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珠江口盆地流花油田新近系生物礁灰岩储层特征及成因分析1

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第 19卷 第 2期2012年 3月地学前缘 (中国地质大学 (北京 );北京大学 )Earth Science Frontiers(China University of Geosciences(Beijing);Peking University)Vol.19No.2Mar.2012http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)收稿日期 :2011-01-20;修回日期 :2012-02-20作者简介 :古莉 (1977—),女 ,高级工程师 ,从事油田开发地质研究工作 。E-mail:guli2@cnooc.com.cn珠江口盆地流花油田新近系生物礁灰岩储层特征及成因分析古莉1,胡光义1,罗文生1,倪军娥1,梁卫2,吴亚生3,梅冥相4,陆嫣21.中海油研究总院,北京1000272.中海石油深圳分公司研究院,广东 广州5102403.中国科学院 地质与地球物理研究所,北京1000294.中国地质大学(北京 )地球科学与资源学院 ,北京100083Gu Li 1,Hu Guangyi 1,Luo Wensheng1,Ni June1,Liang Wei 2,Wu Yasheng3,Mei Mingxiang4,Lu Yan21.CNOOC Research Center,Beijing100027,China2.CNOOC Shenzhen Research Institute,Guangzhou510240,China3.Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029,China4.School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing100083,ChinaGu Li,Hu Guangyi,Luo Wensheng,et al.Characteristics and genesis of reservoir spaces in Neocene reef reservoir of LiuhuaOilfield,Pearl River Mouth Basin.Earth Science Frontiers,2012,19(2):049-058Abstract:The reservoir of Liuhua oilfield,which belongs to Zhujiang Formation,is a typical Neoceneplatform-rim reef located on the margin of carbonate platform of Dongsha Massif in Pearl River Mouth Basin,South China Sea.There are 7types of rocks,including crusty algal boundstone,twined algal-coralframestone,foraminifer and algal grainstone and rhodolite reef limestone.The reservoir spaces include 7typesof pores and 4types of fractures.The main pores include primary intergranular pores,pores in algal frames,intragranular dissolved pores,cavity pores and intercrystaline micropores.The main fractures includedissolution fractures,interlayer fractures in crusty algal boundstone,and stylolite dissolved fractures.Thereservoirs are classified into