引 言

珠江口盆地是多年来南海油气勘探的主要盆地之一，已发现的惠州、陆丰以及流花等油田构成了珠江口盆地主要的油气富集区^{[1, 2]}。珠江组碳酸盐岩是珠江口盆地重要的油气储层，中海油深圳分公司、中国科学院和有关科研院所在南海珠江口盆地碳酸盐岩油气勘探领域开展了大量工作。但是，一方面，取得的重要研究成果主要集中在盆地基底性质与构造演化^[3-6]、地层古生物^[7-9]、沉积环境和沉积相^[10-11]、以及层序地层学^[12-14] 等方面，已有的研究较少涉及珠江组碳酸盐岩成岩作用及其有关的储层质量评价和研究；另一方面，自1987年发现的流花11-1油田成为中国海上发现的第一个大油田以来^[15]，已见报道的珠江组碳酸盐岩成岩作用和储层质量方面的研究成果集中在流花地区^[16-20]，陆丰和惠州等地区的研究程度较低。因此，本文在前人的研究基础上，选择珠江口盆地东沙隆起陆丰、惠州和流花地区珠江组碳酸盐岩作为研究对象，关注3个地区储层孔隙构成和物性特征，比较不同地区的储层差异并探讨成岩作用对储层发育的影响，评价不同地区的储层质量，以期为进一步研究珠江组碳酸盐岩成岩作用提供有价值的参考材料。

1 地质背景

珠江口盆地位于中国南海陆架边缘，北东向断裂将新生代基底划分为“三隆两拗”的构造格局，从北东向南西依次为北部断阶带、北部拗陷带、中央隆起带、南部拗陷带和南部隆起带。珠江组碳酸盐岩主要分布在中央隆起带的神狐隆起和东沙隆起两个次一级构造单元。研究区块位于东沙隆起中部及中偏西部，北边紧邻惠州凹陷和陆丰凹陷，西南部与番禺低隆起以及白云凹陷接壤，东南端靠近潮汕拗陷，主要根据地理位置进一步划分为陆丰、惠州和流花地区(图 1)^[15]。

东沙隆起早中新世珠江组生物礁滩碳酸盐岩和台地碳酸盐岩的分布如图 2所示^[21]。古新世—始新世开始的断裂作用使得珠江口盆地产生了隆拗相间的构造格局，早中新世温暖潮湿的气候条件，以及随着裂陷作用之后东沙隆起的逐渐沉降和早中新世海侵作用的进行，在海相碎屑岩地层之上发育了珠江组碳酸盐岩。根据钻井以及地震资料等圈定了高能碳酸盐岩台地的生长边缘，盛行风以及主要的波浪作用来自于南—西南方向，而碳酸盐岩的生长具有从北东的陆丰地区逐渐向惠州以及南西的流花地区迁移的特征。珠江组碳酸盐岩的生长主要包括两个时期，早期的珠江组台地碳酸盐岩分布范围广泛，尔后缓坡逐渐向西进积和变陡，从而演变为一边相对陡峭的孤立台地，东沙隆起北东—南西倾没构造特征使得碳酸盐岩的生长向西迁移，因而形成范围逐渐缩小的相对晚期的珠江组台地碳酸盐岩，前人习惯将这两期碳酸盐岩生长称为下珠江台地和上珠江台地，本文研究取芯井段的碳酸盐岩主要来自于上珠江台地。

2 储层特征 2.1 孔隙构成

总计424件样品的薄片观察及岩矿鉴定表明，珠江口盆地东沙隆起珠江组碳酸盐岩总面孔率平均值为6.3%，总的原生孔隙和次生孔隙的平均含量分别为0.7%和5.1%，以次生孔为主(表 1，图 3a)，但是惠州、陆丰和流花地区的总面孔率及其原生孔隙和次生孔隙的构成情况均存在较大差异(图 3b，图 3c，图 3d)。

