Ben-Awuah Joel, Padmanabhan Eswaran（馬來(lái)西亞國(guó)油科技大學(xué)地球科學(xué)與石油工程學(xué)院地球科學(xué)系）

生物擾動(dòng)對(duì)砂巖儲(chǔ)集層物性的影響——以馬來(lái)西亞沙撈越巴拉姆三角洲為例

Ben-Awuah Joel, Padmanabhan Eswaran
（馬來(lái)西亞國(guó)油科技大學(xué)地球科學(xué)與石油工程學(xué)院地球科學(xué)系）

摘要：以馬來(lái)西亞沙撈越巴拉姆三角洲為研究對(duì)象，進(jìn)行取樣巖心和薄片分析，結(jié)合EDX（能量色散X射線）、FESEM（場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡）、壓汞測(cè)孔隙度和點(diǎn)狀滲透率測(cè)量等方法評(píng)估生物擾動(dòng)對(duì)儲(chǔ)集層孔隙度和滲透率的影響。巖心取自巴拉姆三角洲W-1井和W-6井，分析結(jié)果顯示，W-1井樣品主要發(fā)育雙杯跡潛穴（Diplocraterion），為強(qiáng)烈—?jiǎng)×疑飻_動(dòng)，可見沉積物充填，沉積物充填活動(dòng)將宿主沉積物中的細(xì)粒物質(zhì)（黏土和有機(jī)物）混入潛穴充填物和潛穴襯里，降低沉積物的均質(zhì)性和分選性，導(dǎo)致潛穴中局部區(qū)域孔隙度和滲透率降低；W-6井樣品主要發(fā)育蛇形跡潛穴（Ophiomorpha），為強(qiáng)烈—?jiǎng)×疑飻_動(dòng)，黏土和泥質(zhì)被清除出潛穴充填物和宿主沉積物，聚集于潛穴襯里，潛穴生物的沉積物清除活動(dòng)導(dǎo)致潛穴內(nèi)部沉積充填物的分選性變好、孔隙度和滲透率升高。生物擾動(dòng)對(duì)儲(chǔ)集層孔隙度和滲透率的影響由潛穴及其充填物和潛穴活動(dòng)的類型決定。圖6表3參35

關(guān)鍵詞：巴拉姆三角洲；沙撈越盆地；生物擾動(dòng)；遺跡構(gòu)造；潛穴；巖石非均質(zhì)性；孔隙度；滲透率；蛇形跡；雙杯跡

0　引言

生物擾動(dòng)是指由生物活動(dòng)造成的沉積物和土壤結(jié)構(gòu)的各種形式變化[1]。生物擾動(dòng)作用通過(guò)使顆?；旌匣蛟俜植几淖兓|(zhì)的物理性質(zhì)，使其均質(zhì)化，或通過(guò)壓實(shí)作用、脫水作用、分選作用（生物地層層理化）、侵位作用（生物沉積）及清除作用（生物侵蝕作用）等產(chǎn)生新構(gòu)造[2]。生物擾動(dòng)可在沉積過(guò)程中或成巖后發(fā)生。這種對(duì)原始沉積結(jié)構(gòu)的物理改變會(huì)導(dǎo)致孔隙度和滲透率的變化，生物擾動(dòng)強(qiáng)烈的儲(chǔ)集相帶中，生物擾動(dòng)是控制巖石物理性質(zhì)的首要因素[3]。Taylor等[2]綜合了沉積學(xué)與遺跡學(xué)信息，定義生物擾動(dòng)作用指數(shù)（BI）以描述生物擾動(dòng)強(qiáng)度。潛穴疊置及相應(yīng)的原始沉積結(jié)構(gòu)的破壞使得生物擾動(dòng)強(qiáng)度增大。受生物擾動(dòng)影響而形成的構(gòu)造稱為遺跡構(gòu)造。

