塔北隆起西部庫(kù)姆格列木群底砂巖段儲(chǔ)層特征及其控制因素

陳龍

(貴州中地大熱能科技有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000；湖北地大熱能科技有限公司，湖北 武漢 430000)

王從軍

(貴州能礦地?zé)嵬顿Y股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

林暢松,李浩

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)海洋學(xué)院，北京 100083)

塔北隆起位于塔里木盆地北部的庫(kù)車坳陷和北部坳陷之間[1](圖1)，蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源[2]。研究區(qū)位于塔北隆起的西部，主體包括英買力低凸起和輪臺(tái)凸起西部，面積約7×103km2。庫(kù)姆格列木群底砂巖段是塔北隆起西部的重要含油層系[3]，在卻勒、玉東、羊塔井區(qū)發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)油氣田[4]。

底砂巖段以干鹽湖環(huán)境河流三角洲前緣沉積為主[5～7]，儲(chǔ)層巖石成分成熟度低，在卻勒玉東井區(qū)發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[8]。隨著勘探的深入，發(fā)現(xiàn)底砂巖段既發(fā)育孔隙度近25%的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，也發(fā)育有孔隙度小于5%的物性較差儲(chǔ)層。深入研究底砂巖段儲(chǔ)層特征及物性控制因素，對(duì)研究區(qū)尋找?guī)r性地層圈閉以及有利開發(fā)區(qū)帶預(yù)測(cè)具有十分重要的意義。筆者在大量巖心及薄片觀察、測(cè)井及孔滲試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)塔北隆起西部庫(kù)姆格列木群底砂巖段儲(chǔ)層特征進(jìn)行了精細(xì)研究，探討了儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

庫(kù)姆格列木群底砂巖段主力儲(chǔ)層為三角州前緣砂體，少量濱淺湖灘壩砂體。巖性主要是淺褐色粉、細(xì)砂巖，分選中等，次圓-次棱角狀。巖石類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主(圖2(a))，石英體積分?jǐn)?shù)40%～77%(平均60%)；長(zhǎng)石類型以鉀長(zhǎng)石為主，體積分?jǐn)?shù)一般在8%～35%之間(平均20%)；巖屑體積分?jǐn)?shù)10%～42%(平均23%)。

巖屑類型以巖漿巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑為主(圖2(b))，巖漿巖巖屑體積分?jǐn)?shù)25%～80%(平均30%)；變質(zhì)巖巖屑體積分?jǐn)?shù)15%～60%(平均25%)；沉積巖巖屑體積分?jǐn)?shù)5%～50%(平均20%)。穩(wěn)定指數(shù)集中在0.6～2.6之間(平均1.5)，表明儲(chǔ)層巖石的成分成熟度較低。

圖2 底砂巖段巖石和巖屑類型三角圖

2 儲(chǔ)集空間類型

按儲(chǔ)集空間的成因類型分類，底砂巖段儲(chǔ)集空間類型可分為原生孔隙和次生孔隙。

原生孔隙主要包括原生粒間孔和填隙物微孔隙。原生粒間孔通常是剩余原生粒間孔，自形程度較好的白云石或方解石孔隙式膠結(jié)(圖3(a)、(b))，該類孔隙在儲(chǔ)層物性較好的砂巖中比較發(fā)育，是底砂巖段重要的孔隙類型。填隙物微孔隙為粉晶硬石膏或鐵質(zhì)黏土礦物膠結(jié)物內(nèi)部殘余的極小孔隙(圖3(c)、(d))，孔隙直徑不足0.01mm，屬于微孔，該類孔隙在儲(chǔ)層物性較差的砂巖中比較發(fā)育。

次生孔隙主要包括粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔。粒間溶孔(圖3(e))多為硬石膏膠結(jié)物遭受溶蝕形成，邊緣被溶蝕成港灣狀或齒狀，溶孔內(nèi)出現(xiàn)硬石膏殘余物，孔隙直徑變化范圍較大，硬石膏溶蝕完全時(shí)可以出現(xiàn)大孔；當(dāng)硬石膏溶蝕程度低或溶蝕后孔隙再次被粉晶硬石膏充滿時(shí)，則表現(xiàn)為小孔或微孔。粒內(nèi)溶孔通常為巖屑溶孔(圖3(f))，巖屑內(nèi)部通常被溶蝕成蜂窩狀。

