塔河10区奥陶系颗粒滩灰岩储层发育特征

2016-12-20范卓颖林承焰任丽华鞠传学

特种油气藏 2016年1期

关键词：储集塔河碳酸盐岩

范卓颖，林承焰，任丽华，鞠传学

(中国石油大学，山东青岛 266580)

塔河10区奥陶系颗粒滩灰岩储层发育特征

范卓颖，林承焰，任丽华，鞠传学

(中国石油大学，山东青岛 266580)

塔河油田10区奥陶系发育大量的颗粒滩灰岩致密储层，在早期的勘探开发中往往忽视了其重要性，对其储层物性与分布规律研究较少。通过岩心、薄片等多种方法，结合地震资料研究，系统地分析了该类储层的岩性、物性和含油性等特征。研究认为，塔河10区奥陶系颗粒滩灰岩分布广泛，厚度大，含油性好，其中发育原生微孔隙和裂缝，在后期的溶蚀作用下成为良好的油气储集空间和运移通道，使颗粒滩灰岩成为优质的碳酸盐岩储层。通过生产数据的分析和储层研究认为，目前开发的油气不完全来源于缝洞储层，而有相当一部分来源于颗粒滩基质灰岩。颗粒滩灰岩储层的勘探开发对提高塔河油田产量和剩余油的挖潜具有重要的意义。

颗粒滩灰岩；基质微孔隙；优质储层；碳酸盐岩；塔河油田

0 引言

许多学者认为，高能台地边缘生物礁是非常有利的碳酸盐岩储集体[1-3]。但在古碳酸盐岩台地上，颗粒滩的分布比生物礁更广泛，其在水动力强、能量高的台地边缘和广阔台地内部高能量沉积区大规模发育[4-8]。因此，颗粒滩是相控优质碳酸盐岩储集体最重要的沉积相类型之一[9-12]。塔里木盆地奥陶系储集体类型多样，溶蚀孔洞型储层和裂缝型储层一直被认为是最有利的储层，但其形成和发育受多种条件的约束，发育规模有限且在勘探开发初期已被开发，产量增长空间有限。而在受原始沉积相带控制的颗粒滩灰岩储层中，微孔隙储集体普遍发育，虽然相比于岩溶洞缝型储集体物性条件较差，但其呈条带状或似层状大面积发育，是塔河油田10区开发中后期最有潜力的储集体。

前人对颗粒滩灰岩储集空间的认识仍然存在很多不足，特别是在勘探开发上往往忽视其存在，从而制约了进一步的挖潜。对比整个塔河油田的开发现状可以看出，10区油井整体具有中等产能，但90%以上的油井需要压裂才能求产，且天然能量不足，与以典型缝洞型储层为主的4区、6区等开发特征差异较大，说明该区除了岩溶缝洞型储集体外还存在着大量潜在的原油赋存空间。通过观察塔河油田10区奥陶系颗粒滩灰岩储集体岩心、薄片、铸体和荧光资料，结合地震、测井等资料，对生物滩灰岩储层的岩性、物性及含油性等进行了研究，认为优质颗粒滩灰岩致密储层可作为后期勘探开发的主要潜力区，为进一步的勘探开发提供了依据。

1 区域地质概况

沉积环境是影响碳酸盐岩储层原生孔隙形成的重要条件，低能环境沉积的泥微晶灰岩更容易发生压实和胶结作用，而高能环境沉积的颗粒灰岩则会保存较多的原始孔隙空间[13]，拥有较高的孔隙度。塔河油田10区位于塔里木盆地沙雅隆起中段阿克库勒凸起西南部[14]。奥陶系沉积初期气候较干旱，海平面上升较快且上升速率超过台地碳酸盐形成速度。因此，从早奥陶世至中晚奥陶世碳酸盐岩台地面积逐渐缩小，呈退积—缓坡样式，发育大面积的浅滩[15]。特别是中下奥陶统的一间房组和鹰山组沉积期经历多期海平面升降旋回，每一期旋回的下部均为相对低能环境沉积的泥(微)晶灰岩，而中上部为相对高能环境沉积的藻粘结灰岩、生屑灰岩和砂屑灰岩等，为典型的碳酸盐岩台地边缘、缓坡到开阔台地相沉积。颗粒滩灰岩储层是受古地理环境下沉积作用控制形成的一类以颗粒支撑、原生粒内孔、晶间孔和残余粒间孔为主的典型沉积型滩相碳酸盐岩储层，主要分布于台缘高能相带。

2 储集体基本特征

通过对塔河油田10区钻井取心观察和物性分析等研究认为，95%以上的储集层发育在相对高能沉积环境的颗粒滩灰岩中，仅有不到5%的储集层发育在断层附近的泥微晶灰岩中。

2.1 岩石组分特征

颗粒滩灰岩主要由微晶—亮晶生屑灰岩、微晶—亮晶砂屑灰岩、微晶—亮晶砾屑生物屑灰岩和球粒生物屑灰岩等组成。储层岩石微观结构主要以砂屑、生物屑、砾屑和藻屑等组成的颗粒结构为主。其中，砂屑占75%，生物屑主要为海绵骨针、腕足类、棘屑和双壳类等，部分生物屑有硅化现象。颗粒间主要被粒状亮晶方解石胶结物充填，胶结物含量为15%～35%，生屑藻屑颗粒大小较均匀，粒径主要为200～600 μm，藻屑含量为25%，生屑含量为10%，生屑内被方解石充填，部分硅化，少见大于1 000 μm的生物碎屑颗粒，相当于中细砂级别(图1)。

