深層特低孔—特低滲砂礫巖儲(chǔ)層特征及主控因素
——以準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷二疊系上烏爾禾組為例

王秋玉,李樹(shù)博,閆文琦,劉超威,李 輝,潘 進(jìn),劉嘯虎

( 1. 中國(guó)石油新疆油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆 克拉瑪依 834000; 2. 中國(guó)石油東方地球物理公司研究院 烏魯木齊分院,新疆 烏魯木齊 830016 )

0 引言

深層油氣是指埋深超過(guò)4 500 m的地層中存在的油氣資源[1],隨勘探程度不斷提高,中淺層常規(guī)油藏已經(jīng)不能滿足油田開(kāi)采需要,深層油氣逐漸成為研究焦點(diǎn)[2]。全球87個(gè)盆地發(fā)現(xiàn)深層油氣資源[3],且埋深大于4 000 m層系的累計(jì)石油探明儲(chǔ)量占新增探明儲(chǔ)量的67%[4]。目前,全球發(fā)現(xiàn)埋藏最深的油田是儲(chǔ)層頂界埋深為9 999 m的墨西哥灣Tiber油田[5],儲(chǔ)層壓力達(dá)137.9 MPa,最高溫度為126.7 ℃。1984年,中國(guó)第一口深層油氣勘探井——沙參2井獲成功[6-7]。隨深層油氣理論不斷創(chuàng)新,相繼在準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、四川盆地和鄂爾多斯盆地[8-12]等獲得重要突破,發(fā)現(xiàn)塔河、順北、普光、川西等規(guī)模性深層油氣田,深層及超深層儲(chǔ)層開(kāi)采成為未來(lái)油氣田勘探發(fā)展的重要趨勢(shì)。已發(fā)現(xiàn)的深層儲(chǔ)層巖性(碳酸鹽巖、火山巖、頁(yè)巖和砂礫巖)復(fù)雜,經(jīng)歷多期成巖作用改造,具有超高溫、超高壓、物性差等特點(diǎn),儲(chǔ)層形成機(jī)制及保存條件認(rèn)識(shí)較差,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層展布規(guī)律預(yù)測(cè)不清,影響后期的高效動(dòng)用和開(kāi)發(fā)。

阜康凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地東部,其二疊系上烏爾禾組砂礫巖儲(chǔ)層埋深超過(guò)4 500 m,是準(zhǔn)噶爾盆地實(shí)現(xiàn)規(guī)模深層油氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。人們對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地東部深層砂礫巖成藏過(guò)程、沉積相、巖相和儲(chǔ)層致密化成因等方面展開(kāi)研究。阜康凹陷二疊系發(fā)育多套“源—匯”成藏系統(tǒng)[13],具有豐富的物質(zhì)來(lái)源,油氣沿?cái)嗔堰\(yùn)移并形成油氣藏[8]。準(zhǔn)噶爾盆地東部上烏爾禾組發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲等沉積體系,儲(chǔ)層主要為低孔—中低滲巖屑砂巖,埋藏深,巖相和成巖相是控制物性的主要因素[14],且上烏爾禾組儲(chǔ)層富含沸石,沸石膠結(jié)物的溶蝕作用可改善儲(chǔ)層物性和儲(chǔ)集性能[15]。曹江駿等認(rèn)為,上烏爾禾組儲(chǔ)層致密化成因是沉積作用、壓實(shí)作用和膠結(jié)作用差異化的結(jié)果[16]。關(guān)于阜康凹陷二疊系上烏爾禾組深層特低孔—特低滲砂礫巖儲(chǔ)層巖相的研究未有突破,由于沸石被溶蝕后形成的孔隙數(shù)有限,儲(chǔ)層溶蝕成因和溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙的貢獻(xiàn),以及裂縫對(duì)深層儲(chǔ)層的控制作用缺乏研究,制約上烏爾禾組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層展布特征的認(rèn)識(shí),影響阜康凹陷深層油氣的勘探進(jìn)程。