圖3 底砂巖段儲(chǔ)集空間類型

3 儲(chǔ)層物性特征

3.1 儲(chǔ)層特征分類

圖4 底砂巖段滲透率與孔隙度關(guān)系

據(jù)大量孔滲試驗(yàn)數(shù)據(jù)及300多個(gè)鑄體薄片觀察統(tǒng)計(jì)，底砂巖段儲(chǔ)層孔隙度分布范圍為1%～25%(平均9%)；滲透率分布范圍為0.01～1330mD(平均50mD)?？紫抖扰c滲透率具有明顯的正相關(guān)性(圖4)。依據(jù)物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征可將底砂巖段的儲(chǔ)層劃分為3類(表1)，其中Ⅰ類和Ⅱ類儲(chǔ)層為有利的油氣儲(chǔ)層。

Ⅰ類儲(chǔ)層孔隙度主要分布于10%～25%之間，滲透率大于100mD，孔隙類型以原生粒間孔為主，粒間溶孔較發(fā)育，少量粒內(nèi)溶孔，屬于好儲(chǔ)層，是底砂巖段重要的油氣儲(chǔ)層類型。

Ⅱ類儲(chǔ)層孔隙度主要分布于5%～10%之間，滲透率介于1～100mD之間，孔隙類型包括原生粒間孔和粒間溶孔，屬于較好儲(chǔ)層。

Ⅲ類儲(chǔ)層孔隙度小于5%，滲透率小于1mD，孔隙類型包括填隙物微孔和粒間溶孔，屬于差儲(chǔ)層。

3.2 儲(chǔ)層發(fā)育特征

庫(kù)姆格列木群底砂巖段為干旱氣候條件下三角洲進(jìn)入鹽湖的沉積，是一套碎屑巖與蒸發(fā)巖共生的沉積建造[9]，可劃分為4個(gè)砂組。4個(gè)砂組的儲(chǔ)層物性存在較大的差異(圖5)，其中3砂組儲(chǔ)層物性最好，1砂組儲(chǔ)層物性最差。4砂組儲(chǔ)層平均孔隙度8%，平均滲透率55mD；3砂組沉積時(shí)期湖三角洲向鹽湖進(jìn)積，水下分流河道較發(fā)育，單砂層厚度大(2～4m)，儲(chǔ)層物性明顯好于4砂組，平均孔隙度14%，平均滲透率500mD；2砂組儲(chǔ)層物性急劇下降，平均孔隙度5%，平均滲透率3mD；1砂組三角洲退出研究區(qū)，主要發(fā)育濱淺湖灘壩砂，單砂層厚度小，儲(chǔ)層物性進(jìn)一步下降，平均孔隙度3%，平均滲透率0.5mD。

表1 底砂巖段儲(chǔ)層特征分類

圖5 庫(kù)姆格列木群底砂巖段砂組劃分及沉積相分析

通過底砂巖段儲(chǔ)層連井對(duì)比表明：3砂組儲(chǔ)層物性最好，主要是發(fā)育Ⅰ類儲(chǔ)層，連片發(fā)育，延伸較遠(yuǎn)，儲(chǔ)層物性較均一(圖6)；4砂組儲(chǔ)層物性次之，上部?jī)?chǔ)層物性好于下部，上部以Ⅰ類儲(chǔ)層為主，下部以Ⅱ類儲(chǔ)層為主；2砂組主要發(fā)育Ⅲ類儲(chǔ)層，少量Ⅱ類儲(chǔ)層，不連片，均質(zhì)性差；1砂組儲(chǔ)層主要為灘壩砂，儲(chǔ)層物性最差，基本發(fā)育Ⅲ類儲(chǔ)層，連片發(fā)育，物性均一。

4 儲(chǔ)層物性的控制因素

底砂巖段儲(chǔ)層物性差別較大，綜合分析認(rèn)為，儲(chǔ)層物性的控制因素主要包括：沉積微相和成巖作用。

4.1 沉積微相對(duì)儲(chǔ)層物性的控制

沉積微相控制著原始沉積物的組構(gòu)特征，不同沉積微相類型的砂巖組構(gòu)特征存在差異，砂巖的組構(gòu)特征直接影響著原生孔隙的發(fā)育[10]。庫(kù)姆格列木群底砂巖段的儲(chǔ)集砂體類型主要是三角洲前緣的水下分流河道、河口壩以及濱淺湖灘壩砂體。針對(duì)不同微相類型砂體的儲(chǔ)層物性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析(表2)，結(jié)果表明水下分流河道砂體的儲(chǔ)層物性最好，平均孔隙度可達(dá)15%，平均滲透率508mD；河口壩砂體的儲(chǔ)層物性中等-較好，平均孔隙度10%，平均滲透率83mD；濱淺湖灘壩砂體儲(chǔ)層物性最差，平均孔隙度3%，平均滲透率0.5mD。

