巴楚北部寒武系沉积相及储层特征评价

2016-12-20郭少斌吕修祥

特种油气藏 2016年3期

关键词：储集沉积相台地

何翠，郭少斌，吕修祥，田磊

(1.中国地质大学(北京)，北京 100083； 2.中国石油大学(北京)，北京 102249；3.中国石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒 841000)

巴楚北部寒武系沉积相及储层特征评价

何翠1，郭少斌1，吕修祥2，田磊3

(1.中国地质大学(北京)，北京 100083； 2.中国石油大学(北京)，北京 102249；3.中国石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒 841000)

为认识巴楚北部储层的展布规律，综合岩心、测井及地震等资料，对寒武系沉积相特征进行了分析。结果表明：局限台地相、蒸发台地相及开阔台地相是该区寒武系发育的主要沉积相类型，3种台地类型在时间上互相演化，以局限台地相发育的云坪、灰云坪微相为较好相带。主要储集空间包括次生作用形成的孔隙及溶蚀孔洞、裂缝；上寒武统白云岩晶体间的微孔隙、晶体间的溶蚀孔隙、溶蚀孔洞以及裂缝比较发育，半充填与未充填占比大，孔隙度较低，渗透率稍高，孔渗相关性不大，受裂缝控制，总体上表现为优势储层。储层发育的主控因素为沉积、成岩及构造运动，沉积相是优势储层发育的先决条件；成岩及构造作用能较好改善储层物性，白云石化是储层形成的重要条件。上寒武统的储层储集性好，主要为Ⅰ—Ⅱ类储层，为优势储层发育区。研究结果为该区的储层评价及油气勘探有利区域的选择提供有效指导。

储层评价；塔里木盆地；寒武系；巴楚北部；碳酸盐岩储层

0 引言

碳酸盐岩为十分重要的油气储层类型[1]，塔里木盆地碳酸盐岩油气资源非常丰富[2]，在巴楚地区已发现了巴什托、亚松迪、鸟山、和田河等4个油气田，证实了巴楚断隆古生界碳酸盐岩较好的含油气潜力。巴楚断隆位于塔里木盆地中央隆起西部，南北受到深大断裂控制形成断隆格局(图1)，断裂走向以北西—南东向为主，与巴楚断隆轴向基本一致[3-5]。研究区位于巴楚断隆的北部，包括土木休克断裂带、卡拉沙依断裂带以及皮恰克逊断裂带，面积大约为2×104km2。巴楚断隆由于受到构造作用的影响，中生界及新生界沉积不发育。巴楚北部寒武系下统发育白云岩段，中统从下到上发育膏盐岩段及盐间灰岩段，上统发育白云岩段。

图1 研究区构造位置分布

前人对巴楚地区均有不同程度研究，认为巴楚地区的烃源岩主要来自于寒武—奥陶系的高成熟海相碳酸盐岩[6]，烃源岩条件比较好[7]，寒武系的盖层主要为膏盐岩，厚度大且分布稳定[8]，寒武系储层溶蚀孔洞发育[9-10]，但研究工作主要集中在巴楚地区南部，巴楚北部储层研究程度较低，优质储层展布规律认识不清。为此，对巴楚地区北部寒武系沉积相及储层特征进行研究，对于油气勘探有利区域的选择具有重要意义。

1 巴楚北部寒武系沉积相特征

1.1 局限台地相

局限台地位于平均低潮线以下常年被水体覆盖的中—低能沉积区，水体较浅且水动力弱。岩性以灰色、浅灰色白云岩及灰质白云岩为主，主要发育在下寒武统肖尔布拉克组及上寒武统下丘里塔格组。研究区发育以下微相：云坪微相，主要岩性为粉晶白云岩、泥晶白云岩，可见生物活动构造；灰云坪微相，岩性为深灰色、灰色灰质白云岩。

1.2 蒸发台地相

蒸发台地长期暴露在水面之上，位于平均低潮线以上。岩性以厚层盐岩、石膏岩、膏质白云岩、膏泥岩沉积为主，在中寒武统地层较为发育。主要发育盐坪、膏坪、膏云坪及泥坪，岩性以厚层盐岩、石膏岩、膏质白云岩及泥岩为主。

