塔中志留系柯坪塔格组下沥青砂岩段储层特征及其含油气性研究

巩伟 尚凯 陈松 马杰

(1.宿州学院地球科学与工程学院，安徽 宿州 234000;2.中石化西北油田分公司勘探开发研究院，乌鲁木齐 830011)

塔中地区志留系柯坪塔格组目前已发现多个油气藏，油气勘探潜力较大。下沥青砂岩段为该区重点勘探层系之一，相关沉积和成藏研究已有大量成果［1-5］，但其储层特征目前尚无系统认识。该区产层埋深普遍大于4 000 m，成岩作用较强，储层物性相对较差，勘探进程受到制约。本次研究以镜下观察为基础，结合岩心观察及分析化验资料对本储层的基本特征进行研究，分析储层含油气性的控制因素。

1 区域地质背景及储层特征

奥陶世末塔中地区处于克拉通内坳陷稳定沉降阶段，志留系由西向东、自北向南超覆沉积在奥陶系之上［4-5］。根据岩电特征，柯坪塔格组自上而下分为3段，分别为上沥青砂岩段、灰色泥岩段和下沥青砂岩段，下沥青砂岩段储层与上覆灰色泥岩形成有利储盖组合，是该区志留系主要产层之一。塔中地区下沥青砂岩段为滨岸 — 潮坪 — 三角洲沉积［1-2］，岩性主要为浅灰色、灰色和灰绿色的细砂岩、泥岩、含砾砂岩、粉砂岩，厚0～200 m，总体呈现出北厚南薄的特征。

本区储层的砂岩类型主要为浅灰色、灰色细砂岩、中砂岩和含砾细砂岩。砂岩主要为岩屑石英砂岩，其次为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩。石英含量为35% ～92%，平均含量为68%;岩屑含量为0～51%，平均含量为22%;长石含量较低，约0～16%，平均含量为8%。岩屑主要为沉积岩岩屑，其次为变质岩岩屑和火成岩岩屑。胶结物以碳酸盐和硅质胶结物为主，其次为黏土矿物。颗粒分选性较好，磨圆度以次圆状为主，其次为次棱角 —次圆状。胶结类型以孔隙式胶结为主，颗粒间以点 —线接触和线接触为主，其次为凹凸接触及缝合线接触，颗粒支撑结构。砂岩总体上具有成分成熟度和结构成熟度较高的特点。

2 储层孔隙特征

2.1 储层孔隙类型

取心段砂岩铸体薄片及扫描电镜等分析资料显示，本区主要发育残余原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔和微裂缝等孔隙类型，其中以残余原生粒间孔最为重要(约占总有效孔隙数的50% ～60%)，其次为粒间溶孔和粒内溶孔。

(1)残余原生粒间孔。残余粒间孔为岩石颗粒之间原始孔隙经历压实作用或胶结作用而残余的孔隙，铸体观察结果一般显示为不规则三角形或多边形(图1(a))。在本区上段薄片中发现大量沥青充填粒间孔隙(图1(c))，影响后期油气充注。

(2)粒间溶孔。粒间溶孔指岩石颗粒边缘被溶蚀而形成港湾状或者不规则的溶蚀孔(图1(b))。研究区粒间溶孔发育较充分，其含量占总面孔率的33%，是主要的孔隙类型之一。其中以长石溶蚀最为普遍，其次为填隙物溶蚀和岩屑溶蚀。

(3)粒内溶孔。粒内溶孔是流体介质对颗粒进行选择性溶蚀所形成的一种溶蚀孔隙，本区主要有长石和岩屑粒内溶孔(图1(c))，另有少量石英颗粒粒内溶孔。粒内溶孔直径较小，一般为2～3 μm，对本区储层物性改善有一定影响。

(4)晶间孔。晶间孔是一种形成于自生矿物重结晶晶体之间的孔隙，一般为黏土矿物晶间孔。本区内晶间孔主要为蜂窝状伊利石晶间微孔、针叶状自生绿泥石微孔以及伊蒙混层间微孔。

(5)微裂缝。微裂缝可能是经成岩作用或构造作用影响而形成，在本区铸体薄片中微裂缝发育往往切过集中分布的泥质或形成于杂基附近(图1(d))。微裂缝的存在对孔隙度的贡献较小，但其连通性能较好，在一定程度上改善了储层的渗透性。

图1 塔中地区下沥青砂岩段储层铸体薄片特征

2.2 孔隙结构特征

选取研究层段58个压汞样品进行统计，结果显示:排驱压力为0.4 ～3.00 MPa，平均为 0.89 MPa;中值压力1.52 ～ 73.21 MPa，平均为11.48 MPa;孔喉半径 0.10 ～1.50 μm，平均为 0.26 μm，总体表现为细孔喉储层。图2所示为下沥青砂岩段储层毛管压力曲线特征，该段为顺9井5 396.31 m层段。

图2 下沥青砂岩段储层毛管压力曲线特征

2.3 储层物性特征

下沥青砂岩段砂岩储层物性统计结果显示，其孔隙度一般为0.3% ～19.7%，主要分布区间为5.0% ～15.0%。此区间样品占总样品数的85.1%，储层孔隙度平均值为8.6%。储层渗透率一般为(0.02～108.00)×10-3μm2，主要分布区间为(0.10 ～10.00)×10-3μm2，占总样品数的90.2%，储层渗透率平均值为1.47×10-3μm2。根据储层物性分析结果，可判定塔中地区下沥青砂岩段储层为低孔—特低孔、特低渗储层(图3)。