four types,including pore-cavern-fracture type,pore type,fracture-pore-caverntype and fracture type.Crusty algal boundstone belongs to pore-fracture type reservoir.Mieritic grainstoneand rhodolite reef limestone are pore type.Coral framestone belongs to fracture-pore-cavern type.Fracturetype includes sparry grainstone and relatively heavily cemented algal boundstone.Sedimentary microfacies anddiagenesis control the distribution of different types of reservoir.Multiple exposures during the formation ofreef have great influence on the reservoir.The sedimentary-diagenetic evolution of reef reservoir can be dividedinto four periods,including early reef formation and early exposure period,late reef formation and minorexposure period,reformation period during the early burial,two stages of reservoiring and groundwaterdissolution periods.The spatial distribution of reservoir types are predicted according to the sedimentary-diagenetic evolution.Keywords:Neocene;reef;platform margin;reservoir space;genetic analysis;sedimentation-diagenetic evolution摘要 :南海珠江口盆地东沙隆起流花油田新近系灰岩储层为典型的台地边缘生物礁储层 。岩石类型包括皮壳状珊瑚藻黏结灰岩 、缠绕状珊瑚藻 -珊瑚骨架灰岩 、泥晶有孔虫 -珊瑚藻颗粒灰岩 、亮晶有孔虫 -珊瑚藻颗50     古  莉,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)粒灰岩 、含红藻石灰岩 、泥晶珊瑚颗粒灰岩 、生屑泥晶灰岩 7类 。孔缝类型丰富 ,包括泥晶基质溶孔 、粒间溶孔 、藻架溶孔 、粒内溶孔 、铸模孔 、体腔孔 、晶间微孔 7类孔隙及溶蚀缝 、珊瑚藻皮壳间隙缝 、似缝合线溶蚀缝 、构造缝 4类裂缝 。划分了孔洞 -网状裂缝型 、孔隙型 、裂缝 -孔洞型 、致密裂缝型 4种储集类型 。皮壳状珊瑚藻灰岩属于孔洞 -网状裂缝型储层 ,泥晶颗粒灰岩 、含红藻石灰岩和红藻石灰岩属于孔隙型 ,珊瑚骨架灰岩属于裂缝 -孔洞型 ,亮晶生屑灰岩和胶结作用较强的皮壳状藻灰岩属于致密裂缝型 。沉积微相和成岩作用控制了不同储集类型的分布 ,生物礁形成过程中的多期暴露对沉积微相和储集空间有重要影响 。沉积 -成岩演化过程划分为早期成礁与早期暴露 、晚期成礁与次级暴露 、埋藏压实与泥岩再造水改造阶段 、两期成藏与地下水溶蚀 4个阶段 。根据沉积 -成岩演化分析 ,预测了研究区储集类型空间分布 。关键词 :新近系 ;生物礁 ;台地边缘 ;储集空间 ;成因分析 ;沉积 -成岩演化中图分类号 :TE122.23文献标志码 :A文章编号 :1005-2321(2012)02-0049-10生物礁灰岩是一种重要的碳酸盐岩储层[1-5],大约一半的世界石油储量蕴含在生物礁及其相关的碳酸盐岩储层中 。中国南海盆地生物礁油气藏同样占有重要地位[4-8],目前已有多个勘探发现 ,其中流花油田是南海珠江口盆地第二个即将投入开发的新近系生物礁油田 。