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珠江口盆地珠江组流花生物礁及储层特征

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;22卷第3期 2010年9月 岩性油气藏 2 010 编号:1673—8926(2010)037 珠江口盆地珠江组流花生物礁及储层特征 胡 诚,郑荣才,戴朝成 (成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室) 要:珠江组流花生物礁位于珠江口盆地东沙隆起带上,主要由红藻石粘结礁灰岩、珊瑚骨架礁灰岩、 角砾灰岩和生物屑灰岩组成。可划分为礁核、礁基、礁坪和礁前塌积等亚相和微相类型,属台地边缘丘 生物礁沉积.并以礁核微相的礁灰岩为最有利储层发育,次为礁基和礁坪滩微相的生物屑灰岩。该生物 有效储集空间主要为生物骨架孔、原生粒间孔,次为各类溶孔,其储集性能主要受沉积微相和成岩作用 制。 键词:流花生物礁;沉积相特征;储层特征;控制因素;中新统珠江组;珠江口盆地 图分类号: 21 文献标识码:A 1 区域地质背景 珠江口盆地位于南海北部, 为华南大陆向南延伸的水下部 分。整体呈北东走向,面积约17.5× 104我国沿海面积最大、油 气资源最丰富的盆地之一图 1)。该盆地是在燕山期花岗岩及 系基底上发育起来的新生代沉积盆地,充填从 世神狐组到始新世恩平组陆相地层、渐新世 }组到上新世万山组海相地层。其中中新世珠江 7研究区内最重要的储层发育层位。储层主要为 难相碳酸盐岩 (图2)。盆地自北向南划分为北 阶带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带和 5隆起带5个次级构造单元.各次级构造单元又 东沙隆起为位于盆 ,央隆起带东端的一个三级构造单元,呈北东向 ,西邻番禺低隆起,北邻珠一坳陷,南接珠二坳 1潮汕坳陷,面积大约3是一个处于南 )陷之间、自北东向南西倾没的鼻状隆起Ⅲ。在 世至早中新世发生的南海盆地二次扩张时期, 泊南向北入侵,形成温暖浅水的东沙水下隆起, :育生物礁、滩提供了良好条件,也使其成为礁 碳酸盐岩油气藏发育的重要场所_5]。珠江组流 嘲生物礁发育区[ 断层[三二]构造分区界线 盆地边界L!_1珠江口盆地构造区划图 生物礁位于东沙水下隆起西南部,即属于礁型油 气藏的重要组成部分。 2 生物礁沉积相特征 通过对并结合前人研究成果_l ,认为流花生物礁属台地边 缘礁滩沉积组合.礁体沿台地边缘坡折带带状延伸。 规模较大.受古构造及古地理控制明显。造礁生物 主要为结核状红藻石(图版次为块状群体珊 瑚(图版偶见海绵(图版苔藓虫(图 版可划分出礁核、礁基、礁坪和礁前等亚相 窿稿日期:2010—01—28:修回日期:2010—04—10 言一作者简介:胡诚,1986年生,女,成都理工大学在读硕士研究生,沉积学和石油地质学专业。地址:(610059),@都理工大学沉积地质研 究院。E—性油 气藏 第22卷 第3期 地震 相对海平面 成 沉 地质年代 地层 变化 岩性 礁 积 演化 阶段 层序 海进 海退 期 相 第 L 巴拿 } Ⅷ 第四纪 四 断 系 万 《—二 海 上新世 山 . 一一 坳 钼 晚 I 『 粤 一一 棚 阶 中 中 海 新 ·· 相 段 组 5 世 Ⅶ 海 相 l 坳 B 。= 金 Ⅵ 碳 中 韩 由 L 新 江 新 世 组 酸 L — 一一 m 旦 珠 一 陷 : 一 乖 地 中 相 世 江 B | 新 … 海 阶 世 组 湾 L { 渐 珠 滨 段 新 海 岸 . 