塔中地區順托果勒低隆起志留系柯坪塔格組下段致密砂巖儲層控制因素分析

馬中遠，楊紅彩，張 黎，夏永濤，黃 葦，張海燕

(中國石化西北油田分公司勘探開發研究院，新疆烏魯木齊 830011)

塔中地區順托果勒低隆起志留系柯坪塔格組下段致密砂巖儲層控制因素分析

馬中遠，楊紅彩，張 黎，夏永濤，黃 葦，張海燕

(中國石化西北油田分公司勘探開發研究院，新疆烏魯木齊 830011)

塔中地區順托果勒低隆起志留系柯坪塔格組下段儲層為致密砂巖儲層，應用鏡下薄片、孔滲分析、X衍射及掃描電鏡等分析化驗資料分析了該區致密砂巖儲層的基本特征。在區域構造特征、斷裂發育特征、沉積及成巖作用研究的基礎上，探討了該套儲層致密化成因，并分析了致密砂巖儲層中“甜點”發育的控制因素。研究表明，柯坪塔格組下段致密砂巖儲層為一套濱岸砂壩砂體，巖石類型為細粒巖屑砂巖、粉砂巖；結構成熟度高，成份成熟度低。柯坪塔格組下段砂巖儲層致密化受控于沉積作用和成巖作用，高頻沉積旋回、儲層非均質性、碎屑組成、巖石粒度等沉積作用控制了儲層致密化的基礎條件；壓實作用、膠結作用等成巖作用進一步加速了儲層致密化的進程。該套致密砂巖儲層中“甜點”的發育受多重因素的控制，其中，沉積相決定了“甜點”發育的物質基礎；儲層中超壓的存在延緩儲層致密化進程；裂縫和深部流體溶蝕為改善“甜點”的儲滲性能起到了一定的作用。

塔中地區；順托果勒低隆起；柯坪塔格組下段；致密砂巖；沉積作用；成巖作用

致密砂巖是一個相對的概念，沒有統一的劃分標準和界限，目前國內通用標準是將孔隙度小于10%、滲透率小于0.5×10-3μm2的儲層定義為致密砂巖儲層[1]。中國在四川盆地等諸多含油氣盆地的致密砂巖氣勘探取得了顯著成果[2-4]。致密砂巖油藏的研究相對偏少，主要是以鄂爾多斯盆地的陸相致密砂巖油藏為代表[5-6]，而對于海相沉積的砂巖油藏中，致密砂巖儲層的研究相對薄弱。近期，中石化西北油田分公司在塔中地區順托果勒低隆起部署的SH9井在志留系柯坪塔格組下段致密砂巖油藏獲得突破，該井直井眼加砂壓裂日產油5.52 m3，含水30%，進一步展現了塔里木盆地海相致密砂巖油藏的勘探前景。

1 區域地質概況

順托果勒區塊位于塔里木盆地順托果勒低隆中南部，南緊鄰塔中隆起與古城墟隆起，東部為滿加爾坳陷，西部為阿瓦提坳陷，在漫長的形成演化過程中，與鄰近的隆起坳陷一起，歷經多次構造變動，最終形成向北西延伸緩傾的大型斜坡構造。在此構造背景之下，中-晚奧陶世末，加里東中期Ⅲ幕構造運動，塔北、塔中古陸形成，海域退縮至古陸之間。古陸形成物源區，志留紀海盆周圍陸源碎屑供給充分，沉積物以海相碎屑巖沉積為主，順托果勒地區地勢平坦，海岸坡度較緩，為濱岸-潮坪-淺海陸棚沉積體系。

圖1 塔中順托果勒地區區域位置

順托果勒低隆起柯坪塔格組從下往上可分為下、中、上三段，柯坪塔格組上段從下往上又可分為上砂巖亞段、中泥巖亞段和下砂巖亞段，下砂巖亞段也稱瀝青砂巖段，前人對其研究成果十分豐富[7-8]。柯坪塔格組中段為灰色泥巖、粉砂質泥巖，局部夾薄層粉砂巖。然而針對柯坪塔格組下段的研究十分有限，自SH9井揭開該套地層之后，才逐步認識到該套含油層系。柯坪塔格組下段巖性主要以灰色細砂巖、粉砂巖和泥巖互層為主，在其頂部發育一套厚層砂體，SH9井鉆遇該套砂體，厚度為30 m，油氣顯示好。本文所論述的致密砂巖儲層也主要為該套砂體，近期研究認為它是一套海侵背景下的退積濱岸砂體，并受到一定程度的風暴改造，砂體間連通性差，為泥巖分隔而相互獨立。