据岩芯观察及薄片研究，惠州地区孔隙不发育，岩芯上岩石较致密(图 4a)，显微镜下可见少量孔隙发育，多数样品的面孔率极低甚至为0，总计151件样品的面孔率平均值不足1%。但是相对而言，惠州地区珠江组碳酸盐岩中可见较多的微裂缝(图 4b，图 4c)。陆丰地区孔隙构成以原生孔为主，具有3个地区中最高的原生孔面孔率值(图 4d，图 4e，图 4f),其原生孔对总面孔率的贡献值在70%以上(图 3c)，主要包括生物体腔孔、粒间孔和粒内孔等(图 4e，图 4f)。而次生孔隙最为发育的是流花地区，该地区次生孔在岩石中含量的平均值约为7%，远远高于惠州和陆丰地区(表 1)。流花地区广泛发育的次生孔隙包括粒间溶孔、粒内溶孔及铸模孔，以及超大孔及晶洞孔等(图 4g，图 4h，图 4i)，次生孔对总面孔率的贡献值在80%以上(图 3b，图 4d)。次生孔在流花地区孔隙构成中占有绝对主导优势地位(图 3d)，从惠州到陆丰再到流花地区，次生孔隙表现为逐渐增多的总体趋势(图 3d)，而3个地区总面孔率也显示出与此一致的变化特征(图 3b)。

2.2 物性特征

已有取芯井段碳酸盐岩的物性分析表明，陆丰、惠州和流花3个地区珠江组碳酸盐岩的孔隙度和渗透率均具有较大的变化范围(表 2)，并且无论是孔隙度还是渗透率，均表现为从惠州到陆丰再到流花地区逐渐增加的总体特征(图 5)。

惠州地区具有3个地区中最低的孔隙度和渗透率，孔隙度平均值为6.4%(表 2)，主要分布在4%$\sim$12%，孔隙度在该区间的样品约占总样品数的60%，而其余的则以孔隙度小于4%为主，占总样品数的30%左右(图 6a)，同时惠州地区具有极低的渗透率，90%以上样品的渗透率均小于1 mD(图 6b)。

陆丰地区的物性表现为相对高孔特征，其孔隙度主要分布在8%$\sim$20%(图 6c)，孔隙度平均值17.2%，与流花地区的孔隙度平均值大致相当(表 2)，然而陆丰地区渗透率平均值为27.87 mD，但约有60%的样品的渗透率小于10 mD(图 6d)，要比流花地区低得多，这可能与其孔隙构成以原生孔为主，孔隙的连通性相对较差有关。

流花地区具有3个地区中最高的孔隙度和渗透率(平均值分别为17.5%和323.63 mD，表 2，图 5)，并且孔隙度和渗透率的分布均表现为显著的正偏拖尾特征(图 6e，图 6f)，约一半样品孔隙度分布在8%$\sim$20%，其中大约有40%的样品孔隙度大于20%，渗透率主要集中在10$\sim$1 000 mD。与高孔隙度对应的是，约有40%的样品渗透率在100 mD以上。流花地区这种高孔高渗和孔渗的正偏特征主要与其孔隙构成以粒间溶孔、铸模孔、超大孔及晶洞孔等次生孔占主导有关，溶解作用提高孔隙度的同时，也大大改善了渗透率。

从这3个地区孔隙度和渗透率的平面分布图(图 7)也可以看出，流花地区具有显著的高孔高渗特征，惠州地区为低孔低渗，而陆丰地区则表现为相对较高的孔隙度和相对较低的渗透率。

2.3 孔渗关系

虽然惠州、陆丰和流花3个地区的孔隙度-渗透率之间总体上都显示出相对较好的相关关系(图 8)，但是不同地区的孔隙度-渗透率相关方程以及相应的相关系数之间同样具有差异。

