阿联酋东鲁卜哈利盆地白垩系Mishrif组碳酸盐岩储层孔隙特征

叶禹,李柯然，杨沛广，李立基，罗贝维，宋金民，段海岗，夏舜，张庆春

1中国石油勘探开发研究院；2中国石油集团工程技术研究院有限公司；3成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室

0 前 言

鲁卜哈利盆地油气资源丰富，已发现117个油气田，探明和控制石油储量（含凝析油）158.48×108t、天然气储量 75.73×1012m3［1-3］。在阿联酋境内的鲁卜哈利盆地东部（简称东鲁卜哈利盆地），油气资源富集在白垩系和侏罗系碳酸盐岩储层中。受新特提斯洋开合与扩张，阿曼造山带隆起背景下的的构造演化、古气候条件及全球海平面高频层序的共同影响，东鲁卜哈利盆地白垩系发育多套成藏组合［4-6］。其中的Mishrif 组作为中东最重要的含油层系之一，前人已针对其在美索不达米亚盆地及前渊带的两伊（伊拉克、伊朗）地区开展了大量的研究工作［7-16］。伊拉克地区Mishrif 组勘探和认识程度高：储层在碳酸盐台地沉积体系中的高能、低能环境中均有发育，成因复杂多样，储层孔隙成因包括与白云石化有关、与构造活动裂缝有关、与生物扰动有关以及与溶蚀有关等多种类型，储层受成岩作用改造强烈；储层孔隙类型多样，包括原生粒间孔、粒内孔、粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔及白云石晶间孔，高孔高渗储层以粒间孔、粒间溶孔为主，与生物潜穴、溶蚀作用密切相关［16-24］。

东鲁卜哈利盆地已有的研究主要集中在成藏模式方面。相关研究［4-5］认为白垩系油藏的展布受优质烃源岩、相对古地貌和油气优势运移通道控制：在古近纪—新近纪扎格罗斯造山运动控制下，盆地东侧发育大量断裂系统，配合多期区域性不整合面，油气生成及运移条件优越。目前有关Mishrif组储层的研究较少，储层特征尚不明确。

地震-测井-沉积综合研究结果显示：与两伊地区明显不同，阿联酋地区Mishrif 组沉积早—中期（Mishrif-1 段、Mishrif-2 段）发育镶边台地，优质储层发育在颗粒滩、礁滩复合体相带；晚期（Mishr⁃if-3 段）发育缓坡［4-6,24］，在区域性海侵背景下颗粒滩和礁滩复合体厚度减薄，储层质量可能较差。但是研究区Mishrif 组沉积晚期存在区域性不整合，大气淡水淋滤作用显著［4-5,24］，对储层性能可能有一定改善。为进一步明确Mishrif 组储层性质，本文基于3 口井的薄片、压汞、气测等资料，借助核磁共振手段，系统剖析、对比了Mishrif 组储层的岩石学及孔隙特点，研究成果可为东鲁卜哈利盆地Mishrif 组不同类型储层的精细描述提供地质依据。

1 地质背景

研究区位于阿联酋阿布扎比西侧的波斯湾海域。白垩系Mishirf 组发育开阔台地、台地边缘和深海陆棚沉积环境（图1a），与下伏深水陆棚或次盆地相Shilaif 组呈整合接触关系［7-13］。受海平面升降和构造作用控制，Mishrif 组发育高位体系域生物礁灰岩和生物碎屑（简称生屑）滩灰岩［10-11］。Mishrif组自下而上分为Mishrif-1段、Mishrif-2段和Mishrif-3段（图1b）。Mishrif-1段和Mishrif-2段属碳酸盐台地沉积［12-15,24］，发育开阔台地、台缘和斜坡相；Mishrif-3段属缓坡沉积［12-15,24］，发育内缓坡和中缓坡相。优质储层主要发育于碳酸盐台地礁滩相带，生屑丰富，岩石类型主要为亮晶生屑灰岩和泥晶生屑灰岩［10-14,24］，孔隙类型主要为铸模孔、粒间溶孔和生物体腔孔。

图1 东鲁卜哈利盆地上白垩统Mishrif组沉积相分布及地层综合柱状图（据文献［24］，有修改）Fig.1 Sedimentary facies distribution and stratigraphic comprehensive column of the Upper Cretaceous Mishrif Formation in East Rub Al Khali Basin(cited from reference［24］,modified)

