巴麥地區(qū)石炭系小海子組儲層特征及控制因素分析

范筱聰，孟祥豪，徐梅桂，劉 迪，李映濤

（成都理工大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都 610059）

巴麥地區(qū)石炭系小海子組儲層特征及控制因素分析

范筱聰，孟祥豪，徐梅桂，劉 迪，李映濤

（成都理工大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都 610059）

在巖心觀察、鑄體薄片、掃描電鏡資料分析的基礎上，結合孔隙度、滲透率等物性資料，分析巴麥地區(qū)石炭系小海子組儲層特征及控制因素.結果表明：該組的儲集層巖石類型中，白云巖儲層物性較灰?guī)r好，而顆?；遥ㄔ疲r物性也較非顆粒灰（云）巖好；儲集空間類型以粒間溶孔、粒內溶孔和晶間溶孔為主；沉積相帶、成巖作用及構造作用等是影響研究區(qū)儲層物性的重要條件，其中高能的臺地灘相儲集巖是有利儲層的發(fā)育地帶，大氣淡水暴露溶蝕作用和白云巖化作用改善了儲集空間，構造破裂作用所產生的裂縫使儲層物性得到進一步改善.該研究對認識巴麥地區(qū)小海子組儲層特征及主控因素有參考意義.

巴麥地區(qū)；小海子組；儲層特征；控制因素；高能相帶；儲集空間；塔里木盆地

DOI 10.3969／j.issn.2095－4107.2012.04.003

0 引言

近年來，巴麥地區(qū)的碳酸鹽巖油氣勘探不斷取得突破，相繼發(fā)現(xiàn)巴什托、亞松迪、鳥山、和田河氣田.石炭系小海子組作為重要的油氣勘探層位，隨著巴楚隆起巴探5井和麥蓋提斜坡巴探6井、巴探8井小海子組在不同類型圈閉均有油氣發(fā)現(xiàn)，展示了該組良好的油氣勘探前景［1－3］.雖然前人對塔里木盆地古生界的碳酸鹽巖儲層進行研究，主要集中在塔中和塔北地區(qū)，但對巴麥地區(qū)碳酸鹽巖儲層的研究相對較少.該區(qū)域前期的勘探已經證實，石炭系小海子組的優(yōu)質儲集體與高能相帶關系密切，因此有必要對該組碳酸鹽巖地層的沉積相進行研究；另外，對于該組碳酸鹽巖儲集體主控因素的描述比較籠統(tǒng).根據塔里木盆地碳酸鹽巖儲層的研究成果［4－15］，筆者利用鉆井巖心、普通薄片和鑄體薄片資料及物性測試等手段，結合多口井的物性分析數據，分析小海子組碳酸鹽巖儲層的基本特征；綜合研究區(qū)的沉積、成巖及構造特征，分析小海子組碳酸鹽巖儲層的主要控制因素，為油氣勘探提供地質依據.

1 沉積相特征

塔里木盆地巴麥地區(qū)石炭系包括巴楚、卡拉沙依與小海子組.研究區(qū)目的層小海子組除在巴楚隆起西北部同1井區(qū)及巴5、方1井區(qū)缺失外，在其他地區(qū)有分布.小海子組沉積期，是繼砂泥巖段海退后發(fā)生的一次規(guī)模最大的海侵［16］，海侵的范圍覆蓋整個研究區(qū)，在該層頂部形成大面積分布的灰?guī)r.研究區(qū)水體整體較安靜，除在局部地區(qū)發(fā)育局限臺地相和高能臺地邊緣淺灘相外，其余為開闊臺地相沉積.相對于巴楚組，小海子組高能臺地邊緣相范圍有所增加（見圖1）.

1.1 開闊臺地相

巴麥地區(qū)的大部分地區(qū)為開闊臺地相.該相海域廣闊，海水循環(huán)較好，水深較大，適合各種生物生長，除在開闊臺地邊緣和開闊臺地內部的局部地區(qū)分布有各種高能灘體外，總體上為低能環(huán)境.通過對巴探6、麥10井的鏡下薄片分析，發(fā)現(xiàn)該亞相的白云巖化作用較弱，并且溶蝕孔隙不發(fā)育.開闊臺地可進一步劃分為：①臺內淺灘.發(fā)育于臺地內部，為開闊臺地環(huán)境中的淺水或靜水環(huán)境的相對高能地帶，粒屑較為豐富，以亮泥晶粒屑灰?guī)r為主，夾亮晶粒屑灰?guī)r.研究區(qū)的康1－康2－巴探5井區(qū)及玉北1－勝和2井區(qū)可見此類沉積，主要發(fā)育鮞粒灘、礫屑灘和生屑灘，儲集物性較好.②臺內洼地.主要位于灘體之間，水體循環(huán)較好，能量較低，泥質含量變多，常發(fā)育低能的泥晶灰?guī)r和含泥灰?guī)r.

