珠江口盆地白云南洼珠海組陸架邊緣三角洲儲層發育特征與主控因素及有利儲層預測

舒梁鋒，張麗麗，雷勝蘭，高中亮，韓霄，于颯

中海石油( 中國) 有限公司深圳分公司研究院，深圳 518054

0 引言

陸架邊緣三角洲是發育在淺海大陸架的陸架邊緣向深海過渡位置所形成的三角洲沉積，其位于陸架邊緣附近，沉積規模大，前三角洲部位可發育重力流水道和深水扇等沉積體[1-5]。陸架邊緣三角洲長期以來是海洋沉積作用、沉積過程與油氣勘探的重要研究對象[6-10]。自晚漸新世以來，珠江口盆地形成了廣闊的陸架邊緣，在不同時期發育了陸架邊緣三角洲，其儲層發育控制因素已成為石油地質學的研究熱點[7-9,11-13]。

前人針對珠江口盆地的陸架邊緣三角洲儲層已開展了大量卓有成效的研究，但主要集中于白云凹陷地區，涉及白云凹陷區域沉積學、珠海組儲層特征與成因、珠海組儲層的碳酸鹽膠結物特征與形成機理等方面[14-21]，而尚未明確陸架邊緣三角洲優質儲層發育特征與主控因素。最新三維地震和探井鉆探結果揭示白云南洼珠海組發育有大型的陸架邊緣三角洲[23-25]，現今水深1200～2600 m，是我國南海油氣勘探向深水進軍的重要對象，但陸架邊緣三角洲優質儲層發育特征、主控因素不清，制約著優質儲層發育區帶的預測評價。

基于白云南洼新獲取的超過2000 km2的高精度三維地震資料和已鉆探的九口探井資料，解剖珠海組陸架邊緣三角洲內幕結構，在此基礎上，結合珠海組不同時期發育的儲層巖石學和物性分析結果，明確影響儲層物性的主控因素，進而預測優質儲層發育的層段及平面分布特征。本次研究不僅可為陸架邊緣三角洲儲層研究提供理論支持，而且可為珠江口盆地的深水油氣勘探提供一定的實際指導。

1 區域地質背景

白云凹陷是珠江口盆地面積最大、沉積地層最厚的凹陷[6,26-27]，油氣資源潛力最大。白云南洼為白云凹陷南部的一個獨立小洼陷，面積約1800 km2，為順鶴隆起和云荔低隆起所包圍(圖1)。白云南洼的區域構造演化經歷了斷陷、斷拗和拗陷三個階段，自下而上發育了古近系文昌組、恩平組和珠海組，新近系珠江組、韓江組、粵海組和萬山組地層，其中古近系文昌組和恩平組為斷陷期陸相地層，珠海組為拗陷期海陸過渡相地層，珠江組至今為拗陷期海相地層。

圖1 白云南洼位置圖和珠江口盆地晚漸新世綜合柱狀圖Fig.1 Location map of south subsag of Baiyun sag and Late Oligocene comprehensive column of Pearl River Mouth Basin

珠海組沉積時期，雖然相對海平面處于持續上升階段[28]，但因沉積物通量增大[29]，白云凹陷東南至白云南洼形成了規模很大的陸架邊緣三角洲沉積體系[7-8,11]。隨后受珠海組末期的白云運動影響，陸架坡折帶向北遷移至白云凹陷北坡至番禺低隆起一帶，白云南洼珠海組地層被深海泥巖所覆蓋[7,12,22]。根據前人研究成果，珠海組可識別出7個三級層序邊界(SB33.9、SB29.5、SB28.4、SB27.2、SB26、SB24.8和SB23.03)，從而將珠海組劃分為6個三級層序，珠海組地層也劃分為六段[30]。其整體演化特征如下：珠海組六段和五段為陸架三角洲沉積，主要分布在白云凹陷西南部；珠海組四段中后期沉積物開始在白云南洼沉積，并形成陸架坡折，三角洲由陸架三角洲變為陸架邊緣三角洲，分布面積變大；珠海組三段陸架邊緣三角洲沉積規模達到最大，珠海組二段至一段陸架邊緣三角洲以加積為主，到珠海組一段三角洲規模變小，后被上覆珠江組泥巖所覆蓋，最終形成現有構造格局(圖2)。

