庫車坳陷克深9氣藏儲層特征及成巖作用研究

肖 鑫，王建民，劉兆龍，楊學君

(1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2.中國石油勘探開發研究院廊坊分院，3．中國石油塔里木油田分公司勘探開發研究院)

庫車坳陷克深9氣藏儲層特征及成巖作用研究

肖 鑫1,2，王建民1，劉兆龍2，楊學君3

(1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2.中國石油勘探開發研究院廊坊分院，3．中國石油塔里木油田分公司勘探開發研究院)

庫車坳陷克深9氣藏主力產氣層巴什基奇克組(K1bs)儲層具有埋藏深、非均質性強、基質低孔低滲但裂縫發育等特征，儲層巖性為巖屑長石石英砂巖，成分成熟度中等偏低，結構成熟度中等偏高；儲層物性差，屬典型的裂縫-孔隙型儲層。儲層主要經歷了壓實作用、膠結作用、溶蝕作用和構造破碎作用等建設性和破壞性成巖作用，目前正處于中成巖階段A期,其中壓實作用是研究區內原生孔隙減少的最重要原因，早成巖期的堿性膠結作用是儲層膠結致密的主要原因，表生成巖期大氣淡水的淋慮作用下的溶蝕作用和喜山期的構造破碎作用對儲層性能起到顯著的改善作用。

庫車坳陷；儲層特征；成巖作用；克深9氣藏；巴什基奇克組

克深9區氣藏是庫車凹陷克深地區增儲上產的主力氣藏之一，其主力產氣層位巴什基奇克組(K1bs)儲層埋藏深、非均質性強，基質低孔、低滲但裂縫發育、氣水關系復雜，導致氣藏開發與評價困難[1]。克深9氣藏目前屬于克深地區勘探開發新區塊之一，該區的儲層特征和成巖作用研究目前尚屬空白。本文利用巖心、鑄體薄片、X-衍射、激光共聚焦、掃描電鏡和物性分析等資料，對該區的儲層特征和成巖作用進行深入研究，為后期的勘探開發提供地質依據。

1 地質背景

庫車坳陷是在海西晚期晚二疊世開始發育，經歷了多期次的構造運動疊加在古生代被動大陸邊緣發育起來的中、新生代疊合前陸盆地[2]。克深9氣藏位于庫車坳陷克深區帶克深段東段西南部，勘探面積約77 km2(圖1)。克深9氣藏緊鄰拜城坳陷生烴中心，并且發育優質的生儲蓋組合，具有優越的油氣成藏地質條件[3]。受燕山運動的影響，該區上白堊統已經剝蝕，下白堊統由卡普沙良群和巴什基奇克組(K1bs)組成[4]。巴什基奇克組(K1bs)是該區的主力產氣層位，根據巖性其自下而上可以分為巴三段、巴二段和巴一段。目前克深9氣藏最深鉆至巴二段，未鉆揭巴三段，所以本次研究主要以巴一段和巴二段為主。

2 儲層特征

2.1 儲層巖石學特征

克深9區塊巴什基奇克組(K1bs)儲層巖石類型為褐色細粒巖屑長石石英砂巖,成分成熟度呈現中等偏低的特征，石英的含量最高，為41%～56%，平均45%；長石含量次之(鉀長石為主)，為28%～38%，平均33.4%；巖屑含量最少，以硅質巖、千枚巖、石英巖、中酸性噴出巖、花崗巖等巖漿巖和變質巖巖屑為主(約占巖屑總量的87%)，沉積巖屑含量較低；填隙物中膠結物類型以碳酸鹽(白云石居多)為主，含量為1%～10%，平均4%;其次是硅質、硬石膏、自生長石等，總量不超過5%；雜基主要為泥雜基，含量為3.1%～10%，平均4.5% ；結構成熟度方面呈現出中等偏高的特征，巖石粒度以細、中-細粒為主，次為粗粒，砂巖分選中-好，磨圓中等，多為次棱角-次圓狀，顆粒以點-線接觸為主；膠結類型普遍為孔隙-接觸式膠結，偶見壓嵌式。

2.2 儲層物性特征

通過兩口取心井的樣品物性資料統計分析得知，研究區巴什基奇克組(K1bs)砂巖儲層孔隙度最大為5.3%，最小為2.3%，平均為3.7%，大多數樣品為 3%～5%; 滲透率最大為 0.619×10-3μm2，最小為0.056 ×10-3μm2，平均為0.137×10-3μm2，86%以上的樣品小于0.15×10-3μm2。孔隙度和滲透率雖具有一定的正相關關系，但孔滲相關性較差，孔滲相關系數僅為0.267(圖2)。孔隙為主要的儲集空間，但裂縫對儲層的物性起明顯改善作用。綜合分析認為：克深9區塊巴什基奇克組(K1bs)儲層總體屬特低孔低滲或特低孔中低滲的裂縫-孔隙型儲層。

圖2 克深9區塊巴什基奇克組儲層孔滲關系

2.3 儲層孔喉特征

通過對克深9區塊微觀鑄體薄片觀察、掃描電鏡、激光共聚焦、電子探針等圖像觀察分析，克深9區塊白堊系巴什基奇克組儲層孔隙類型比較復雜，孔隙類型主要包括粒間孔隙、粒內溶孔、裂縫孔隙和微孔隙四種孔隙類型(圖3)。

