基于沉积微相的成岩作用定量研究.doc

1、基于沉积微相的成岩作用定量研究摘 要涠西南凹陷涠洲 11 区南部流沙港组一段下亚段储层成岩作用复杂、非均质性强，需要加强成岩作用研究。本文在扫描电镜、X 衍射等研究基础上，结合岩心资料、孔渗测试等资料，对成岩作用进行了定量研究。运用粒间体积、体积应变对压实和压溶作用进行定量研究，发现不同沉积微相压实作用不同，压实强度与砂岩的岩石学特征相关。根据胶结物的形成条件对胶结作用进行研究，发现长石、云母和岩屑的溶蚀是胶结物的主要来源，决定了不同沉积微相砂岩的胶结程度，并受深部流体的影响。根据矿物颗粒的溶蚀条件对溶蚀作用进行研究，发现渗透率和颗粒类型控制着不同沉积微相的溶蚀程度。通过定量计算成岩作用对储层

2、物性的影响，发现不同沉积微相的成岩作用强度不同，加剧了不同沉积微相储层的物性差异。 关键词涠西南凹陷涠洲 11 区沉积微相成岩作用储层物性 中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0344-03 0 前言 近年来，国内学者在成岩作用定量化、成岩相和储层微观结构等方面做了大量研究13。国外学者在沉积相对成岩作用的控制作用方面进行了初步研究，如 Vandeginste 等4指出沉积相对成岩作用具有控制作用；Taghavi 等5指出解决成岩作用的复杂性的很有前景的方法就是建立层序地层内的沉积相展布和成岩作用的联系；Bjrlykke 等6指出成岩作用可

3、能与沉积相和物源相关；Morad 等7指出建立成岩作用的类型和分布与沉积相和层序地层格架的联系是预测成岩作用的非常有效的工具。本文根据压实参数、胶结物形成条件和碎屑物溶蚀条件，研究了沉积微相与成岩作用的关系，并进一步讨论了成岩作用对储层物性的影响。1 区域地质概况 涠西南凹陷位于北部湾盆地北部坳陷北部，西邻万山隆起，东接企西隆起，南连海中凹陷（图 1） ，为典型的新生代陆相断陷盆地，其内主要发育两条断裂体系，分别为 1 号断裂带和 2 号断裂带。上覆沉积盖层为古近系的冲积扇、三角洲、滨浅湖和中深湖等陆相沉积体系，新近系和第四系的滨浅海等海相沉积体系。 涠洲 11 区位于涠西南凹陷中部偏南，目前

4、发现的油气藏主要分布在流沙港组和涠洲组，且流沙港组主要为非构造油气藏，因此需要加强沉积微相和成岩作用研究。 2 沉积微相类型及特征 前人对涠西南凹陷做过大量研究，认为涠洲 11 区流一下沉积相为扇三角洲前缘（中扇）8，9。通过岩心精细描述和分析并结合测井相，本文将涠洲 11 区南部流一下沉积微相划分为水下分流河道、河口坝、决口扇、席状砂和分流间湾五个微相（表 1） 。 根据钻井岩心观察及对 180 块薄片的定量统计分析发现，流一下砂岩岩石类型主要为石英砂岩、长石质石英砂岩（图 2） 。石英、长石和岩屑的平均含量分别为 84.71%、9.36%和 5.93%。 粒度以粗砂为主，中等粒径为 658

5、m，最大粒径为 2526.87m；分选性中等，分选系数为 1.61，以中等差为主；磨圆度较差，以次棱角次棱角状为主。 碎屑颗粒主要为石英（35.75%） 、长石（5.27%） 、岩屑（以花岗岩和变质岩岩屑为主，分别为 2.44%和 2.84%）和云母（1.8%） 。重矿物主要为锆石、电气石、石榴石、磁铁矿和白钛矿。杂基的类型主要为泥质杂基，平均含量为 11.04%。胶结物的类型主要为白云石、菱铁矿、石英和粘土矿物，含量较低，平均为 2.99%（表 2） 。 流一下砂岩成分成熟度中等，平均值为 7.71，属中等成分成熟度。研究区顺物源方向长约 16km，距离有限，因此成分成熟度的分异作用并不明显

