韓海英，穆龍新，郭 睿，趙麗敏，蘇海洋

（中國石油勘探開發(fā)研究院中東研究所）

艾哈代布（Ahdeb）油田是伊拉克中南部的重要石油生產(chǎn)區(qū)，縱向上具有多個含油層系?？碧奖砻髟摰貐^(qū)在白堊系發(fā)育了厚度較大的生物碎屑灰?guī)r儲集層［1］，勘探開發(fā)潛力大。碳酸鹽巖儲集層成因機(jī)理及主控因素一直被國內(nèi)外學(xué)者所重視，現(xiàn)普遍認(rèn)為碳酸鹽巖儲集層的發(fā)育演化主要受沉積、成巖和構(gòu)造三大地質(zhì)因素的綜合控制［2］。伊拉克白堊系儲層，如東南部的賽諾曼階Mishrif組的礁灘相儲層、南部的土侖階Khasib組的白堊質(zhì)灰?guī)r儲層及東北部的阿爾布階Mauddud組的白云巖和裂縫孔洞型儲層等，前人已對它們進(jìn)行了沉積和儲層特征的研究［3-9］，認(rèn)為有利的沉積相帶及多樣化的成巖改造作用對儲層的形成起重要作用。但對艾哈代布油田白堊系孔隙型生物碎屑灰?guī)r儲集層尚未進(jìn)行研究，儲集層的特征及主控因素尚不清楚，嚴(yán)重制約了該地區(qū)勘探和開發(fā)的進(jìn)程。本文在對艾哈代布油田3口取心井巖心觀察和薄片分析、掃描電鏡、物性分析和壓汞分析的基礎(chǔ)上，分析該油田生物碎屑灰?guī)r的儲集層特征，探討儲集層形成的主控因素，旨在為油田下步勘探開發(fā)的部署提供參考依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

艾哈代布油田位于伊拉克中南部的瓦西特省內(nèi)，距離西北方的巴格達(dá)約180 km，油田面積約150 km2（圖1）。該油田處于北西—南東走向的窄條狀低幅度背斜構(gòu)造之上，在構(gòu)造區(qū)劃上處于波斯灣盆地北部美索不達(dá)米亞帶。二疊紀(jì)末期，在早阿爾卑斯構(gòu)造運(yùn)動的影響下，美索不達(dá)米亞帶發(fā)生沉降，隨后研究區(qū)經(jīng)歷了侏羅紀(jì)末期的隆升階段、中白堊世阿普特期的地貌剝蝕夷平階段、晚白堊世土侖期的構(gòu)造活化階段和古近紀(jì)漸新世—新近紀(jì)上新世的前陸盆地演化階段，形成現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)［1，10-11］。 美索不達(dá)米亞帶在白堊紀(jì)的大部分時間內(nèi)繼承了侏羅紀(jì)的沉積格架，以淺海碳酸鹽巖沉積為主。

根據(jù)不整合面及區(qū)域暴露面，研究區(qū)目的層可以劃分出兩個二級層序（SS1和 SS2）［12］，再按巖性、電性、古生物及沉積旋回，可將研究區(qū)中—上白堊統(tǒng)阿爾布階—土侖階劃分為四個三級層序（圖2）。研究區(qū)在三級層序的控制之下，發(fā)育了多期碳酸鹽巖緩坡、局限臺地、臺間洼地、開闊臺地等沉積相的垂向組合序列，臺地內(nèi)發(fā)育有臺內(nèi)灘亞相。研究區(qū)內(nèi)無斷層發(fā)育，自上而下發(fā)育7套儲蓋組合，烴源巖主要為下白堊統(tǒng)最下層的貝利阿斯階Sulaiy組頁巖。儲集層鉆厚約780m，主要分布在SQ1—SQ4四個層序中。儲集層巖性以生物碎屑灰?guī)r、綠藻灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和有孔蟲灰?guī)r為主，另見少量的白云質(zhì)灰?guī)r和抱球蟲灰?guī)r。儲集層以孔隙型儲層為主，可見少量的裂縫及溶洞。

