鶯歌海盆地XF區(qū)黃流組砂巖儲(chǔ)集性能差異的控制因素及其地質(zhì)意義

摘 要

摘 要:XF區(qū)位于鶯歌海盆地中北部底辟帶上,近期在其中深層(上中新統(tǒng)黃流組)勘探中相繼發(fā)現(xiàn)了XFl3-l、XFl3-2大型巖性+構(gòu)造復(fù)合型氣田。為弄清中深層天然氣主力產(chǎn)層的物源方向,

摘 要:XF區(qū)位于鶯歌海盆地中北部底辟帶上,近期在其中深層(上中新統(tǒng)黃流組)勘探中相繼發(fā)現(xiàn)了XFl3-lXFl3-2大型巖性+構(gòu)造復(fù)合型氣田。為弄清中深層天然氣主力產(chǎn)層的物源方向,以指導(dǎo)氣田下一步的勘探部署,根據(jù)碎屑組分特征、重礦物組合特征,結(jié)合沉積相分析,綜合判斷該區(qū)黃流組一段的主要物源方向?yàn)椋?span lang="EN-US">XFl3-1氣田西部、XFl3-2氣田、XF29-1構(gòu)造西部的海底扇水道砂源于西部昆嵩隆起物源區(qū);而XFl3-1氣田東部、XF29-l構(gòu)造東部以及XFl-1氣田的淺海灘壩砂主要源于東部海南島隆起物源區(qū)。結(jié)論認(rèn)為:物源體系影響了該區(qū)沉積體系的空間布局和儲(chǔ)層品質(zhì),受此影響,相對(duì)高滲儲(chǔ)層主要分布在源于西部昆嵩隆起物源區(qū)的海底扇水道砂巖體中,水道砂巖體儲(chǔ)層規(guī)模大(單層厚度大多超過(guò)10m,最大單層厚度可達(dá)91.2m,分布廣,延伸至XFl-l底辟構(gòu)造西側(cè),并具有多期次發(fā)育的特征),儲(chǔ)集性能良好,構(gòu)成了XFl3-1、XFl3-2氣田主力儲(chǔ)層;水道砂巖體也是該區(qū)下一步天然氣勘探的主攻方向和目標(biāo)。

關(guān)鍵詞:鶯歌海盆地  晚中新世  碎屑組分  重礦物組合  母巖類(lèi)型  物源區(qū)  昆嵩隆起  海南島隆起

Controlling factors of storage capacity differences of Huangliu Fm sandstone in XF area of the Yinggehai Basin and their geologic significance

AbstractTwo large composite lithologic and structural gas fieldsnamely XFl3-1 and XFl3-2,were discovered successively in the medium to deep horizons(the Upper Miocene Huangliu Fm)in XF area located on the diapir zone in the north central Yinggehai BasinIn order to identify the provenance of the major pay zones and guide future explorationwe performed a comprehensive study of the detrital components,heavy mineral assemblage and sedimentary faciesThe submarine fan channel sands in the western part of XFl3-l gas field,XFl3-2 gas field and the western part of XF 29-l structure were sourced from the provenance on the western Kumtom upliftIn contrast,the shallow marine beach bar sands in the eastern part of XFl3-l gas fieldthe eastern part of XF 29-1 structure and XFl-1 gas field came from the provenance on the Hainan Island to the eastThe provenance systems influenced the spatial distribution of sedimentary systems and reservoir qualityThe reservoirs with relatively high permeability are mainly distributed in the submarine fan channel sands sourced from the provenance on the western Kumtom upliftThe channel sandstone reservoirs are large in scale(single layer thickness mostly over 10m and maxim um up to 91.2mbeing extensive in distribution and extending to the west of XFl-l diapir structure,muhiple stage development)and high in qualityThey constitute the major reservoirs of XF13-1 and XFl3-2 gas fieldsThe channel sands are major targets for future gas exploration in this area

KeywordsYinggehai BasinLate Miocene,detrital component,heavy mineral assemblage,mother rock typeprovenance,Kumtom upliftHainan Island uplift

