巴楚地區與塔中地區東河塘組儲層儲集性能差異分析

劉　露，彭　軍，吳慧明，張涵冰

（西南石油大學地球科學與技術學院，成都610500）

巴楚地區與塔中地區東河塘組儲層儲集性能差異分析

劉露，彭軍，吳慧明，張涵冰

（西南石油大學地球科學與技術學院，成都610500）

利用巖石薄片、陰極發光及物性等資料對塔里木盆地東河塘組儲層特征進行了研究，并分析了巴楚地區與塔中地區儲集性能差異的控制因素。塔中地區儲集性能好于巴楚地區，發育中孔、中滲儲層，而巴楚地區儲層較致密。造成該差異性的原因主要是受到了沉積作用和成巖作用的共同影響。巴楚地區發育水動力較弱、泥質含量較高的臨濱亞相，而塔中地區發育水動力較強、泥質含量較低的前濱亞相；與塔中地區相比，巴楚地區石英含量較低，巖屑含量較高，儲層物性較差；巴楚地區的碳酸鹽膠結作用強于塔中地區，且溶蝕作用較弱，儲層孔隙度和滲透率均較低，而塔中地區早期的碳酸鹽膠結物被大量溶蝕并形成了粒間溶孔，且構造活動強烈，裂縫發育，儲層孔隙度和滲透率均較高，物性較好。

儲集性能；膠結作用；溶蝕作用；東河塘組；塔里木盆地

0　引言

塔里木盆地是我國最大的內陸盆地，油氣資源豐富，其北部、西部和南部被天山、帕米爾高原、昆侖山及阿爾金山所環繞，地勢西高東低，可分為塔北隆起、中央隆起、塔南隆起、庫車坳陷、北部坳陷、西南坳陷和東南坳陷等7個基本構造單元［1］。巴楚地區位于塔里木盆地西部，構造位置處于中央隆起帶西部地區的巴楚隆起；塔中地區位于塔里木盆地塔中低凸起，構造位置處于中央隆起帶的中段［2］。

塔里木盆地泥盆系東河塘組總體為一套在海侵背景下形成的成分成熟度和結構成熟度均較高的濱岸相細粒石英砂巖。自東河1井獲得高產工業油氣流以來，東河塘組作為高產海相砂巖儲層備受關注［3］。前人對東河塘組的儲層特征、成巖作用、孔隙特征及演化等進行了大量研究［1，3-6］，但對巴楚地區與塔中地區儲層儲集性能的差異討論較少。筆者在前人研究成果的基礎上，根據巖石鑄體薄片、掃描電鏡以及物性等資料，從儲層的微觀特征入手，并結合區域地質特征和沉積特征，分析巴楚地區與塔中地區東河塘組儲層儲集性能的差異及其控制因素，以期為下一步的油氣勘探提供基礎資料。

1　東河塘組儲層特征

1.1巖石學特征

按照巖石薄片鑒定標準［7］進行砂巖分類表明，研究區東河塘組砂巖總體為一套灰白色中—細粒石英砂巖和極細—細粒巖屑石英砂巖，其中巴楚地區以巖屑石英砂巖為主，并發育少量巖屑砂巖，塔中地區以石英砂巖為主（圖1）。巴楚地區石英、長石和巖屑的平均體積分數分別為86%，3%和11%；塔中地區石英、長石和巖屑的平均體積分數分別為91%，2%和7%。2個地區碎屑成分均以石英（單晶石英和多晶石英）為主，長石主要為斜長石和鉀長石，巖屑以千枚巖巖屑和石英巖巖屑為主，其次為泥巖巖屑和燧石巖巖屑，還有少量酸性噴出巖巖屑。填隙物中雜基含量較低，成分主要為泥質，膠結物含量較高，成分主要為鈣質礦物，其次為硅質礦物和黏土礦物。另外，在巴楚地區還發育有少量瀝青并充填于粒間，在塔中地區發育有少量黃鐵礦并充填于粒間。顆粒分選中等—好，磨圓度多呈次棱角狀，顆粒間以線接觸為主，局部可見凹凸接觸。巖石呈顆粒支撐，以孔隙型膠結為主。綜上所述，東河塘組砂巖成分成熟度和結構成熟度均較高。

圖1　巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層巖石類型三角圖Fig.1　Triangular diagram of sandstone types of Donghetang Formation in Bachu and Tazhong area