以準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷二疊系上烏爾禾組砂礫巖儲(chǔ)層為研究對(duì)象,筆者采用巖心薄片、掃描電鏡觀察、高壓壓汞分析和FMI測(cè)井成像等方法,研究深層特低孔—特低滲砂礫巖儲(chǔ)層特征及主控因素,為準(zhǔn)噶爾盆地深層油氣及同類型油藏的勘探開(kāi)發(fā)提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地是中國(guó)大型疊合盆地[15],北鄰天山,南鄰阿爾泰山,盆地面積約為1.3×105km2[17],呈東高西低的“三角形”地形特征。受造山帶構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用影響,盆地形成6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元和44個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元[8]。研究區(qū)位于中央坳陷區(qū)的阜康凹陷(見(jiàn)圖1),北鄰白家海凸起,東鄰北三臺(tái)凸起,屬于三面環(huán)凸構(gòu)造格局。經(jīng)過(guò)多年勘探,在阜康凹陷東部斜坡帶發(fā)現(xiàn)沙南油田、北三臺(tái)油田和三臺(tái)油田。阜康凹陷作為準(zhǔn)噶爾盆地最大的富烴凹陷,其二疊系、三疊系和侏羅系發(fā)育良好烴源巖,油氣資源充足[8],為多期次混合供烴特征?，敽枷萦蜌饪碧较嗬^突破,具備同樣成藏條件的阜康凹陷成為準(zhǔn)噶爾盆地的研究熱點(diǎn)[18]。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置及構(gòu)造單位劃分Fig.1 Geographic location and tectonic unit division of the study area

研究區(qū)自下而上發(fā)育石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系等地層,目的層段二疊系上烏爾禾組自下而上又可分為烏爾禾組一段(烏一段)、二段(烏二段)和三段(烏三段)。烏一段(P3w1)整體上以灰色塊狀砂礫巖為主,夾薄層灰色泥巖;烏二段(P3w2)發(fā)育灰色砂礫巖、含礫砂巖與灰色泥巖互層,烏一段和烏二段為研究區(qū)主要儲(chǔ)層;烏三段(P3w3)巖性以灰色泥巖為主,夾薄層粉—細(xì)砂巖,為研究區(qū)重要蓋層。準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育7套儲(chǔ)蓋組合[17],其中二疊系上烏爾禾組中部的巨厚沖積扇砂、礫巖體為儲(chǔ)層,上部洪泛平原泥巖為蓋層,是一套重要的儲(chǔ)蓋組合,也是準(zhǔn)噶爾盆地重要勘探領(lǐng)域。

2 樣品來(lái)源及實(shí)驗(yàn)方法

選取研究區(qū)F48、F49、F50、KT1和KT5井二疊系上烏爾禾組礫巖、砂礫巖和砂巖387塊巖心樣品,取樣位置見(jiàn)圖2,實(shí)驗(yàn)測(cè)試在中國(guó)石油新疆油田分公司實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院完成。首先,采用ES-V型氣體滲透率測(cè)量?jī)x對(duì)387塊巖心樣品的基質(zhì)孔隙度和滲透率進(jìn)行測(cè)試。然后,垂直于巖心方向鉆取9塊巖心柱(直徑為2.5 cm、高度為2.5 cm的圓柱體),對(duì)巖心柱洗油,利用9505壓汞儀進(jìn)行高壓壓汞實(shí)驗(yàn),最大進(jìn)汞壓力為163.84 MPa。最后,將其中的43塊巖心樣品分別制成巖石薄片和鑄體薄片,采用AxioSkop40偏光顯微鏡、CIAS-2007圖像分析儀及ZEISS EVO MA 15掃描電子顯微鏡觀察巖石礦物形態(tài)、粒度和孔隙特征等,利用X線衍射儀(D8 ADVANCE)測(cè)量18塊巖心樣品的黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖2 研究區(qū)樣品取樣位置分布Fig.2 Sampling location distribution of samples in the study area

3 儲(chǔ)層特征

3.1 巖石學(xué)特征

阜康凹陷二疊系上烏爾禾組儲(chǔ)層巖性以砂巖和礫巖為主,礫巖占比為31%,砂巖占比為69%。研究區(qū)儲(chǔ)層砂巖為巖屑砂巖(見(jiàn)圖3(a)),其中石英體積分?jǐn)?shù)為4.0%～21.0%,平均為9.8%,單晶石英數(shù)量最多,且部分石英顆粒呈不規(guī)則窄邊狀次生加大;長(zhǎng)石類型以斜長(zhǎng)石為主,體積分?jǐn)?shù)為3.0%～22.0%,平均為11.4%;巖屑主要為沉積巖和安山巖巖屑,體積分?jǐn)?shù)最高為90.0%,平均為78.8%。