巖石非均質(zhì)性通常指巖石物性在橫向和縱向上的變化，如孔隙度、滲透率和毛細(xì)管力[4-6]。砂巖儲(chǔ)集層非均質(zhì)性的尺度和程度不一，小至微米，大至幾百米，通常將其歸因于沉積相、成巖作用和構(gòu)造特征（裂縫及斷層）的變化[7]。生物擾動(dòng)是造成砂巖儲(chǔ)集層微觀非均質(zhì)性的原因之一，它影響顆粒的分選和大小分布，以及均質(zhì)性。對(duì)于經(jīng)歷了生物擾動(dòng)的沉積區(qū)，相分析和儲(chǔ)集層描述取決于對(duì)傳統(tǒng)巖心生物擾動(dòng)和遺跡構(gòu)造的描述和解釋[8]。全球范圍內(nèi)，生物擾動(dòng)硅質(zhì)碎屑沉積中發(fā)育了一些極為重要的砂巖儲(chǔ)集層，主要包括：英國(guó)和挪威北海中侏羅統(tǒng)Brent組[9-10]，加拿大紐芬蘭近海Jeanne d’Arc盆地下白堊統(tǒng)Ben Nevis組和阿爾伯達(dá)下白堊統(tǒng)McMurray組[3]，馬來(lái)西亞沙撈越近海巴拉姆三角洲Ⅴ和Ⅵ沉積旋回砂巖[11]。

一般假定生物擾動(dòng)降低沉積地層滲透率，是由于生物活動(dòng)對(duì)層狀沉積物的攪動(dòng)降低了層內(nèi)沉積物的分選性[12]。但是前人研究發(fā)現(xiàn)生物擾動(dòng)作用也可提高滲透率[13-16]。Tonkin等[3]將生物擾動(dòng)活動(dòng)劃分為6類：沉積物混合型、沉積物清除型、沉積物充填型、鉆孔與沉積物充填型、沉積物清除與充填組合型、鉆孔與沉積物充填組合型。沉積物充填和沉積物混合型生物擾動(dòng)一般會(huì)降低分選性而使孔隙度、滲透率下降，而沉積物清除型生物擾動(dòng)則增大分選性而使孔隙度和滲透率提高[3]。其他3種生物擾動(dòng)對(duì)儲(chǔ)集層物性的影響取決于潛穴充填物與其周圍的巖性差異[3]。

馬來(lái)西亞沙撈越盆地巴拉姆三角洲的主要砂巖儲(chǔ)集層為濱岸相—河海相Ⅴ和Ⅵ沉積旋回[17]。盡管前人已在巴拉姆三角洲識(shí)別了生物擾動(dòng)地層[11,18]，然而針對(duì)巴拉姆三角洲生物擾動(dòng)及其對(duì)砂巖儲(chǔ)集層的影響尚缺乏全面細(xì)致的研究。本文旨在評(píng)估巴拉姆三角洲生物-沉積物相互作用（生物擾動(dòng)作用）對(duì)砂巖儲(chǔ)集層孔隙度和滲透率的影響。

1　地質(zhì)背景

巴拉姆三角洲發(fā)現(xiàn)于1969年，是沙撈越近海盆地已發(fā)現(xiàn)的7個(gè)地質(zhì)區(qū)域中油氣資源最為豐富的一個(gè)區(qū)域[11]（見圖1），發(fā)育多層疊置的淺海相砂巖儲(chǔ)集層，估算原油儲(chǔ)量超過(guò)0.48×108m3。巴拉姆三角洲形成于活動(dòng)大陸邊緣[19-21]，其形狀和大小表明其由拉分盆地發(fā)展而來(lái)，拉分盆地的長(zhǎng)度和寬度由邊界斷層決定[11]。巴拉姆三角洲共發(fā)育9個(gè)油田，已投入開發(fā)30年[22]，平均采收率約30%[23]。

巴拉姆三角洲近海地層發(fā)育濱岸相—河海相砂巖，自中中新世（Ⅳ旋回以上）開始沉積，形成向西北方向進(jìn)積的三角洲，其中Ⅴ旋回（中上中新統(tǒng)）至Ⅶ旋回（上更新統(tǒng)）最為發(fā)育[11,17,24]。

