文昌油田群珠江組鈣質砂巖層發育規律研究

姜 平，楊朝強，黃國政，李茂文

(1.中國地質大學，湖北 武漢 430074;2.中海油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

引 言

鈣質砂巖層是碎屑巖儲層中廣泛存在的儲層類型之一，不僅對儲層的性質和油氣分布有著重要影響［1－2］，也是剩余油形成與分布的主控因素之一［3］。文昌油田群位于珠江口盆地珠三坳陷瓊海低凸起中部區域，由文昌13－2、文昌13－1油田與文昌13－6油田組成，是在基底隆起上發育的低幅披覆斜構造帶。新近系下中新統珠江組的地層厚度為191.0～1398.0 m，由上到下分別為珠江組一段、珠江組二段。珠江組縱向上為一個持續海進的沉積層序，下粗上細，屬濱淺海相沉積。珠江組一段上部為灰色泥質粉砂巖，粉砂巖與灰色泥巖、粉砂質泥巖不等厚互層;下部為灰色泥巖、砂質泥巖與淺灰色細、中粒砂巖、泥質砂巖間互，局部夾薄層淺灰色鈣質砂巖。珠江組二段的頂部為灰褐色粉砂巖、含礫砂巖，淺灰色生物碎屑灰巖及灰色粉砂質泥巖間互;上部以灰色泥巖與灰色泥質粉砂巖及泥質含礫砂巖互層為主;中部以砂質巖為主，淺灰色砂礫巖、灰色泥質含礫砂巖及薄層淺灰色灰質、白云質砂巖，夾薄層灰色砂質泥巖;下部灰色砂質泥巖，淺灰色砂礫巖、泥質砂巖及薄層淺灰色灰質、白云質砂巖間互，與下伏地層不整合接觸。其砂巖儲層中鈣質砂巖層十分發育。鈣質砂巖層作為成巖作用的產物，很多學者從水—巖、有機—無機和砂巖—泥巖相互作用對碳酸鹽巖的成因、沉淀和溶蝕反應等方面進行了大量的深入研究［4－10］，但未對其進行系統研究，利用豐富的巖心、薄片、測井和測試資料，深入而全面地認識鈣質砂巖層的成因、特征和識別方法，刻畫出儲層的非均質性，為下一步的調整和挖潛提供支持。

1 沉積背景

通過文昌油田群7口取心井的巖心觀察得出，該區巖性分為11類:砂礫巖、含礫砂巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、灰巖、鈣質砂巖。鈣質砂巖層主要分布在珠江組，其中鈣質砂巖總層數為38層，在整個巖性中占9.97%，厚度主要分布在0.40～1.20 m之間，平均厚度為0.33 m。

通過巖心觀察發現，碳酸鹽膠結砂巖可以分為2類:一類含有豐富的介殼碎屑，介殼碎屑富集的位置，往往較致密，膠結作用較強烈;另一類鈣質砂巖并未含有豐富的介殼碎屑，但經常與泥巖或砂質泥巖呈現突變接觸，且突變接觸位置砂巖較致密，強膠結，趨向砂巖的中部膠結程度逐漸減弱。

鈣質膠結砂巖在顯微鏡下具備顯著特征。一類為顆粒之間常呈現漂浮狀接觸(圖1a)，大量的粒間孔隙被碳酸鹽膠結物充填;另一類為顆粒接觸逐漸過渡到點—線接觸，由于經歷了一定的壓實作用，因此粒間碳酸鹽膠結物應為壓實作用后的產物(圖1b)。

圖1 不同成因的鈣質膠結物特征

2 鈣質膠結物的成因類型

2.1 大氣成巖類型

研究區生屑含量與碳酸鹽膠結含量關系密切，生屑為碳酸鹽膠結物的重要來源。淺層大氣成巖環境使得生屑顆粒再結晶和溶解，生成碳酸鹽膠結物所需的Ca2+。

碳酸鹽膠結物的碳、氧同位素主要分布在2個區域(圖2)，有3個樣品沿Ⅲ1線分布，1個樣品沿著Ⅲ2，其余均分布在大氣成巖區域。說明碳酸鹽膠結物形成主要受大氣成巖環境的影響，僅少量與有機質氧化脫羧作用有關。

2.2 埋藏成巖類型

碳酸鹽膠結物的C/O同位素分析可以還原碳酸鹽沉淀時的溫度，研究中收集了文昌13區5口井的C/O同位素分析數據，并進行分析。結果表明，砂巖中碳酸鹽膠結物形成溫度分布較離散，大約可分為4個區間，說明該區碳酸鹽沉淀的期次至少存在4期。其中70～80℃區間樣品數分布最多，其次為90～100℃和50～60℃，30℃左右分布的樣品數占到了總樣品數的15%。50℃以上的成巖溫度屬于埋藏成巖類型，30℃左右的屬于大氣成巖類型。可見，該區鈣質砂巖層以埋藏成巖為主，其次為大氣成巖。

