葛善良，魯新便，盛海波，付國民

（1.中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊830011；2.長安大學資源學院，陜西西安710054）

2010年在塔里木盆地塔中順托果勒低隆東南斜坡順托2號構(gòu)造部署主探志留系柯坪塔格組（分為柯下段、柯中段和柯上段）的順9井，于柯下段鉆遇油層29.5 m，發(fā)現(xiàn)了致密砂巖油藏，標志著順托果勒低隆的油氣勘探取得了重大突破，上報預測石油地質(zhì)儲量12 139.31×104t，成為塔河油田碎屑巖油藏重要的后備資源戰(zhàn)略基地。由于順9井區(qū)儲層相對致密，常規(guī)試油及壓裂改造效果差，水平井分段壓裂完井具有穩(wěn)產(chǎn)但不高產(chǎn)的特點，因此儲層的孔隙結(jié)構(gòu)成為影響研究區(qū)致密砂巖油藏開發(fā)效果的關(guān)鍵因素［1］。為此，筆者利用巖心分析、掃描電鏡、壓汞、核磁共振等分析測試資料，對塔中順9井區(qū)柯下段儲層特征進行研究及評價，以期為研究區(qū)儲量的規(guī)模動用及后續(xù)的勘探開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

塔里木盆地塔中順托果勒低隆位于沙雅隆起帶、塔中隆起帶2個正向構(gòu)造帶和阿瓦提坳陷、滿加爾坳陷2個負向構(gòu)造帶之間，為北寬南窄的馬鞍形樞紐構(gòu)造，是塔中北斜坡的次級低隆起［2］。其形成于加里東運動中期，在漫長的地質(zhì)歷史演化過程中，雖與相鄰的隆起和坳陷一起經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，但相對于塔北和塔中隆起帶，其構(gòu)造背景較為穩(wěn)定，為志留系油氣的保存提供了有利條件。研究區(qū)柯下段砂巖十分發(fā)育，頂部致密砂巖段為主要目的層；柯中段發(fā)育連續(xù)穩(wěn)定的暗色泥巖，可作為區(qū)域?qū)Ρ葮酥緦?；柯上段廣泛發(fā)育瀝青砂巖且具有良好油氣顯示［3］。

2 儲層巖石學特征及儲集空間類型

2.1 儲層巖石學特征

研究區(qū)379塊巖石薄片鑒定結(jié)果表明，柯下段儲層主要為細粒灰色巖屑砂巖和長石巖屑砂巖，其砂巖中常含泥質(zhì)條帶，巖屑含量整體較高，石英含量較低。巖屑主要有火成巖巖屑和黑云母、千枚巖、石英巖、片巖等變質(zhì)巖巖屑，沉積巖巖屑較少。顆粒分選中等，磨圓度不高，以次棱角狀—次圓狀為主，具有成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度中等的特點。膠結(jié)物主要為粘土礦物、碳酸鹽礦物和硅質(zhì)礦物，膠結(jié)類型主要為接觸式膠結(jié)，局部可見鑲嵌式膠結(jié)。支撐類型為顆粒支撐，顆粒之間主要為線接觸，部分為凹凸接觸。掃描電鏡分析結(jié)果表明，儲層的粘土礦物含量較高，為5.2%～14.5%，平均為8.6%；以伊蒙混層（44.3%）、綠泥石（25.61%）和伊利石（18.61%）為主，其次為綠蒙混層（8.84%），高嶺石含量極少（2.64%）。

2.2 儲集空間類型

順9井區(qū)柯下段致密砂巖段的儲集空間類型由原生孔隙、次生孔隙和裂縫組成，其中原生孔隙以殘余粒間孔為主，占有效總孔隙度的50%～60%，其次為粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔。孔隙組合類型為殘余粒間孔、溶蝕粒間孔、裂縫、微孔混合型。

