塔中北坡志留系柯坪塔格组下段储层特征研究

2014-03-06杨素举中石化西北油田分公司勘探开发研究院新疆乌鲁木齐830011

石油天然气学报 2014年6期

杨素举（中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐830011）

沈杰（中石化西北油田分公司监督中心特种作业部，新疆轮台841600）

塔中北坡地区位于塔里木盆地中央隆起带北缘顺托果勒隆起的东南部，顺托果勒低隆西邻阿瓦提凹陷，东靠满加尔坳陷，北邻塔北隆起，南接塔中隆起。近年来，塔中地区志留系已有多口钻井钻遇油气显示，2011年3月完钻的顺9井在该区下志留统柯坪塔格组下段（S1kL）首次获得了低产油流，实现了塔中北坡古生界碎屑岩领域勘探的突破。前人虽对塔中地区志留系储层做过大量的研究工作，但多局限于柯坪塔格组上段（S1ku），而对S1kL储层的研究却相对甚少。随着油气勘探的不断深入，对区内S1kL储层开展系统、深入的研究工作已显得尤为迫切和重要。

1 储层岩石学及物性特征

研究区S1kL储层岩石类型以中－细粒岩屑砂岩为主，含极少量长石岩屑砂岩（图1）。石英体积分数（φ （Q））介于35%～55%之间，平均为46%；长石体积分数（φ （F））介于8%～13%之间，平均为10%左右；岩屑体积分数（φ （R））介于35%～45%之间，平均为44%左右。岩屑以泥岩岩屑、泥板岩岩屑、千枚岩岩屑和云母为主，酸性熔岩岩屑次之，少量为碳酸盐岩屑。通过统计1200余块岩心物性数据可知，区内S1kL储层孔隙度主要分布于5%～6%之间，平均为5．5%，最大为9．5%；渗透率主要分布于0．05～0．5mD之间，平均为0．28mD （图2），具低孔－低渗储层特征。

图1 研究区S1kL岩石分类三角图

图2 研究区S1kL孔隙度、渗透率纵向分布图

2 储集空间类型

研究区S1kL储层面孔率平均为4．1%，主要发育残余粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、粒缘溶孔、微裂缝等6种孔隙类型（图3），以原生粒间孔为主。

1）残余粒间孔主要是由于石英次生加大、绿泥石薄膜发育使得原生孔隙减少而形成的剩余原生孔隙，其次为晚期碳酸盐胶结、泥质充填后形成的剩余原生孔隙。残余粒间孔占有效孔隙总数的49%左右（图4 （a））。

2）粒间溶孔约占有效孔隙总数的22%，溶孔直径变化大，形态多样，边缘多为港湾状，少见碳酸盐溶蚀残余。主要为颗粒边缘溶孔，胶结物溶孔与杂基溶孔少见（图4（b））。

3）粒内溶孔约占有效孔隙总数的18%，主要由岩屑、长石等不稳定颗粒溶蚀、溶解而成，溶孔孔隙小，多呈残骸状或蜂窝状（图4（c））。

4）晶间孔与粒缘溶孔约占有效孔隙总数的3%，主要为自生胶结物、充填物晶体内的少量孔隙，如花瓣状绿泥石、蜂窝状伊－蒙混层等晶间微孔（图4（d））。

5）微裂缝约占有效孔隙总数的8%，部分为压实作用形成的粒缘缝在受力较强时破坏石英颗粒形成的微裂缝，其他则为构造应力作用形成的裂缝、微裂缝，沿泥砾边界发育或切穿岩石（图4（e））。

图3 研究区S1kL储集空间类型分布柱状图

图4 研究区S1kL孔隙类型镜下照片

3 储层成岩作用类型

研究区S1kL储层成岩作用主要有压实及压溶作用、胶结作用、溶蚀作用及交代作用等。

3．1 压实及压溶作用

沉积物进入埋藏成岩阶段后，在上覆地层不断沉积过程中，压实作用愈加强烈，致使颗粒间的接触关系逐渐由点接触向线接触、凹凸接触演变。同时，随着上覆地层压力的进一步增加，颗粒间的接触部位会发生化学压溶作用。研究区S1kL石英颗粒的次生加大最高可达Ⅲ级，多见于石英颗粒富集分布处，而在具油质沥青充填的孔隙边缘或连晶方解石富集处，经溶蚀或被交代，次生加大现象不明显（图5）。