鶯歌海盆地位于我國(guó)海南島與越南之間海域,呈北西向展布,面積約為ll.3×104km2,為典型的欠壓實(shí)型高溫高壓新生代含油氣盆地。XF區(qū)位于鶯歌海盆地中北部底辟帶上,繼20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)XFl-1淺層氣田(上新統(tǒng)鶯歌海組二段)后,近期中深層(22中新統(tǒng)黃流組)勘探中又相繼發(fā)現(xiàn)了XFl3-1、XFl3-2大型巖性+構(gòu)造復(fù)合型氣田。儲(chǔ)層砂巖體類(lèi)型在平面上分異明顯,不同類(lèi)型砂巖體厚度變化大;儲(chǔ)層非均質(zhì)性明顯,中孔、高滲至低孔、特低滲儲(chǔ)層均有出現(xiàn),反映了XF區(qū)物源方向的差異性。

XF區(qū)中深層氣田發(fā)現(xiàn)以來(lái),國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者和研究單位,用不同的方法,以不同的視角,在沉積、儲(chǔ)層、成巖作用以及成藏方面進(jìn)行了廣泛、深入的研究,取得了眾多的研究成果[1-5]。但是針對(duì)與沉積環(huán)境、儲(chǔ)集砂體展布規(guī)律、儲(chǔ)集物性等緊密相關(guān)的物源供給方面的研究,則顯得相對(duì)薄弱。因此,弄清XF區(qū)中深層天然氣主力產(chǎn)層的物源方向,對(duì)指導(dǎo)氣田下一步的勘探部署,有著重要的理論意義和實(shí)際意義。筆者結(jié)合砂巖碎屑組分、重礦物組合、沉積相等資料,綜合判斷XF區(qū)黃流組一段的主要物源方向,并根據(jù)物源方向預(yù)測(cè)沉積體系類(lèi)型和展布特征,從而預(yù)測(cè)有利砂巖體的分布。

1 盆地圍區(qū)水系及物源區(qū)母巖特征

l顯示鶯歌海盆地圍區(qū)發(fā)育多條河流,西北部的紅河,總流域面積達(dá)ll.9×104km2,年輸沙量為1300×104t[6];海南島西部為昌化江,總長(zhǎng)度約為250km,河水含沙量為0.392kgm3[7],小于黃河而大于長(zhǎng)江;此外,海南島的西部尚有多條獨(dú)流入海的河流。越南東部也有馬江、藍(lán)江、宋河、賢良河等河流,性質(zhì)與海南島類(lèi)似。

 

區(qū)域研究顯示海南島出露的巖石主要為巖漿巖,沉積巖次之,其重礦組合一般具有鋯石、電氣石、白鈦礦含量高的特征;在島西緣部分混合巖發(fā)育區(qū)石榴石含量也可較高[8]

越南北部的母巖性質(zhì)復(fù)雜,巖石類(lèi)型多樣。紅河流域中,前元古代以來(lái)各個(gè)時(shí)代的巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖均有出露,其中古生代以前的地層約占12,巖性主要為片巖、片麻巖、角閃巖、石英巖及大理巖等古老變質(zhì)巖,其重礦組合一般具有高含磁鐵礦、石榴石、簾石類(lèi),低含鋯石、白鈦礦特征[8];昆嵩隆起區(qū)藍(lán)江流域露頭以中、新生代碎屑巖以及古生代石灰?guī)r為主,部分太古代—元古代變質(zhì)巖、中生代侵入巖及基、酸性噴出巖。石灰?guī)r缺少陸源重礦物,同時(shí)受巖漿活動(dòng)影響灰?guī)r易發(fā)生熱接觸變質(zhì),形成變質(zhì)巖。另外,巖漿巖在藍(lán)江流域的分布有限(15) [8],故來(lái)自巖漿巖的重礦物如鋯石、鈦鐵礦、金紅石等較為少見(jiàn)。因此推測(cè)藍(lán)江流域母巖的重礦物組合應(yīng)以富含白鈦礦、低含鋯石為特征。

