巴楚北部寒武系沉積相及儲層特征評價

何 翠，郭少斌，呂修祥，田 磊

(1.中國地質大學(北京)，北京 100083； 2.中國石油大學(北京)，北京 102249；3.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

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巴楚北部寒武系沉積相及儲層特征評價

何 翠1，郭少斌1，呂修祥2，田 磊3

(1.中國地質大學(北京)，北京 100083； 2.中國石油大學(北京)，北京 102249；3.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

為認識巴楚北部儲層的展布規律，綜合巖心、測井及地震等資料，對寒武系沉積相特征進行了分析。結果表明：局限臺地相、蒸發臺地相及開闊臺地相是該區寒武系發育的主要沉積相類型，3種臺地類型在時間上互相演化，以局限臺地相發育的云坪、灰云坪微相為較好相帶。主要儲集空間包括次生作用形成的孔隙及溶蝕孔洞、裂縫；上寒武統白云巖晶體間的微孔隙、晶體間的溶蝕孔隙、溶蝕孔洞以及裂縫比較發育，半充填與未充填占比大，孔隙度較低，滲透率稍高，孔滲相關性不大，受裂縫控制，總體上表現為優勢儲層。儲層發育的主控因素為沉積、成巖及構造運動，沉積相是優勢儲層發育的先決條件；成巖及構造作用能較好改善儲層物性，白云石化是儲層形成的重要條件。上寒武統的儲層儲集性好，主要為Ⅰ—Ⅱ類儲層，為優勢儲層發育區。研究結果為該區的儲層評價及油氣勘探有利區域的選擇提供有效指導。

儲層評價；塔里木盆地；寒武系；巴楚北部；碳酸鹽巖儲層

0 引 言

碳酸鹽巖為十分重要的油氣儲層類型[1]，塔里木盆地碳酸鹽巖油氣資源非常豐富[2]，在巴楚地區已發現了巴什托、亞松迪、鳥山、和田河等4個油氣田，證實了巴楚斷隆古生界碳酸鹽巖較好的含油氣潛力。巴楚斷隆位于塔里木盆地中央隆起西部，南北受到深大斷裂控制形成斷隆格局(圖1)，斷裂走向以北西—南東向為主，與巴楚斷隆軸向基本一致[3-5]。研究區位于巴楚斷隆的北部，包括土木休克斷裂帶、卡拉沙依斷裂帶以及皮恰克遜斷裂帶，面積大約為2×104km2。巴楚斷隆由于受到構造作用的影響，中生界及新生界沉積不發育。巴楚北部寒武系下統發育白云巖段，中統從下到上發育膏鹽巖段及鹽間灰巖段，上統發育白云巖段。

圖1 研究區構造位置分布

前人對巴楚地區均有不同程度研究，認為巴楚地區的烴源巖主要來自于寒武—奧陶系的高成熟海相碳酸鹽巖[6]，烴源巖條件比較好[7]，寒武系的蓋層主要為膏鹽巖，厚度大且分布穩定[8]，寒武系儲層溶蝕孔洞發育[9-10]，但研究工作主要集中在巴楚地區南部，巴楚北部儲層研究程度較低，優質儲層展布規律認識不清。為此，對巴楚地區北部寒武系沉積相及儲層特征進行研究，對于油氣勘探有利區域的選擇具有重要意義。

1 巴楚北部寒武系沉積相特征

1.1 局限臺地相

局限臺地位于平均低潮線以下常年被水體覆蓋的中—低能沉積區，水體較淺且水動力弱。巖性以灰色、淺灰色白云巖及灰質白云巖為主，主要發育在下寒武統肖爾布拉克組及上寒武統下丘里塔格組。研究區發育以下微相：云坪微相，主要巖性為粉晶白云巖、泥晶白云巖，可見生物活動構造；灰云坪微相，巖性為深灰色、灰色灰質白云巖。

1.2 蒸發臺地相

蒸發臺地長期暴露在水面之上，位于平均低潮線以上。巖性以厚層鹽巖、石膏巖、膏質白云巖、膏泥巖沉積為主，在中寒武統地層較為發育。主要發育鹽坪、膏坪、膏云坪及泥坪，巖性以厚層鹽巖、石膏巖、膏質白云巖及泥巖為主。

