碳酸盐矿物交代碎屑岩颗粒主要为成岩后期的方解石、铁方解石等矿物沿着颗粒的边缘、裂缝等开始发生交代作用（图5）。因此,交代先后顺序为长石、方解石、铁方解石。黏土矿物交代现象在本区十分显著,表现在长石表面的高岭石化。

图5 单偏光和正交偏光下A井碳酸盐矿物铁方解石交代方解石,2 870 m,40×10Fig.5 Ferroan calcite metasomasis calcite by single polar and cross polar（well A）,2 870 m,40×10

3.4 溶蚀作用

溶蚀作用是睡宝盆地储层建设性的成岩事件,主要为粒间溶孔,由粒间胶结物被溶解而形成港湾状等不规则形状,镜下可观察方解石胶结物溶蚀残余（图6）。显微镜下对这些样品的观察发现古新统和始新统胶结物保存较完好,溶蚀作用不发育。而渐新统次生孔隙的主要贡献来自于碳酸盐胶结物强烈的溶蚀作用,从碳酸盐含量和孔隙度的交汇图[16]上证明当碳酸盐含量大于8%时与孔隙度呈现出良好的负相关关系（图7）。次生孔隙的发育也是渐新统储层物性更好的主要原因之一。

图6 A井,2 148 m,渐新统储层早期碳酸盐胶结物部分溶蚀形成次生孔隙,40×10Fig.6 Second porosity from early calcite dissolution in Oligocene reservoir（well A）,2 148 m,40×10

图7 睡宝盆地A井渐新统储层碳酸盐含量与孔隙度的关系Fig.7 Relationship between carbonate content and porosity in Oligocene reservoir（well A）

睡宝盆地古近系储层成岩演化具有特殊性,表现在:压实作用使得古近系砂岩储层原生孔隙度遭到强烈的破坏,后期由于构造挤压造成的构造压实效应更加速了原生孔隙的减少。除了压实作用,两期不同类型胶结作用对孔隙的演化具有重要影响,古新世和始新世储层硅质胶结占主导,早于或与压实作用同时进行,渐新世储层碳酸盐胶结为主,之后表生淋滤作用使得溶解作用占主导地位。交代作用在各个时代均有发育。

4 成岩阶段划分

依据碎屑岩成岩作用划分标准[9],缅甸睡宝盆地古近系储层处于中成岩A1-A2期。有机质热演化参数镜质体反射率为0.7%～1.3%,Tmax为440～450℃,TAI为3.0,孢粉颜色为褐黄色。储层现埋深一般在2 200～3 000 m,压实作用较强,颗粒多呈线接触,可见凹凸接触,原生粒间孔趋于消失,见少量残余粒间孔。石英次生加大一般达到Ⅱ级,见较多的自形石英晶体生长,长石高岭石化程度深,见铁方解石围绕方解石二次胶结,伊/蒙混层中蒙脱石层占15%～35%,睡宝盆地古近系储层所处的成岩阶段有利于次生孔隙的保护。

5 孔隙演化特征

睡宝盆地古近系储层成岩环境发生多次变化,成岩早期首先发生胶结作用或者胶结作用与压实作用同时进行,硅质胶结和碳酸盐胶结程度比较低,原生孔隙遭到初步破坏,储层进入早成岩A阶段。紧接着机械压实作用占主导地位,见石英、长石颗粒的定向排列,岩石颗粒排列变得紧密,接触关系变为线接触,原生孔隙变小,孔隙度降低。石英压溶作用常见,岩石颗粒间的接触关系主要为线接触和凹凸接触,由于上覆沉积物重力引起的压实效应使得原始孔隙度从35%降到20%。

早成岩B期—中成岩A期,长石等铝硅酸盐的溶解使得孔隙水中的碳酸盐含量增加,在颗粒之间大规模的沉淀,形成第二期碳酸盐胶结物,减孔量镜下统计为4%～6%。

中成岩B期渐新世盆地构造抬升,接受大气水的淋滤作用,再加中新世末期古新统和始新统烃源岩成熟脱羧基排酸使储层环境进入了酸性环境,两者都对渐新统地层的碳酸盐胶结物溶解,形成次生孔隙发育带,孔隙度增加到35%左右,但是由于古新统和始新统受到的构造压实效应原始孔隙度降低到6%～8%,喉道基本不发育,阻碍了酸性水的流动,因此未形成次生孔隙（图8）。

图8 睡宝盆地古近系储层成岩作用与孔隙演化模式Fig.8 Diagenesis and pore evolution of Paleogene reservoir in Shwebo Basin

综上所述,虽然缅甸睡宝盆地古近系所处的沉积环境相同,但是由于古新统和始新统地层早期受到强烈机械压实,后期又受到构造压实效应,使得原生孔隙度遭到强烈破坏,孔隙度降到8%以下,喉道不发育,阻碍了晚期有机质成熟排出的酸性水流动,因此未形成次生孔隙;而渐新统由于承受更少的上覆沉积物重力,又有后期的构造托举保护原生孔隙,并且构造挤压使渐新统地层暴露,大气淡水对早期碳酸盐胶结物的表生淋滤作用而发育次生孔隙,同时所处的成岩阶段亦能保护次生孔隙,这样就使得渐新统储层物性远远好于古新统和始新统储层。