生物礁储层受沉积作用和成岩作用的影响 ,储层相变快 ,岩石类型复杂 ,孔 、洞 、缝组成了复杂的储集空间 。本文从岩石类型 、孔隙类型及特征等方面对流花油田生物礁储层储集空间进行了研究 ,从沉积 成岩演化角度剖析其成因 ,预测了各类储集空间展布 。图1 流花油田礁灰岩地震响应特征Fig.1 Seismic response of reef reservoir in Liuhua Oilfield1 地质背景流花油田位于中国南海珠江口盆地中央隆起带东沙隆起西南端 ,生物礁储层位于新近系中新统珠江组新灰岩段 ,属于在台地边缘上发育起来的生物礁地层圈闭[9-11]。地震剖面上呈现明显的岩隆 ,两翼地层见明显的上超现象 (图1)。钻井证实该丘状体上覆为深水环境泥岩 。丘状体下部巨厚的岩隆 ,向盆地内部产状迅速变陡 ,向盆地边缘平缓下倾 ,指示了古台地边缘的特征 。丘状体两翼不对称 ,在台地边缘处厚度大 ,向盆地边缘厚度明显减薄 ,为典型的台地边缘礁特征 。2 生物礁岩石学特征流花油田新近系生物礁储层岩石类型主要为生物骨架灰岩或生物碎屑灰岩 ,生物含量占35%~80%。造礁生物以珊瑚藻和珊瑚为主 ,其次为海绵 、苔藓虫等 。附礁生物丰富 ,以底栖有孔虫为主 。藻类主要为壳状珊瑚藻 ,珊瑚以块状六射珊瑚为主 。根据生物礁的生物化石组成 ,该段生物礁上部以珊瑚藻礁为主 ,下部以珊瑚礁为主 。2.1 皮壳状泥晶珊瑚藻黏结灰岩岩石具皮壳状 、枝架状 、缠绕状结构 ,主要组分是珊瑚藻和泥晶基质夹生物碎屑 ,前者构成格架 ,后者充填其间 (图2a、图2b)。充填物的形态 、分布 、含量受藻架孔隙空间的控制 ,基 质 一 般 占20%~30%,部分基质被较少量微晶白云石交代 。基质溶古莉 ,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)51 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图2 流花油田生物礁灰岩岩石类型图版Fig.2 Core chart of rock types of reef reservoir in Liuhua Oilfielda—皮壳状珊瑚藻黏结灰岩 ,灰泥含量较高 ,1井,井深1 250.0m;b—皮壳状珊瑚藻黏结灰岩 ,1井,井深1 278.97m;c—泥晶有孔虫 珊瑚藻灰岩 ,1井 ,井深 1290m;d—亮晶生屑灰岩 ,1井,井深1 301.89m;e—珊瑚骨架岩 ,1井,井深1 308.50m;f—泥晶骨屑灰岩 ,珊瑚块体 ,2井,井深1 640.80m;g—含红藻石灰岩 ,2井,井深1 579.80m;h—红藻石灰岩 ,2井,井深1 587.35m;i—不规则状珊瑚藻黏结灰岩 ,2井,井深1 598.92m;j—亮晶生屑灰岩 ,2井,井深1 614.10m;k—生屑泥晶灰岩 ,2井,井深1 644.85m。孔发育 ,示底构造和渗滤砂常见 (图3e—h),虫孔普遍 。该类岩石多为中层 中厚层状 ,是1井藻礁礁脊的主要岩石类型 ,也是重要的储集岩石类型 。1井珊瑚藻黏结灰岩段上段灰泥含量略高 ,基质溶孔发育 (图2a);中段由于多次短期暴露 ,发育垂向溶蚀缝 (图2b);底部受后期胶结作用影响 ,藻架孔被充填 ,储集性能降低 (图4b)。2.2 缠绕状泥晶珊瑚藻 珊瑚骨架灰岩以珊瑚骨架灰岩 (块状六射珊瑚 )为主 ,骨架灰岩之间有珊瑚藻黏结灰岩充填 ,珊瑚藻呈皮壳状及缠绕状分布 ,从而构成高能抗浪实体 。在岩心上群体珊瑚块体最大达30cm,原油充满珊瑚体腔 (图2e)。该类岩石多为块状 ,是珊瑚礁礁核的主要岩石类型 。2.3 泥晶有孔虫 珊瑚藻颗粒灰岩颗粒为珊瑚藻 、有孔虫等生物或生物碎屑 ,基质泥晶充填于生屑之间 。粒间溶孔发育且连通性较好 。部分层段岩性疏松 ,以薄层状与中厚层状珊瑚藻黏结灰岩间互产出 。是藻礁礁坪亚相的主要岩石类型 ,也是优质储集岩 (图2c、图3c)。但厚度较薄 ,所占储层厚度比例较小 。2.4 亮晶有孔虫 珊瑚藻颗粒灰岩主要颗粒是珊瑚藻及有孔虫 ,胶结物是亮晶方解石 (图2d、图2j)。方解石胶结具2个世代 ,第一世代呈锯齿状沿颗粒边缘分布 ,形成等厚边 ,第二世代是粒状方解石集合体 ,部分呈巨大晶粒充填粒间孔 (图3d、图3g),岩性致密 。该类灰岩常常与泥晶有孔虫 珊瑚藻灰岩共生 ,说明是产在局部高能条件下的产物 ,只是由于亮晶胶结而与泥晶有孔虫珊瑚藻灰岩相区别 。