1.3 開闊臺地相

開闊臺地發育在臺地邊緣與局限臺地之間，水體面積較大且水體較淺。巖性以灰色、淺灰色灰巖及云質灰巖為主，主要發育在中寒武統沙依里克組地層。包括以下幾種微相：①灰坪，巖性為灰色、淺灰色灰巖，可見疊層石、鳥眼及窗格孔構造；②云灰坪，巖性為灰色、淺灰色云質灰巖，包括具干裂構造的紋層狀粉屑灰巖。

1.4 沉積相平面發育特征

圖2為早、中、晚寒武世沉積相平面分布情況。巴楚地區在早寒武世為古隆起，早寒武世玉爾吐斯組海侵開始，隨著時間推移，海水入侵受阻明顯，使區內海域海水交換作用減弱，大面積水體處于平均海平面之下，早寒武世主要發育局限臺地沉積(圖2a)。早寒武世之后至中寒武世時期，氣候變得炎熱干燥，海水變得更淺，主要發育蒸發臺地沉積(圖2b)。中寒武世中期，發生海侵作用，主要發育開闊臺地沉積(圖2c)。中寒武世晚期，海水蒸發量大，鹽度較高，水體循環差，主要為蒸發臺地沉積(圖2d)。到晚寒武世，海水再次入侵，水體緩慢加深，塔里木盆地海平面恢復上升趨勢，形成了一套淺海臺地沉積環境下的沉積為局限臺地沉積(圖2e)。

圖2 早、中、晚寒武世沉積相平面分布

1.5 沉積相縱向發育規律

對巴楚北部寒武系沉積相垂向演化進行分析，可知研究區經歷了多期海平面的升降，造成了開闊臺地、蒸發臺地、局限臺地3種臺地類型在時空上的交替演化，即下寒武統的局限臺地、中寒武統的蒸發臺地—開闊臺地—蒸發臺地以及上寒武統的局限臺地的演化(圖2)。

2 儲集空間類型及物性特征

2.1 儲集空間類型

巴楚北部寒武系儲層巖性可分為灰巖及白云巖，其中灰巖類主要分布于中寒武統的鹽間灰巖段，白云巖類主要分布于上寒武統及下寒武統。按照巖石結構可分為如下類別[11]：微晶灰巖、粒屑灰巖、微晶白云巖、細晶白云巖。儲集空間類型較多且演化復雜是碳酸鹽巖儲層的一個重要特征，通過對地表露頭、鉆井巖心、巖石薄片、掃描電鏡、陰極發光、鑄體薄片的分析，巴楚北部寒武系碳酸鹽巖的儲集空間類型可分為次生孔隙、溶洞和裂縫。

2.1.1 次生孔隙

晶間孔隙及溶孔、粒間溶孔及粒內溶孔為主要的次生孔隙類型(圖3a、b)。①晶間孔隙，發育于白云巖晶體之間，具有較規則的形態，孔隙直徑一般較小，為0.01～0.20 mm，如結晶較好，可形成較好的儲層孔隙；②晶間溶孔，發育于結晶白云巖晶體之間，白云石晶體可由溶蝕作用形成溶孔，孔隙直徑多分布為0.01～0.20 mm，孔隙連通性差，不是良好的儲集空間；③粒間溶孔，主要是由于礦物方解石經過溶蝕作用形成，溶蝕孔隙經過多期的溶蝕作用及充填作用，孔隙直徑一般為0.10～0.50 mm；④粒內溶孔，殘余顆粒白云巖及顆粒灰巖中比較發育，直徑較小，一般為0.01～0.04 mm，可被方解石充填。

2.1.2 溶洞

溶洞發育于上寒武統的白云巖和中寒武統的灰巖中(圖3c、d)，分布極為不均勻，非均質性很強。根據對鉆井井漏資料的統計，上寒武統白云巖段漏失最嚴重，溶洞主要發育于上寒武統的白云巖中。石灰巖中溶洞較發育，小洞數量占總洞數的一半以上，溶洞受到后期形成的方解石充填，形成無效孔洞。白云巖中溶洞的發育程度明顯高于石灰巖，中型溶洞的數量占總洞數的一半以上，全充填的溶洞數量只占7.2%，溶洞線密度可達21 個/m，具有潛在的儲集能力。

