阿姆河右岸區(qū)塊卡洛夫—牛津階礁灘型儲(chǔ)集層特征

聶明龍，趙星林，程木偉，陳驍帥

阿姆河右岸區(qū)塊卡洛夫—牛津階礁灘型儲(chǔ)集層特征

聶明龍1，2，趙星林1，程木偉3，陳驍帥1

（1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧葫蘆島125105；2.中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京10083；3.中國石油勘探開發(fā)研究院亞太所，北京100083）

礁灘體是阿姆河右岸區(qū)塊中—上侏羅統(tǒng)卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的主要類型，通過對(duì)阿姆河右岸區(qū)塊地震相分析、典型鉆井的巖石薄片鑒定和儲(chǔ)集層物性測試，結(jié)合古地貌和地層對(duì)比，探討了阿姆河右岸區(qū)塊卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖礁灘體類型，分析了礁灘型儲(chǔ)集層成因。阿姆河右岸區(qū)塊卡洛夫—牛津階發(fā)育臺(tái)緣礁灘體和緩坡礁灘體2種類型的礁灘體。礁灘體發(fā)育受古地貌控制，沉積環(huán)境是礁灘型儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素，生物組分選擇性溶蝕作用是形成2類礁灘型儲(chǔ)集層差異的原因，臺(tái)緣礁灘體原生骨架孔、粒間孔發(fā)育，造礁生物、生物碎屑等易溶蝕組分含量高，易于成巖流體滲入而形成溶蝕孔隙，儲(chǔ)集層物性好，古地貌高部位是礁灘型儲(chǔ)集層有利發(fā)育區(qū)。

阿姆河盆地；阿姆河右岸區(qū)塊；卡洛夫階；牛津階；緩坡礁灘；臺(tái)緣礁灘；碳酸鹽巖儲(chǔ)集層

礁灘型儲(chǔ)集層是碳酸鹽巖油氣勘探的重要對(duì)象之一，易形成儲(chǔ)量豐富的油氣藏。根據(jù)對(duì)全球226個(gè)大中型碳酸鹽巖油氣藏的統(tǒng)計(jì)，礁灘型儲(chǔ)集層油氣藏占43.4%［1-2］。已在礁灘型儲(chǔ)集層中發(fā)現(xiàn)了許多大型油氣藏，如美國二疊盆地和密執(zhí)安盆地、西加拿大盆地、中亞濱里海盆地等生物礁灘型油氣藏［3-5］。在塔里木盆地奧陶系，四川盆地寒武系、二疊系、三疊系和鄂爾多斯盆地奧陶系也先后發(fā)現(xiàn)了生物礁灘型油氣藏。前人對(duì)生物礁的形成環(huán)境、礁灘型儲(chǔ)集層的成因等進(jìn)行了大量研究后指出［6-11］，生物礁灘的發(fā)育受古地貌、海水能量等環(huán)境因素控制，礁灘體沉積后還受成巖作用及構(gòu)造作用等諸多因素的影響。

阿姆河盆地是中亞地區(qū)最重要的含油氣盆地［12-13］，在阿姆河右岸地區(qū)有中國石油對(duì)外合作的重要區(qū)塊。該區(qū)中—上侏羅統(tǒng)卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖是主要的勘探目的層［14］，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層主要發(fā)育在礁灘體中［15-22］。與中國中—晚成巖階段的古生界礁灘型儲(chǔ)集層不同，阿姆河右岸區(qū)塊侏羅系礁灘型儲(chǔ)集層主要形成于中成巖階段。本文通過區(qū)域內(nèi)典型鉆井的巖心和測井、地震等資料，研究了阿姆河右岸區(qū)塊礁灘體發(fā)育特征及其形成機(jī)制，旨在為油氣勘探提供參考。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

阿姆河盆地在古生界基底和二疊—三疊紀(jì)裂陷期過渡基底之上，沉積了中—下侏羅統(tǒng)含煤建造和以大型堤礁系統(tǒng)為特征的中—上侏羅統(tǒng)卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖。中—晚侏羅世存在2期海侵和海退事件，晚侏羅世較大的海進(jìn)始于卡洛夫期初和牛津期初，大規(guī)模海退始于卡洛夫期末和牛津期末，大規(guī)模海平面升降與地殼強(qiáng)烈垂向升降運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，共同控制了碳酸鹽巖沉積旋回與沉積相帶分布。

圖1　研究區(qū)構(gòu)造位置

阿姆河右岸區(qū)塊位于阿姆河盆地東北部，呈北西—南東走向的狹窄長條形（圖1），橫跨了查爾朱凸起、堅(jiān)基茲庫爾凸起、桑迪克雷凸起、別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)等構(gòu)造單元［23］，卡洛夫—牛津階為“緩坡型有鑲邊型臺(tái)地”沉積模式，沉積相帶發(fā)育齊全，自西向東依次為蒸發(fā)臺(tái)地、局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、臺(tái)緣上斜坡、臺(tái)緣下斜坡、盆地等沉積相帶，碳酸鹽巖處于中成巖晚期，白云巖化不發(fā)育［24-26］。