1.2孔隙類型及孔隙結構特征

根據研究區巖石薄片觀察結果和相關資料統計，東河塘組儲層主要發育原生粒間孔、粒間溶孔和粒內溶孔等孔隙類型。

1.2.1原生粒間孔

原生粒間孔即碎屑顆粒格架之間的原始孔隙經歷壓實和膠結作用而殘余的孔隙，一般呈不規則三角形或多邊形。在巴楚地區，原生粒間孔較發育，體積分數平均為2.27%，占儲集空間的57%，孔徑一般為1～5mm，部分原生粒間孔被瀝青充填（圖版Ⅰ-1）。在塔中地區，原生粒間孔體積分數平均為2.59%，占儲集空間的49%，孔徑為1～3 mm，可見黃鐵礦充填其間（圖版Ⅰ-2）。

1.2.2粒間溶孔

粒間溶孔為巖石顆粒邊緣被溶蝕后形成的不規則狀或港灣狀的溶蝕孔。研究區粒間溶孔以膠結物和顆粒邊緣的溶蝕最為普遍（圖版Ⅰ-3）。在巴楚地區，粒間溶孔體積分數平均為1%，占儲集空間的25%，孔徑為2～5 mm；在塔中地區，粒間溶孔體積分數平均為2.7%，占儲集空間的47%，孔徑大多為1～2 mm。

1.2.3粒內溶孔

粒內溶孔為巖石顆粒不穩定組分內部發生溶解而形成的孔隙。溶解的不穩定組分主要為長石和巖屑。當溶蝕作用強烈時，顆粒內部被完全溶蝕并形成鑄模孔（圖版Ⅰ-4）。在巴楚地區，粒內溶孔體積分數平均為0.63%，占儲集空間的16%，孔徑較小，為0.5～1.0 mm；在塔中地區，粒內溶孔體積分數平均為0.22%，占儲集空間的4%，孔徑為1～2 mm。

東河塘組儲層喉道類型以縮頸型喉道、片狀喉道和彎片狀喉道為主。壓汞分析資料（表1）表明，巴楚地區的孔隙結構中等，孔喉組合類型以細喉-中孔為主，而塔中地區孔隙結構較好，孔喉組合類型以粗喉-粗孔為主。

表1　巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層孔隙結構參數Table 1　Pore structure parameters of Donghetang Formation in Bachu and Tazhong area

1.3儲層物性特征

不同地區東河塘組儲層的物性存在明顯差異。巴楚地區東河塘組儲層孔隙度為0.5%～16.7%，平均為5.56%，滲透率為0.003～174.000 mD，平均為2.96mD，屬于特低孔、超低滲致密儲層；塔中地區東河塘組儲層孔隙度為3.5%～21.6%，平均為13.37%，滲透率為0.09～766.00 mD，平均為263.76 mD，屬于中孔、中滲儲層［8］。2個地區儲層的孔隙度與滲透率均呈明顯的正相關關系（圖2）。就東河塘組儲層物性來看，塔中地區總體好于巴楚地區。

圖2　巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層物性關系Fig.2　Reservoir properties of Donghetang Formation in Bachu and Tazhong area

2　儲集性能差異的控制因素分析

沉積作用是儲層發育的基礎，成巖作用的后期改造是儲層發育的重要條件［6］。分析巴楚地區與塔中地區東河塘組的儲層特征可知，2個地區儲集性能存在較大差異，塔中地區儲集性能總體好于巴楚地區。以下主要通過對沉積作用和成巖作用的研究，探討造成2個地區儲集性能差異的原因。

2.1沉積作用

2.1.1沉積相

東河塘組儲層整體為濱岸相沉積，其中巴楚地區主要發育臨濱亞相，塔中地區主要發育前濱亞相［6］。選取巴楚地區BK8井及塔中地區中13井和中15井進行分析（表2）。巴楚地區東河塘組砂巖儲層主要處于臨濱亞相，水動力相對較弱，塑性顆粒及泥質等填隙物含量較高，抗壓實能力較弱，物性較差；塔中地區東河塘組砂巖處于前濱亞相，水動力相對較強，石英及石英質巖屑等剛性顆粒含量較高，抗壓實能力強，有利于原生孔隙的保存，物性較好。由此可見，巴楚地區與塔中地區儲集性能的差異與沉積相有關［9］。