2 碎屑組分及重礦物特征

21 碎屑組分特征

盆地內(nèi)陸源碎屑物質(zhì)是由物源區(qū)提供的,因此碎屑物的組分特征與物源區(qū)存在密切的關(guān)系。

1顯示,盆地中北部黃流組一段時(shí)期總體上以石英砂巖類(lèi)為主,但不同區(qū)帶的長(zhǎng)石、巖屑含量有差異。鶯東斜坡??趨^(qū)、嶺頭區(qū)長(zhǎng)石平均含量介于9.7%~10.5%,巖屑平均含量介于2.8%~5.8%,以長(zhǎng)石石英砂巖為主,反映以花崗巖為主的海南隆起區(qū)物源性質(zhì);西北部的LG20-1構(gòu)造,其石英、長(zhǎng)石、巖屑含量與鶯東斜坡???、嶺頭區(qū)相近,仍以長(zhǎng)石石英砂巖為主,但其粒度偏細(xì)(平均粒度中值為71mm),為極細(xì)砂,反映離物源區(qū)較遠(yuǎn),從其地理位置來(lái)看應(yīng)屬紅河物源體系;XFl3-2氣田、XFl3-1氣田西部、XF29-1構(gòu)造西部則以巖屑石英砂巖較為多見(jiàn),巖屑平均含量介于11.8%~l6.2(主要為片巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖),中等成分成熟度,反映西部昆嵩隆起區(qū)含較多變質(zhì)巖類(lèi)物源特征;而XFl、XFl2XFl3、XFl3-1C、XF29-1D井砂巖,粒度細(xì)(粒度中值介于4866mm),長(zhǎng)石、巖屑含量低,平均含量分別為2.5%~3.8%、3.9%~7.7%,石英含量極高(大于90),多為石英粉砂巖,成熟度指數(shù)介于8.813.6,屬高極高成分成熟度,反映這些井區(qū)沉積物經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離的搬運(yùn)。

 

22 重礦物特征

重礦物是判斷物源方向及物源分區(qū)的重要標(biāo)志[9-11],不同的物源區(qū)巖石中的重礦物在搬運(yùn)過(guò)程中具有不同的組合特征,因此,根據(jù)這一原理可以通過(guò)重礦物的組合類(lèi)型和變化特征進(jìn)行物源分析。

鶯歌海盆地中北部黃流組一段所含重礦物主要有白鈦礦、赤褐鐵礦、鋯石、電氣石、磁鐵礦、石榴石、銳鈦礦、金紅石、輝石等。從圖2、3上可以看出,黃流組沉積時(shí)期XF區(qū)存在東部海南隆起區(qū)、西部昆嵩隆起區(qū)以及西北部紅河流域三大物源體系。???、嶺頭區(qū)各井重礦物組合主要表現(xiàn)出白鈦礦、鋯石、電氣石含量較高的特征,巖漿巖母巖含量較高(36%~50),反映海南隆起區(qū)物源特征;XFl3-2氣田、XFl3-1氣田西部、XF29-1構(gòu)造西部的重礦物組合表現(xiàn)出富含白鈦礦和低含鋯石特征,沉積巖母巖成分增多,介于45%~80%,反映西部昆嵩隆起區(qū)物源特征;西北部LG20-1構(gòu)造表現(xiàn)出石榴石、磁鐵礦、赤褐鐵礦、白鈦礦組合,母巖成分表現(xiàn)3大巖類(lèi)含量相當(dāng),呈三足鼎立之勢(shì),代表紅河物源體系。

 

 

從重礦物平面上分布來(lái)看,XFl3-1氣田西部的重礦物組合白西南向東北依次表現(xiàn)為超穩(wěn)定礦物鋯石逐漸增加,XF29-1構(gòu)造西部、XFl3-2氣田亦有類(lèi)似變化,依據(jù)遠(yuǎn)離物源區(qū)不穩(wěn)定礦物含量減少、穩(wěn)定重礦物含量增加基本規(guī)律,判斷自西南向東北推進(jìn)是XFl3-1氣田西部、XFl3-2氣田和XF29-1構(gòu)造西部黃流組一段沉積時(shí)期的主要物源方向。XF29-1D、XFl3XFl2、XFl3-1C井表現(xiàn)出白東南向西北方向不穩(wěn)定礦物輝石減少,超穩(wěn)定礦物鋯石、電氣石增加的趨勢(shì),砂體厚度逐漸變薄,反映自東南向西北是XFl3-1氣田東部、XF29-1構(gòu)造東部以及XFl-l氣田砂體的主要物源方向(2)。

