巴楚北部寒武系沉積相及儲層特征評價

何 翠，郭少斌，呂修祥，田 磊

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083； 2.中國石油大學(xué)(北京)，北京 102249；3.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

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巴楚北部寒武系沉積相及儲層特征評價

何 翠1，郭少斌1，呂修祥2，田 磊3

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083； 2.中國石油大學(xué)(北京)，北京 102249；3.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

為認識巴楚北部儲層的展布規(guī)律，綜合巖心、測井及地震等資料，對寒武系沉積相特征進行了分析。結(jié)果表明：局限臺地相、蒸發(fā)臺地相及開闊臺地相是該區(qū)寒武系發(fā)育的主要沉積相類型，3種臺地類型在時間上互相演化，以局限臺地相發(fā)育的云坪、灰云坪微相為較好相帶。主要儲集空間包括次生作用形成的孔隙及溶蝕孔洞、裂縫；上寒武統(tǒng)白云巖晶體間的微孔隙、晶體間的溶蝕孔隙、溶蝕孔洞以及裂縫比較發(fā)育，半充填與未充填占比大，孔隙度較低，滲透率稍高，孔滲相關(guān)性不大，受裂縫控制，總體上表現(xiàn)為優(yōu)勢儲層。儲層發(fā)育的主控因素為沉積、成巖及構(gòu)造運動，沉積相是優(yōu)勢儲層發(fā)育的先決條件；成巖及構(gòu)造作用能較好改善儲層物性，白云石化是儲層形成的重要條件。上寒武統(tǒng)的儲層儲集性好，主要為Ⅰ—Ⅱ類儲層，為優(yōu)勢儲層發(fā)育區(qū)。研究結(jié)果為該區(qū)的儲層評價及油氣勘探有利區(qū)域的選擇提供有效指導(dǎo)。

儲層評價；塔里木盆地；寒武系；巴楚北部；碳酸鹽巖儲層

0 引 言

碳酸鹽巖為十分重要的油氣儲層類型[1]，塔里木盆地碳酸鹽巖油氣資源非常豐富[2]，在巴楚地區(qū)已發(fā)現(xiàn)了巴什托、亞松迪、鳥山、和田河等4個油氣田，證實了巴楚斷隆古生界碳酸鹽巖較好的含油氣潛力。巴楚斷隆位于塔里木盆地中央隆起西部，南北受到深大斷裂控制形成斷隆格局(圖1)，斷裂走向以北西—南東向為主，與巴楚斷隆軸向基本一致[3-5]。研究區(qū)位于巴楚斷隆的北部，包括土木休克斷裂帶、卡拉沙依斷裂帶以及皮恰克遜斷裂帶，面積大約為2×104km2。巴楚斷隆由于受到構(gòu)造作用的影響，中生界及新生界沉積不發(fā)育。巴楚北部寒武系下統(tǒng)發(fā)育白云巖段，中統(tǒng)從下到上發(fā)育膏鹽巖段及鹽間灰?guī)r段，上統(tǒng)發(fā)育白云巖段。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置分布

前人對巴楚地區(qū)均有不同程度研究，認為巴楚地區(qū)的烴源巖主要來自于寒武—奧陶系的高成熟海相碳酸鹽巖[6]，烴源巖條件比較好[7]，寒武系的蓋層主要為膏鹽巖，厚度大且分布穩(wěn)定[8]，寒武系儲層溶蝕孔洞發(fā)育[9-10]，但研究工作主要集中在巴楚地區(qū)南部，巴楚北部儲層研究程度較低，優(yōu)質(zhì)儲層展布規(guī)律認識不清。為此，對巴楚地區(qū)北部寒武系沉積相及儲層特征進行研究，對于油氣勘探有利區(qū)域的選擇具有重要意義。

