阿姆河盆地中部卡洛夫階—牛津階儲層特征及發(fā)育模式

武重陽 ，張良杰 ，程傳捷 ，于炳松 ，王紅軍 ，程木偉

（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；3.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

0 引言

阿姆河盆地石油與天然氣資源極為豐富［1-3］，其中中上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階的碳酸鹽巖地層是盆地內(nèi)重要的油氣富集層［4］。作為中亞天然氣管道的重要?dú)庠吹?，目前阿姆河右岸地區(qū)氣田年產(chǎn)氣量超過50×108m3［5-6］，平面上多呈“一礁一藏”的發(fā)育特征［7-8］。隨著勘探程度的不斷加深，對中部地區(qū)臺地和緩坡灘相儲集體的勘探需求不斷提高［9］，亟需深入開展中部有利儲層發(fā)育特征及主控因素研究。

眾多學(xué)者已對阿姆河盆地碳酸鹽巖的沉積相類型及特征［10-11］、儲層特征及成因［12-14］、分布規(guī)律及主控因素［6，15-18］等方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。張兵等［12］、鄭榮才等［16］認(rèn)為沉積微相、巖性和成巖作用共同影響了卡洛夫階—牛津階儲層發(fā)育。費(fèi)懷義等［4］、徐劍良等［15］認(rèn)為阿姆河右岸卡洛階—牛津階礁灘體儲層發(fā)育主要受古地貌及沉積環(huán)境的影響。崔璀等［17］將阿姆河右岸卡洛階—牛津階儲層發(fā)育的主控因素歸結(jié)于沉積期相控、成巖期溶蝕作用及后期構(gòu)造裂縫的共同影響。目前針對阿姆河盆地中部儲層發(fā)育主控因素及發(fā)育模式的研究較為薄弱，因此明確中部地區(qū)有利灘相儲層發(fā)育特征及主控因素、建立適用于中部臺地和緩坡灘相儲層發(fā)育特征的發(fā)育模式至關(guān)重要。

本文以研究區(qū)典型井的薄片鑒定、巖石物性等資料為基礎(chǔ)，結(jié)合成像測井及地震資料分析，對B區(qū)中部卡洛夫階—牛津階有利儲層巖石及沉積相特征、儲集空間及儲層類型等展開綜合分析，進(jìn)一步明確了研究區(qū)有利儲層發(fā)育的主控因素，建立儲層發(fā)育模式，以期為中部規(guī)模臺地和緩坡灘相儲集體的高效勘探開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

阿姆河盆地位于土庫曼斯坦東部，總面積約為29×104km2，是在古生界基底上發(fā)育的中—新生代沉積盆地［19］，整體經(jīng)歷了晚二疊世—早中侏羅世裂陷階段、晚侏羅世—古近紀(jì)坳陷階段及新近紀(jì)—第四紀(jì)擠壓改造階段［8，20］。阿姆河右岸地區(qū)整體位于阿姆河盆地東北部，呈北西—南東向展布，分為A區(qū)和B區(qū)，自西向東劃分為6個(gè)三級構(gòu)造單元。該區(qū)域構(gòu)造沉積格局受盆內(nèi)北西向及北東向 2組斷裂控制［10，20-23］。本文研究區(qū)屬于B區(qū)中部，位于卡拉別克坳陷、桑迪克雷隆起和別什肯特坳陷（見圖1a）。中上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階為研究區(qū)目的層，發(fā)育一套緩坡—陸棚相的碳酸鹽巖沉積組合［24］，是盆地內(nèi)最重要的油氣富集層［4］。