图1 典型岩性特征

2.2 储集体微观孔隙特征

通常碳酸盐岩储集体在经历胶结、压实、溶蚀和重结晶等成岩作用改造后原生孔隙残存较少，多为次生成因的溶蚀孔洞和裂缝。但通过铸体和荧光薄片等镜下研究认为，塔河10区颗粒滩灰岩中存在着大量基质型储集空间，可划分为以残余原生孔、粒间和粒内溶孔、铸模孔、晶间溶孔为主的微孔隙型和以缝合线和微裂缝等为主的微裂缝型两大类(表1)。在阴极发光显微镜下可以看出，微裂缝受溶蚀作用的影响，其两侧的碳酸盐岩颗粒和胶结物均遭受溶蚀，不仅增大了裂缝的储集空间，而且还沟通了附近的缝合线和孔隙，形成了有效的颗粒滩灰岩储集体。

表1 基质型储集空间特征

2.3 储集体物性特征

碳酸盐岩台地往往受波浪和风暴浪作用影响，整体处于动荡—弱动荡环境。海平面升降造成的海水深度变化、海水动荡程度以及其他水动力条件控制着台内滩垂向叠置关系[16-18]。塔河10区一间房组和鹰山组沉积期发育多期小规模的沉积旋回，颗粒灰岩垂向上呈多期连续叠置发育或与致密泥微晶灰岩隔层相间发育，单层厚度较大，约为10～30 m，且具有明显的垂向分带性。常规小岩心样品测试的孔隙度为0.50%～2.70%，平均为1.96%，渗透率为0.001×10-3～10.000×10-3μm2。全直径样品测试的孔隙度为1.0%～6.0%，平均为2.3%，渗透率为0.010×10-3～10.000×10-3μm2。从测试结果来看，全直径样品孔隙度和渗透率跟小岩心的孔隙度和渗透率基本一致，但全直径样品更能够反映微裂缝和溶蚀孔洞等较大孔隙的贡献，因此，孔渗范围相比小岩心的测试结果偏大。虽然颗粒滩灰岩储层为特低孔、低渗致密储层，但孔渗条件明显好于泥微晶灰岩储层。根据颗粒灰岩高压压汞毛细管压力曲线分析可知，毛管压力曲线整体偏向右上方，中间主进汞段平缓且长，进汞饱和度平均大于70%，但退汞效率较低，退汞效率为37.1%。进汞压力为30～100 MPa时，进汞曲线与水平段近似平行，进汞量大，约占总进汞量的65%，表明颗粒滩灰岩中半径为5～30 nm的孔隙非常发育。因此，通过压汞参数计算出该区的孔隙度一般小于2%，饱和度中值半径为5.2～29.1 nm，平均为11.0 nm，喉道中值半径一般小于0.029 μm，即颗粒滩灰岩储层中细喉孔隙普遍存在，且微孔、小孔与中孔呈串联配置，孔喉比小，连通性差，该孔隙结构有利于油气的聚集，但不利于油气的运移和开采。

2.4 储集体含油性特征

颗粒滩灰岩整段储集体荧光显示较强，颗粒内溶孔呈斑点状浅黄色荧光，粒间溶孔呈棕黄色或黄褐色荧光，缝合线或微裂缝为暗色[19]，而大孔隙和微裂缝等稍大的储集空间为沥青质沥青或炭质沥青充填，且因浓度消光而不发荧光，呈暗黑色(图2)。通过岩心观察可以看出，塔河10区的微孔隙和微裂缝主要为沥青质充填。样品取心从地下高温高压到地表常温常压环境，轻组分被氧化、挥发或流失，仅残留重组分或轻组分的氧化残留物。结合岩心资料和储层荧光特征综合分析认为，塔河10区颗粒滩灰岩储层的粒内孔和粒间孔为油质沥青充填，微裂缝和缝合线主要被沥青充填。

图2 颗粒滩灰岩储集空间组合特征

塔河油田10区颗粒滩灰岩储层物性较差，为特低孔、低渗致密储集层。但储层含油级别较高，可达饱含油—含油级别。颗粒滩灰岩地层后期受岩溶风化、断裂改造和埋藏作用影响，常形成狭长的溶蚀孔洞和微裂缝，彼此相互连通，数量较大时可形成近网状孔隙结构，还易形成大型溶蚀孔洞和裂缝，成为有效的储集空间。因此，该区颗粒滩灰岩储层具有较好的储集条件，是优质的碳酸盐岩储层。