陆丰地区珠江组碳酸盐岩的孔隙度-渗透率相关性最好，相关系数(或者称之为确定系数R)高达0.92(图 8b)，显示出渗透率对于孔隙度强烈依赖的典型孔隙型储层特征。流花地区珠江组碳酸盐岩的孔隙度-渗透率之间的相关性仅次于陆丰地区，也显示出良好的相关关系(相关系数为0.73，图 8c)，表明流花地区渗透率也主要是通过其普遍发育的次生孔隙及其原生孔隙获得的。惠州地区孔隙最不发育，具有最低的孔隙度和渗透率值，同时惠州地区也具有3个地区中相对最差的孔隙度-渗透率之间的相关关系，其相关系数为0.67(图 8a)。因此，仅就孔隙度-渗透率之间的相关关系而言，陆丰地区最好，其次为流花地区，惠州地区最差。

2.4 截止孔隙度

除了将孔隙度和渗透率绝对值以及孔隙度-渗透率关系作为重要的储层表征参数之外，截止孔隙度亦可以作为储层质量评价的有用指标。截止孔隙度是由储层孔隙度-渗透率关系曲线确定的要获得某一特征渗透率所需要的孔隙度临界值^[22]，当孔隙度小于该临界值时，储层将不具有所给定的特征渗透率，可以认为该孔代表了与该特定渗透率对应的流体流动的截止隙度值，同时该数值所代表的是那些需要排除的对于所给渗透率来说是没有足够渗透性的孔隙度。换句话说，截止孔隙度值越小，获得某一特征渗透率所需要的孔隙度也越小，相应的储层质量也越好。从珠江组碳酸盐岩储层的孔隙度-渗透率关系方程(图 8)可分别求取惠州、陆丰和流花地区获得某一特征渗透率所对应的截止孔隙度值。

表 3为与图 8的孔隙度-渗透率关系曲线对应的珠江口盆地东沙隆起惠州、陆丰和流花地区的孔隙度-渗透率关系方程特征以及分别获得1，10，100及1 000 mD渗透率所对应的截止孔隙度。具体而言，获得1 mD渗透率，陆丰、流花和惠州地区珠江组碳酸盐岩储层所对应的截止孔隙度值依次为15.795%、11.725% 和10.027%；获得10 mD渗透率的相应值依次为21.42%、16.04%和13.34%；获得100 mD渗透率的相应值依次为27.05%、20.35%和16.65%。如果要获得1 000 mD的渗透率，陆丰地区所需要的最小孔隙度值为32.68%，流花地区对应的最小孔隙度大约为24.66%，而惠州地区仅需大约20%的孔隙度(表 3)。

以上分析可知，对于获得某一特定的渗透率值，均表现为陆丰地区所需要的截止孔隙度值最高，在孔隙度-渗透率关系曲线中则表现为与孔隙度轴的截距最大(图 8d)，流花地区次之，惠州地区最低(表 3，图 9)。这也是陆丰地区表现为孔隙度和流花地区差不多，但是渗透率却远低于流花地区的原因，陆丰地区的最大孔隙度不超过32%，因而该地区的渗透率值不会超过1 000 mD。对于流花地区而言，其孔隙构成以超大孔以及晶洞孔等连通性较好的次生孔隙为主，因而获得相同渗透率所需要的孔隙度值比陆丰地区低得多。惠州地区为3个地区中获得同一渗透率值所需截止孔隙度最小的地区，说明其渗透率的获取除了孔隙的贡献之外，可能还与裂缝的发育有关。

对于同一地区而言，获得1，10，100及1 000 mD渗透率所对应的截止孔隙度呈逐渐增加的趋势(图 10)，陆丰地区的相应值依次为15.80%、21.42%、27.05%和32.68%，流花地区则依次为11.73%、16.04%、20.35%和24.66%，而惠州地区依次为10.03%、13.34%、16.65%和19.97%。

孔隙度和渗透率绝对值、孔隙度-渗透率关系以及截止孔隙度的综合分析表明，惠州、陆丰和流花地区储层质量具有显著差异。流花地区具有高孔高渗、良好的孔隙度-渗透率相关关系、获得某一特定渗透率的相对较低的截止孔隙度值，储层质量最好，进行相关的储层评价以及储量计算时，建议将10 mD定义为特征渗透率。对于陆丰地区而言，若将特征渗透率定义为1 mD，则所需要排除的对于该渗透率来说没有足够渗透性的孔隙度最少。惠州地区储层质量最差，这是由于其不足7%的储层孔隙度以及小于1 mD的平均渗透率决定的。