圖3 寒武系儲層分級評價

2.1.3 裂縫

裂縫類別主要為構造成因裂縫，在5口鉆井取心中，共發現659條裂縫，裂縫線密度為3.4 條/m。上寒武統發育裂縫631條，裂縫分布密度為5.22 條/m，水平縫與傾斜縫397條，垂直縫122條，半充填與未充填有效縫的比例占81%，裂縫發育保存情況較好(圖3e)；中寒武統發育裂縫28條，分布密度為0.87 條/m，裂縫發育密度較小，半充填與未充填有效縫的比例占50%。裂縫充填物包括方解石、白云石、石膏、炭、泥等(圖3f)。

2.2 儲層物性分布特征

5口井的巖心物性分析數據表明，孔隙度樣品共178塊，最大孔隙度達16.60%，最小僅為0.21%，平均為2.08%；分析測試滲透率樣品140塊，最大滲透率達202.000×10-3μm2，最小僅為0.003×10-3μm2，平均為9.536×10-3μm2。上寒武統白云巖屬于低孔、中滲儲層，孔隙度較小，但滲透率中等，孔隙之間的連通性較好，白云石化作用使得白云巖喉道較發育；中寒武統灰巖屬于低孔、低滲儲層，孔隙度較低，喉道不發育，導致滲透率很低；下寒武統孔滲值均較低，儲層勘探潛力不大。

2.3 孔滲相關性分析

巴楚北部寒武系儲層的孔滲總體上相關性不大，主要受到裂縫的影響，可分為2種類型的孔滲關系：一種是“低孔、中滲”，明顯受裂縫影響的樣品點分布，即孔隙度變化較小，而滲透率變化很大；另外一種是裂縫—孔隙型的樣品點分布，略呈正相關，相關性不好。

3 儲層發育影響因素

3.1 沉積相對儲層的控制

碳酸鹽巖儲層儲集性能受沉積相展布控制。巴楚北部寒武紀經過多期海平面的升降，造成了開闊臺地、蒸發臺地、局限臺地3種臺地類型在時間上演化。局限臺地相以泥晶白云巖、粉晶白云巖為主，晶間孔隙發育，儲集性能較好；開闊臺地相巖石類型以灰巖、云質灰巖為主，巖石致密、儲集性能差；蒸發臺地相以鹽巖、膏巖、泥巖為主，儲集層不發育。

3.2 成巖作用對儲層的控制

巴楚北部寒武系碳酸鹽巖經歷了多種成巖作用，主要的建設性成巖作用包括白云石化、溶蝕作用。白云石化作用可以形成大量的晶間孔隙，使孔隙喉道增大，改善了儲集性能，為溶蝕作用創造條件。溶蝕作用貫穿了從成巖早期到深埋藏，直至表生的整個成巖過程。溶蝕作用早期可以形成一定數量的溶蝕孔洞，但后期多被細晶白云石或泥晶白云石充填，殘留有效孔隙較少，后期溶蝕作用無選擇性，形成有效的次生孔隙及溶蝕孔洞。

3.3 構造作用對儲層的控制

巴楚北部寒武系經歷了多期構造運動改造，形成了大量的構造裂縫和微裂隙系統，使白云巖儲集性能得到改善；寒武系時期熱液活動較豐富，加里東時期和海西構造運動時期的構造活動形成的裂縫對熱液運移起到較大影響，裂縫的大量發育為熱液活動提供了很好的條件，極大地改善了儲層物性。

4 儲層分級評價

儲層綜合評價是儲集層研究的重要內容，選取一定的參數，建立分類評價的標準(表1)。選取的參數包括儲層巖石類型、孔隙空間類型、縫洞發育程度、物性特征、毛管壓力特征等。