2　礁灘體發(fā)育的構(gòu)造沉積背景

2.1地理特征

阿姆河右岸區(qū)塊二疊—三疊系基底存在多個(gè)受基底斷裂控制的斷塊古隆起構(gòu)造，中—下侏羅統(tǒng)沉積對(duì)基底具有填平補(bǔ)齊作用［27］。在中侏羅世晚期，早期裂谷基本被填平，卡洛夫—牛津階沉積前古地貌總體較平緩，西北部分布有查爾朱凸起及堅(jiān)基茲庫爾凸起，古地勢高，中部別什肯特坳陷地勢較低，東南部基薩爾褶皺隆起區(qū)相對(duì)較高，但較西北部低，整體上形成了西高東低的古地理格局。

2.2卡洛夫—牛津階地層對(duì)比

阿姆河右岸區(qū)塊卡洛夫—牛津階分為東、西部2種巖性組合類型，西部地層總厚度為350～450 m，自上而下分為硬石膏和灰?guī)r互層（XVac）、層狀灰?guī)r（XVp層）、塊狀灰?guī)r層（XVm）、礁上層（XVhp）、礁層（XVa）、礁下層（XVI），主要分布在堅(jiān)基茲庫爾凸起和查爾朱凸起。東部地層總厚度200～250 m，自上而下分為礁上層（XVhp）、礁層（XVa）和礁下層（XVI），可以與西部剖面類型對(duì)比，主要分布在桑迪克雷凸起及其以東地區(qū)（圖2）。東、西部地區(qū)礁下層—礁上層可以對(duì)比，厚度變化不大，說明沉積相對(duì)穩(wěn)定，不同在于塊狀灰?guī)r—硬石膏和灰?guī)r互層，東、西部發(fā)生明顯相變。

圖2　研究區(qū)卡洛夫—牛津階對(duì)比及礁灘體層位示意

3　礁灘體類型

根據(jù)巖性與地震相分析，結(jié)合地層發(fā)育特征，將阿姆河右岸區(qū)塊的礁灘體分為臺(tái)緣礁灘體和緩坡礁灘體2種類型。

3.1Sam-xx井礁灘體

Sam-xx井XVm層巖性以骨架礁灰?guī)r和生屑灰?guī)r為主，骨架礁灰?guī)r由具有原地固著生長的生物骨架構(gòu)成，具有堅(jiān)固的抗浪構(gòu)造，形成不同形狀的骨架灰?guī)r體，造礁生物包括厚殼蛤（圖3a）、鈣質(zhì)海綿（圖3b）、層孔蟲（圖3c）、苔蘚蟲（圖3d）等，附礁生物包括雙殼、有孔蟲、海百合、棘皮動(dòng)物等，以厚殼蛤礁灰?guī)r最多，形成礁核微相。生屑灰?guī)r主要為藻黏結(jié)生屑灰?guī)r（圖3e）和亮晶生屑灰?guī)r（圖3f），形成于高能臺(tái)地邊緣淺灘。

圖3　研究區(qū)卡洛夫—牛津階礁灘型儲(chǔ)集層巖性與孔隙

在地震剖面上，礁灘型儲(chǔ)集層頂面地震反射橫向連續(xù)性差，反射能量弱，頂面呈丘形或透鏡狀，內(nèi)部為雜亂或斷續(xù)弱反射，底面為中弱振幅、中等-斷續(xù)反射（圖4a），底面較難識(shí)別。

圖4　研究區(qū)中—上侏羅統(tǒng)臺(tái)緣（a）和緩坡（b）礁灘體地震相特征（剖面位置見圖1）

3.2Cha-xx井礁灘體

Cha-xx井位于桑迪克雷凸起，其XVa1—XVa2層巖性以黏結(jié)灰?guī)r、障積灰?guī)r為主，障積灰?guī)r由海底生物阻擋灰泥及碳酸鹽巖顆粒堆積而成，造礁生物主要為苔蘚蟲（圖3d）；黏結(jié)灰?guī)r是生物結(jié)殼黏結(jié)沉積物在原地形成的板狀和紋層狀灰?guī)r，主要由藍(lán)藻黏結(jié)生物碎屑、砂屑、球粒、灰泥等組成（圖3e），為斜坡低能生物丘微相，灘體邊緣、灘間等微相形成于水體能量較弱的沉積環(huán)境，由泥晶生屑灰?guī)r組成。