圖1 艾哈代布油田地理位置及艾哈代布構(gòu)造（上白堊統(tǒng)Khasib組頂界）圖

2 儲集層特征

2.1 儲集層巖性

對艾哈代布油田3口取心井 （AD8、AD12和AD13井）合計(jì)235m巖心段的觀察及339塊巖心樣品的薄片統(tǒng)計(jì)分析表明，儲層以顆?；?guī)r類為主，其次為泥晶灰?guī)r。顆粒灰?guī)r類包括亮晶顆?；?guī)r、微亮晶顆粒灰?guī)r和泥晶顆?；?guī)r，其骨屑顆粒包括有孔蟲、綠藻、圓笠蟲、雙殼類、棘皮類、厚殼蛤等，非骨屑顆粒包括似球粒、砂屑及少量礫屑。在鏡下觀察到的灰泥大多數(shù)是微泥晶，但在孔隙度高的灰?guī)r中灰泥容易發(fā)生新生變形而變?yōu)槲⒘辆?，形成微亮晶灰?guī)r，發(fā)育較多的晶間孔和晶間溶孔。膠結(jié)物為亮晶方解石、微亮晶方解石和白云石。亮晶顆?；?guī)r的顆粒間常見等厚環(huán)邊的方解石世代膠結(jié)；微亮晶顆粒灰?guī)r中可見圍繞顆粒邊緣的馬牙狀方解石，晶體大小僅4～10μm；在局限臺地灘相沉積中，顆粒間還存在白云石。

2.2 孔隙類型

通過統(tǒng)計(jì)328塊有孔薄片的面孔率，認(rèn)為艾哈代布地區(qū)儲集層的儲集空間以鑄?？?面孔率28.1%)、非組構(gòu)選擇性溶孔(20.8%)和體腔孔(16.7%)為主，其次為晶間孔(14.0%)，此外還發(fā)育粒間孔、粒內(nèi)溶孔、裂縫等（表1）。

鑄?？?文石質(zhì)殼屑或砂屑顆粒全部被溶蝕后所形成的孔隙，保留顆粒的外部形態(tài)，為臺內(nèi)灘中顆?；?guī)r類儲集層的主要孔隙類型之一（圖3a）。

非組構(gòu)選擇性溶孔 在儲層中廣泛發(fā)育，主要發(fā)生在大氣淡水滲流帶和埋藏環(huán)境中。在大氣淡水滲流帶中形成的溶孔或溶洞均較大，而埋藏環(huán)境下的非組構(gòu)選擇性溶孔較小（圖3b）。

圖2 艾哈代布油田中上白堊統(tǒng)層序地層綜合柱狀圖

體腔孔 沉積之后因生物體腔中有機(jī)組織的腐爛而形成，以浮游有孔蟲和圓笠蟲的體腔孔最為發(fā)育（圖3c）。

晶間微孔 粒泥灰?guī)r和泥?；?guī)r中的灰泥廣泛發(fā)生新生變形作用而形成的微亮晶方解石，使泥晶基質(zhì)中具有大量晶間微孔（圖3d）。

此外，白云石重結(jié)晶作用形成的晶間孔（圖3e）和顆粒間的粒間孔（圖3f）也少量存在。

表1 艾哈代布油田白堊系儲層孔隙空間貢獻(xiàn)百分比

圖3 艾哈代布油田白堊系儲層主要孔隙類型

2.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

碳酸鹽巖儲集層的滲透性能是由儲集層的孔喉結(jié)構(gòu)特征所決定的［13］。研究區(qū)儲集層喉道類型主要有管狀喉道及片狀喉道兩類［14］。

管狀喉道 橫斷面近于圓形,平均喉徑2～50μm，喉道連通性較好，滲透率較高，主要發(fā)育于鑄模孔之間及粒間溶孔之間（圖4a）。

片狀喉道 主要發(fā)育于晶粒之間，多連接晶間微孔及晶間微孔和體腔孔，平均喉徑0.1～2μm，連通性較差（圖4b）。

圖4 艾哈代布油田白堊系儲層孔隙喉道特征

顆?；?guī)r類巖石孔喉配位數(shù)整體高于泥晶灰?guī)r類巖石。顆?；?guī)r類的孔喉配位數(shù)為2～6，平均值為3.55；泥晶灰?guī)r類的為2～4，平均值為3.0?？缀砼湮粩?shù)越高，孔隙與喉道的連通性越好。

汞毛管壓力曲線（壓汞曲線）能夠反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而能夠反映儲層的好壞。依據(jù)壓汞曲線可將研究區(qū)的儲層分為兩類（圖5）。

