琼东南盆地中新统、渐新统储层特征及其主控因素

朱沛苑 范彩伟 元庆涛 尤 丽 谭建财

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057）

0 引言

琼东南盆地为南海北部大陆边缘的新生代断陷盆地，由北向南划分为北部坳陷带、中部隆起带、中央坳陷带和南部隆起带四个一级构造单元。盆地主要发育古近系渐新统、新近系中新统、新近系上新统和第四系地层。其中，渐新统自下而上依次包括崖城组、陵水组，中新统自下而上可分为三亚组、梅山组、黄流组。中新统、渐新统为本次重点研究层位，中新统以三角洲和浅海相沉积为主，渐新统则以三角洲和滨浅海沉积为主［1-2］。目前琼东南盆地的油气发现主要位于浅层，而深层由于埋深较大、储层物性存在风险，因此仍未获得规模性商业发现。随着盆地勘探难度的逐渐加大与油气增储上产的目标需求，开展储层特征精细刻画和物性主控因素研究，进而明确优质储层的分布规律，对于实现盆地深层油气勘探突破具有十分重要的意义。笔者根据琼东南盆地崖城区与宝岛区已钻井的铸体薄片、扫描电镜等分析化验资料，从储层微观特征研究入手，通过对比分析两个研究区新近系中新统、古近系渐新统砂岩储层特征，明确了储层物性控制因素与分布规律，以期推动该盆地的天然气勘探进程。

1 储层基本特征

琼东南盆地自古近纪至新近纪时期处于海侵阶段，海相沉积范围不断扩大，由于沉积物搬运距离的不同导致地层岩性在纵向上呈现明显的差异。其中崖城组、陵水组储层以极粗砂岩、中砂岩为主，黄流组储层以细砂岩、极细砂岩和粗粉砂岩为主，而梅山组和三亚组储层粒度介于二者之间。颗粒分选性自下而上呈现逐渐变好的趋势，崖城组、陵水组、三亚组和梅山组砂岩分选以差、差—中和中等为主；黄流组砂岩的分选程度明显变好，以好—中等为主。

1.1 岩石学特征

从平面上看，两个研究区物源均来自于海南隆起，崖城区较宝岛区沉积物搬运距离相对较近（图1）。由于母岩和碎屑物质搬运距离的差异性，导致两个研究区在颗粒分选性、矿物组分以及成熟度等方面均存在明显差异：①在颗粒分选性方面，崖城区较宝岛区粒度偏粗、分选性较差。②在矿物组分方面，崖城区的长石含量高于宝岛区，平均为16.7%，以长石砂岩为主；宝岛区的长石含量平均为9.9%，主要为长石石英砂岩。陆源碎屑组分中岩屑含量较低，崖城区、宝岛区平均值分别为5.7%、10.3%。胶结物含量偏低，以碳酸盐胶结物为主，崖城区平均为4.6%，宝岛区平均为8.0%，常见方解石、铁方解石、白云石、铁白云石，菱铁矿胶结物较为少见。在局部胶结比较严重的层段，碳酸盐胶结物成为镶嵌状胶结。除崖城组外，其他层组填隙物主要以泥质杂基为主。宝岛区泥质杂基含量普遍低于崖城区，两个区域的泥质杂基含量平均值分别为8.3%、11.7%。③在母岩组分方面，岩屑以变质岩为主，其次为喷出岩和沉积岩。变质岩岩屑主要为石英云母片岩、变质砂岩、千枚岩等，喷出岩岩屑主要为中性和酸性喷出岩，沉积岩岩屑以泥岩和砂岩岩屑为主，见少量碳酸盐岩岩屑。陆源碎屑成分的不同、碎屑组分搬运距离的远近和强度差异，导致两个研究区在储层成分成熟度方面存在差异，崖城区储层为中、低结构成熟度，甚至出现极低结构成熟度的情况；宝岛区储层为中、高结构成熟度（表1）。

图1 琼东南盆地宝岛区、崖城区区域构造分布（示意）图

表1 琼东南盆地宝岛区、崖城区中新统、渐新统陆源碎屑含量统计表

1.2 储集空间类型

通过对铸体薄片、扫描电镜观察及物性资料分析表明，研究区原生孔隙与次生孔隙并存，并随着埋深的加大，原生孔隙呈逐渐减少的趋势。崖城区特征最为明显，新近系黄流组—三亚组储层以原生孔隙为主，古近系陵水组—崖城组储层次生孔隙含量较高。原生孔隙主要为原生粒间孔、生物体腔孔，孔隙边缘较为平整，连通性较好；常见的次生孔隙以岩屑或长石的粒内溶孔、铸模孔、粒间溶孔、少量的碳酸盐胶结物溶孔、杂基微孔为主（表2），孔隙形状多呈不规则状，喉道较小，连通性相对较差（图2）。