圖1 塔里木盆地巴麥地區(qū)石炭系小海子組沉積相

1.2 局限臺地相

受地勢及靠海一側水下高地的阻隔，水體循環(huán)較差，水體能量較弱，局部地帶出現(xiàn)高能環(huán)境，主要由鮞粒灰?guī)r及生屑灰?guī)r組成.研究區(qū)巴什托（麥6井區(qū)）—亞松迪（巴參1井區(qū)）的周緣地區(qū)及巴楚隆起東南部為局限臺地發(fā)育區(qū).

1.3 臺地邊緣淺灘相

位于碳酸鹽臺地邊緣地帶，受波浪、潮汐作用強烈，小海子組臺地邊緣高能帶分布較廣，臺地邊緣淺灘相極為發(fā)育，主要位于研究區(qū)的西南部，有典型的具交錯層理且分選很好的顆?；?guī)r（鮞?；?guī)r、生屑灰?guī)r），是有利儲集體的發(fā)育帶.由于臺緣高能灘周期性暴露在大氣淡水成巖環(huán)境中，易發(fā)生風化淋濾和準同生白云化作用，形成的白云巖儲層物性也較好.

2 儲層巖石學特征

研究區(qū)小海子組儲層巖石類型以灰?guī)r為主，白云巖類較少.其中灰?guī)r以泥微晶為主，其次為亮晶粒屑灰?guī)r、粒屑泥微晶灰?guī)r及（含）泥質灰?guī)r，粒屑成分主要為生物碎屑、砂屑等.白云巖也多為泥微晶結構，部分為粒屑（砂屑、鮞粒、粒屑）白云巖.與寒武—奧陶系不同的是，在小海子組，石英、黃鐵礦及硅質等陸源物質較為常見（見圖2）.總體來說，該組物性較好的是粒屑灰?guī)r和白云巖，其次為云質灰?guī)r.

2.1 泥—微晶灰?guī)r

研究區(qū)分布最廣的一類巖石，占儲層的70%左右.礦物成分以微晶方解石和泥為主，含少量白云石，偶見石英、硅質、黃鐵礦等.其中方解石大多較干凈明亮，是低能環(huán)境的產物（見圖2（A））.

2.2 顆粒灰?guī)r

巖石中顆粒含量（鏡下視域范圍內面積百分比，下同）大于50%的灰?guī)r，一般屬于中—高能臺緣灘和臺內灘產物，可進一步分為（亮晶）砂屑灰?guī)r、（亮晶）生屑灰?guī)r和（亮晶）鮞?；?guī)r.

①亮晶生屑灰?guī)r.通過對多口井的薄片觀察，發(fā)現(xiàn)生屑灰?guī)r在研究區(qū)很發(fā)育，生屑含量一般在50%以上，常見的有海百合、瓣腮、腕足、棘屑、藻類及大量保存完好的筳等（見圖2（B）和圖2（C），在BT6井可見藻包裹生物屑形成的藻團塊.不少生屑已遭受溶蝕或白云石化作用，在玉1井的薄片中可以看到很多生物屑邊緣或整體已被泥晶化；在勝和2井也可以看到一些生物內部被完全溶蝕，形成鑄?？?，但大多數已被亮晶方解石或泥質重新充填.

圖2 塔里木盆地巴麥地區(qū)小海子組巖石學特征

②亮晶砂屑灰?guī)r.砂屑含量一般在60%以上（見圖2（D）），多為藻砂屑，常含有粉屑、生屑，粒屑較為少見，磨圓度良好，偶見生物擾動現(xiàn)象，顆粒間常見亮晶和灰泥雜基充填，可見世代膠結.

