白云凹陷珠江组储层岩石学特征及其对储层物性的影响

王代富

(西北大学 地质系/大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)



白云凹陷珠江组储层岩石学特征及其对储层物性的影响

王代富

(西北大学 地质系/大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)

[摘要]利用铸体薄片显微镜下观察与统计，结合扫描电镜研究，对白云凹陷珠江组砂岩的岩石学特征进行研究，结合成岩演化分析其对珠江组储层砂岩物性的影响。珠江组砂岩主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，填隙物以杂基和碳酸盐为主，孔隙类型主要以粒间溶孔为主，其次为粒内溶孔和原生粒间孔。成岩演化分析可知，早期中等压实作用为原始孔隙的保存提供了保证；碳酸盐胶结物是珠江组砂岩储集变差的主要因素；而溶蚀作用是使得砂岩储集物性变好的重要因素，酸性流体的注入为长石、岩屑及石英等碎屑颗粒的溶蚀提供了物质基础。

[关键词]白云凹陷；珠江组；岩石学特征；储集物性

白云凹陷位于南海北部陆缘，位于珠江口盆地珠二坳陷内，整体走向近东西，水深为1 000～3 000 m，是南海北部沉积最厚、面积最大且最有经济潜力的凹陷，也是我国深水油气勘探和研究的热点区域[1]。前人对该地区做了大量研究工作，其中包括对其沉积环境与沉积特征、层序地层学、构造特征及其演化、沉积物源、油气藏类型、成藏动力学等做了大量的研究工作[2-4]。笔者主要针对白云凹陷珠江组砂岩储层的岩石学特征展开研究，结合成岩演化分析其对珠江组砂岩储层物性的影响，从而为下一步的勘探开发提供科学依据。

1砂岩岩石学特征

1.1砂岩类型及骨架矿物特征

通过对研究区54个典型砂岩铸体薄片观察的显微镜下观察与定量统计，研究区珠江组砂岩主要以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，部分为岩屑石英砂岩、和长石砂岩(图1)。其中石英含量在29.0%～64.0%(平均50.7%)，长石含量在6.0%～17.0%(平均12.4%)，岩屑含量在4.0%～16.5%(平均9.8%)。骨架矿物含量总体上变化较大，在纵向上、平面上表现出较强的非均质性。

白云凹陷珠江组砂岩粒径在0.12～2 mm之间，以中砂为主(约87.5%)，其次为细砂和粗砂(约8.7%)，粉砂及含砾粗砂较少(约3.8%)。砂岩碎屑颗粒磨圆主要为次棱状，其次为次圆，分选较好，呈颗粒支撑，颗粒间以点-线接触为主，反映砂岩总体压实作用中等，这为研究区砂岩原始孔隙的保存提供了保证。

1.2砂岩的填隙物特征

研究区填隙物含量在3%～40%之间，类型多样，主要包括高岭石、伊/蒙混层等粘土矿物，方解石、铁方解石、铁白云石等碳酸盐矿物，石英次生加大、自生石英等硅质胶结以及杂基(如图2)。

(1)杂基 研究区总体杂基含量变化较大， 含量0%～20.5%，平均4.0%，主要为泥质杂基，少量为灰泥质。杂基总体上含量不高，在局部层段大量充填碎屑颗粒粒间，使得其物性较差，因此研究区储层砂岩中杂基的含量是影响砂岩非均质性的重要因素。

图1　研究区珠江组储层砂岩分类图

图2　研究区珠江组砂岩填隙物类型及含量直方图

(2)胶结物 研究区胶结物主要为碳酸盐、高岭石、伊蒙/混层、黄铁矿及硅质：①碳酸盐，研究区碳酸盐胶结较为普遍，含量0%-30.5%，平均8.0%。碳酸盐胶结物主要为方解石以及铁白云石，其中方解石主要分布于粒间，含量0%～20.2%，呈基底式胶结，堵塞原生孔隙，使得砂岩物性变差(如图3(a))。铁白云石主要呈粒状分布于碎屑颗粒之间，含量0%～28.4%，局部层段含量较高，大量充填粒间孔隙(如图3(b))。总体上，碳酸盐胶结是研究区砂岩物性变差的主要原因。②高岭石，研究区高岭石胶结物较为普遍，但总体含量较低，含量0%～5.9%，平均1.3%，晶型较好，呈蠕虫状及书页状分布于碎屑颗粒之间(如图3(c))。③伊/蒙混层，总体上研究区伊/蒙混层含量较低，平均0.7%，仅在局部层段含量较高(可达9.0%)，主要呈蜂窝状、毛发状分布于粒间(如图3(d))。④黄铁矿，主要呈草莓状集合体分布于粒间(如图3(b))，含量0%～3%，平均0.5%。⑤硅质，主要为石英的次生加大以及粒间部分自生石英颗粒(如图3(a))，含量0%～2.1%，平均0.4%。

(a)方解石胶结、石英此生加大(LH26井)(b)铁白云石/黄铁矿(LH27井)

(c)高岭胶结、石英此生加大(LH26井)(d)蜂窝状伊/蒙混层(PY35)

(e)原生粒间孔隙、粒间溶孔(LH26井)(f)粒间溶孔、长石粒内溶孔(LH16井)

