东海盆地中央洼陷带花港组优质储层特征及其主控因素

侯凯文，张彦振

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335）

西湖凹陷中央洼陷带大型反转背斜是东海陆架盆地最重要的油气勘探领域之一，主力勘探层系为古近系渐新统花港组。多年勘探实践表明，西湖凹陷中央洼陷带花港组背斜气藏，气柱高度大，气层厚度大，含气面积广，资源规模巨大，即具有“三大一广”优势特征。同时主力层埋深较大（3000～4500m之间），以低渗—特低渗储层为主，低渗储层分布特征以及优质储层主控因素尚不清晰，严重制约了中央洼陷带的勘探进程［1-6］。本文利用综合钻井岩心、铸体薄片、扫描电镜、物性资料等分析化验资料，开展西湖凹陷中央洼陷带花港组储层沉积特征、岩石学特征、储集空间类型、物性特征及其相互关系的研究，总结花港组沉积特征、储层特征及优质储层控制因素。

1 区域地质概况

西湖凹陷是中国近海最大的含油气凹陷，西侧为海礁凸起，东侧以钓鱼岛隆褶带为界，呈北北东展布，面积约5.18×104km2，沉积厚度最大15km；具“东西分带，南北分块”的构造特征，自西向东可划分为西部斜坡带、中央洼陷带和东部断阶带等3个构造单元（图1）［7-8］。西湖凹陷新生代主要经历了基隆运动、瓯江运动、玉泉运动、龙井运动和冲绳海槽运动，自下而上发育前始新统，始新统平湖组，渐新统花港组，中新统龙井组、玉泉组和柳浪组，上新统三潭组及更新统东海群。

西湖凹陷花港组纵向上可分为上、下两段，其中H1～H5属于花上段、H6～H12属于下段，总体上发育辫状河—辫状河三角洲—湖泊沉积体系［9］。中央洼陷带花港组物源主要来自北部虎皮礁隆起，局部受东西向短轴物源控制［10-13］。花港组储层埋深普遍在3000m以深，属于中深层—深层储层，物性主要受沉积和成岩作用双重控制，钻井证实主要为低渗—特低渗砂岩储层，物性随埋深的不断加大逐渐致密，压实和胶结作用是储层致密化的主要因素［14］。

图1 西湖凹陷区域构造单元划分Fig.1 Tectonic unit division of Xihu sag

2 沉积与储层分布特征

2.1 沉积特征

沉积作用是控制西湖凹陷渐新统花港组储层发育的主要因素。一方面沉积作用使储层早期分异，另一方面为后期成岩改造提供物质基础。以往研究结果表明，西湖凹陷中央洼陷带花港组主要发育陆相背景下的河流、三角洲、湖泊沉积体系，结合砂砾岩发育规律，砾石定向排列、重矿物特征、锆石定年等研究分析，北部轴向物源为主［8-12］。

花港组上段沉积早期（H3～H5），研究区北部B1井区、A1井区花港组H3-H5岩性以细砂岩、中粗砂岩、砂砾岩为主，反映强水动力条件，属于典型的辫状河心滩与河床底部滞留沉积（图2(a,b)、图3）；顺物源方向（南北向）常规地震剖面揭示低频强反射的叠瓦状前积地震相，反映辫状河道不断向前推进（图4a）。到研究区中部Y3井区水体逐渐加深，沉积地层岩性粒度变细，岩性以细砂岩为主，属于辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积；研究区南部Y1、Y2井区水体进一步加深，岩性以泥岩、泥质粉砂岩为主，同时岩心可见煤层、生物扰动、黑色泥岩（图2(c,d)）。

花港组上段晚期（H1～H2沉积期），研究区整体水体较深，发育滨浅湖沉积，岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩以及一些薄层细砂岩，呈现“厚泥夹薄砂”特征，并发育一些薄煤层；同时常规地震剖面具有典型的平行/亚平行弱反射特征，代表稳定的厚泥薄砂互层的滨浅湖相特征（图4b）。花港组H1～H2总体沉积厚度大，集中分布在150～300m之间。

图2 西湖凹陷中央洼陷带花港组典型岩心照片Fig.2 Typical core photos of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

图3 西湖凹陷中央洼陷带花港组箱形 漏斗形 钟形测井相Fig.3 Box, funnel and bell facies of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