1.3 储层孔隙结构特征

已钻井的常规物性、压汞、孔喉结构参数对比分析表明，三亚组时期崖城区平均孔隙度为16.3%，平均渗透率为372.2 mD，平均排驱压力为0.37 MPa，平均最大孔喉半径为9.4 μm，平均分选系数为2.4、变异系数为2.2、均值系数为0.21；宝岛区平均孔隙度为21.2%，平均渗透率为8.8 mD，平均排驱压力为0.4 MPa，平均最大孔喉半径为4.8 μm，平均分选系数为4.3、变异系数为0.4、均值系数为0.38。对比分析三亚组和崖城组时期各参数可知，崖城区储层排驱压力、分选系数和均值系数均较宝岛区小，而最大孔喉半径、平均孔喉半径相对较大。整体上，崖城区具备中孔隙度、高渗透率、较细喉、均匀型特征，宝岛区具备中—高孔隙度、中—低渗透率、微细喉、不均匀型特征（表3）。

表2 琼东南盆地宝岛区、崖城区砂岩孔隙类型特征统计表

图2 琼东南盆地宝岛区、崖城区储层储集空间类型镜下照片

1.4 储层物性特征

崖城区的储层孔隙度和渗透率具有较好的相关性，整体上随埋深增加，孔隙度和渗透率均有降低的趋势。梅山组、陵水组储层主要具备中孔隙度特征，其余各沉积时期储层物性均以低孔隙度为特征。但在4 640 m 附近出现孔隙度、渗透率的突变面，其上储层以低—中孔隙度、中—高渗透率为主，其下储层为特低—低孔隙度、特低—低渗透率组合。宝岛区砂岩储层较少，同时缺乏岩心资料。但从现有埋深3 500 m以上储层的物性资料来看，黄流组储层为低—中孔隙度、特低渗透率；三亚组储层为中孔隙度、超低孔隙度、特低—中渗透率；陵水组储层为中孔隙度、特高渗透率，储层质量相对较高；崖城组无渗透率资料，为中、高孔隙度储层。通过对比两研究区中新统、渐新统各层组岩心、井壁取心实测物性可知：各时期宝岛区、崖城区孔隙度相近，但由于崖城区距离物源相对较近，粒度粗，渗透率略好于宝岛区。各沉积时期，岩性粒度越粗物性相对较好，宝岛区中砂岩物性好于细砂岩和粉砂岩，崖城区也有相似的规律，表现为含砾砂岩、粗砂岩的物性较中砂岩、细砂岩好（表4）。

表3 琼东南盆地宝岛区、崖城区储层孔隙结构特征参数统计表

表4 琼东南盆地宝岛区、崖城区不同岩性的物性对比表

2 储层发育的控制因素

储层孔隙受沉积作用和成岩作用两大要素共同影响［3］。母岩所处的沉积相带决定了储层的原始孔隙，后期由于压实、胶结和溶解等成岩作用的综合改造作用，储层物性也会相应的变化。一般地，压实作用、胶结作用会使储层的孔隙度、渗透率降低，溶解作用产生的次生孔隙则会在一定程度上改善储层物性；超压环境可削弱上覆地层及围岩压力对岩石压实的影响程度，对孔隙具有一定的保护作用。

2.1 沉积相带是储层发育的先决控制因素

沉积环境决定了砂体的形态与规模。处于相同沉积体系不同成因类型储层的原始孔隙度和渗透率存在差异。即使后期经过相同程度的成岩改造，其物性仍存在较为明显的差异。研究区沉积相的平面展布规律对优质储层分布具有明显的宏观控制作用。该区发育三角洲、浅海、滨浅海相沉积为主，有利储层发育于三角洲前缘水下分流河道和河口坝，以及滨海相的临滨砂坝和浅滩微相区域。统计表明，水下分流河道微相孔隙度小于10%的样品数为41%，孔隙度介于10%～15%的样品数为25%，孔隙度大于15%的样品数占34%；河口坝孔隙度小于10%的样品数为55%，孔隙度介于10%～15%的样品数为22%，孔隙度大于15%的样品数占23%；临滨砂坝微相孔隙度小于10%的样品数为57%，孔隙度介于10%～15%的样品数为25%，孔隙度大于15%的样品数占18%；浅滩微相孔隙度小于10%的样品数为85%，孔隙度介于10%～15%的样品数为15%。类比可知，三角洲相储层整体上优于滨海相、浅海相储层，其中，三角洲前缘水下分流河道物源充足，含砂量高，粒度较粗，以中砂岩、细砂岩为主，泥质杂基含量较少，物性优于以极细砂岩为主的河口坝；滨海相临滨砂坝微相以极细砂岩为主，储层物性优于以粉砂岩为主的浅滩。

2.2 成岩作用是储层物性的关键控制因素

储层原始孔隙结构及分布规律受沉积作用的控制，而在后期的埋藏过程中，成岩作用会改造储集空间。成岩作用既可以对储层起到建设性作用，形成次生孔隙，提高储层的储集物性，又可以起到破坏性作用，降低储层物性，使储层成为无效储层［4-8］。

