卻勒地區庫姆格列木群底砂巖段儲層特征

趙繼龍，熊 冉，劉玲利，曾慶魯，王俊鵬

（1．中國地質大學（武漢）資源學院，湖北武漢430074；2．中國石油杭州地質研究院 ）

研究區位于塔北隆起西段卻勒地區，橫跨卻勒構造帶、英買力低凸起和輪臺凸起三個二級構造單元［1］（圖1）。塔北隆起是一個中新生代長期發育的侏羅紀古隆起，在古近紀沉積早期物源來自西北溫宿凸起，喜山期構造運動使塔北隆起新生界地層北部整體下沉，南部抬升，造成現今卻勒地區及周緣古近系地層整體北傾，發育了古近系底砂巖上傾尖滅型巖性圈閉，目前已發現了QL1、YT5兩個巖性油氣藏。近年來的探井和開發井資料研究表明底砂巖儲層及分布比較復雜、儲層具有較強的非均質性，是影響底砂巖巖性圈閉新發現及現有油氣藏開發的關鍵問題。筆者在前人研究認識的基礎上［2－11］，以巖礦分析、鑄體薄片分析、粘土礦物分析、巖心物性分析、測井物性等資料為基礎，分析儲層特征及控制因素，為卻勒地區古近系底砂巖的油氣勘探及開發提供借鑒。

圖1 研究工區位置

1 儲層巖石學特征

卻勒地區的古近系庫姆格列木群底砂巖是白堊系地層頂部不整合面之上的一套薄互層儲層，為褐色含礫細砂巖、灰色細砂巖、褐灰色細砂巖夾褐色、深灰色泥巖。通過對卻勒地區的鉆井巖心詳細觀察及測井曲線分析，認為底砂巖主要發育扇三角洲和湖泊相沉積。進一步通過曲線形態、沉積構造、粒度概率圖、巖石組合類型及垂向沉積序列研究，發現卻勒地區扇三角洲平原亞相不發育，前扇三角洲亞相與濱淺湖亞相的沉積環境相似，扇三角洲前緣亞相主要發育水下分流河道和河口壩微相，濱淺湖亞相主要發育濱淺湖泥微相。

砂巖組分和巖石薄片分析表明，卻勒地區底砂巖段砂層為扇三角洲前緣的砂礫巖、不等粒砂巖、粗－中細粒砂巖沉積；巖石類型主要為長石巖屑砂巖、巖屑砂巖夾少量巖屑石英砂巖，且石英含量與據溫宿物源區的距離成正比。結構成熟度和成分成熟度較低，分選、磨圓較差；砂巖礦物組分中石英含量46%～76%，平均59．5%；長石含量6%～19%，平均12．0%，鉀長石為主，斜長石次之；巖屑含量15%～39%，平均28．68%，主要為火山巖巖屑。填隙物中泥質含量較高，其中泥質雜基含量1%～25%，平均3．75%，自生礦物主要有方解石、白云石和膏質，含量為2%～26%，平均14．1%（表1）。

表1 卻勒地區古近系底砂巖儲層巖礦特征 %

2 儲集層空間特征

2．1 孔隙類型及特征

巖心觀察、鑄體薄片鑒定并考慮到儲集空間的成因和形態，卻勒地區古近系底砂巖的儲集空間主要為殘余原生孔和溶蝕孔，孔隙類型主要為殘余原生粒間孔、粒間溶孔、粒內溶孔及少量裂縫，其中粒間溶孔主要為云泥溶蝕孔。

（1）原生孔隙：原生粒間孔隙是沉積時期或成巖過程中形成的粒間孔隙。卻勒底砂巖儲層弱壓實，整體孔隙發育，孔喉配置好。成巖晚期鈣質膠結作用明顯，原生孔保存不完整，多呈不規則多邊形，棱角較尖銳。

（2）溶蝕孔隙：溶蝕孔隙指巖石在早期成巖及后期埋藏過程中發生各種溶蝕作用所形成的儲集空間。溶蝕孔包括粒間溶孔和粒內溶孔，是卻勒地區底砂巖分布較多的孔隙類型，云泥、長石、沸石及部分巖屑顆粒發生溶蝕，孔隙形狀及孔隙壁不規則。

（3）粒緣縫：粒緣縫沿顆粒邊緣分布，微細狀，延伸長，縫寬0．02～0．04μm，最大孔徑0．3～0．5 μm，主要孔徑區間為0．02～0．30μm。

（4）收縮縫：收縮縫多在泥質雜基含量較高處發育，順層分布，微細狀，延伸短，縫寬0．01～0．02 μm，最大孔徑0．1～0．3μm，主要孔徑區間為0．01～0．10μm。