原生孔隙 原生孔隙主要包括沉積后未遭受過溶蝕或膠結(jié)等重大成巖作用而形成的原生粒間孔，以及巖石形成后經(jīng)過機械壓實和膠結(jié)等作用所形成的殘余粒間孔［4-5］。研究區(qū)174塊鑄體薄片的鏡下觀察結(jié)果顯示，其顆粒之間多呈線接觸，部分為凹凸接觸，表明柯下段遭受機械壓實和壓溶作用強烈；原生孔隙以殘余粒間孔為主，一般表現(xiàn)為不規(guī)則的三角形或多邊形（圖1a）。

圖1 塔中順9井柯下段儲層孔隙類型

次生孔隙 研究區(qū)柯下段發(fā)育的次生孔隙主要包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔和微裂縫。其中，粒間溶孔指巖石顆粒邊緣被溶蝕，形成港灣狀或不規(guī)則的溶蝕孔［6］，孔徑一般為0.1～0.3 mm。粒內(nèi)溶孔是流體介質(zhì)對顆粒進行選擇性溶蝕所形成的溶蝕孔隙，順9井區(qū)主要發(fā)育長石和巖屑粒內(nèi)溶孔，另有少量石英顆粒粒內(nèi)溶孔（圖1b），其直徑較小，一般為2～3 μm，對儲層物性的改善具有一定影響。晶間孔是形成于自生礦物重結(jié)晶晶體之間的孔隙［7］，一般為粘土礦物晶間孔，研究區(qū)主要發(fā)育蜂窩狀伊利石晶間孔、針葉狀綠泥石晶間孔（圖1c）、伊蒙混層晶間孔和泥質(zhì)雜基間微孔隙。微裂縫可能是由成巖作用或構(gòu)造作用形成，研究區(qū)鑄體薄片觀察表明，其微裂縫發(fā)育，往往形成于雜基附近（圖1d），泥質(zhì)含量一般大于6%；雖然微裂縫的存在對孔隙度的貢獻較小，但由于其連通性較好，可以改善儲層的滲透性［8］。

3 物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1 物性特征

順9井區(qū)173塊樣品的孔隙度和滲透率分析結(jié)果表明，柯下段儲層的孔隙度為2.9%～16%，平均為7.7%，主要為4%～10%；滲透率為0.01×10-3～14.1×10-3μm2，平均為0.49×10-3μm2，主要為0.01×10-3～4.0×10-3μm2。剔除由于測試樣品具有天然裂縫而引起的測試異常值，儲層基質(zhì)孔隙度平均為7.13%，滲透率為0.32×10-3μm2，具有特低孔隙和超低滲透特征。研究區(qū)的孔隙度和滲透率整體成正相關(guān)，但無相關(guān)關(guān)系，孔滲相關(guān)系數(shù)低，表明其柯下段儲層的孔隙結(jié)構(gòu)復雜，物性影響因素較多［9-10］。

3.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.2.1 高壓壓汞

高壓壓汞是通過某一恒定進汞壓力下的進汞量來計算喉道半徑及該進汞壓力對應的喉道所控制的體積［10］。根據(jù)研究區(qū)22組高壓壓汞實驗數(shù)據(jù)分析柯下段的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)果表明，研究區(qū)儲層具有分選系數(shù)中等、細歪度、低峰態(tài)、高排驅(qū)壓力、高中值壓力、低中值半徑和低退汞效率的特征（表1）。喉道半徑分布范圍窄，孔喉結(jié)構(gòu)不均一性較強。喉道類型多樣，有效孔隙、有效喉道比例低且分布不穩(wěn)定，對滲流不起作用或起極小作用的細微喉道占喉道的絕大部分，孔隙結(jié)構(gòu)復雜，這也是導致研究區(qū)柯下段儲層低孔低滲透的關(guān)鍵因素。

表1 塔中順9井區(qū)柯下段儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)

