塔北隆起西部庫姆格列木群底砂巖段儲層特征及其控制因素

陳龍

(貴州中地大熱能科技有限公司，貴州 貴陽 550000；湖北地大熱能科技有限公司，湖北 武漢 430000)

王從軍

(貴州能礦地熱投資股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

林暢松,李浩

(中國地質大學(北京)海洋學院，北京 100083)

塔北隆起位于塔里木盆地北部的庫車坳陷和北部坳陷之間[1](圖1)，蘊藏著豐富的油氣資源[2]。研究區位于塔北隆起的西部，主體包括英買力低凸起和輪臺凸起西部，面積約7×103km2。庫姆格列木群底砂巖段是塔北隆起西部的重要含油層系[3]，在卻勒、玉東、羊塔井區發現了高產油氣田[4]。

底砂巖段以干鹽湖環境河流三角洲前緣沉積為主[5～7]，儲層巖石成分成熟度低，在卻勒玉東井區發育優質儲層[8]。隨著勘探的深入，發現底砂巖段既發育孔隙度近25%的優質儲層，也發育有孔隙度小于5%的物性較差儲層。深入研究底砂巖段儲層特征及物性控制因素，對研究區尋找巖性地層圈閉以及有利開發區帶預測具有十分重要的意義。筆者在大量巖心及薄片觀察、測井及孔滲試驗數據分析的基礎上，對塔北隆起西部庫姆格列木群底砂巖段儲層特征進行了精細研究，探討了儲層發育的控制因素。

1 儲層巖石學特征

庫姆格列木群底砂巖段主力儲層為三角州前緣砂體，少量濱淺湖灘壩砂體。巖性主要是淺褐色粉、細砂巖，分選中等，次圓-次棱角狀。巖石類型以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主(圖2(a))，石英體積分數40%～77%(平均60%)；長石類型以鉀長石為主，體積分數一般在8%～35%之間(平均20%)；巖屑體積分數10%～42%(平均23%)。

巖屑類型以巖漿巖巖屑和變質巖巖屑為主(圖2(b))，巖漿巖巖屑體積分數25%～80%(平均30%)；變質巖巖屑體積分數15%～60%(平均25%)；沉積巖巖屑體積分數5%～50%(平均20%)。穩定指數集中在0.6～2.6之間(平均1.5)，表明儲層巖石的成分成熟度較低。

圖2 底砂巖段巖石和巖屑類型三角圖

2 儲集空間類型

按儲集空間的成因類型分類，底砂巖段儲集空間類型可分為原生孔隙和次生孔隙。

原生孔隙主要包括原生粒間孔和填隙物微孔隙。原生粒間孔通常是剩余原生粒間孔，自形程度較好的白云石或方解石孔隙式膠結(圖3(a)、(b))，該類孔隙在儲層物性較好的砂巖中比較發育，是底砂巖段重要的孔隙類型。填隙物微孔隙為粉晶硬石膏或鐵質黏土礦物膠結物內部殘余的極小孔隙(圖3(c)、(d))，孔隙直徑不足0.01mm，屬于微孔，該類孔隙在儲層物性較差的砂巖中比較發育。

次生孔隙主要包括粒間溶孔和粒內溶孔。粒間溶孔(圖3(e))多為硬石膏膠結物遭受溶蝕形成，邊緣被溶蝕成港灣狀或齒狀，溶孔內出現硬石膏殘余物，孔隙直徑變化范圍較大，硬石膏溶蝕完全時可以出現大孔；當硬石膏溶蝕程度低或溶蝕后孔隙再次被粉晶硬石膏充滿時，則表現為小孔或微孔。粒內溶孔通常為巖屑溶孔(圖3(f))，巖屑內部通常被溶蝕成蜂窩狀。

圖3 底砂巖段儲集空間類型

3 儲層物性特征

3.1 儲層特征分類

圖4 底砂巖段滲透率與孔隙度關系

據大量孔滲試驗數據及300多個鑄體薄片觀察統計，底砂巖段儲層孔隙度分布范圍為1%～25%(平均9%)；滲透率分布范圍為0.01～1330mD(平均50mD)。孔隙度與滲透率具有明顯的正相關性(圖4)。依據物性及孔隙結構特征可將底砂巖段的儲層劃分為3類(表1)，其中Ⅰ類和Ⅱ類儲層為有利的油氣儲層。

Ⅰ類儲層孔隙度主要分布于10%～25%之間，滲透率大于100mD，孔隙類型以原生粒間孔為主，粒間溶孔較發育，少量粒內溶孔，屬于好儲層，是底砂巖段重要的油氣儲層類型。

Ⅱ類儲層孔隙度主要分布于5%～10%之間，滲透率介于1～100mD之間，孔隙類型包括原生粒間孔和粒間溶孔，屬于較好儲層。

Ⅲ類儲層孔隙度小于5%，滲透率小于1mD，孔隙類型包括填隙物微孔和粒間溶孔，屬于差儲層。

3.2 儲層發育特征

庫姆格列木群底砂巖段為干旱氣候條件下三角洲進入鹽湖的沉積，是一套碎屑巖與蒸發巖共生的沉積建造[9]，可劃分為4個砂組。4個砂組的儲層物性存在較大的差異(圖5)，其中3砂組儲層物性最好，1砂組儲層物性最差。4砂組儲層平均孔隙度8%，平均滲透率55mD；3砂組沉積時期湖三角洲向鹽湖進積，水下分流河道較發育，單砂層厚度大(2～4m)，儲層物性明顯好于4砂組，平均孔隙度14%，平均滲透率500mD；2砂組儲層物性急劇下降，平均孔隙度5%，平均滲透率3mD；1砂組三角洲退出研究區，主要發育濱淺湖灘壩砂，單砂層厚度小，儲層物性進一步下降，平均孔隙度3%，平均滲透率0.5mD。

