張君龍 何香香 秦 佳 張 斌 閆 博

（1.中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712；2.中國石油天然氣集團有限公司碳酸鹽巖儲層重點實驗室大慶油田研究分室，黑龍江 大慶 163712）

0 引 言

丘灘體由于其特殊的沉積特征和成儲過程，成為了復雜的新型油氣資源載體，在全球范圍內(nèi)的勘探實踐中展示出巨大的勘探潛力［1-4］。塔里木盆地下古生界寒武系微生物碳酸鹽巖丘灘體沉積建造的相關(guān)研究主要集中在盆地西北部阿克蘇-柯坪地區(qū)等露頭區(qū)的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組。宋金民等［5-9］在露頭中識別出丘灘體發(fā)育窗格孔、微生物體腔（溶）蝕孔、鑄模孔、凝塊間溶孔、晶間（溶）孔及裂縫等多種儲集空間類型，指出丘灘體微生物巖儲層巖石類型有差異，主要包括枝狀石、凝塊石白云巖等低孔、低滲型儲集層。白瑩等［10］把阿克蘇地區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組臺緣微生物丘灘相儲集空間劃分為微生物結(jié)構(gòu)儲集空間和非生物結(jié)構(gòu)儲集空間，并指出儲層巖石類型和儲集空間類型多樣、具有很強的非均質(zhì)性，導致對其儲集性能認識的分歧。古城地區(qū)寒武系丘灘體儲層分類評價方法和標準尚未見報道。近幾年，針對塔里木盆地臺盆過渡帶寒武系臺緣丘灘體開展了風險勘探，鉆遇丘灘體溶蝕孔洞縫優(yōu)質(zhì)儲層，見到較好的氣測顯示。古城地區(qū)寒武系臺緣丘灘體規(guī)模大、儲層優(yōu)，具有良好的勘探潛力，是塔里木盆地重要的碳酸鹽巖天然氣勘探接替領(lǐng)域［11］。丘灘體不同巖相儲集空間的多樣性造就了復雜的非均質(zhì)性特征，儲層發(fā)育有利相帶不明確，加大了勘探的難度。為此開展丘灘體儲層特級研究及分類評價，深化丘灘體儲層發(fā)育規(guī)律認識，為探尋規(guī)模儲層提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

古城地區(qū)位于塔里木盆地古城低凸起東南部（圖1），面積約3 000 km2，早寒武世至中奧陶世穩(wěn)定且連續(xù)發(fā)育的碳酸鹽巖沉積層是主要的勘探目的層系。古城地區(qū)整體處于塔西臺地與塔東盆地的臺盆過渡區(qū)，寒武系碳酸鹽巖臺地類型由緩坡型向鑲邊型演化，中晚寒武世是碳酸鹽巖臺緣沉積建隆的鼎盛時期，發(fā)育大規(guī)模沿臺緣帶南北向展布的臺緣丘灘體［12-13］。

圖1 塔里木盆地構(gòu)造單元及研究區(qū)位置Fig.1 Structural units in Tarim basin and the location of studied area

古城地區(qū)共識別出4 期進積的臺緣丘灘體（圖2），劃分為加積型和前積型2 種類型，第1、2 期加積型丘灘體屬于中寒武統(tǒng)（圖2（a）），第3、4期前積型丘灘體屬于上寒武統(tǒng)（圖2（b）），4 期丘灘體整體疊合面積約1 600 km2，每期丘灘體平均建隆420 m，先后實施的風險探井CT1、CT2、CT3 井分別揭示第3 期、第4 期和第2 期丘灘體［14-15］。

圖2 古城地區(qū)中、上寒武統(tǒng)沉積相類型Fig.2 Sedimentary facies types of Middle-Upper Cambrian in Gucheng area