1 巴楚北部寒武系沉積相特征

1.1 局限臺地相

局限臺地位于平均低潮線以下常年被水體覆蓋的中—低能沉積區(qū)，水體較淺且水動力弱。巖性以灰色、淺灰色白云巖及灰質(zhì)白云巖為主，主要發(fā)育在下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組及上寒武統(tǒng)下丘里塔格組。研究區(qū)發(fā)育以下微相：云坪微相，主要巖性為粉晶白云巖、泥晶白云巖，可見生物活動構(gòu)造；灰云坪微相，巖性為深灰色、灰色灰質(zhì)白云巖。

1.2 蒸發(fā)臺地相

蒸發(fā)臺地長期暴露在水面之上，位于平均低潮線以上。巖性以厚層鹽巖、石膏巖、膏質(zhì)白云巖、膏泥巖沉積為主，在中寒武統(tǒng)地層較為發(fā)育。主要發(fā)育鹽坪、膏坪、膏云坪及泥坪，巖性以厚層鹽巖、石膏巖、膏質(zhì)白云巖及泥巖為主。

1.3 開闊臺地相

開闊臺地發(fā)育在臺地邊緣與局限臺地之間，水體面積較大且水體較淺。巖性以灰色、淺灰色灰?guī)r及云質(zhì)灰?guī)r為主，主要發(fā)育在中寒武統(tǒng)沙依里克組地層。包括以下幾種微相：①灰坪，巖性為灰色、淺灰色灰?guī)r，可見疊層石、鳥眼及窗格孔構(gòu)造；②云灰坪，巖性為灰色、淺灰色云質(zhì)灰?guī)r，包括具干裂構(gòu)造的紋層狀粉屑灰?guī)r。

1.4 沉積相平面發(fā)育特征

圖2為早、中、晚寒武世沉積相平面分布情況。巴楚地區(qū)在早寒武世為古隆起，早寒武世玉爾吐斯組海侵開始，隨著時間推移，海水入侵受阻明顯，使區(qū)內(nèi)海域海水交換作用減弱，大面積水體處于平均海平面之下，早寒武世主要發(fā)育局限臺地沉積(圖2a)。早寒武世之后至中寒武世時期，氣候變得炎熱干燥，海水變得更淺，主要發(fā)育蒸發(fā)臺地沉積(圖2b)。中寒武世中期，發(fā)生海侵作用，主要發(fā)育開闊臺地沉積(圖2c)。中寒武世晚期，海水蒸發(fā)量大，鹽度較高，水體循環(huán)差，主要為蒸發(fā)臺地沉積(圖2d)。到晚寒武世，海水再次入侵，水體緩慢加深，塔里木盆地海平面恢復(fù)上升趨勢，形成了一套淺海臺地沉積環(huán)境下的沉積為局限臺地沉積(圖2e)。

圖2 早、中、晚寒武世沉積相平面分布

1.5 沉積相縱向發(fā)育規(guī)律

對巴楚北部寒武系沉積相垂向演化進行分析，可知研究區(qū)經(jīng)歷了多期海平面的升降，造成了開闊臺地、蒸發(fā)臺地、局限臺地3種臺地類型在時空上的交替演化，即下寒武統(tǒng)的局限臺地、中寒武統(tǒng)的蒸發(fā)臺地—開闊臺地—蒸發(fā)臺地以及上寒武統(tǒng)的局限臺地的演化(圖2)。

2 儲集空間類型及物性特征

2.1 儲集空間類型

巴楚北部寒武系儲層巖性可分為灰?guī)r及白云巖，其中灰?guī)r類主要分布于中寒武統(tǒng)的鹽間灰?guī)r段，白云巖類主要分布于上寒武統(tǒng)及下寒武統(tǒng)。按照巖石結(jié)構(gòu)可分為如下類別[11]：微晶灰?guī)r、粒屑灰?guī)r、微晶白云巖、細晶白云巖。儲集空間類型較多且演化復(fù)雜是碳酸鹽巖儲層的一個重要特征，通過對地表露頭、鉆井巖心、巖石薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光、鑄體薄片的分析，巴楚北部寒武系碳酸鹽巖的儲集空間類型可分為次生孔隙、溶洞和裂縫。