2.5 含红藻石灰岩和红藻石灰岩该类岩石呈浅棕灰色疏松土状 ,主要由灰泥基52     古  莉,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图3 流花油田生物礁灰岩储层孔缝类型镜下特征Fig.3 Arthroscopic characteristics of pores and fractures of reef reservoir in Liuhua Oilfielda—粒泥岩 ,铸模孔和基质溶孔 ,礁后微相 ,1井,1 254.50m;b—泥晶珊瑚藻颗粒灰岩 ,基质溶孔 ,1井,1 249.22m;c—生屑灰岩 ,粒间溶孔 ,礁顶微相 ,1井 ,1276.10m;d—生屑灰岩 ,早期胶结被部分溶蚀 ,后期方解石晶体充填了大部分粒间孔 ,1井,1 291.23m;e—红藻黏结灰岩 ,藻架遮蔽孔 ,等轴胶结降低了部分孔隙空间 ,压实和脱水形成部分微裂缝 ,藻礁礁脊 ,1井 ,1248.58m;f—红藻黏结灰岩 ,早期溶蚀产生的藻架遮蔽孔被亮晶等轴胶结和等厚环边状胶结 ,藻礁礁脊 ,1井 ,1280.58m;g—珊瑚藻黏结灰岩 ,藻架孔和少量粒内溶孔 ,藻架孔内见示底构造 ,藻礁礁脊 ,1井 ,1285.38m;h—红藻 珊瑚藻黏结灰岩 ,红藻覆盖于珊瑚体之上 ,藻架孔和体腔孔被后期胶结所充填 ,藻礁礁脊 ,1井 ,1304.45m;i—含红藻石灰岩 ,灰泥基质扫描电镜照片 ,泥晶方解石为主 ,晶间微孔发育 ,大小1~3μm,2井,1 266.2m;j—生屑灰岩 ,后期等轴胶结降低了粒间孔 ,高能礁坪 ,1井,1 292.7m;k—泥晶珊瑚藻灰岩 ,缝合线内充填黑色沥青 ,后期溶蚀增加了孔隙空间 ,后期溶蚀孔隙形成于缝合线之后 ,1井 ,1249.22m;l—泥晶有孔虫 珊瑚藻灰岩 ,缝合线内充填黑色沥青 ,后期溶蚀增加了孔隙空间 ,后期溶蚀孔隙形成于缝合线之后 ,1井 ,1276.32m。质 、有孔虫和红藻石组成 ,红藻石团块大小不一 。含红藻石灰岩中红藻石不相互接触 ,红藻石含量小于50%(图2g),球形为主 。红藻石灰岩中红藻石含量大于50%,椭球形为主 ,由于沉积时期的水动力搅动和沉积后的压实作用 ,颗粒多破碎 (图2h)。红藻石是由结壳红藻形成的球状或椭球形 ,粒径一般2.0~5.0cm,也见7cm左右的较大团块 。红藻石纹层间发育溶蚀孔洞 。该类球状或椭球形红古莉 ,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)53 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)藻石指示了相对局限但同时存在一定水动力能力的环境[12]。礁相沉积环境中 ,礁后泻湖是水动力能量相对最弱 、同时又存在一定的波浪作用的亚环境 ,还有生物碎屑作为珊瑚藻生长的核心 ,能够达到经常翻动珊瑚藻但又不会太强烈的程度 ,从而形成球状红藻石 。当波浪作用较弱时形成球形 ,波浪作用较强时形成椭球形红藻石 ,更强时红藻石团块被打碎形成杂乱堆积 。灰泥基质的X衍射分析表明 ,其成分为方解石60%、白云石1%,其他成分为非晶质 。扫描电镜显示 ,灰泥基质主要由1微米大小的方解石晶体组成 ,晶间微孔发育 ,代表了欠压实和欠胶结 ,因此疏松易碎 。根据薄片观察 ,该类岩石含有大量属种单调的有孔虫化石 ,反映了比较局限的沉积环境 。以上特征指示了礁后泻湖亚相 。2.6 泥晶珊瑚颗粒灰岩颗粒多为珊瑚骨架块体 ,富含生物碎屑 ,泥晶基质充填于骨粒之间 。珊瑚体腔孔 、溶蚀孔 、体腔间溶蚀缝发育 ,部分层段岩性疏松 ,从而具有较好的储集性 。以中厚层状产出 ,含油性好 ,是珊瑚礁礁坪亚相的主要岩石类型 ,也是优质储集岩 。2.7 生屑泥晶灰岩泥晶结构 ,颗粒包括珊瑚藻 、有孔虫 、珊瑚骨架碎块和腹足类等生物 (或生物碎屑 )。由于重结晶作用 ,珊瑚体腔孔被方解石充填 。局部发育珊瑚体腔间溶蚀缝 、溶蚀孔 ,充填黑褐色原油 。由于胶结致密 ,储集性较差 (图2k)。3 储集空间类型及特征生物礁储层往往存在多种成因 、多种类型的储集空间[13],总体而言包括孔 、洞 、缝3类 。研究区不同岩石类型孔缝类型不同 。珊瑚藻黏结灰岩 、生物碎屑灰岩中以各类次生孔隙和溶缝为主 ,原生孔隙主要发育在珊瑚骨架灰岩和礁后泻湖相 (含 )红藻石灰岩中 。