2 致密砂巖儲層基本特征

2.1 巖石學特征

柯坪塔格組下段含油砂體為濱岸砂壩砂，巖石類型為灰色細粒巖屑砂巖、粉砂巖；結構成熟度高，成份成熟度低，偶夾灰綠色泥質條帶，局部見泥礫。石英含量30%～57%，長石含量5%～10%，巖屑含量38%～62%；巖屑類型豐富，主要有火成巖巖屑(凝灰巖、中酸性噴出巖)和變質巖巖屑(黑云母、千枚巖、石英巖、片巖)，沉積巖巖屑較少，見少量泥巖巖屑。巖石顆粒多定向排列，顆粒分選中-好，次棱-次圓，顆粒支撐，顆粒接觸關系多為線狀和凹凸接觸，膠結類型以石英、長石次生加大和孔隙式膠結為主，巖石填隙物成分復雜，有酸性噴出巖、中基性噴出巖、千枚巖、泥巖等。掃描電鏡觀察，常見石英Ⅰ級加大，粒表及粒間分布有綠泥石、綠蒙混層、伊利石等。

2.2 儲集空間類型

通過研究區內大量掃描電鏡和巖石鑄體薄片觀察表明，SH9井區志留系柯坪塔格組下段砂巖儲層儲集空間以殘余粒間孔為主，見少量粒內微孔、溶蝕孔、裂縫，孔隙在巖石薄片中分布不均勻，目測面孔率為3%～4%。通過對志留系柯坪塔格組下段壓汞數據統計分析表明，排驅壓力介于0.4～5.0 MPa，平均1.49 MPa；中值壓力1.57～57.44 MPa，平均15.55 MPa；平均喉道半徑介于0.03～0.47 μm，均值為0.2 μm。儲層分選性一般，平均分選系數2.04，略細歪度，孔徑、吼道偏細，連通性一般，表現為細孔喉儲層特征。

2.3 物性特征

順托果勒低隆起志留系柯坪塔格組下段長期經受連續埋藏壓實壓溶作用，原生孔隙損失量大，殘余孔隙度和少量溶蝕孔是現今孔隙度的主要貢獻者。巖心物性分析數據表明，SH9井區志留系柯坪塔格組上段物性整體好于下段，對于柯坪塔格組下段含油砂體物性而言，實測孔隙度主要分布在5%～6%，平均值5.5%，最大值9.5%；實測滲透率主要分布在(0.05～0.5)×10-3μm2，平均值1.28×10-3μm2，最大值76.7×10-3μm2，具有致密砂巖的基本特征；從深度-孔隙度演化特征來看，盡管柯坪塔格組下段不存在明顯的次生孔隙發育帶，但鑄體薄片鏡下鑒定可見少量的溶蝕孔，在一定程度上改善了該含油砂體的儲層物性。

3 儲層致密化的成因

3.1 沉積作用

SH9井區柯坪塔格組下段含油砂體沉積環境為受風暴浪影響的濱岸相沉積，沉積構造可見平行層理、小型交錯層理、波痕、潛穴、生物擾動，C-M圖及粒度概率曲線反映出為海灘砂特征，分選較好，其中濱岸砂壩沉積微相發育的砂體物性好。

3.1.1 高頻沉積旋回的控制作用

在儲層致密化進程的初期，高頻沉積旋回控制了砂壩的沉積過程及其縱橫向展布特征，濱岸砂垂向相序自下而上以粒度由細變粗的反旋回為主，局部存在正旋回。一個完整砂壩高頻沉積旋回的下部沉積構造可見水動力強度弱的平行層理、泥質條帶、黃鐵礦等，向上逐漸過渡為水動力較強的小型交錯層理，與其對應的孔隙度表現為反旋回由下至上物性變好的特征；儲層油氣顯示級別也是反旋回的上部優于下部。因此，在可容空間和沉積物供給等沉積條件發生變化時，反旋回的上部儲層優于下部儲層，后者更易致密化。

3.1.2 儲層非均質性的差異影響

沉積條件的差異使得海相濱岸砂壩壩體層內、層間及其平面非均質性較強，尤其是砂壩壩體的幾何形態、規模、橫向上的連續性的平面變化造成儲層強烈的非均質性，也正因此砂壩的不同部位儲層的孔滲條件有區別，致密化程度也變存在差異[9]。SH901和SH904H井是SH9井區的兩口探評井，SH901井鉆探在砂壩的主體部位，實測孔隙度平均值5.3%，最大值9.5%；SH904H井鉆探在砂壩側翼，實測孔隙度平均值4.8%，最大值8.4%(圖2)；由此可以看出砂壩的主體物性優于砂壩側翼，發映出不同沉積部位儲層物性不同，儲層致密化程度也相應存在差異。