2.1.1 次生孔隙

晶間孔隙及溶孔、粒間溶孔及粒內(nèi)溶孔為主要的次生孔隙類型(圖3a、b)。①晶間孔隙，發(fā)育于白云巖晶體之間，具有較規(guī)則的形態(tài)，孔隙直徑一般較小，為0.01～0.20 mm，如結(jié)晶較好，可形成較好的儲層孔隙；②晶間溶孔，發(fā)育于結(jié)晶白云巖晶體之間，白云石晶體可由溶蝕作用形成溶孔，孔隙直徑多分布為0.01～0.20 mm，孔隙連通性差，不是良好的儲集空間；③粒間溶孔，主要是由于礦物方解石經(jīng)過溶蝕作用形成，溶蝕孔隙經(jīng)過多期的溶蝕作用及充填作用，孔隙直徑一般為0.10～0.50 mm；④粒內(nèi)溶孔，殘余顆粒白云巖及顆?；?guī)r中比較發(fā)育，直徑較小，一般為0.01～0.04 mm，可被方解石充填。

2.1.2 溶洞

溶洞發(fā)育于上寒武統(tǒng)的白云巖和中寒武統(tǒng)的灰?guī)r中(圖3c、d)，分布極為不均勻，非均質(zhì)性很強。根據(jù)對鉆井井漏資料的統(tǒng)計，上寒武統(tǒng)白云巖段漏失最嚴重，溶洞主要發(fā)育于上寒武統(tǒng)的白云巖中。石灰?guī)r中溶洞較發(fā)育，小洞數(shù)量占總洞數(shù)的一半以上，溶洞受到后期形成的方解石充填，形成無效孔洞。白云巖中溶洞的發(fā)育程度明顯高于石灰?guī)r，中型溶洞的數(shù)量占總洞數(shù)的一半以上，全充填的溶洞數(shù)量只占7.2%，溶洞線密度可達21 個/m，具有潛在的儲集能力。

圖3 寒武系儲層分級評價

2.1.3 裂縫

裂縫類別主要為構(gòu)造成因裂縫，在5口鉆井取心中，共發(fā)現(xiàn)659條裂縫，裂縫線密度為3.4 條/m。上寒武統(tǒng)發(fā)育裂縫631條，裂縫分布密度為5.22 條/m，水平縫與傾斜縫397條，垂直縫122條，半充填與未充填有效縫的比例占81%，裂縫發(fā)育保存情況較好(圖3e)；中寒武統(tǒng)發(fā)育裂縫28條，分布密度為0.87 條/m，裂縫發(fā)育密度較小，半充填與未充填有效縫的比例占50%。裂縫充填物包括方解石、白云石、石膏、炭、泥等(圖3f)。

2.2 儲層物性分布特征

5口井的巖心物性分析數(shù)據(jù)表明，孔隙度樣品共178塊，最大孔隙度達16.60%，最小僅為0.21%，平均為2.08%；分析測試滲透率樣品140塊，最大滲透率達202.000×10-3μm2，最小僅為0.003×10-3μm2，平均為9.536×10-3μm2。上寒武統(tǒng)白云巖屬于低孔、中滲儲層，孔隙度較小，但滲透率中等，孔隙之間的連通性較好，白云石化作用使得白云巖喉道較發(fā)育；中寒武統(tǒng)灰?guī)r屬于低孔、低滲儲層，孔隙度較低，喉道不發(fā)育，導(dǎo)致滲透率很低；下寒武統(tǒng)孔滲值均較低，儲層勘探潛力不大。

2.3 孔滲相關(guān)性分析

巴楚北部寒武系儲層的孔滲總體上相關(guān)性不大，主要受到裂縫的影響，可分為2種類型的孔滲關(guān)系：一種是“低孔、中滲”，明顯受裂縫影響的樣品點分布，即孔隙度變化較小，而滲透率變化很大；另外一種是裂縫—孔隙型的樣品點分布，略呈正相關(guān)，相關(guān)性不好。

