塔中地區(qū)柯坪塔格組儲層致密化成因

謝佳彤，李 斌，3，4，彭 軍，韓梅健子，劉弈伶

(1. 西南石油大學，四川 成都 610500；2. 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；3.構造與油氣資源教育部重點實驗室，湖北 武漢 430074；4.中國地質(zhì)大學，湖北 武漢 430074)

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塔中地區(qū)柯坪塔格組儲層致密化成因

謝佳彤1，2，李 斌1，2，3，4，彭 軍1，2，韓梅健子1，劉弈伶1

(1. 西南石油大學，四川 成都 610500；2. 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；3.構造與油氣資源教育部重點實驗室，湖北 武漢 430074；4.中國地質(zhì)大學，湖北 武漢 430074)

針對塔中地區(qū)柯坪塔格組儲層致密、非均質(zhì)性強的特點，利用儲層微觀觀察和測試分析手段，研究了儲層成巖作用及其對儲集空間的影響，結合孔隙定量化計算建立儲層成巖—成孔演化模型。研究認為，該區(qū)儲層存在二次致密化作用，其中中成巖B階段晚期的碳酸鹽巖膠結作用是儲層剩余原生孔和次生孔損失的重要原因。發(fā)生在中成巖B期酸性和堿性疊加溶蝕作用促進了次生孔隙形成，是該區(qū)有效儲層形成的重要原因。研究結果為該區(qū)柯坪塔格組儲層致密化及非均質(zhì)成因研究提供依據(jù)。

儲層致密化；成巖作用；孔隙演化；溶蝕作用；柯坪塔格組；塔中地區(qū)

0 引 言

塔中地區(qū)位于塔里木盆地中央隆起帶中段，西接巴楚斷隆，東連塔東低隆，呈北西向走勢，北部與順托果勒低隆起相鄰，南鄰塘古巴斯坳陷，面積約為6.5×104km2，是一個長期發(fā)育的繼承性隆起[1-2]。目前，該區(qū)有完鉆井98口，正鉆井5口，提交預測石油地質(zhì)儲量為12 139.31×104t，具有良好的勘探前景。但該區(qū)存在儲層埋深大、非均質(zhì)性強、成巖環(huán)境復雜、儲層致密化嚴重等問題[3-6]。通過儲層微觀觀察和測試分析方法，對深部儲層基本特征、成巖作用及儲集空間變化進行分析，為該區(qū)柯坪塔格組儲層致密化及非均質(zhì)成因研究提供依據(jù)。

1 儲層特征

1.1 巖石學特征

通過對該區(qū)順9、順西2、中15、中16井等20余口井的138個儲層樣本點的統(tǒng)計，顯示柯坪塔格組砂巖石英平均含量為60%，巖屑含量為29%，長石含量較少。柯坪塔格組儲層以巖屑砂巖、巖屑石英砂巖為主(圖1)，少量長石巖屑砂巖，總體成分成熟度較低。

1.2 儲集空間類型

1.2.1 孔隙類型

由于該區(qū)柯坪塔格組儲層埋深較大(平均埋深為4 000～5 000 m)，鏡下觀察原生孔隙保存較差，多數(shù)為三角形，少量為多邊形，孔隙之間喉道多為片狀，局部發(fā)育縮頸狀喉道。次生孔隙相對較發(fā)育，存在粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄模孔。粒間溶孔多為巖屑顆粒和長石顆粒邊緣溶孔，鏡下可見港灣狀和圓滑的溶蝕線。粒內(nèi)溶孔由不穩(wěn)定的長石及巖屑顆粒粒內(nèi)不完全溶蝕組成，形成于構造擠壓作用之后，是埋藏期溶蝕的產(chǎn)物。鑄模孔是由于整個長石顆粒被完全溶蝕所形成(圖1a)。該區(qū)儲層微裂縫較發(fā)育(圖1b)，微裂縫貫穿了整個薄片，間距為0.5～2.0 mm，表明該區(qū)微裂縫連通性較好。

1.2.2 喉道類型

在儲集巖復雜的立體孔隙系統(tǒng)中，控制其滲流能力的主要是喉道，包括喉道的形狀、喉道的大小和與孔隙連通的喉道數(shù)目[7]。顯微觀察發(fā)現(xiàn)研究區(qū)儲層的喉道類型有縮頸型喉道、片狀喉道以及管束狀喉道，其中管束狀喉道較為多見(圖1c)，這種喉道連通性很差，巖石結構具有填隙物支撐特性。

圖1 塔中地區(qū)柯坪塔格組儲集類型及成巖作用

1.3 儲層物性

通過對301個樣品點進行統(tǒng)計，結果表明，儲層孔隙度最大為18.60%，最小為0.10%，平均為5.96%；滲透率最大為0.46×10-3μm2，最小為0.01×10-3μm2，平均為0.24×10-3μm2，屬低孔、特低滲儲層。

2 成巖作用對儲層影響

2.1 機械壓實作用

該區(qū)壓實作用較為強烈，顆粒間總體表現(xiàn)為點—線接觸，少數(shù)呈凹凸接觸(圖1d)，局部石英受應力作用發(fā)生顆粒破碎。強烈的壓實使儲層原生孔隙不可逆地消失，同時壓溶過程產(chǎn)生的Si2+為后期的硅質(zhì)膠結提供物質(zhì)來源，對儲層發(fā)育極為不利[8-11]。