6、，因此研究区砂岩的成分成熟度的差异性主要受沉积微相的控制。3 成岩作用 成岩作用受温度、压力、岩性和流体等因素的综合影响，当目的层埋深差异不大、研究区较小时，成岩作用的差异性主要受岩性的控制，而岩性与沉积相紧密相关。研究区流一下经历的成岩作用主要有机械压实作用、压溶作用、胶结作用和溶蚀作用，它们均与沉积相相关10。 3.1 机械压实和压溶作用 体积应变（z）是指压实作用后前的厚度之比，用来衡量压实作用的强度11，因为压实作用不仅会导致岩石格架体积减小，而且还会导致粒间体积减小。计算公式为： （式 1） d现今地层厚度；d0原始地层厚度；Pi原始孔隙度；现今粒间孔隙度。 流一下砂岩压实强度中等，

7、体积应变平均值为 0.66。由于取样埋深介于 2133.52551.5m 之间，范围较小，因此埋深对压实作用的控制作用有限。不同沉积微相压实强度如下：河口坝压实作用最强，其次为分流间湾，水下分流河道和席状砂压实作用中等，决口扇压实作用最弱（图 3） 。 砂岩的颗粒可以分为刚性颗粒和塑性颗粒，塑性颗粒促进压实作用12。通过统计流一下砂岩中塑性颗粒和杂基的含量发现，长石、岩屑、云母和杂基的含量越高，体积应变越大，即压实作用越强烈（图 4） 。但河口坝中云母和杂基含量都很低，压实作用依然很强烈，说明塑性颗粒和杂基在压实过程中并未发挥重要作用，存在其它导致压实作用强烈的因素。 砂岩比泥岩更难进行压实1

8、3，通过统计流一下砂岩中不同沉积微相的粒度发现，粒径越大，体积应变越小，即压实作用越弱。但河口坝粒径很大，压实作用依然很强，说明粒度在压实过程中并未发挥重要作用，存在其他导致压实作用强烈的因素。 通过统计流一下砂岩的分选性发现，分选性中等的砂岩体积应变最大，压实作用最强14，分选性变好或变差体积应变都会减小，压实作用减弱（图 5） 。河口坝、席状砂和分流间湾分选中等（包括差中、中和中好）的砂岩所占比重较大（80%） ，因此压实作用较为强烈，而水下分流河道和决口扇分选中等的砂岩所占比重较小（ 通过统计流一下砂岩的磨圆度发现，磨圆度中等的砂岩体积应变最大，压实作用最强，磨圆度变好或变差，体积应变都

9、会减小，压实作用减弱（图 6） 。河口坝中次棱角次圆状的砂岩所占比重最大，高达 94.20%，因此压实作用最强烈；水下分流河道、席状砂和分流间湾中次棱角次圆状的砂岩所占比重中等，因此压实作用也中等；决口扇中次棱角次圆状的砂岩所占比重最小，因此压实作用最弱。 通过统计流一下砂岩的成分成熟度发现，成分成熟度越低，体积应变越大，压实作用越强。河口坝成分成熟度最低，物理性质和化学性质最不稳定15，压实作用最强烈；水下分流河道、席状砂和分流间湾成分成熟度中等，压实作用中等；决口扇成分成熟度最高，物理性质和化学性质最稳定，压实作用最弱。 流一下砂岩的接触关系表现为上部以点接触为主，下部以点线接触为主，局部

10、凹凸接触，说明流一下砂岩发生了压溶作用。通过对 180块薄片数据统计发现，粒间体积16（粒间孔隙+孔隙充填的胶结物+杂基）7019，伊利石有两种形成方式：1）高岭石或蒙脱石伊利石化。当温度为 70120时，蒙脱石伊利石化形成伊/蒙混层21，这个转化过程需要的 K+来自钾长石的溶蚀，转化后形成少量伊利石、SiO2、Fe2+等，K+的含量控制着蒙脱石的伊利石化。温度达到 120140时，伊利石大量形成。2）孔隙流体过饱和时沉淀出伊利石22。这种伊利石往往形成于成岩后期，温度1306，晚于蒙脱石伊利石化的主要阶段18，因为它需要的 K+浓度较低23。流一下地层中的蒙脱石已全部伊利石化，说明蒙脱石伊利