相 ;‘‘‘ 湖泊 组 - t · · 沼泽相 断 世 恩 始 组 TR 文 湖 陷 昌 …。 泊 世 组 ● _. 相 阶 8 古 神 。 。 ‘ 山麓 新 狐 。。 段 世 组 。 河流相 目回日口日 碳酸盐岩 生物礁 页岩 砂岩 粉砂岩 口目 围日 砾岩 煤层 地层缺失 不整合 假整合 图2东沙隆起生物礁综合柱状图 J of 型,且储层主要发育于礁核和礁坪中(图3)。 2.1礁核亚相 该亚相水深一般小于2 m,生物含量高于礁的 其它部分,是礁的核心部位。在成珠江 组礁核亚相的岩石类型主要有粘结礁灰岩和骨架 礁灰岩(图3),而根据造礁生物的不同,可细分为结 核状红藻石粘结礁灰岩和珊瑚骨架礁灰岩。礁灰岩 中的生物体腔孔、原生粒间孔和粒内溶孔等孔隙都 非常发育。因此,礁核亚相是最有利于储层发育的 部位。 2.1.1 结核状红藻石粘结礁灰岩 该礁灰岩是由枝状、节状和叠层状珊瑚藻呈皮 壳状或杂乱缠绕其它生物或碎屑而形成的抗浪块 体[1]。珊瑚藻的含量一般在70%以上,由粒径为4~ 7 版具有很 地层 自然伽马 深度 岩心 孔隙度 渗透率 系统 .' ,m 剖面结构 微相 亚相 相 照片 ,% /.9S 275 】 50 0、l—40000 礁 董 篇. 红藻石粘 羹 结礁灰岩 一 核 厶 珠 妻= n 口 器 __ 塌积角砾岩 礁前 红藻石粘 礁核 地 暑- 结礁灰岩 璋 # 塌积角砾岩 礁前 红藻石粘结礁灰岩 礁核 江 .n 蓁 } 边 生物碎屑滩 礁坪 ; 缘 乏 ’‘、一 g。 王 珊瑚藻礁灰岩 礁核 z __ 蓑 .n - __ 塌积角砾岩 礁前 组 憔 礁 - 塌积角砾岩 礁前 至 .n 珊瑚藻礁灰岩 礁核 西 , · 珊瑚骨架礁灰岩 ; 一 塌积角砾岩 礁前 台地 物碎屑滩 礁基 边缘 :2 浅滩 图3 of 的抗浪性。大多数红藻石都形似花瓣状核形石, 其是由珊瑚藻呈包壳状或相互包绕缠结生长过程 中粘结其它生物碎屑所形成;也有的呈叠层状生长 外形。红藻石之间富含生物碎屑和泥晶基质,是组 成礁核主体的主要岩石类型。红藻石的同心纹层呈 不规则波纹状,其有3种组合方式:一是由珊瑚藻 呈叠层状粘结而成(图版二是由珊瑚藻与有 孔虫互层粘结组成;三是由珊瑚藻与被粘结的生物 屑和灰泥互层组成。 2.1.2珊瑚骨架礁灰岩 该礁灰岩中,珊瑚是主要的造礁生物骨架,以块 状群体珊瑚为主(图版少量为枝状或丛生状 单体珊瑚。在岩心中最大的群体珊瑚骨架体可高达 75 有向上的原地生长生态特征。与珊瑚共生 的造礁生物丰富,有海绵、苔藓虫、珊瑚藻等。造礁 生物的骨架间充填棘皮类、有孔虫及其它生物碎屑。 珊瑚骨架礁灰岩是组成礁核前缘部位前突礁冠带 的主要岩石类型。 2.2礁基亚相 礁基位于礁核之下,是礁核的底座部分。010生 胡诚等:珠江口盆地珠江组流花生物礁及储层特征 61 礁基亚相主要由生物碎屑滩组成,岩性主要为黄灰 色、灰褐色斑杂块状亮晶生物碎屑灰岩(主要为红 藻屑、虫屑、腹足和苔藓虫等颗粒组分,并可见大量 的直立、斜交和水平虫管),往往具有较强烈的致密 钙质胶结斑块和条带。礁基亚相发育粒间孔及少量 生物体腔孔,是比较有利于储层发育的亚相类型。 2.3礁坪亚相 礁坪亚相水深一般为1~2 m.沉积物主要来自 前方被波浪打碎的生物碎屑。含有丰富的原地固着 生长的造礁生物(包括介壳屑,珊瑚藻屑、有孔虫 屑),并含有较小的完整介壳。常见岩性主要为青褐 色和深褐色斑杂状微晶或亮晶生物碎屑灰岩。前者 生物碎屑分布不均,局部密集;后者常具有早期等 厚环边,晚期粒状二世代亮晶方解石胶结结构(图 版礁坪亚相中溶蚀孔、洞较发育,但普遍被 淡水粒状亮晶方解石充填.且显示生物碎屑滩有频 繁的暴露和大气水溶解与胶结作用。