3 儲層發(fā)育影響因素

3.1 沉積相對儲層的控制

碳酸鹽巖儲層儲集性能受沉積相展布控制。巴楚北部寒武紀經(jīng)過多期海平面的升降，造成了開闊臺地、蒸發(fā)臺地、局限臺地3種臺地類型在時間上演化。局限臺地相以泥晶白云巖、粉晶白云巖為主，晶間孔隙發(fā)育，儲集性能較好；開闊臺地相巖石類型以灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r為主，巖石致密、儲集性能差；蒸發(fā)臺地相以鹽巖、膏巖、泥巖為主，儲集層不發(fā)育。

3.2 成巖作用對儲層的控制

巴楚北部寒武系碳酸鹽巖經(jīng)歷了多種成巖作用，主要的建設(shè)性成巖作用包括白云石化、溶蝕作用。白云石化作用可以形成大量的晶間孔隙，使孔隙喉道增大，改善了儲集性能，為溶蝕作用創(chuàng)造條件。溶蝕作用貫穿了從成巖早期到深埋藏，直至表生的整個成巖過程。溶蝕作用早期可以形成一定數(shù)量的溶蝕孔洞，但后期多被細晶白云石或泥晶白云石充填，殘留有效孔隙較少，后期溶蝕作用無選擇性，形成有效的次生孔隙及溶蝕孔洞。

3.3 構(gòu)造作用對儲層的控制

巴楚北部寒武系經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動改造，形成了大量的構(gòu)造裂縫和微裂隙系統(tǒng)，使白云巖儲集性能得到改善；寒武系時期熱液活動較豐富，加里東時期和海西構(gòu)造運動時期的構(gòu)造活動形成的裂縫對熱液運移起到較大影響，裂縫的大量發(fā)育為熱液活動提供了很好的條件，極大地改善了儲層物性。

4 儲層分級評價

儲層綜合評價是儲集層研究的重要內(nèi)容，選取一定的參數(shù)，建立分類評價的標準(表1)。選取的參數(shù)包括儲層巖石類型、孔隙空間類型、縫洞發(fā)育程度、物性特征、毛管壓力特征等。

表1 巴楚地區(qū)北部碳酸鹽巖儲層評價標準

根據(jù)建立的碳酸鹽巖儲層評價標準，對研究區(qū)的儲層進行了評價。寒武系廣泛發(fā)育溶蝕孔洞型儲層，巖性以白云巖為主，灰?guī)r次之，總體上白云巖儲層孔滲性能比灰?guī)r好?；?guī)r溶蝕孔洞型儲層以Ⅲ、Ⅳ類儲層為主，少量為Ⅱ類儲層。白云巖溶蝕孔洞型儲層Ⅰ—Ⅱ類好儲層占較大比例，其次為Ⅲ類儲層。其中，中下寒武統(tǒng)的儲層主要為溶蝕孔洞型儲層，區(qū)內(nèi)的儲層發(fā)育區(qū)可分為3類：Ⅰ類區(qū)為最好儲層發(fā)育區(qū)，分布在方1井以西；Ⅱ類區(qū)為好—較好儲層發(fā)育區(qū)，分布在方1井周圍地區(qū)；和4井以東為Ⅲ類儲層發(fā)育區(qū)，溶蝕孔洞型為較好—差儲層發(fā)育區(qū)(圖4a)。對于上寒武統(tǒng)，局限臺地云坪亞相對發(fā)育溶蝕孔洞型儲層較有利，灰云坪亞相儲層發(fā)育較差，以上寒武統(tǒng)灰云坪和云坪的界限為界，劃分出了Ⅰ類儲層發(fā)育區(qū)和Ⅱ類儲層發(fā)育區(qū)(圖4b)。