3.2.2 恒速壓汞

恒速壓汞與高壓壓汞對孔隙結(jié)構(gòu)分析的側(cè)重點不同［10-12］。研究區(qū)的恒速壓汞資料證實，其柯下段儲層具有孔隙結(jié)構(gòu)復雜、喉道細小的特征，喉道半徑為0.3～1.4 μm，孔隙半徑為145～148 μm，喉道、孔隙偏細，皆為近正態(tài)單峰態(tài)，孔喉比大，孔喉分異較大。與中、高滲透儲層相比，低滲透儲層的孔喉比分布范圍較寬；單個孔隙被少數(shù)小喉道控制，孔隙間的連通性較差，很多儲存油（氣）的孔隙成為無效孔隙或死孔隙，其油（氣）難以流經(jīng)小喉道，因此采收率很低［9］。研究區(qū)儲層的喉道半徑小，孔喉比大，喉道是控制儲層滲流能力的關(guān)鍵因素。

3.2.3 核磁共振

由于低滲透儲層的孔隙小、喉道細微、比表面巨大，導致儲層孔、喉表面與流體間的相互作用較強。表征液固作用的參數(shù)為可動流體飽和度，其測試方法為核磁共振測試技術(shù)［12］。通過測試巖心橫向弛豫時間分布譜圖進行油氣藏流體特性、孔隙度、滲透率、孔徑分布、束縛水和可動流體飽和度等儲層參數(shù)分析［13］。流體在巖石中的分布存在一個弛豫時間界限，大于該界限，流體處于自由狀態(tài)，為可動流體；小于該界限，孔隙中的流體被毛管壓力或粘滯力束縛，處于束縛狀態(tài)，為束縛流體［14］。

研究區(qū)13塊樣品的核磁共振可動流體飽和度測試結(jié)果表明，其儲層的核磁孔隙度為6.3%～9.7%，平均為7.9%；核磁滲透率為0.03×10-3～0.66×10-3μm2，平均為0.22×10-3μm2；可動流體飽和度為2.8%～26.3%，平均為13.5%。可動流體飽和度與核磁孔隙度、核磁滲透率成指數(shù)正相關(guān)關(guān)系，且可動流體飽和度與核磁滲透率的相關(guān)性明顯優(yōu)于核磁孔隙度（圖2），表明對于致密儲層，滲透率是影響其可動流體飽和度的重要因素。由于儲層滲透率主要受控于孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，微裂縫發(fā)育程度、孔隙連通性及次生孔隙發(fā)育程度、粘土充填孔隙程度、重結(jié)晶等儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征是影響可動流體飽和度的主要因素。

圖2 順9井區(qū)可動流體飽和度與核磁孔隙度和核磁滲透率的關(guān)系

4 成巖作用及孔隙演化

4.1 成巖作用

塔中順9井區(qū)柯下段儲層的成巖作用主要有壓實作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用以及交代作用，存在2期方解石膠結(jié)和2期硅質(zhì)顆粒溶蝕現(xiàn)象，成巖演化處于中成巖A期階段。

壓實作用 隨著埋深的增加，研究區(qū)砂巖儲層發(fā)生水分排出、孔隙度降低以及體積縮小現(xiàn)象［15］。鏡下觀察結(jié)果表明，顆粒之間多呈點接觸、線接觸，部分為凹凸接觸。韌性礦物如黑云母發(fā)生彎曲變形，而脆性顆粒則發(fā)育裂紋、破碎。塑性巖屑雜基化，多形成假雜基。壓實作用發(fā)生在整個成巖作用過程中，隨著壓實作用的增強，儲層原生粒間孔變小，顆粒排列緊密，巖石密度增大，儲集性能變差。