圖2 文昌油田群砂巖碳酸鹽膠結物的碳、氧同位素組成分布

3 鈣質砂巖層發育的控制因素

3.1 沉積環境

鈣質層是文昌13－1和文昌13－2油田儲層的主要夾層之一，沉積環境也是造成鈣質膠結差異的重要因素。

圖3 不同沉積相類型的砂巖碳酸鹽膠結發育位置

該區陸棚環境下的風暴砂沉積微相內部集中發育鈣質砂巖，臨濱環境下的鈣質砂巖主要集中發育在砂壩微相的頂部，潮坪環境下的鈣質砂巖主要發育在潮汐水道底部、砂坪頂部或底部或者內部粒度變化處(圖3)。

3.2 構造幅度差

選取文昌油田群3個構造帶集中發育鈣質層的ZJ1－7、ZJ2－1U、ZJ2－1L 3個層位的所有鉆井的鈣質砂巖厚度進行統計，結果見圖4。可以看出，鈣質砂巖的厚度隨著構造幅度的降低而逐漸減薄(文昌13－2—文昌13－1—文昌13－6)。這說明構造高點對鈣質膠結砂巖有著強烈的控制作用。

圖4 文昌油田群不同層位不同構造帶鈣質砂層厚度統計

3.3 泥砂巖厚度比

研究選取了珠江組二段頂面的海進泥巖層(厚度分布在16～22 m)和珠江組二段1L油組的泥巖(厚度分布在2～8 m)頂面和底面鈣質砂巖的厚度統計數據進行分析。結果表明，砂巖層的上覆和下伏的泥巖厚度越大，鈣質砂巖的厚度也越大，說明砂泥比與鈣質砂巖層發育存在很好的相關關系。由于泥巖在地層埋藏成巖過程中，會不斷地釋放大量的壓實流體，壓實流體進入上覆和下伏的砂巖儲層沉淀下來就形成了鈣質膠結，砂巖上覆和下伏的泥巖層厚度越大，壓實過程中釋放的流體量就越大，進入砂巖層的流體量也越大，被鈣質膠結的砂巖厚度就越大。

4 鈣質砂巖層分布規律

4.1 垂向分布

針對2個油田所有鉆井的鈣質砂巖的總厚度、最大厚度、平均厚度、分層系數進行了統計，文昌13－1油田鈣質砂巖突出富集層位為ZJ1－7、ZJ2－1U、ZJ2－1L，文昌13－2油田鈣質砂巖富集層位為ZJ1－1L、ZJ1－7、ZJ2－1U、ZJ2－1L。文昌13－1油田連續性鈣質夾層主要發育在ZJ1－7砂壩微相、ZJ2－1U和ZJ2－1L砂坪微相;文昌13－2油田連續性鈣質夾層主要發育在ZJ1－1L風暴微相、ZJ1－7砂壩微相、ZJ2－1U和ZJ2－1L砂坪微相。在ZJ2－1U油組，有多套鈣質層存在。珠江組二段的鈣質層含大量的底棲有孔蟲，以及腕足、棘皮、苔蘚蟲、腹足、瓣鰓等生物碎屑，其分布主要受沉積環境控制。

4.2 三維分布特征

針對文昌13－2油田主力油層ZJ2－1U層進行了鈣質砂巖層的解剖，利用地質建模方法建立了鈣質砂巖層的三維模型(圖5)。主要發育4期鈣質砂巖，井間發育程度不均，但頂部一期鈣質砂巖穩定程度最高，從構造高部位往低部位鈣質砂巖的發育程度有降低的趨勢。

圖5 文昌13－2油田ZJ2－1U鈣質砂巖分布柵狀圖

5 結論

(1)文昌油田群儲層中的鈣質層主要有2類分布樣式，一類為介殼碎屑富集區;另一類鈣質砂巖并未含有豐富的介殼碎屑，經常與泥巖或砂質泥巖呈現突變接觸。

(2)根據生屑與碳酸鹽膠結物含量隨深度變化規律和C/O同位素資料分析，文昌油田群鈣質膠結砂巖主要有大氣成巖和埋藏成巖2種類型。

(3)鈣質砂巖層的發育程度主要受沉積微相類型、構造幅度、泥砂巖厚度比3個因素的控制。沉積微相中以砂壩微相、砂坪微相為主;鈣質砂巖的厚度隨著構造幅度的降低而逐漸減薄;鈣質砂巖層與上覆和下伏的泥巖成正相關關系，泥巖厚度越大，鈣質砂巖的厚度也越大。

(4)鈣質砂巖突出富集的層位為ZJ1－7、ZJ2－1U、ZJ2－1L。

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