圖3 阜康凹陷二疊系上烏爾禾組儲(chǔ)層巖石學(xué)特征Fig.3 Petrological characteristics of the Upper Permian Wuerhe Formation reservoir in Fukang Deprssion

與烏二段相比,烏一段礫巖占比更高,礫巖和含砂礫巖占比為49%(見(jiàn)圖3(b)),砂巖中的中砂巖占比最多,顆粒磨圓程度較好,65%樣品的磨圓程度為次圓狀(見(jiàn)圖3(d))。巖心具有明顯的塊狀構(gòu)造(見(jiàn)圖4(a)),吸水性差,顆粒呈次棱角—次圓狀,分選較差。鏡下可觀察到砂質(zhì)礫狀結(jié)構(gòu),顆粒粒徑大于2.000 mm,壓實(shí)作用明顯,顆粒間存在明顯的線接觸(見(jiàn)圖4(b)),部分顆粒被膠結(jié),膠結(jié)類型為孔隙—壓嵌型。部分孔隙被泥質(zhì)雜基充填,雜基具有云母化現(xiàn)象(見(jiàn)圖4(c)),局部可觀察到由泥質(zhì)收縮形成的少量收縮孔。此外,巖石中可見(jiàn)綠泥石和高嶺石等黏土礦物(見(jiàn)圖4(d))。

圖4 阜康凹陷二疊系上烏爾禾組儲(chǔ)層巖石礦物鑄體薄片及掃描電鏡照片F(xiàn)ig.4 Rock mineral morphology and scanning electron microscope of the Upper Wuerhe Formation reservoir of the Permian in Fukang Depressin

烏二段含礫砂巖占比僅為5%,砂巖以細(xì)砂巖為主(見(jiàn)圖3(c)),整體上烏二段顆粒粒度更細(xì),且磨圓度較烏一段的差,多為次棱角狀(見(jiàn)圖3(e))。巖心為塊狀構(gòu)造,以砂巖、粉—細(xì)砂巖與砂礫巖互層為主(見(jiàn)圖4(e)),吸水性較好,磨圓度較差,分選中等。巖心具有細(xì)粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu)特征,粒徑較細(xì),主粒徑為0.125～0.250 mm,顆粒間呈線接觸(見(jiàn)圖4(f)),膠結(jié)類型為壓嵌型。泥質(zhì)雜基可見(jiàn)綠泥石化和水云母化,均勻充填在顆粒之間,局部還可見(jiàn)少量濁沸石。

上烏爾禾組儲(chǔ)層填隙物體積分?jǐn)?shù)整體較低,烏一段膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)為1.19%,烏二段的為1.98%;烏一段雜基體積分?jǐn)?shù)為2.58%,烏二段的為2.33%。膠結(jié)物以硅質(zhì)和方解石為主,可見(jiàn)方解石和硅質(zhì)充填在顆粒之間(見(jiàn)圖4(g)),堵塞原生粒間孔,雜基為泥質(zhì)和黏土礦物。根據(jù)X線衍射結(jié)果,上烏爾禾組黏土礦物中伊/蒙混層體積分?jǐn)?shù)大,為50.75%,主要呈不規(guī)則狀和蜂巢狀。除伊/蒙混層外,高嶺石和綠泥石也是研究區(qū)重要的黏土礦物,體積分?jǐn)?shù)分別為21.00%和20.50%,高嶺石主要呈書頁(yè)狀、蠕蟲(chóng)狀(見(jiàn)圖4(h)),部分具有蝕變現(xiàn)象,綠泥石以不規(guī)則片狀、疊瓦狀分布于顆粒間。

3.2 物性特征

對(duì)阜康凹陷上烏爾禾組儲(chǔ)層387塊巖心樣品進(jìn)行基質(zhì)孔隙度和滲透率實(shí)驗(yàn),上烏爾禾組孔隙度最小為0.70%,最大為15.80%,平均為6.71%(見(jiàn)圖5(a));滲透率整體較小,分布范圍為(0.011～1.900)×10-3μm2,平均為0.186×10-3μm2(見(jiàn)圖5(d))。其中,烏一段和烏二段孔隙度分布為單峰式(見(jiàn)圖5(b-c)),烏二段平均孔隙度(7.60%)較烏一段的(6.10%)大;烏一段和烏二段滲透率分布較為集中,峰值為(0.020～0.040)×10-3μm2(見(jiàn)圖5(e-f))。阜康凹陷上烏爾禾組為特低孔—特低滲儲(chǔ)層,孔隙度和滲透率之間不存在明顯的正相關(guān)關(guān)系(見(jiàn)圖5(d)),原因?yàn)樯蠟鯛柡探M儲(chǔ)層裂縫發(fā)育,造成部分孔隙度偏大[19]。