值得注意的是,XFl-l氣田、XFl3-1氣田東部、XF29-1構(gòu)造東部諸井的重礦組合和母巖類(lèi)型有其特別之處:XFl3-1C、XFl2井以富含白鈦礦(63.4%~67.4)和較高的鋯石(7.8%~l2.7)為特征,XF29-1D井出現(xiàn)極高含量的赤褐鐵礦(78.1)和低含鋯石特征,XFl3井除赤褐鐵礦(39.2)、白鈦礦(15.7)外,還出現(xiàn)高達(dá)20.6%的輝石不穩(wěn)定礦物,表現(xiàn)出既有海口、嶺頭區(qū)(較高的鋯石含量)的組合特征,也有XFl3-2氣田、XFl3-1氣田西部、XF29-l構(gòu)造西部諸井(富含白鈦礦)的組合特征。另外XFl-1氣田、XFl3-1氣田東部、XF29-1構(gòu)造東部諸井的巖屑含量雖然很低(1),但薄片分析顯示,片巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖等變質(zhì)巖巖屑可占總巖屑的75%左右,XFl井尚出現(xiàn)少量石灰?guī)r巖屑。以變質(zhì)巖為主巖屑成分特征以及石灰?guī)r巖屑的出現(xiàn)是昆嵩隆起物源影響至該區(qū)的直接證據(jù)。地震沉積學(xué)研究也揭示在XFl1井附近發(fā)育東西物源匯合區(qū)[5]。這些現(xiàn)象說(shuō)明,XFl-1氣田、XFl3-1氣田東部、XF29-l構(gòu)造東部實(shí)際受到了昆嵩隆起與海南隆起兩個(gè)物源共同影響,使之具有兩個(gè)物源區(qū)的某些特征,卻又都不夠典型。但母巖中含較高的巖漿巖成分(3),指示海南隆起物源在匯合區(qū)應(yīng)占主導(dǎo)地位,昆嵩隆起物源僅起補(bǔ)充作用。

另外,XFl3-1、XFl3-2氣田和XF29-1構(gòu)造諸井的重礦組合和母巖類(lèi)型與LG20-l構(gòu)造差異較大,與這一時(shí)期紅河襲奪事件的影響有關(guān),紅河物源體系主要以泥質(zhì)碎屑巖沉積為主,反映其輸砂能力對(duì)XF區(qū)影響十分有限[12-13]。

3 地質(zhì)意義

31 物源體系影響沉積體系的空間布局

最新高精度生物地層層序及古環(huán)境分析資料顯示,晚中新世黃流組一段沉積時(shí)期,XF區(qū)整體處于相對(duì)平坦、穩(wěn)定的淺海環(huán)境中[2]。以昌化江水系為主的海南隆起物源區(qū)沉積物僅到達(dá)XFl-l構(gòu)造東部,在淺海環(huán)境中形成規(guī)模較小的灘壩沉積(4)[4],砂巖體厚度通常介于642m,粒度細(xì),以粉砂巖為主,巖性較為致密。以藍(lán)江水系為主的昆嵩隆起區(qū)物源體系,發(fā)育規(guī)模較大的三角洲,推進(jìn)至XF區(qū)西側(cè)鶯西斜坡帶上,受鶯西斷裂坡折帶控制,三角洲沉積物在重力作用下被搬運(yùn)到XFl-l構(gòu)造西側(cè)較低洼部位再沉積,形成海底扇水道砂巖復(fù)合體。水道砂巖體單層厚度大多超過(guò)l0m,最大單層厚度可達(dá)91.2m,分布廣,延伸至XFl-1底辟構(gòu)造西側(cè),并具有多期次發(fā)育特征[3],以極細(xì)—細(xì)砂巖為主,是XFl3-1、XFl3-2氣出的主力儲(chǔ)層。