研究區(qū)在卡洛夫期主要發(fā)育緩坡臺地相沉積，自西向東水體逐漸加深，由中緩坡過渡為外緩坡沉積；而在牛津期則主要發(fā)育鑲邊臺地模式的淺水陸棚相沉積，灘和丘體廣泛發(fā)育［9］。研究區(qū)自下而上發(fā)育致密層狀灰?guī)r層（XVI層）、含生屑塊狀灰?guī)r層（XVa2層）、致密灰?guī)r層（Z層）、含生屑塊狀灰?guī)r層（XVa1層）、含生屑厚層狀灰?guī)r層（XVhp層）和含泥巖層（GAP層）6個(gè)巖性段（見圖1b），整體為致密層狀灰?guī)r層與塊狀生屑灰?guī)r層的交互沉積。該套地層與下伏含煤碎屑巖系，以及上覆上侏羅統(tǒng)欽莫利階厚層膏鹽巖共同形成了完整的生儲蓋組合，具備良好的成藏條件［1，25］。

2 儲層類型及特征

2.1 巖性及沉積微相

綜合分析研究區(qū)沉積相標(biāo)志，識別并劃分卡洛夫階—牛津階巖石及沉積微相類型?？宸螂A—牛津階碳酸鹽巖以石灰?guī)r為主，偶夾薄層狀泥頁巖與粉砂質(zhì)泥巖。根據(jù)石灰?guī)r結(jié)構(gòu)和成因分類［24］，目的層巖性主要包括生物礁灰?guī)r、顆?；?guī)r及泥晶灰?guī)r三大類，發(fā)育礁灘復(fù)合體、生屑灘、砂屑灘、生物丘、灰泥丘、灘（丘）間6種沉積微相。對C21井卡洛夫階—牛津階沉積微相測井、巖性特征分析表明，礁灘復(fù)合體、生（砂）屑灘多發(fā)育在高位體系域?qū)有蚪缑娓浇S海平面變化與灘（丘）間微相呈交互沉積，是研究區(qū)有利儲層發(fā)育的主要沉積微相（見圖2。圖中?為孔隙度，K為滲透率）。

2.2 儲集空間及物性

綜合研究區(qū)巖心觀察、薄片鑒定等資料，根據(jù)產(chǎn)狀、大小及成因進(jìn)行分類，目的層主要發(fā)育孔隙、孔洞及裂縫三大類儲集空間。孔隙包括生物骨架孔、生物體腔孔、殘余粒間孔構(gòu)成的原生孔隙（見圖3a—3c），以及粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、晶間（溶）孔、鑄模孔構(gòu)成的次生孔隙（見圖3d—3g），后者更發(fā)育。在粒間、粒內(nèi)和晶間溶孔的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)生溶蝕、擴(kuò)大形成的溶蝕孔洞多發(fā)育于Oj21井所在的奧賈爾雷地區(qū)，以小型孔洞和中型孔洞為主（見圖3h）。裂縫主要包括構(gòu)造縫、溶蝕縫及成巖縫（見圖3i），是研究區(qū)重要的油氣滲濾通道，儲集空間及滲濾通道共同構(gòu)成優(yōu)質(zhì)儲集體。由研究區(qū)7口典型井卡洛夫階—牛津階1 353個(gè)巖心孔隙度樣品及1 054個(gè)滲透率樣品統(tǒng)計(jì)可知：孔隙度介于0.23%～27.79%，平均5.72%；滲透率介于0.000 1×10-3～133.575 0×10-3μm2，平均 3.3×10-3μm2（見表 1）。

表1 研究區(qū)儲層物性統(tǒng)計(jì)

研究區(qū)儲層以中低孔中低滲特征為主，根據(jù)儲集空間類型和不同的特征組合，劃分為孔隙型、裂縫型、裂縫-孔隙型和縫洞型儲層。研究區(qū)主要發(fā)育裂縫-孔隙型及孔隙型儲層，裂縫型儲層發(fā)育相對較少。

3 儲層發(fā)育主控因素

前人從不同角度對碳酸鹽巖儲層發(fā)育主控因素進(jìn)行了大量研究和探討［26-29］。本次研究從古地貌、沉積微相、層序界面及成巖作用出發(fā)，對研究區(qū)卡洛夫階—牛津階儲層發(fā)育主控因素進(jìn)行了研究。