3 后期差异性优化改造及有利储集区带预测

塔里木盆地是在前震旦纪陆壳基底上发展起来的大型叠合复合盆地，地层受岩溶作用、后期构造断裂作用和埋藏溶蚀作用影响较强烈[20]。前人研究认为岩溶缝洞储层的发育主要受岩溶期次和岩溶类型影响，具有明显的垂向分带性[21-28]。

表层岩溶受风化剥蚀作用影响沿不整合面附近发育，内幕溶蚀储层常沿构造高部位和暗河河道成层状发育，区域上具有一定的规律。但研究区的岩心观察和测井解释结果表明，该区岩溶缝洞型储层主要分布在一间房组上部和鹰山组中下部，与颗粒滩灰岩的分布层位较为一致，在受到相同岩溶作用等后生作用改造时，颗粒滩灰岩发育的层位更容易发生溶蚀作用，形成有利的储集空间。同时，塔河10区的溶洞型储层在平面上也是选择性发育，且在不同井区差异较大。以T752井区为例，该井区主要岩性为泥微晶灰岩，虽然构造位置相对较高，深大断裂发育且古暗河分支水道发育较好，却少见岩溶缝洞型储集体发育，和前人研究观点不一致，其原因可能与颗粒滩的差异发育有关。与泥微晶灰岩相比，颗粒滩灰岩中具有较多原生残余孔隙和通道，流体和溶蚀产物迁移相对顺畅。溶蚀流体通过储层时，岩石颗粒和胶结物之间的流体流速不同导致溶蚀速率差别较大，当流体充足且流速较快时，颗粒滩灰岩中的易溶矿物优先被溶蚀，形成溶蚀微裂缝，改善了储集层。塔河10区的溶蚀微裂缝在局部呈网状发育，区域上呈“花斑”状连通。当岩溶系统内的溶蚀产物全部迁移且后期填充物不发育时，往往形成不规则的溶洞。塔河10区颗粒滩灰岩在镜下和岩心上均可观察到大量相对孤立的小型溶洞，溶洞形状以不规则的圆形、椭圆形为主，排列方式具有定向性，表明该类小型溶洞可能与生物碎屑等易溶物质被流体溶蚀有关。如T752井无缝洞型储层发育多次酸化压裂均未建产，其侧钻水平井T752CH也因产能低关井。对比颗粒滩灰岩发育情况发现，该井正好处于台内滩欠发育的滩间海相中，颗粒滩灰岩发育较少，与生产状况一致性好。

此外，多期次的构造运动也会对储层的发育进行优化和调整。从塔河10区的钻井岩心可以看出，在致密的泥微晶灰岩中，构造裂缝常形成孤立发育的高角度裂缝，裂缝周围很少发育溶洞，难见溶蚀扩大现象；而构造裂缝发育在颗粒灰岩中时，多沿储集层呈网状结构发育，不仅连通了早期形成的原生孔洞，还有利于后期溶蚀流体的通过并溶蚀颗粒滩灰岩储集层，从而增加了储集空间，改善了储层结构。

从图3可以看出，利用地震资料提取振幅变化率等属性，结合测井解释结果，可较好地预测储层的平面展布特征。通过分析颗粒滩灰岩储层平面分布特点可以看出，虽然塔河油田经历多次岩溶改造作用且断层古水系普遍发育，但岩溶缝洞型优质储层与颗粒滩灰岩的发育厚度关系一致性较好。因此，颗粒滩灰岩储层不仅是有利的致密灰岩储层，还更容易受岩溶、断裂、地表水、大气水和暗河地下水等溶蚀流体的溶蚀、扩大改造，增加了储层的孔、洞、缝规模，形成油气的运移通道，使其成为优质的碳酸盐岩储集层。

图3 振幅变化率属性和颗粒灰岩厚度叠合

4 结论

(1) 颗粒滩灰岩在塔河10区主要发育在一间房组上部和鹰山组中下部，平面上分布广泛，垂向上呈多期连续叠置发育或与致密泥微晶灰岩隔层相间发育，单层厚度较大，约为10～30 m，具有明显的垂向分带性。

(2) 颗粒滩灰岩致密储层是受古地理环境下高能沉积作用控制的一类残余原生孔、粒间粒内溶孔、缝合线等微孔隙和微裂缝普遍发育的典型特低孔、低渗致密储层。

(3) 颗粒滩灰岩致密储集体含油性较好，岩心可见大孔隙和微裂缝等稍大的储集空间被沥青质沥青或炭质沥青充填，镜下颗粒内溶孔呈斑点状浅黄色荧光，粒间溶孔呈棕黄色或黄褐色荧光，缝合线或微裂缝为暗色。

(4) 颗粒滩灰岩致密储集体受后期溶蚀改造作用影响，形成有效的储集空间，在岩心上表现为网状、“花斑”状不规则溶洞，是碳酸盐岩优质储层的主要发育区。且受岩溶断层等控制的岩溶缝洞型优质储层与颗粒滩灰岩储层的发育层位和厚度关系一致性较好。

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编辑黄华彪

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.002