塔西南山前石炭-二叠系储层控制因素分析与研究

2021-05-26尤蕾雅王振宇

化工设计通讯 2021年5期

尤蕾雅，王振宇

（西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都 610500）

乌什凹陷位于塔里木盆地西北缘，可分为东西两个次凹，乌什西次凹周缘勘探程度较低，区内仅有乌什3一口井，仅钻遇巨厚新生界地层。近些年以来，多家科研院所在该地区开展了地质普查为主的野外地质研究工作，取得了较为丰富的成果认识，但仍不能满足勘探需求。塔西南山前石炭-二叠系残留了大量完整的冲断带，构造形态保留相对完整，发育多个圈闭显示，具有较大的勘探潜力，但钻井、地震等资料较少，整体勘探程度偏低，研究工作主要停留在野外剖面测绘、烃源岩研究[1-2]。目前乌什西和塔西南山前石炭-二叠系研究均存在地层划分和沉积相特征不明确，储层、烃源岩发育层位、厚度、特征及分布规律认识不清，野外资料取样缺乏系统性、整体性，未开展储层评价和生储盖组合配置关系系统研究等问题，因此，亟须开展针对以上问题的系统基础地质研究。

1 成岩作用以及成岩序列对储层的影响

在地质历史中，成岩、沉积环境的变化类型比较多，并且构造运动的类型也比较多，差异较大，由于碳酸盐的沉积物对上述这些变化类型都非常敏感，因此，这些沉积物在沉积后极易出现一系列重大的成岩变化。成岩作用是影响碳酸盐岩储集性能最重要的因素之一。塔西南山前石炭-二叠系碳酸盐岩储层段的成岩作用主要有：白云化、压实、压溶、胶结、溶蚀、重结晶等[1-2]。本文主要对研究区目的层碳酸盐岩储层物性的成岩作用和特征的影响因素进行了相应的分析与阐述，然后对成岩环境以及成岩演化模式进行了归纳与总结。

1.1 白云化作用

塔西南山前碳酸盐岩储层段的白云岩一般出现在潮间云坪，分为粉-细晶白云岩以及中-粗晶白云岩。其中，粉-细晶白云岩自形程度低，推测为蒸发成因白云岩，中-粗晶白云岩自形程度高，且多见港湾状溶蚀孔洞，认为为埋藏白云岩化成岩。

1.2 压实和压溶作用

压实作用是碳酸盐岩中一种常见的和比较重要的成岩作用。原始的碳酸盐岩孔隙度一般分布在40%～70%，现今的碳酸盐岩孔隙度基本都低于2%，从原始的碳酸盐岩转变成现今的碳酸盐岩，压实作用和压溶作用都具有非常重要的作用。

在泥微晶灰岩中，压实作用、压溶作用是孔隙变小最主要的原因，但是这种岩性的成分比较单一，“颗粒”比较小，因此，压实的迹象很难识别与辨认。而颗粒灰岩中的压实作用表现比较显著。通常而言，压实作用出现在第1期方解石胶结物形成之后，而且会始终延续到埋藏比较深的环境之中，该作用会破坏原生孔隙，减小孔隙度。

在碳酸盐岩之中，压溶作用是一种非常常见的成岩作用，缝合线是这种作用中最显著的标志。压溶作用越强烈，碳酸盐岩的地层厚度越小，而经过压溶作用之后所得到的碳酸钙又能够为周围地区的胶结作用提供相应的物源。其次，缝合线能够为流体运移提供一定的通道，晚期的溶蚀作用会沿着缝合线进行，最后会形成一系列串珠状的溶蚀孔隙[2]。与此同时，从某种程度上而言，埋藏白云石化与缝合线具有一定的关联，常见自形粉，细晶白云石沿缝合线及其周围分布。

1.3 胶结作用

经研究发现，方解石的胶结充填作用是造成研究区地层储渗性变差的最主要的原因之一。根据胶结物相应特征及相应的生成环境，可识别出3期方解石胶结物。

1.3.1 海底胶结作用

第一期胶结物的方解石类型主要有：放射纤维状方解石、纤状方解石、微晶方解石、泥晶方解石等，这种方解石的类型及分布范围与反映出的海底沉积环境具有一定的关系。

泥晶套是一种由蓝绿藻以及真菌的钻孔活动所形成的，这些生物会对颗粒造成一定的破坏，而这些颗粒会被泥晶方解石所取代。被泥晶套所包围的颗粒，部分是生物碎屑，部分是内碎屑，或者是其他种类的颗粒，这些颗粒的原始特征能够保存下来，也能够在成岩的过程之中，被全部溶解而最终成为空模，仅仅保留泥晶套，或者部分颗粒溶解成为粒内孔。泥晶化颗粒是碳酸盐颗粒逐渐向心地被泥晶交代而形成的，可以认为是泥晶套的进一步发展，部分颗粒还可见钻孔藻类丝状体痕迹。

虽然这种作用减小了孔隙度，并且阻塞了孔隙喉道，但是由于它通常会构成环边胶结，也巩固了岩石的支撑骨架，从某种程度上而言，可以保护由于压实作用而破坏的粒间孔。

1.3.2 大气淡水胶结作用

因为大气淡水的成岩环境的相关条件变化多样，因此，会发生2种作用：①溶蚀作用；②方解石的沉淀作用，并且胶结物的种类也比较多。

在大气水渗流带中生成的填隙物主要有2种类型：①新月形或者悬垂状胶结物，这种填隙物主要由细粒等粒状方解石晶体所组成；②渗流粉砂，这种填隙物是一种粉砂级碎屑充填物，主要由3种物质组成：①泥晶方解石；②细粒生物碎屑；③砂屑，它们主要充填于粒间溶孔或者早期孔洞的底部地区，而且呈现为一个差不多水平的沉积界面，这个界面的剩余孔隙一般为后续的亮晶方解石所充填，最终成为示顶底构造。

