潘 榮，朱筱敏，張劍鋒，何 敏，邸宏利

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣與資源探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 3.中國(guó)石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400021 4.中國(guó)石油塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000

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克拉蘇沖斷帶深層碎屑巖有效儲(chǔ)層物性下限及控制因素

潘 榮1,2，朱筱敏1,2，張劍鋒2，何 敏3，邸宏利4

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣與資源探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 3.中國(guó)石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400021 4.中國(guó)石油塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000

庫(kù)車(chē)坳陷克拉蘇沖斷帶深層白堊系碎屑巖儲(chǔ)層為研究區(qū)內(nèi)一套優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和主要產(chǎn)層，埋深2 300～7 900 m，取心偏少，有效儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)難度大。綜合運(yùn)用巖心、儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)分析和測(cè)井、壓汞、試油等資料，分別利用分布函數(shù)曲線法、含水飽和度上限值法、最小有效孔喉半徑法及排驅(qū)壓力法，求取了白堊系巴什基奇克組儲(chǔ)層不同深度下有效儲(chǔ)層的物性下限，并運(yùn)用回歸分析方法求取了物性下限與深度之間的函數(shù)方程，實(shí)現(xiàn)了物性下限與深度的動(dòng)態(tài)擬合。結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)有效儲(chǔ)層孔隙度下限取2.63%，有效儲(chǔ)層埋深下限預(yù)測(cè)達(dá)8 320 m；而理論上，克拉蘇沖斷帶有效儲(chǔ)層孔隙度下限可達(dá)1.69%，埋深下限可達(dá)9 860 m，勘探前景非常廣闊。本文在物性下限研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖性特征、埋深、地層壓力及成巖作用特征探討了深層有效儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素。儲(chǔ)層質(zhì)量差異主要受控于儲(chǔ)層的埋深、溶蝕作用及構(gòu)造破裂作用。

克拉蘇沖斷帶；有效儲(chǔ)層；物性下限；控制因素;巴什基奇克組;庫(kù)車(chē)坳陷

0 引言

塔里木盆地北部庫(kù)車(chē)坳陷具有豐富的油氣資源，為塔里木油田加快實(shí)現(xiàn)“十二五”末目標(biāo)的主攻地區(qū)之一。目前白堊系的勘探已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。油氣勘探的主力層系為白堊系巴什基奇克組[1-4]，克拉蘇沖斷帶上的大北區(qū)塊、克拉區(qū)塊均有探井獲得工業(yè)氣流。但其勘探風(fēng)險(xiǎn)仍然存在，主要是白堊系的埋深普遍超過(guò)5 000 m(克拉區(qū)塊較淺，埋深2 300～4 000 m)，深部構(gòu)造復(fù)雜且斷層較多，深部有效儲(chǔ)層控制因素及分布規(guī)律等問(wèn)題認(rèn)識(shí)不清，制約了油氣勘探的成效。前人[3]就研究區(qū)深部有效儲(chǔ)層深度下限做過(guò)研究，利用孔隙度下限反求深度下限，孔隙度下限取值3.5%?？紤]到有效儲(chǔ)層物性隨深度變化，并非某一固定值，這就需要求取與深度相關(guān)的物性下限。目前尚無(wú)對(duì)克拉蘇沖斷帶有效儲(chǔ)層物性下限的動(dòng)態(tài)研究。合理而客觀地確定有效儲(chǔ)層下限值，有利于合理劃分儲(chǔ)層、準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)有效厚度、準(zhǔn)確計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量，從而正確地評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)有效儲(chǔ)層[5]。因此，筆者針對(duì)研究區(qū)測(cè)井資料及巖心分析測(cè)試資料較為豐富的實(shí)際情況，綜合測(cè)井、壓汞、試油等資料，求取克拉蘇沖斷帶巴什基奇克組不同埋藏深度條件下有效儲(chǔ)層的物性下限，運(yùn)用回歸分析方法實(shí)現(xiàn)物性下限與深度之間的動(dòng)態(tài)擬合，預(yù)測(cè)研究區(qū)有效儲(chǔ)層可能的埋深下限區(qū)間，并分析深部有效儲(chǔ)層的影響因素。為深入挖掘克拉蘇沖斷帶油氣資源潛力提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