生物擾動(dòng)是造成研究區(qū)儲(chǔ)集層非均質(zhì)性的主要原因[25]。砂巖沉積于淺海環(huán)境中，并伴隨生物擾動(dòng)。生物擾動(dòng)受控于三角洲水動(dòng)力活動(dòng)的強(qiáng)弱變化：強(qiáng)水動(dòng)力活動(dòng)對(duì)應(yīng)低強(qiáng)度的生物擾動(dòng)，而弱水動(dòng)力活動(dòng)則伴生高強(qiáng)度的生物擾動(dòng)。

取自巴拉姆三角洲的巖心顯示，砂巖的生物擾動(dòng)特征明顯：發(fā)育大量由潛穴生物活動(dòng)產(chǎn)生的具不同顏色和結(jié)構(gòu)的水平、垂直潛穴，易于辨識(shí)。因此生物擾動(dòng)砂巖明顯區(qū)別于非生物擾動(dòng)砂巖。有學(xué)者提出巴拉姆三角洲發(fā)育3種砂巖亞相：弱分層砂巖、生物擾動(dòng)砂巖和低角度/平行層理—丘狀交錯(cuò)層理砂巖[11]，且已有研究指出生物擾動(dòng)相為巴拉姆三角洲的主要巖相之一[18,26]。本文主要研究生物擾動(dòng)砂巖。潛穴類型很大程度上取決于潛穴生物種類和潛穴活動(dòng)。

2　巖心與研究方法

本次研究所用巖心取自巴拉姆三角洲兩個(gè)油田的W-1和W-6井的砂巖儲(chǔ)集層段（旋回Ⅴ和Ⅵ），其生物擾動(dòng)強(qiáng)度范圍從無(wú)生物擾動(dòng)（BI為0）到強(qiáng)烈—?jiǎng)×覕_動(dòng)（BI為60%～99%）[25]。蛇形跡和雙杯跡是取心段最明顯的兩種遺跡構(gòu)造，因此本文主要研究這兩種遺跡構(gòu)造對(duì)孔隙度和滲透率的影響。綜合應(yīng)用薄片研究、掃描電鏡、壓汞測(cè)孔隙度和點(diǎn)狀滲透率測(cè)量等方法，進(jìn)行巖心分析。

研究選用W-1井30 m巖心（1 473～1 503 m）、W-6井221 m巖心（1 581～1 803 m）。樣品S1取自W-1井1 477～1 478 m層段（見圖2），樣品S2和樣品S3分別取自W-6井的1 682～1 683 m和1 689.5～1 690.0 m層段（見圖3），各取心段均為具不同程度生物擾動(dòng)的砂巖。兩口井都進(jìn)行了巖心錄井，重點(diǎn)觀察其組構(gòu)（分選性、顆粒大小與分布）、微構(gòu)造、顏色、化石和礦物學(xué)特征。選取巖心片表面2 cm×4 cm的切片制成薄片。參照標(biāo)準(zhǔn)分選對(duì)比表，觀察薄片估算顆粒分選性[27]，并評(píng)估顆粒尺寸。

圖3　W-6井的巖相分布和生物擾動(dòng)強(qiáng)度

點(diǎn)滲透率測(cè)量采用CoreLab公司的剖面衰減滲透率測(cè)量?jī)x（PDPKTM300系統(tǒng)）。點(diǎn)滲透率測(cè)量?jī)x通過(guò)將氮?dú)庾⑷霂r石來(lái)測(cè)量滲透率，探針壓力為0.14 MPa，測(cè)試（氮?dú)猓毫?.04 MPa，探頭直徑為5 mm[28]；滲透率計(jì)算以毫達(dá)西（10?3μm2）為單位，采用經(jīng)幾何參數(shù)（Go）的半空間解（Go為探頭封蓋厚度的函數(shù)）校正的達(dá)西方程計(jì)算[12, 29]，實(shí)驗(yàn)中Go值取1.83。在巖心切片上繪制網(wǎng)格，測(cè)量網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的滲透率。為了保證取值的準(zhǔn)確性，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)測(cè)量3～5次，取其平均值作為該點(diǎn)的最終值。測(cè)量中可能會(huì)因氮?dú)庑孤抖a(chǎn)生異常值，分析時(shí)應(yīng)將其剔除。