图3 下沥青砂岩段储层孔隙度、渗透率分布直方图

3 储层成岩作用类型

大量岩石薄片、扫描电镜及阴极发光等资料分析显示，本区下沥青砂岩段主要经历了压实作用、胶结作用、溶蚀作用等成岩作用。

(1)压实作用。研究区目的层目前埋深均大于4 000 m，压实作用明显。镜下可以观察到颗粒之间多呈点接触、线接触，少量为凹凸接触(图1(a))。某些韧性矿物如黑云母发生弯曲变形，而石英等脆性颗粒则发育裂纹及破碎现象。压实作用是影响原生孔隙发育的主要因素之一［6］。

(2)胶结作用。研究区内该段储层的胶结作用有碳酸盐胶结、自生黏土矿物胶结和硅质胶结。方解石胶结物为研究区最主要的胶结物，其发育状况和分布特征均与粒度和岩屑成分关系密切。方解石胶结物含量高(含量大于10%)的样品主要发育在粒度较细的细砂岩，以及富碳酸盐岩岩屑的岩屑石英砂岩和岩屑砂岩中，多以连晶结构(图1(b))的形式出现。早期的方解石胶结物降低了压实作用强度，对于原生孔隙的保存较有利［7］。研究区柯坪塔格组储层段黏土矿物胶结主要见伊利石、绿泥石沿颗粒外侧环带胶结。早期形成的黏土膜可以保存一定量的原生孔隙，黏土膜发育的井段储层物性相对较好［8］。硅质胶结主要表现为石英次生加大特点，主要以Ⅰ级次生加大为主，少见Ⅱ级石英次生加大。石英次生加大主要发育在岩性成分成熟度略高的岩性中。

(3)溶蚀作用。溶蚀作用是改善本区储层低孔低渗物性的一个重要机理［9］，研究区该段储层溶蚀作用主要有长石溶蚀、岩屑溶蚀，另有少部分石英颗粒溶蚀(图1(c))和方解石胶结物溶蚀。本区溶蚀作用较为普遍，部分喷出岩屑易溶蚀，长石溶蚀发育程度不等，钾长石溶蚀形成高岭石，溶蚀作用对该段储层物性的改善起到一定建设性作用。

本区交代作用较为少见，主要为黏土矿物交代石英颗粒、成岩后期铁白云石、方解石交代石英颗粒以及黏土矿物之间的交代作用。

4 储层含油气性的影响因素分析

从岩心观察及分析化验资料来看，塔中地区下沥青砂岩段储层非均质性较强，从而导致储层含油气性差异较大。

4.1 沉积微相与含油气性的关系

塔中志留系下沥青砂岩段中发育海侵背景下的滨岸— 潮坪 — 三角洲沉积体系。滨岸砂坝、潮道、砂坪及水下分流河道微相水动力作用强、砂体分选好、砂质纯、杂基含量少，大都见到了油气显示，以油迹、油斑、油浸级别为主(表1)。其他微相基本无油气显示，偶见油迹或荧光显示。

4.2 岩性、物性与含油气性的关系

储层砂岩粒度不同，含油气性差异也较大。细砂岩和中砂岩中多见油浸、油斑和油迹，而粉砂岩一般为油迹、荧光显示(表1)。

储层物性与含油气性也具有一定的对应关系。油气显示集中在物性较好的砂体中，而且随着储集体物性逐渐变差，油气显示级别也从油浸至荧光逐渐变低。图4为研究区储层段细砂岩物性与油气显示的关系。

表1 塔中地区下沥青砂岩段储层岩性与含油气性的关系

图4 研究区储层段细砂岩物性与油气显示的关系

5 结语

研究区下沥青砂岩段岩石类型主要为岩屑石英砂岩，其次为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩。储集空间以残余原生粒间孔和粒间溶孔为主，砂岩主要经历了压实作用、胶结作用和溶蚀作用等成岩作用，储层为低孔— 特低孔、特低渗储层。下沥青砂岩段储层非均质性强，其含油气性受到沉积微相、岩石粒度和物性等因素的控制。

［1］丁梦，樊太亮，高志前，等.塔里木盆地塔中地区志留系柯坪塔格组下沥青砂岩段沉积相分析［J］.现代地质，2012，26(2):342-348.

［2］高志勇，朱如凯，郭宏莉，等.塔中志留系下沥青砂岩段砂体成因分析［J］.古地理学报，2006，8(4):477-485.

［3］郭建军，陈践发.塔中志留系沥青砂岩的地质特征及研究进展［J］.新疆石油地质，2006，27(2):151-155.

［4］朱筱敏，王贵文，谢庆宾.塔里木盆地志留系沉积体系及分布特征［J］.石油大学学报，2002，26(3):5-12.

［5］杨海军，邬光辉，孙丽霞，等.塔中北斜坡志留系岩性油藏形成条件与勘探方向［J］.新疆石油地质，2007，28(3):286-288.

［6］任艳，于炳松，刘清俊，等.塔中 — 巴楚地区东河砂岩发育特征及其主控因素［J］.大庆石油学院学报，2012，36(2):41-46.

［7］Pittman E D，Larese R E.Compaction of Lithic Sand:Experimental Results and Application［J］.AAPG，1991，75:1279-1299.

［8］万友利，张哨楠，古娜，等.塔中地区顺9井区柯坪塔格组黏土膜成因及其油气地质意义［J］.东北石油大学学报，2013，37(3):65-73.

［9］张哨楠.四川盆地西部须家河组砂岩储层成岩作用及致密时间讨论［J］.矿物岩石，2009，20(4):33-38.