表2　巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層沉積相類型與物性和巖性的關系Table 2　Relations of sedimentary facies with physical properties and lithology of Donghetang Formation in Bachu and Tazhong area

2.1.2碎屑成分

東河塘組儲層碎屑成分主要為石英、長石和巖屑。從圖1可看出，石英含量普遍較高，巖屑含量次之，長石含量較低。石英和巖屑對東河塘組儲層的儲集性能影響較明顯，而長石由于含量較低，幾乎沒有影響［10］。

（1）石英

石英及石英質巖屑顆粒作為抗壓實能力較強的剛性顆粒，在埋藏壓實過程中不易發生變形。根據巖石薄片以及物性資料（圖3）分析，塔中地區東河塘組砂巖中石英含量總體高于巴楚地區，約占碎屑總量的90%～98%。由于塔中地區石英含量較高，抗壓實能力較強，使砂巖原生粒間孔得以很好地保存，因而其儲層孔隙度較高，物性較好，儲集性能明顯好于巴楚地區。

圖3　巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層石英含量與孔隙度的關系Fig.3　Relationship between quartz content and porosity of Donghetang Formation in Bachu and Tazhong area

（2）巖屑

東河塘組儲層中的巖屑主要有變質巖巖屑、沉積巖巖屑和火成巖巖屑3種類型，以前2種類型為主。變質巖巖屑主要為千枚巖巖屑和變質石英巖巖屑，沉積巖巖屑主要為泥巖巖屑和燧石巖巖屑，火成巖巖屑則為少量的酸性噴出巖巖屑。

對研究區大量巖石薄片鑒定資料的統計（表3）表明，巴楚地區巖屑總量及變質巖巖屑和沉積巖巖屑的平均含量均明顯高于塔中地區，而火成巖巖屑含量均較低。千枚巖和泥巖等塑性巖屑在壓實作用下發生變形并被擠入粒間孔隙，形成假雜基，從而堵塞了孔隙。假雜基在巴楚地區和塔中地區都有發育，但在巴楚地區更普遍（圖版Ⅰ-5～Ⅰ-6）。由此可見，巖屑類型及其含量影響了2個地區砂巖儲層的儲集性能，其中巖屑含量較低的塔中地區儲集性能相對較好。

表3　巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層巖屑統計Table 3　Debris content of Donghetang Formation in Bachu and Tazhong area %

2.2成巖作用

沉積微相控制了砂體的展布及儲層的原始物性，而后期成巖作用對儲層的改造直接影響了現今的儲層微觀孔隙結構特征，是決定儲層物性的又一個重要因素［11］。通過對巖石薄片的觀察，結合儲層孔隙結構、孔隙類型及成巖礦物分析發現，研究區東河塘組儲層發育有壓實、膠結、交代、溶蝕、構造破裂及油氣充注等成巖作用，其中對儲層儲集性能影響較大的成巖作用主要是壓實作用、膠結作用、溶蝕作用、油氣充注作用和構造破裂作用等［12-16］。

2.2.1壓實作用

觀察研究區巖石薄片發現，東河塘組儲層中顆粒間接觸關系大多為點—線接觸，部分為凹凸接觸。為了分析巴楚地區與塔中地區東河塘組儲層壓實作用的強弱，筆者利用壓實系數［壓實系數=（原始孔隙度-現存粒間孔隙度-膠結物含量）/原始孔隙度］來定量描述壓實作用對孔隙的破壞程度，從而衡量壓實作用的強弱。

通過計算，巴楚地區壓實系數平均為0.46，壓實強度中等，而塔中地區壓實系數平均為0.61，壓實強度較強，表明塔中地區在埋藏過程中所受到的壓實作用要強于巴楚地區。由此推測塔中地區的孔隙度應低于巴楚地區，而實際上塔中地區的物性要好于巴楚地區，這可能是由于受到膠結作用和溶蝕作用的影響。