裂缝类型包括溶蚀缝 、缝合线 、珊瑚藻皮壳间顺层缝以及少量构造缝 。3.1 孔隙主要有7类孔隙 :(1)泥晶基质溶孔 ,发育在礁顶及后礁微相粒泥岩或泥粒岩中 ,主要是生屑间或藻架间 、虫孔内的泥晶基质被部分溶解而成 ,形态不规则 ,连通性较差 (图3a、图3b)。(2)粒间溶孔 ,发育在礁顶及礁坪微相生屑灰岩中 ,生物碎屑间的基质被大量溶解 ,形成粒间溶孔 。如果粒间溶孔没有被后期方解石胶结物充填 ,则孔隙空间被保留 ,且连通性好 ,成为研究区最为理想的储集类型 (图3c);反之 ,如果后期方解石胶结充填粒间孔 ,则会形成致密岩性 (图3d、图3j)。(3)藻架溶孔 ,珊瑚藻架内充填的泥晶基质全部被溶蚀 ,或示底构造内充填物 (尤其是亮晶方解石 )被溶蚀而成 ,其分布与形态受原生藻架孔控制 ,这类孔隙往往成群分布 ,尤以皮壳状藻架发育的礁脊部位最发育 (图3e、图3f)。(4)粒内溶孔 ,主要是红藻 、有孔虫等生物粒内溶孔 ,部分呈孤立状分布 ,连通性欠佳 (图3f)。(5)铸模孔 ,主要是绿藻 、腕足类 、腹足等生屑或生物遗迹经溶解而成 ,这类孔隙所占比例很少 ,多呈孤立状分布 ,对储层影响甚微 (图3a)。(6)体腔孔 ,见于部分珊瑚 、海绵以及藻细胞中 ,其孔隙形态受生物控制 ,在珊瑚礁礁核微相珊瑚骨架灰岩中比较发育 (图2e、图3h)。(7)晶间微孔 ,粒泥岩灰泥基质方解石晶体之间的微孔 ,孔径1~3μm,数量丰富 ,是含红藻石灰岩的主要储集空间 (图3i)。3.2 裂隙(1)溶蚀缝 ,包括3类溶蚀缝 ,即垂直于红藻纹层的垂向溶蚀缝 、围绕生物碎块边缘发育的溶蚀缝(图4),以及珊瑚体腔间溶蚀缝 (图2f)。溶蚀缝大多有原油或沥青分布 。垂直于红藻纹层的垂向溶缝其成因是在珊瑚藻灰岩形成过程中 ,受短期的淡水溶蚀作用改造 ,形成与干裂类似的成岩收缩缝 ,成岩过程中收缩缝被进一步溶蚀 ,形成了规模不等的溶蚀缝 。根据规模垂向溶蚀缝可分为两种 ,一种是规模较大的层间溶蚀缝 ,沟通了上下两套皮壳间间隙缝 ,多数不穿层 ,有时切穿层面 ,长度多为5~10cm不等 ,缝宽一般为1~2mm。一中是规模较小的层内溶蚀缝 ,垂向上为明显的上宽下窄形 ,长度一般为1.5~5cm,缝宽一般为0.1~0.5mm(图4a)。(2)珊瑚藻皮壳间隙缝 ,油气运移的重要通道之一 ,沿缝有暗褐色重质沥青组分分布 (图4a、图4b)。原生富有机层中的有机质腐烂形成原生的基质缝洞 ,溶蚀作用将造成原生缝洞增大 ,形成皮壳间隙缝 。该类型的裂缝宽多为0.1~0.2mm,在后生成岩过程之中溶蚀孔洞沿着溶蚀缝密集分布 ,缝的分布大致是10~20条 /cm2。(3)似缝合线溶蚀缝 ,以水平缝为主 ,也有倾斜或垂直分布的 ,镜下观察似缝合线溶蚀缝宽约0.03~0.5mm,大多含油 (图3k、图3l、图4)。(4)构造缝 ,致密胶结的岩石类型中见构造缝 ,54     古  莉,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图4 流花油田生物礁灰岩储层裂缝类型岩心图版Fig.4 Core chart of fracture types of reefreservoir in Liuhua Oilfielda—珊瑚藻黏结灰岩 ,孔洞 裂缝型 ,1井,井深1 281m;b—珊瑚藻黏结灰岩 ,胶结作用较强 ,1井 ,井深 1296m;c—生屑灰岩 ,胶结致密 ,1井 ,井深 1297.5m;d—生屑灰岩 ,胶结致密 ,2井,井深 1607.9m。①—层间垂向溶蚀缝 ;②—生物碎块周缘溶蚀缝 ;③—层内垂向溶蚀缝 ;④—皮壳间隙缝 ;⑤—缝合线 。是深埋成岩作用或后期构造作用的产物 ,常见有粉晶白云石或方解石充填 ,也见泥质 、沥青或黄铁矿等充填物 ,宽0.5mm左右 (图2j、图4)。3.3 储集类型储集类型是指储集空间的类型及其在储集和渗滤中所起的作用以及相互组合关系[14-16]。根据孔 、洞 、缝的发育情况及其在储集和渗滤中所起的作用[16],划分了4种储集类型 ,即孔洞 网状裂缝型 、孔隙型 、致密裂缝型 、裂缝 孔洞型 。3.3.1 孔洞 网状裂缝型网状裂缝 、孔隙和溶洞构成储集空间 ,裂缝是渗流通道 ,裂缝渗透率大于基质渗透率 。藻礁礁脊皮壳状珊瑚藻灰岩属于该类储层 。横向的皮壳间隙缝 、缝合线与层间垂向溶蚀缝相组合构成了网状裂缝系统 ,连通了部分原生孔洞和大部分次生孔隙 ,使孔隙度较低的藻灰岩成为渗透率较高的优质储层(图2a、图2b、图4a)。