2 Mishrif组沉积微相类型与特征

本文采用的海相碳酸盐沉积相分类方案见表1。根据岩心、薄片观察分析，研究区Mishrif 组主要发育泥晶生屑灰岩、生屑泥晶灰岩、亮晶生屑灰岩等（图2）。

表1 海相碳酸盐岩沉积相分类简表Table 1 Classification of sedimentary facies of marine carbonate rocks

Mishrif-1 段和Mishrif-2 段主要沉积于台地环境。生物礁微相主要发育亮晶厚壳蛤灰岩（图2a），亮晶方解石胶结，孔隙类型以铸模孔和粒间溶孔为主，储集性极好。滩间水道微相发育生屑泥晶灰岩（图2b，2c），具泥晶结构，含生屑，岩石孔隙总体不发育，主要孔隙类型为粒间溶孔，储集性较差。生屑滩微相主要发育泥晶生屑灰岩（图2d），生屑含量较高，孔隙类型以铸模孔、粒间溶孔为主，储集性能较好。

下斜坡发育瘤状灰岩（图2e，2f），瘤状结构为泥晶生物碎屑灰岩和泥晶灰岩的组合，仅有少量晶间孔，储集性能差。

白垩系Mishrif-3 段主要沉积于缓坡背景。厚壳蛤礁滩微相发育亮晶厚壳蛤灰岩（图2g），岩石结构与生物礁微相类似。滩间水道微相主要发育生屑泥晶灰岩（图2h—2j），相对而言，中缓坡比内缓坡生屑含量更高，偶见溶蚀孔。滩间洼地微相主要发育含生屑泥晶灰岩（图2k），泥晶结构显著，孔隙不发育。生屑滩微相发育泥晶生屑灰岩（图2l），方解石含量大于95%，含少量泥质，泥晶生屑灰岩含大量生物碎屑，以厚壳蛤为主，形成颗粒支撑结构；主要孔隙类型为铸模孔和粒间溶孔，储集性能较好。

图2 东鲁卜哈利盆地Mishrif组不同沉积微相岩心薄片镜下特征（铸体薄片，单偏光）Fig.2 Microscopic characteristics of core thin sections of different sedimentary microfacies of Mishrif Formation in East Rub Al Khali Basin(cast thin section,single polarized light)

3 Mishrif组储层特征

3.1 储集空间类型

研究区Mishrif 组储集空间类型以粒内溶孔、粒间溶孔、铸模孔、生物体腔孔和晶间溶孔为主（图3），局部发育微裂缝，属孔隙型储层。

图3 东鲁卜哈利盆地Mishrif组储集空间类型（铸体薄片，单偏光）Fig.3 Reservoir space type of Mishrif Formation in East Rub Al Khali Basin(cast thin section,single polarized light)

粒内溶孔 指各种颗粒内部部分被溶蚀所形成的孔隙，多是选择性溶蚀作用的结果。颗粒岩中，鮞粒、球粒、砂屑等内部被溶蚀而形成的粒内溶蚀孔隙，形态不规则，大小不一。研究区的粒内溶孔为生物颗粒在同沉积期大气淡水选择性溶蚀所留下的孔隙，主要发育在生屑灰岩等内部，后期被成岩作用改造（图3a—3d）。

生物体腔孔 主要为厚壳蛤体腔孔，主要在Mishrif 组礁滩微相储层中广泛发育（图3b，3c），生屑滩微相次之，同时伴随铸模孔和粒间孔发育。研究区生物体腔孔受后期成岩改造弱，保持了生物骨架间的连通性。

铸模孔 由粒内溶孔遭受进一步溶蚀演化而来，颗粒内部几乎全部被溶蚀，仅剩下碳酸盐岩颗粒的外壳，一些铸模孔内还可见较难溶的溶蚀残留物。研究区大气水溶蚀作用强烈，形成了大量的铸模孔（图3d）。

粒间溶孔 由于酸性流体（烃类充注）或大气淡水溶蚀的影响，成岩流体沿先期的残余粒间孔扩溶，可部分溶蚀颗粒间的胶结物或基质形成溶扩的粒间孔，其形态不规则，分布不均匀，而且往往能与其他类型孔隙溶通，从而形成连通性极好的网络状孔隙空间（图3e）。