2.2.2膠結作用

研究區發育碳酸鹽膠結作用、黏土礦物膠結作用及硅質礦物膠結作用。對研究區巖石薄片的觀察表明，巴楚地區和塔中地區碳酸鹽膠結物（鏡下大多為晚期碳酸鹽膠結物）均十分發育，體積分數分別為7.8%和3.0%，主要呈斑塊狀充填于粒間（圖版Ⅱ-1）；黏土礦物和硅質礦物膠結物的含量普遍較低，對儲層的后期改造作用不明顯。由圖4可知，壓實系數與膠結物含量呈明顯的負相關關系。筆者認為，塔中地區在早期的成巖作用過程中，膠結物含量較高，所受壓實作用較弱，但在后來的埋藏過程中，早期碳酸鹽膠結物被大量溶蝕，形成了次生孔隙（圖版Ⅱ-2），使儲層孔隙度增高，物性變好；巴楚地區早期壓實作用強烈，原生孔隙損失較多，晚期碳酸鹽膠結物發育，在抵抗壓實作用的同時充填孔隙，使儲層孔隙度降低，物性遠沒有塔中地區好［17-18］。

圖4　巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層壓實系數與膠結物含量的關系Fig.4　Relationship between compaction index and cement content of Donghetang Formation in Bachu and Tazhong area

2.2.3溶蝕作用

東河塘組儲層的溶蝕主要是膠結物和碎屑顆粒的溶蝕，其中膠結物的溶蝕對次生溶孔的貢獻最大，且溶蝕的物質主要是早期的碳酸鹽膠結物。在后來的埋藏過程中，這些早期的碳酸鹽膠結物被地層中的有機酸溶蝕、改造，形成大量次生孔隙，使得原來被早期碳酸鹽膠結物占據的孔隙得以還原［19］。在塔中地區，早期碳酸鹽膠結物的溶蝕十分普遍，在溶蝕作用強烈處，早期碳酸鹽膠結物被溶蝕殆盡（圖版Ⅱ-3），使得儲層孔隙度較高，物性較好。巴楚地區早期碳酸鹽膠結物存在部分溶蝕，通過陰極發光可以看到，方解石溶蝕后存在殘留（圖版Ⅱ-4）。因此，塔中地區溶蝕作用強于巴楚地區，且物性相對較好。在研究區，碎屑顆粒的溶蝕主要是長石和巖屑顆粒的溶蝕，其中巖屑顆粒的溶蝕均為部分溶蝕，并形成粒內溶孔（圖版Ⅰ-3）。由于巖屑顆粒的溶蝕程度較低，對次生溶孔的貢獻不大。長石在研究區遭受不同程度的溶蝕，形成粒內溶孔和鑄模孔（圖版Ⅰ-3～Ⅰ-4）。塔中地區鉀長石粒內溶孔較巴楚地區發育，且塔中地區溶蝕作用強烈，鉀長石被完全溶蝕并形成鑄模孔的現象較普遍，對儲集空間的貢獻較大，這也使得塔中地區儲層孔隙度高于巴楚地區，且物性較好，儲集性能也較好。

2.2.4油氣充注作用

通過薄片觀察，在研究區東河塘組儲層見早期油氣運移、聚集所殘留的瀝青吸附在孔隙周圍。該現象在巴楚地區十分常見，而在塔中地區只可見極少量瀝青零星分布在孔隙中（圖版Ⅱ-5）。巴楚地區瀝青大多呈斑塊狀充填于粒間孔隙中（圖版Ⅰ-1），另有一些呈包膜狀環繞顆粒邊緣分布（圖版Ⅱ-6）。這些瀝青不同程度地堵塞了孔隙，使儲集空間減少，導致巴楚地區東河塘組砂巖孔隙度較低，物性較差，儲集性能不及塔中地區好。

2.2.5構造破裂作用

對巴楚地區和塔中地區巖石薄片及巖心觀察發現，東河塘組儲層中均發育有裂縫，而這些裂縫均由構造破裂作用所形成。與巴楚地區相比，塔中地區構造活動更強烈，裂縫更發育［20］，受其影響儲層的孔隙度和滲透率均較高，物性好于巴楚地區。

3　結論

（1）塔里木盆地東河塘組儲層總體為一套成分成熟度和結構成熟度均較高的優質儲層，不同的沉積環境和成巖作用使得儲層物性在區域上差異較大。巴楚地區巖性主要為巖屑石英砂巖，孔隙類型主要為原生粒間孔，儲層物性相對較差；塔中地區巖性主要為石英砂巖，孔隙類型主要為原生粒間孔和粒間溶孔，儲層物性相對較好。