③亮晶鮞（豆）粒灰?guī)r.鮞?；?guī)r作為研究區(qū)內重要的儲集體，是高能環(huán)境的產物.不少鮞?；?guī)r中還伴有砂屑、礫屑和生物化石及其碎片.鮞粒多為單鮞及一些復鮞（見圖2（F）），有的鮞粒具同心層，鮞粒大小一般為0.8～2.0mm，少數為橢圓形（見圖2（E））.研究區(qū)內大部分鮞?；?guī)r為殘余結構，多被泥晶化或者邊緣甚至內部都已被方解石完全交代，有的只可見同心層黑影.在BT8、BT5、伽1和巴4井地區(qū)還發(fā)育高能相的豆粒灰（云）巖（見圖2（H））.

2.3 泥—微晶白云巖

小海子組碳酸鹽巖儲層中白云類較少，且多為泥微晶結構，少量為粉晶，基本由交代成因及重結晶作用形成的白云石晶體組成，多呈它形—半自形均勻分布，晶粒含雜質，較為渾濁，晶間接觸較為緊密，部分粉晶白云巖中可見霧心亮邊結構（見圖2（G））.

2.4 （殘余）顆粒白云巖

白云石化后仍保留原巖顆粒結構的白云巖，在研究區(qū)內白云巖是較好的儲層，特別是顆粒白云巖.原始顆粒成分主要為砂屑、藻屑及鮞粒，含量高，一般為35%～50%，最高達70%，且多富含有機質.這類白云巖的原巖一般形成于開闊臺地或臺地邊緣環(huán)境，交代顆粒的白云石一般比較渾濁，有時可見顆粒被完全云化，只剩下原始灰?guī)r的結構特征，而有的原始顆粒溶蝕后又被白云石充填.

3 儲集空間類型及物性特征

3.1 儲集空間類型

觀察巴探5、麥6、巴參1、BK8和玉北1等井的巖心資料、鑄體薄片和掃描電鏡結果，研究區(qū)小海子組儲集空間類型主要為孔隙、裂縫和少量溶洞，孔隙包括粒間溶孔、粒內溶孔、晶間溶孔和少量鑄?？?

3.1.1 孔隙

①粒內（間）溶孔.主要發(fā)育在開闊臺地和臺地邊緣的顆粒灰?guī)r中，是研究區(qū)最為發(fā)育的孔隙（見圖3（B）和圖3（C）），通過觀察發(fā)現(xiàn)粒內溶孔孔隙形狀大多為不規(guī)則，極少數呈橢圓—圓形，溶孔孔徑一般為0.01～0.02mm.粒間溶孔多分布于鮞粒、砂屑、生屑等顆粒之間，主要是對膠結物發(fā)生溶解及在顆粒邊緣部位發(fā)生的溶蝕擴大.

圖3 塔里木盆地石炭系小海子組儲層儲集空間類型

②晶間溶孔.主要發(fā)育在白云巖中，大多是由淡水淋濾溶解或者埋藏期溶蝕產生的（見圖3（D））.小海子組溶孔的平均面孔率約為2%，個別為5%以上，如巴探2和巴探5井部分薄片的面孔率甚至達到10%～20%.

③鑄模孔.隨著溶解的進一步發(fā)生，顆粒內部組分被完全溶蝕，只保留顆粒外形特征的孔隙.小海子組發(fā)育鮞粒及生屑鑄?？祝ㄒ妶D3（E）），大部分鑄?？妆Ａ裟嗑?，泥晶套外圍被纖狀、葉片狀方解石及等軸細粒方解石充填.在巴探8井的4 505～4 513m處可見大量生物或鮞粒的內部組分被溶蝕，是由粒屑之間的選擇性溶解造成的.

3.1.2 溶洞

直徑大于2mm的孔隙稱為洞，溶洞往往伴隨著裂縫系統(tǒng)發(fā)育，且大多數是由溶蝕作用形成的，形狀不規(guī)則（見圖3（A））.在巴探5井中，可見40個直徑為5～10cm的溶洞，2～5cm的小洞為1 175個，多數未被充填，只有少數被半透明方解石、泥質充填；在巴探6、巴探8井還可見數個直徑為15cm以上的溶洞，但多數已被半透明方解石全充填.

3.1.3 裂縫

儲層中有效裂縫主要為構造縫和成巖縫（見圖2（F））.受構造應力作用形成的構造縫一般寬窄長短不等，產狀以水平縫和直立縫為主，縫寬為0.2～0.5mm.成巖縫主要為溶蝕縫和縫合線，有裂縫的樣品其滲透率顯著提高.研究區(qū)小海子組裂縫發(fā)育程度不高，為8條／m，且多數已被泥質、方解石或者有機質充填，只有少數微裂縫發(fā)育.

