孫 婧 歐成華 王志松 黎孝奎 黨 花 曹 亮

(1.西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院， 成都 610500； 2.新疆油田， 新疆 克拉瑪依 834000)

碳酸鹽巖分布面積占全球沉積巖總面積的20%，所蘊(yùn)藏的油氣儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的52%，全球高達(dá)90%的油氣儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)于海相地層[1]。但由于沉積體系和后期成巖改造作用的多樣性，海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征十分復(fù)雜。為提供可靠的地質(zhì)依據(jù)以指導(dǎo)油氣的勘探開發(fā)，儲(chǔ)層特征和主控因素則是不可缺少的研究?jī)?nèi)容。

研究區(qū)X油田位于伊拉克東南部、美索不達(dá)米亞平原的南部，其Mishrif組碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育于中森諾曼階 — 上森諾曼階，巖性主要為大陸架灰?guī)r，厚度約330 m，位于盆地灰?guī)r層之上，其頂部與上層呈不整合接觸，所在區(qū)域?qū)儆诘徒嵌锐薨欁冃蔚拿浪鞑贿_(dá)米亞帶的南部(圖1)[2]。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)薄片觀察統(tǒng)計(jì)，按巖石結(jié)構(gòu)及成因分類，構(gòu)成X油田Mishrif組E儲(chǔ)層的主要巖石類型為亮晶砂屑灰?guī)r(圖2)、(泥晶)亮晶生屑灰?guī)r、(含)生物碎屑泥晶灰?guī)r和厚殼蛤骨架灰?guī)r(圖3)等。儲(chǔ)層中顆粒含量通常大于50%，粒間孔隙以泥晶方解石膠結(jié)為主，局部有少量微晶及亮晶填隙物。

1.2 儲(chǔ)集空間類型

根據(jù)X油田X- 1井、X- 22井巖心描述及薄片觀察，該地區(qū)Mishrif組碳酸鹽巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型可分為原生孔隙、次生孔隙和裂縫3大類，以次生孔隙為主。

圖1 伊拉克地區(qū)區(qū)域構(gòu)造平面圖

圖2 亮晶生屑-砂屑灰?guī)r，見圓錐蟲屬(Orbitolinidae)、雙殼類等完整的生物化石，X-1井(3 924.6 m)

圖3 厚殼蛤骨架灰?guī)r，骨架間充填一些亮晶方解石，生物骨架孔保留完好，X-1井(3 945.6 m)

(1)原生孔隙：主要發(fā)育在臺(tái)地邊緣生物礁相中的生物骨架孔和臺(tái)地邊緣淺灘相中的粒間孔(圖2、圖3)。Mishrif組G、D段頂部沉積時(shí)期，生物種類豐富，發(fā)育大量生物屑灰?guī)r、厚殼蛤骨架巖和亮晶砂屑(生屑)灰?guī)r，后期成巖作用對(duì)其造成一定的破壞，但仍有大量的原生孔隙被保留下來。

(2)次生孔隙：X油田Mishrif組次生孔隙主要為溶蝕孔(洞)(圖4)，主要有生屑溶孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶蝕孔和晶間溶孔。

圖4 泥晶生屑灰?guī)r，后期非選擇溶蝕作用形成大量的生屑溶孔(洞)，大的溶洞直徑達(dá)2～3 cm，X-22井(2 914 — 3 914 m井段)

(3)裂縫：從巖心中觀察的微裂縫主要是構(gòu)造縫和縫合線，溝通孔洞形成滲流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(圖5)，對(duì)油氣運(yùn)移和提高產(chǎn)能都有重要意義。

圖5 泥晶灰?guī)r，發(fā)育高角度裂縫，裂縫中飽含原油，X-22井(3 955 m)

1.3 孔隙結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及連通狀況。儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是巖石的微觀物理性質(zhì)[3]。通過分析壓汞曲線來研究孔隙結(jié)構(gòu)。毛管壓力曲線大多數(shù)為分選好的單峰較粗歪度，呈平緩的左凹平臺(tái)狀(圖6)。

