塔中北坡志留系柯坪塔格組下段儲層特征研究

楊素舉 （中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊830011）

沈杰 （中石化西北油田分公司監(jiān)督中心特種作業(yè)部，新疆 輪臺841600）

塔中北坡地區(qū)位于塔里木盆地中央隆起帶北緣順托果勒隆起的東南部，順托果勒低隆西鄰阿瓦提凹陷，東靠滿加爾坳陷，北鄰塔北隆起，南接塔中隆起。近年來，塔中地區(qū)志留系已有多口鉆井鉆遇油氣顯示，2011年3月完鉆的順9井在該區(qū)下志留統(tǒng)柯坪塔格組下段 （S1kL）首次獲得了低產(chǎn)油流，實現(xiàn)了塔中北坡古生界碎屑巖領域勘探的突破。前人雖對塔中地區(qū)志留系儲層做過大量的研究工作，但多局限于柯坪塔格組上段 （S1ku），而對S1kL儲層的研究卻相對甚少。隨著油氣勘探的不斷深入，對區(qū)內(nèi)S1kL儲層開展系統(tǒng)、深入的研究工作已顯得尤為迫切和重要。

1 儲層巖石學及物性特征

研究區(qū)S1kL儲層巖石類型以中－細粒巖屑砂巖為主，含極少量長石巖屑砂巖 （圖1）。石英體積分數(shù)（φ （Q））介于35%～55%之間，平均為46%；長石體積分數(shù) （φ （F））介于8%～13%之間，平均為10%左右；巖屑體積分數(shù) （φ （R））介于35%～45%之間，平均為44%左右。巖屑以泥巖巖屑、泥板巖巖屑、千枚巖巖屑和云母為主，酸性熔巖巖屑次之，少量為碳酸鹽巖屑。通過統(tǒng)計1200余塊巖心物性數(shù)據(jù)可知，區(qū)內(nèi)S1kL儲層孔隙度主要分布于5%～6%之間，平均為5．5%，最大為9．5%；滲透率主要分布于0．05～0．5mD之間，平均為0．28mD （圖2），具低孔－低滲儲層特征。

圖1 研究區(qū)S1kL巖石分類三角圖

圖2 研究區(qū)S1kL孔隙度、滲透率縱向分布圖

2 儲集空間類型

研究區(qū)S1kL儲層面孔率平均為4．1%，主要發(fā)育殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔、粒緣溶孔、微裂縫等6種孔隙類型 （圖3），以原生粒間孔為主。

1）殘余粒間孔 主要是由于石英次生加大、綠泥石薄膜發(fā)育使得原生孔隙減少而形成的剩余原生孔隙，其次為晚期碳酸鹽膠結、泥質(zhì)充填后形成的剩余原生孔隙。殘余粒間孔占有效孔隙總數(shù)的49%左右 （圖4 （a））。

2）粒間溶孔 約占有效孔隙總數(shù)的22%，溶孔直徑變化大，形態(tài)多樣，邊緣多為港灣狀，少見碳酸鹽溶蝕殘余。主要為顆粒邊緣溶孔，膠結物溶孔與雜基溶孔少見 （圖4（b））。

3）粒內(nèi)溶孔 約占有效孔隙總數(shù)的18%，主要由巖屑、長石等不穩(wěn)定顆粒溶蝕、溶解而成，溶孔孔隙小，多呈殘骸狀或蜂窩狀 （圖4（c））。

4）晶間孔與粒緣溶孔 約占有效孔隙總數(shù)的3%，主要為自生膠結物、充填物晶體內(nèi)的少量孔隙，如花瓣狀綠泥石、蜂窩狀伊－蒙混層等晶間微孔 （圖4（d））。

5）微裂縫 約占有效孔隙總數(shù)的8%，部分為壓實作用形成的粒緣縫在受力較強時破壞石英顆粒形成的微裂縫，其他則為構造應力作用形成的裂縫、微裂縫，沿泥礫邊界發(fā)育或切穿巖石 （圖4（e））。

圖3 研究區(qū)S1kL儲集空間類型分布柱狀圖

圖4 研究區(qū)S1kL孔隙類型鏡下照片

3 儲層成巖作用類型

研究區(qū)S1kL儲層成巖作用主要有壓實及壓溶作用、膠結作用、溶蝕作用及交代作用等。

3．1 壓實及壓溶作用

沉積物進入埋藏成巖階段后，在上覆地層不斷沉積過程中，壓實作用愈加強烈，致使顆粒間的接觸關系逐漸由點接觸向線接觸、凹凸接觸演變。同時，隨著上覆地層壓力的進一步增加，顆粒間的接觸部位會發(fā)生化學壓溶作用。研究區(qū)S1kL石英顆粒的次生加大最高可達Ⅲ級，多見于石英顆粒富集分布處，而在具油質(zhì)瀝青充填的孔隙邊緣或連晶方解石富集處，經(jīng)溶蝕或被交代，次生加大現(xiàn)象不明顯 （圖5）。

圖5 研究區(qū)S1kL壓實作用鏡下照片

3．2 膠結作用

膠結作用在區(qū)內(nèi)較為普遍，膠結物類型豐富，主要為碳酸鹽、硅質(zhì)及自生黏土礦物。

碳酸鹽膠結普遍發(fā)育，常見的有方解石、含鐵方解石、白云石、鐵白云石及菱鐵礦，大致可分為早、晚2期。早期碳酸鹽主要作為膠結物沉淀于孔隙中；晚期含鐵碳酸鹽常以粒狀形式充填于碎屑顆粒間，或交代其他礦物 （圖6（a））。晚期方解石的沉淀發(fā)生于部分溶解作用之后。