圖5 阜康凹陷二疊系上烏爾禾組物性特征Fig.5 Physical characteristics of Upper Wuerhe Formation of Permian in Fukang Depression

3.3 儲(chǔ)集空間特征

3.3.1 孔隙類型

阜康凹陷上烏爾禾組發(fā)育原生孔、溶蝕孔和微裂縫(見(jiàn)圖4(i-o))。原生孔以粒間孔為主,呈不規(guī)則四邊形和三角形(見(jiàn)圖4(i)),面孔率約為3%,孔隙直徑最大為400 μm,部分剩余粒間孔呈星點(diǎn)狀均勻分布在巖石樣品中(見(jiàn)圖4(j))。溶蝕孔可進(jìn)一步分為粒內(nèi)溶孔、溶蝕粒間孔和溶蝕填隙物內(nèi)孔。在粒內(nèi)溶孔中,長(zhǎng)石和巖屑被溶蝕后形成長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔(見(jiàn)圖4(k))或巖屑粒內(nèi)溶孔,長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔形狀不規(guī)則,連通性較差,面孔率為2%,孔隙直徑較大,約為4 mm;部分巖屑粒內(nèi)溶孔呈三角形和紋理狀,面孔率較低,小于1%。溶蝕粒間孔(見(jiàn)圖4(l))形態(tài)呈港灣狀,分布于顆粒邊緣,面孔率較大,約為4%,連通性較差,被溶蝕的顆粒邊緣呈鋸齒狀,孔隙直徑較小,小于1 mm。溶蝕填隙物內(nèi)孔呈星點(diǎn)狀和次圓狀分布于巖石樣品,以泥質(zhì)微孔為典型代表(見(jiàn)圖4(m)),泥質(zhì)被溶蝕后形成大量微孔[20],孔隙較為分散,難以統(tǒng)計(jì)面孔率,孔隙直徑小且數(shù)量多。微裂縫可分為構(gòu)造裂縫和溶蝕縫,其中構(gòu)造裂縫直徑大,巖心上可直接觀察到部分斜劈縫(見(jiàn)圖4(n)),溶蝕縫較細(xì),呈長(zhǎng)條狀(見(jiàn)圖4(o)),最長(zhǎng)為2 mm,部分溶蝕縫可見(jiàn)熒光顯示(見(jiàn)圖4(p)),表明裂縫是上烏爾禾組原油運(yùn)移的通道之一[21]。

為明確上烏爾禾組孔隙是否為油氣運(yùn)移過(guò)程中的有效孔隙,在F48井裂縫發(fā)育井段選取兩塊樣品進(jìn)行熒光薄片觀察。鏡下顯示樣品孔隙有熒光顯示,在埋深為4 531.42 m處可見(jiàn)呈黃色亮光的粒間孔(見(jiàn)圖4(p)),粒間孔廣泛分布在巖石樣品中,亮度可達(dá)中亮,但巖心樣品未見(jiàn)原油浸染現(xiàn)象;此外,有一條呈淡藍(lán)色亮光的溶蝕縫,發(fā)光強(qiáng)度較強(qiáng),形態(tài)為長(zhǎng)條狀,以油質(zhì)瀝青和膠質(zhì)瀝青為主,瀝青體積分?jǐn)?shù)約為6.00%,表明孔隙和裂縫在油氣運(yùn)移中具有良好溝通作用。

3.3.2 壓汞曲線類型

阜康凹陷上烏爾禾組儲(chǔ)層高壓壓汞毛細(xì)管壓力曲線主要分為三類,Ⅰ類曲線呈平臺(tái)狀(見(jiàn)表1),最大進(jìn)汞飽和度為59.93%～71.18%,平均為65.50%,樣品物性較好,排驅(qū)壓力小,最小為0.65 MPa,最大為2.49 MPa,平均為1.71 MPa?？紫扼w積最大為1.22 cm3,退汞效率為26.66%～34.82%(見(jiàn)表2),反映儲(chǔ)層孔喉間連通性較好[20-22]。Ⅰ類曲線的毛細(xì)管半徑較大,呈雙峰式分布,且分布較為均勻,分布區(qū)間為0.008 9～0.287 0 μm,表明除發(fā)育較多納米級(jí)孔隙外,還發(fā)育少量微孔。巖性為礫巖、粗砂巖和中砂巖,粒度較粗,孔隙多為剩余粒間孔和粒內(nèi)溶孔,孔隙間連通性較好。