3.1 古地貌的控制作用

隱伏基底隆起所形成的古地貌差異控制著有利沉積相帶的發(fā)育［7］。通過地震資料分析，利用殘余地層厚度法和補(bǔ)償厚度印模法對阿姆河右岸地區(qū)卡洛夫階底部古地貌進(jìn)行了研究和恢復(fù)（見圖4），刻畫了基地隆起及洼地等地貌單元的平面展布范圍。這些地貌單元引起的沉積差異導(dǎo)致了卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖臺地緩斜坡內(nèi)的沉積分異。對過井地震剖面沿卡洛夫階底界拉平處理可以看到，有利儲層發(fā)育較好的單井均位于沉積較厚區(qū)域，牛津階沉積較厚的部位一般位于卡洛夫期沉積較厚區(qū)域，說明卡洛夫期的沉積隆起造就了儲層在牛津期的繼承性發(fā)育。

3.2 有利沉積微相是儲層發(fā)育的重要基礎(chǔ)

對典型井C21，P21井的沉積微相和儲層厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)有利沉積微相為生屑灘、礁灘復(fù)合體、砂屑灘，且儲層厚度占比依次降低（見圖5a），說明有利沉積微相是優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的重要基礎(chǔ)。

另外，儲層發(fā)育以孔隙型儲層占比最高，且孔隙型儲層多發(fā)育于生屑灘及礁灘復(fù)合體沉積微相；而裂縫-孔隙型儲層則在生屑灘、砂屑灘、礁灘復(fù)合體、生物（灰泥）丘沉積微相中均有分布（見圖5b），但在礁灘復(fù)合體及砂屑灘中最為發(fā)育。單純的裂縫型儲層發(fā)育相對較少，且多發(fā)育于低能的灘（丘）間沉積微相，巖性普遍較為致密。

3.3 層序界面是儲層發(fā)育的關(guān)鍵因素

相對海平面變化對儲層發(fā)育有重要控制作用［6］。對數(shù)十口典型井的層序、巖心、薄片及測井曲線分析可知，隨著海平面升降變化，在三級、四級層序界面均可見到溶蝕作用造成的孔滲增加現(xiàn)象。以C21井為例，三級層序SQ3頂界面位于牛津階XVhp層中下部，處于高位體系域頂部，溶孔發(fā)育，孔滲曲線呈增大趨勢（見圖2）。除了三級層序界面，即使是位于海泛面的四級層序界面附近，聲波時(shí)差、自然電位、孔滲曲線均明顯增大，且可見溶孔發(fā)育，主要發(fā)育生（砂）屑灰?guī)r等灘相沉積。這說明高頻層序界面（即所有三級層序界面）附近發(fā)生的同生期溶蝕作用有助于儲層的形成及改造，對形成優(yōu)質(zhì)儲層起到了重要作用。