在地震剖面上，礁灘體呈丘形，礁灘體內(nèi)部見側(cè)積現(xiàn)象，厚層礁灘體具有垂向上疊置、橫向上較連續(xù)的特征，礁間為強(qiáng)反射、連續(xù)性好，生物礁、灘發(fā)育區(qū)地層厚度明顯增加（圖4b）。

3.32種類型礁灘體的對(duì)比

Sam-xx井礁灘體和Cha-xx井礁灘體造礁生物及沉積背景均不同，屬于2種類型礁灘體。中侏羅世，阿姆河盆地早期的裂谷基本填平，卡洛夫期之前地貌總體較平緩，卡洛夫期初的海侵事件，在阿姆河右岸區(qū)塊形成了一套厚度幾十米的混積陸架相泥灰?guī)r（XVI層），在海侵與平緩古地貌背景共同控制下沉積了礁層，厚度變化不大，自東向西變厚，一般為140～200 m，沉積物分異不明顯（圖2），沉積相帶展布寬緩，在水體能量較強(qiáng)的緩坡外帶，發(fā)育了大范圍分布的緩坡礁灘體，形成了Cha-xx井XVa1—XVa2層黏結(jié)丘、障積丘微相，屬于卡洛夫期緩坡型礁灘體。

牛津期初發(fā)生區(qū)域性海侵，阿姆河右岸區(qū)塊中東部卡洛夫期碳酸鹽緩坡整體被淹沒，進(jìn)入牛津期的鑲邊陸架型碳酸鹽臺(tái)地沉積階段。不同相帶的沉積厚度變化大，分異性增強(qiáng)，堅(jiān)基茲庫爾凸起及其以西地區(qū)，地層厚度大（圖2），發(fā)育了XVm層，XVp層和XVac層，在古海底處于淺水臺(tái)地與臺(tái)地邊緣斜坡之間的轉(zhuǎn)折部位，水體能量強(qiáng)，生物繁盛，形成了Samxx井以骨架礁和生屑灘組合而成的臺(tái)緣礁灘體。

4　形成礁灘型儲(chǔ)集層的控制因素

（1）古地貌控制礁灘體的發(fā)育基底西高東低的古地貌特征，控制了侏羅系卡洛夫—牛津階礁灘體的沉積。查爾朱凸起二疊—三疊系缺失，中—下侏羅統(tǒng)直接覆蓋在基底之上，堅(jiān)基茲庫爾凸起發(fā)育了斷塊古凸起，具有二疊—三疊系向凸起頂部超覆現(xiàn)象，發(fā)育了XVac—XVa層，形成了Sam-xx井臺(tái)緣礁灘體。桑迪克雷凸起及別什肯特坳陷，二疊—三疊系逐漸減薄，只發(fā)育了XVhp—XVa層，形成了Cha-xx井緩坡礁灘體。古地貌的變化，控制了卡洛夫—牛津階的沉積相帶展布，形成了2種不同類型的礁灘體。

（2）沉積環(huán)境是控制礁灘型儲(chǔ)集層的主要因素Sam-xx高能環(huán)境下的臺(tái)緣礁灘體巖性以礁灰?guī)r、顆粒灰?guī)r為主，沉積物中灰泥含量較少，一般具有骨架結(jié)構(gòu)和顆粒結(jié)構(gòu)，巖石原生孔隙、剩余原生孔隙發(fā)育（圖3a，圖3b和圖3c），儲(chǔ)集層孔隙度主要在8%～20%，滲透率主要在1～100 mD（圖5），儲(chǔ)集層物性好。Cha-xx井相對(duì)低能的緩坡型礁灘體巖石組分以黏結(jié)礁灰?guī)r、顆粒礁灰?guī)r為主，原生的骨架孔、粒間孔不發(fā)育（圖3d，圖3e），多為溶蝕孔隙，孔隙度主要在4%～12%，滲透率主要在0.1～10.0 mD，物性相對(duì)要差。不同沉積環(huán)境形成的緩坡礁灘體和臺(tái)緣礁灘體在巖性、生物組分及巖石結(jié)構(gòu)等均存在差別，是2類礁灘型儲(chǔ)集層物性差別的根本原因。

圖5　研究區(qū)中—上侏羅統(tǒng)礁灘型儲(chǔ)集層巖心孔隙度和滲透率頻率分布

（3）溶蝕作用是礁灘型儲(chǔ)集層差異的關(guān)鍵阿姆河右岸區(qū)塊卡洛夫—牛津階經(jīng)歷了同生期、早成巖期和晚成巖早期等成巖階段［24-26］，發(fā)生了同生期淡水淋濾作用、埋藏期組構(gòu)選擇性和非組構(gòu)選擇性溶蝕作用，生物組構(gòu)被溶蝕，如Sam-xx井中的厚殼蛤礁灰?guī)r發(fā)育大型孔洞以及在孔洞內(nèi)壁的方解石晶體（圖3f），由雙殼類化石經(jīng)過溶蝕作用形成的鑄?？锥?，當(dāng)雙殼類化石被完全溶解之后，沿著鑄模孔洞形成結(jié)殼狀方解石，多期溶蝕作用形成了粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？椎榷喾N類型的溶蝕孔隙及孔洞（圖6），粒內(nèi)溶孔、超大溶孔發(fā)育，因此，臺(tái)緣礁灘型儲(chǔ)集層物性好。