利用高精度三維地震資料解釋成果和已鉆探九口探井資料來解剖陸架邊緣三角洲的沉積結構(圖2)，結果顯示：L1井鉆遇珠海組一段—三段上半段，鉆遇地層均為三角洲前緣亞相；L2井鉆穿珠海組，其中珠海組六段—五段為陸架三角洲的前三角洲亞相，珠海組四段—三段沉積為陸架邊緣三角洲前緣至前三角洲亞相，珠海組二段—一段為陸架邊緣三角洲前緣亞相；L3井鉆穿珠海組，但僅包括珠海組三段—一段地層，為陸架邊緣三角洲對應的深水扇，根據層序格架內地震剖面解釋，該井位于隆起高部位，故而缺失珠海組六段—四段地層；L4井也鉆穿珠海組，但由于位置較低，僅揭示珠海組四段—一段地層，為陸架邊緣三角洲對應的遠源深水扇。

圖2 白云南洼過已鉆井典型地震剖面及解釋剖面Fig.2 A typical well-drilled seismic section and interpretation section in south subsag of Baiyun sag

2 儲層特征

2.1 巖石學特征

珠海組主要為三角洲沉積，根據深圳分公司內部資料分析，儲層巖石類型主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，含少量長石石英砂巖。基于已鉆井的連井剖面和含砂率數據分析可知，珠海組地層的含砂率由西北物源向東南方向逐漸降低，粒徑也逐漸變細。云開低凸起為珠海組沉積時期的物源和沉積物通道[31-32]，地層厚度相對薄，僅為100～350 m，為三角洲平原亞相，含砂率為40.4%～71.7%，平均含砂率達60%，巖性以粗砂巖為主；白云凹陷南部和白云南洼所處的陸架邊緣三角洲前緣亞相為三角洲沉積主體，其中L2井鉆穿珠海組，地層厚度800～1500 m，含砂率介于37.4%～51%，平均約為44%，巖性從上到下由粗砂過渡中細砂；白云南洼南部和荔灣凹陷處于陸坡至深海平原環境，L3井和L4井揭示珠海組厚度僅為250～300 m，含砂率介于10.5%～48.3%，平均為25%，其中L4井含砂率僅為10.5%，巖性粒度較L3 井鉆遇的更細，以含細粉砂巖為主。

從垂向上看，珠海組六段—四段地層主要發育中砂巖，以泥質和高嶺石膠結為主，其含量為5%～17%，局部充填鐵白云石膠結物，含量小于5%；珠海組三段—二段則以細砂巖為主，泥質膠結，粒間孔充填泥質(含量8%～22%)、碳酸鹽膠結物(含量2%～8%)；珠海組一段地層巖性主要為細砂巖-粗砂巖，少量泥質膠結(含量8%～16%)，粒間孔充填高嶺石、菱鐵礦、鐵白云石等，其含量為5%～22%(圖4)。

圖3 白云南洼連井剖面圖Fig.3 Linked well profile in south subsag of Baiyun sag

圖4 白云南洼陸架邊緣三角洲珠海組儲集空間特征(以L2井為例)Fig.4 Reservoir space characteristics of Zhuhai Formation in south subsag of Baiyun sag (L2 as example)

2.2 物性特征

隨著埋深增大，珠海組儲層的孔隙度和滲透率均逐漸降低，但不同層段儲層的孔隙度和滲透率差異明顯。根據中華人民共和國石油天然氣行業標準《油氣儲層評價方法》碎屑巖儲層分類標準，碎屑巖儲層孔隙度類型劃分為特高孔Ф≥30%、高孔25%≤Ф＜30%、中孔15%≤Ф＜25%、低孔10%≤Ф＜15%、特低孔5%≤Ф＜10%、超低孔Ф＜5%；碎屑巖儲層滲透率類型劃分為特高滲K≥2000 mD、高滲500 mD≤K＜2000 mD、中滲50 mD≤K＜500 mD、低滲10 mD≤K＜50 mD、特低滲1 mD≤K＜10 mD、超低滲K＜1 mD。珠海組六段埋深集中在2500～2800 m,發育特低孔-中孔、特低滲-低滲儲層；珠海組五段埋深在1600～2700 m，發育特低孔-高孔、特低滲-高滲儲層；珠海組四段埋深在1500～2500 m，發育特低孔-高孔、特低滲-高滲儲層；珠海組三段、二段和一段埋深分別為1000～2900 m、1000～2600 m和900～2500 m，均發育特低孔-高孔、特低滲-高滲儲層，孔隙度和滲透率變化范圍大(圖5)。

圖5 白云南洼珠海組儲層物性圖Fig.5 Reservoir physical properties map of Zhuhai Formation in south subsag of Baiyun sag (a)porosity；(b)permeability)

基于上述分析，可知珠海組六段和五段分別發育低孔-低滲、低孔-特低滲儲層。陸架邊緣三角洲沉積則整體發育中-高孔儲層，但滲透率變化大，特低滲儲層到高滲儲層均有發育，其中珠海組四段為高孔特低滲-高滲儲層，三段主要為中孔低滲儲層，二段為中孔、特低-中滲儲層，而頂部的珠海組一段儲層的物性最好，主體為高孔-高滲儲層(表1)。