圖3 塔里木盆地克深9區塊巴什基奇克組(K1bs)砂巖儲層孔隙類型

粒間孔隙是研究區巴什基奇克組(K1bs)最重要的孔隙，約占孔隙總量70%～90%，壓汞實驗結果分析可知(表1)，研究區巴什基奇克組(K1bs)的孔喉參數具有以下特征：最大連通孔喉半徑為0.57 μm，平均為0.08 μm，屬于細喉、微喉道型。排驅壓力大，為0.02～15.99 MPa，平均為5.53 MPa，表明儲層滲透性較差；退汞效率低，平均為25.36%～34.2%，表明孔喉連通性較差。

3 成巖作用

在長久的地質歷史時期中，克深9區塊碎屑巖儲層受破壞性成巖作用(壓實作用、膠結作用)和建設性破壞作用(溶蝕作用)的雙重影響，目前正處于中成巖階段A期[4-6]。

3.1 破壞性成巖作用

3.1.1 壓實作用

克深9區塊優質儲層在埋藏過程中以機械壓實為主，鏡下薄片觀察(圖3a、c)，鐵泥質雜基和千枚巖巖屑等塑性礦物發生彎曲變形，剛性顆粒石英表面出現壓裂痕。顆粒之間呈點-線接觸，屬于中等壓實。雖然研究區整體埋藏深度大(大于6 500 m)，但壓實作用較弱，這與該區的長期淺埋，短期深埋的埋藏方式、特定條件下形成的異常高壓背景，以及早成巖期膠結作用對后期深埋時壓實作用的抵制等因素密切相關。因此，巴什基奇克組儲層的壓實作用強度與其埋藏深度不匹配，壓實作用不強烈[7-9]。

3.1.2 膠結作用

早期的膠結作用主要為碳酸鹽膠結作用，同生成巖期碳酸鹽礦物(主要為白云石)直接從地層水析出，形成早成巖期的膠結物。碳酸鹽膠結物在陰極發光下為桔紅、桔黃色光，均勻充填于粒間。鏡下薄片觀察巖石膠結致密，孔隙發育程度差或不發育，膠結作用是該區巖石致密的主要機制之一(圖4)。

3.2 建設性成巖作用

3.2.1 溶蝕作用

溶蝕作用是促使研究區次生孔隙的形成，儲層物性得到改善的成巖改造因素[10-11]。一般來說，高嶺石是長石礦物溶解和次生孔隙形成的指示礦物，可作為填充物充填于孔隙之間。但鏡下薄片觀察無高嶺石出現，僅在黏土礦物X-衍射分析中可見少量高嶺石，約占黏土礦物總量的2%。分析認為：克深9區塊埋藏深、地溫高，高嶺石在這種成巖環境下轉化成伊利石，同時黏土礦物中伊利石含量較高也證實這一觀點。克深9區塊與克深2、8區塊同處于古隆起斜坡區，相對大北地區而言，其離物源較近，砂巖分選中等，硅質含量較低，長石含量較高(斜長石為主)，一般大于30%，屬于多雨濕潤的氣候環境。燕山期末，白堊系抬升遭受剝蝕，巴什基奇克組儲層處于早成巖A期，基質孔隙度較高，硅酸鹽類及少量巖屑、碳酸鹽膠結物等在大氣淡水的淋慮作用下形成大小不等、形態各異的粒間溶蝕擴大孔和粒內溶孔，有效地改善了儲層的滲透性能。

3.2.2 構造破碎作用

表1 克深9區塊巴什基奇克組(K1bs)儲層壓汞數據

注：最小值～最大值/平均值

圖4 克深9區塊白堊系巴什基奇克組(K1bs)儲層膠結作用微觀特征

克深9氣藏位于前陸沖斷帶，受燕山期和喜山期運動的擠壓，古構造應力值可達50～60 MPa[12-13],構造擠壓對儲層的影響體現在兩個方面：一方面，構造擠壓促使原生孔隙減小，顆粒之間排列緊密，對儲層具有破壞性作用。另一方面，構造擠壓促使更加致密化儲層發生破碎形成裂縫。這種構造擠壓破碎成縫的作用改善了白堊系巴什基奇克組的儲層性能[10]。尤其是晚期構造破裂作用發生于膠結作用之后，裂縫沒有被膠結物充填，成為溝通孔隙之間的有效運移通道。因此構造擠壓造縫是研究區內最關鍵的構造改善因素。

4 成巖演化

通過對克深9區塊儲層演化“四史”成巖作用的類型以及成巖階段的劃分標準以及結合前人對克深區塊成巖作用的研究[4]，認為該區儲層成巖演化序列可以分為：壓實作用→黏土模形成→早期碳酸鹽膠結→黏土礦物膠結→構造抬升接受表生溶蝕和弱膠結作用→石英、長石次生加大、碳酸鹽礦物膠結作用→油氣充注→長石、巖屑溶蝕→晚期含鐵碳酸鹽膠結→構造擠壓形成裂縫。