2．2 孔喉結構特征

圖2為卻勒地區底砂巖典型壓汞曲線，從曲線看底砂巖段砂巖發育Ⅱ類孔隙，毛管壓力排驅壓力0．358 MPa，中值壓力1．395 MPa，其喉道主要為中～小喉，平均孔喉半徑為0．5～1．0μm之間，曲線平臺段明顯，但長度較短，分選差，略粗歪度，孔喉分布值域寬，主峰明顯，表明底砂巖為中等儲層。

2．3 儲層物性特征

卻勒地區底砂巖儲層物性總體屬于中等。北部卻勒1井底砂巖段儲層巖心孔隙度4．97%～14．93%，平均7．94%，主要分布區間呈單峰略負歪度，巖心滲透率（0．16～20．2）×10－3μm2，平均2．86×10－3μm2，主要分布集中于（1～10）×10－3μm2之間，總體屬于中－低孔、中－低滲儲層。東南羊塔5井底砂巖儲層物性分析表明：巖心孔隙度4．55%～28．58%，平均13．5%，孔隙度分布具有不連續性，巖心滲透率（0．06～1520．26）×10－3μm2，平均194．38×10－3μm2，滲透率分布具有雙峰性，集中在（0．1～1．0）×10－3μm2和（10～100）×10－3μm2兩個區間，總體具中孔中滲的特征。

圖2 卻勒地區古近系底砂巖段儲層壓汞曲線

3 儲層成巖作用與孔隙演化

3．1 成巖作用

卻勒地區底砂巖儲層的儲集性能與儲層的成巖作用密切相關，其中壓實作用和膠結作用對儲層性能起破壞性作用，溶蝕作用對儲層性能起建設性作用。

壓實作用是使砂巖儲層的孔隙度和滲透率減小的重要因素，通過顆粒的下沉、沉積物體積收縮使巖石脫水脫氣，孔隙度變小，巖石變得致密。卻勒地區底砂巖的壓實作用主要發生在成巖作用的早期，儲層壓實作用較弱，主要表現為顆粒多呈點－線式接觸、顆粒定向性差，未見顆粒壓碎現象。

儲層膠結作用發生時間早、作用時間長及膠結礦物種類多是使砂巖儲層孔隙度和滲透率減小的主要因素。鏡下觀察卻勒地區底砂巖段儲層的膠結作用主要是成巖早期壓實前的白云石、方解石膠結和成巖晚期的方解石膠結。成巖晚期膠結物遭受溶蝕，發育大量溶蝕孔，底砂巖儲層性能變好。

溶蝕作用是使砂巖儲層的孔隙度和滲透率增加、儲層性能提高的主要因素，卻勒地區的底砂巖段儲層的溶蝕作用強烈。溶蝕主要表現為巖屑的溶蝕，還有少量的石英顆粒溶蝕，方解石、鐵方解石、石鹽和石膏也有一定的溶蝕。

3．2 孔隙演化

卻勒地區底砂巖段儲層主要成巖作用及其在各成巖環境中的分布如圖3所示。底砂巖儲層的孔隙演化可分為三個階段：①同生－表生期粒間孔發育階段：淺埋藏期，顆粒保持其剛性特征而形成粒間孔，孔隙度約30%。②早成巖A期持續壓實減孔階段：早期大量的孔隙被方解石、白云石礦物膠結，加上壓實作用，孔隙度降低約8%～12%。③早成巖B期溶蝕作用孔隙度回升階段：隨酸性水進入早期粒間方解石、白云石充填物及部分巖屑顆粒被溶蝕形成溶蝕粒間孔；隨構造破裂作用的發生形成溶擴構造裂縫；兩者使底砂巖儲層孔隙度保持在8%～15%。

圖3 卻勒地區古近系底砂巖儲層孔隙演化圖（QL1井）

4 儲層非均質性

4．1 層內非均質性

層內非均質性是指砂層內部垂向上儲層性質變化，包括層內滲透率垂向上的差異程度、最高滲透率段所處的位置、層內粒度韻律、滲透率韻律和滲透率的非均質程度以及層內不連續的泥質薄夾層的分布等［12］。表征儲層非均質程度常用的指標有滲透率變異系數、突進系數、級差等，卻勒地區底砂巖滲透率非均質性指標如表2。根據儲層非均質性劃分標準［13］綜合研究非均質性指標，研究表明卻勒地區底砂巖層內具較強的非均質性。

表2 儲層非均質性判斷標準及底砂巖非均質性指標

4．2 層間非均質性

層間滲透率非均質性主要用各砂層的平均滲透率在剖面上的分布來描述。統計了卻勒地區底砂巖段各層滲透率，從大到小排序，分別求出滲透率貢獻百分數和厚度百分數的洛倫茨曲線［14］。卻勒地區40%的高滲層厚度滲透率貢獻高達70%，而60%低滲層厚度滲透率貢獻僅為30%，層間非均質性較強。