1.3 开阔台地相

开阔台地发育在台地边缘与局限台地之间，水体面积较大且水体较浅。岩性以灰色、浅灰色灰岩及云质灰岩为主，主要发育在中寒武统沙依里克组地层。包括以下几种微相：①灰坪，岩性为灰色、浅灰色灰岩，可见叠层石、鸟眼及窗格孔构造；②云灰坪，岩性为灰色、浅灰色云质灰岩，包括具干裂构造的纹层状粉屑灰岩。

1.4 沉积相平面发育特征

图2为早、中、晚寒武世沉积相平面分布情况。巴楚地区在早寒武世为古隆起，早寒武世玉尔吐斯组海侵开始，随着时间推移，海水入侵受阻明显，使区内海域海水交换作用减弱，大面积水体处于平均海平面之下，早寒武世主要发育局限台地沉积(图2a)。早寒武世之后至中寒武世时期，气候变得炎热干燥，海水变得更浅，主要发育蒸发台地沉积(图2b)。中寒武世中期，发生海侵作用，主要发育开阔台地沉积(图2c)。中寒武世晚期，海水蒸发量大，盐度较高，水体循环差，主要为蒸发台地沉积(图2d)。到晚寒武世，海水再次入侵，水体缓慢加深，塔里木盆地海平面恢复上升趋势，形成了一套浅海台地沉积环境下的沉积为局限台地沉积(图2e)。

图2 早、中、晚寒武世沉积相平面分布

1.5 沉积相纵向发育规律

对巴楚北部寒武系沉积相垂向演化进行分析，可知研究区经历了多期海平面的升降，造成了开阔台地、蒸发台地、局限台地3种台地类型在时空上的交替演化，即下寒武统的局限台地、中寒武统的蒸发台地—开阔台地—蒸发台地以及上寒武统的局限台地的演化(图2)。

2 储集空间类型及物性特征

2.1 储集空间类型

巴楚北部寒武系储层岩性可分为灰岩及白云岩，其中灰岩类主要分布于中寒武统的盐间灰岩段，白云岩类主要分布于上寒武统及下寒武统。按照岩石结构可分为如下类别[11]：微晶灰岩、粒屑灰岩、微晶白云岩、细晶白云岩。储集空间类型较多且演化复杂是碳酸盐岩储层的一个重要特征，通过对地表露头、钻井岩心、岩石薄片、扫描电镜、阴极发光、铸体薄片的分析，巴楚北部寒武系碳酸盐岩的储集空间类型可分为次生孔隙、溶洞和裂缝。

2.1.1 次生孔隙

晶间孔隙及溶孔、粒间溶孔及粒内溶孔为主要的次生孔隙类型(图3a、b)。①晶间孔隙，发育于白云岩晶体之间，具有较规则的形态，孔隙直径一般较小，为0.01～0.20 mm，如结晶较好，可形成较好的储层孔隙；②晶间溶孔，发育于结晶白云岩晶体之间，白云石晶体可由溶蚀作用形成溶孔，孔隙直径多分布为0.01～0.20 mm，孔隙连通性差，不是良好的储集空间；③粒间溶孔，主要是由于矿物方解石经过溶蚀作用形成，溶蚀孔隙经过多期的溶蚀作用及充填作用，孔隙直径一般为0.10～0.50 mm；④粒内溶孔，残余颗粒白云岩及颗粒灰岩中比较发育，直径较小，一般为0.01～0.04 mm，可被方解石充填。

2.1.2 溶洞

溶洞发育于上寒武统的白云岩和中寒武统的灰岩中(图3c、d)，分布极为不均匀，非均质性很强。根据对钻井井漏资料的统计，上寒武统白云岩段漏失最严重，溶洞主要发育于上寒武统的白云岩中。石灰岩中溶洞较发育，小洞数量占总洞数的一半以上，溶洞受到后期形成的方解石充填，形成无效孔洞。白云岩中溶洞的发育程度明显高于石灰岩，中型溶洞的数量占总洞数的一半以上，全充填的溶洞数量只占7.2%，溶洞线密度可达21 个/m，具有潜在的储集能力。

图3 寒武系储层分级评价

2.1.3 裂缝

裂缝类别主要为构造成因裂缝，在5口钻井取心中，共发现659条裂缝，裂缝线密度为3.4 条/m。上寒武统发育裂缝631条，裂缝分布密度为5.22 条/m，水平缝与倾斜缝397条，垂直缝122条，半充填与未充填有效缝的比例占81%，裂缝发育保存情况较好(图3e)；中寒武统发育裂缝28条，分布密度为0.87 条/m，裂缝发育密度较小，半充填与未充填有效缝的比例占50%。裂缝充填物包括方解石、白云石、石膏、炭、泥等(图3f)。