晶间孔 是组成碳酸盐岩的矿物晶粒之间的孔隙。研究区的晶间溶孔是形成于亮晶方解石胶结物晶粒间的次生溶蚀性孔隙（图3f）。

Mishrif-1 段、Mishrif-3 段孔隙类型具有一定差异（图4）：Mishrif-1 段各类型孔隙均有发育，主要发育铸模孔、粒间溶孔、生物体腔孔；Mishrif-3 段主要发育铸模孔、粒间溶孔。

图4 东鲁卜哈利盆地Mishrif组不同孔隙类型分段统计直方图Fig.4 Sectional statistical histogram of different pore types of Mishrif Formation in East Rub Al Khali Basin

3.2 储层物性特征

东鲁卜哈利盆地Mishrif 组孔隙较发育，岩心柱塞样气测结果表明，孔隙度主要分布在15%~25%区间（图5a）。分段统计显示：Mishrif-1 段孔隙度主要分布在20%~30%区间，Mishrif-2 段和Mishrif-3段孔隙度主要分布在15%~25%区间（图5a）。不同沉积微相的平均面孔率统计显示（图5b）：生物礁面孔率为26.34%，厚壳蛤礁滩面孔率为29.14%，生屑滩面孔率为21.39%，滩间水道面孔率为13.75%，滩间洼地面孔率为11.25%。区内生物礁、厚壳蛤礁滩、生屑滩微相孔隙性能优越，优质储层受礁滩相带控制明显。

图5 东鲁卜哈利盆地Mishrif组储层物性统计直方图Fig.5 Statistical histograms of reservoir physical properties of Mishrif Formation in East Rub Al Khali Basin

基于气测、压汞实验结果对Mishrif 组不同沉积微相的孔隙度与渗透率进行交会分析（图6）。整体上看，除下斜坡瘤状灰岩的孔隙度-渗透率表现为一定负相关性外，其他微相的孔隙度-渗透率呈现一定正相关性。如图6a 所示，Mishrif-1 段生屑滩微相孔隙度-渗透率具有一定正相关性，但相关系数（R2）较小，略大于0.25，表明生屑滩微相孔隙存在一定的非均质性，发育非连通孔隙。结合薄片观察（图2d），认为Mishrif-1段生屑滩微相孔隙以粒间溶孔为主，发育一定数量的铸模孔。滩间水道微相孔隙度-渗透率存在明显正相关性（R2大于0.5），表明滩间水道非均质性较弱，但样品整体渗透率较低，表明以非连通小孔隙为主。结合薄片观察（图2b，2c），认为Mishrif-1 段滩间水道微相孔隙以粒间溶孔为主，发育一定数量的粒内溶孔。生物礁微相孔隙度-渗透率具有一定正相关性，R2均大于0.25（在0.3左右），表明Mishrif-1 段生物礁微相孔隙存在一定的非均质性；样品整体渗透率高，表明以大孔径连通孔隙为主，发育少量非连通孔隙。结合薄片观察（图2a），认为Mishrif-1 段生物礁微相粒间溶孔、铸模孔、生物体腔孔均比较发育。

Mishrif-3 段气测、压汞统计结果显示（图6b），生屑滩、滩间水道和滩间洼地微相孔隙度-渗透率具有显著正相关性（R2多大于0.5），表明储层非均质性较弱。生屑滩、滩间水道、滩间洼地微相以中-低渗透率为主，孔隙分布范围大。结合薄片观察（图2h—2l），认为生屑滩发育铸模孔、粒间溶孔、粒内溶孔，其余微相孔隙发育较差。厚壳蛤礁滩微相孔隙度-渗透率正相关性低（R2小于0.25），表明存在一定的非均质性，发育非连通孔隙；样品整体渗透率高，表明以大孔径连通孔隙为主。结合薄片观察（图2g），认为Mishrif-3 段厚壳蛤礁滩微相孔隙以铸模孔为主，发育一定量的粒间溶孔。瘤状灰岩微相孔隙度-渗透率具有一定负相关。样品整体渗透率低，结合薄片观察（图2f），认为晶间溶孔连通性差，因而呈现一定的高孔低渗的特点。

综上所述，Mishrif-1 段和Mishrif-3 段样品孔隙度-渗透率大多具有正相关关系，以孔隙型储层为主。Mishrif-1 段生物礁与Mishrif-3 段厚壳蛤礁滩储层均存在一定非均质性，以大孔径孔隙连通为主，形成高孔高渗储层。Mishrif-1 段生屑滩，较Mishrif-3 段生屑滩非均质性更强，但以大孔径连通为主，故Mishrif-1 段生屑滩渗透率更高。Mishrif 组滩间水道、滩间洼地孔渗特征相似，孔隙度分布范围广，渗透率相对较低。

