伊拉克A 油田Asmari 组混积型碳酸盐岩储层隔夹层研究

汪洪强，齐明明，孙福亭

（中国海洋石油国际有限公司，北京 100028）

隔夹层作为油气藏储层中物性相对较差的组成单元，直接影响储层的垂向连通性、压力系统和油水关系、开发层系划分。因此，隔夹层的研究对储层非均质性研究和油田开发效果具有重要意义[1－3]。目前，对陆相碎屑岩中隔夹层的研究已相当深入[4－8]，但对海相碳酸盐岩特别是混积型碳酸盐岩储层中隔夹层的研究则相对较少[1]。中东作为世界油气资源最丰富的地区，80%的油气产自碳酸盐岩储层，其中第三系Asmari 组碳酸盐岩是该地区重要的储集单元之一[9]。伊拉克A 油田主力产层为第三系Asmari 组，属于大型混积型碳酸盐岩油藏，发育灰岩、白云岩、泥岩、砂岩和硬石膏等多种岩性，储层结构复杂、非均质性强，发育多种类型的隔夹层。隔夹层对A 油田见水规律、油藏动用等产生一定影响，搞清隔夹层的分布对该油田高效开发有重要意义。因此，本文基于岩心、薄片、测井和分析测试等资料，对A 油田Asmari 组隔夹层开展综合研究，进而为油田开发提供指导。

1 研究区地质概况

A 油田位于伊拉克东南部，毗邻伊朗边界，构造上处于扎格罗斯造山带和阿拉伯台地东部边缘过渡带，位于迪兹富坳陷西部，毗邻美索不达米亚盆地。受扎格罗斯造山运动控制，A 油田总体表现为北西-南东向的背斜构造，并发育受构造控制的断层和裂缝[10]。研究区Asmari 组地层的发育受控于波斯湾盆地构造演化历史，进入第三纪，随着非洲-阿拉伯大陆与欧亚大陆发生碰撞，形成扎格罗斯造山带和前陆盆地环境，特提斯海逐渐闭合，海水开始退却，美索不达米亚地区虽然依然保持浅海环境，但地层由第三纪早期的陆棚相碳酸盐岩沉积向上渐变为后期的蒸发岩和碎屑岩沉积[11]。

根据岩性组合及沉积特征，Asmari 组划分为A、B、C 和D 四个段，A 段划分A1、A2 和A3 三个小层，B 段划分为B1、B2、B3 和B4 四个小层。A 段和B 段为主要含油层位，是目前油田主要开发层位；C 段和D 段为水层，大多数井都未钻穿C 段。Asmari 组沉积时期，A 油田主要处于连陆半局限-局限台地的沉积背景，海平面整体逐渐变浅。C 段和D 段发育河流三角洲沉积，岩性以砂岩和泥岩为主，B 段发育半局限台地，岩性以灰岩为主，局部发育白云岩、砂岩和泥岩；A 段发育局限台地，岩性以白云岩为主，夹少量硬石膏。

2 隔夹层类型及特征

通过对研究区Asmari 组岩心、薄片、测井和分析测试等资料综合分析，认为研究区主要发育泥岩、硬石膏和泥-微晶碳酸盐岩3 类隔夹层。

2.1 泥岩隔夹层

研究区泥岩呈红褐色或灰绿色，质纯、致密（见图1、图2（a）、图2（b）），测井曲线上表现为“二高、二低”，即高自然伽马（平均80 API）、高声波（平均85 μs/ft）、低电阻（平均5 Ω）、低密度（平均2.3 g/cm3）的特征，成像测井上呈暗色层状分布，与上下地层呈平行接触。泥岩主要发育在D 段和C 段三角洲中的分流间湾和B段碳酸盐岩和碎屑岩混合潮坪中的泥坪相中，A 段局限台地中泻湖里发育少量泥岩。

泥岩基本不发育孔隙，不具有孔渗物性，对流体渗流起到有效隔挡作用。根据单层泥岩厚度特征，一般将大于2 m 的泥岩层称为隔层，小于2 m 的泥岩层称为夹层。泥岩隔夹层对流体渗流影响较大，是影响研究区油田开发重要的隔夹层。统计各段地层中泥岩厚度分布发现，D 段和C 段中厚度大于2 m 的泥岩占80%，B段厚度大于2 m 的泥岩仅占15%，A 段中泥岩厚度均小于2 m。可以看出，D 段和C 段的泥岩一般发育较厚，起到很好的隔层作用；而B 段和A 段中泥岩厚度较薄，以夹层为主，对流体渗流隔挡作用有限。