表1 巴楚地區北部碳酸鹽巖儲層評價標準

根據建立的碳酸鹽巖儲層評價標準，對研究區的儲層進行了評價。寒武系廣泛發育溶蝕孔洞型儲層，巖性以白云巖為主，灰巖次之，總體上白云巖儲層孔滲性能比灰巖好。灰巖溶蝕孔洞型儲層以Ⅲ、Ⅳ類儲層為主，少量為Ⅱ類儲層。白云巖溶蝕孔洞型儲層Ⅰ—Ⅱ類好儲層占較大比例，其次為Ⅲ類儲層。其中，中下寒武統的儲層主要為溶蝕孔洞型儲層，區內的儲層發育區可分為3類：Ⅰ類區為最好儲層發育區，分布在方1井以西；Ⅱ類區為好—較好儲層發育區，分布在方1井周圍地區；和4井以東為Ⅲ類儲層發育區，溶蝕孔洞型為較好—差儲層發育區(圖4a)。對于上寒武統，局限臺地云坪亞相對發育溶蝕孔洞型儲層較有利，灰云坪亞相儲層發育較差，以上寒武統灰云坪和云坪的界限為界，劃分出了Ⅰ類儲層發育區和Ⅱ類儲層發育區(圖4b)。

圖4 寒武系儲層分級評價

5 結 論

(1) 巴楚北部寒武系由于多期海平面升降，下寒武統發育局限臺地相，中寒武統經歷了由蒸發臺地—開闊臺地—蒸發臺地的演化過程，上寒武統發育局限臺地。

(2) 儲集空間類型包括次生孔隙、溶蝕孔洞和裂縫。上寒武統白云巖孔洞和裂縫較發育，半充填與未充填占比大，總體表現為低孔、中高滲的特征，孔滲相關性不大，受裂縫控制。

(3) 沉積相、成巖及構造運動控制了巴楚北部寒武系儲層的發育。沉積相是儲層發育的先決條件，局限臺地相為有利沉積相帶；成巖作用及構造作用能較好改善儲層物性，白云石化是儲層形成的重要條件。

(4) 上寒武統的白云巖儲集性好，為Ⅰ—Ⅱ類儲層；中寒武統的鹽間灰巖段在全區廣泛分布，受最大海泛面的控制，為Ⅱ—Ⅳ類儲層；下寒武統的白云巖為Ⅲ類儲層，局部為Ⅱ類儲層。

[1] 孫鈺，鐘建華，袁向春，等.國內湖相碳酸鹽巖研究的回顧與展望[J].特種油氣藏，2008，15(5)：1-6.

[2] 杜金虎，周新源，李啟明，等.塔里木盆地碳酸鹽巖大油氣區特征與主控因素[J].石油勘探與開發，2011，38(6)：652-661.

[3] 賈承造，魏國齊.塔里木盆地構造特征與含油氣性[J].科學通報，2002，47(增刊1)：1-8.

[4] 康玉柱，康志宏.塔里木盆地構造演化與油氣[J].地球學報，1994，16 (3-4)：180-191.

[5] 賈承造.塔里木盆地構造特征與油氣聚集規律[J].新疆石油地質，1999，20(3)：177-183.

[6] 高志農.塔里木盆地巴楚隆起烴源巖特征及其油氣源研究[J].石油實驗地質，2000，22(4)：319-324.

[7] 蔡習堯，李越，錢一雄，等.塔里木板塊巴楚隆起區寒武系鹽下勘探潛力分析[J].地層學雜志，2010，34(3)：283-288.

[8] 朱得燕.巴楚凸起南緣成藏條件組合特征及分布規律[J].中國石油大學勝利學院學報，2008，22(2)：1-5.

[9] 李鐵.塔里木盆地巴楚地區寒武—奧陶系碳酸鹽巖儲集體特征[J].中國西部油氣地質，2006，2(3)：272-275.

[10] 陳強路，周凌方，張根法，等.塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區油氣勘探領域與評價[J].石油實驗地質，2009，31(4)：343-349.

[11] DUNHAM G R.Classification of carbonate rocks according to depositional textures[J].Mem Am Assoc Pet Geol，1962(1)：108-121.

編輯 王 昱

20150725；改回日期：20160315

中國油氣資源戰略選區調查與評價專項“塔里木新領域油氣資源戰略選區”子項目3“塔里木盆地阿瓦提凹陷及其周緣地區多目的層油氣資源調查及選區評價”(2011GYXQ02-03)

何翠(1986-)，女，2008年畢業于東北石油大學資源勘查工程專業，現為中國地質大學(北京)礦產普查與勘探專業在讀博士研究生，主要從事沉積學、層序地層學及儲層預測工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.03.008

TE122.2

A

1006-6535(2016)03-0035-05