2.2 储层分布特征

通过对西湖凹陷中央洼陷带已钻井砂体剖面来看（图5），花港组砂岩储层主要分布在H3～H5，埋深集中分布在3000～4500m，以厚层箱状砂岩为主。纵向上H3多期水道叠置连片发育，砂岩储层遍布全区；H4叠置水道主要分布在B1井区、A1井区；H5叠置水道主要分布在A1井区、Y3井区；局部发育孤立的单期水道砂体。平面上砂岩储层主要分布在中北部B1井区、A1井区、Y3井区，向南到Y1井区储层厚度逐渐减薄，到Y2井区除H3发育两套砂岩储层外，整体上相变为泥岩。花港组H1～H2整体上发育以泥质岩为主，局部夹薄层指状砂岩。

图4 西湖凹陷中央洼陷带花港组典型地震相特征Fig.4 Typical seismic facies characteristics of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

图5 西湖凹陷中央洼陷带花港组储层分布特征Fig.5 Reservoir distribution characteristics of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

3 储层基本特征

3.1 岩石学特征

西湖凹陷中北部薄片鉴定结果揭示，花港组储层主要岩性为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、长石石英砂岩和岩屑石英砂岩等（图6）；陆源碎屑颗粒占55%～100%，平均89%，以石英为主，次为长石、岩屑；刚性石英相对体积分数为40%～91%，平均74%，单井石英为主；长石相对体积分数为3%～28%，平均14%，正长石为主，少量斜长石和微斜长石；岩屑相对体积分数为0～32%，平均13%，整体上成分成熟度接近3。粒度以中—细粒为主，分选中—好，磨圆度为次棱—次圆为主；填隙物中泥质杂基体积分数较低，砂岩比较洁净；杂基的成分体积分数介于3%～11%，平均4.8%；胶结物体积分数为0.3%～7.3%，平均1.5%，通常＜2%，其主要成分为方解石、石英次生加大和绿泥石等。岩屑成分以岩浆岩岩屑为主，次为沉积岩岩屑，少量变质岩岩屑。

3.2 储集空间类型

图6 西湖凹陷中央洼陷带花港组储层岩石学三角图Fig.6 Petrological triangle of Huagang Formation Reservoir in central depression belt of Xihu Sag

根据铸体薄片鉴定和扫描电镜分析，西湖凹陷中北部花港组砂岩储层的储集空间主要是孔隙，仅见极少量微裂缝。孔隙类型以粒间溶孔、粒内溶孔为主，次为原生粒间孔。次生孔隙，形态多样，发育程度高，岩屑砂岩中最发育，粒间溶孔主要由粒间杂基溶蚀和碎屑颗粒边缘溶蚀形成，两者常常混杂分布，难以区分；粒内溶孔包括长石溶蚀孔和岩屑中不稳定矿物的选择性溶蚀孔，以长石溶孔为主，局部长石完全溶蚀形成铸膜孔（图7）。原生孔隙形状为多角状、不规则状，发育程度较高。

图7 西湖凹陷中央洼陷带花港组储层孔隙类型Fig.7 Pore types of Huagang Formation Reservoir in central depression belt of Xihu Sag

3.3 物性特征

依据西湖凹陷中央洼陷带多口探井岩心、壁心实测物性测试资料（图8），花港组储层孔隙度为4.1%～24.6%，平均值为10.5%，主要分布在7%～15%之间，其中孔隙度小于15%的占比89.4%，属于低孔—特低孔；花港组储层渗透率为0.04～279mD，平均值为7.06mD，分布范围较广，非均质性较强，主要分布在0.5～10mD之间，总体属于低渗—特低渗；物性总体随深度增加逐渐变差，受压实作用控制明显。

图8 西湖凹陷中央洼陷带花港组物性分布特征Fig.8 Distribution characteristics of physical properties of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

4 优质储层主控因素

对西湖凹陷中北部储层岩石薄片、扫描电镜及实测物性资料综合分析认为，花港组储层受沉积微相和成岩作用双重控制。有利的沉积微相导致储层的原始物性较好，在此基础上，加之溶蚀作用、环边绿泥石胶结等建设性成岩作用改造，研究区花港组在超低孔超低渗的背景下形成优质储层。