3 储层质量差异的成岩影响因素

根据前面的分析，陆丰、惠州和流花3个地区的珠江组碳酸盐岩储层质量相比较而言，惠州地区最差，流花地区最好，而陆丰地区介于二者之间。由于碳酸盐岩对于成岩作用的强烈敏感性，不同成岩环境中发育的成岩作用类型是造成成岩差异的重要影响因素。

在岩芯观察和薄片分析等研究的基础上，通过不同成岩组构的识别及其成岩作用特征分析，结合区域地质背景，恢复了珠江口盆地东沙隆起珠江组碳酸盐岩经历的成岩环境^[23]，并建立了珠江口盆地东沙隆起珠江组碳酸盐岩总体的成岩序列(如图 11所示)。研究表明，在海水成岩环境、大气淡水成岩环境以及埋藏成岩环境中发生的各种成岩作用类型中，胶结作用和溶解作用对储层孔隙演化最为重要。

3.1 胶结作用对储层的影响

珠江组碳酸盐岩胶结物含量最高的是惠州地区(图 12)，重结晶作用广泛发育的样品中方解石胶结物的含量可达50.0%以上，岩石中胶结物的平均含量在7.0%左右，远高于陆丰及流花地区，方解石胶结物含量等值线图上也显示出惠州地区为明显的胶结作用发育区(图 13a)。等厚环边方解石、粒状方解石以及块状和嵌晶方解石等不同期次的胶结物广泛发育的惠州地区，岩芯上可观察到岩石较为致密(图 4a)，镜下很难见到孔隙(图 4b，图 4c)，岩石的面孔率非常低(大多小于1.0%)，显然胶结物对孔隙的充填和阻塞作用是使得惠州地区孔隙不发育的最主要的原因，岩石的孔隙度和渗透率均为3个地区中最低的(表 2，图 5)。

胶结作用对储层的影响相对较为复杂，一般认为环边或粒状以及马牙状等早期的胶结物虽然占据一定的孔隙空间，但同时也增强了颗粒的抗压实强度，有助于原生孔隙的保存，可作为保持性的成岩作用。陆丰地区方解石胶结物含量是这3个地区中最低的(图 12)，岩石中方解石的平均含量约为2.0%，显微镜下观察多以早期的纤维状、马牙状等环边胶结物等为主(图 4d)，这可能是陆丰地区原生孔隙得以保存的重要因素，使得陆丰地区孔隙构成以原生孔为主(图 4e，图 4f)，并且具有3个地区中最高的原生孔隙(图 3c)，孔隙构成的差别是造成陆丰地区和流花地区在孔隙度差别不大的情况下渗透率的巨大差别，原生孔隙相对较差的连通性是陆丰地区表现为高孔和相对比流花地区低得多的渗透率特征的直接因素。

流花地区虽然总体也具有相对较低的胶结物含量(图 12)，但是流花地区的钻井纵向上显示出孔隙发育带和致密胶结带交替发育的特征，二者胶结物含量存在较大差异，孔隙发育带胶结物极为不发育，虽然经历了强烈的溶解作用改造增加了定量区分原生孔和次生孔的难度，但是岩矿鉴定结果依然显示出流花地区仍然可识别出部分原生孔隙得到保存，而致密带主要由于海水潜流环境的胶结作用以及后期沉淀的胶结物的叠加作用，缺乏流体流动通道而造成后期溶解作用不发育。

3.2 溶解作用对储层的影响

溶解作用是珠江组碳酸盐岩孔隙演化中最主要的建设性成岩作用。通过前面的论述，珠江口盆地东沙隆起珠江组碳酸盐岩中次生孔隙最为发育的是流花地区(图 3)，惠州和陆丰地区的次生孔隙的平均含量均不足1.0%，而流花地区铸模孔、超大孔等次生孔隙非常发育(图 4g，图 4h，图 4i)，次生孔的平均含量大于7.0%，远高于惠州和陆丰地区(图 13b)。结合区域地质背景研究，流花地区次生孔隙的形成主要受早期近地表环境大气淡水溶解作用以及后期埋藏溶解作用的改造，可能还受到泥岩压实脱水的影响^{[17, 20]}。

