哥伦比亚加勒比海边缘海滩沉积物的成岩正演模拟：储层物性控制因素分析

本研究针对哥伦比亚加勒比海边缘储层物性控制机制不明的问题，通过现代海滩沉积物成分-结构数据结合成岩正演模拟（Touchstone?），揭示了砂体组成（石英/碳酸盐胶结物）、结构（分选性）及埋藏史对孔隙度（15-30%）和渗透率（100-2000 mD）演化的影响，为未勘探区储层质量预测提供了半定量依据。

　　

在哥伦比亚加勒比海边缘的油气勘探中，储层质量预测长期受限于复杂成岩过程与沉积物源多样性的交互影响。该区域新生代砂岩储层（如Porquero组、Tubará组）虽已发现商业性油气藏，但孔隙度（12-30%）和渗透率（100-6000 mD）的剧烈变化缺乏系统性解释。更关键的是，勘探前沿区井下数据稀缺，难以直接评估成岩作用对储层的改造强度。这一科学瓶颈促使研究团队采用"将今论古"思路，通过现代海滩沉积物类比，破解古储层演化密码。

来自中国的研究团队联合国际专家，在《Marine and Petroleum Geology》发表成果，创新性地将21个现代海滩样品（覆盖1200km海岸线）的矿物学-结构数据与三维埋藏史模型（Mero-1、Arazá-1、Morrosquillo-1井）耦合，运用Touchstone?成岩模拟平台，首次量化了哥伦比亚加勒比海不同物源区储层的成岩演化路径。研究通过设置基准情景（实测成分）和敏感性情景（5%/15%碎屑基质或碳酸盐胶结物），揭示了控制储层物性的关键阈值。

关键技术方法包括：1) Gazzi-Dickinson点计数法确定砂体成分；2) PetroMod1D构建埋藏史模型；3) Touchstone?模拟机械压实（COPL）与石英胶结（CEPL）竞争过程；4) XRD全岩矿物分析；5) 基于Panda-Lake方程的渗透率建模。样本来自4大物源系统（Atrato/Sinú-Magdalena、SNSM-Magdalena等）的21个海滩位点，涵盖 dunes-foreshore三维采样。

4.1 砂体结构与成分
现代砂体呈现东西向成分分带：西部Sinú流域砂体含特征性辉石（达17.52%）和浊沸石，反映母岩为镁铁质火山岩/蛇绿岩；中部Magdalena砂体以角闪石（17.61%）为标志；东部SNSM砂体含大量高级变质岩屑（65.63%石英+27.06%斜长石）。分选系数（Trask）与粒径呈负相关，西部极细砂（150-220μm）分选最佳，而东部中砂分选较差。

4.2 埋藏史重建
Morrosquillo-1井（西部）显示最强烈热演化（T_max
113°C），中中新世沉积速率达400m/Myr；Mero-1井（东部）经历14Ma侵蚀间断，导致石英胶结启动延迟3-5Myr。有效应力轨迹揭示西部盆地机械压实更强烈（σ'＞40MPa）。

4.3 成岩与储层质量模拟
基准模拟表明：1) 初始IGV（粒间体积）33-48%受控于分选性，分选差使沉积孔隙度降低15vol%；2) 东部高石英砂体（C20P1）抗压实能力最强，最终孔隙度22%vs西部13%；3) 5%碎屑基质使渗透率骤降3个数量级（2363→1mD），而15%碳酸盐胶结仅降低1个数量级。敏感性分析证实：石英含量＞65%的砂体在σ'=60MPa时仍能保持＞18%孔隙度，而含15%基质的砂体孔隙度＜10%。

讨论与结论
该研究首次建立哥伦比亚加勒比海"物源-成岩-储层质量"定量关系链：1) 西部火山物源砂体因含基质/岩屑易压实，需警惕渗透率陷阱；2) 东部SNSM物源石英砂体（如Jimol组）即使经历深埋（4682m）仍可保持＞20%孔隙度；3) 碳酸盐胶结（5-15%）可抑制压实但导致渗透率各向异性。成果的创新性在于：1) 用现代沉积约束古储层初始参数；2) 识别出基质含量5%为渗透率突降阈值；3) 提出西部盆地勘探应优先寻找早期碳酸盐胶结带。

这项研究为边缘海盆地储层预测提供了可推广的方法学框架，其半定量模型已被哥伦比亚国家油气局（ANH）用于更新Neogene储层评价标准。未来研究需结合流体包裹体测温，进一步约束石英胶结动力学参数。