表1 白云南洼珠海組儲層物性統計表Table1 Reservoir physical properties of Zhuhai Formation in south subsag of Baiyun sag

3 影響儲層物性的主控因素

儲層物性是由沉積作用、成巖作用、構造運動及盆地高熱流背景等因素相互作用的結果，其中沉積作用決定了砂巖碎屑礦物的成分與結構，成巖作用使得碎屑礦物成分和孔隙結構發生變化[33-37]，而盆地高古熱流背景下深部熱流體參與了儲層的成巖-孔隙演化過程[38-39]。

3.1 沉積作用

沉積作用為儲層提供了物質基礎，控制了儲層的發育條件及優質儲層的分布范圍。不同沉積微相發育砂體的物性差異明顯。基于已鉆井與巖石物性數據分析，結果顯示優質儲層主要發育在水下分流河道和河口壩等高能相帶，具有粒度粗、分選好、雜基含量少的特點，其中后兩者特點應該與波浪作用改造有關，這兩種微相發育砂體的物性整體較好，其平均孔隙度和滲透率分別達25%和225 mD。對比而言，遠砂壩、水下天然堤、分流間灣等微相發育儲層的粒度較細、顆粒分選磨圓較差，雜基多，物性變差，這與沉積水動力弱有關，其中分流間灣發育砂體的物性很差，其孔隙度和滲透率平均值分別僅為8.6%和小于1 mD。此外，同一相帶同一層段內砂體的泥質含量不同，也導致儲層物性差異明顯，比如L1井和L2井同屬于三角洲前緣相帶沉積，相同層段砂體粒度基本相同，但由于泥質含量不同，導致物性不同，其中L2井由于泥質含量低，原始孔隙度高，因此物性相對好。

3.2 成巖作用

成巖作用控制了儲層的孔隙演化，決定著儲集性能的好壞[34,39-40]。白云南洼珠海組儲層在埋藏成巖過程中主要經歷了壓實作用、膠結作用、溶蝕作用，進而改變了儲層的孔隙結構和物性，與白云主洼經歷的成巖作用類似[38-39]。

壓實作用主要發生在珠海組三段地層以下，在陸架邊緣三角洲主體發育時期作用不明顯。對比來看，珠海組六段—四段儲層壓實作用強，壓實減孔量8%～10.5%，平均孔隙度整體減小至10%左右，滲透率普遍小于5 mD；珠海組三段和二段砂體由于埋深變淺，壓實作用較強，壓實減孔量3%～8%，但具有一定的長石和巖屑溶蝕孔，平均孔隙度約為20%，滲透率66～110 mD；珠海組一段儲層由于埋深淺，僅經歷了弱/未壓實成巖，且伴隨的長石溶蝕形成了一定數量的溶蝕孔，砂體平均孔隙度在26%左右，滲透率普遍大于200 mD。根據已有礦物成分分析化驗結果，參考中華人民共和國石油天然氣行業標準《碎屑巖成巖階段劃分》中成巖階段劃分依據，綜合研究區碎屑顆粒點-線接觸關系、鐵白云石、泥巖中I/S(伊利石／蒙皂石混層)中S(蒙皂石)百分含量(圖6)等因素，珠海組儲層正處于中成巖A期。

圖6 白云南洼珠海組砂巖埋藏-成巖-孔隙演化Fig.6 Burial-diagenesis-pore evolution of sandstones from Zhuhai Formation in south subsag of Baiyun sag

3.3 古熱流

沉積盆地內高古熱流可促進成巖作用過程，進而使得儲層物性快速變差，但也易形成次生溶蝕帶。珠江口盆地現今的大地熱流值大約為24.2～ 121.0 mW/m2，平均熱流值為71.8±13.6 mW/m2，為典型的“熱盆”。珠江口盆地白云凹陷北部的地溫梯度普遍小于4 ℃/100 m，而白云凹陷南部地溫梯度大于4 ℃/100 m，其中L2井珠海組地溫梯度為4.22 ℃/100 m，L3井地溫梯度更高到6 ℃/100 m。白云南洼屬于中高地溫梯度區，深部熱流體參與了儲層的成巖-孔隙演化過程。高地溫梯度區砂巖的原生孔隙受靜巖壓實作用和熱壓實作用聯合控制，具體表現為壓實減孔速率高，等孔隙度埋深顯著變淺。高地溫梯度區受構造熱事件的影響明顯，成巖演化進程加快，各成巖作用過程活躍并出現一些典型的熱液成因自生礦物組合[38-39]。另一方面，雖然儲層物性隨埋深的增加而下降，但在高地溫梯度區儲層更易發生溶蝕，從而形成次生孔隙發育帶，如白云凹陷深層砂巖的儲集空間以次生溶孔為主，約占總孔隙的2/3以上[38]，高地溫梯度區發育有碎屑顆粒(長石、巖屑、少量石英)、膠結物(高嶺石、碳酸鹽等)和雜基等大量溶蝕形成的的次生溶蝕帶。