1.1 地質(zhì)概況

庫(kù)車(chē)坳陷構(gòu)造屬于天山褶皺帶南麓前陸盆地的前淵坳陷，是在海西晚期晚二疊世開(kāi)始發(fā)育，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),疊加在古生代被動(dòng)大陸邊緣之上發(fā)育起來(lái)的中、新生代疊合前陸盆地[6-8]。克拉蘇沖斷帶位于庫(kù)車(chē)坳陷北部，北臨北部單斜帶，南接拜城凹陷(圖1)。研究區(qū)內(nèi)下白堊統(tǒng)(頂部剝蝕，上白堊統(tǒng)缺失)與下伏侏羅系呈不整合接觸，下白堊統(tǒng)自下而上分為卡普沙良群(亞格列木組、舒善河組、巴西蓋組)和巴什基奇克組，沉積地層具有北厚南薄的特點(diǎn)。下白堊統(tǒng)沉積時(shí)，庫(kù)車(chē)坳陷基底沉降穩(wěn)定，構(gòu)造活動(dòng)較弱，南天山物源供給豐富，氣候干旱炎熱，沉積體系自北部山前由北向南表現(xiàn)為沖積扇--扇三角洲/辮狀河三角洲沉積體系[9-10]。三疊系的湖相泥巖及侏羅系的煤系地層為庫(kù)車(chē)坳陷主力生油層系[11]，白堊系砂體上覆廣泛分布的古近系膏鹽層則可作為全區(qū)優(yōu)質(zhì)蓋層[8,12]，優(yōu)質(zhì)的生儲(chǔ)蓋組合使得克拉蘇沖斷帶蘊(yùn)含巨大資源潛力。

據(jù)文獻(xiàn)[1]修改。圖1 庫(kù)車(chē)坳陷構(gòu)造單元及油氣分布Fig.1 Tectonic units and hydrocarbon distribution in Kuqa depression

1.2 儲(chǔ)層特征

白堊系巴什基奇克組自上而下可分為三個(gè)巖性段[1]，其沉積厚度最大可達(dá)400 m，埋深2 300～7 900 m。巖石薄片鑒定表明，白堊系巴什基奇克組砂巖以長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖、巖屑砂巖為主，含少量長(zhǎng)石巖屑質(zhì)石英砂巖。顆粒組成主要為石英、長(zhǎng)石及巖屑，其中石英體積分?jǐn)?shù)平均為50%，分選為中等--好，磨圓以次棱角狀為主，整體砂巖成分成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度中等偏低。巖心巖樣物性分析測(cè)試結(jié)果表明：埋深較淺的克拉區(qū)塊儲(chǔ)層物性較好，平均孔隙度為11.78%，平均滲透率為9.8×10-3μm2；大北區(qū)塊及克深區(qū)塊儲(chǔ)層平均孔隙度為4%，平均滲透率為0.07×10-3μm2。據(jù)胡文瑞[13]對(duì)儲(chǔ)層類型和低滲透儲(chǔ)層的劃分方案，克拉蘇沖斷帶巴什基奇克組儲(chǔ)層整體屬低--特低孔、低--特低滲儲(chǔ)層。在克拉蘇沖斷帶三個(gè)重點(diǎn)油氣產(chǎn)區(qū)中，克拉區(qū)塊砂巖儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間為溶蝕孔及原生孔隙，大北區(qū)塊及克深區(qū)塊主要儲(chǔ)集空間為次生孔隙及裂縫，其中裂縫在儲(chǔ)層有效性改造過(guò)程中起著非常關(guān)鍵的作用[3]。

2 有效儲(chǔ)層物性下限計(jì)算及檢驗(yàn)

有效儲(chǔ)層是指能夠儲(chǔ)集和滲流流體的儲(chǔ)集層，可包含油層、水層、氣層等。干層則是指儲(chǔ)集物性差、油氣水產(chǎn)能極小、產(chǎn)液量低于干層產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)層。前人對(duì)確定有效儲(chǔ)層物性下限的方法做過(guò)很多探索，如測(cè)試法、試油法、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、分布函數(shù)曲線法、最小有效孔喉半徑法等[14-16]。這些方法都比較成熟，并在我國(guó)不同地區(qū)實(shí)際運(yùn)用過(guò)。根據(jù)本區(qū)實(shí)際資料情況，采用分布函數(shù)曲線法、含水飽和度上限值法、最小有效孔喉半徑法及排驅(qū)壓力法求取巴什基奇克組儲(chǔ)層不同深度的不同物性下限(見(jiàn)圖2，每種方法圖示以典型井為例)。

a，b.分布函數(shù)曲線法；c，d.含水飽和度上限值法；e，f.最小有效孔喉半徑法；g，h.排驅(qū)壓力法。圖2 克拉蘇沖斷帶巴什基奇克組不同方法求取的儲(chǔ)層物性下限Fig.2 Lower physical property limit in Bashijiqike Formation sandstone in Kelasu structure zone