由于礁坪亚相 生物碎屑灰岩含有大量溶蚀孔洞和少量成岩压裂 缝,所以其通常为有利于储层发育的亚相类型。 2.4礁前亚相 礁前亚相位于礁核向海一侧的上斜坡位置,是 高能环境下被波浪打碎的礁灰岩碎块于礁前快速 塌积而成的粗碎屑沉积体。在粒的礁前 亚相岩性为棕黑色斑杂状塌积礁角砾灰岩。角砾呈 棱角状,分选差,大小混杂,无明显粒序变化,大小 为数毫米至数厘米,个别可达十几厘米。角砾成分 主要为藻灰结核状礁灰岩和珊瑚礁灰岩的碎块,砾 石间被富含生物碎屑的灰泥充填。礁角砾灰岩由于 其岩性较为致密,因此,礁前亚相不太有利于储层 发育。 2.5生物礁的演化与沉积模式 在沉积相分析基础上.结合前人研究资料, 认为珠江组流花生物礁(以沉积演化 可划分为4个阶段:①晚渐新世快速海侵阶段。东沙 隆起淹没成为水体洁净的浅海区.碳酸盐岩以垂向 加积方式向上发育,形成规模小、成熟度低的礁体; ②早中新世早期海平面缓慢上升阶段,具有最有利 于生物礁生长的环境,礁生长速度加快,发育了包 括;③早中新世中期的海退阶段,使早期形成的碳 酸盐台地及生物礁抬升并局部暴露而遭受大气水 淋滤改造,从而形成大量溶蚀孔、洞;④早中新世晚 期更大规模的海侵和台地淹没阶段.由于水体浊度 和深度增大而不利于礁的发育,在淹没台地背景中, 仅在个别的孤立高地上继续发育小规模的生物礁 沉积。伴随着海平面的继续上升和台地淹没,生物 礁最终完全消亡。 根据东沙隆起生物礁演化过程,结合礁剖面结构,认为流花生物礁属台地边缘以浅滩 为基础的丘状生物礁(图4)。 图4 of 储层特征 3.1储层孔隙特征 根据78块样品的岩矿鉴定,珠江口盆地流花生 物礁有效的储集空间主要为粒间溶孔、粒内溶孔和 原生粒间孔,其次为生物体腔孔、生物骨架孔、裂缝 和溶缝等。 (1)原生粒问孔:是流花生物礁储层中较为发 育的孔隙类型,主要发育于生物碎屑岩、礁角砾灰 岩中(图版11—1)。由于此类孔隙是原生粒间孔经压 实和胶结作用后保存的剩余孑又被称为剩余 原生粒间孔,其面孑10%。 (2)生物体腔孔和生物骨架孔:是礁灰岩和生 物屑灰岩中最常见的原生储集空间。其中大型的生 物骨架孔和生物体腔孔常见于红藻石礁灰岩、珊瑚 礁灰岩中:小型的孔隙往往以有孔虫的生物体腔孑L 为主(图版该储集空间面孔率最高可达10% 以上。 (3)粒间溶孔:是颗粒间胶结物、灰泥基质和部 分颗粒被溶而形成的孑是流花生物礁储层中 最常见的储集空间类型(图版Ⅱ一1、图版Ⅱ一2)。该 类孔隙主要发育在剩余原生粒问孔较发育的生物 碎屑灰岩、礁角砾灰岩中,往往与剩余原生粒间孔 共生。粒间溶孔对储层的贡献最大,面孔率可达5%。 (4)粒内溶孔:是各种生物和颗粒内部由于选 择性溶解作用所形成的孔隙,主要分布于部分生物 62 岩性油气藏 第22卷 第3期 碎屑、藻屑中,也可形成于礁灰岩中。粒内溶孔形态 不规则,孔径大小一般为0.01 孔率仅 1%左右(图版Ⅱ一2)。该类孔隙可在早期因大气淡 水对生物屑、藻屑进行不完全溶蚀而形成。也可在 成岩期颗粒白云岩化后由于有机酸成熟发生溶蚀 而形成。由于溶孔内常被方解石和自生石英充填, 导致其面孔率大大降低。 (5)铸模孔:由各种生物被选择性溶解而形成。 通过镜下观察,常见有孔虫被溶蚀形成粒内溶孔,当 溶蚀作用继续进行时。粒内溶孔进一步扩大,直到 颗粒全部被溶蚀,形成铸模孔(图版Ⅱ一1),其面孑L 率通常为1%~4%。砂屑、棘屑、腕足等颗粒组分基 本不发生溶蚀,因此,不同颗粒组分的岩石中铸模 孔的数量不同。该储集空间显示出很强的选择性溶 解作用特征。 . (6)破裂缝和溶缝:破裂缝是储层中因构造应 力而形成的微裂缝;溶蚀缝是指沿裂缝或缝合线溶 蚀而成的溶缝_8_。