2.2 储层物性分布特征

5口井的岩心物性分析数据表明，孔隙度样品共178块，最大孔隙度达16.60%，最小仅为0.21%，平均为2.08%；分析测试渗透率样品140块，最大渗透率达202.000×10-3μm2，最小仅为0.003×10-3μm2，平均为9.536×10-3μm2。上寒武统白云岩属于低孔、中渗储层，孔隙度较小，但渗透率中等，孔隙之间的连通性较好，白云石化作用使得白云岩喉道较发育；中寒武统灰岩属于低孔、低渗储层，孔隙度较低，喉道不发育，导致渗透率很低；下寒武统孔渗值均较低，储层勘探潜力不大。

2.3 孔渗相关性分析

巴楚北部寒武系储层的孔渗总体上相关性不大，主要受到裂缝的影响，可分为2种类型的孔渗关系：一种是“低孔、中渗”，明显受裂缝影响的样品点分布，即孔隙度变化较小，而渗透率变化很大；另外一种是裂缝—孔隙型的样品点分布，略呈正相关，相关性不好。

3 储层发育影响因素

3.1 沉积相对储层的控制

碳酸盐岩储层储集性能受沉积相展布控制。巴楚北部寒武纪经过多期海平面的升降，造成了开阔台地、蒸发台地、局限台地3种台地类型在时间上演化。局限台地相以泥晶白云岩、粉晶白云岩为主，晶间孔隙发育，储集性能较好；开阔台地相岩石类型以灰岩、云质灰岩为主，岩石致密、储集性能差；蒸发台地相以盐岩、膏岩、泥岩为主，储集层不发育。

3.2 成岩作用对储层的控制

巴楚北部寒武系碳酸盐岩经历了多种成岩作用，主要的建设性成岩作用包括白云石化、溶蚀作用。白云石化作用可以形成大量的晶间孔隙，使孔隙喉道增大，改善了储集性能，为溶蚀作用创造条件。溶蚀作用贯穿了从成岩早期到深埋藏，直至表生的整个成岩过程。溶蚀作用早期可以形成一定数量的溶蚀孔洞，但后期多被细晶白云石或泥晶白云石充填，残留有效孔隙较少，后期溶蚀作用无选择性，形成有效的次生孔隙及溶蚀孔洞。

3.3 构造作用对储层的控制

巴楚北部寒武系经历了多期构造运动改造，形成了大量的构造裂缝和微裂隙系统，使白云岩储集性能得到改善；寒武系时期热液活动较丰富，加里东时期和海西构造运动时期的构造活动形成的裂缝对热液运移起到较大影响，裂缝的大量发育为热液活动提供了很好的条件，极大地改善了储层物性。

4 储层分级评价

储层综合评价是储集层研究的重要内容，选取一定的参数，建立分类评价的标准(表1)。选取的参数包括储层岩石类型、孔隙空间类型、缝洞发育程度、物性特征、毛管压力特征等。

表1 巴楚地区北部碳酸盐岩储层评价标准

根据建立的碳酸盐岩储层评价标准，对研究区的储层进行了评价。寒武系广泛发育溶蚀孔洞型储层，岩性以白云岩为主，灰岩次之，总体上白云岩储层孔渗性能比灰岩好。灰岩溶蚀孔洞型储层以Ⅲ、Ⅳ类储层为主，少量为Ⅱ类储层。白云岩溶蚀孔洞型储层Ⅰ—Ⅱ类好储层占较大比例，其次为Ⅲ类储层。其中，中下寒武统的储层主要为溶蚀孔洞型储层，区内的储层发育区可分为3类：Ⅰ类区为最好储层发育区，分布在方1井以西；Ⅱ类区为好—较好储层发育区，分布在方1井周围地区；和4井以东为Ⅲ类储层发育区，溶蚀孔洞型为较好—差储层发育区(图4a)。对于上寒武统，局限台地云坪亚相对发育溶蚀孔洞型储层较有利，灰云坪亚相储层发育较差，以上寒武统灰云坪和云坪的界限为界，划分出了Ⅰ类储层发育区和Ⅱ类储层发育区(图4b)。