硅質(zhì)膠結主要表現(xiàn)為硅質(zhì)碎屑的次生加大（圖6（b）），以石英最為常見，且不止一期，局部地區(qū)可見2期或多期。石英的次生加大可分為無痕和有痕2類，對于有痕次生加大，一般在偏光顯微鏡下便可識別，但無痕次生加大時則需要借助于陰極發(fā)光顯微鏡觀察。

泥質(zhì)膠結的黏土礦物為綠泥石、伊利石、伊－蒙混層、綠－蒙混層等，約占填隙物總數(shù)的40%。

圖6 研究區(qū)S1kL膠結作用鏡下照片

圖7 研究區(qū)S1kL溶蝕作用鏡下照片

3．3 溶蝕作用

溶蝕作用具有選擇性，主要表現(xiàn)在：石英顆粒順邊溶蝕，部分呈港灣狀；長石沿解理或邊緣發(fā)生溶蝕，呈篩網(wǎng)狀或殘骸狀 （圖7）。膠結物、碳酸鹽的溶蝕作用可分2期，即早期方解石被溶蝕帶出，形成鄰近砂層中的斑塊狀碳酸鹽膠結物，而晚期則溶蝕形成大量自形碳酸鹽膠結物。

3．4 交代作用

主要為碳酸鹽和綠泥石交代顆粒，常見下列作用方式：①顆粒邊緣發(fā)生交代作用，使之呈不規(guī)則狀或港灣狀；②對顆粒整體交代，形成礦物假象；③顆粒大部分被交代，具殘余物包體、殘骸狀或交代切割現(xiàn)象。碳酸鹽對巖屑和長石交代作用較強，但對石英則較弱，多為邊緣交代。綠泥石交代石英時，常呈蠕蟲狀，沿邊緣交代，致石英加大邊呈港灣狀 （圖8）。

圖8 研究區(qū)S1kL交代作用鏡下照片

4 成巖階段劃分

通過對研究區(qū)S1kL成巖階段劃分標志的統(tǒng)計分析來看，該層系黏土礦物中缺乏純蒙脫石和高嶺石，普遍以混層形式出現(xiàn)，伊－蒙混層和伊利石的含量相對較高，具一定的綠泥石，表明S1kL主要處于中成巖階段的A2－B期 （圖9）。

圖9 研究區(qū)S1kL成巖階段劃分圖

5 儲層發(fā)育主控因素

5．1 沉積微相

研究區(qū)S1kL在前濱和臨濱沉積環(huán)境中發(fā)育的儲集砂體厚度大，顆粒相對較粗，分選、磨圓較好，儲集物性好，油氣顯示良好，是有利的儲集巖體。而臨濱下部和過渡帶環(huán)境中發(fā)育的儲層相對較薄且顆粒細，泥質(zhì)含量多，影響儲層物性。

5．2 成巖作用

研究區(qū)S1kL砂巖中巖屑含量較高，存在較多的不穩(wěn)定組分，該組分在長期的構造和沉積演化過程中，或發(fā)生塑性變形，或經(jīng)成巖作用改造而導致結構改變，從而堵塞孔隙，影響儲層物性。

5．3 超壓

研究區(qū)在海西期沉積之后，構造相對穩(wěn)定，地層發(fā)育齊全，僅缺失侏羅系，特別是從新生代以來，地層持續(xù)快速埋藏，使得S1kL呈現(xiàn)欠壓實狀態(tài)，加之上覆柯坪塔格組中段泥巖的區(qū)域性封蓋作用，抑制了超壓系統(tǒng)內(nèi)流體活動和能量交換，減緩成巖作用，故導致S1kL出現(xiàn)超壓，進而保存了一定的原生孔隙。

5．4 裂縫

研究區(qū)發(fā)育北東走向的順托1號左旋走滑斷裂及其與之伴生的次級斷裂，形成了小型拉分地塹，從而為裂縫的發(fā)育創(chuàng)造了有利條件。從巖心觀察表明，該走滑斷裂帶附近可見高角度裂縫，縫面平直，延伸長度大且未充填，縫面上被有機質(zhì)浸染，并可見油斑級別的油氣顯示。盡管裂縫對儲層孔隙度的貢獻不明顯，但卻提高了滲透率（圖10），使孔隙間的連通性得以加強。

圖10 研究區(qū)S1kL裂縫與儲層物性關系圖

6 結論

1）塔中北坡柯坪塔格組下段 （S1kL）儲層具低孔－低滲特征，發(fā)育壓實及壓溶作用、膠結作用、溶蝕作用等成巖作用類型，成巖階段位于中成巖A2－B期。

2）多種因素控制了區(qū)內(nèi)有利儲層的發(fā)育。前濱和臨濱沉積環(huán)境中發(fā)育的儲集砂體厚度大、物性好，是有利的儲集相帶；成巖作用對儲層具有一定程度的改造；超壓的存在延緩了儲層致密化，保留了部分原生孔隙；裂縫的發(fā)育使孔隙連通，改善了儲層的滲透能力。

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