2 儲集層特征

2.1 巖石結(jié)構(gòu)特征

寒武系臺緣丘灘體是多種微生物白云巖及顆粒白云巖組構(gòu)而成的復合沉積建造。微生物白云巖主要包括與微生物群落自身格架生長有關(guān)的枝狀石白云巖，還有與微生物捕獲黏結(jié)作用有關(guān)的凝塊石白云巖、球粒白云巖等；顆粒結(jié)構(gòu)白云巖主要為含鮞粒、藻砂屑、礫屑白云巖，礫屑內(nèi)含有枝狀石、凝塊石等微生物碎屑。根據(jù)不同巖石結(jié)構(gòu)特征，可將丘灘體劃分為丘基、丘翼、丘坪及丘核4 種微相類型［15］。丘基、丘翼及丘坪相主要發(fā)育與微生物巖有關(guān)的顆粒結(jié)構(gòu)白云巖，具有典型波浪作用為主的“灘”相沉積特征，丘坪相沉積能量較高，而丘核相主要發(fā)育微生物結(jié)構(gòu)白云巖與顆粒結(jié)構(gòu)白云巖組合，是丘灘體建隆的主體，為抗浪習性微生物生長的淺水高能“丘”相沉積。

2.2 儲集空間類型

通過野外露頭、巖心、薄片及成像測井等多尺度丘灘體儲集空間發(fā)育特征的厘定，依據(jù)P.W.Choquette 等［16］基于孔隙成因及演化的經(jīng)典劃分方案，古城地區(qū)丘灘體儲集空間類型可歸納為溶洞、組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙、非組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙及裂縫4 種類型（表1），其中溶洞、組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙及裂縫是主要的儲集空間類型。

表1 古城地區(qū)寒武系丘灘體儲集空間類型Table 1 Accumulation space types of Cambrian mound-shoal complexes in Gucheng area

2.2.1 溶洞

在野外露頭剖面、巖心、成像測井圖像上表征，溶洞是丘灘體形成優(yōu)質(zhì)儲層最重要的儲集空間類型。丘灘體露頭從厘米級溶洞—米級溶蝕洞穴均有發(fā)育，呈蜂窩狀較均勻分布，具有微生物格架孔經(jīng)溶蝕擴溶的特征，丘核的中上部局部發(fā)育大型洞穴，洞內(nèi)一般有方解石部分充填或全部充填。CT1 井丘坪相取心段上部溶洞較下部更為發(fā)育（圖3（a）、（b））；CT2 井丘坪相取心原始較大尺寸的溶蝕孔洞已經(jīng)完全被硅化巖或方解石充填，殘留部分小礫間孔洞（圖3（c）、（d））；CT3 井丘坪相取心段溶洞具有順層分布特征（圖3（e）），丘核相溶洞表現(xiàn)出生物凝塊格架孔擴溶特征（圖3（f）、（g））， 局部發(fā)育高角度構(gòu)造裂縫（圖3（h））。

圖3 古城地區(qū)寒武系丘灘體儲集空間特征巖心照片F(xiàn)ig.3 Accumlation space characteristics of core photos of Cambrian mound-shoal complexes in Gucheng area

2.2.2 組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙

丘灘體普遍發(fā)育大量溶蝕孔隙，薄片鏡下可見孔隙分布較均勻，主要發(fā)育殘余顆粒結(jié)構(gòu)白云巖晶（粒）間溶孔、粒內(nèi)溶孔、生物鑄膜孔、生物體腔孔，表現(xiàn)出這些溶蝕孔隙與原始沉積結(jié)構(gòu)密切相關(guān)（圖4（a）—（d）），具有典型組構(gòu)選擇性。微生物體腔孔、粒內(nèi)溶孔被多期硅質(zhì)世代充填，呈現(xiàn)示底構(gòu)造（圖4（e）、（f））；電鏡下微孔內(nèi)沿孔壁生長石英或白云石，殘留部分微米級溶蝕孔隙（圖4（g）—（i））。

2.2.3 非組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙

常與開啟未充填或部分充填的裂縫或縫合線伴生。孔洞縫充填的鞍形白云石、中粗晶白云石邊緣局部參差不齊，具有擴溶蝕特征（圖4（j）、（k）），沿縫合線伴有機質(zhì)、瀝青充填并對圍巖有溶蝕，不均質(zhì)發(fā)育晶間溶孔（圖4（l））。

圖4 古城地區(qū)寒武系丘灘體儲集空間特征微觀圖像Fig.4 Microscopic characteristics of accumulation space of Cambrian mound-shoal complexes in Gucheng area