I類儲層 進(jìn)汞曲線具有較低的排驅(qū)壓力和飽和度中值壓力，形態(tài)為中—粗歪度，最大進(jìn)汞飽和度可達(dá)90%以上（圖5a），孔喉半徑大于0.1 μm的孔喉，其體積百分?jǐn)?shù)大于85%，反映較多的粗—中等孔喉特征（圖5b）；孔喉半徑分布曲線以雙峰為主，比重較小的大孔喉對滲透率起主要貢獻(xiàn)作用（圖5b）。這類曲線的樣品主要出現(xiàn)在顆?；?guī)r類儲集層中，在泥晶灰?guī)r類的儲集層中也偶有出現(xiàn)。

圖5 艾哈代布油田典型的汞毛管壓力曲線及孔喉半徑分布

II類儲層 進(jìn)汞曲線具有較高的排驅(qū)壓力和飽和度中值壓力，形態(tài)為細(xì)歪度，排驅(qū)壓力一般大于1MPa，飽和度中值壓力大于8MPa，孔喉半徑大于0.1μm的孔喉，其體積百分?jǐn)?shù)大于25%（圖5a），反映較多的細(xì)孔喉特征（圖5b），孔喉分布以單峰為主，細(xì)孔喉對滲透率起主要貢獻(xiàn)作用（圖5b）。這類曲線的樣品主要出現(xiàn)在泥晶灰?guī)r類儲集層中，孔隙之間的連通性稍差，雖具有較高的孔隙度，滲透率卻較低。

2.4 孔滲關(guān)系

研究區(qū)顆?；?guī)r與泥晶灰?guī)r儲集層在整體上為中高孔隙度與低滲透率的特征，但這兩類儲集層的孔滲關(guān)系存在一定差異（圖6）。顆?；?guī)r類儲層的孔隙度與滲透率均相對較高，泥晶灰?guī)r類儲層的孔隙度相對較高，滲透率卻明顯變差。這說明顆?；?guī)r類與泥晶灰?guī)r類的儲集性能相當(dāng)，但前者的滲透性要好于后者，兩種巖類的孔隙度與滲透率均存在一定的正相關(guān)性，顆粒灰?guī)r類孔隙度與滲透率的正相關(guān)程度要好于泥晶灰?guī)r類，其相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.69和0.47，相關(guān)性均不太高（圖6）。

圖6 艾哈代布油田白堊系儲集層孔滲關(guān)系圖

鏡下微觀實(shí)驗(yàn)分析表明：顆?；?guī)r類儲層以鑄?？?、非組構(gòu)選擇性溶孔、粒內(nèi)溶孔和粒間孔為主，孔喉配置關(guān)系好；而泥晶灰?guī)r中體腔孔和晶間孔居多，孔喉配置關(guān)系差，孔隙間連通性差，滲透率稍差。由此可見，本地區(qū)兩類灰?guī)r儲集層的儲集條件雖都良好，但它們也都存在一定程度的非均質(zhì)性。

3 儲集層主控因素

3.1 沉積微相

3.1.1 沉積微相對孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的控制

沉積微相控制了巖相的分布，不同類型巖石的孔隙結(jié)構(gòu)存在著差異，因而不同微相間的微觀孔隙結(jié)構(gòu)也存在差異。

研究區(qū)以發(fā)育臺內(nèi)灘亞相為主，根據(jù)巖石顆粒組成的不同，可以進(jìn)一步劃分為藻屑灘、砂屑灘、生屑灘、厚殼蛤?yàn)┘盀╅g等五種微相。從3口取心井87塊巖心樣品的壓汞資料（表2）分析可以看出，不同微相間的巖石孔隙結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而物性存在差異。能量相對較強(qiáng)的以砂屑顆?；?guī)r為主的藻屑灘及砂屑灘微相，其巖石孔隙結(jié)構(gòu)要好于以生物碎屑顆?；?guī)r為主的生物碎屑灘和厚殼蛤?yàn)┪⑾?；而后兩者的巖石孔隙結(jié)構(gòu)在整體上又好于能量相對較弱的以泥晶灰?guī)r和顆粒泥晶灰?guī)r為主的灘間微相。五種微相的物性依次變差（表2）。

3.1.2 沉積微相對孔喉分布的控制

表2 艾哈代布油田白堊系臺內(nèi)灘中沉積微相孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)特征統(tǒng)計(jì)

不同沉積微相內(nèi)，巖石的類型和經(jīng)歷成巖作用的差異性，會導(dǎo)致不同微相的孔喉分布亦存在差異。從孔喉半徑分布曲線（圖7）分析得知，砂屑灘與灘間儲層在孔隙結(jié)構(gòu)上具有明顯差異，砂屑灘儲層主要以孔徑大于0.6μm的孔喉為主（圖7a），而灘間儲層則主要以孔徑小于0.6μm的孔喉為主（圖7b）。盡管兩者的孔隙度差別不大，但滲透率貢獻(xiàn)值的分布差別較大，致使?jié)B透率之間具有較大的差異。如圖7中所示，砂屑灘相中占少部分的溶孔、微裂縫等大孔喉對滲流起主要作用（圖7a），而灘間主要是小孔喉起到主導(dǎo)作用（圖7b），因此前者的滲透率要高于后者。