同生沉巖期(135～125 Ma)沉積物開始迅速沉降，白堊系巴什基奇克組最大埋深較淺(小于1 000 m),成巖作用以長石、巖屑溶蝕作用為主，壓實作用較弱，原生孔隙保存較好，縮孔量為2%～3%；隨后沉積物繼續沉降進入早成巖A期——表生成巖期(125～98 Ma)，壓實作用和膠結作用增強，原生孔隙減少速率增加，減孔量為8%～10%；受燕山期燕山運動的影響，儲層抬升，進入表生成巖期(98～65 Ma)，此階段遭受壓實作用、膠結作用較弱，但原生孔隙仍在繼續減少，減孔量為3%～4%，長石、巖屑等不穩定礦物組分受大氣淡水的淋慮作用發生溶蝕形成次生孔隙，增孔量為2%～5%，總孔隙度幾乎不變。殘余地層進入早成巖A-中成巖A(65～23 Ma)繼續淺埋，膠結作用和壓實作用又開始增強，但該期間有油氣充注，降低了原生孔隙減少速率，減孔量為3%～5%。喜馬拉雅晚期儲層進入中成巖A期后(23 Ma)，該時期受構造活動影響，構造擠壓使原生孔隙幾乎消失僅剩1%。但有的構造裂縫形成，不僅對孔隙度增加具有貢獻，也為油氣充注和有機酸的的侵入提供了通道，從而形成現在的高溫、高壓的超深層裂縫-孔隙型儲層。

5 結論

(1)克深9區塊巴什基奇克組(K1bs)巖石類型為巖屑長石砂巖，成分成熟度和結構成熟度基本屬于中等，該區物性總體差，屬于裂縫-孔隙型特低孔低滲或特低孔中低滲的儲層。

(2)該區白堊系巴什基奇克組(K1bs)儲層孔隙類型主要包括粒間孔隙、粒內溶孔、裂縫孔隙和微孔隙四種孔隙類型；喉道類型屬于細喉、微喉道型；儲層孔喉組合整體以特小孔、細喉和特小孔、微喉為主。

(3)克深9區塊儲層的變化主要受建設性成巖作用和破壞性成巖作用的雙重影響，其中壓實作用和膠結作用是最重要成巖破壞因素，溶蝕作用和構造破碎作用是最重要的成巖改善因素。

[1] 楊仁超,王秀平,樊愛萍,等.蘇里格氣田東二區砂巖成巖作用與致密儲層成因[J].沉積學報,2012,30(1):111-119.

[2] 張惠良,張榮虎,楊海軍,等.構造裂縫發育型砂巖儲層定量評價方法及應用——以庫車前陸盆地白堊系為例[J]．巖石學報，2012,28(3):827-835.

[3] 雷剛林，謝會文，張敬洲，等．庫車坳陷克拉蘇構造帶構造特征及天然氣勘探[J]．石油與天然氣地質,2007,28(6):816-821.

[4] 賴錦,王貴文,信毅,等.庫車坳陷巴什基奇克組致密砂巖氣儲層成巖相分析[J].天然氣地球科學,2014,25(7):1019-1032.

[5] 鄭榮才,耿威,周剛,等.鄂爾多斯盆地白豹地區長6砂巖成巖作用與成巖相研究[J].巖性油氣藏,2007,19(2):1-8.

[6] 顧家裕,方輝,賈進華.塔里木盆地庫車坳陷白堊系辮狀三角洲砂體成巖作用和儲層特征[J].沉積學報,2001,19(4):517-523.

[7] 于興河.碎屑巖系油氣儲層沉積學[M].北京：石油工業出版社,2008:191-208.

[8] 鐘大康,朱筱敏,王紅軍,等.中國深層優質碎屑巖儲層特征與形成機理分析[J].中國科學D輯:地球科學,2008,38(增刊)：11-18.

[9] 劉春,張惠良,韓波,等.庫車坳陷大北地區深部碎屑巖儲層特征及控制因素[J].天然氣地球科學,2009,20(4): 504-512.

[10] 張榮虎,張惠良,壽建峰,等.庫車坳陷大北地區下白堊統巴什基奇克組儲層成因地質分析[J].地質科學,2008,43(3)：507-517.

[11] 黃潔,朱如凱,侯讀杰,等.深部碎屑巖儲層次生孔隙發育機理研究進展[J].地質科技情報, 2007, 26(6):76-82.

[12] 張榮虎,楊海軍,王俊鵬,等.庫車坳陷超深層低孔致密砂巖儲層形成機制與油氣勘探意義[J].石油學報, 2014, 35(6): 1058-1069.

[13] 李軍,張超謨,李進福,等.庫車前陸盆地構造壓實作用及其對儲集層的影響[J].石油勘探與開發,2011,38(1):47-51.

編輯：韓玉戟

1673-8217(2017)01-0026-04

2016-08-01

肖鑫， 1990年生，在讀碩士研究生,研究方向：油氣田開發地質。 基金項目：中國石油科技重大專項“深層油氣勘探開發”關鍵技術(2008E-3203)。

TE112.2

A