塔里木盆地巴楚隆起帶寒武系白云巖儲(chǔ)層特征

景 帥，程 浩，丁 卯，2

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

塔里木盆地是塔里木板塊核心穩(wěn)定區(qū)域，北以南天山南緣逆沖帶為界，東以阿爾金山斷裂為界，西南以西昆侖山北緣斷裂為界。整體呈菱形，面積約為40萬(wàn)km2，是我國(guó)最大的含油氣疊合盆地。巴楚隆起作為塔里木板塊的次級(jí)構(gòu)造單元，它的構(gòu)造演化受到塔里木周緣造山帶的控制。從震旦紀(jì)開(kāi)始，巴楚隆起的演化主要受到西昆侖造山帶的控制；直到二疊紀(jì)末期南天山洋閉合，南天山造山帶構(gòu)造作用才顯著影響到該區(qū)；而阿爾金造山帶對(duì)該區(qū)的影響較弱[1-2]。塔里木盆地巴楚隆起帶寒武系主要為一套含膏白云巖地層，自下而上可分為下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組、肖爾布拉克組和吾松格爾組，中寒武統(tǒng)沙依里克組和阿瓦塔格組，上寒武統(tǒng)丘里塔格下組。沉積類型主要為碳酸鹽臺(tái)地沉積中的開(kāi)闊臺(tái)地、局限臺(tái)地、蒸發(fā)臺(tái)地沉積。

塔里木盆地巴楚隆起帶寒武系白云巖地層分布范圍廣，沉積厚度大，極有可能成為未來(lái)油氣勘探的重要領(lǐng)域。所以，此地區(qū)白云巖儲(chǔ)層特征的研究對(duì)于以后進(jìn)行的油氣勘探開(kāi)發(fā)有著重要意義。

1 白云巖儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

巖石類型是影響儲(chǔ)層物性的重要因素，在一定程度上決定儲(chǔ)層的原始孔隙特征。根據(jù)對(duì)巴楚隆起帶寒武系取心資料的分析，筆者發(fā)現(xiàn)，該區(qū)發(fā)育的巖石類型主要為石灰?guī)r和白云巖兩大類。下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組以泥晶云巖為主；肖爾布拉克組以中-細(xì)晶殘余砂礫屑白云巖和粉-細(xì)晶殘余鮞粒白云巖為主；吾松格爾組以硬石膏巖、膏質(zhì)云巖和泥晶白云巖為主。中寒武統(tǒng)沙依里克組主要為微晶云巖、細(xì)粉晶殘余鮞粒白云巖和云質(zhì)硅巖；阿瓦塔格組主要為硬石膏巖、膏質(zhì)云巖和含泥云巖。上寒武統(tǒng)丘里塔格組主要為中-細(xì)晶殘余砂礫屑、鮞粒白云巖和微晶砂礫屑含云硅質(zhì)巖。將具有儲(chǔ)集性能與滲透性能的白云巖，按照白云石晶粒的大小劃分為三種類型，分別為粉-細(xì)晶白云巖、細(xì)-中晶白云巖和中-粗晶白云巖，如圖1所示。

圖1 巖石薄片鑒定照片

1.1 粉-細(xì)晶白云巖

原巖一般為粉屑或砂屑灰?guī)r，在淺埋藏過(guò)程中發(fā)生回流滲透白云化作用，形成具有殘余顆粒結(jié)構(gòu)的白云巖。白云石呈粉-細(xì)晶半自形他形，殘余顆粒粒內(nèi)白云石晶粒較小，顏色偏暗，粒間白云石晶粒較大，顏色偏亮。巖石中泥質(zhì)組分少見(jiàn)，如圖1（a）所示。

1.2 細(xì)-中晶白云巖

原巖形成于水體相對(duì)較淺的動(dòng)蕩沉積環(huán)境，以砂、礫屑灰?guī)r為主，淺埋藏過(guò)程中發(fā)生回流滲透白云化作用，在埋藏過(guò)程中進(jìn)一步重結(jié)晶形成大量馬鞍狀白云石。巖石中含有一定量的黏土礦物，有可能對(duì)白云化作用有促進(jìn)效果，如圖1（b）所示。

1.3 中-粗晶白云巖

原巖為動(dòng)蕩淺水環(huán)境的礫屑灰?guī)r，巖石具有殘余礫屑結(jié)構(gòu)，富含陸源泥質(zhì)組分，結(jié)晶排異作用使泥質(zhì)組分分布于晶間，白云石晶體粗大，多具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，如圖1（c）所示。

2 儲(chǔ)集空間特征

碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間非常復(fù)雜，大小相差極為懸殊，大的可為數(shù)百米級(jí)的溶洞，小的只有在顯微鏡下才能觀察到，形狀也相當(dāng)復(fù)雜。通過(guò)對(duì)塔里木盆地巴楚隆起帶鉆井巖心觀察及鏡下薄片鑒定，筆者發(fā)現(xiàn)，寒武系白云巖主要孔隙類型有晶間孔、粒間孔和粒內(nèi)溶孔；裂縫類型有構(gòu)造縫、縫合線和溶蝕縫[3]。