(g)长石粒内溶孔(LH26井)(h)铸模孔(LH26井)

图3珠江组胶结物、孔隙类型显微照片

2储层孔隙特征

根据铸体薄片显微观察与统计，认为白云凹陷珠江组砂岩储层常见的孔隙为原生粒间孔、碎屑颗粒的粒间溶蚀孔、长石及岩屑的粒内溶蚀孔、以及胶结物晶间孔等(图4)。研究区珠江组砂岩中溶蚀作用普遍较强，溶蚀孔隙为主要的孔隙类型，总体上可归为以下几种类型：

1)原生粒间孔。原生粒间孔系指的是形成砂岩沉积物在沉积时就已形成并保存至今的孔隙[5]。研究区砂岩中原生粒间孔含量较低，0%～5.2%，平均1.1%(如图3(e))。研究区原生孔隙一部分被各类胶结物和杂基所充填，一部分井后期溶蚀作用改造形成粒间扩大孔。

2)粒间溶孔。这是本区最主要的次生孔隙类型，含量0.1%～16.5%，也有学者称之为粒间扩大孔[6]。主要为长石、石英及岩屑等碎屑颗粒边缘溶蚀，孔隙形态即为不规则，常见港湾状(如图3(f))。该类孔隙对研究区砂岩储集性能贡献较大。

3)粒内溶孔。研究区粒内溶孔主要以长石颗粒的内部溶蚀为主，含量0.1%～5.1%，其次为岩屑颗粒的内部溶蚀，研究区中长石颗粒一般可见沿着解理被溶蚀而成的粒内溶孔(如图3(g))。碎屑颗粒的粒内溶孔一般含有部分残留以及一些自生矿物(如高岭石)，使得孔隙吼道一般较窄，因此其对砂岩渗透率贡献较小[6]。而当碎屑颗粒在强溶蚀作用下，使得碎屑颗粒完全被溶蚀而仅留下颗粒轮廓形成铸模孔(如图3(h))。虽然这种孔隙在研究区含量较低(0%～2.1%)，但这种孔隙的形成对扩大储层空间的影响很大。

4)其他孔隙。包括生物体腔孔、高岭石晶间孔以及填隙物中的微孔等，总体含量较低。晶间孔主要指的是高岭石等粘土矿物的内部孔隙，一般为矿物形成后的溶蚀作用产生的次生孔隙或是胶结物形成时产生的原生孔隙残余。填隙物中的微孔隙，一般直径小于2 μm，常发育在杂基含量较高的层段。

图4　研究区砂岩孔隙类型及含量直方图

3影响砂岩储集物性的主要因素

通过研究区砂岩各类成岩矿物在孔隙中的分布特征、相互关系和其碎屑颗粒之间的关系等综合分析可以得出，影响砂岩储集性能较大的为压实作用、胶结作用和溶蚀作用。其中压实作用和胶结作用为破坏性成岩作用，溶蚀作用为建设性成岩作用。

总体上珠江组压实作用中等，碎屑颗粒呈点—线接触，这为砂岩原始孔隙的保存提供了基础。胶结作用中，碳酸盐胶结物对储层的破坏性较大，碳酸盐胶结物呈连晶式胶结，使得碎屑颗粒呈“漂浮”，使得储层原生孔隙急剧下降。大量铸体薄片镜下观察发现，该区溶蚀作用强，主要为长石、岩屑及部分石英的溶蚀为主，拒前人研究珠江口盆地存在4套烃源岩，其中珠江组烃源岩处于未成熟阶段，珠海组烃源岩处于低成熟阶段[7,8]，正值有机酸生成的鼎盛时期，从而可以提供大量的酸性流体，使得储层发生溶蚀作用而形成次生孔隙。

4结语

(1)研究区珠江组砂岩主要以岩屑

长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，部分为岩屑石英砂岩、和长石砂岩。填隙物中以杂基和碳酸盐岩为主，其次为高岭石和伊/蒙混层，少量硅质和黄铁矿。

(2)珠江组砂岩中孔隙主要有4种类型，即原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔及其他孔隙，其中粒间溶孔对研究区砂岩储集性能贡献最大。

(3)影响研究区砂岩储集性能主要为压实作用、胶结作用和溶蚀作用综合作用结果。其中中等压实作用为砂岩原始孔隙保存提供了保证，碳酸盐胶结物是珠江组砂岩储集变差的主要因素，溶蚀作用是使得砂岩储集物性变好的主要因素，而酸性流体的注入为长石、岩屑及石英等碎屑颗粒的溶蚀提供了物质基础。

参考文献

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[6]陈国俊，吕成福，王琪，等. 珠江口盆地深水区白云凹陷储层孔隙特征及影响因素[J]. 石油学报. 2010(04): 566-572.

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[8]陈长民，施和生，许仕策. 珠江口盆地(东部)第三系油气藏形成条件[M]. 北京: 科学出版社.2003.

[收稿日期]2015-09-02

[基金项目]国家科技重大专项(2011ZX05025-003)

[作者简介]王代富(1990-)，男，陕西安康人，在读硕士研究生，主攻方向：储层沉积学、石油地质学。

[中图分类号]P588.21+2.3

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)01-0193-02