镜下观察的裂缝类型按成因可分 为成岩期压溶缝、构造期破裂缝和沿裂缝发育的溶 缝;按裂缝的发育规模可分为大裂缝和显微裂缝(图 版Ⅱ一3)。早期裂缝可为溶蚀作用提供重要的渗流 通道条件,溶蚀缝及各类溶孔的形成与生烃过程中 排出的有机酸液溶解作用有关;晚期裂缝通常被自 生矿物充填,使物性受到严重影响,渗透率大大降低。 3.2生物礁储层物性特征 3.2.1孔隙度和渗透率特征 物性特征是决定储层储集性能的关键_9]。据196 块常规岩心物性样品分析资料统计,储层的孑2.5%~31.4%,平均为15.4%,渗透率为0.002 1 754.6 均为106.61 类岩性的孔隙度 和渗透率分布区间和变化范围都较大(表1)。根据 储层类别划分标准 】叫得 ,礁灰岩主要为高孔一特 高孔、高渗储层:生物碎屑灰岩主要为高孔、中渗储 层;礁角砾灰岩主要为中孔、低渗储层。 表1 分布 of .2.2孔、渗关系 珠江组流花生物礁储层孔隙度与渗透率呈较 好正相关性(图5),相关系数为O.676,表明生物礁 储层的储集能力主要依赖于基质孔隙与喉道。按碳 孔隙度,% 图5 关系图 of 盐岩储层分类标准_可将其分成5个类别的储 层,其中17.9%;Ⅱ类为较好储层, 占33.7%;Ⅲ类为中等储层,占27%;,占11.7%;9.7%。 4 储层控制因素 4.1沉积微相对储层发育的控制 由不同沉积微相的生物礁储层物性分析结果 表明(表1),礁核微相的储层平均孔隙度为17.2%, 渗透率为147.2 中粘结礁灰岩的储层平均孔 隙度为19.1%,渗透率为168.48 架礁灰岩的 储层平均孔隙度为5%,渗透率为13.02 坪滩 微相的储层平均孔隙度为11%,渗透率为46.7 礁基滩微相的储层平均孔隙度为16.5%,渗透率为 70.9 前塌积微相的储层平均孔隙度为12.1%, 渗透率为111.29 然以台地边缘生物礁的礁 核和礁基滩微相的储集性最好,为最有利于储层发 2010丘 胡诚等:珠江口盆地珠江组流花生物礁及储层特征 63 育的沉积微相。 4.2成岩作用对储层发育的控制 成岩作用是控制储层孔隙演化并决定其最终 状态的主要因素,也是决定储层物性的重要因素_】”。 流花生物礁成岩作用主要有溶解作用、胶结作用、 压实作用、压溶作用和破裂作用。 4.2.1破坏性成岩作用与储层发育的关系 对储层发育起破坏作用的成岩作用类犁较多 但以压实作用(图版Ⅱ一4)和压溶作用(图版Ⅱ一5) 的破坏性为最大[12在珠江组碳酸盐岩储层中,由 压实作用和压溶作用所造成的原生孔隙度损失一般 为15%[ 。 胶结作用对储层的破坏性仅次于压实作用和 压溶作用,其主要对原生孔隙较发育的生物礁灰岩、 生物碎屑灰岩、礁角砾灰岩有较强的破坏作用(图 版常见的有亮晶胶结结构、微一亮晶胶结结 构、泥一微晶胶结结构。依据上述灰岩中胶结物含量 为5%~10%的孔隙度特征.可确定由胶结作用造 成的原生孔隙度损失为5%~自生矿物沉淀和 充填作用所造成的孔、喉的封堵也对储层不利。次 生孔隙的充填物数量虽然不多。但类型较丰富,其 中充填物主要为亮晶方解石、有机质、自生石英、铁 白云石和黏土矿物。由于充填物类型及其充填序列 和充满度的差异,对储层物性的影响程度也各有不 同,其中裂缝和溶缝的充填作用对储层的物性破坏 性较大。 4.2.2 建设性成岩作用与储层发育的关系 建设性成岩作用包括溶蚀作用和破裂作用。溶 蚀作用产生的次生空隙增大了岩石的储存空间;破 裂作用形成的各类裂缝(图版Ⅱ一3)则大幅度提高 了储层的可渗透性。因此以上两种建设性成岩作用 均非常有利于油气的运移、聚集和成藏。 溶蚀作用由于礁体的暴露和大气淡水的影响, 在生物礁、滩相灰岩中普遍发育,且对储层发育贡 献很大。