4.1 沉积微相

沉积相带控制了储层的发育条件及优质储层的分布范围，不同沉积微相的砂体具有不同的物性特征和分布规律，是控制储层发育的地质基础。研究区储层主要发育在辫状河三角洲前缘的水下分流河道微相中，水下分流河道可分为多期叠置水道和单期孤立水道，其中多期叠置水道储层厚度大，沉积过程中细粒部分（含泥质）多被被冲刷带走，保留较多粗粒部分，分选好，杂基低，孔候连通性好，物性较好，测井曲线通常表现为明显的箱型；单期孤立水道储层厚度较小，岩性从底部砂砾岩逐渐过渡到砂岩、粉砂岩和泥岩，底部见起伏不大的冲刷面，粒度较细，泥质含量保留较多，物性较差，测井曲线表现为明显的钟形，其模式如图9。

图9 单期孤立水道和多期叠置水道沉积序列模式Fig.9 Sedimentary sequence model of single-stage isolated channel and multi-stage superimposed channel

以A1井钻遇多期叠置水道和单期孤立水道为例，H3a发育厚138.2m的叠置水道，岩性主要为含砾细砂岩、细砂岩，平均孔隙度12.5%，平均渗透率9.2mD，H3b发育57.9m的孤立水道，岩性主要为细砂岩、粉细砂岩，平均孔隙度7.4%，平均渗透率0.28mD。同样的H4a和H4b也是如此，详见表1。

表1 西湖凹陷A1井多期叠置水道和单期孤立水道物性对比表Table 1 Comparison of physical properties between multi-stage supe rimposed channel and single-stage isolated channel of well A1 in Xihu Sag

4.2 溶蚀作用

对于长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩储层来说，溶蚀作用主要表现为长石的溶蚀，铸体薄片中可见长石沿解理缝部分溶蚀或全部溶蚀，形成粒内溶孔和长石铸模孔，扫描电镜可见长石溶蚀产物高岭石大量存在于粒间（图10）。其次为一些岩屑组分和杂基的溶蚀以及少量的石英颗粒的溶蚀，形成一定量的粒间、粒内溶孔，其中岩屑的溶蚀多表现为不稳定组分溶蚀而同时稳定组分被保留。

图10 西湖凹陷中央洼陷带花港组溶蚀面孔率与物性关系Fig.10 Relationship between dissolution rate and physical properties of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

研究区下伏平湖组煤系烃源岩中的有机质在成岩演化的早期释放大量有机酸［15］，晚期释放大量CO2，使整个成岩环境长期处于弱酸性—酸性。酸性流体顺断层进入花港组砂岩后对部分易溶颗粒和胶结物进行溶蚀，产生次生孔隙，从而改善储层的孔渗条件（图11）。总体上研究区各类储层中长石和其它易溶矿物含量较高，溶蚀作用普遍发育，溶蚀强度大，平均溶蚀面孔率占总面孔率的比例高达90%。溶蚀作用是一种建设性的成岩作用［16-18］，溶蚀作用较强的层段更容易形成有利的储集体，是改善储层渗流能力的重要因素。

图11 西湖凹陷中央洼陷带断裂发育特征（剖面位置见图1）Fig.11 Characteristics of fault development in central sag of Xihu Sag

5 结论

（1）西湖凹陷中央洼陷带花港组发育辫状河—辫状河三角洲—湖泊沉积体系，研究区北部花港组H3～H5储层主要发育于辫状河心滩与河床底部滞留沉积，研究区中部储层主要发育于辫状河三角洲前缘水下分流河道砂，研究区南部逐渐入湖储层相对不发育。

（2）西湖凹陷中央洼陷带花港组主要岩性为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、长石石英砂岩和岩屑石英砂岩。碎屑颗粒平均占比89%，以石英为主，次为长石、岩屑。其中石英以单晶石英为主，长石以正长石为主，岩屑以岩浆岩岩屑为主，粒间胶结物主要为黏土矿物和碳酸盐胶结，储集空间类型以次生溶蚀孔为主。

（3）西湖凹陷中央洼陷带花港组三角洲前缘的水下分流河道，可分为多期叠置水道和单期孤立水道，其中多期叠置水道储层厚度大，粒度粗，分选好，杂基低，孔候连通性好，物性较好，测井曲线通常表现为明显的箱型；单期孤立水道储层厚度较小，粒度偏细，泥质含量保留较多，物性较差，测井曲线表现为明显的钟形。

（4）西湖凹陷中央洼陷带下伏平湖组煤系烃源岩早期生产有机酸和晚期生成的CO2顺断层向上运移至花港组砂岩储层中，造成花港组砂岩储层长期处于酸性介质中，大量长石和碳酸盐胶结物被溶蚀，形成大量铸模孔和粒间溶蚀，有效改善了花港组砂岩储层的渗流能力。

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