圖7 艾哈代布油田白堊系砂屑灘與灘間微相孔喉分布曲線

現(xiàn)結(jié)合掃描電鏡資料分析（圖8）來驗(yàn)證沉積微相之間的差異。各類灘相沉積的巖石顆粒為中晶、微晶及集合體，呈粒狀分布，結(jié)構(gòu)較為疏松，主要以溶孔、晶間孔發(fā)育，且孔隙之間連通性好，如圖8a；而灘間沉積的巖石顆粒為微晶結(jié)構(gòu)，晶間微孔發(fā)育，見少量溶孔，連通性相對較差一些，如圖8b。

圖8 艾哈代布油田白堊系藻屑灘與灘間微相儲集層特征

3.1.3 沉積相對物性的控制

有利的沉積相帶是碳酸鹽巖孔隙型儲層分布的物質(zhì)基礎(chǔ)［15-16］。巖心分析資料統(tǒng)計(jì)表明，艾哈代布地區(qū)白堊系生物碎屑灰?guī)r儲集層的儲層質(zhì)量受到沉積相的控制，不同沉積亞相帶儲集層物性發(fā)育由好至差的順序?yàn)榕_內(nèi)灘、臺坪、洼地、內(nèi)緩坡及斜坡（圖9）。其中，臺內(nèi)灘亞相（平均孔隙度為18%，平均滲透率為7.52×10-3μm2）是最有利于儲集層發(fā)育的沉積相帶，其次是臺坪沉積亞相，斜坡亞相物性相對最差。

3.2 溶蝕作用

對于碳酸鹽巖儲集層來說，溶蝕作用可形成次生孔隙，從而提高孔滲性能，故它是一種建設(shè)性的成巖作用。通過對研究區(qū)巖心及鏡下薄片的觀察，溶蝕作用是艾哈代布地區(qū)白堊系生物碎屑灰?guī)r儲集層形成的關(guān)鍵因素。研究區(qū)儲集層主要經(jīng)歷了三期溶蝕作用：同生期溶蝕、表生期溶蝕及埋藏溶蝕，其中對儲集層改善作用最大的是同生期溶蝕和表生期溶蝕。這兩期溶蝕形成了絕大多數(shù)的有效孔隙，是研究區(qū)儲集層形成的主要原因。

圖9 艾哈代布油田白堊系不同沉積亞相物性統(tǒng)計(jì)直方圖

同生期溶蝕 主要形成了大量的鑄模孔、粒內(nèi)溶孔以及少量的溶蝕孔洞，但這一時期的溶蝕結(jié)果常被后期成巖作用所改造。藻屑灘、生物碎屑灘、砂屑灘往往發(fā)育在構(gòu)造的高部位，隨著海平面的周期性變化及構(gòu)造作用，時而出露海面或處于淡水透鏡體內(nèi),在潮濕多雨的氣候條件下，受到富含CO2的大氣淡水的淋溶，形成大小不一、形態(tài)多樣的各種孔隙。在大氣淡水潛流帶內(nèi)，發(fā)生以組構(gòu)選擇性溶蝕為主的溶蝕作用。綠藻、雙殼類骨屑顆粒的存在常能夠形成大量鑄?？祝▓D3a）；部分溶蝕的骨屑顆粒或內(nèi)碎屑中可見粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔，在大氣淡水滲流帶內(nèi)，發(fā)生非組構(gòu)選擇性溶蝕，形成極少量的溶蝕孔洞（圖3b），但這類孔洞在淺埋藏階段部分被方解石膠結(jié)。

表生期巖溶 是研究區(qū)儲層形成的關(guān)鍵成巖作用。研究區(qū)阿爾布階Mauddud組、賽諾曼階Mishrif組的頂界為區(qū)域性不整合界面，賽諾曼階Rumaila組頂界為局部暴露面，受這幾個不整合面及局部暴露面的控制，艾哈代布油田的這三個組均發(fā)生過古巖溶作用。碳酸鹽巖被埋藏成巖之后，在構(gòu)造作用下被抬升至近地表，受到大氣淡水作用影響，原有的孔隙進(jìn)一步擴(kuò)大，同時形成溶溝、溶縫和溶洞（圖10a、10b）。