從每個(gè)樣品中切出一個(gè)1 cm×1 cm×1 cm的立方體進(jìn)行壓汞孔隙度測(cè)量，采用Thermo Scientific公司的PASCAL 240系列壓汞孔隙度測(cè)量?jī)x。測(cè)試溫度為25 ℃，汞密度為13.5 g/cm3，注入壓力由0增加至最大值200 MPa。根據(jù)注入汞體積計(jì)算樣品孔隙度。

從每個(gè)巖心切片取2 cm×2 cm樣品進(jìn)行電鏡掃描。為了更好地描述生物擾動(dòng)帶和宿主砂巖的組構(gòu)和微構(gòu)造，進(jìn)行高倍放大掃描。掃描電鏡使用Carl Zeiss Supra 55VP FESEM儀器，變壓范圍為2～133 Pa，探測(cè)電流為1 pA～10 nA。對(duì)樣品中的某些特定點(diǎn)進(jìn)行能散X射線光譜（EDX）測(cè)量，以確定其元素組成。

3　結(jié)果與討論

3.1 巴拉姆三角洲儲(chǔ)集層生物擾動(dòng)相

生物擾動(dòng)作用是造成巴拉姆三角洲儲(chǔ)集層非均質(zhì)性的重要原因之一。遺跡構(gòu)造分析對(duì)于生物擾動(dòng)相的巖石物理性質(zhì)評(píng)價(jià)非常重要。影響生物擾動(dòng)作用的主要古環(huán)境因素包括沉積速率、鹽度、濁度、氧化作用、基質(zhì)一致性、水動(dòng)力能量和事件地層沉積[30]。影響三角洲沿岸沉積物沉積、搬運(yùn)和改造的物理過(guò)程控制生物擾動(dòng)作用的強(qiáng)度、差異和遺跡構(gòu)造分布。生物擾動(dòng)在淺海沉積中普遍存在。影響生物擾動(dòng)的物理-化學(xué)參數(shù)包括顆粒大小、濁度、光線、溫度和沉積物供給，而生物限定條件包括造跡生物的耐鹽性、食物供給和潛穴形態(tài)[3]。三角洲環(huán)境中的物理-化學(xué)過(guò)程差異控制遺跡化石的類型和豐度。

在所有沉積環(huán)境中，遺跡化石的分布與水動(dòng)力條件具有本質(zhì)聯(lián)系。三角洲區(qū)域水動(dòng)力強(qiáng)度變化導(dǎo)致某些井段遺跡化石豐富，而其他井段缺少遺跡化石。近岸W-1井以雙杯跡潛穴為主，而遠(yuǎn)岸的W-6井則主要發(fā)育蛇形跡潛穴。濱岸相和近三角洲相以水動(dòng)力能量高和沉積速率快為特征，有利于形成雙杯跡（如W-1井）；而較弱的水動(dòng)力條件和緩慢沉積有利于形成蛇形跡（如W-6井）。雙杯跡形態(tài)以垂直為主，而蛇形跡則為水平和垂直潛穴的組合。雙杯跡潛穴、蛇形跡潛穴和其他遺跡化石的充填物很大程度上受控于沉積環(huán)境和造跡生物的攝食模式。攝食習(xí)性變化會(huì)導(dǎo)致潛穴內(nèi)部充填砂質(zhì)或泥質(zhì)（分選不一），從而影響宿主沉積物和潛穴的孔隙度和滲透率。據(jù)推斷，淺海環(huán)境（例如巴拉姆三角洲）遺跡化石群落的攝食行為是懸浮、清除、園藝覓食和沉積等多種攝食習(xí)性的混合[31-32]。