表1 阜康凹陷二疊系上烏爾禾組壓汞曲線類型及特征Table 1 Mercury intrusion curve type and characteristics of Upper Wuerhe Formation of Permian in Fukang Depression

表2 阜康凹陷二疊系上烏爾禾組儲(chǔ)層高壓壓汞參數(shù)Table 2 High-pressure mercury injection parameters of Upper Wuerhe Formation of Permian in Fukang Depression

Ⅱ類曲線呈弱平臺(tái)狀(見(jiàn)表1),最大進(jìn)汞飽和度較Ⅰ類的小,為50.04%～51.07%,平均為50.56%,排驅(qū)壓力較Ⅰ類的大,平均為6.49 MPa,退汞效率也較Ⅰ類的低,孔喉間連通性較差。Ⅱ類曲線的毛細(xì)管半徑呈單峰式分布,分布區(qū)間為0.004 5～0.036 0 μm,孔喉較小,以納米孔為主,幾乎沒(méi)有微孔發(fā)育。巖性為中砂巖、細(xì)砂巖,粒度較細(xì),發(fā)育少量剩余粒間孔,面孔率較低,孔隙間連通性差。

Ⅲ類曲線呈斜坡?tīng)?見(jiàn)表1),巖性為粉—細(xì)砂巖,最大進(jìn)汞飽和度在三類曲線中最低,為32.90%,排驅(qū)壓力最高,為9.91 MPa,退汞效率也最低,毛細(xì)管半徑分布區(qū)間較小,與其他兩類曲線相比,主峰更靠近左側(cè)分布,表明儲(chǔ)層以細(xì)小孔喉為主,且孔喉間連通性差,賈敏現(xiàn)象嚴(yán)重[23-24],細(xì)小孔喉不利于流體流動(dòng)。鏡下觀察到粒間孔隙被絲狀伊利石充填,導(dǎo)致儲(chǔ)層滲流能力變差。

4 儲(chǔ)層主控因素

4.1 沉積作用

阜康凹陷為扇三角洲沉積體系,在沉積過(guò)程中,受水體活動(dòng)和距離物源遠(yuǎn)近影響,顆粒磨圓、分選等經(jīng)歷不同程度改造[20-22]。如水下分流河道微相沉積時(shí),水動(dòng)力活動(dòng)較強(qiáng),巖石顆粒磨圓度和分選較好,粒度最粗,雜基較少[23-25],砂體更為純凈,儲(chǔ)層物性最好,成為最有利儲(chǔ)層。

為明確儲(chǔ)層中的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)是否為上烏爾禾組儲(chǔ)層發(fā)育的主要控制因素,分析泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)和儲(chǔ)層物性之間的關(guān)系。當(dāng)儲(chǔ)層泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)大于5%時(shí),孔隙度低于7.5%(見(jiàn)圖6(a)),巖性多為細(xì)砂巖及含泥細(xì)砂巖,分選差,表明沉積作用使巖性、顆粒分選程度和泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)發(fā)生變化,影響儲(chǔ)層物性。在粒徑越粗、分選越好、泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較低時(shí),儲(chǔ)層孔隙度越大,儲(chǔ)層物性越好。由于泥質(zhì)發(fā)育堵塞部分儲(chǔ)層原生孔隙,流體流動(dòng)性降低,孔隙結(jié)構(gòu)變差,多數(shù)孔隙度較小的樣品泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)大于5%,有的可以達(dá)到10%,可將泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)為5%作為衡量阜康凹陷二疊系上烏爾禾組有利儲(chǔ)層的標(biāo)準(zhǔn)之一。

泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)與孔隙度呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,隨泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)增大,儲(chǔ)層孔隙度明顯降低,表明泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)是影響優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的主要因素(見(jiàn)圖6(b))。此外,距離物源較遠(yuǎn)的F49井平均泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)為1%,低于近物源的F48井的(7%),表明搬運(yùn)距離越遠(yuǎn),顆粒分選更好,砂質(zhì)更純凈,泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)更低,儲(chǔ)層物性更好(見(jiàn)圖6(c-d))。