裂缝渗流 、孔隙储集的特点使这类储层表现为双重介质特征 。3.3.2 孔隙型储层和渗流空间以各类孔隙为主 ,裂缝作用很小 。这类储层发育于泥晶有孔虫 珊瑚藻颗粒灰岩 、含红藻石灰岩和红藻石灰岩 、泥晶珊瑚藻 珊瑚颗粒灰岩中 。其中 ,泥晶有孔虫 珊瑚藻颗粒灰岩和泥晶珊瑚藻 珊瑚颗粒灰岩一般胶结疏松 (图2c、图3c),孔隙度和渗透率较高 ;含红藻石灰岩和红藻石灰岩以灰泥基质中的晶间微孔和藻纹层层间孔为主要的储渗空间 (图2g、图2h、图3i)。3.3.3 致密裂缝型胶结作用较强 ,岩性致密 ,基质孔隙不发育 ,局表 1流花油田储集类型与特征表Table 1 Reservoir types and characteristics of Liuhua Oilfield储集类型 岩石类型 孔隙度 /% 渗透率 /mD孔洞 网状裂缝型皮壳状珊瑚藻灰岩13.65(3.10~22.20)263.18(0.03~3 660.00)孔隙型泥晶有孔虫 珊瑚藻颗粒灰岩*16.43(9.90~27.10)508.46(4.60~3 710.00)含红藻石灰岩和红藻石灰岩26.90(21.70~31.40)302.98(4.69~1 754.60)泥晶珊瑚颗粒灰岩15.40(7.10~30.00)155.26(9.56~1 038.01)致密裂缝型亮晶有孔虫 珊瑚藻颗粒灰岩5.54(4.4~8.8)3.81(0.01~19.00)胶结较强的壳状黏结灰岩4.89(2.90~7.00)3.10(0.02~18.00)裂缝 孔洞型珊瑚骨架灰岩11.56(5.70~23.00)140.40(3.60~836.00)含生屑亮晶灰岩6.00(2.50~14.80)1.56(0.002~7.55)含生屑泥晶灰岩9.30(3.40~18.00)8.52(2.78~16.60)注 :*代表不包括岩性疏松 ,无法取样的层段 。古莉 ,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)55 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)部发育溶蚀孔洞 ,但连通性差 。各类裂缝是主要的储集空间和渗流通道 。这类储层发育于亮晶生屑灰岩 (图2d、图2j、图3d、图4c)和胶结作用较强的皮壳状藻灰岩 (图4b),孔隙度和渗透率都较低 。亮晶生屑灰岩中主要发育溶蚀缝 、缝合线和少量构造缝 ,强胶结的皮壳状藻灰岩中主要发育皮壳间隙缝 、溶蚀缝和缝合线 。3.3.4 裂缝 孔洞型主要发育于珊瑚骨架灰岩 (图2e)、生屑泥晶(亮晶 )灰岩 (图2k)。前者以珊瑚体腔孔 、溶孔 、体腔间溶蚀缝等共同构成储渗空间 ,储集性较好 ;后者基质孔隙不发育 ,以生屑中的溶蚀孔 、珊瑚块体体腔间溶蚀缝等为主 ,储集性能较差 。4 储集空间的形成控制因素岩石类型和成岩作用共同控制了储集空间类型 。其中 ,岩石类型可视为 “先天条件 ”,是生物礁灰岩形成过程中所处的沉积相所决定的 ;成岩作用贯穿于生物礁生长 、暴露 、埋藏等各个阶段 。以两口井资料为基础 ,结合地震资料 ,将含油层段自下而上划分了A—E 5个小层 。通过分析沉积和成岩过程来预测各类储集空间在垂向和平面的分布 。4.1 沉积相分析流花生物礁形成于新近系早中新世 ,处于晚渐新世 —中中新世洋壳扩张期[17-18]。在相对稳定的构造演化背景下 ,流花生物礁随海平面相对上升垂向加积 ,形成了台地边缘礁 。在新近系下中新统生物礁储层形成之后 ,东沙隆起经历了中中新世的进一步海侵 、晚中新世 —上新世时期的整体抬升和第四纪晚期的整体下沉 。晚中新世以后构造作用对南海地区改造不太强烈[18],因此其现今形态在很大程度上反映了生物礁形成时的古形态和相带分布 。总体而言 ,C层以下普遍为珊瑚礁相 ,C层以上构造脊部为珊瑚藻礁相 ,构造平台区以红藻石灰岩滩相为主 。结合小层构造平面图和地层等厚图对小层平面沉积微相展布进行了分析 。4.2 成岩作用分析流花油田生物礁储层经历了由海水潜流环境 —淡水渗流环境 —淡水潜流环境 —深埋成岩环境等多种成岩环境 。主要经历了早期的大气水溶蚀作用 、中期的泥岩压实再造水溶蚀作用 、晚期由淡水渗入的区域地下水溶蚀作用3个时期 。