2.2 硬石膏隔夹层

硬石膏一般为灰白色，质纯、致密，呈层状分布（见图1、图2（c）～（e））。硬石膏测井曲线响应特征比较典型，呈“一低三高”特征，即低伽马（平均26 API）、高电阻（平均220 Ω）、高声波（平均56 μs/ft）和高密度（平均2.8 g/cm3）；在成像测井上呈亮斑特征，膏岩越纯，亮斑越明显。

硬石膏主要在研究区A 段白云岩中零星发育。受扎格罗斯造山挤压运动影响，A 段沉积时期研究区处于局限台地沉积背景，在持续构造挤压抬升和干旱炎热气候条件影响下，局限台地内低洼处由于强烈蒸发作用沉淀薄层的硬石膏[9，12]。薄层状硬石膏与厚层白云岩在纵向上呈互层状沉积，硬石膏在平面上呈局部、零星分布。

从岩心和薄片上可以看出，硬石膏内部结构比较致密，几乎不发育孔隙（见图2（c）～（e）），不具有孔渗物性，对流体流动起到隔挡作用。统计硬石膏厚度发现，A 段单层硬石膏厚度范围为0.1～3 m，平均0.57 m，96%的硬石膏层厚度小于2 m，以夹层为主。

2.3 泥-微晶碳酸盐岩隔夹层

碳酸盐岩主要在A 段和B 段发育，其中A 段主要发育白云岩，包括生屑白云岩、鲕粒白云岩、内碎屑白云岩和微晶白云岩；B 段主要发育灰岩，包括生屑灰岩、内碎屑灰岩、泥晶灰岩等。

图1 A 油田Asmari 组泥岩（a）和硬石膏（b）隔夹层特征Fig.1 Mudstone and anhydrite interbeds features of Asmari formation in A oilfield

图2 A 油田Asmari 组泥岩和硬石膏岩心与薄片特征Fig.2 Core and thin features of mudstone and anhydrite interbeds of Asmari formation in A oilfield

通过对岩心、薄片、物性测试及压汞曲线综合分析认为，研究区碳酸盐岩中主要以泥晶灰岩和微晶白云岩为隔夹层。这两种岩石孔隙度较低，一般低于测井解释储层的cutoff 值（孔隙度大于8%为储层），测井解释为非储层。B 段泥晶灰岩主要发育在半局限台地中滩间海沉积相中，A 段微晶白云岩主要发育在局限台地中泻湖沉积环境中，都属于细粒碳酸盐岩沉积物，颗粒含量少、粒度小且灰泥含量高，胶结作用明显，孔隙较少、连通性较差（见图3）。由于研究区处于扎格罗斯造山带，受扎格罗斯构造运动影响，断层和裂缝发育。一般，碳酸盐岩中岩石物性越差，裂缝越发育，故在泥晶灰岩和微晶白云岩中，裂缝常常较发育[13]。从图3 可以看出，泥晶灰岩和微晶白云岩中生物碎屑、颗粒较少，孔隙不多，但常发育裂缝。因此，这两种岩石虽然孔隙度不高，但由于有裂缝的存在，常表现为低孔、低-中渗的特点（见图4（a），图中画黑圈的部分渗透率较高），具有一定的渗流能力，主要为碳酸盐岩物性夹层。压汞曲线（见图4（b））也可看出，泥-微晶碳酸盐岩（物性夹层，非储层）在一定的压力条件下，流体是可以注入的，只是进汞启动压力略大于其他物性好的储层，这也说明泥微晶碳酸盐岩具有一定渗流能力，不能隔挡流体流动[1]。综上，认为研究区碳酸盐岩中，主要发育孔隙度低的泥晶灰岩和微晶白云岩物性夹层，该类岩石一般发育裂缝，具有一定的渗流能力，不是严格意义上的隔夹层，一般不具备隔挡作用。碳酸盐岩物性夹层对流体渗流的隔挡作用远小于泥岩和硬石膏，对油田开发影响也较小，故不作为本次隔夹层研究的重点。