表1 底砂巖段儲層特征分類

圖5 庫姆格列木群底砂巖段砂組劃分及沉積相分析

通過底砂巖段儲層連井對比表明：3砂組儲層物性最好，主要是發育Ⅰ類儲層，連片發育，延伸較遠，儲層物性較均一(圖6)；4砂組儲層物性次之，上部儲層物性好于下部，上部以Ⅰ類儲層為主，下部以Ⅱ類儲層為主；2砂組主要發育Ⅲ類儲層，少量Ⅱ類儲層，不連片，均質性差；1砂組儲層主要為灘壩砂，儲層物性最差，基本發育Ⅲ類儲層，連片發育，物性均一。

4 儲層物性的控制因素

底砂巖段儲層物性差別較大，綜合分析認為，儲層物性的控制因素主要包括：沉積微相和成巖作用。

4.1 沉積微相對儲層物性的控制

沉積微相控制著原始沉積物的組構特征，不同沉積微相類型的砂巖組構特征存在差異，砂巖的組構特征直接影響著原生孔隙的發育[10]。庫姆格列木群底砂巖段的儲集砂體類型主要是三角洲前緣的水下分流河道、河口壩以及濱淺湖灘壩砂體。針對不同微相類型砂體的儲層物性進行了統計分析(表2)，結果表明水下分流河道砂體的儲層物性最好，平均孔隙度可達15%，平均滲透率508mD；河口壩砂體的儲層物性中等-較好，平均孔隙度10%，平均滲透率83mD；濱淺湖灘壩砂體儲層物性最差，平均孔隙度3%，平均滲透率0.5mD。

圖6 底砂巖段儲層特征連井對比

三角洲前緣水下分流河道和河口壩砂巖的儲層物性明顯好于濱淺湖灘壩砂巖，主要是因為三角洲前緣以細砂巖為主，部分為中砂巖，而濱淺湖灘壩砂巖以粉砂巖為主，粒度越粗原生孔隙發育越好。水下分流河道和河口壩砂巖的剛性顆粒含量多，泥質雜基含量少，原生孔隙保存好，而灘壩砂巖的泥質雜基含量較多，原生孔隙空間保存較好。由此可見，底砂巖段的儲層物性受到沉積微相的控制。

表2 底砂巖段不同微相砂體儲層物性統計表

圖7 底砂巖段儲層孔隙度與膠結物體積分數關系

4.2 成巖作用對儲層物性的控制作用

儲集砂體形成后，會受到后期成巖作用的改造，不同成巖作用對儲層物性的影響不同[11]。壓實和膠結作用對儲層起到一定的破壞作用，而溶蝕作用對儲層具有一定建設意義。底砂巖段壓實作用較弱，壓溶作用基本不發育，顆粒間以點接觸為主，少數為線接觸，顆粒排列較疏松，原生粒間孔較發育，最高可達25%，壓實作用對儲層的破壞較小。

膠結作用是儲層致密的關鍵因素，膠結物體積分數與儲層的孔隙度呈明顯的負相關(圖7)。底砂巖段膠結物類型主要包括硬石膏、白云石、方解石以及鐵質黏土礦物膠結。其中，硬石膏膠結對儲層的破壞作用非常大，部分儲層中顆粒漂浮在硬石膏膠結物中，硬石膏連晶膠結堵塞孔隙和喉道(圖8(a))；鐵質黏土礦物以及粉晶硬石膏的孔隙式膠結也會使孔隙空間急劇減小(圖8(b))；白云石、方解石孔隙式膠結多發育在儲層物性較好的砂巖中(圖8(c))，膠結物含量低，對儲層物性的影響不大。底砂巖段的溶蝕以硬石膏膠結物的溶蝕為主，溶蝕作用對儲層的建設意義在不同的儲層中具有一定的差異性。原生孔隙較發育的儲層中，硬石膏次生溶蝕相對較發育，并且次生溶蝕孔隙以大-中孔為主(圖8(d)、(e))，對儲層具有一定的建設意義；原生孔隙欠發育的儲層中，硬石膏溶蝕后的孔隙在后期被粉晶硬石膏充填(圖8(f))，次生溶孔以小-微孔為主，對儲層建設作用極小。

圖8 成巖作用對儲層物性的影響

5 結論

1)塔北隆起西部庫姆格列木群底砂巖段儲層巖石類型以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，儲層巖石的成分成熟度較低，孔隙類型主要為原生粒間孔和粒間溶孔。按儲層物性及孔隙結構特征可將儲層劃分為3類，其中Ⅰ、Ⅱ類儲層為有利儲層。

2)底砂巖段4個砂組儲層物性差別較大，3砂組儲層物性最好，主要發育Ⅰ類儲層，單砂層厚度大，連續性好，儲層物性均一，平均孔隙度為15%，平均滲透率為500mD，1砂組儲層物性最差，基本發育Ⅲ類儲層，平均孔隙度為3%，平均滲透率為0.5mD。

3)儲層物性的控制因素主要包括沉積微相和成巖作用。水下分流河道和河口壩砂巖儲層物性明顯好于灘壩砂巖；壓實作用對儲層破壞較小，硬石膏膠結是儲層致密的關鍵控制因素。在原生孔隙較發育的儲層中，溶蝕作用能夠有效改善儲層物性；在原生孔隙欠發育的儲層中，溶蝕作用對儲層建設作用極小。