2.1 晶間孔

該類型孔隙主要發(fā)育于粉-細(xì)晶白云巖，往往具有殘余顆粒結(jié)構(gòu)。晶間孔多呈規(guī)則的邊界，孔徑一般介于2～30 μm。如果晶間孔進(jìn)一步溶蝕擴(kuò)大，就會(huì)形成晶間溶孔，晶間溶孔形態(tài)呈港灣狀和條帶狀等不規(guī)則形態(tài)，孔徑略大于晶間。研究區(qū)晶間孔較為發(fā)育，且多數(shù)發(fā)育于晶粒較大的白云巖中。

2.2 粒間孔和粒內(nèi)溶孔

該類型孔隙多發(fā)育于顆粒白云巖中，包括內(nèi)碎屑白云巖和鮞粒白云巖。粒間孔為顆粒間的殘余孔，多呈規(guī)則邊界，孔徑較大，介于3～50 μm。部分粒間孔早期發(fā)生擴(kuò)容現(xiàn)象，形成次生孔隙，孔徑增大。粒內(nèi)溶孔一般是砂屑、鮞粒等顆粒內(nèi)部被溶蝕后殘留的孔隙，為不規(guī)則狀，孔徑介于1～50 μm。

2.3 構(gòu)造縫和溶蝕縫

該類型的裂縫縫壁較為平直，縫寬介于1～70 μm，部分縫被方解石、瀝青和一些泥質(zhì)組分充填。構(gòu)造縫被溶蝕后可形成溶蝕縫，縫寬略大于構(gòu)造縫，通常表現(xiàn)為破裂面的不規(guī)則溶蝕擴(kuò)大，多與溶蝕孔洞伴生。

2.4 縫合線

該類型裂縫通常是在壓實(shí)、壓溶作用下形成，縫寬較窄，介于1～10 μm，呈波狀、鋸齒狀。大多數(shù)縫合線被泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)充填。

3 儲(chǔ)層物性特征

孔隙度、滲透率和飽和度是油氣儲(chǔ)層的物理特性，它們不僅是儲(chǔ)層研究部的基本對(duì)象，而且是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的核心內(nèi)容[4]。通過(guò)對(duì)塔里木盆地巴楚隆起帶寒武系白云巖鉆井巖心物性分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，筆者發(fā)現(xiàn)，白云巖儲(chǔ)層有效孔隙度最小值為0.21%，最大值為16.6%；滲透率最小值為0.001×10-3μm-2，最大值為 216×10-3μm-2。

從圖2（a）可以看出，白云巖儲(chǔ)層孔隙度主要介于0.6%～3.2%，占樣品總數(shù)的60%左右；孔隙度分布具有對(duì)數(shù)正態(tài)分布的特征，峰值位于1.5%。從圖2（b）可以看出，白云巖儲(chǔ)層滲透率主要分布于（0.001～0.1）×10-3μm-2和（0.3～31.6）×10-3μm-2這兩個(gè)區(qū)間內(nèi)，約占樣品總數(shù)的50%，滲透率數(shù)值分布具有雙峰特征，峰值分別位于 0.02×10-3μm-2和 0.7×10-3μm-2。

在巖石沒(méi)有溶蝕孔隙和微裂縫發(fā)育的情況下，白云巖儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率的關(guān)系主要受白云石晶體大小的控制：粉-細(xì)晶白云巖儲(chǔ)層孔隙度較大但滲透率較低；細(xì)-中晶白云巖儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率都相對(duì)較大；中-粗晶白云巖儲(chǔ)層的孔隙度較普遍較低，但滲透率較高。各類儲(chǔ)層的孔隙度與滲透率具有不同的相關(guān)性，如圖3所示，孔隙度與滲透率相關(guān)分析圖上形成了三類儲(chǔ)層的分布空間，人們可以建立粉-細(xì)晶、細(xì)-中晶、中-粗晶白云巖儲(chǔ)層的孔隙度與滲透率的相關(guān)分析式。

通過(guò)對(duì)塔里木盆地巴楚隆起帶寒武系白云巖儲(chǔ)層孔隙度與滲透率的雙對(duì)數(shù)相關(guān)分析，筆者分別得到各類白云巖儲(chǔ)層的孔滲相關(guān)分析式。