3.2 W-1井生物擾動(dòng)砂巖

3.2.1 沉積特征和遺跡構(gòu)造

W-1井主要發(fā)育3種巖相：砂巖相、粉砂巖相和泥巖相。取心段最重要的巖相是砂巖相，包括3個(gè)亞相：塊狀砂巖、層狀砂巖和生物擾動(dòng)砂巖。

圖4　樣品S1巖心切面、薄片和EDX光譜

生物擾動(dòng)帶以雙杯跡遺跡構(gòu)造為主。樣品S1（見圖4）取自生物擾動(dòng)砂巖層段，為深灰橙色（Munsell顏色代號(hào)為10YR8/2）、細(xì)粒、塊狀構(gòu)造且固結(jié)良好，生物擾動(dòng)強(qiáng)度為60%～99%，根據(jù)生物擾動(dòng)指數(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)定為強(qiáng)烈—?jiǎng)×疑飻_動(dòng)[2]。

弱生物擾動(dòng)巖相代表強(qiáng)水動(dòng)力條件下的沉積[33]。強(qiáng)水動(dòng)力活動(dòng)阻礙生物-沉積相互作用，從而造成生物擾動(dòng)強(qiáng)度低，甚至無(wú)生物擾動(dòng)。沉積環(huán)境具有高能環(huán)境和低能環(huán)境交替的特征，且以中等能量的濱岸環(huán)境為典型：水動(dòng)力活動(dòng)較強(qiáng)（高能）時(shí)，生物擾動(dòng)強(qiáng)度低；水動(dòng)力活動(dòng)較弱（低能）時(shí)，生物擾動(dòng)強(qiáng)度高。砂巖和粉砂巖中的砂泥互層反映低能和高能沉積環(huán)境的交替。層狀砂巖發(fā)育水平紋層和波狀層理，層狀粉砂巖通常沉積于砂巖之上。

樣品S1為細(xì)粒砂巖，組分以石英為主，含有少量黏土和氧化鐵。巖心薄片顯示顆粒呈次棱狀—次圓狀，分選性中等，孔隙主要為原生晶間孔。砂巖基質(zhì)與潛穴充填物的顆粒密度不同，潛穴內(nèi)顆粒比基質(zhì)顆粒更為密集（見圖4b）。由于顆粒邊緣清晰、膠結(jié)物不發(fā)育，成巖過(guò)程主要為機(jī)械壓實(shí)作用。

3.2.2 砂巖孔滲條件和雙杯跡構(gòu)造

EDX分析表明，砂巖樣品S1組分以石英為主，并含少量鈣質(zhì)和氧化鐵（見圖4d、4g）。雙杯跡潛穴EDX分析顯示其充填物含有大量的氧化鐵、黏土和石英（見圖4c、4f）。薄片顯示潛穴內(nèi)部和潛穴襯里的顆粒分選性低于宿主沉積物（見圖4b）。掃描電鏡結(jié)果顯示潛穴內(nèi)存在高嶺石和黃鐵礦（見圖4h、4i）。巖心切面的可視化評(píng)估表明潛穴內(nèi)存在有機(jī)質(zhì)（見圖4a）。潛穴生物穿過(guò)潛穴時(shí)會(huì)分泌黏液，利用黏液捕獲有機(jī)質(zhì)或細(xì)粒顆粒；或結(jié)合碎屑（砂質(zhì)或泥質(zhì)）形成潛穴壁或襯里[34]。潛穴中黏土-有機(jī)質(zhì)-氧化鐵充填物表明沉積物經(jīng)歷沉積混合型生物擾動(dòng)，這種類型的生物擾動(dòng)通常會(huì)降低孔隙度和滲透率。潛穴和潛穴襯里的充填物隨著沉積物中生物的攝食活動(dòng)而聚集。該沉積混合型生物擾動(dòng)將細(xì)粒物質(zhì)（如黏土和有機(jī)質(zhì)）從宿主沉積物吸收到潛穴充填物或襯里，從而降低沉積物的均質(zhì)性和分選性，也使局部滲透率下降[3]。潛穴生物使局部區(qū)域的孔隙度和滲透率降低：壓汞孔隙度測(cè)量數(shù)據(jù)顯示宿主沉積物的孔隙度為27%，而潛穴內(nèi)部孔隙度為24%；點(diǎn)滲透率測(cè)量結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)，宿主沉積物的滲透率較高，其次為潛穴襯里，潛穴內(nèi)部最低，宿主沉積物滲透率為（158～381）×10?3μm2，而潛穴內(nèi)部和襯里滲透率為（33.8～176.0）×10?3μm2（見圖4e、表1），潛穴充填物相對(duì)宿主沉積物滲透率降低78%。