 

32 物源體系影響儲(chǔ)層質(zhì)量

如圖5所示,XF區(qū)黃流組一段儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能與陸源碎屑成分關(guān)系密切,石英含量愈低、長(zhǎng)石與巖屑含量愈高,視面孔率愈高。在黃流組一段沉積時(shí)期,源于昆嵩隆起XFl3-1氣田西部、XFl3-2氣田、XF29-l構(gòu)造西部砂巖,巖屑平均含量在11.8%~l6.2%,以巖屑石英砂巖為主,面孔率平均值為13.9%~l5.6%,以海南隆起物源為主的XFl3-1氣田東部、XF29-1構(gòu)造東部以及XFl-l氣田,各井砂巖石英平均含量大于90%,長(zhǎng)石、巖屑含量低,分別為2.5%~3.8%、3.9%~7.7%,孔隙發(fā)育差,視面孔率僅為2.4%~7.0(1)。

 

6也展示了由于物源區(qū)的不同造成儲(chǔ)集物性的差異。源于昆嵩隆起物源區(qū)的XFl3-2氣田、XFl3-1氣田西部、XF29-1構(gòu)造西部,巖心物性分析的孔隙度平均為16.8%~l8.3%,滲透率介于6.237.4mD,屬低、中滲型中等至好儲(chǔ)集層。而以海南隆起物源區(qū)為主的XFl-1氣田、XFl3-1氣田東部、XF29-1構(gòu)造東部諸井的儲(chǔ)層巖心孔隙度平均值為ll.7%~l7.6%、滲透率為0.10.5mD,屬低—特低滲型差儲(chǔ)集層或致密層,儲(chǔ)層質(zhì)量明顯劣于西部物源區(qū)。

 

上述分析表明,XF區(qū)黃流組一段儲(chǔ)層除沉積相、成巖作用影響外[4],與物源區(qū)有密切關(guān)系的碎屑組分也是影響儲(chǔ)層質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。這是由于巖石在深埋過(guò)程中,石英組分穩(wěn)定,不易被酸性流體溶蝕,而長(zhǎng)石、巖屑等不穩(wěn)定組分容易發(fā)生溶解,形成各種溶蝕孔(7),增加了儲(chǔ)集層孔隙性,同時(shí)因溶解作用強(qiáng)烈時(shí)形成伸長(zhǎng)狀孔、超大孔可改造孔隙的連通性,提高儲(chǔ)集層滲透率[4]。

 

4 結(jié)論

1)鶯歌海盆地XF區(qū)黃流組一段沉積時(shí)期,受到東部海南隆起區(qū)、西部昆嵩隆起區(qū)2個(gè)物源體系的影響。以藍(lán)江水系為主的昆嵩隆起物源區(qū)的沉積物,推進(jìn)到XFl-l構(gòu)造西側(cè),形成海底扇水道砂復(fù)合體,以昌化江水系為主的海南隆起物源區(qū)沉積物僅到達(dá)XFl-1構(gòu)造東部,形成規(guī)模較小的灘壩。

2)相對(duì)高滲儲(chǔ)層分布在源于西部昆嵩隆起物源區(qū)的海底扇水道砂巖體。水道砂巖體儲(chǔ)層規(guī)模大,儲(chǔ)集性能良好,構(gòu)成XFl3-1、XFl3-2氣田的主力儲(chǔ)層。水道砂巖體是XF區(qū)下一步天然氣勘探的主攻方向和目標(biāo)。

文中薄片和重礦物原始數(shù)據(jù)來(lái)源于中海石油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院湛江實(shí)驗(yàn)中心,中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司研究院總地質(zhì)師裴健翔、沉積地層室鐘澤紅高級(jí)工程師為本文提供沉積相研究成果和寶貴的修改意見(jiàn),審稿專(zhuān)家對(duì)初稿提出了有益的建議,在此一并致以謝意。

 

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本文作者:張伙蘭  謝金有  劉億  袁超

作者單位:中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司