C段之上 ,1井所处的藻礁礁脊部位孔缝发育程度主要受大气水溶蚀作用影响 ,即与礁岩抬升暴露的期次和时间长短有关 ;2井所处的礁坪部位主要受压实和泥岩压实“再造水 ”溶蚀作用影响 ,孔隙较为发育 。C段之下 ,礁体孔缝类型和发育程度受埋藏胶结作用 、晚期地下水溶蚀作用控制 。4.3 沉积 成岩演化4.3.1 早期成礁与早期暴露这一时期是第一个造礁阶段 (图5a),造礁生物以群体珊瑚为主 。台地边缘水体较浅 ,水体能量相对较强 ,营养供给丰富 ,利于珊瑚的生长 。岩石以珊瑚骨架灰岩为主 ,块状骨架灰岩之间有珊瑚藻黏结灰岩充填 ,从而构成高能抗浪体 。珊瑚以块状六射珊瑚为主 ,也见蘑菇状和半球状 。珊瑚造礁阶段结束于早期暴露 。早期暴露阶段存在两次规模较大的海平面波动[19]。第一次海平面波动 (I期 )海平面位置较低 ,珊瑚礁由于暴露停止生长 ,并在潜水面之下发生胶结为主的成岩作用 ,形成E段不连续低孔渗层 (图5a)。第二次海平面波动 (II期 )是流花地区主要的一期海平面波动 (图5b),持续时间较长 ,在流花油田和邻近的流花11-1油田的岩心和碳氧同位素分析资料上都有指示[19]。1井岩心显示 ,在暴露面之下保留了一层极薄的泥晶颗粒灰岩 ,岩性疏松 ,物性很好 ;在此之下由于发生潜流带胶结 ,形成了C段低孔渗层 ,为岩性致密的生屑灰岩 (图2d),可见等厚环边胶结等 。由于暴露面古地形的起伏和沉积微相的变化 ,C段低孔渗层在构造平台区不连续分布 。4.3.2 晚期成礁与次级暴露晚期成礁是指早期成礁阶段形成的珊瑚礁暴露停止生长 ,之后相对海平面上升 ,礁滩又开始沉积 ,但随着海平面的上升生物礁最终被 “淹死 ”的成礁过程 。环境变迁使得晚期造礁生物以珊瑚藻为主 。海平面上升过程中的多次短暂海平面波动 ,使晚期成礁具有以多期小规模暴露的特点 。总体而言 ,晚期成礁可以分为3个次级阶段 。阶段A发生在第二次海平面波动 (II期 )期间 ,由于礁体顶面地形起伏的不同 ,在不同部位形成了不同的沉积 (图5b)。1井所处的脊状高部位暴露时间长 ,沉积了高能环境下的生屑颗粒灰岩 ;而在2井所处的相对低部位的平台区 ,随着海平面上升又被海水所淹没 ,在局部高点开始形成不规则状珊瑚藻黏结灰岩 。56     古  莉,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)图5 流花油田生物礁灰岩储层沉积 成岩演化模式图Fig.5 Sedimentary and digenetic evolution patterns of Liuhua Oilfield1—蘑菇状珊瑚 ;2—六射珊瑚 ;3—生屑颗粒灰岩 ;4—礁前塌积灰岩 ;5—不规则状珊瑚藻黏结灰岩 ;6—藻屑灰岩 ;7—红藻石灰岩 ;8—层状珊瑚藻黏结灰岩 ;9—含红藻石灰岩 ;10—致密生屑灰岩 ;11—上覆泥岩 ;12—主要海平面波动 ;13—次级海平面波动 ;14—油层 ;15—水层 。阶段B发生在II期海平面下降之后和IV期海平面下降之前 (图5c)。随着海平面上升 ,脊状高部位 (藻礁礁脊 )所处的水体深度和能量适合珊瑚藻的生长 ,形成了厚层的块状珊瑚藻黏结灰岩 (图2b);而在构造平台区 (礁坪 ),由于水体深度增大 ,不再适合珊瑚藻的生长 ,开始形成大量椭球形和破碎纹层古莉 ,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (EarthScience Frontiers)2012,19(2)57 http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)状的红藻石灰岩 (图2h),代表了相对局限 、但水体能量仍然相对较高的沉积环境[12]。阶段B沉积期间 ,至少发生了一期海平面下降 ,导致礁坪暴露被淋滤和溶蚀 ,形成了礁坪B1段中下部的高孔渗层 (图2c),同时潜流环境的胶结作用形成了B2段的不连续相对低孔渗层 。阶段B的沉积随着IV期海平面下降结束 。礁脊的珊瑚藻黏结灰岩经受频繁的暴露和淋滤 ,形成了大量类似干裂缝的垂向成岩收缩缝 。垂向成岩收缩缝与横向分布的皮壳间隙缝等基质孔缝一起 ,构成了网状孔缝系统 (图2b、图4a)。阶段C发生在IV期海平面下降之后 (图5d)。IV期海平面短暂下降之后 ,随着海平面上升 ,水体深度进一步加大 ,沉积环境进一步改变 。脊状部位仍发育红藻黏结灰岩 ,但灰泥含量明显增高 。