排驅(qū)壓力分布范圍為0.01～1.87 MPa，主要集中在0.02～0.10 MPa(圖7)；中值壓力分布范圍0.053～5.020 MPa，主要集中在0.1～1.0 MPa，少數(shù)樣品壓力高達(dá)4 MPa以上(圖8)，對(duì)應(yīng)的中值半徑主要集中在0～1 μm(圖9)；最大進(jìn)汞飽和度分布范圍在56.6%～98.9%，主要集中在80%～99%(圖10)。

圖7 排驅(qū)壓力分布直方圖

圖8 中值半徑分布直方圖

圖9 中值壓力分布直方圖

圖10 最大進(jìn)汞飽和度分布直方圖

1.4 物性特征

對(duì)研究區(qū)Mishirf組多口取心井的物性資料分析、統(tǒng)計(jì)表明，孔隙度分布范圍在0.7%～28.1%，主要集中在12%～16%，平均為14.9%(圖11)；滲透率分布范圍在(0.1～2 017.3)×10-3μm2，主要集中在(1～10)×10-3μm2，平均為46.7×10-3μm2(圖12)。分析統(tǒng)計(jì)表明，研究區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層為中高孔 — 中滲儲(chǔ)層。

圖11 Mishirf組巖心孔隙度分布直方圖

圖12 Mishirf組巖心滲透率分布直方圖

滲透率隨著孔隙度的增加而增加(圖13)，孔隙度、滲透率的變化范圍較大，非均質(zhì)性較強(qiáng)?？紫抖刃∮?0%時(shí)，滲透率仍大于0.1 μm2，再次證明X油田Mishrif組儲(chǔ)層發(fā)育裂縫。

圖13 Mishirf組孔 — 滲關(guān)系圖

根據(jù)巖心分析的物性數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出不同巖相的儲(chǔ)層物性差異：顆?；?guī)r、礁灰?guī)r孔隙度較高，為有利儲(chǔ)集巖，由于后期溶蝕作用生屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r中某些層段也具有較好的儲(chǔ)集性；滲透率的差異性較大，主要是由于儲(chǔ)層中局部發(fā)育裂縫(表1)。

表1 不同儲(chǔ)集巖下的儲(chǔ)層物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 儲(chǔ)層主控因素分析

沉積、成巖和構(gòu)造三大地質(zhì)因素控制著儲(chǔ)層(除特殊性儲(chǔ)層外)的形成和演化。其中，沉積作用和成巖作用是控制儲(chǔ)層形成的基本因素，構(gòu)造作用則是改造儲(chǔ)層的重要因素[4-5]。

2.1 沉積作用

X油田Mishrif組原生孔隙主要為粒間孔、生物骨架孔和生物體腔孔等，主要發(fā)育在生物礁沉積環(huán)境下的生物骨架灰?guī)r和高能淺灘(或生屑灘(內(nèi)陸架))沉積環(huán)境下的顆?；?guī)r中，在水體能量稍弱的開闊淺海沉積環(huán)境下的泥晶生屑灰?guī)r中也發(fā)育大量的粒間孔，但由于沉積期的灰泥充填使得開闊淺海環(huán)境下的原生孔隙發(fā)育程度明顯低于礁灘環(huán)境下的原生孔隙。

2.2 成巖作用

研究區(qū)經(jīng)歷的成巖作用類型較多，主要有壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、白云化作用、充填作用以及與生物活動(dòng)有關(guān)的生物鉆孔作用和生物泥晶化作用，其對(duì)儲(chǔ)層演化的影響具有雙重性：建設(shè)性和破壞性。其中，成巖作用對(duì)孔隙度的影響見表2。