3 隔夹层分布及对油田生产的影响

基于上述泥岩和硬石膏测井识别特征，对研究区56 口井井上泥岩和硬石膏进行识别，总结了泥岩和硬石膏隔夹层纵向及平面分布规律，并结合油田生产资料分析这两种隔夹层对油田开发的影响。

硬石膏主要发育在A 段，平面上主要分布在油田中部及北部，厚度范围为0～5 m。在油田北部A2 层下部和A3 层发育两套相对稳定的硬石膏夹层（见图5）。油田北部的A-61 井压力资料揭示，受A2 和A3 硬石膏夹层影响，A1 和A2 上部地层压力与下部B 段地层压力相比原始地层压力衰竭程度不一致（见图6），说明这两套硬石膏夹层对储层纵向连通起到一定的隔挡作用，导致开发过程中纵向压力衰竭不一致。因此，该区域开发井井网部署及油井射孔层位要考虑这两套膏岩夹层的影响，分层系合理动用开发。

图3 A 油田Asmari 组泥晶灰岩和微晶白云岩岩心与薄片特征Fig.3 Core and thin features of micrite limestone and microcrystalline dolomite of Asmari formation in A oilfield

图4 A 油田Asmari 组碳酸盐岩储层及非储层岩心孔渗交会及压汞曲线图Fig.4 Cross plot of core pore and permeability and mercury injection curve for reservoir and non-reservoir of Asmari formation in A oilfield

图5 A 油田Asmari 组A 段和B 段泥岩和硬石膏隔夹层剖面示意图Fig.5 Section diagram of mudstone and anhydrite interbeds of Asmari formation in A oilfield

图6 A 油田Asmari 组地层压力衰竭图Fig.6 Formation pressure depletion diagram of Asmari formation in A oilfield

泥岩主要在C 段顶部、B4 和B1 层发育，平面上主要分布在油田南部（见图5）。其中，C 段顶部为一套平均厚度为10.2 m、分布稳定且在全油田均发育的泥岩隔层，将C 段和上部B 段与A 段分隔为两个独立的油水系统。研究区生产井主要生产B 段和A 段，该套泥岩隔层有效阻挡了下部C 段水层锥进到B 段。在油田南部，B4 和B1 层泥岩隔夹层较发育，B4 平均厚度为4.1 m，B1 平均厚度为1.3 m，但由于该区域断层和裂缝较发育，导致泥岩隔夹层未能起到有效的隔挡作用。位于油田南部的A-45 和A-24 井压力资料显示，纵向上A 段和B 段压力衰竭程度基本一致，说明储层纵向连通性好。此外，该区域生产A 段的井见水原因为B段边水推进后形成次生底水纵向锥进到A 段。压力纵向衰竭规律和A 段见水模式均说明油田南部B 段泥岩隔层未起到有效隔挡作用。因此，A 油田南部区域虽然泥岩隔夹层较发育，但对流体纵向流动未能起到有效隔挡作用，开发过程中不能利用其作为隔层阻挡下部边底水纵向锥进，在油井射孔时需考虑避射高度以延缓下部边底水纵向锥进。

4 结论与认识

（1）A 油田Asmari 组主要发育泥岩、硬膏岩和泥-微晶碳酸盐岩3 类隔夹层。泥岩和硬石膏致密无孔隙、基本不具有孔渗能力，对流体流动可以起到阻挡作用；泥-微晶碳酸盐岩属于细粒碳酸盐岩沉积物，孔隙度低，但一般裂缝较发育，具有一定渗流能力，不能对流体起到有效的隔挡作用。

（2）硬石膏隔夹层主要在油田中部及北部A 段发育，在油田北部硬石膏对储层纵向连通起到一定隔挡作用，导致纵向压力衰竭不一致，在该区域开发井井网部署及油井射孔层位要考虑膏岩夹层的影响，分层系合理动用开发。

（3）泥岩隔夹层主要在C 段顶部、B4 和B1 层发育，平面上主要分布在油田南部。C 段顶部发育一套厚度较大且分布稳定的泥岩隔层，将C 段和上部B 段与A 段分隔为两个独立的油水系统，并有效阻挡了下部C 段水层锥进到B 段。油田南部B4和B1 层泥岩较发育，但由于断层和裂缝较发育，泥岩隔夹层未能起到有效隔挡作用，开发过程中不能利用其作为隔层阻挡下部边底水纵向锥进，在油井射孔时需考虑避射高度以延缓下部边底水纵向锥进。