白云凹陷珠海组碎屑砂岩粒度特征分析

杜善龙，张 玮，滕云玺，郭琪琪

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院，西安710065；2.陕西省油气成藏地质学重点实验室，西安710065)

粒度是碎屑颗粒的主要结构特征，是衡量沉积物和沉积岩颗粒大小的一个重要指标，粒度信息可以为岩石沉积环境的确定提供重要依据[1]，同时也是影响储层物性的关键因素[2]．另外，沉积相带的分异作用和成岩作用引起的孔喉变化也是控制储层物性的重要因素，沉积相带的不同导致储层结构成熟度和岩石组构的差异，进而导致储层的物性差异[3]．粒度分布特征是沉积物来源、沉积环境、水动力条件的综合反映[4]，可以为研究古气候和沉积岩来源提供重要依据.近几年以来，粒度分布特征在海洋地质研究中得到了非常广泛的应用[5]．

本文通过对白云凹陷珠海组储层粒度特征、沉积相及物性之间关系的研究，进一步阐述储层粒度特征对储层质量的影响．由于中粗粒碎屑岩具有较大颗粒粒径和较好的沉积结构，一般比细粒砂岩具有发育更为好的储层条件．因此，开展沉积相、粒度和储层物性三者的关系研究是进行有利储层预测的必要基础，也是关键问题之一．

1 区域地质概况

白云凹陷位于南海北部珠江口盆地珠二坳陷的东北部[6]，为珠江口盆地面积最大、沉积最厚的凹陷.北接番禺低隆起、南至中部隆起、西连云开低凸起、东邻东沙隆起、总体上呈东西向展布，水深为200～3 000 m，面积约为2×104km2(图1)[5,7-8]．也是珠江口盆地的沉积和沉降中心，新生代沉积厚度超过11 km[9-11]．白云凹陷经历了断陷、断坳和坳陷3个阶段[12]，自下而上充填了文昌组、恩平组、珠海组、珠江组、韩江组、粤海组等地层．晚渐新世以来，深水区处于坳陷演化阶段，古珠江携带华南沿海燕山褶皱带乃至青藏高原的充沛物源堆积于深水区，形成了珠海组、珠江组沉积时期大规模的陆架边缘三角洲[13-16]，陆源高等植物为其主要有机质来源．陆架边缘三角洲分布于白云凹陷与鹤山凹陷一带，相距北部华南大陆物源区更远，沉积物粒度逐渐变细，砂地比降低，普遍在20%～30%.岩性主要为砂岩、粉砂岩及泥岩，砂岩单层最大厚度普遍在20～30 m，远小于北部浅水区的50～60 m的最大单层厚度．陆架边缘三角洲的河口坝、水下分流河道、席状砂分布广、纵向厚度大，具有良好的储集物性是深水区重要的储层类型，也是有利勘探目标[17-19]．

图1 白云凹陷区域地质图

2 物源体系

根据前人研究，结合目前研究现状，将白云凹陷物源体系分为盆内及盆外两大物源体系，其中恩平组早期物源体系以周边古隆起为主，恩平组晚期到珠海组逐渐过渡到以盆外物源华南褶皱带为主(图2)．

图2 白云凹陷物源体系示意图

3 粒度分布特征

3.1 粒度类型

粒度是沉积物和沉积岩的主要特征，可以反映沉积作用及示踪物源，也是分析和对比沉积环境的重要依据[20-21]．

白云凹陷珠海组可细为珠海组上段(一段～三段)，珠海组下段(四段～六段)，根据砂岩类型统计可知，储层岩性以粉砂岩和细砂岩为主，发育少量中砂岩和粗砂岩(图3)．其中，中粗粒砂岩主要发育于下珠海组，结合物源体系分析，从恩平组晚期到珠海组早期，物源体系以周边低隆起为主，物源供给充沛.所以，中粗粒砂岩占比较高，且主要以珠海组五段～珠海组六段为优势发育层．

图3 白云凹陷珠海组砂岩类型统计图

3.2 砂地比与岩石组构

平面上选取了Y1、Y2、L1、L2等4口钻井，这4口井揭示的恩平组和珠海组地层序列比较完整．

西北缘：以位于番禺隆起附近的Y1、Y2井为例，Y1井的总砂地比值范围为49.46%～93.36%，平均值71.53%，其中粉砂岩砂地比值范围为0～7.04%，平均值2.79%，细砂岩砂地比值范围为2.68%～25.85%，平均值8.37%，中砂岩砂地比值范围为7.56～51.89%，平均值为28.8%，粗砂岩砂地比值范围为3.9～54.29%，平均值31.57%，由此，Y1的砂地比总特征为T71.53S2.79F8.37M28.8C31.57，(T—砂岩总砂地比，S—粉砂岩砂地比，F—细砂岩砂地比，M—中砂岩砂地比，C—粗砂岩砂地比)总体表现为中粗粒砂岩发育型．Y2井的的砂地比总特征为T53.36S21.67F14.38M3.47C13.9．其中，总砂地比值范围为29.17%～65.54%，平均值53.36%，粉砂岩砂地比值范围为0～42.84%，平均值21.67%，细砂岩砂地比值范围为0～46.23%，平均值14.38%，中砂岩砂地比值范围为0～24.29%，平均值为3.47%，粗砂岩砂地比值范围为0～61.17%，平均值13.9%．