图5 研究区S1kL压实作用镜下照片

3．2 胶结作用

胶结作用在区内较为普遍，胶结物类型丰富，主要为碳酸盐、硅质及自生黏土矿物。

碳酸盐胶结普遍发育，常见的有方解石、含铁方解石、白云石、铁白云石及菱铁矿，大致可分为早、晚2期。早期碳酸盐主要作为胶结物沉淀于孔隙中；晚期含铁碳酸盐常以粒状形式充填于碎屑颗粒间，或交代其他矿物（图6（a））。晚期方解石的沉淀发生于部分溶解作用之后。

硅质胶结主要表现为硅质碎屑的次生加大（图6（b）），以石英最为常见，且不止一期，局部地区可见2期或多期。石英的次生加大可分为无痕和有痕2类，对于有痕次生加大，一般在偏光显微镜下便可识别，但无痕次生加大时则需要借助于阴极发光显微镜观察。

泥质胶结的黏土矿物为绿泥石、伊利石、伊－蒙混层、绿－蒙混层等，约占填隙物总数的40%。

图6 研究区S1kL胶结作用镜下照片

图7 研究区S1kL溶蚀作用镜下照片

3．3 溶蚀作用

溶蚀作用具有选择性，主要表现在：石英颗粒顺边溶蚀，部分呈港湾状；长石沿解理或边缘发生溶蚀，呈筛网状或残骸状（图7）。胶结物、碳酸盐的溶蚀作用可分2期，即早期方解石被溶蚀带出，形成邻近砂层中的斑块状碳酸盐胶结物，而晚期则溶蚀形成大量自形碳酸盐胶结物。

3．4 交代作用

主要为碳酸盐和绿泥石交代颗粒，常见下列作用方式：①颗粒边缘发生交代作用，使之呈不规则状或港湾状；②对颗粒整体交代，形成矿物假象；③颗粒大部分被交代，具残余物包体、残骸状或交代切割现象。碳酸盐对岩屑和长石交代作用较强，但对石英则较弱，多为边缘交代。绿泥石交代石英时，常呈蠕虫状，沿边缘交代，致石英加大边呈港湾状（图8）。

图8 研究区S1kL交代作用镜下照片

4 成岩阶段划分

通过对研究区S1kL成岩阶段划分标志的统计分析来看，该层系黏土矿物中缺乏纯蒙脱石和高岭石，普遍以混层形式出现，伊－蒙混层和伊利石的含量相对较高，具一定的绿泥石，表明S1kL主要处于中成岩阶段的A2－B期（图9）。

图9 研究区S1kL成岩阶段划分图

5 储层发育主控因素

5．1 沉积微相

研究区S1kL在前滨和临滨沉积环境中发育的储集砂体厚度大，颗粒相对较粗，分选、磨圆较好，储集物性好，油气显示良好，是有利的储集岩体。而临滨下部和过渡带环境中发育的储层相对较薄且颗粒细，泥质含量多，影响储层物性。

5．2 成岩作用

研究区S1kL砂岩中岩屑含量较高，存在较多的不稳定组分，该组分在长期的构造和沉积演化过程中，或发生塑性变形，或经成岩作用改造而导致结构改变，从而堵塞孔隙，影响储层物性。

5．3 超压

研究区在海西期沉积之后，构造相对稳定，地层发育齐全，仅缺失侏罗系，特别是从新生代以来，地层持续快速埋藏，使得S1kL呈现欠压实状态，加之上覆柯坪塔格组中段泥岩的区域性封盖作用，抑制了超压系统内流体活动和能量交换，减缓成岩作用，故导致S1kL出现超压，进而保存了一定的原生孔隙。

5．4 裂缝

研究区发育北东走向的顺托1号左旋走滑断裂及其与之伴生的次级断裂，形成了小型拉分地堑，从而为裂缝的发育创造了有利条件。从岩心观察表明，该走滑断裂带附近可见高角度裂缝，缝面平直，延伸长度大且未充填，缝面上被有机质浸染，并可见油斑级别的油气显示。尽管裂缝对储层孔隙度的贡献不明显，但却提高了渗透率（图10），使孔隙间的连通性得以加强。