膠結(jié)作用 膠結(jié)作用是影響儲層孔隙度和滲透率等儲集性能的重要因素。順9井區(qū)柯下段儲層的膠結(jié)作用主要有自生粘土礦物膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)3種類型。自生粘土礦物膠結(jié)物主要為綠泥石和伊蒙混層，其次為伊利石、高嶺石和綠蒙混層；自生粘土礦物的主要物質(zhì)來源為碎屑巖中不穩(wěn)定組分的蝕變作用和上覆粘土巖中的粘土轉(zhuǎn)化。碳酸鹽膠結(jié)物主要為方解石、鐵方解石和鐵白云石；方解石膠結(jié)物在早成巖階段和中成巖階段均有形成，充填于碎屑顆粒間，早成巖階段往往呈基底式膠結(jié)，極少量充填于顆粒破碎的裂隙之間；中成巖階段含鐵碳酸鹽常以粒狀充填于碎屑顆粒間，或以交代其他礦物的形式出現(xiàn)。硅質(zhì)膠結(jié)主要為石英次生加大和自生石英雛晶，石英次生加大主要出現(xiàn)在缺失綠泥石薄膜處，晶型較好，多呈集合體狀產(chǎn)出。膠結(jié)作用降低了儲層的儲集性能，但在一定程度上也抑制了壓實作用對儲層的破壞［15］。

溶蝕作用 溶蝕作用是改善順9井區(qū)儲層物性的重要因素?？孪露蝺拥娜芪g作用主要有長石溶蝕、巖屑溶蝕，部分為石英顆粒溶蝕，以及少量方解石膠結(jié)物溶蝕。研究區(qū)的溶蝕作用較為普遍，部分噴出巖巖屑易溶蝕，長石溶蝕發(fā)育程度不等，鉀長石溶蝕形成高嶺石，對柯下段儲層物性的改善起到一定的建設(shè)性作用。

交代作用 研究區(qū)交代作用相對較弱，主要為粘土礦物交代石英顆粒、中成巖階段鐵白云石、方解石交代石英顆粒以及粘土礦物之間的交代作用。

4.2 孔隙演化

綜合成巖作用分析結(jié)果認為，塔中順9井區(qū)柯下段儲層的孔隙演化過程為：初始壓實作用孔隙減小—早成巖階段方解石膠結(jié)—早成巖階段硅質(zhì)顆粒溶蝕—瀝青充填—中成巖階段方解石膠結(jié)—石英次生加大—自生石英與硅質(zhì)顆粒發(fā)生第2期溶蝕—方解石鐵白云石化—第2期原油充注。由于石英次生加大減少的孔隙大于中成巖階段硅質(zhì)顆粒溶蝕和鐵白云石產(chǎn)生的孔隙，因此第2期原油充注時的孔隙度總體已減小［16-17］。

利用Weyl公式［18］，計算得出研究區(qū)儲層砂巖的原始孔隙度為31.79%。壓實和膠結(jié)作用是孔隙度減小的主要原因，經(jīng)溶蝕作用等建設(shè)性成巖作用改造后，柯下段儲層的平均孔隙度約為7.13%。

5 儲層綜合評價

以滲透率、孔隙度、排驅(qū)壓力、平均孔隙半徑、平均喉道半徑、可動流體比率、有效厚度和儲量豐度作為低滲透儲層評價參數(shù)，結(jié)合區(qū)域特低滲透儲層的特性，利用聚類分析法，將塔中順9井區(qū)柯下段儲層劃分為Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ類。其中Ⅰ類儲層粘土礦物含量相對較低，一般小于8.6%；儲集空間類型以原生孔隙為主，微裂縫發(fā)育；具有相對較低排驅(qū)壓力、低孔喉比、高可動流體比率等特點，且儲量豐度超過35×104t/km2，可滿足高投資成本水平段分段壓裂完井的水平井儲量控制要求。因此，Ⅰ類儲層為研究區(qū)相對優(yōu)質(zhì)儲層，是增儲上產(chǎn)首選目標，Ⅱ和Ⅲ類儲層由于物性較差、儲量豐度較低，可待致密砂巖油藏開發(fā)技術(shù)進一步完善后再進行評價（表2）。