圖4 寒武系儲層分級評價

5 結(jié) 論

(1) 巴楚北部寒武系由于多期海平面升降，下寒武統(tǒng)發(fā)育局限臺地相，中寒武統(tǒng)經(jīng)歷了由蒸發(fā)臺地—開闊臺地—蒸發(fā)臺地的演化過程，上寒武統(tǒng)發(fā)育局限臺地。

(2) 儲集空間類型包括次生孔隙、溶蝕孔洞和裂縫。上寒武統(tǒng)白云巖孔洞和裂縫較發(fā)育，半充填與未充填占比大，總體表現(xiàn)為低孔、中高滲的特征，孔滲相關(guān)性不大，受裂縫控制。

(3) 沉積相、成巖及構(gòu)造運動控制了巴楚北部寒武系儲層的發(fā)育。沉積相是儲層發(fā)育的先決條件，局限臺地相為有利沉積相帶；成巖作用及構(gòu)造作用能較好改善儲層物性，白云石化是儲層形成的重要條件。

(4) 上寒武統(tǒng)的白云巖儲集性好，為Ⅰ—Ⅱ類儲層；中寒武統(tǒng)的鹽間灰?guī)r段在全區(qū)廣泛分布，受最大海泛面的控制，為Ⅱ—Ⅳ類儲層；下寒武統(tǒng)的白云巖為Ⅲ類儲層，局部為Ⅱ類儲層。

[1] 孫鈺，鐘建華，袁向春，等.國內(nèi)湖相碳酸鹽巖研究的回顧與展望[J].特種油氣藏，2008，15(5)：1-6.

[2] 杜金虎，周新源，李啟明，等.塔里木盆地碳酸鹽巖大油氣區(qū)特征與主控因素[J].石油勘探與開發(fā)，2011，38(6)：652-661.

[3] 賈承造，魏國齊.塔里木盆地構(gòu)造特征與含油氣性[J].科學(xué)通報，2002，47(增刊1)：1-8.

[4] 康玉柱，康志宏.塔里木盆地構(gòu)造演化與油氣[J].地球?qū)W報，1994，16 (3-4)：180-191.

[5] 賈承造.塔里木盆地構(gòu)造特征與油氣聚集規(guī)律[J].新疆石油地質(zhì)，1999，20(3)：177-183.

[6] 高志農(nóng).塔里木盆地巴楚隆起烴源巖特征及其油氣源研究[J].石油實驗地質(zhì)，2000，22(4)：319-324.

[7] 蔡習堯，李越，錢一雄，等.塔里木板塊巴楚隆起區(qū)寒武系鹽下勘探潛力分析[J].地層學(xué)雜志，2010，34(3)：283-288.

[8] 朱得燕.巴楚凸起南緣成藏條件組合特征及分布規(guī)律[J].中國石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報，2008，22(2)：1-5.

[9] 李鐵.塔里木盆地巴楚地區(qū)寒武—奧陶系碳酸鹽巖儲集體特征[J].中國西部油氣地質(zhì)，2006，2(3)：272-275.

[10] 陳強路，周凌方，張根法，等.塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)油氣勘探領(lǐng)域與評價[J].石油實驗地質(zhì)，2009，31(4)：343-349.

[11] DUNHAM G R.Classification of carbonate rocks according to depositional textures[J].Mem Am Assoc Pet Geol，1962(1)：108-121.

編輯 王 昱

20150725；改回日期：20160315

中國油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評價專項“塔里木新領(lǐng)域油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)”子項目3“塔里木盆地阿瓦提凹陷及其周緣地區(qū)多目的層油氣資源調(diào)查及選區(qū)評價”(2011GYXQ02-03)

何翠(1986-)，女，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)為中國地質(zhì)大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)在讀博士研究生，主要從事沉積學(xué)、層序地層學(xué)及儲層預(yù)測工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.03.008

TE122.2

A

1006-6535(2016)03-0035-05