大气潜流带中可以形成第2期胶结物，这种胶结物的方解石主要的特点为：等轴细粒状、等厚的叶片状或马牙状、粒状粉-细晶，在潜流层之中分布比较均匀。另外，在这个潜流层中，还可以形成棘屑的共轴增生胶结。

1.3.3 胶结物

这种胶结物的主要特征为晶体粗大明亮，通常大于0.1mm，一般充填于孔隙或者孔洞的中心区域。另外，这种胶结物的方解石与前2期的方解石之间主要的接触方式为胶结不整合。其次，这种方解石通常为埋藏期所形成，在亮晶颗粒灰岩中的含量通常比较多，主要为中晶至粗晶，并且充填了残余原生孔隙，因此影响了储层的储集性能。

1.4 溶蚀作用

这种作用对碳酸盐岩的地层而言，可以提高其孔渗性。通过对野外地质剖面、镜下普通薄片以及铸体薄片的分析与观察，可以看出目的层段存在3种成岩作用：①同生期大气淡水溶蚀作用；②埋藏期溶蚀作用；③表生期溶蚀作用，并且分布范围比较大。

1.4.1 同生期大气淡水溶蚀作用

这种作用主要存在于同生期大气成岩环境之中。由于受到次级沉积旋回作用的影响，位于一些浅水沉积体，特别是在海退的沉积序列之中，随着海平面短时间之内相对减小，而出露海面或者位于淡水透镜体之中，在潮湿多雨的环境之下，由于受到富含二氧化碳的大气淡水的淋滤作用，存在选择性以及非选择性的溶蚀，从而形成各种不同形状和大小的孔隙。它不但能够进行选择性溶蚀，进而形成3种孔隙：①粒内溶孔；②铸模孔；③粒间溶孔，而且又能够进行非选择性溶蚀，从而形成溶缝和溶洞。

同生期大气淡水溶蚀相带的分布，与沉积相带关系十分密切，通常和潮湿环境下的海退沉积序列中的暴露台缘比较一致。这些相带能够作为寻找与同生期大气淡水溶蚀作用相关的有利发育带。同生期大气淡水溶蚀作用不但能够发生于碳酸钙未饱和的大气水渗流带，同时也能够发生在渗流带下没有饱和的潜流带，主要受成岩环境中水介质的pH和CaCO3饱和度的影响[1-2]。

1.4.2 埋藏期溶蚀作用

岩溶作用发生于燕山期至喜山期早期，但该期所形成的孔隙经历了后期成岩作用的改造，特征已不易识别，现在所能观察到的证据，主要有原生粒间孔隙内第三期方解石胶结物和收缩缝充填方解石被溶蚀、早期的缝合线被扩溶、藻灰岩窗格孔洞中发育的方解石胶结物被溶蚀，且部分见沥青充填等，这一期埋藏岩溶作用的持续时间从沉积后被埋藏直至燕山期。该期埋藏溶蚀作用与本区喜山期第一期油气运移基本配套，成为第一期聚集的油气藏。

1.5 成岩序列

在沉积早期主要发生泥晶化、早成岩期大气淡水溶蚀、大气淡水胶结作用、浅埋藏期胶结作用和早成岩白云化，海底胶结作用形成的方解石充填原生孔隙，溶蚀作用和白云化产生粒间溶孔和粒内溶孔；随着埋藏深度增加，产生压溶压实和早期埋藏白云化作用，使孔隙度急剧下降；随后局部的抬升暴露，使碳酸盐岩发育段滩体暴露，遭遇大气淡水淋滤，发生组构选择性溶蚀作用，孔隙度有所回升；随着埋藏深度加大，岩层逐渐经历浅—中—深埋藏，期间经历埋藏压实、胶结，埋藏溶蚀，孔隙度持续衰减，随后随着发生第一期油气充注，孔隙得以保存，孔隙度趋于稳定；喜山运动的挤压作用，造成地层埋藏深度继续加大，多期油气充注使前期次生孔隙得以保存。整体成岩序列如图1所示。

图1 塔西南山前石炭-二叠系碳酸盐岩成岩序列及孔隙演化图

2 沉积相对储层的影响

塔西南山前石炭-二叠系碳酸盐岩段储层是典型的相控型储层，储集层段主要发育在上石炭统上部-下二叠统下部阿孜干组、塔哈奇组、克孜里奇曼组这三个碳酸盐岩地层之中，优势储集相主要为台地边缘相生屑滩、砂屑滩、鲕粒滩、潮间带云坪、礁丘相之中，其中云坪灰云坪泥粉晶云岩和礁滩相中被白云石化的细晶生屑砂屑云岩储集条件最好，砂屑滩占比11%，生屑滩占比41.8%，鲕粒滩占比7.4%，云坪占比18.6%，孔隙类型主要为晶间溶孔、生屑砂屑铸模孔、粒内溶孔、粒间溶孔、不规则溶蚀孔洞和溶缝。1、2类储层在剖面中占比达50%以上。相比于其他海相和陆相碎屑岩沉积组段所发育的河流、砂质滨岸、潮坪、河流、三角洲、冲积扇、泻湖障壁滩坝等沉积砂体，其孔隙度多在5%以下，储集能力较差。