3.2 儲集空間物性特征

根據全區(qū)500多個樣品分析結果，小海子組孔隙度呈雙峰狀分布，跨度也較大，為1.00%～19.80%，平均孔隙度為8.37%，其中灰?guī)r樣品的平均孔隙度為3.22%，白云巖樣品的為15.95%.小海子組實測滲透率呈雙峰狀分布，為0.002×10－3～731.000×10－3μm2，平均為59.840×10－3μm2，其中灰?guī)r樣品的平均滲透率為2.436×10－3μm2，白云巖樣品的為172.020×10－3μm2.根據孔隙相關性，研究區(qū)小海子組灰?guī)r儲集體物性總體較差，白云巖儲集體物性較好，有超過60%樣品實測孔隙度、滲透率分別大于16%和100×10－3μm2，白云巖儲滲體孔洞發(fā)育、連通性好.

4 儲層成因控制因素

4.1 沉積環(huán)境

不同沉積相帶的碳酸鹽巖，由于其原始物質、埋藏與成巖過程不同，因此具有不同的物性特征，成為儲集巖的潛力也不相同.在高能的淺灘環(huán)境，由于灘體反復暴露于大氣水溶蝕環(huán)境，且混合水的白云化作用較強，溶蝕作用發(fā)育，有利于形成良好的儲層.研究區(qū)物性由好到差的順序與沉積相帶能量由高到低的順序一致，反映沉積環(huán)境是儲層發(fā)育的關鍵因素.

4.2 成巖作用

研究區(qū)構造運動復雜，海平面升降頻繁，儲集層主要經歷壓實、膠結、重結晶、交代、溶蝕和白云石化等成巖作用的改造.

①壓實作用.壓實作用是導致原生孔隙減少的主要因素.小海子組碳酸鹽顆粒之間呈點—線接觸，以線接觸為主，表現(xiàn)為顆粒的擠壓變形及錯開，說明在埋藏期顆粒受到的壓實作用較為強烈.隨著壓實作用的進行發(fā)生壓溶作用，形成鋸齒狀的縫合線，且大多已被泥質或黑色有機物質充填（見圖4（A））.

②膠結、交代作用.膠結作用導致孔隙空間減小.研究區(qū)膠結作用強烈，且多具有世代膠結的特征，使巖石原生孔隙幾乎消失（見圖4（B））.由圖4（C）可見三世代膠結，第一世代為海底同沉積期的泥晶化邊，呈纖柱狀沿邊緣近等厚生長；第二世代為粉—細晶鑲嵌狀膠結物，多發(fā)生于成巖早期，與第一世代膠結物呈不整合接觸；第三世代為顆粒狀膠結物，分布不太均勻，偶見第四世代即連晶方解石膠結，是深埋環(huán)境下的產物.交代作用是生物或原巖被白云石交代，還可見到第一、二世代膠結物或石英顆粒等被白云石交代（見圖4D）.

③重結晶作用.研究區(qū)內碳酸鹽的重結晶作用強烈，使泥微晶方解石（白云石）轉變?yōu)榉劬Ъ毦酥链志Вㄒ妶D4（E））.它一方面減少顆粒間的孔隙；另一方面又在重結晶過程中形成晶間孔，在總體上增加孔隙度.

④溶蝕作用.溶蝕作用是形成次生孔隙的主要成巖作用之一.受溫度、鹽度及CO2含量的影響，溶蝕作用可以發(fā)生在地層埋藏史中的任意時間，而構造運動使部分儲層多次抬升出露地表，遭受大氣淡水的淋濾溶蝕形成溶孔.灰?guī)r中最常見的溶蝕是顆粒（生屑、鮞粒、砂屑）灰?guī)r內部組分及膠結物的溶蝕，形成粒間（內）溶孔，偶見溶蝕作用強烈而形成的鑄?？?在云巖中沿著晶體邊緣進行溶解，形成晶間溶孔（見圖4（G）），或沿縫合線及晚期構造縫發(fā)生溶蝕擴大，如麥4井小海子組（4 385.5m）泥晶生屑云巖中沿縫合線發(fā)育的溶孔，使孔隙性能優(yōu)于其他層段.