尽管还遭受多次短期暴露 ,但是由于灰泥含量增高 ,可溶物质减少 ,垂向成岩收缩缝发育程度降低 ,以沿皮壳层分布的基质溶孔为主 (图2a)。构造平台区逐渐转化为礁后泻湖环境 ,沉积红藻石灰岩或含红藻石灰岩 ,从下向上红藻石含量降低 。由于水体变深 ,水动力减弱 ,红藻石形态由较大的扁圆形变为较小的球形 (图2g)。取芯段顶部2.5m有孔虫增多 ,说明水体进一步加深 ,不利于珊瑚藻的生长 ,最终礁体被“淹死 ”在较深的海水中 。碳酸盐岩顶部含海绿石的碎屑沉积物指示了缓慢的淹没过程 。4.3.3 埋藏压实与泥岩再造水溶解伴随着上覆泥岩沉积 ,礁体遭受压实 (图5e)。藻礁礁脊部分由于早期成岩作用 ,岩石相对坚硬 ,而以含红藻石灰岩为主的礁坪尚未充分胶结 ,因而在上覆沉积物压实作用下 ,礁脊与礁坪发生差异压实作用 ,两者顶面高度差进一步增大 ,形成了现今的形态 。压实过程中 ,上覆泥岩中的泥质及铁质渗入礁顶 ,形成了A段相对低物性 “外壳 ”。泥岩压实产生的 “再造水 ”侵入礁体 ,导致A段以下礁体内部的文石和方解石溶解 ,从而使孔隙度增大 。而礁脊部位遭受多次暴露 ,早期胶结物的存在和颗粒化学稳定性的增加 ,使礁脊部位可溶物质少 ,受泥岩 “再造水 ”溶解作用影响小 ,孔隙度增大不明显 。4.3.4 两期成藏与地下水溶蚀根据流花区域相邻油田流花11-1油田的流体包裹体分析结果 ,流花地区的油藏的形成分为两期①。早期 (中中新世末 )油气进入礁体 ,由于油源供给程度有限 ,仅充注了C段以上 ,而在古油水界面附近胶结作用集中 ,从而加强了礁脊部位C段低孔渗层的形成 (图5f)。随着沉降 ,礁体进入有淡水渗入的区域地下水环境中 ,C段以下的地层再次接受溶蚀 ,形成溶蚀孔洞 (图5g)。晚期成藏阶段 (上新世末 ),油气再次进入礁体富集成藏 ,在古油水界面附近发生胶结作用 ,形成E段不连续低物性层(图5h)。进一步的沉降过程中 ,构造西倾 ,二次成藏的油气部分散失 ,形成了现今的油水分布 。水层仍处在活跃的淡化地下水环境中 ,储层受进一步溶蚀和 “漂洗 ”,灰岩发生 “白垩化 ”,形成高孔渗层 。5 储集空间分布预测复杂的沉积 成岩作用形成了流花生物礁储层的多种储集空间类型 (图6)。A段为孔隙型储层 ,储集空间类型主要为粒间孔 ,含红藻石灰岩内的晶间微孔以及少量铸模孔 。B段不同沉积微相岩石类型不同 ,相应的储集空间类型也不同 。其中 ,以1井为代表的藻礁礁脊部位以珊瑚藻礁灰岩为主 ,总体上属于裂缝 孔隙型储集岩 。块状珊瑚藻礁灰岩内发育皮壳间隙溶蚀缝和垂向溶蚀缝 ,这两组缝和密集发育的基质溶蚀孔洞组合在一起 ,形成裂缝 孔隙型储层 。2井为代表的礁坪部位 ,B段以含红藻石粒泥岩和红藻石灰岩为主 ,储集空间类型主要为数量丰富的晶间微孔 ,红藻石团块内发育溶蚀孔洞 ,总体而言为孔隙型储层 。C段致密段为裂缝型储层 ,发育垂向溶蚀缝 、缝合线和少量层间缝 。D段图6 流花油田生物礁灰岩储层储集空间分布模式图Fig.6 Distribution pattern of reservoir spaces in Liuhua Oilfield1—粒间孔 ;2—粒内孔 ;3—体腔孔 ;4—藻架孔 ;5—层间缝 ;6—铸模孔 ;7—缝合线 ;8—垂直溶缝 ;9—溶孔 ;10—晶间微孔 ;11—致密生屑灰岩 。① 中国海洋石油南海东部公司 .流花 11-1礁(滩 )型大油田地质规律与勘探经验 ,1994.58     古  莉,胡光义 ,罗文生 ,等 /地学前缘 (Earth Science Frontiers)2012,19(2)http://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2012,19(2)珊瑚礁生物骨架灰岩属于溶洞 孔隙型 ,主要储集空间是珊瑚体腔孔 ,与次生溶蚀孔洞一起构成缝洞体系 。6 结论(1)流花油田新近系灰岩储层属于台地边缘生物礁 ,造礁生物以珊瑚藻和珊瑚为主 。该段生物礁上部以珊瑚藻礁为主 ,下部以珊瑚礁为主 。包含7种岩石类型 ,其中皮壳状珊瑚藻黏结灰岩是藻礁礁脊的主要岩石类型
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本文标题:珠江口盆地流花油田新近系生物礁灰岩储层特征及成因分析1
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