緩坡礁灘體巖性以障積灰?guī)r、黏結(jié)灰?guī)r、顆粒泥晶灰?guī)r為主，骨架礁灰?guī)r與生屑顆粒含量相對(duì)較低，在同生期受淡水淋濾作用的影響小，原生孔隙發(fā)育程度較臺(tái)緣礁灘體弱，因此在埋藏溶蝕階段，雖有生烴酸性水和深部熱液對(duì)巖石進(jìn)行溶蝕改造，但是灰?guī)r所含易溶生物骨屑相對(duì)少，形成的粒內(nèi)溶孔和超大溶孔遠(yuǎn)不如臺(tái)緣礁灘體發(fā)育（圖3e，圖3f），物性較臺(tái)緣礁灘體差。溶蝕作用對(duì)礁灘型儲(chǔ)集層發(fā)育有重要影響，尤其是生物組構(gòu)選擇性溶蝕作用。

圖6　研究區(qū)中—上侏羅統(tǒng)礁灘型儲(chǔ)集層孔隙類型頻率分布

5　結(jié)論

阿姆河右岸區(qū)塊卡洛夫—牛津階為西高東低的古地貌沉積環(huán)境，發(fā)育了卡洛夫階緩坡礁灘體和牛津階臺(tái)緣礁灘體2種類型礁灘體。古地貌控制了卡洛夫—牛津階礁灘體發(fā)育，沉積環(huán)境是礁灘型儲(chǔ)集層發(fā)育的主要因素，生物組構(gòu)選擇性溶蝕作用是形成2類礁灘型儲(chǔ)集層差異的關(guān)鍵，高能臺(tái)緣礁灘型儲(chǔ)集層古生物組分含量大，碳酸鹽巖原生孔隙較為發(fā)育，易溶組分高，溶蝕孔隙發(fā)育，而低能緩坡礁灘型儲(chǔ)集層則相反。

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（編輯顧新元）

Characteristics of Reef-Flat Reservoirs of Callovian-Oxfordian Stage in Right Bank Area，Amu-Darya Basin

NIE Minglong1，2，ZHAO Xinglin1，CHENG Muwei3，CHEN Xiaoshuai1
（1.School of Mining Technology，Liaoning University of Technology and Engineering，Huludao，Liaoning 125105，China；2.School of Energy Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China；3.Asia-Pacific Institute，Research Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina，Beijing 100083，China）

Reef-flat body is the dominant reservoir type in the Middle-Upper Jurassic Callovian-Oxfordian carbonate rocks in Amu-Darya basin.Based on seismic facies analysis，rock thin section identification and reservoir physical property test in Amu-Darya right bank，and combined with paleogeomorphology and stratigraphic correlation，the article demonstrates the types of reef-flat bodies in Callovian-Oxfordian carbonate rocks in Amu-Darya basin，and analyzes the genesis of the reef-flat reservoirs.2 types of reef-flat bodies such as platformmargin reef-flat body and gentle-slope reef-flat body are found in Callovian-Oxfordian strata in Amu-Darya basin.The development of the reef-flat bodies is controlled by paleogeomorphology and sedimentary environment is the main controlling factor of the development of the reef-flat reservoirs.Selective dissolution of biological components is the reason causing the differences of the 2 types of reef-flat reservoirs. All the characteristics of developed primary framework pores and intergranular pores in the platform-margin reef-flat body，high cotent of the easily dissolved components of reef-building organism and bioclastics，and easy to form diagenetic fluid infiltration and disolved pores indicate that the physical properties of the reservoirs are pretty good and the high positions of the paleogeomorphology are the favorable zones for reef-flat reservoir development.

Amu-Darya basin；Amu-Darya right bank；Callovian；Oxfordian；gentle-slope reef-flat；plat-margin reef-flat；carbonate reservoir

TE112.23

A

1001-3873（2016）05-0615-05DOI：10.7657/XJPG20160522

2015-10-23

2016-07-07

國家科技重大專項(xiàng)（2011ZX-05059）；國家青年基金（41402101，51304112）；遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目（201610147038）

聶明龍（1976-），男，黑龍江雙城人，講師，博士后，油氣地質(zhì)，（Tel）0429-5310568（E-mail）nieminglong@sohu.com