4.2 成巖作用

研究區(qū)主要發(fā)育壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和充填作用,其中溶蝕作用為建設(shè)性成巖作用,壓實(shí)作用、充填作用和膠結(jié)作用為破環(huán)性成巖作用。阜康凹陷上烏爾禾組埋藏較深,壓實(shí)作用明顯,顆粒之間呈線接觸,排列緊密,孔隙較少,鏡下可見(jiàn)部分巖屑發(fā)生變形,礦物顆粒存在定向排列現(xiàn)象[26-27]。充填作用在研究區(qū)發(fā)育廣泛,充填的礦物類型主要為泥質(zhì)、硅質(zhì)和方解石,方解石充填于粒間孔隙,泥質(zhì)雜基存在形式更為多樣化,在粒間孔隙和顆粒邊緣發(fā)育,部分石英晶體充填于粒間孔隙。發(fā)生充填作用的礦物存在原生孔隙,導(dǎo)致流體可利用的孔隙變少[28],連通性變差,物性降低。

研究區(qū)膠結(jié)物主要為黏土礦物,呈書頁(yè)狀的高嶺石和呈疊瓦狀的綠泥石等黏土礦物堵塞礦物孔隙[29],導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差。在埋深為4 500 m以深的地層中,高嶺石體積分?jǐn)?shù)逐漸減少,綠泥石和伊利石體積分?jǐn)?shù)增多,高嶺石逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫G泥石和伊利石,成巖環(huán)境從堿性變?yōu)樗嵝訹30],巖石中的酸性流體增多,開(kāi)始對(duì)長(zhǎng)石礦物溶蝕[31-33],形成大量長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔,并分別在4 600和5 140 m處形成兩個(gè)次生溶蝕帶。

建設(shè)性溶蝕作用體現(xiàn)在長(zhǎng)石被溶蝕后形成大量長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔。長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)與孔隙度呈良好的線性正相關(guān)關(guān)系,當(dāng)長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)增高時(shí),發(fā)育溶蝕孔的概率增大,從而形成更多的長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔(見(jiàn)圖7)。一般情況下,受壓實(shí)作用影響,孔隙度隨埋深的不斷增加而降低[34-35],阜康凹陷上烏爾禾組儲(chǔ)層兩個(gè)次生溶蝕帶的存在表明溶蝕作用在一定程度上改善研究區(qū)儲(chǔ)層物性。

4.3 裂縫

阜康凹陷二疊系上烏爾禾組儲(chǔ)層可見(jiàn)部分構(gòu)造縫和大量溶蝕縫。分析KT1、F48、KT5和F49井裂縫形態(tài)、線密度、體密度及充填程度,上烏爾禾組裂縫形態(tài)以垂直縫和斜交縫兩類高角度裂縫為主(見(jiàn)圖8(a)),水平縫較少。儲(chǔ)層裂縫線密度較低(見(jiàn)圖8(b)),最大僅為4條/m,體密度為(1～7) m2/m3。發(fā)育的裂縫中,KT1和F49井裂縫未被充填(見(jiàn)圖8(c)),F48和KT5井部分裂縫被全充填,造成流體不能流動(dòng),為無(wú)效裂縫。根據(jù)裂縫體密度與儲(chǔ)層滲透率關(guān)系(見(jiàn)圖8(d)),儲(chǔ)層裂縫越發(fā)育,為流體提供的運(yùn)移通道越多,儲(chǔ)層的滲透性越好。裂縫體密度和線密度最大的KT5井儲(chǔ)層滲透率最低,表明KT5井發(fā)育的部分水平縫及全充填縫為無(wú)效裂縫,對(duì)流體流動(dòng)起到阻礙作用[32],造成裂縫發(fā)育多但流體溝通差。

圖8 阜康凹陷二疊系上烏爾禾組儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征Fig.8 Development characteristics of reservoir fractures in Upper Wuerhe Formation of Permian in Fukang Depression