圖10 艾哈代布油田白堊系儲層表生巖溶作用特征

通過地震方法對巖溶古地貌進(jìn)行恢復(fù)，可以識別出巖溶高地、斜坡、斜坡洼地及淺臺等巖溶地貌單元（圖11）。通過物性統(tǒng)計(jì)認(rèn)為，巖溶程度受到古地貌的控制，其中以巖溶斜坡的巖石物性最好（圖11），溶蝕強(qiáng)度較大，對儲集性能的改善最大。

3.3 新生變形作用

在淡水潛流帶中，流動潛水經(jīng)常使孔隙水更新，碳酸鈣處于不飽和狀態(tài)，文石和高鎂方解石會發(fā)生新生變形作用［17］。新生變形作用可以形成大量次生孔隙，這也是艾哈代布地區(qū)儲集層形成的重要成巖作用之一。前人研究認(rèn)為新生變形作用在賽諾曼階Mishrif組內(nèi)泥質(zhì)支撐的微相中發(fā)育［9］，研究區(qū)大量灰泥、灰泥質(zhì)內(nèi)碎屑內(nèi)均可見新生變形作用形成的微晶—亮晶方解石（圖3d），這些細(xì)小的方解石晶體邊緣在弱酸性水的溶蝕下不能產(chǎn)生大量的晶間溶孔，但卻能為流體的流動提供通道，溶蝕的擴(kuò)大可導(dǎo)致形成連通性好的次生孔隙網(wǎng)絡(luò)［18］，使儲集層的物性得到改善。

3.4 白云石化作用

白云石化是形成優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲層的一種建設(shè)性成巖作用［19］，白云石化作用不僅可以形成晶間孔，而且能夠提高孔隙網(wǎng)絡(luò)的連通性［20］。國外研究表明，伊拉克賽諾曼階Mishrif組和阿爾布階Mauddud組經(jīng)歷了廣泛的白云石化作用［7，21-22］，通過研究認(rèn)為，本區(qū)對儲層改造有利的成巖作用主要是同生成巖階段的混合水白云石化作用。研究區(qū)內(nèi)較高的構(gòu)造部位（如淺灘），在周期性的海退和暴露下，在淡水透鏡體以下的半咸水帶內(nèi)，會發(fā)生混合水白云石化作用，形成具有霧心亮邊的粉晶白云石（圖3e），可增加孔隙度，并容易被溶蝕擴(kuò)大，從而進(jìn)一步提高了巖石本身的儲滲能力。

圖11 艾哈代布油田白堊系賽諾曼階Mishrif組巖溶古地貌示意圖

4 結(jié) 論

伊拉克艾哈代布油田中上白堊統(tǒng)碳酸鹽巖儲集層為孔隙型生物碎屑灰?guī)r儲集層，儲集層巖性以顆?；?guī)r類和泥晶灰?guī)r類為主，孔隙度差別不大，但滲透率及孔隙結(jié)構(gòu)存在區(qū)別。儲層可劃分為兩類：一類是中高孔滲儲集層，主要發(fā)育在顆?；?guī)r類儲集層中，孔隙類型以鑄?？?、非組構(gòu)選擇性溶孔、粒內(nèi)溶孔和粒間孔為主，具有良好的孔喉配置關(guān)系，儲滲性能較好；一類為中高孔低滲儲集層，主要發(fā)育在能量較低的泥晶灰?guī)r類中，以體腔孔和晶間孔等孔隙為主，孔喉配置稍差，滲透性能較差。

研究區(qū)內(nèi)的儲集層質(zhì)量受到沉積相和溶蝕作用、新生變形作用和白云石化作用等建設(shè)性成巖作用的控制。臺地內(nèi)部的臺內(nèi)灘相是有利的儲集層。對儲集層改善作用最大的同生期溶蝕和表生期溶蝕，形成了絕大多數(shù)的有效孔隙，是研究區(qū)儲集層形成的主要成因。同生期溶蝕形成組構(gòu)選擇性為主的溶蝕孔隙，而表生期溶蝕則將原有的孔隙擴(kuò)大溶蝕，形成非組構(gòu)溶蝕孔隙及溶溝、溶縫和溶洞，進(jìn)一步改善了儲層的儲滲能力。

本文撰寫過程中得到了成都理工大學(xué)周文教授的指導(dǎo)，在此表示衷心感謝！

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