表1　樣品S1滲透率分布

3.3 W-6井生物擾動(dòng)砂巖

3.3.1 沉積特征和遺跡構(gòu)造

W-6井主要發(fā)育砂巖相、粉砂巖相和泥巖相。砂巖相可進(jìn)一步劃分為塊狀砂巖亞相、層狀砂巖亞相、富含化石砂巖亞相和生物擾動(dòng)砂巖亞相。

本次研究中的樣品S2和樣品S3均取自生物擾動(dòng)砂巖段，且均為暗黃色(Munsell顏色代號(hào)為5Y6/4)、塊狀構(gòu)造、固結(jié)良好、分選性中等。根據(jù)生物擾動(dòng)指數(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)[2]，其生物擾動(dòng)強(qiáng)度為60%～99%，代表強(qiáng)烈—?jiǎng)×覕_動(dòng)。生物擾動(dòng)地層以發(fā)育螺旋泥質(zhì)襯壁蛇形跡潛穴為特征（見圖5、圖6）。

樣品S2和樣品S3均為細(xì)粒砂巖，主要成分為石英，其次為黏土，分選性為中等—好，顆粒為次棱狀—次圓狀，以原生晶間孔為主。類似于樣品S1，清晰的顆粒邊緣表明主要成巖過(guò)程為機(jī)械壓實(shí)作用。

3.3.2 宿主沉積物孔滲條件和蛇形跡潛穴斑狀遺跡構(gòu)造樣品S2和樣品S3的主要遺跡構(gòu)造為泥質(zhì)襯壁蛇形跡潛穴（見圖5a、6a）。EDX分析顯示樣品S2和樣品S3巖石成分以石英為主，含有少量方解石（見圖5c、6d），同時(shí)潛穴襯里和潛穴壁的氧化鐵和黏土含量較高（見圖5d、6e），且已被薄片分析所證實(shí)。與潛穴充填物和宿主沉積物相比，氧化鐵和黏土在潛穴襯里和潛穴壁更為聚集（見圖6b）。兩個(gè)樣品均具有沉積物清除型生物擾動(dòng)特征。與潛穴生物形成的沉積物充填型相反，氧化鐵和黏土被選擇性地清除出潛穴充填物，并聚集于潛穴襯里。由于泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)被優(yōu)先從宿主沉積物中清除，泥質(zhì)襯壁潛穴形成生物清除型砂巖帶，從而提高分選性，并增大孔隙度[3]。

圖5　樣品S2巖心切面和EDX光譜

樣品S3以蛇形跡擾動(dòng)構(gòu)造為主，呈潛穴斑狀（見圖6c）。有學(xué)者認(rèn)為潛穴斑狀結(jié)構(gòu)代表對(duì)原生沉積的均質(zhì)化作用[35]，并可提高滲透率，這正好解釋了樣品S3中潛穴滲透率增強(qiáng)現(xiàn)象。

潛穴充填物孔隙度和滲透率高于宿主沉積物，遠(yuǎn)高于潛穴襯里。宿主沉積物孔隙度為30%，潛穴內(nèi)部孔隙度為32%；點(diǎn)滲透率測(cè)試發(fā)現(xiàn)潛穴內(nèi)部滲透率增大。樣品S2中，潛穴充填物、潛穴襯里和宿主沉積物的滲透率分別為（661～712）×10?3μm2、（236～267）× 10?3μm2和（290～606）×10?3μm2。相比于潛穴襯里和宿主沉積物，潛穴充填物滲透率分別提高167%和146%（見圖5b、表2）。

樣品S3中，潛穴充填物、宿主砂巖和潛穴襯里滲透率分別為（572～642）×10?3μm2、（176～555）×10?3μm2和95.4×10?3μm2。相對(duì)于宿主砂巖和潛穴襯里，潛穴充填物滲透率分別增加了169%和573%（見圖6a、表3）。