圖2 孔隙度和滲透率直方圖

圖3 孔滲關(guān)系圖

中-粗晶白云巖儲(chǔ)層的孔滲相關(guān)分析式為：

細(xì)-中晶白云巖儲(chǔ)層的孔滲相關(guān)分析式為：

粉-細(xì)晶白云巖儲(chǔ)層的孔滲相關(guān)分析式為：

由于孔喉較小，粉-細(xì)晶白云巖儲(chǔ)層具有壓汞排驅(qū)壓力較高的特點(diǎn)，其孔喉分選性較好，壓汞曲線具有單峰細(xì)偏的特征。由于有微裂縫的存在，部分樣品的排驅(qū)壓力明顯下降，但大部分樣品孔隙度低，進(jìn)汞飽和度小。根據(jù)進(jìn)汞飽和度和最大喉道，此類儲(chǔ)層可分為高飽細(xì)喉、低飽細(xì)喉、中飽中喉三類孔隙結(jié)構(gòu)類型。

細(xì)-中晶白云巖儲(chǔ)層孔喉較大，具有壓汞排驅(qū)壓力較低的特點(diǎn)，其孔喉分選性變化較大，壓汞曲線具有單峰特征。根據(jù)進(jìn)汞飽和度和最大喉道，此類儲(chǔ)層可分為高飽中喉、低飽細(xì)喉、中飽中喉三類孔隙結(jié)構(gòu)類型。

中-粗晶白云巖儲(chǔ)層孔喉較小，但多有微裂縫發(fā)育，因此具有排驅(qū)壓力低的特征，其孔喉分選較差，壓汞曲線具有多峰特征。根據(jù)進(jìn)汞飽和度和最大喉道，此類儲(chǔ)層可分為低飽細(xì)喉、中飽中喉兩類孔隙結(jié)構(gòu)類型。如有溶孔發(fā)育，排驅(qū)壓力降低，并且進(jìn)汞飽和度增加，可形成高飽中喉型孔隙結(jié)構(gòu)。

4 儲(chǔ)層物性影響因素

4.1 沉積環(huán)境對(duì)白云巖儲(chǔ)層的影響

不同的沉積亞相具有不同的儲(chǔ)集特征，儲(chǔ)集性能也不一樣[5]。碳酸鹽巖臺(tái)地的邊緣灘壩、生物礁是形成有利的白云巖儲(chǔ)集相帶的重要前提。有儲(chǔ)集和滲透性的沉積體主要沿著臺(tái)地邊緣和古隆起四周的潮間帶分布，這是因?yàn)榇祟惓练e環(huán)境較為平坦，水體較淺，生物發(fā)育。巖石中以粒間孔、粒內(nèi)孔和晶間孔為主，具有一定的儲(chǔ)集物性。

4.2 成巖作用對(duì)白云巖儲(chǔ)層的影響

白云巖儲(chǔ)層物性的好壞與成巖作用密切相關(guān)。影響儲(chǔ)層物性的成巖作用主要有溶解作用、膠結(jié)作用、白云巖化作用和壓實(shí)作用。溶解作用可以形成次生孔隙，提高儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集性能；膠結(jié)作用使早期生成的孔隙被后期膠結(jié)物所充填，降低儲(chǔ)層物性；白云巖化作用使方解石被白云石取代，提高儲(chǔ)集性能；壓實(shí)作用導(dǎo)致顆粒緊密排列，降低儲(chǔ)集層物性。

4.3 裂縫對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

裂縫既是儲(chǔ)集空間又是滲濾通道。白云石儲(chǔ)層發(fā)育的裂縫類型有構(gòu)造縫、溶蝕縫和縫合線。這些裂縫可以將孔隙串通，提高儲(chǔ)層的滲濾能力，改善儲(chǔ)集性能[6]。

5 結(jié)論

研究區(qū)主要巖石類型為白云巖和石灰?guī)r，其中以白云巖為主，主要包括殘余顆粒白云巖、膏質(zhì)白云巖和泥晶白云巖。按照白云石晶粒的大小，白云巖劃分為三種類型，分別為粉-細(xì)晶白云巖、細(xì)-中晶白云巖和中-粗晶白云巖。研究區(qū)白云巖儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間主要為孔隙、喉道和裂縫?？紫兑跃чg孔、粒間孔和粒內(nèi)溶孔為主，原生孔隙保留較少，主要為次生孔隙。裂縫以構(gòu)造縫、溶蝕縫和縫合線為主。

研究區(qū)孔隙度主要分布在0.6%～3.2%，孔隙度分布具有對(duì)數(shù)正態(tài)分布的特征，峰值位于1.5%。滲透率主要分布在在（0.001～0.1）×10-3μm-2和（0.3～31.6）×10-3μm-2這兩個(gè)區(qū)間，滲透率數(shù)值分布具有雙峰特征，峰值分別位于0.02×10-3μm-2和0.7×10-3μm-2。根據(jù)進(jìn)汞飽和度和最大喉道，此類儲(chǔ)層可分為高飽細(xì)喉、低飽細(xì)喉、中飽中喉和高飽中喉等孔隙結(jié)構(gòu)類型。影響研究區(qū)白云巖儲(chǔ)層物性的因素主要有沉積環(huán)境、成巖作用和裂縫，其中沉積環(huán)境對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的影響占主要地位。