1）压实作用。压实作用对储层储集性能影响最大。随着埋深的增加、上覆地层压力的增大，在机械压实作用下颗粒支撑方式会发生变化，颗粒间由点接触逐步转为线接触、凹凸接触甚至缝合接触。孔隙度和渗透率总体上随埋深增大而减小，储层物性逐步降低。宝岛区三亚组、陵水组砂岩压实孔隙损失分别为10.9%、20.0%，相当于损失原始孔隙度的31.1%、57.0%，孔隙损失程度大于胶结作用。崖城区梅山组—崖城组砂岩的孔隙损失介于19.5%～27.5%（表5），压实作用对储层物性的破坏程度远大于胶结作用［9-12］。

2）胶结作用。胶结作用是影响研究区储层物性的另一重要因素。根据储层物性与胶结物含量的相关性分析可知，随着碳酸盐胶结物含量的增加，储层物性呈现降低的趋势。宝岛区胶结作用相对较强，崖城区相对较弱。宝岛区的三亚组—陵水组储层因胶结作用减少的孔隙度分别为7.8%、10.5%（表5），相对损失原始孔隙度的22.2%、30.1%，而崖城区因胶结作用相对较弱储层减少的孔隙度介于0.6%～6.5%。造成上述差异的原因主要是由于宝岛区沉积速率较慢，埋深持续增加，成岩作用较强，崖城区则为早期缓慢浅埋藏，晚期快速深埋藏，成岩作用较盆地东区弱［13-14］。

3）溶蚀作用。溶蚀作用可形成次生孔隙，对储层物性有一定的改善作用。通过溶蚀作用，宝岛区三亚组与陵水组储层孔隙度平均增加1.2%和2.6%，崖城区除个别井（Y-1 井）外，孔隙度平均增加介于2.9%～5.6%，崖城区的溶蚀作用明显强于宝岛区。造成这种现象主要有两个因素，崖城区地层在渐新世和中新世期间曾多次抬升，遭受大气淡水淋滤，原有粒间孔隙得以改善；由于深大断裂较为发育，更有利于酸性流体进入储层和溶蚀作用［15-16］。

表5 琼东南盆地宝岛区、崖城区成岩作用对孔隙影响参数表

2.3 地层超压对储层物性具有一定的改善作用

随着深度增大，常压带孔隙度呈现降低的趋势；异常压力带则因超压保护作用出现孔隙度反向增加或孔隙稳定分布的特征。以盆地内两口已钻井为例，Y-2井压力系数为1.25，超压对孔隙无保护作用，而压力系数达到2.3的Y-3井，在超压保护作用的影响下，虽然储层埋深达4 630 m，但砂岩颗粒为点—线接触，原生粒间孔隙保存较好。统计规律显示，研究区内压力系数高（大于1.7）对孔隙有明显的保护作用，压力系数低（小于等于1.3）储层孔隙无超压保护作用。

超压对储层孔隙的保护作用主要体现在两个方面：①地层在异常压力梯度下，孔隙流体压力高于静水压力，超压支撑了部分埋藏负载，并由此减少了压实作用的影响，异常高孔隙得以保存。超压对储层孔隙度的保护决定于超压发育的时间、压力系数的大小和储层的岩性。一般情况下，在2 500 m以下地层的机械压实就已经完成，所以在2 500 m以下的超压是无效的。②超压在一定程度上可抑制成岩作用。在埋深相同的情况下，宝岛区的成岩作用强于崖城区。这主要是因为崖城区为常温超压成岩环境，宝岛区为高温常压成岩环境，超压可抑制成岩作用，而高温则可加速成岩作用。这种成岩环境的差异造就了琼东南盆地整体上具备“东强西弱”的成岩特征。

3 优质储层分布规律

琼东南盆地宝岛区、崖城区储层受控于沉积相带、砂岩粒度、泥质杂基含量、压实作用、胶结作用和溶蚀作用及超压等多方面因素。在前述储层物性特征及主控因素分析的基础上，认为两个研究区三角洲前缘水下分流河道和滨海相临滨砂坝储层具备有利储层发育的先决条件，处于该区域且具备中等压实程度的区域为有利储层发育区；其次为三角洲前缘河口坝微相区域，处于该区域且具备近强压实程度的为次有利储层发育区。

4 结论

1）琼东南盆地崖城区储层为中、低成分成熟度，甚至出现极低成分成熟度的情况，以长石砂岩为主；宝岛区成分成熟度为中等—高，主要发育长石石英砂岩。崖城区砂岩结构成熟度低于宝岛区，粒度较细，分选较差，填隙物以泥质杂基为主。

2）研究区储层储集空间主要为残余原生粒间孔，其次为溶蚀孔隙及微孔隙。其中崖城区为中孔隙度、高渗透率、较细喉、均匀型；宝岛区为中—高孔隙度、中—低渗透率、微细喉、不均匀型。

3）沉积相带的平面展布规律对优质储层分布具有明显的宏观控制作用。成岩作用是储层发育的关键控制因素，其中压实作用是储层孔隙度减少的主控因素，胶结作用、溶蚀作用对储层储集性能影响有限，超压在一定程度上改善储层物性。

4）研究区三角洲前缘水下分流河道和滨海相临滨砂坝储层具备有利储层发育的先决条件，处于该区域且具备中等压实程度的为有利储层发育区；次为三角洲前缘河口坝微相区域，处于该区域且具备近强压实程度的为次有利储层发育区。