在生物礁的生长发育过程中，受海平面频繁升降的影响，处于古地貌高部位的流花地区随着相对海平面的下降而局部出露于海平面之上，经历淡水溶解作用，包括大气淡水渗流环境的非组构选择性溶解以及大气淡水潜流环境的选择性溶解，但大气水渗流环境相对发育，可能更多的为颗粒中文石、高镁方解石等不稳定矿物被优先溶解，形成粒间溶孔、粒内溶孔和铸模孔，孔隙边缘发育少量早期的环边胶结物以及犬牙状方解石胶结物。

随着海侵作用的加强，生物礁由于生长速率跟不上相对海平面上升速率消亡后被上覆泥岩或粉砂质泥岩覆盖，泥岩的压实脱水可能对下伏的碳酸盐岩具有一定的溶解作用，但是影响程度有限。进入缝合线发育的中—深埋藏环境之后，随着有机质热演化过程的进行，研究区广泛发育的断层和断裂为通过珠海组砂岩作为疏导层的有机酸的向上运移提供了流体通道，而早期大气淡水溶解产生的次生孔隙为晚期的进一步溶解创造了有利条件，从而发生后期的非组构选择性的强烈的溶解作用，被溶物质既有颗粒，也有基质和胶结物等组分，溶解形成基质溶孔，铸模孔、晶洞孔及超大孔以及溶缝等，同时也改造缝合线和裂缝。晚期溶解作用大大改善了流花地区珠江组礁滩相灰岩储层的孔隙度和连通性，提高了渗透率，为后期的油气成藏提供了良好的储集空间。

油藏形成以后，在油水界面之下由于区域地下水的活跃，继续对碳酸盐岩发生进一步的溶解作用(图 4j)，经过反复的溶解、漂洗作用形成了疏松多孔的“白垩状”灰岩^[19]，生物体腔及颗粒间的泥晶基质和亮晶胶结物由于强烈的溶解淘洗作用而消失或仅剩极少量残余，粒间孔极其发育，颗粒边缘显示溶解残余特征。

3.3 其他成岩作用对储层的影响

除了胶结作用和溶解作用两种主要影响珠江组碳酸盐岩孔隙分布和储层物性的成岩作用之外，藻类的包壳作用以及藻类和生物之间的相互包裹作用(图 4k)、生物钻孔的发育、压实压溶作用、白云化作用(图 4l)等均对成岩过程中孔隙演化具有不同程度的影响，埋藏成岩过程中压实作用是造成孔隙度降低的重要的破坏性成岩作用，白云化作用在珠江组取芯段碳酸盐岩中不发育，但是这些成岩作用类型不是造成陆丰、惠州和流花3个地区孔隙演化和储层差异的主导因素。

4 结语

珠江口盆地东沙隆起陆丰、惠州和流花3个地区中，流花地区珠江组碳酸盐岩储层质量最好，陆丰地区次之，惠州地区最差。海水成岩环境、大气淡水成岩环境以及埋藏成岩环境中发生的各种成岩作用类型中，胶结作用和溶解作用对储层孔隙演化最为重要。强烈的胶结作用是造成惠州地区孔隙不发育、储层孔隙度不足7.0%以及平均渗透率小于1 mD的低孔低渗的最主要原因；广泛的溶解作用，包括成岩早期近地表环境大气淡水溶解作用以及后期埋藏溶解作用的叠加改造使得流花地区孔隙构成以次生孔为主，具有高孔高渗、良好的孔隙度-渗透率关系以及对于获得某一特定渗透率所需的较低截止孔隙度特征，具有3个地区中最好的储层质量；陆丰地区成岩早期发育的胶结作用作为保持性成岩作用有利于原生孔隙的保存，同时受到一定的后期溶解作用的改造，但是其溶解作用强度比流花地区弱得多，具有中等的储层质量。