分析裂縫在油氣運(yùn)移中的作用,可見(jiàn)部分巖心樣品的裂隙中含油(見(jiàn)圖9(a)),鏡下可見(jiàn)熒光薄片具有良好油氣顯示(見(jiàn)圖9(b)),裂縫發(fā)育部位溶蝕孔增多,且溶蝕孔和裂縫有熒光顯示(見(jiàn)圖9(c)),部分填隙物和裂縫呈藍(lán)色熒光(見(jiàn)圖9(d))。KT5井FMI測(cè)井成像可觀察到多條半充填縫、張開(kāi)縫及鉆井增強(qiáng)縫(見(jiàn)圖9(e))。研究區(qū)裂縫發(fā)育層段伴隨次生溶蝕孔的發(fā)育,表明裂縫是溝通溶蝕流體(有機(jī)酸)的途徑[36-37],進(jìn)而產(chǎn)生大量溶蝕孔[38-40]。FMI測(cè)井成像反映上烏爾禾組裂縫發(fā)育較多(見(jiàn)圖9(f)),大部分為近東西向的半充填縫,還有部分鉆井增強(qiáng)縫,快慢橫波形態(tài)有所差異。研究區(qū)儲(chǔ)層物性整體較差,在油氣運(yùn)移過(guò)程中,有效裂縫的發(fā)育提供溝通流體的通道。

圖9 研究區(qū)裂縫發(fā)育與油氣顯示關(guān)系Fig.9 Relationship between fracture development and hydrocarbon display in the study area

綜上所述,沉積作用是研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的基礎(chǔ),成巖作用是孔隙發(fā)育的前提,有效裂縫是流體滲流的保障。阜康凹陷大部分儲(chǔ)層為扇三角洲前緣相(見(jiàn)圖10(a)),平面上差異不大,溶蝕作用和裂縫在儲(chǔ)層發(fā)育過(guò)程中起決定性作用,為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的主控因素。

4.4 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

位于扇三角洲前緣相帶,且泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)小于5%,溶蝕作用強(qiáng)烈,裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層為研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。由圖10(a)可見(jiàn),溶蝕作用發(fā)育帶在KT1井附近尖滅,溶蝕作用發(fā)育帶的長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)高,溶蝕作用強(qiáng)烈,長(zhǎng)石呈沿鼻凸分布的特征。結(jié)合地震資料數(shù)據(jù),采用所有采樣點(diǎn)全局相似性算法,能夠獲得最大似然體,以及斷層與裂縫傾角和走向的信息,進(jìn)一步融合曲率差異性、地應(yīng)力方向和巖石信息,對(duì)研究區(qū)裂縫發(fā)育程度進(jìn)行預(yù)測(cè), KT1井附近鼻凸處裂縫發(fā)育明顯(見(jiàn)圖10(b)),F50井附近幾乎不發(fā)育裂縫。預(yù)測(cè)阜康凹陷二疊系上烏爾禾組優(yōu)質(zhì)砂礫巖儲(chǔ)層沿KT1井鼻凸分布,面積約為507 km2(見(jiàn)圖10(c))。

圖10 研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層平面分布Fig.10 Plan distribution of high-quality reservoirs in the study area

5 結(jié)論

(1)準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷二疊系上烏爾禾組巖性為礫巖和巖屑砂巖,填隙物體積分?jǐn)?shù)較低,砂質(zhì)純凈,為特低孔—特低滲儲(chǔ)層,發(fā)育原生粒間孔、溶蝕孔和裂縫等孔隙類型,孔隙具有良好油氣顯示。毛細(xì)管壓力曲線主要呈平臺(tái)狀,發(fā)育較多納米級(jí)孔隙,孔喉總體分布不均,缺少大且連通的孔喉。

(2)研究區(qū)儲(chǔ)層泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)越大,儲(chǔ)層物性越差;埋深4 500 m以深時(shí),壓實(shí)作用強(qiáng)烈;溶蝕作用在埋深分別為4 600和5 140 m處形成兩個(gè)次生溶蝕帶,改善儲(chǔ)層物性,為油氣運(yùn)移提供通道。除沉積作用和成巖作用外,上烏爾禾組發(fā)育的高角度縫和未充填的有效裂縫也是溝通流體的重要通道。

(3)溶蝕作用和裂縫為控制阜康凹陷上烏爾禾組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的兩大主要因素,泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)小于5%,溶蝕作用強(qiáng)烈,裂縫發(fā)育的的儲(chǔ)層為研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層沿KT1井鼻凸分布,預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層面積約為507 km2。