3.1.3 碎屑組成、巖石粒度的影響

SH9井區柯坪塔格組下段含油砂體致密砂巖碎屑由石英、長石和巖屑組成。巖屑含量多寡與類型的差異影響巖石抗壓實能力和膠結作用的演化，進而影響儲層物性，研究區內巖屑含量明顯高于石英和長石含量，而巖屑中的酸性噴出巖、云母等抗壓實能力相對偏弱的礦物容易發生擠壓變形，阻塞孔喉、孔隙。長石含量與孔隙度呈正相關關系，直接影響到儲層質量的好壞[10]，研究區內長石含量偏低，不利于儲層質量的改善。由此可知，巖屑和長石碎屑組成的差異影響了儲層致密化的進程。眾所周知，巖石粒度與儲層質量息息相關，粒度的差異與儲層致密化關系密切，細砂巖物性優于粉砂巖。研究區內柯坪塔格組下段含油砂體巖性為細砂巖、粉砂巖，巖石粒度大的細砂巖抗壓能力強與粉砂巖，因此不同巖石粒度的砂巖的致密化過程也存在差異。

圖2 SH901、SH904H井柯坪塔格組下段含油砂體儲層質量對比

3.2 成巖作用

順托果勒低隆起志留系柯坪塔格組下段含油砂體儲層在埋藏過程中歷經壓實壓溶作用、膠結作用、溶蝕作用、交代和重結晶作用。儲層致密化主要與壓實作用和膠結作用有關。

3.2.1 壓實作用

從SH9井區鏡下薄片的統計來看，壓實作用是本區孔滲演化的最重要的控制因素，壓實減孔嚴重，而化學壓溶作用不明顯。本區巖石礦物成分含有較多的巖屑、抗壓實能力弱的填隙物等以塑性為主的碎屑礦物組成，容易遭受強烈的壓實成巖作用。壓實作用主要表現在以下4個方面：①顆粒間接觸關系主要為線-凹凸接觸，石英、長石碎屑顆粒排列十分緊密；②凝灰巖、中酸性噴出巖、黑云母、千枚巖、石英巖、片巖等巖屑發生壓實變形；③儲集空間類型存在粒間、粒內微孔隙，喉道孔隙結構偏細；④巖石致密，物性較差等。

3.2.2 膠結作用

SH9井區膠結物主要為硅質膠結、自生黏土礦物和碳酸鹽巖膠結。硅質膠結主要為石英次生加大和自生石英雛晶，石英次生加大主要出現在缺失綠泥石薄膜處，往往晶型較好，多呈集合體狀產出，硅質膠結的出現大大降低了儲層的孔隙度。自生黏土礦物膠結物以綠泥石、伊蒙混層為主，其次為伊利石、高嶺石、綠蒙混層。伊利石、伊蒙混層在電鏡下觀察多呈蜂窩狀生長于孔隙中。自生綠泥石以集合體的形式產出，晶體自形程度高，電鏡下觀察發現綠泥石大多以孔隙襯墊式分布于顆粒表面或呈朵狀充填孔隙中。自生高嶺石以蠕蟲狀、書頁狀分布在粒間孔或顆粒表面，晶型較好。碳酸鹽膠結較普遍，主要為方解石膠結。方解石膠結物在成巖早、晚期均有形成，充填于碎屑粒間。總之，多類型而復雜的膠結作用導致儲層進一步致密化。

從SH9井區志留系柯坪塔格組下段成巖階段劃分標志的統計分析來看，黏土礦物中缺乏蒙脫石和高嶺石，普遍以混層形勢出現，黏土礦物中伊蒙混層和伊利石含量相對較高，還出現了一定含量的綠泥石，均表明柯坪塔格組下段成巖程度相對較高，結合前文所述的成巖現象，綜合分析認為順托果勒區塊志留系柯坪塔格組下段處于中成巖A-B期成巖階段(圖3)。

4 致密砂巖儲層中“甜點”發育控制因素

在柯坪塔格組下段含油砂體普遍致密的背景下，尋找“甜點”發育區對于勘探而言顯得至關重要，綜合分析認為該區“甜點”的發育受到沉積相、超壓、裂縫和深部流體等因素的控制。