东南缘：L1、L2井位于云荔低凸起附近，L1井的总砂地比值范围1.26%～40.76%，平均值21.43%，其中粉砂岩砂地比值范围1.26%～28.8%，平均值17.3%，细砂岩砂地比值范围0～14.67%，平均值4.13%，中粗砂岩不发育，总体特征：T21.43S17.3F4.13．L2井的总砂地比值范围14.29%～36.27%，平均值23.55%，其中粉砂岩砂地比值范围0～17.34%，平均值4.83%，细砂岩砂地比值范围0～36.67%，平均值18.72%，中粗砂岩不发育．总体特征表现为T23.55S4.83F18.72．

东南部L1、L2井之间的砂岩粒度差异性甚微，都以粉细砂岩发育为主，中粗砂岩几乎不发育．曲线形态尤以珠海组最为明显，表现为“平缓型、多峰态”，顶峰值不足40%，说明该地区远离物源沉积区，且物源供给较稳定．

白云凹陷西北缘和东南缘多口钻井的砂地比与岩石组构特征具有明显的差异，且由西北向东南方向，砂地比值呈降低趋势(图3)．靠近番禺隆起的钻井珠海组的砂地比明显高于凹陷东南部钻井，说明西北和东南物源体系存在差异，白云凹陷珠海组沉积时期，西北缘物源可能为东南缘提供沉积物源，或者东南周边低隆起为其供源，但供源有限．

根据岩石组构特征揭示出中粗粒发育区主要位于番禺低隆起．白云凹陷西北部的Y1井、Y2井珠海组砂岩主要为中-粗砂岩，且少见粉砂岩和细砂岩．结合砂地比值，纵向上，自下而上以恩平组—珠海组五段最为发育，总体反映的是一个近物源体系的沉积环境；靠近云荔低凸起东南缘珠海组的L1井和L2井发育粉-细砂岩，反映出东南缘属于远物源体系的沉积环境，这与西北部的砂岩类型及沉积环境形成显著差别．

4 沉积相、粒度与储层物性

4.1 沉积相与粒度特征

白云凹陷珠海组发育陆架边缘三角洲沉积[5,8,15]，珠海组上段主要为三角洲平原沉积，珠海组下段主要为三角洲前缘沉积．发育有(水下)分流河道、天然堤、决口扇、河口坝和(水下)分流间湾等微相类型[5]．

根据粒级类型统计分类，将粒级类型分为3类：

表1 粒度类型分类表

依据样品粒度类型的频数分布特征，粒度类型分布在白云凹陷上珠海组和下珠海组均有体现，但以上珠海组分布最广．对比珠海组上下段：珠海组中粗粒砂岩主要分布于(水下)分流河道、和河口坝，且珠海组上段的水下分流河道和珠海组下段中的分流河道中的中粗粒砂岩占比较更高．从沉积分异角度考虑，三角洲平原亚相更接近物源沉积区或者更靠近周缘隆起地带，沉积物的搬运距离在三角洲平原亚相更短，因此(水下)分流河道是主要的储集层．

图4 粒度纵向特征对比图

图5 白云凹陷珠海组粒度类型直方图

4.2 粒度特征与储层物性

粒度是影响储层性能的因素之一，其对储层的控制主要表现在对砂体发育类型和物性特征的影响，特别是沉积微相对储层物性的控制．

研究区储层碎屑颗粒粒度孔—渗关系呈现正相关性(图4左)，表明颗粒越粗，颗粒之间形成的的孔隙越大，物性越好．对比3种类型的孔隙物性特征，当孔隙度一定时，中粒及以上的渗透率最高，且对储层发育有促进作用．同时，结合沉积微相对粒度的影响，发现研究区富砂沉积微相控制下的储层物性呈正相关性(图4右)，并且(水下)分流河道的砂体物性好于河口坝沉积砂体，说明沉积微相对储层物性具有明显控制作用，分流(水下)河道和河口坝为有利储集相带．

图6 珠海组砂岩孔-渗交汇图

5 结论

(1)白云凹陷珠海组储层砂岩岩性以粉—细砂岩为主，含少量中-粗砂岩．

(2)白云凹陷珠海组砂地比与岩石组构的差异性，既说明了物源体系的差异，同时也揭示番禺低隆起为中粗粒砂岩发育区，且以恩平组-珠海组五段为优势发育层，这为有效储层的发育提供了有利条件．

(3)三类粒度类型中，中粒及以上砂岩的物性最好，对储层物性起到促进作用；沉积微相对储层物性具有明显的控制作用，(水下)分流河道和河口坝为有利储集相带，且(水下)分流河道砂体是主要的储集层．