早成岩阶段溶蚀作用主要发生在近地表环 境,礁、滩复合体中各生物碎屑的溶蚀度次序与生 屑壳质原始成分密切相关,且溶蚀度大不相同。由 于受淡水影响,该阶段发生了明显的选择性溶蚀作 用,且以发育剩余原生粒间孔和生物骨架孔为主。中 成岩早期溶蚀作用主要为非选择性溶蚀,即对整个 岩石进行溶蚀,该时期的溶蚀作用主要发生在礁灰 岩、生物碎屑灰岩和礁角砾灰岩中,是对储层有利 的成岩溶蚀作用阶段。该阶段以形成大量次生溶蚀 孑可见到压溶缝或破裂缝溶蚀扩大而形 成与孔洞相连的溶缝。中成岩晚期发育的溶蚀作用 和构造破裂作用可对储层进一步改造,孔、洞、缝被 溶蚀扩大,储层渗透性变得更好。该阶段往往随着 埋藏深度加大和温度升高,方解石等矿物呈半充填 状态充填于孔、洞、缝中,对储层具有一定的破坏作 用,同时随着有机质的成熟,溶蚀孔、洞、缝的内壁 往往充填残余沥青。 4.2.3孔隙演化序列 以物礁的成岩作用可划分为准同 生阶段、早成岩阶段、中成岩阶段晚期,其演化序列 归纳如图6所示。各阶段成岩特征如下。 成岩作用 同生阶段 早成岩阶段 中成岩阶段 晚成岩阶段 早期纤状及放射状 环边方解石海底 胶结和泥晶化 文石和高镁方解石 c£ 新生变形 大气淡水溶解和 淡水白云石 ===) 泥晶基质新生变形 早期浅埋压实 早期浅埋淡水溶解 和胶结 浅埋藏溶蚀作用和 形成溶孔.铸模孔和 (==== 亮晶方解石胶结 中一深埋藏压实 日 和压溶 中一深埋藏压榨 地下水溶解 (====) 铁方解石充填晶 日 间 L、溶孔、溶缝 烃类成熟进入成藏 剩余原生粒间孔+ 次生溶蚀孔隙 溶蚀孔洞+ 孔隙组合类型 +溶蚀孔洞+溶 生物骨架孔 裂缝 蚀裂缝+铸模 L 3 鋈25一 20一 篓15一 10— 5一 图6 of 1)同生期一早成岩阶段:该阶段以压实作用、 胶结作用和原生孔隙的缩减为主。由压实和胶结作 用造成的原生孔隙损失了20%~30%.因此,该阶段 储层以发育剩余原生粒间孔和生物骨架孔为主,可 保存的剩余原生孔隙为5%~10%。 (2)中成岩阶段早期:由于中一深成岩埋藏阶 段的溶蚀作用,此阶段形成了大量的次生溶蚀孔隙、 溶蚀孔洞、溶蚀裂缝和铸模孔。以上孔隙类型主要 发育在生物礁灰岩、礁角砾灰岩和生物碎屑灰岩中, 岩性油 气藏 第22卷 第3期 面孔率为5%~10%,经溶蚀作用改造的储层孔隙度 可增加至10%~15%。 (3)中成岩阶段晚期:该阶段形成的孔隙主要 为溶蚀孔、洞及裂缝的进一步溶蚀扩大。所以次生 孔隙进一步发育。经再次溶蚀作用改造的储层孔隙 度可继续加大到15%~20%,但由于在溶蚀孑L、洞和 溶蚀缝内充填有更晚期的方解石或沥青,所以又使 储层孔隙度重新缩小为15%。该时期的构造 破裂作用对改善储层的渗透性起重要作用。 5 结论 (1)珠江组流花生物礁最有利储层发育的岩性 是礁核亚相的骨架礁灰岩,其次为礁坪亚相的生物 碎屑灰岩。而礁前塌积亚相的礁角砾灰岩对储层发 育较为不利。 (2)储集岩的有效储集空间主要为粒间溶孔、 粒内溶孔以及原生粒问孔,次为生物体腔孑L、生物 骨架孔、裂缝和溶缝。储层的孔隙度和渗透率呈较 好的正相关性,表明储渗能力主要依赖于基质孔隙 与喉道。 (3)成岩作用对储层的发育具有较大影响,破 坏性成岩作用中以压实作用和压溶作用为主,胶结 作用和充填作用次之:建设性成岩作用主要为溶蚀 作用和各类裂缝。 参考文献: [1] 陈长民,施和生,许仕策,等.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. 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