6 结论

（1）首次分析睡宝盆地A井区古近系成岩演化序列并提出其地层处于中成岩A1-A2期（SY/T5477—2003）

（2）睡宝盆地A井区古近系储层成岩演化序列具有特殊性。古新世和始新世硅质胶结之后是强烈的机械压实作用,之后随着压实作用对储层孔隙的影响逐渐减小,取而代之的是渐新世大范围的以碳酸盐胶结为主的胶结作用。渐新世受到挤压构造运动和表生成岩作用的双重影响,溶解作用占主导地位。

（3）虽然缅甸睡宝盆地A井区古近系所处的沉积环境相同,但是由于古新统和始新统早期受到强烈机械压实,后期又受到构造压实效应,使得原生孔隙度遭到强烈破坏,孔隙度降到8%以下,喉道不发育,阻碍了晚期有机质成熟排出的酸性水流动,因此未形成次生孔隙;而渐新统由于承受更少的上覆沉积物重力,又有后期的构造托举保护原生孔隙,并且构造挤压使渐新统暴露,大气淡水对早期碳酸盐胶结物的表生淋滤作用而发育次生孔隙,同时所处的成岩阶段亦能保护次生孔隙,这样就使得渐新统的储层物性远远好于古新统和始新统。

[1]Morley C K.A tectonic model for the Tertiary evolution of strikeslip faults and rift basins in SE Asia[J].Tectonophysics,2002,347（1）:189-215.

[2]Wandrey C J.Eocene to Miocene Composite Total Petroleum System, Irrawaddy-Andaman and North Burma Geologic Provinces,Myanmar[J].U.S.Geological Survey Bulletin,2006（1）:2208-E.

[3]Pivnik D A.Polyphase Deformation in a Fore-Arc/Back-Arc Basin,Salin Subbasin,Myanmar（Burma）[J].AAPGBulletin,1998,82（10）:1837-1856.

[4]M.Radha Krishna,T.D.Sanu.Seismotectonics and rates of active crustal deformation in the Burmese arc and adjacent regions[J].Journal of Geodynamics,2000（30）:401-421.

[5]谢楠,姜烨,朱光辉,等.缅甸Sagaing走滑断裂及对睡宝盆地构造演化的控制和影响[J].现代地质,2010,24（2）:268-271.

[6]Christophe Vigny,Anne Socquet,Claude Rangin,el.Presentday crustal deformation around Sagaing fault,Myanmar[J].Journal of Geophysical Research,2003,18（B11）:2533-2543.

[7]I.Metcalfe.Permian tectonic framework and palaeogeography of SE Asia[J].Journal of Asian Earth Sciences,2002（20）:551-566.

[8]Mahmood Alam,M.Mustafa Alam,Joseph R Curray,el al.An overview of the sedimentary geology of the Bengal Basin in relation to the regional tectonic framework and basin-fill history[J].Sedimentary Geology,2003（155）:179-208.

[9]应凤祥,罗平,何东博,等.中国含油气盆地碎屑岩储集层成岩作用与成岩数值模拟[M].北京:石油工业出版社,2004:91-99.

[10]雷国文.东海放一断块P11层储层特征及其主控因素分析[J].海洋石油,2007,27（2）:11-13.

[11]Suzanne M.Rogers.俄克拉荷马中北部密西西比矸石储层沉积和成岩作用[J].海洋石油,2001,21（2）:44-54.

[12]Amthor J E,Okkerman J.Influence of early diagenesis on reservoir quality in Rotliegenbe sandstones,Northern Netherlands[J].AAPGBulletin,1998,82（2）:2246-2265.

[13]赵文智,张光亚,王红军.石油地质理论新进展及其在拓展勘探领域中的意义[J].石油学报.2005,26（1）:1-12.

[14]寿建峰,张惠良,沈杨,等.中国油气盆地砂岩储层的成岩压实机制分析[J].岩石学报.2006,22（8）:2165-2170.

[15]J.霍夫曼,J.豪尔.西北大学地质系编译.碎屑岩的成岩作用[M].西安:西北大学出版社,1986:52-77.

[16]钟大康,朱筱敏,李树静,等.早期碳酸盐胶结作用对砂岩孔隙演化的影响——以塔里木盆地满加尔凹陷志留系砂岩为例[J].沉积学报,2007,25（6）:885-890.

Diagenesis and porosity evolution of Paleogene reservoirs in well A district of Shwebo Basin,Myanmar

Zhu Guanghui1,Xie Nan1,Li Yufeng2,Jin Yingai2

（1.CNOOC Research Institute,Beijing100027;2.Exploration and Development Research Institute of Tarim Oilf ield Company,Korla841000）

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.04.026

1008-2336（2010）04-0026-06

中海石油（中国）有限公司科技攻关项目（编号:2009-HW-03-1）。

2010-06-03;改回日期:2010-06-29

朱光辉,男,1968年生,高级工程师,博士,主要研究方向为石油地质综合研究。E-mail:zhugh@cnooc.com.cn。.