2.1 有效儲(chǔ)層物性下限計(jì)算

2.1.1 分布函數(shù)曲線法

分布函數(shù)曲線法從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度出發(fā)，在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別繪制有效儲(chǔ)層(包括氣層、含氣水層、差氣層、水層)與非有效儲(chǔ)層(干層)的物性頻率分布曲線，兩條曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值為有效儲(chǔ)層的物性下限值[17]。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，當(dāng)兩個(gè)樣本總體分布有相互混合和交叉時(shí)，區(qū)分這兩個(gè)樣本的界限定在二者損失概率相等的地方，這樣兩者損失之和最小[17]；在頻率曲線分布圖上即為兩條曲線相交處，故可取交點(diǎn)值作為劃分有效儲(chǔ)層的下限。

研究區(qū)儲(chǔ)集層的取心資料較少，白堊系巴什基奇克組的鉆井取心長(zhǎng)約占其地層進(jìn)尺的5%。而測(cè)井資料相對(duì)豐富，利用測(cè)井解釋的孔隙度和滲透率資料對(duì)克拉蘇沖斷帶15口井進(jìn)行分析，獲得不同深度有效儲(chǔ)層的物性下限，其中最小孔隙度下限為3%(圖2a)，最小滲透率下限為0.045×10-3μm2(圖2b)。

2.1.2 含水飽和度上限值法

含水飽和度上限值指儲(chǔ)層進(jìn)入主要產(chǎn)油氣期的最高含水飽和度值。研究區(qū)在實(shí)際生產(chǎn)測(cè)井綜合解釋中一般將含油飽和度小于40%的層歸為水層或干層。因此，我們?nèi)⊙芯繀^(qū)的含水飽和度上限值為60%，并利用含水飽和度和物性相關(guān)性來(lái)計(jì)算儲(chǔ)層物性下限，回歸相關(guān)性小于70%的值棄之。此方法求取的最小孔隙度下限值為2.63%(圖2c)，最小滲透率下限值為0.044×10-3μm2(圖2d)。

2.1.3 最小有效孔喉半徑法

克拉蘇沖斷帶主要產(chǎn)出天然氣，基于巖樣壓汞資料，取累積滲透率貢獻(xiàn)值為99.99%對(duì)應(yīng)的中值半徑為最小有效孔喉半徑，并利用最小有效孔喉半徑與物性關(guān)系來(lái)求取物性下限。大北區(qū)塊取0.03 μm作為最小有效中值半徑，克深區(qū)塊取0.02 μm作為最小有效中值半徑。中值半徑與物性回歸相關(guān)性小于70%的數(shù)據(jù)點(diǎn)均未采用，利用此法求取有效儲(chǔ)層的孔隙度下限：大北區(qū)塊為4.40%(圖2e)，克深區(qū)塊為3.28%(圖2f)。

2.1.4 排驅(qū)壓力法

排驅(qū)壓力法實(shí)際上是最小有效孔喉法的一種變相方法，在實(shí)際操作過(guò)程中，可使用排驅(qū)壓力來(lái)代替最小有效孔喉半徑，與物性交匯求取下限[18]。本次研究用排驅(qū)壓力與孔隙度滲透率數(shù)據(jù)進(jìn)行交匯，畫(huà)出趨勢(shì)線，以趨勢(shì)線最大拐點(diǎn)處的物性值作為物性下限。數(shù)據(jù)點(diǎn)過(guò)少，不能看出趨勢(shì)的井均未采用。利用排驅(qū)壓力法求取有效儲(chǔ)層的最小物性下限分別是：孔隙度為3.5%(圖2g)，滲透率為0.06×10-3μm2(圖2h)。

2.1.5 有效儲(chǔ)層物性下限與深度的函數(shù)關(guān)系

通過(guò)上述計(jì)算和分析可以得到不同埋深下克拉蘇沖斷帶巴什基奇克組儲(chǔ)集層有效儲(chǔ)層的物性下限。將上述四種方法得到的結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，在相同或相近的埋藏深度范圍內(nèi)，采用四種方法計(jì)算的物性下限值基本一致；說(shuō)明所采用的計(jì)算方法是可行的，計(jì)算結(jié)果是可靠的。為了消除單一方法的誤差，對(duì)采取上述多種方法獲得的有效儲(chǔ)層物性下限與深度進(jìn)行回歸擬合，獲得有效儲(chǔ)層的孔隙度下限、滲透率下限與深度的函數(shù)關(guān)系方程(圖3)。

φcutoff為孔隙度下限值，%；kcutoff為滲透率下限值，10-3 μm2；h為埋藏深度，m。圖3 克拉蘇沖斷帶巴什基奇克組儲(chǔ)集層有效儲(chǔ)層物性下限與深度關(guān)系Fig.3 Relation of lower physical property limit with depth of the Bashijiqike Formation sandstone in Kelasu structure zone

由有效儲(chǔ)層物性下限與深度的動(dòng)態(tài)函數(shù)關(guān)系可知：當(dāng)儲(chǔ)層埋深為4 000 m時(shí)，有效儲(chǔ)層孔隙度下限為7.33%，滲透率下限為0.340×10-3μm2；而當(dāng)儲(chǔ)層埋深為7 000 m時(shí)，有效儲(chǔ)層孔隙度下限為3.70%，滲透率下限為0.023×10-3μm2。一般來(lái)說(shuō)，隨著埋藏深度的增加，地層壓力也增大，當(dāng)流體進(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)，對(duì)儲(chǔ)層物性要求降低；因此，深層有效儲(chǔ)層物性下限較小。由含水飽和度上限值法求得的最小孔隙度下限為2.63%，利用圖3中的擬合方程計(jì)算埋深下限為8 320 m。這一深度與前人[3]利用模型預(yù)測(cè)等方法預(yù)測(cè)的巴什基奇克組深度下限結(jié)果吻合。

2.2 有效儲(chǔ)層的物性下限檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)圖3中公式計(jì)算結(jié)果的合理性，我們抽取了庫(kù)車(chē)坳陷克拉蘇沖斷帶5口井、共計(jì)14個(gè)試油層段的結(jié)果對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。若試油結(jié)果為非有效儲(chǔ)層(干層)，則其平均孔隙度和滲透率參數(shù)值應(yīng)低于擬合公式計(jì)算的物性下限值；若試油結(jié)果為有效儲(chǔ)層(氣層、水層或氣水同層)，則其平均孔隙度和滲透率參數(shù)值應(yīng)高于擬合公式計(jì)算的物性下限值。檢驗(yàn)結(jié)果有1個(gè)試油層段與計(jì)算結(jié)果不符，總體正確率為93%。分析不符原因可能是測(cè)試層段厚度過(guò)大，試油解釋結(jié)果精度偏低。綜合分析認(rèn)為，利用上述有效儲(chǔ)層物性下限與深度的擬合方程計(jì)算求取有效儲(chǔ)層物性下限是可靠的。

2.3 理論下限值討論

研究有效儲(chǔ)層物性孔隙度下限與深度擬合關(guān)系圖(圖3)不難發(fā)現(xiàn)，不同深度的孔隙度下限值大多分布在回歸曲線兩側(cè)，也就是說(shuō)，孔隙度下限值可能存在一定區(qū)間范圍。因此，按照樣品點(diǎn)的分布范圍對(duì)回歸曲線范圍進(jìn)行外擴(kuò)，并求取上下兩條曲線的函數(shù)表達(dá)式(圖4)，曲線Ⅰ為孔隙度下限值的可能最大值與深度的關(guān)系，曲線Ⅲ為孔隙度下限值的可能最小值與深度的關(guān)系。由圖4可以看出，當(dāng)孔隙度下限值取2.63%時(shí)，深度下限可取值范圍為7 280～9 860 m；當(dāng)深度下限取8 320 m時(shí)，物性下限取1.69%～3.60%范圍均可作為有效儲(chǔ)層物性范圍。因此，三條曲線有著不同的地質(zhì)意義：曲線Ⅱ?yàn)榭紫抖认孪夼c深度的動(dòng)態(tài)關(guān)系表達(dá)，曲線Ⅰ對(duì)有效儲(chǔ)層極限深度下限(A點(diǎn)，9 860 m)起約束意義，曲線Ⅲ對(duì)有效儲(chǔ)層極限孔隙度下限(B點(diǎn)，1.69%)起控制作用。理論上，克拉蘇沖斷帶有效儲(chǔ)層孔隙度下限可達(dá)1.69%，而埋深下限可達(dá)9 860 m。

圖例同圖3。圖4 有效儲(chǔ)層孔隙度下限與深度關(guān)系Fig.4 Relation of porosity lower limit with depth of the effective clastic reservoirs

3 有效儲(chǔ)層發(fā)育控制因素

克拉蘇構(gòu)造帶白堊系沉積環(huán)境主要為扇三角洲/辮狀河三角洲沉積，垂向上多期扇體相互疊置，平面上多個(gè)扇體連接，形成了白堊紀(jì)規(guī)模巨大的儲(chǔ)集砂體。研究區(qū)白堊系巴什基奇克組儲(chǔ)層埋深較深，大北區(qū)塊、克深區(qū)塊巖心物性測(cè)試分析表明其物性較差，但大北區(qū)塊部分探井高產(chǎn)展示了有效儲(chǔ)層的存在，分析有效儲(chǔ)層可能受多種因素影響。大北區(qū)塊井位較多，資料相對(duì)豐富，因此有效儲(chǔ)層發(fā)育控制因素分析主要以大北區(qū)塊為例。在有效儲(chǔ)層物性下限計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析不同巖性、埋深、地層壓力、成巖作用等條件下儲(chǔ)層的有效性，進(jìn)而探討有效儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素。

3.1 巖性影響----中粗砂巖和細(xì)砂巖儲(chǔ)層有效性較好

大北區(qū)塊白堊系巴什基奇克組儲(chǔ)層主要巖性可分為粉砂巖、細(xì)砂巖、中粗砂巖及含礫砂巖，其有效儲(chǔ)層占比分別為59.17%，61.53%，61.24%，41.25%。不同類型巖石可能因?yàn)榱６?、分選、雜基含量等巖石組構(gòu)特征的不同，而導(dǎo)致其儲(chǔ)層物性也會(huì)存在差異性。對(duì)比四種巖性基于巖石薄片統(tǒng)計(jì)的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)和膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)發(fā)現(xiàn)，粉砂巖泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)最高，含礫砂巖的膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)最高。一般來(lái)說(shuō)，泥質(zhì)雜基的存在，除了本身堵塞孔隙外，在壓實(shí)過(guò)程中可以起到潤(rùn)滑作用，加速壓實(shí)作用對(duì)原生孔隙的破壞。另外，粉砂巖粒度偏細(xì)，深埋條件下自身抗壓實(shí)能力較弱，加之高體積分?jǐn)?shù)的泥質(zhì)雜基(12.5%)，有效儲(chǔ)層含量自然偏低。研究區(qū)內(nèi)含礫砂巖本身多為顆粒支撐，早期物性較好，孔喉聯(lián)通性好；成巖后期地層水進(jìn)入強(qiáng)烈膠結(jié)[19]，使其物性變差。通過(guò)大北區(qū)塊巖心物性與深度關(guān)系圖(圖5)可看出，細(xì)砂巖樣品最豐富，埋深深度相近條件下，細(xì)砂巖物性好于粉砂巖，中粗砂巖好于細(xì)砂巖。因此，研究區(qū)中粗砂巖和細(xì)砂巖儲(chǔ)層有效性好。

3.2 砂厚影響----小于3 m的薄層砂體有效性高

圖5 大北區(qū)塊巴什基奇克組深度與物性關(guān)系圖及顯微照片F(xiàn)ig.5 Relation of physical property with depth and microscopic characteristics of Bashijiqike Formation sandstone in Dabei area

在鉆井巖心描述、巖屑錄井分析的基礎(chǔ)上，分別統(tǒng)計(jì)了大北區(qū)塊11口井巴什基奇克組細(xì)砂巖單層厚度，其分布特征如下：<1 m占42.11%，1～2 m占38.42%，2～3 m占11.84%，3～4 m占2.89%，4～5 m占2.89%，5～6 m占1.05%，>6 m占0.79%。三角洲砂體的沉積厚度較薄，說(shuō)明研究區(qū)巴什基奇克組沉積時(shí)期河道遷移改道頻繁，發(fā)育薄層砂。通過(guò)統(tǒng)計(jì)不同厚度細(xì)砂巖相砂體的有效儲(chǔ)層所占比例發(fā)現(xiàn)，0～1，1～2，2～3，3～4，4～5，5～ 6，>6 m砂厚區(qū)間有效儲(chǔ)層占比依次為19.47%，35.86%，19.95%，4.30%，11.68%，4.70%，4.05%(圖6)，可見(jiàn)薄層砂體有效性更高。戴俊生等[20]以天山山前某油田砂泥間互地層為例,模擬研究裂縫在砂泥巖間互地層中的延伸規(guī)律和穿透性，結(jié)果顯示，相同受力條件下，越薄的砂巖層越容易產(chǎn)生構(gòu)造裂縫。薄砂層構(gòu)造裂縫發(fā)育也在庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)車(chē)野外露頭裂縫研究中得到驗(yàn)證*沈安江, 張榮虎. 庫(kù)車(chē)--塔北地區(qū)白堊系--古近系沉積儲(chǔ)層研究及目標(biāo)優(yōu)選. 庫(kù)爾勒:中國(guó)石油天然氣股分有限公司塔里木油田分公司.2010.。因而對(duì)儲(chǔ)層有效性來(lái)說(shuō)，薄砂層在數(shù)量、構(gòu)造裂縫發(fā)育上占有優(yōu)勢(shì)。

3.3 超壓影響----地層異常壓力越高有效儲(chǔ)層越發(fā)育

圖6 大北區(qū)塊巴什基奇克組儲(chǔ)層砂體厚度與有效儲(chǔ)層占比關(guān)系Fig.6 Relation of sandstone thickness with percentage content of the effective reservoir in Bashijiqike Formation sandstone in Dabei area

圖7 大北區(qū)塊巴什基奇克組儲(chǔ)層壓力系數(shù)與有效儲(chǔ)層占比關(guān)系Fig.7 Relation of pressure coefficient with percentage content of the effective reservoir in Bashijiqike Formation sandstone in Dabei area

地層高壓力對(duì)有效儲(chǔ)層的控制作用主要表現(xiàn)為：延緩巖石的壓實(shí)作用和抑制巖石的壓溶作用[21]，使得已形成的孔隙免于壓實(shí)破壞；促進(jìn)有機(jī)酸的生成,從而易形成次生孔隙[22]；形成裂縫，不僅增加儲(chǔ)層的有效儲(chǔ)集空間，更可改善系統(tǒng)內(nèi)儲(chǔ)層聯(lián)通性，提高儲(chǔ)層的滲透能力。大北區(qū)塊巖心平均滲透率小于0.1×10-3μm2，測(cè)井平均滲透率大多小于0.3×10-3μm2，而大北區(qū)塊氣井的生產(chǎn)測(cè)試滲透率普遍大于1×10-3μm2，主要集中分布在(5～30)×10-3μm2。生產(chǎn)測(cè)試滲透率較巖心樣品測(cè)試滲透率和測(cè)井滲透率均要高，反映巴什基奇克組儲(chǔ)層裂縫的發(fā)育[23]。大北區(qū)平均壓力系數(shù)為1.6，為超壓--強(qiáng)超壓系統(tǒng)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)大北區(qū)塊單井不同井段不同壓力系數(shù)與有效儲(chǔ)層占比的關(guān)系(圖7)，發(fā)現(xiàn)隨著壓力系數(shù)增大，有效儲(chǔ)層占比增大；說(shuō)明地層異常高壓對(duì)有效儲(chǔ)層發(fā)育是有控制作用的。但由于研究區(qū)內(nèi)異常壓力條件發(fā)育較為一致，主要由喜馬拉雅晚期構(gòu)造擠壓形成[24]，因此異常高壓為有效儲(chǔ)層形成的重要因素，但不是儲(chǔ)層物性差異形成的主控因素。

3.4 埋深影響----埋藏深度控制有效儲(chǔ)層的發(fā)育

克拉蘇沖斷帶地溫梯度為26～28 ℃/km[25]，壓力系數(shù)1.53～1.64，為常溫超壓-強(qiáng)超壓系統(tǒng)。白堊系儲(chǔ)層受早期緩慢淺埋(表生作用)、中期快速深埋、晚期深埋調(diào)整的埋藏方式、不整合面等影響，有效儲(chǔ)層的埋藏下限比較復(fù)雜。結(jié)合克拉蘇沖斷帶儲(chǔ)層成巖研究發(fā)現(xiàn)，隨著埋深增大，儲(chǔ)層成巖演化具有明顯的深度分帶性：埋深小于4 000 m，克拉區(qū)塊,巴什基奇克組儲(chǔ)層處于早成巖階段或中成巖A1階段，以較強(qiáng)的壓實(shí)作用(點(diǎn)線接觸)和早期方解石膠結(jié)作用為特點(diǎn)，儲(chǔ)層殘余原生孔隙發(fā)育，儲(chǔ)層孔隙度多為10%～20%；埋深為4 000～6 500 m，大北區(qū)塊,儲(chǔ)層處于中成巖A1--A2階段，壓實(shí)作用(線接觸，顆粒壓碎縫)較強(qiáng)，方解石膠結(jié)，次生溶蝕孔較為發(fā)育，孔隙度7%左右，滲透率值偏低；埋深大于6 500 m，甚至可達(dá)8 000 m，克深區(qū)塊,儲(chǔ)層處于中成巖A2--B階段，顆粒呈線狀或凹凸?fàn)罱佑|，構(gòu)造應(yīng)力導(dǎo)致裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層物性得到改善，深層也可發(fā)育好儲(chǔ)層。因此，研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的勘探范圍較大。按照前述2.3小節(jié)討論結(jié)果，研究區(qū)有效儲(chǔ)層孔隙度理論下限可達(dá)1.69%，理論埋深下限可達(dá)9 860 m，這一深度將為深部勘探開(kāi)拓廣闊的前景。

3.5 成巖影響----溶蝕作用和裂縫的形成是有效儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵因素

一般來(lái)說(shuō)，隨著埋藏深度的增加，壓實(shí)作用逐漸強(qiáng)烈，孔隙呈減小趨勢(shì)，深層的碎屑巖儲(chǔ)層幾乎不發(fā)育原生孔隙。但由于溶蝕作用和破裂作用等成巖作用的發(fā)生，對(duì)儲(chǔ)層物性進(jìn)行了有利改造，使得深層儲(chǔ)層可發(fā)育次生孔隙，從而成為有效儲(chǔ)層(如圖5大北區(qū)塊巖樣鏡下薄片，裂縫及溶蝕孔隙發(fā)育)?；诖蟊眳^(qū)塊107塊巖樣的巖石薄片、鑄體薄片觀察以及粒度分析、物性分析報(bào)告，恢復(fù)巖樣的初始孔隙度，統(tǒng)計(jì)計(jì)算各成巖階段孔隙度及有效儲(chǔ)層百分含量。其結(jié)果如下：膠結(jié)作用后，有效儲(chǔ)層占比14.95%；溶蝕作用后，有效儲(chǔ)層占比21.5%；構(gòu)造作用形成裂縫后，有效儲(chǔ)層占比30.84%。由此可見(jiàn)，溶蝕作用使有效儲(chǔ)層占比提高了約6%，而構(gòu)造破裂作用則提高了約9%，說(shuō)明溶蝕作用及構(gòu)造破裂作用對(duì)本區(qū)深層儲(chǔ)層改造意義重大。

克拉蘇沖斷帶上的大北、克深、克拉三區(qū)塊沉積背景、物源體系、構(gòu)造環(huán)境及早--中期埋藏方式較為一致，晚期構(gòu)造差異調(diào)整使得三區(qū)儲(chǔ)層埋深、成巖作用及物性產(chǎn)生差異。如大北區(qū)塊及克深區(qū)塊晚期埋藏深度較深，因強(qiáng)構(gòu)造擠壓使得逆沖斷裂系統(tǒng)中裂縫較為發(fā)育，裂縫的溝通也使得溶蝕作用的發(fā)生更為容易；克拉區(qū)塊晚期因構(gòu)造抬升，埋深變淺，應(yīng)力釋放，裂縫較少，但表生溶蝕作用及烴源巖成熟酸性水的溶蝕作用導(dǎo)致其次生孔隙發(fā)育，為其成為有效儲(chǔ)層奠定基礎(chǔ)。因此，埋藏深度、溶蝕作用及構(gòu)造裂縫作用是研究區(qū)有效儲(chǔ)層形成的主控因素。

4 結(jié)論

1)綜合運(yùn)用巖心、儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)分析、測(cè)井、試油等資料，通過(guò)分布函數(shù)曲線法、含水飽和度上限值法、最小有效孔喉半徑法及排驅(qū)壓力法等，求取的庫(kù)車(chē)坳陷克拉蘇區(qū)塊深層白堊系巴什基奇克組碎屑巖有效儲(chǔ)層孔隙度下限與深度的動(dòng)態(tài)函數(shù)關(guān)系為φcutoff=-6.413 1ln(h)+60.52，滲透率下限與深度的函數(shù)關(guān)系為kcutoff=1017h-4.848，該公式通過(guò)試油層結(jié)果的檢驗(yàn)，是可靠的。

2)通過(guò)物性下限與深度的動(dòng)態(tài)關(guān)系式可知，研究區(qū)有效儲(chǔ)層孔隙度下限為2.63%，有效儲(chǔ)層的埋深可達(dá)8 320 m。而通過(guò)對(duì)下限值范圍的討論分析，理論上，克拉蘇沖斷帶有效儲(chǔ)層孔隙度下限可達(dá)1.69%，而埋深下限可達(dá)9 860 m，其勘探前景非常廣闊。

3)在研究區(qū)砂體物性下限研究的基礎(chǔ)上，探討了巖性、砂厚、埋深、超壓及成巖作用等對(duì)研究區(qū)砂體有效性的影響。本區(qū)薄層(厚度小于3 m)的細(xì)砂巖、中粗砂巖儲(chǔ)層有效性好；研究區(qū)異常高壓普遍發(fā)育，且形成時(shí)間較晚，不是有效儲(chǔ)層物性差異形成的主要條件；埋深和成巖作用是有效儲(chǔ)層形成的主控因素，溶蝕作用和構(gòu)造破裂作用對(duì)于儲(chǔ)集性能的改善起到了非常重要的作用。

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Lower Physical Property Limit and Controlling Factors on Deep Effective Clastic Reservoirs in Kelasu Structure Zone

Pan Rong1,2，Zhu Xiaomin1,2，Zhang Jianfeng2，He Min3，Di Hongli4

1.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China2.CollegeofGeosciences，ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China3.ChongqingGasDistrict,PetroChinaSouthwestOilandGasCompany,Chongqing400021,China4.PetroChinaTarimOilfieldCompany,Korla841000,Xinjiang,China

The Cretaceous Bashijiqike Formation is a high-quality sandstone reservoir and a primary oil/gas-producing bed in Kelasu structure zone. As its burial depth is between 2 300 m to 7 900 m, and cores are relatively limited, and the prediction of effective reservoirs is considerably difficult. Based on the comprehensive application of the core, well logging data, mercury injection data, and oil production test, the lower physical property limit of deep clastic reservoirs in Kelasu structure zone is determined by the distribution function curve method, the upper limit of water saturation method, the lowest effective pore throat radius method, and the entry pressure method. The functional equation between lower physical property limit and depth is obtained. The lower porosity limit of effective reservoirs is 2.63%. The lower burial depth limit of effective reservoirs is predicted to be about 8 320 m, which indicates a bright exploration prospect. The lower porosity limit and the lower burial depth limit would be 1.69% and 9 860 m in theory. On the basis of the research of lower physical property limit, combining the analysis of the sedimentary characteristics, buried depth, reservoir pressure, and diagenesis characteristics of Bashijiqike Formation sandbodies, the controlling factors of effective reservoirs are discussed. The main controlling factors of the effective reservoir include buried depth, dissolution and fissure.

Kelasu structure area; effective reservoir; lower physical property limit; controlling factors;Bashijiqike Formation；Kuqa depression

10.13278/j.cnki.jjuese.201504105.

2014-11-14

國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2011CB201104)；國(guó)家重大專項(xiàng)課題(2011ZX05001-002)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272133)

潘榮(1985--)，女，博士，主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)研究，E-mail:rongfenxiang@163.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201504105

TE122.23

A

潘榮，朱筱敏，張劍鋒，等. 克拉蘇沖斷帶深層碎屑巖有效儲(chǔ)層物性下限及控制因素.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(4):1011-1020.

Pan Rong，Zhu Xiaomin，Zhang Jianfeng, et al. Lower Physical Property Limit and Controlling Factors on Deep Effective Clastic Reservoirs in Kelasu Structure Zone.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(4):1011-1020.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201504105.