圖3 SH9井區志留系柯坪塔格組成巖階段劃分

4.1 沉積相對“甜點”的控制作用

相控儲層，沉積相控制著儲層的發育。SH9井區柯坪塔格組下段含油層系為一套濱岸相沉積，砂壩沉積微相儲層最好，砂坪、混合坪的物性依次變差。SH9井鉆遇典型的濱岸砂壩砂體，儲層物性好，孔隙度主要分布在5%～7%，最大孔隙度為9.5%，而SH1井鉆遇混合坪砂體，呈砂泥薄互層，砂巖物性大多在5%以下，物性差。SH901、SH902H、SH903H均鉆遇砂壩砂體，儲層物性也都相對較好。總而言之，沉積相是“甜點”發育的最基本、最重要的條件。

4.2 超壓的存在延緩儲層致密化，利于“甜點”的發育

超壓與儲層孔隙度的保存具有一定的關聯。國內外的實例均證實異常高壓帶與異常高孔滲具有良好的對應關系。順托果勒低隆起地區在海西期沉積之后，構造相對穩定，地層持續埋藏使得柯坪塔格組下段地層呈現為欠壓實狀態，加之上覆柯坪塔格組中段泥巖的區域性封蓋作用，可以抑制超壓系統內流體活動和能量交換，減緩成巖作用，久而久之，柯坪塔格組下段地層出現超壓地層，進而保存了一定的原生孔隙。SH9井和SH901井油層段地層壓力系數分別為1.33和 1.27，為超壓地層，對延緩儲層的致密化起到了一定的作用，利于“甜點”的發育。

4.3 裂縫的發育改善“甜點”的儲滲性能

致密砂巖儲層中“甜點”儲滲性能與裂縫的發育程度息息相關。順托果勒區塊發育北東向走滑斷裂帶及與之伴生的次級斷裂(圖1)，為裂縫的發育創造了有利條件。巖心觀察表明該走滑斷裂帶附近可見高角度裂縫，延伸長度長，縫面為原油所浸染，薄片中也可觀察到構造裂縫及成巖收縮縫；從巖心孔滲關系可看出有裂縫的巖心實測孔隙度變化不大，而滲透率相對較高(圖4)，表明裂縫孔隙度對儲層的貢獻不明顯，但提高了滲透率，總體上對“甜點”儲滲性能的改善有所貢獻。

圖4 柯坪塔格組下段裂縫與儲層物性關系

4.4 深部流體溶蝕對“甜點”的影響

根據順托果勒低隆起志留系柯坪塔格組下段成藏史分析可知，烴源巖在加里東晚期已開始生烴，并產生大量有機酸，酸液沿著油氣源斷裂運移至上覆儲層之中，對其進行溶蝕改造，有機酸的濃度決定了改造的強度，隨著生烴過程的持續，在海西晚期，有機酸的產率開始下降，而此時油氣開始在此前為有機酸所溶蝕改造的儲層中聚集，也就是在這個時期柯坪塔格組下段油藏開始大規模成藏，深部流體溶蝕與油氣成藏形成了良好的時空匹配關系。

5 結論

(1)柯坪塔格組下段含油砂體為濱岸砂壩，巖石類型為灰色細粒巖屑砂巖、粉砂巖；結構成熟度高，成份成熟度低，巖屑類型主要有火成巖巖屑和變質巖巖屑；孔隙以殘余粒間孔為主，含少量粒內微孔、溶蝕孔、裂縫，為細孔喉儲層，孔隙度主要分布在5%～6%，滲透率主要分布在(0.05～0.5)×10-3μm2，為致密砂巖儲層。

(2)該套砂巖儲層致密化受控于沉積作用和成巖作用。高頻沉積旋回、儲層非均質性、碎屑組成、巖石粒度等沉積作用控制了儲層致密化的基礎條件；壓實作用、膠結作用等成巖作用進一步加速了儲層致密化的進程。柯坪塔格組下段致密砂巖儲層中“甜點”的發育受多重因素的控制，其中，沉積相對"甜點"的控制是最重要的控制因素，它決定了“甜點”發育的物質基礎；儲層中超壓的存在延緩儲層致密化，利于“甜點”的發育；裂縫為改善"甜點"的儲滲性能發揮了作用；深部流體(以生烴過程中產生的有機酸為主)對儲層溶蝕建孔起到了一定的積極作用。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)02-0059-05

2014-07-24

馬中遠，碩士，1986年生，2008年畢業于長江大學勘查技術與工程專業；2011年畢業于中國石油大學(北京)礦產普查與勘探專業，現從事油氣成藏方面的研究。

國家科技重大專項專題“塔里木盆地碎屑巖層系大中型油氣田富集規律與勘探方向”(2011ZX05002-003)。

TE112.23

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