2.2 膠結作用

研究區(qū)可識別出硅質(zhì)膠結、鈣質(zhì)膠結、黏土膠結等類型，其中鈣質(zhì)和硅質(zhì)膠結作用較強。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)儲層石英主要表現(xiàn)為Ⅰ級次生加大，少見Ⅱ級石英次生加大。鈣質(zhì)膠結作用主要為方解石膠結物，局部有白云石膠結物(圖1e)，儲層中斜長石發(fā)生鈉長石化作用產(chǎn)生的鈣離子會增加儲層的鈣質(zhì)膠結，影響儲層的物性，多發(fā)育在中成巖B期。掃描電鏡發(fā)現(xiàn)儲層中黏土礦物主要有高嶺石、綠泥石及伊蒙混層，以高嶺石膠結為主，綠泥石膠結物局部發(fā)育(圖1f)。

2.3 交代作用

該區(qū)交代作用較少，但各層位均有出現(xiàn)，主要發(fā)育方解石交代巖屑、長石以及黃鐵礦交代巖屑或長石顆粒(圖1g)。交代作用使巖石成分變差，儲層物性變差。

2.4 溶蝕作用

鏡下觀察發(fā)現(xiàn)研究區(qū)溶蝕作用較強，主要為粒間和粒內(nèi)溶蝕(圖1h)。該區(qū)存在2種溶蝕現(xiàn)象：一種是長石顆粒和碳酸鹽巖膠結物被溶蝕，鉀長石會隨著深度的加深而減少，陰極發(fā)光以及構造演化認為溶蝕和該區(qū)油氣充注有關(圖1i)；另一種是石英顆粒和硅質(zhì)巖屑被堿性流體溶蝕的現(xiàn)象。

3 儲層致密化成因分析

由于深部儲層成巖作用復雜，成巖過程漫長，為深入評價儲集空間致密化成因，開展了儲層孔隙演化的定量分析。利用Trask公式和Folk and Ward公式，參考相關研究可得出塔中地區(qū)柯坪塔格組初始孔隙度φ1為34.52%，通過微觀分析確定不同成巖作用對儲集空間影響的程度，定量確定孔隙演化的軌跡(圖2、表1)。

圖2 塔中地區(qū)砂巖儲層孔隙演化模式

通過對儲層孔隙演化定量計算結果的分析發(fā)現(xiàn)，壓實作用后孔隙度φ2降低到16.04%，減孔率為53.97%，是儲層發(fā)生致密化的主要成因；膠結作用后孔隙度φ3降低到最低為2.19%，減孔率為38.84%，是儲層致密化的又一主要因素；最后溶蝕作用使孔隙度φ4增加了5.21%，增孔率為14.99%，是使研究區(qū)儲層孔滲得到改善的主要因素。

該區(qū)儲層儲集空間演化可以劃分為3個階段。早成巖期和中成巖A段早期，隨著埋深的增加，溫度升高，早成巖期強烈的壓實作用使原生孔隙大量損失。該時期以原生孔隙損失為主要特征，是儲層第1次致密化時期。中成巖A段晚期，壓實作用減弱，油氣開始第2次充注，長石以及可溶巖屑被大量溶蝕，可見溶解殘余，次生孔隙發(fā)育，此階段以次生孔隙增加為主要特征，是相對優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育期。隨著埋深的增加，地溫進一步升高，膠結作用發(fā)育，見石英次生加大以及方解石膠結，是儲層第2次致密化時期。

表1 柯坪塔格組儲層孔隙演化定量計算結果

通過該成巖演化模式發(fā)現(xiàn)，柯坪塔格組儲層在埋藏階段經(jīng)歷了2期致密化作用，分別在中成巖A期與中成巖B期，儲集空間損失主要受成巖早期的壓實作用影響，孔隙損失率為19.90%；膠結作用造成的孔隙損失率為7.72%，是儲層致密化的次要原因，其中碳酸鹽巖膠結作用和石英次生加大作用是儲層致密的重要原因。研究對柯坪塔格組孔隙度大于5%的樣品點進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)該區(qū)相對優(yōu)質(zhì)儲層形成主要受中成巖A期溶蝕作用影響，孔隙增加率為2.54%，其中巖屑和長石顆粒溶蝕是次生孔隙增加的主要原因，其增孔率分別為2.16%和0.38%。表明該時期酸性和堿性疊加溶蝕作用對儲層儲集空間影響較大，是形成優(yōu)質(zhì)儲層的主要原因。

4 結 論

(1) 研究區(qū)柯坪塔格組儲層以巖屑砂巖，巖屑石英砂巖為主，成分成熟度低。儲層儲集空間多為殘余原生孔隙和粒內(nèi)溶孔，局部地區(qū)裂縫較發(fā)育，屬裂縫—孔隙型儲層，平均孔隙度為5.96%，平均滲透率為0.24×10-3μm2，為低孔、特低滲儲層。

(2) 成巖成孔演化揭示柯坪塔格組儲層存在二次致密化作用，分別出現(xiàn)在中成巖A階段早期和中成巖B階段晚期。壓實作用是儲層原生孔隙損失的主要原因，減孔率達19.90%。膠結作用是儲層致密化的次因，其中，中成巖B階段晚期的碳酸鹽巖膠結作用是儲層剩余原生孔和次生孔損失的重要原因。

(3) 溶蝕作用是研究區(qū)柯坪塔格組相對優(yōu)質(zhì)儲層形成的主要原因，增孔率達2.54%。酸性和堿性疊加溶蝕作用促進了次生孔隙形成，巖屑顆粒和長石的溶蝕是次生孔增加的主要原因。

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編輯 朱雅楠

20150901；改回日期：20160116

四川省教育廳重點研究課題“深層頁巖儲集物性研究——以川東下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖為例”(15ZA0047)

謝佳彤(1992-)，女，2014年畢業(yè)于西南石油大學資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)為該校構造地質(zhì)專業(yè)在讀碩士研究生，主要從事地質(zhì)勘探工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.02.014

TE122.2

A

1006-6535(2016)02-0059-04