4．3 平面非均質性

平面非均質性主要指砂體的幾何形態、規模、連續性以及砂體內儲層物性平面上變化而引起的非均質性。卻勒地區底砂巖砂體主要發育為向南延伸的扇三角洲前緣水下分支河道及河口壩沉積砂體，砂體平面疊置連片性較差，分布范圍較窄，砂體發育不穩定，多呈條帶狀，厚度較小，平面非均質性較強。

5 儲層控制因素分析

卻勒地區古近系底砂巖儲層儲集性能除埋深外主要受沉積相、成巖作用和裂縫發育等因素的控制。

5．1 沉積相對儲層的控制

沉積環境控制了巖石粒度、填隙物的含量和成熟度，沉積環境對儲層物性的影響體現在不同沉積相帶儲層物性不同，具有有利沉積相帶的砂體才能發育較好的次生孔隙帶。古近系底砂巖發育扇三角洲前緣亞相，砂泥交互頻繁，砂體相對較發育，連續性較好，泥巖隔層穩定、局部遮擋層發育，為油氣的聚集成藏提供最有利條件。卻勒地區部分探井底砂巖段各沉積微相的砂體物性統計分析表明，扇三角洲前緣的河口砂壩儲層孔隙度較好，其次為水下分流河道的砂體。

5．2 成巖作用對儲層的控制

卻勒地區底砂巖儲層的成巖作用主要有三種，壓實作用、膠結作用、溶蝕作用。前兩個對儲層起破壞作用，后一個起建設性作用。膠結作用包括碳酸鹽、硫酸鹽等自生礦物析出及石英、長石等顆粒的次生加大，它們對孔隙及喉道大小有重要影響，使孔隙和滲透性變差，盡管膠結作用破壞了儲層的儲集空間，但它也在一定程度上抑制了壓實作用，并為后期溶蝕作用打下了物質基礎。在埋藏過程中，有機質向有機酸轉變，有機酸離析形成H＋離子和有機酸根離子，有機酸根離子進入砂巖孔隙中，溶蝕原始沉積的碳酸鹽膠結物及石英、長石等碎屑顆粒，易溶組分被溶解形成次生溶孔，成為底砂巖儲層最主要的儲集空間。

5．3 裂縫對儲層的控制

卻勒地區古近系底砂巖鏡下常見裂縫，在孔隙度相當情況下裂縫段的滲透率明顯高于非裂縫段。尤其是晚期破裂作用形成的裂縫，裂縫基本未被充填，裂縫溝通孔隙提高了儲層滲透率，改善了底砂巖的儲集性能。因此巖石破裂形成的裂縫也是改善儲集性能的主要因素。

5．4 膏鹽巖層對儲層的控制

卻勒地區古近系底砂巖上覆巨厚膏鹽巖層，膏鹽巖層對儲層的控制體現在四個方面：①膏鹽巖密度小，且隨深度變化不大，鹽下地層經受壓力相對較小，壓實程度低，使底砂巖儲層中的大孔隙得以保留；②膏鹽層熱導率高、隔熱性差，深部地溫容易傳導至地表，鹽下地層熱量容易散失，成巖作用的速度降低，使底砂巖儲層的高孔隙率得以保持；③膏鹽層塑性流動性強有利于構造應力的釋放，減少擠壓應力對儲層的壓實作用，使已形成的孔隙及裂縫得到保護，有效保護鹽下底砂巖的儲集性能；④超過2 000 m深度膏鹽巖脫水，石膏轉化為硬石膏，脫水同時引起溶蝕作用，使溶蝕孔增加。卻勒地區底砂巖儲層埋深超過5 000 m還存在有效儲層，上覆膏鹽層有效保護是一個重要原因。

6 結論

（1）底砂巖段儲層的巖性主要為長石巖屑砂巖、巖屑砂巖及少量巖屑石英砂巖，結構成熟度、成分成熟度較低，分選、磨圓較差，屬于中－低孔、中－低滲儲層，儲層孔隙類型主要為為殘余原生粒間孔、粒間溶孔、粒內溶孔及少量裂縫。儲層孔喉結構表現為略粗歪度等特征。孔隙經歷同生－表生期粒間孔發育、早成巖A期壓實膠結孔隙縮減及早成巖B期溶蝕孔隙度回升三個演化階段。

（2）底砂巖段儲層具有較高的滲透率變異系數、突進系數和級差，砂體平面連續性差，儲層表現為較強的層內、層間及平面非均質性。

（3）控制底砂巖段儲層發育的主要因素是沉積微相、成巖作用、裂縫及上覆膏鹽巖層。扇三角洲前緣河口砂壩發育最好儲層，其次為水下分流河道的砂體，壓實作用、膠結作用減小儲層的孔滲性，溶蝕作用提高了儲層的孔滲性，裂縫溝通孔隙提高了儲層滲透率，膏鹽巖層保護了孔隙及裂縫，同時膏鹽巖脫水使溶蝕孔增加。

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