3.4 成巖作用改造的影響

研究區(qū)卡洛夫階—牛津階碳酸鹽儲層成巖作用類型多樣，前人已作過大量研究［13-18］。本次研究基于巖心、掃描電鏡及薄片等資料，認(rèn)為中部地區(qū)儲層的形成與保持主要受膠結(jié)、充填、白云石化、膏化、重結(jié)晶、溶蝕、破裂等成巖作用改造的影響。其中：膠結(jié)作用主要表現(xiàn)為方解石膠結(jié)前期層間巖溶作用所形成的粒間溶孔，以及對生物體腔孔的膠結(jié)；另外可見方解石的纖狀膠結(jié)，其發(fā)育貫穿卡洛夫階—牛津階，是該時(shí)期碳酸鹽巖最主要的膠結(jié)類型。充填作用表現(xiàn)為方解石對溶蝕孔洞及裂縫的完全或不完全充填，極大破壞了儲層的孔隙空間。膏化作用主要表現(xiàn)在牛津階中晚期，其形成的次生礦物充填各類孔隙和裂縫的現(xiàn)象較為普遍，從而造成儲層孔喉封堵，不利于儲層發(fā)育。重結(jié)晶作用則表現(xiàn)為泥晶白云石重結(jié)晶為粉細(xì)晶白云石，或方解石膠結(jié)物重結(jié)晶為巨晶或連晶方解石等，后者對儲層破壞性更大。白云石化、溶蝕、破裂作用是研究區(qū)主要的建設(shè)性成巖作用。白云石化作用主要形成粉—細(xì)晶白云巖，晶形自形程度好，多呈星點(diǎn)狀分布，局部含灰質(zhì)，為成巖期埋藏交代形成的白云石化產(chǎn)物。溶蝕作用為研究區(qū)最有利于儲層發(fā)育的成巖作用，主要發(fā)生在2個(gè)時(shí)期：地層短暫暴露時(shí)期，溶蝕作用具有明顯的組構(gòu)選擇性，多形成窗格孔或鑄?？?；中深埋藏時(shí)期，溶蝕作用一般不具有組構(gòu)選擇性，多為埋藏條件下熱演化作用形成的有機(jī)酸對圍巖進(jìn)行溶蝕而產(chǎn)生孔洞。另外，破裂作用在卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖儲層中較為普遍，對溝通孔洞、改善儲層滲透性有重要作用。

4 優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育模式

綜合前文分析，建立了阿姆河右岸B區(qū)中部儲層發(fā)育模式（見圖6）。研究區(qū)在卡洛夫期主要發(fā)育中緩坡的潮間—潮下淺水亞相（見圖6a）。至牛津期，緩坡臺地轉(zhuǎn)變?yōu)殍傔吪_地，處于相對深水環(huán)境，主要發(fā)育淺水陸棚相沉積，但是仍發(fā)育規(guī)模性的灘和丘體沉積。沉積微相自西向東整體表現(xiàn)為礁灘復(fù)合體—生（砂）屑灘—灰泥丘的分布特征，儲集性也依次隨之變差（見圖6b）。生物丘及灰泥丘等多發(fā)育在水體較深或古地貌低點(diǎn)，礁灘復(fù)合體及生（砂）屑灘多具備發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲層的潛力。

另外，B區(qū)中部礁灘復(fù)合體及生（砂）屑灘等物性較好的碳酸鹽巖沉積多發(fā)育在層序界面附近及古地貌較高部位。隨著海平面升降，首先在古地貌高部位及高位體系域發(fā)育厚層礁灘體沉積；然后至海侵體系域，因海平面升高，多沉積泥晶灰?guī)r，儲層不太發(fā)育，而隨著海平面頻繁升降，至下一旋回高位體系域，沉積高部位仍會(huì)繼承性發(fā)育礁灘體沉積，尤其在層序界面附近水體能量較高，同時(shí)容易受到準(zhǔn)同生溶蝕作用的影響，可進(jìn)一步發(fā)育為優(yōu)質(zhì)孔隙型儲層。中深埋藏期，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，疊加埋藏期斷裂流體改造，部分區(qū)域形成裂縫-孔隙型儲層及縫洞型儲層（見圖6c）。

5 結(jié)論

1）研究區(qū)卡洛夫階—牛津階儲集空間主要由孔隙、孔洞和裂縫三大類組成。儲層類型分為孔隙型、裂縫型、裂縫-孔隙型和縫洞型儲層，以孔隙型及裂縫-孔隙型儲層為主，整體為中低孔中低滲特征。

2）古地貌、沉積微相、層序界面、成巖作用改造共同控制研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育和分布。隱伏基底隆起形成的沉積古地貌控制了有利沉積相帶分布，礁灘復(fù)合體等有利沉積微相的繼承性發(fā)育是儲層發(fā)育的重要基礎(chǔ)，高頻層序界面是有利儲層發(fā)育的關(guān)鍵因素，準(zhǔn)同生期及埋藏期成巖改造控制了優(yōu)質(zhì)儲層的形成及保持。