3.3 储层孔隙结构

Mishrif 组不同沉积微相的压汞实验结果可分为2 类：平整直线型，发育在滩间水道、滩间洼地微相等低能相带；倾斜斜线型，发育在生屑滩、生物礁、厚壳蛤礁滩等高能相带。Mishrif-1 段生屑滩微相排驱压力为5~80 kPa，中值压力为120~500 kPa，以中—大孔隙为主，曲线呈斜线，孔径分布范围较大，束缚水饱和度低（图7）。Mishrif-1 段生物礁微相排驱压力为3~8 kPa，中值压力为80~110 kPa，以大孔隙为主，曲线呈斜线，孔径分布范围较大，束缚水饱和度低于1%（图7）。Mishrif-1 段滩间水道微相排驱压力为600~700 kPa，中值压力为840~1 300 kPa，以小孔隙为主，曲线平整，孔径分布范围较为集中，束缚水饱和度约为5%（图7）。Mishrif-1 段滩间洼地微相排驱压力为40~90 kPa，中值压力为500~780 kPa，以中—小孔隙为主，曲线平整，孔径分布范围较为集中，束缚水饱和度约为5%（图7）。Mishrif-3段厚壳蛤礁滩微相排驱压力为0.5~5 kPa，中值压力为75~90 kPa，以大孔隙为主，曲线先呈倾斜直线后变为平整直线，孔径分布范围大，束缚水饱和度较低于1%（图7）。Mishrif-3 段滩间水道微相排驱压力为50~100 kPa，中值压力为100~450 kPa，以小孔隙为主，曲线平整，孔径分布范围较为集中，束缚水饱和度约为4%（图7）。Mishrif-3 段滩间洼地微相排驱压力为80~500 kPa，中值压力为200~850 kPa，以小孔隙为主，曲线平整，孔径分布范围较为集中，束缚水饱和度约为4%（图7）。Mishrif-3 段生屑滩微相排驱压力为10~50 kPa，中值压力为100~500 kPa，以大孔隙为主，曲线呈倾斜直线，孔径分布范围较大，束缚水饱和度低于1%（图7）。

图7 东鲁卜哈利盆地Mishrif组不同沉积微相压汞及核磁共振测试结果Fig.7 Mercury intrusion and nuclear magnetic resonance test results of different sedimentary microfacies of Mishrif Formation in East Rub Al Khali Basin

Mishrif 组不同沉积微相的核磁共振结果可分为单峰型、锯齿型和双峰锯齿复合型（图7）：单峰型发育在滩间水道、滩间洼地等低能相带，表明孔隙集中分布在小孔径；锯齿型发育在Mishrif-1 段生物礁、Mishrif-3 段生屑滩等高能相带，表明孔径分布具有分散性；双峰锯齿复合型发育在Mishrif-1 段生屑滩、Mishrif-3 段厚壳蛤礁滩微相，表明孔径分布具有分散性，但也存在一定的集中。核磁共振测试结果显示，Mishrif-1段生屑滩微相孔径分布呈双峰锯齿型，孔径区间分别为0.1~1μm和1~10μm（图7），粒间孔、粒内溶孔、铸模孔发育。Mishrif-1段生物礁微相孔径分布呈锯齿型，孔径区间为50~100μm（图7），曲线呈锯齿状，孔隙类型为生物体腔孔、铸模孔。Mishrif-1段滩间水道微相孔径分布呈单峰型，孔径区间为0.4~1.1μm（图7），孔隙类型为晶间孔、粒间孔，且以晶间孔为主。Mishrif-1段滩间洼地微相孔径分布呈单峰型，孔径区间为0.4~1.2μm（图7），孔隙类型为晶间孔、粒间孔。Mishrif-3段厚壳蛤礁滩微相孔径分布呈双峰锯齿型，第1个峰较为平整，孔径区间为0.4~1μm，第2个峰锯齿状明显，孔径区间为1~100μm（图7），储集空间由粒间溶孔、铸模孔、生物体腔孔组成，铸模孔稍多，孔隙类型多样。Mishrif-3 段滩间水道微相孔径分布呈单峰型，孔径区间为0.2~0.8μm（图7），孔隙类型为晶间孔、粒间孔，且以晶间孔为主。Mishrif-3段滩间洼地微相孔径分布呈单峰型，孔径区间为0.5~1.7μm，孔隙类型为晶间孔、粒间孔（图7）。Mishrif-3 段生屑滩微相孔径分布呈锯齿状，孔径区间为0.01~100μm，储集空间由多种孔隙类型形成，优势孔隙类型多样，非均质性强（图7）。