11、石化是伊利石的重要来源。随埋深的增加，伊利石的含量有增加的趋势，说明温度对伊利石的形成有促进作用。次生孔隙度与伊利石的含量成正相关，说明长石溶蚀提供了 K+用来形成伊利石。 3.4 压实作用和胶结作用的关系 用 Housknechet 方法评价压实作用和胶结作用的相对重要性。原始孔隙度可用经验公式 Pi =20.91+22.90/S 求取24。流一下砂岩原始孔隙度的平均值为 35.07%，杂基的平均含量为 11.04%，则原始粒间体积约为 46%。流一下砂岩压实作用的重要性远远高于胶结作用（图 8） 。因为压实作用不仅会降低粒间体积，还会较低孔渗24，因此流一下砂岩储层物性的破坏因素主要是压实

12、作用。 3.5 溶蚀作用 流一下砂岩溶蚀作用的强度中等强烈，溶蚀物主要为长石，少量岩屑和云母，可见长石的边缘或内部被溶蚀，溶蚀物可以参与到其他反应中（图 9） 。长石、岩屑的含量越高，则可被溶解的物质越多，次生孔隙度越大；而胶结物的含量越高，次生孔隙度越小，说明胶结物有充填次生孔隙的作用，镜下可见胶结物充填在次生孔隙中。 溶蚀作用的强度可用次生孔隙度来衡量。河口坝溶蚀作用最强烈，次生孔隙度最高；其次为席状砂，水下分流河道和决口扇溶蚀作用中等，次生孔隙度中等；分流间湾溶蚀作用最弱，次生孔隙度最低。 4 成岩作用对储层物性的影响 成岩作用影响储层物性，流一段砂岩胶结作用较弱，胶结物平均含量仅为 2

13、.99%，因此胶结作用对孔隙度的影响有限，对渗透率的影响明显，并且能增强砂岩的非均质性。 流一段砂岩的溶蚀作用以长石溶蚀为主，因此溶蚀作用对渗透率的影响有限，对孔隙度的影响明显。而压实作用对孔渗的影响都很明显。分别统计不同沉积微相的原始孔隙度（P） 、胶结物含量（VF） 、杂基含量（VM） 、现今孔隙度（N）和溶蚀孔隙度（S） ，并计算不同沉积微相压实作用损失的孔隙度（c）和胶结作用损失的孔隙度 F（%）23，公式如下： 流一下砂岩的孔渗和非均质性受压实作用、胶结作用和溶蚀作用的综合影响。河口坝压实作用最强，压实作用损失的孔隙度最大，c 高达13.98%，同时胶结作用最弱，F 仅为 0.36%

14、，且溶蚀作用最强烈，S高达 10.93，因此现今孔隙度最大，N 高达 24.33%，渗透率也最高，K高达 2124.34mD，非均质性最弱，VK 仅为 0.57。分流间湾压实作用较强，压实作用损失的孔隙度较大，c 高达 8.55%，同时胶结作用最强，F高达 3.25%，且溶蚀作用最弱，S 仅为 1.13%，因此现今孔隙度最小，N 仅为 9.99%，渗透率最小，K 仅为 0.56mD，非均质性最强，VK 高达1.67。水下分流河道压实作用中等，压实作用损失的孔隙度中等，c为 7.15%，胶结作用较弱，F 为 1.08%，溶蚀作用中等，S 为 7.15%，因此现今孔隙度中等，N 为 18.78%，而渗透率较高，K 为 1803.28mD，非均质性中等，VK 为 0.89。席状砂压实作用中等，压实作用损失的孔隙度也中等，c 为 7.65%，胶结作用较弱，F 为 1.15%，溶蚀作用中等，S 为 7.62%，因此现今孔隙度较高，N 为 20.85%，渗透率中等，K 为