3.4 生物擾動(dòng)效應(yīng)差異

兩口井生物擾動(dòng)樣品主要差別在于生物擾動(dòng)降低了樣品S1的滲透率，而樣品S2和樣品S3的滲透率卻因生物擾動(dòng)而增大。原因在于潛穴活動(dòng)和潛穴充填物的不同。樣品S2和樣品S3中可見沉積物清除型潛穴活動(dòng)，而樣品S1表現(xiàn)為沉積物充填型潛穴活動(dòng)。樣品S2和樣品S3中潛穴內(nèi)黏土和有機(jī)質(zhì)被選擇性地從砂巖基質(zhì)中清除，并聚集于潛穴襯里，從而使砂巖基質(zhì)分選性更好、均質(zhì)性更強(qiáng)（見圖6b），并促使?jié)撗▋?nèi)局部區(qū)域的滲透率增大。樣品S1中可見沉積物充填活動(dòng)，潛穴生物將砂巖基質(zhì)中的黏土、氧化鐵和有機(jī)質(zhì)壓實(shí)/整合至潛穴充填物，并因此使得先前經(jīng)水動(dòng)力分選的潛穴內(nèi)部顆粒的分選性和均質(zhì)性降低，進(jìn)而降低局部滲透率（見圖4a—4h）。

圖6　樣品S3巖心切面、薄片和能量色散X射線光譜

表2　樣品S2滲透率分布

表3　樣品S3滲透率分布

本文研究結(jié)果可用于分析巴拉姆三角洲儲(chǔ)集層的生物擾動(dòng)效應(yīng)。滲透率是儲(chǔ)集層重要物性，應(yīng)對(duì)滲透率的影響因素進(jìn)行細(xì)致深入的研究。本次研究表明，在三角洲砂巖的描述和建模過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)研究生物擾動(dòng)砂巖，不能與非生物擾動(dòng)砂巖等同視之。還需重點(diǎn)關(guān)注潛穴活動(dòng)和潛穴類型，以及潛穴充填物。研究顯示砂質(zhì)充填型潛穴通常改善儲(chǔ)集層質(zhì)量。

4　結(jié)論

沉積物和沉積巖中生物-沉積作用形成各種遺跡化石、微構(gòu)造和遺跡構(gòu)造。生物將沉積物、礦物顆粒和有機(jī)物質(zhì)重組，改變沉積巖的原始組構(gòu)。生物擾動(dòng)作用既能提高巖石的分選性和均質(zhì)性，增大孔隙度和滲透率，又可降低沉積物和礦物顆粒的分選性，降低孔隙度和滲透率。巴拉姆三角洲W-1和W-6井儲(chǔ)集層巖心以雙杯跡和蛇形跡遺跡構(gòu)造為主，生物擾動(dòng)砂巖的孔隙度和滲透率取決于潛穴生物活動(dòng)和潛穴充填物。①潛穴生物的沉積物清除活動(dòng)使?jié)撗ǔ涮钗锔鍧崱⒎诌x性更好，因此增大滲透率（如樣品S2和樣品S3）。與宿主沉積物和潛穴襯里相比，樣品S3中潛穴滲透率分別提高了169%和573%；樣品S2中潛穴滲透率分別提高了167%和146%。潛穴生物將宿主沉積物和潛穴內(nèi)細(xì)粒物質(zhì)選擇性清除至潛穴襯里，導(dǎo)致氧化鐵和黏土聚集，增大潛穴和宿主砂巖的分選性和滲透率。②沉積物充填活動(dòng)將細(xì)粒物質(zhì)（黏土和有機(jī)質(zhì)）從宿主沉積物混入潛穴充填物或潛穴襯里，降低潛穴沉積物的均質(zhì)性和分選性，使得潛穴內(nèi)局部區(qū)域的孔隙度和滲透率下降（如樣品S1）。樣品S1潛穴充填物的實(shí)測(cè)滲透率比宿主砂巖低78%。因此可知，生物擾動(dòng)對(duì)巴拉姆三角洲儲(chǔ)集層孔隙度和滲透率的影響由潛穴充填物與潛穴活動(dòng)的類型決定。