同時，高地溫梯度區熱演化事件和熱異常影響著珠海組有效儲層的埋深下限[41-43]，據中海油深圳分公司內部資料統計，在高地溫梯度區，儲層孔隙度為15%的埋深下限為2400 m,滲透率10 mD的埋深下限為2600 m。結合白云南洼周邊已鉆井儲層物性變化特征，研究區珠海組陸架邊緣三角洲儲層物性埋深下限在2400～2600 m，砂巖在該埋深之下物性逐漸變差，之上儲層物性保持較好，指示珠海組四段及以上儲層物性相對好。

4 有利儲層預測

珠海組不同層段和不同相帶均發育儲層甜點。具體而言，在珠海組六段-四段，三角洲平原亞相發育有優質儲層，其埋深在1700 m左右，孔隙度達29.8%～35.6%，滲透率達997～3342 mD，同時還可能存在次生孔隙發育帶；珠海組三段主要發育陸架邊緣三角洲前緣砂體，埋深約為2000 m，孔隙度和滲透率分別可達30%和167～1292 mD；珠海組二段和一段主要發育三角洲前緣和深水扇砂體，埋深約為1000 m，孔隙度和滲透率分別為26%～29%和151～322 mD，其中一段儲層物性相對二段更好(圖7)。

圖7 白云南洼珠海組儲層發育層段及物性特征Fig.7 Reservoir development interval and physical characteristics of Zhuhai Formation in south subsag of Baiyun sag

基于上述分析，珠海組有利儲層特征為熱盆優相淺埋，主要為陸架邊緣三角洲前緣高能相帶和近端深水扇，遠源相對深埋的深水扇物性變差。珠海組儲層分布最有利的儲集體為珠海組三段至一段的陸架邊緣三角洲和深水扇砂體，其中珠海組三段有利砂體為西南側的三角洲前緣河口壩，條帶砂和小規模的深水扇，珠海組二段有利砂體為東側的三角洲前緣河口壩，條帶砂和中等規模的深水扇，珠海組一段有利砂體為東側的三角洲前緣河口壩和深水扇，規模最大(圖8)。

圖8 白云南洼珠海組優質儲層預測模式Fig.8 Prediction model of Zhuhai Formation high-quality reservoir in south subsag of Baiyun sag

因此，分析南海北部白云南洼珠海組陸架邊緣三角洲儲層特征和預測其儲集砂體類型及發育分布區域，有助于明確有利的油氣生儲蓋組合特征，更好地預測及評價有利成藏區帶，對珠江口盆地白云南洼構造-巖性儲集體及油氣勘探具有重要現實意義，推動其深水油氣勘探評價工作。

5 結論

(1) 珠海組三角洲各層段均發育有物性好的儲層，總體隨埋深增大而儲層物性變差。其中陸架邊緣三角洲發育的珠海組一段和二段物性最好，珠海組三段和四段次之，陸架三角洲珠海組五段和六段相對差。珠海組一段和二段物性主要為中-高孔、中-高滲，三段和四段物性為中高孔特低滲-高滲，五段和六段儲層物性主要為低孔低滲-特低滲。

(2)珠海組陸架邊緣三角洲儲層由沉積相帶、壓實作用和盆地高熱流背景作用共同控制，其中沉積相帶是物質基礎，三角洲前緣高能沉積相帶發育優質儲層，壓實作用僅在珠海組四段之前表現強烈，陸架邊緣三角洲主體發育時期埋深壓實不強。盆地高熱流背景使得白云南洼地溫梯度高，促使成巖作用加速，使得儲層物性變差，但也易形成次生溶蝕帶。高地溫梯度區熱演化事件和熱異常影響著儲層物性下限，埋深下限在2400～2600 m，指示珠海組四段及以上儲層物性相對好。

(3)珠海組有利儲層特征為熱盆優相淺埋，主要為陸架邊緣三角洲前緣高能相帶和近端深水扇，遠源相對深埋的深水扇物性變差。有利儲集體主要為珠海組三段至珠海組一段的陸架邊緣三角洲和深水扇砂體，物性中孔中滲及以上，其中珠海組一段三角洲前緣和深水扇規模大，物性最好，可作為重點勘探對象，珠海組五段和六段則以尋找優相次生孔隙發育帶為主。

致謝：評審專家和編輯對本文提出的寶貴意見和建議,在此表示衷心的感謝！