表2 成巖作用對(duì)孔隙度的影響

壓實(shí)作用使原生孔隙減少，而壓溶形成的縫隙線成為流體運(yùn)移的主要通道，改善了儲(chǔ)集性能；膠結(jié)物主要呈環(huán)邊膠結(jié)、馬牙狀膠結(jié)，這是大氣淡水早期膠結(jié)作用的標(biāo)志，早期膠結(jié)作用堵塞了原生孔隙，避免大氣淡水的進(jìn)入，避免了生屑等顆粒過早溶蝕，為晚期溶蝕孔、鑄?？椎男纬商峁┝藯l件，總體上對(duì)該區(qū)儲(chǔ)層的演化是有利的；溶蝕作用主要發(fā)生在臺(tái)地邊緣生物礁和臺(tái)地邊緣淺灘環(huán)境中，形成各類溶蝕孔隙，改善了原生孔隙；兩期充填作用減少了溶蝕孔、生物體腔孔和構(gòu)造縫等，破壞了儲(chǔ)層。

2.3 構(gòu)造作用

X油田位于低角度褶皺變形的美索不達(dá)米亞帶的南部，主要受到來自NW-SE向的擠壓應(yīng)力。由于碳酸鹽巖易于改造，在應(yīng)力的作用下，碳酸鹽巖巖層發(fā)生彎曲，頂部呈拱形，在巖層的上部受到張力而形成拉張裂縫，在巖層的下部受到張力而形成壓縮裂縫。Mishrif組觀察到的裂縫主要是張性垂直裂縫，可以直接成為油氣運(yùn)移的通道，也可以先作為成巖流體的通道對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行改造，形成溶蝕孔，然后再成為油氣儲(chǔ)滲的空間和通道[8]。

3 結(jié) 論

X油田Mishrif組儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以溶蝕孔、生物骨架孔和粒間孔為主，局部發(fā)育裂縫。儲(chǔ)層物性總體為中高孔 — 中滲，其中，生物骨架灰?guī)r和顆粒(生屑、砂屑)灰?guī)r物性較好，泥晶灰?guī)r的物性相對(duì)較差，但裂縫對(duì)泥晶灰?guī)r儲(chǔ)層的滲透性起著重要的改善作用。

沉積作用是根本因素，臺(tái)地邊緣礁灘沉積環(huán)境控制了該區(qū)生物骨架孔和粒間孔等原生孔隙的發(fā)育。

成巖和構(gòu)造作用是改造因素，早期膠結(jié)作用雖然破壞了原生孔隙，但避免了大氣淡水的進(jìn)入及生屑等顆粒過早的溶蝕，為晚期溶蝕孔、鑄?？椎男纬商峁┝藯l件，對(duì)儲(chǔ)層演化具有建設(shè)性作用；臺(tái)地邊緣礁灘沉積環(huán)境中的溶蝕作用形成各類溶蝕孔隙，改善了儲(chǔ)集性；低角度褶皺背景下，由于擠壓應(yīng)力產(chǎn)生的張性垂直裂縫可形成溶蝕孔，又可作為油氣運(yùn)移的通道，對(duì)該區(qū)儲(chǔ)滲性能有重要影響。

沉積作用是內(nèi)因，成巖作用和構(gòu)造作用是外因，三大因素共同控制著碳酸鹽巖儲(chǔ)層的形成和演化。只有當(dāng)這三大主控因素良好匹配時(shí)，才最有利于儲(chǔ)層形成。

[1] 江懷友，宋新民，王元基，等.世界海相碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀與展望[J].海洋石油,2008，28(4):7.

[2] 薛峰.中東地區(qū)的構(gòu)造發(fā)育史和構(gòu)造格局[J].中國(guó)科技信息,2006(1A):56.

[3] 謝正溫.隴東地區(qū)長(zhǎng)6-8油層組沉積、儲(chǔ)層特征及壓裂地質(zhì)研究[D].西安：西北大學(xué)，2004.

[4] 董兆雄.歧口凹陷沙一段湖相碳酸鹽巖沉積相及儲(chǔ)層精細(xì)研究[D].成都：西南石油大學(xué),2007.

[5] 孫健.蜀南東部地區(qū)三疊系飛仙關(guān)組沉積相及有利儲(chǔ)集相帶預(yù)測(cè)[M].成都：西南石油大學(xué)出版社,2006.