圖6 底砂巖段儲(chǔ)層特征連井對(duì)比

三角洲前緣水下分流河道和河口壩砂巖的儲(chǔ)層物性明顯好于濱淺湖灘壩砂巖，主要是因?yàn)槿侵耷熬壱约?xì)砂巖為主，部分為中砂巖，而濱淺湖灘壩砂巖以粉砂巖為主，粒度越粗原生孔隙發(fā)育越好。水下分流河道和河口壩砂巖的剛性顆粒含量多，泥質(zhì)雜基含量少，原生孔隙保存好，而灘壩砂巖的泥質(zhì)雜基含量較多，原生孔隙空間保存較好。由此可見，底砂巖段的儲(chǔ)層物性受到沉積微相的控制。

表2 底砂巖段不同微相砂體儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)表

圖7 底砂巖段儲(chǔ)層孔隙度與膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)關(guān)系

4.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的控制作用

儲(chǔ)集砂體形成后，會(huì)受到后期成巖作用的改造，不同成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響不同[11]。壓實(shí)和膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層起到一定的破壞作用，而溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層具有一定建設(shè)意義。底砂巖段壓實(shí)作用較弱，壓溶作用基本不發(fā)育，顆粒間以點(diǎn)接觸為主，少數(shù)為線接觸，顆粒排列較疏松，原生粒間孔較發(fā)育，最高可達(dá)25%，壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層的破壞較小。

膠結(jié)作用是儲(chǔ)層致密的關(guān)鍵因素，膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)與儲(chǔ)層的孔隙度呈明顯的負(fù)相關(guān)(圖7)。底砂巖段膠結(jié)物類型主要包括硬石膏、白云石、方解石以及鐵質(zhì)黏土礦物膠結(jié)。其中，硬石膏膠結(jié)對(duì)儲(chǔ)層的破壞作用非常大，部分儲(chǔ)層中顆粒漂浮在硬石膏膠結(jié)物中，硬石膏連晶膠結(jié)堵塞孔隙和喉道(圖8(a))；鐵質(zhì)黏土礦物以及粉晶硬石膏的孔隙式膠結(jié)也會(huì)使孔隙空間急劇減小(圖8(b))；白云石、方解石孔隙式膠結(jié)多發(fā)育在儲(chǔ)層物性較好的砂巖中(圖8(c))，膠結(jié)物含量低，對(duì)儲(chǔ)層物性的影響不大。底砂巖段的溶蝕以硬石膏膠結(jié)物的溶蝕為主，溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層的建設(shè)意義在不同的儲(chǔ)層中具有一定的差異性。原生孔隙較發(fā)育的儲(chǔ)層中，硬石膏次生溶蝕相對(duì)較發(fā)育，并且次生溶蝕孔隙以大-中孔為主(圖8(d)、(e))，對(duì)儲(chǔ)層具有一定的建設(shè)意義；原生孔隙欠發(fā)育的儲(chǔ)層中，硬石膏溶蝕后的孔隙在后期被粉晶硬石膏充填(圖8(f))，次生溶孔以小-微孔為主，對(duì)儲(chǔ)層建設(shè)作用極小。

圖8 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

5 結(jié)論

1)塔北隆起西部庫(kù)姆格列木群底砂巖段儲(chǔ)層巖石類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，儲(chǔ)層巖石的成分成熟度較低，孔隙類型主要為原生粒間孔和粒間溶孔。按儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征可將儲(chǔ)層劃分為3類，其中Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層為有利儲(chǔ)層。

2)底砂巖段4個(gè)砂組儲(chǔ)層物性差別較大，3砂組儲(chǔ)層物性最好，主要發(fā)育Ⅰ類儲(chǔ)層，單砂層厚度大，連續(xù)性好，儲(chǔ)層物性均一，平均孔隙度為15%，平均滲透率為500mD，1砂組儲(chǔ)層物性最差，基本發(fā)育Ⅲ類儲(chǔ)層，平均孔隙度為3%，平均滲透率為0.5mD。

3)儲(chǔ)層物性的控制因素主要包括沉積微相和成巖作用。水下分流河道和河口壩砂巖儲(chǔ)層物性明顯好于灘壩砂巖；壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層破壞較小，硬石膏膠結(jié)是儲(chǔ)層致密的關(guān)鍵控制因素。在原生孔隙較發(fā)育的儲(chǔ)層中，溶蝕作用能夠有效改善儲(chǔ)層物性；在原生孔隙欠發(fā)育的儲(chǔ)層中，溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層建設(shè)作用極小。