⑤白云石化作用.白云巖化作用是控制巴麥地區(qū)小海子組碳酸鹽儲層發(fā)育的重要因素之一，在亞松迪、巴什托一帶因淺灘相較發(fā)育，隨著海平面的升降旋回，準同生白云化作用較強，顆粒及填隙物多已白云石化（見圖4（F）和圖4（H）），形成一定量的晶間孔隙，后經抬升暴露在大氣淡水環(huán)境中，部分晶間孔溶蝕擴大，產生大量的晶間溶孔，使該儲層具有較好的儲集性能.在埋藏過程中發(fā)生埋藏白云巖化作用（見圖4（I）），一般持續(xù)到成巖后期，多伴隨有重結晶作用，埋藏環(huán)境的礦化程度高、深部流體的對流及殘余的海水是導致埋藏白云石化的主要流體.在該環(huán)境下形成的白云石一般晶粒較粗，且具有霧心亮邊或環(huán)帶狀構造，當白云化強烈時，晶間孔會十分發(fā)育，且連通性強.

4.3 構造作用

構造作用主要產生裂縫、斷裂等，裂縫的發(fā)育能提高研究區(qū)儲層的儲集和滲透能力，而且有些構造縫也易受后期的巖溶作用而形成溶蝕縫.構造和斷裂是多期的，多與當地地殼運動背景相配合，對于研究區(qū)晚石炭世，多期的構造運動和海平面的升降旋回，特別是受海西運動和喜山運動的擠壓應力場作用，形成現(xiàn)在主要的斷裂構造帶，如巴什托斷裂、色力布亞斷裂等，使得在活動期內斷裂可作為油氣運移的主要通道，也為后期的溶蝕作用提供流體的運移通道.

圖4 塔里木盆地石炭系小海子組成巖作用特征

5 結論

（1）塔里木盆地巴麥地區(qū)石炭系小海子組巖石類型多樣，有結晶灰?guī)r、結晶白云巖類、顆粒灰?guī)r、顆粒白云巖類.其中以泥—微晶灰?guī)r最為發(fā)育，顆?；?guī)r和顆粒云巖儲集物性最好.

（2）小海子組儲集空間類型主要以粒間（內）溶孔、晶間溶孔與裂縫為主，小海子組沉積后至南閘組沉積前，遭到較長時間的暴露，表生淡水溶蝕作用使小海子組形成大量溶蝕孔隙.

（3）沉積相帶、成巖因素和構造因素是影響該區(qū)儲集性能的主要因素.其中沉積相是基礎，成巖作用是關鍵，構造作用使儲層進一步改善.高能的臺內灘及臺地邊緣淺灘相控制小海子組儲層發(fā)育和分布，而暴露溶蝕、白云巖化和構造作用有效改善儲集空間.

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Reservoir characteristics of carboniferous Xiaohaizi formation in Bamai region and their main control factors／2012，36（4）：18－23

FAN Xiao－cong，MENG Xiang－h(huán)ao，XU Mei－gui，LIU Di，LI Ying－tao
（State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan610059，China）

The research on the reservoir characteristics and control factor of the Xiaohaizi Formation ofCarboniferous in Bamai was carried outon the basis of analyzing the data on core observation，castthin section，scanning electron microscope and combined with the area porosity，permeability.Research shows thatthe properties of limestone is better than the dolomite and the properties of grainstone is better than the non－granular limestone.The main reservoir pore types include intergranular，intragranular dissolution and intercrystalline solution pores.The sedimentary facies，lithogenesis and tectonic process are main factors affecting reservoir properties in this area.Among them，the dissolution and dolomitization are favorable to improve the reservoir space，and the fractures produced by tectonism also improve the filtration of the reservoirs.The study has some significance for further research on reservoir characteristics of carboniferous Xiaohaizi Formation and their main control factor.

Bamai Region；Xiaohaizi formation；reservoir characteristics；control factor；high－energy facies；reservoir space；Tarim basin

book=4,ebook=108

TE121.3

A

2095－4107（2012）04－0018－06

2012－04－18；編輯：陸雅玲

中國石化西北分公司勘探開發(fā)研究院協(xié)作項目（KY2011－S－013）

范筱聰（1987－），女，碩士研究生，主要從事儲層地質及儲層地球化學方面的研究.