（2）巴楚地區與塔中地區東河塘組儲集性能的差異主要受控于沉積作用和成巖作用的共同影響。塔中地區發育前濱亞相，水動力較強，泥質含量較低，相對于巴楚地區所發育的臨濱亞相為更有利的沉積相帶。與巴楚地區相比，塔中地區石英含量較高，巖屑含量較低，從而有效地抵抗了壓實作用，使砂巖原生孔隙損失相對較少，儲層物性較好。

（3）成巖作用的改造對儲層物性影響較大。巴楚地區晚期碳酸鹽膠結作用強烈，溶蝕作用較弱，大部分孔隙被碳酸鹽膠結物充填，且早期油氣運移殘留的瀝青也堵塞了一部分孔隙，使其儲層孔隙度和滲透率均較低，物性較差；塔中地區溶蝕作用強烈，早期碳酸鹽膠結物被溶蝕而形成的粒間溶孔十分發育，且構造活動強烈，裂縫較發育，使其儲層孔隙度和滲透率均較高，物性較好。

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圖版Ⅰ

圖版Ⅰ說明：巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層鏡下特征。1.瀝青充填原生粒間孔，BK8井，4 996.89 m，單偏光；2.黃鐵礦在自然光下呈金屬光澤，充填粒間，中13井，4 586.65 m，正交偏光；3.粒間溶孔，泥巖巖屑經歷壓實作用形成假雜基，中13井，4 586.65 m，單偏光；4.粒內溶孔，鑄模孔，BK9井，4 962.08 m，單偏光；5.千枚巖巖屑壓實變形并形成假雜基，和田1井，3 442.84 m，正交偏光；6.泥巖巖屑壓實變形并形成假雜基，BK8井，5 000.22 m，單偏光

圖版Ⅱ

圖版Ⅱ說明：巴楚地區和塔中地區東河塘組儲層膠結物鏡下特征。1.斑塊狀充填的碳酸鹽膠結物，和田1井，3 442.84 m，正交偏光；2.晚期方解石膠結物，中13井，4 539.35 m，單偏光；3.方解石被完全溶蝕殆盡并形成孔隙，中11井，4 356.60 m，陰極發光；4.方解石膠結物溶蝕后殘余，在陰極發光下發紅光，KT1井，2 188.65 m，陰極發光；5.瀝青零星分布于粒間，中13井，4 541.27 m，單偏光；6.有機質呈包膜狀，玉1井，4 153.00 m，單偏光

（本文編輯：于惠宇）

Reservoir property differences of Donghetang Formation in Bachu and Tazhong area

Liu Lu，Peng Jun，Wu Huiming，Zhang Hanbing
（School of Earth Science and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China）

On the basis of rock thin section，cathodoluminescence and physical properties，the reservoir characteristics of Donghetang Formation in Tarim Basin were studied，and the reservoir property differences in Bachu and Tazhong area were analyzed.The reservoir properties in Tazhong area are better than that in Bachu area，and the reservoir is characterized by medium porosity and medium permeability，however the reservoir in Bachu area is tight.The differences are caused by sedimentation and diagenesis.The sedimentary facies in Bachu area is shoreface subfacies with weak hydrodynamic conditions and high content of clay.The Tazhong area developed foreshore subfacies which has strong hydrodynamic conditions and low content of clay.The content of quartz in Bachu area is less than that in Tazhong area，but the debris content is higher，so the reservoir properties are poor.Carbonate cementation in Bachu area is stronger than that in Tazhong area，but dissolution is weaker，and porosity and permeability is low.In Tazhong area，a lot of the early dissolution of carbonate cement formed intergranular dissolved pores，and fractures developed，which results in high porosity and good physical properties.

reservoir properties；cementation；dissolution；DonghetangFormation；TarimBasin

TE122.2

A

1673-8926（2015）05-0225-07

2015-05-11；

2015-07-21

中國石化西北油田分公司項目“中央隆起帶志留—泥盆系儲層成巖作用研究”（編號：KY2013-S-022）資助

劉露（1989-），女，西南石油大學在讀碩士研究生，研究方向為儲層地質學與層序地層學。地址：（610500）四川省成都市新都區西南石油大學地球科學與技術學院。E-mail：deerliulu@foxmail.com

彭軍（1968-），男，博士，教授，主要從事沉積學、儲層地質學與層序地層學的教學和科研工作。E-mail：pengjun@swpu.edu.cn。