综上可知：①Mishrif 组滩间水道、滩间洼地微相孔隙分布集中，以小孔径为主，储层物性较差，与镜下观察到的泥晶结构对应。②生屑滩微相在Mishrif-1 段孔隙分布集中，在Mishrif-3 段孔隙分布范围较大，与压汞气测结果一致，两个段之间差异明显。Mishrif-1 段核磁共振结果呈双峰锯齿型分布，结合薄片观察可以推断第1个峰反映粒间孔、粒内溶孔，第2 个峰反映铸模孔和少量生物体腔孔；Mishrif-3 段核磁共振结果呈锯齿状，与镜下观察的多种孔隙类型对应，大孔径铸模孔、生物体腔孔较少，粒间溶孔较为发育。③生物礁微相与厚壳蛤礁滩微相整体相似，大孔径生物体腔孔大量发育，构成了高孔高渗储层发育的基础。但是，Mishrif-3 段厚壳蛤礁滩大孔径存在分散性，且发育粒间溶孔，显示出Mishrif-3 段受到成岩作用改造，储层物性变差，渗透率比Mishrif-1段要低。

4 勘探启示

阿联酋东鲁卜哈利盆地Mishrif组礁滩带是高孔高渗型优质储层发育的重要相带，但未见明显生物扰动［9］，同时Mishrif组受强溶蚀作用改造而改善了储层物性。Mishrif 组中下部（Mishrif-1 段、Mishrif-2 段）碳酸盐台地发育礁滩相带，生物礁、生屑滩为优质储层发育的微相，储集空间以铸模孔、生物体腔孔为主；上部（Mishrif-3 段）碳酸盐缓坡在海平面上升背景下礁滩相带发育程度降低，且受成岩作用影响，厚壳蛤礁滩微相中铸模孔、生物体腔孔减少，孔隙以粒间溶孔为主，生屑滩微相铸模孔显著减少。因此，Mishrif 组下部地层中礁滩相带是勘探首选，上部地层中厚壳蛤礁滩微相是有利相带，同时，大气淡水淋滤仍能在部分生屑滩微相形成物性较好的储层。建议综合地质-地球物理资料，优选Mishr⁃if组有利相带的古地貌高点作为勘探目标。

5 结 论

（1）阿联酋东鲁卜哈利盆地Mishrif 组岩石类型包含泥晶生屑灰岩、生屑泥晶灰岩、含生屑泥晶灰岩、亮晶生屑灰岩、生屑砂屑灰岩、亮晶厚壳蛤灰岩，储集空间类型包括粒内溶孔、粒间孔、铸模孔、生物体腔孔和晶间溶孔，局部发育微裂缝。

（2）气测渗透率、压汞及核磁共振测试结果表明，Mishrif 组储层相控特征明显，生物礁、厚壳蛤礁滩和生屑滩是优势相带。Mishrif-1 段生物礁微相压汞曲线为斜线型，核磁共振曲线为锯齿型，孔隙为大孔径生物体腔孔，束缚水饱和度低。Mishrif-3 段厚壳蛤礁滩微相压汞曲线为斜线型，核磁共振曲线为双峰锯齿复合型，铸模孔、生物体腔孔发育，同时发育一定的粒间溶孔，束缚水饱和度低。Mishrif-1段生屑滩微相压汞曲线为斜线型，核磁共振曲线为双峰锯齿复合型，铸模孔、粒间溶孔同时发育，束缚水饱和度低。Mishrif-3 段生屑滩微相压汞曲线为斜线型，核磁共振曲线为锯齿型，孔径分布无明显集中，孔隙类型多样，孔隙组合以粒间溶孔为主，发育少量铸模孔、生物体腔孔。Mishrif-1 段生物礁、生屑滩，Mishrif-3 段厚壳蛤礁滩和受大气淡水淋滤改造强的生屑滩是有利储层发育区带。