表2 塔中順9井區(qū)柯下段致密砂巖儲層綜合評價

6 結(jié)論

塔中順9井區(qū)柯下段儲層主要為細粒巖屑、長石巖屑砂巖，具有成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度中等的特點。其儲層物性較差，孔隙結(jié)構(gòu)復雜，儲集空間類型主要為殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔和微裂縫5種類型。儲層孔喉比較大，喉道是控制儲層滲流能力的關(guān)鍵因素。順9井區(qū)柯下段致密砂巖儲層可動流體飽和度較低，微裂縫發(fā)育程度、孔隙連通性及次生孔隙發(fā)育程度、粘土充填孔隙程度、重結(jié)晶等儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征均為影響可動流體飽和度的主要因素。研究區(qū)柯下段破壞性成巖作用主要有壓實作用和膠結(jié)作用，建設(shè)性成巖作用主要為溶蝕作用，柯下段砂巖存在2期方解石膠結(jié)、2期硅質(zhì)顆粒溶蝕現(xiàn)象，成巖演化處于中成巖A期階段。利用儲層物性和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，可將研究區(qū)柯下段劃分為3類儲層，其中Ⅰ類儲層為相對優(yōu)質(zhì)儲層，是增儲上產(chǎn)的首選目標。

［1］ 王聰.勝利油區(qū)致密砂巖油藏水平井開采技術(shù)［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（3）：86-88.

［2］ 熊萬林，陳洪漢，云露，等.塔中隆起北坡順托果勒區(qū)塊志留系儲層油氣充注歷史——以順9井流體包裹體分析為例［J］.石油學報，2013，34（2）：239-246.

［3］ 楊海軍，鄔光輝，孫麗霞，等.塔中北斜坡志留系巖性油藏形成條件與勘探方向［J］.新疆石油地質(zhì)，2007，28（3）：286-288.

［4］ 馮增昭.沉積巖石學［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993：84-155.

［5］ 魏海峰，凡哲元，袁向春.致密油藏開發(fā)技術(shù)研究進展［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（2）：62-66.

［6］ 邱隆偉，周涌沂，高青松，等.大牛地氣田石炭系—二疊系致密砂巖儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征及其影響因素［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（6）：15-18，22.

［7］ 王文耀，曹家玉，郭光，等.江蘇龍?zhí)督M致密砂巖孔隙結(jié)構(gòu)和因子分析［J］.石油實驗地質(zhì)，1994，16（2）：164-171.

［8］ 謝潤成，周文，晏寧平，等.致密低滲砂巖儲層質(zhì)量控制因素研究——以靖邊氣田盒8段為例［J］.石油實驗地質(zhì)，2010，32（2）：120-123.

［9］ 王瑞飛.低滲透砂巖儲層微觀特征及物性演化研究［D］.西安：西北大學，2007.

［10］ 何文祥，楊億前，馬超亞，等.特低滲透砂巖儲層傷害的實驗研究［J］.特種油氣藏，2011，18（2）：96-98.

［11］ 王金勛，楊普華，劉慶杰，等.應用恒速壓汞實驗數(shù)據(jù)計算相對滲透率曲線［J］.石油大學學報：自然科學版，2003，27（4）：66-69.

［12］ 王為民，郭和坤，葉朝輝.利用核磁共振可動流體評價低滲透油田開發(fā)潛力［J］.石油學報，2001，22（6）：40-44.

［13］ 成志剛，宋子齊，何羽飛，等.巖石物理相分類與致密儲層含氣層評價——以蘇里格氣田東區(qū)致密儲層老井復查為例［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（5）：23-27，32.

［14］ 張曉莉，謝正溫.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)三疊系延長組長8儲層特征［J］.礦物巖石，2006，26（4）：83-88.

［15］ 吳俊紅.巴喀油田八道灣組致密砂巖儲層沉積特征［J］.特種油氣藏，2013，20（1）：39-43.

［16］ 周小進，范明.塔里木盆地塔中地區(qū)油氣特征及成藏模式探討［J］.石油實驗地質(zhì)，1997，19（2）：148-152.

［17］ 呂修祥.塔里木盆地塔中低凸起志留系油氣成藏機理初探［J］.石油實驗地質(zhì)，1997，19（4）：328-331.

［18］ Beard D C，Wely P K.Influence of texture on porosity and permea?bility of unconsolidated sand［J］.AAPG Bulletin，1973，57（2）：349-369.