滲透率分布的非均質(zhì)性表明使用穩(wěn)態(tài)氣體滲透率測(cè)量?jī)x測(cè)量強(qiáng)烈生物擾動(dòng)砂巖的全巖心滲透率不能代表砂巖的實(shí)際滲透率。由于生物擾動(dòng)作用造成儲(chǔ)集層的微觀非均質(zhì)性，對(duì)于強(qiáng)烈—?jiǎng)×疑飻_動(dòng)的砂巖，點(diǎn)滲透率測(cè)量更有意義。對(duì)于微觀非均質(zhì)性（如生物擾動(dòng)儲(chǔ)集層）研究，點(diǎn)滲透率測(cè)量法非常有效，因?yàn)樵摲椒芨斓販y(cè)量特定點(diǎn)的滲透率。

本次研究的主要應(yīng)用價(jià)值在于提出了對(duì)儲(chǔ)集層中生物擾動(dòng)地層的物性預(yù)測(cè)方法：根據(jù)生物擾動(dòng)巖石的生物擾動(dòng)類型，可預(yù)測(cè)生物擾動(dòng)影響下儲(chǔ)集層物性是改善還是變差。

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（編輯 林敏捷）

Effect of bioturbation on reservoir rock quality of sandstones: A case from the Baram Delta, offshore Sarawak, Malaysia

Ben-Awuah Joel, Padmanabhan Eswaran
(Department of Geosciences, Faculty of Geosciences and Petroleum Engineering, Universiti Teknologi PETRONAS, Tronoh, Perak 31750, Malaysia)

Abstract:With the Baram Delta in Malaysia as research subject, the effect of bioturbation on porosity and permeability of reservoir sandstones is evaluated and analyzed based on core and thin section analysis, EDX(energy-dispersive X-ray), FESEM(Field Emission Scanning Electron Microscope), mercury porosimetry and spot permeametry measurement. Samples are from cored intervals of two wells in the Baram Delta, W-1 and W-6. Analysis results indicate that the cored intervals in well W-1 are dominated by Diplocraterion ichnofabrics, intensely bioturbated, sediment packing activity is observed, and fine grade materials(clays and organic matter)from the host sediment are incorporated into burrow fills and linings, thereby decreasing isotropy and sorting of the sediments and reducing the local porosity and permeability in the burrows. The cored intervals in well W-6 are dominated by Ophiomorpha ichnofabrics, highly to intensely bioturbated, clays and mud are cleaned from the burrow fill and host sediment and concentrated in the burrow linings, sediment cleaning activity by burrowing organisms results in cleaner and well sorted burrow fill materials, thereby increasing the local porosity and permeability in the burrows. Porosity and permeability of reservoir rocks in the Baram Delta have therefore either been enhanced or reduced by bioturbation depending on the type of burrow, fill material and burrowing activity.

Key words:Baram Delta; Sarawak basin; bioturbation; ichnofabric; burrows; rock heterogeneity; porosity; permeability; Ophiomorpha; Diplocraterion

收稿日期：2014-07-06 修回日期：2015-01-25

作者簡(jiǎn)介：第一Ben-Awuah Joel（1985-），男，加納人，現(xiàn)為馬來(lái)西亞國(guó)油科技大學(xué)石油地質(zhì)專業(yè)博士研究生，主要從事盆地模擬、含油氣系統(tǒng)、油藏地球化學(xué)、油氣分布規(guī)律、油藏非均質(zhì)性和油氣資源評(píng)價(jià)方面的研究。地址：Department of Geosciences, Faculty of Geosciences and Petroleum Engineering, Universiti Teknologi PETRONAS（UTP）, 31750 Tronoh, Perak, Malaysia。E-mail：jbenawuah@gmail.com

DOI:10.11698/PED.2015.02.09

文章編號(hào)：1000-0747(2015)02-0200-09

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE122