錢康寧

(長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

近年來，隨著常規(guī)油氣藏儲(chǔ)量的減少以及勘探難度的增加，致密砂巖儲(chǔ)層已成為國內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)及前沿問題。研究區(qū)位于克拉瑪依市東北35 km的白堿灘地區(qū)，構(gòu)造位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克—烏斷階帶下盤，南白堿灘斷裂上盤，內(nèi)部發(fā)育5137井?dāng)嗔裑1]。油藏類型為斷裂遮擋的單斜油藏(見圖1)。研究區(qū)具有巖性致密、物性較差、成巖作用復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)等地質(zhì)特征。本文從儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、物性特征及微觀孔隙特征等方面對(duì)七中東區(qū)白堿灘組儲(chǔ)層進(jìn)行闡述，為本區(qū)的巖性—地層和巖性—構(gòu)造油氣藏勘探提供依據(jù)。

圖1 七中東區(qū)構(gòu)造剖面

1 地層背景

上克拉瑪依組在白堿灘—烏爾禾—夏子街地區(qū)[2]，巖性組合復(fù)雜，主要表現(xiàn)為塊狀砂礫巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖以及含礫砂巖。白堿灘組為一套湖相沉積，以深灰、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，中間夾薄層灰色細(xì)砂巖、粉砂巖，下部夾薄層中砂巖。

白堿灘組厚度150～300 m，平均250 m，自下而上分為b3、b2、b1共3段。剖面上具反旋回結(jié)構(gòu)，油層位于上部的b2、b1。原地層劃分方案將b2層細(xì)分為b23、b22、b21層3個(gè)砂層組。b1層僅發(fā)育b14層。本次研究以原方案為基礎(chǔ)，將目的層b22、b21、b14細(xì)分為12個(gè)小層。

2 儲(chǔ)層特征

不同的沉積環(huán)境以及物源供給條件下可以形成不同的碎屑巖類型，通常陸相碎屑巖儲(chǔ)層以砂巖為主，少數(shù)為礫巖。七中東區(qū)白堿灘組碎屑巖儲(chǔ)層以砂巖為主。研究區(qū)主要的沉積環(huán)境為三角洲前緣沉積環(huán)境，而形成的砂巖具有結(jié)構(gòu)、成分成熟度低的特點(diǎn)。

2.1 巖性特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖心觀察、地表露頭以及巖石薄片分析，可以得出白堿灘巖性組合以細(xì)砂巖為主，部分還發(fā)育有細(xì)沙—粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉細(xì)砂巖、含碳屑細(xì)砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖、中細(xì)砂巖、中砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖。

平面上，巖性粒徑有差異，西部較粗。按取心井等間距取樣統(tǒng)計(jì)，西部取芯井(7410井)細(xì)砂巖、中砂巖樣品最多?？v向上，巖性粒徑也表現(xiàn)出明顯差異，總體表現(xiàn)為下粗上細(xì)。下部的T3b22為細(xì)—中砂巖，最粗。上部的T3b14以泥巖為主，最細(xì)。中間的T3b21則介于兩者之間。

2.2 碎屑巖巖石學(xué)特征

研究區(qū)主力儲(chǔ)層段砂巖為巖屑砂巖(見圖2)。碎屑成分表現(xiàn)出較強(qiáng)的特殊性，成分成熟度低，石英很少，特別是火山碎屑巖具有罕見的高含量，主力儲(chǔ)層段砂巖碎屑成分以凝灰?guī)r巖屑為主，無論是平面上還是剖面上，都具有相似的特征(見圖3)。

圖2 T3b22碎屑顆粒三角組分

圖3 碎屑成分及其百分比含量直方圖

凝灰?guī)r巖屑含量高，標(biāo)志著地層抗壓實(shí)能力弱，從而導(dǎo)致成巖作用早期，粒間孔隙大量消失。因此膠結(jié)物含量很低，主力儲(chǔ)層段小于3.5%；同時(shí)也導(dǎo)致儲(chǔ)層原生孔隙很少，這是白堿灘組儲(chǔ)層不同于國內(nèi)其他砂巖儲(chǔ)層的最重要原因。雜基以泥質(zhì)為主，膠結(jié)物則以泥質(zhì)、菱鐵礦、白云石膠結(jié)為主，按小層統(tǒng)計(jì)的膠結(jié)物含量(見圖4)。主力儲(chǔ)層段T3b21、T3b22總體較少。

圖4 雜基膠結(jié)物各組分及其百分比含量直方圖

2.3 巖石結(jié)構(gòu)特征

七中東區(qū)白堿灘組儲(chǔ)層分選中等或好，分層統(tǒng)計(jì)結(jié)果沒有明顯的差別，表明在縱向上，分選性具有相似性。

研究區(qū)以次棱角狀為主，其次是次棱角—棱角狀或次棱角—次圓狀，圓狀較少。表現(xiàn)出近源沉積特征或快速搬運(yùn)—沉積特征，分異條件不佳?？v向上來看，T3b22的磨圓度比T3b14、T3b21的磨圓度要好。

根據(jù)薄片分析資料統(tǒng)計(jì)，目的層儲(chǔ)層砂巖主要以點(diǎn)—線接觸為主(見圖5)，說明顆粒之間壓實(shí)作用較強(qiáng)，使原生孔隙減少。

圖5 七中東區(qū)白堿灘組儲(chǔ)層接觸關(guān)系

2.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

毛管壓力特征：儲(chǔ)層表現(xiàn)出小孔小喉特征(見圖6)。中值喉道半徑較小，僅0.085～0.23 μm。分層統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，縱向上差別不大。

圖6 毛管壓力曲線與孔喉半徑柱狀圖

最大喉道半徑差別較大。最大喉道半徑出現(xiàn)在7410井的817.10 m深度點(diǎn)上，檢測(cè)到的最大喉道半徑為20.13 μm；該樣品中值半徑仍較小，僅為0.15 μm(屬于小喉)。壓汞曲線形態(tài)為斜坡狀，分選系數(shù)3.55，表明孔喉大小混雜?？缀眢w積比為4.73%，最小非飽和孔隙體積百分?jǐn)?shù)為35.59。退出效率較低，僅18.11%。

根據(jù)裘亦楠《油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)》(1997)分類標(biāo)準(zhǔn)，即大喉R50>2 μm；中喉 R50=0.5～2 μm；小喉R50=0.5～0.04 μm；微喉R50<0.04 μm。白堿灘主力儲(chǔ)層喉道為小喉級(jí)別。

小喉—偏大型喉道：R50=0.2～0.5 μm，屬于儲(chǔ)集性能好的類型。分選偏中，粒度偏粗。

小喉—中型喉道：R50=0.1～0.2 μm，屬于儲(chǔ)集性能中等的喉道類型。分選偏中，粒度較小。

小喉—偏小型喉道：R50=0.04～0.1 μm，代表儲(chǔ)集性能中等偏差的喉道類型。分選較差，細(xì)粒度。

微型喉道：R50<0.04 μm，屬于非儲(chǔ)層，分選差、極細(xì)粒度。滲透性很差，難以形成有效儲(chǔ)層，孔喉內(nèi)多被束縛水占據(jù)(見圖7)。

圖7 分層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)結(jié)果直方圖

2.5 物性特征

儲(chǔ)層屬于中孔低滲儲(chǔ)層。采用3口取芯井巖芯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，150個(gè)孔隙度樣品，孔隙度值9.8%～32.68%，平均值為19.582%，峰值20%～25%，屬于中孔。滲透率樣品111個(gè)，其值0.02～603.77 mD，平均29.40 mD，屬于低滲。孔隙度與滲透率數(shù)據(jù)都表現(xiàn)出了較大的數(shù)值范圍，大小不一(圖8)，更重要的是滲透率沒有表現(xiàn)出與孔隙度相適應(yīng)的響應(yīng)，出現(xiàn)了低配現(xiàn)象。表明無效孔隙較多。

3 致密砂巖儲(chǔ)層主控因素

沉積相對(duì)儲(chǔ)層的物性具有較強(qiáng)的控制作用，并且決定著成巖作用的類型，成巖作用控制儲(chǔ)層致密程度，構(gòu)造作用則將致密砂巖儲(chǔ)層改造成中孔低滲儲(chǔ)層。研究區(qū)主要受沉積作用、成巖作用的影響。

3.1 沉積作用

沉積相是控制儲(chǔ)層巖石發(fā)育和分布的先天性地質(zhì)因素，不同沉積環(huán)境下巖性特征不同，儲(chǔ)層物性也隨之不同[3]。研究區(qū)主要為湖相—曲流河三角洲相沉積。研究區(qū)碎屑巖粒度較細(xì)，填隙物含量較低。根據(jù)前人資料及研究區(qū)實(shí)際情況，可得出研究區(qū)儲(chǔ)層的分布受沉積微相的影響及制約。通過研究不同沉積微相砂巖的孔、滲統(tǒng)計(jì)結(jié)果可得出，水下分流河道的儲(chǔ)層物性較好，河口壩次之(見表1)。

圖8 七中東區(qū)白堿灘組孔隙度、滲透率直方圖

沉積微相類型孔隙度/%范圍平均值滲透率/mD范圍平均值水下分流河道15～32.722.4107～603204河口壩8.4～18.715.756～268157支流間灣0.1～10.25.40.1～18697

七中東區(qū)白堿灘組砂巖粒徑的大小對(duì)儲(chǔ)層物性也有影響。研究區(qū)內(nèi)砂巖粒徑與儲(chǔ)層物性之間具有較好的正相關(guān)性。一般來說，砂巖粒度越細(xì)，則孔隙度及滲透率也越小。七中東區(qū)白堿灘組主要以細(xì)砂巖為主，決定了本區(qū)低孔低滲的特點(diǎn)。

3.2 成巖作用

1)壓實(shí)作用強(qiáng)

壓實(shí)作用使顆粒在重荷壓力下被壓致密，使得儲(chǔ)層原生孔隙度降低[4]。研究區(qū)白堿灘組儲(chǔ)層由于凝灰?guī)r顆粒成分很高，巖石表現(xiàn)為抗壓實(shí)作用能力弱。顆粒之間的軟巖屑常常發(fā)生變形，甚至破裂。表明儲(chǔ)層經(jīng)歷了較強(qiáng)的壓力作用。

2)膠結(jié)作用一般

膠結(jié)作用在形成的過程中，會(huì)固結(jié)沉積物使孔隙和喉道變小，使得連通性下降，從而破壞儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。研究區(qū)主要為泥質(zhì)硅質(zhì)膠結(jié)。

泥質(zhì)膠結(jié)：最常見。鏡下普遍見高嶺石、綠泥石等粘土礦物(見圖9)。粘土礦物占整個(gè)巖石成分的比例約11%，充填孔隙現(xiàn)象普遍，降低了儲(chǔ)層物性。高嶺石呈不規(guī)則狀、蠕蟲狀，產(chǎn)狀為充填式，高嶺石是一種典型的速敏礦物，當(dāng)注入水量較大時(shí)易堵塞喉道。

圖9 掃描電鏡圖片

鏡下還見有伊蒙混層，呈不規(guī)則狀，產(chǎn)狀為襯墊式。蒙脫石在I/S中的含量在0～40之間，表明蒙脫石部分已轉(zhuǎn)變成綠泥石或伊利石。自生綠泥石充填在孔喉中。

硅質(zhì)膠結(jié)：包括石英次生加大和自生微晶石英集合體。但總體較少。包括：石英次生加大(見圖9)。自生微晶石英集合體呈細(xì)晶或微晶分布于粒間孔隙或次生溶孔內(nèi)，沿孔壁生長，晶粒較細(xì)[5]。晶形從較差—較好均可見到，此類石英含量低，呈星點(diǎn)狀分布。其形成時(shí)間晚于綠泥石薄膜和自生高嶺石。

3)溶蝕作用強(qiáng)

溶蝕孔隙在總孔隙中占比很高。鏡下常見兩類溶蝕對(duì)象，即凝灰?guī)r巖屑和長石礦物。溶蝕作用強(qiáng)烈的地方，顆粒邊緣呈明顯的不規(guī)則狀，鑄體薄片顯示粒間和粒內(nèi)都發(fā)生了溶蝕作用。

長石溶蝕：典型的粒內(nèi)溶蝕，溶蝕作用沿長石礦物解理面進(jìn)行(見圖9)。

凝灰?guī)r巖屑溶蝕：溶蝕作用沿顆粒邊緣向內(nèi)部發(fā)生，鏡下普遍。這種溶蝕作用產(chǎn)生大量的溶孔或溶縫，成為白堿灘組主力儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)油空間。

4)微裂縫

在構(gòu)造應(yīng)力作用下，當(dāng)偏應(yīng)力達(dá)到層內(nèi)局部破裂條件時(shí)，產(chǎn)生長度和開度很小的微裂縫。在成巖過程中，因沉積物壓實(shí)失水，礦物膠結(jié)、交代、重結(jié)晶等，使巖層發(fā)生收縮、膨脹以及礦物間的重新組合、轉(zhuǎn)化，都可以產(chǎn)生微裂縫[6]。研究區(qū)裂縫按成因基質(zhì)主要分為構(gòu)造裂縫、成巖裂縫。

4 結(jié) 論

1)七中東區(qū)白堿灘組砂性主要為巖屑砂巖，分選性一般，磨圓度較差，顆粒多為次棱角狀，顆粒之間以點(diǎn)—線接觸為主，膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主。

2)七中東區(qū)白堿灘組儲(chǔ)層物性和孔隙結(jié)構(gòu)較差，這是導(dǎo)致研究區(qū)中孔低滲的主要原因，原生孔隙較少，次生孔隙發(fā)育。

3)七中東區(qū)白堿灘組儲(chǔ)層特征受到物源、沉積環(huán)境及成巖作用多種因素共同控制，沉積環(huán)境是影響儲(chǔ)層的先決條件，三角洲沉積體系中，水下分流河道儲(chǔ)層物性較好，河口壩次之。影響研究區(qū)物性及孔隙發(fā)育程度的成巖作用類型主要是壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶解作用及微裂縫，在成巖過程中，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用為破壞性成巖作用，溶解作用和微裂縫為建設(shè)性成巖作用。