2.2.4 裂縫

裂縫是丘灘體中最為重要的儲集空間類型之一，以高角度裂縫和近水平裂縫居多，少見網(wǎng)狀縫，主要發(fā)育構(gòu)造縫、成巖縫以及溶蝕縫3 種類型。構(gòu)造縫是由構(gòu)造應力作用下產(chǎn)生的機械破裂而形成的裂縫，是裂縫最主要的類型。裂縫形態(tài)較規(guī)則，縫面平整，裂縫傾角較大，一般在40°～70°，裂縫通常被方解石、鞍狀白云石、硅質(zhì)及瀝青等部分—完全充填，高角度縫內(nèi)往往未被充填（圖3（h）），成像測井圖像表現(xiàn)為暗色正弦連續(xù)條紋特征（圖5）；成巖縫主要是由壓溶成巖作用產(chǎn)生的縫合線，縫面彎曲齒狀交錯，形狀極其不規(guī)則，局部受壓溶作用擴溶明顯，沿縫合線形成溶蝕縫孔，常被有機質(zhì)、瀝青或方解石部分充填；溶蝕縫是早期構(gòu)造縫經(jīng)成巖流體水巖反應發(fā)生擴大溶蝕，改變了原有結(jié)構(gòu)面貌的裂縫，但仍基本保留了原來裂縫的形態(tài)和分布特征，裂縫面邊緣不平整，往往呈斷續(xù)發(fā)育特征，縫寬大小不等，局部擴溶為較大的溶蝕縫孔，部分被方解石、石英等次生礦物充填，成像測井上一般為不連續(xù)暗色正弦較寬不規(guī)則邊緣條紋特征，周邊常發(fā)育暗色豹斑狀特征的溶蝕孔洞。

圖5 古城地區(qū)CT3井寒武系丘灘體儲集空間特征測井成像Fig.5 FMI logging of accumulation space characteristics of Cambrian mound-shoal complexes in Well CT3 in Gucheng area

2.3 儲層物性特征

古城地區(qū)3 口井寒武系臺緣丘灘體巖心測試孔隙度分布為0.3%～8.17%，平均值為1.57%，絕大多數(shù)都在4%以下；滲透率分布為0.008×10-3～13×10-3μm2，平均值為0.942×10-3μm2，絕大多數(shù)為0.001×10-3～0.01×10-3μm2，整體上表現(xiàn)低-特低孔、低-特低滲特征（圖6）。一般情況下，較為均質(zhì)的基質(zhì)孔隙的滲透率與孔隙度呈現(xiàn)正相關(guān)特性，但隨著溶蝕縫孔洞的發(fā)育程度增加，孔隙度和滲透率相對變大的同時，其相關(guān)性也會變差，尤其當裂縫作為主要儲集空間時，其孔隙度相對較低，而滲透率將大幅提高。古城地區(qū)丘灘體巖心測試的孔隙度與滲透率相關(guān)性較差，表現(xiàn)出其縫孔洞儲集層極強的儲層非均質(zhì)性，即使儲層孔隙度很低時，但仍有較高的滲透率，反映了裂縫是丘灘體儲層滲流條件的貢獻主體。丘坪與丘核儲層巖心物性較好，個別樣品屬低孔、中低滲，丘翼儲層物性最差，整體均表現(xiàn)為特低孔-特低滲特征。

圖6 古城地區(qū)寒武系丘灘體儲層巖心孔滲交會Fig.6 Cross plot of core porosity and permeability of Cambrian mound-shoal complexes in Gucheng area

3 儲層類型

依據(jù)具有“丘”和“灘”巖相特征的不同沉積微相類型中各種儲集空間類型發(fā)育程度及其組合特征的差異性，古城地區(qū)寒武系丘灘體儲層可劃分為“丘”相縫孔洞型、“灘”相縫孔洞型、“灘”相縫孔隙型3 種類型。

3.1 “丘”相縫孔洞型

在淺水高能丘核相沉積中，無論在野外露頭、還是古城地區(qū)鉆井取心及成像測井圖像等宏觀尺度，都發(fā)育大量藻凝塊格架間孔洞擴溶形成的溶洞、構(gòu)造縫（局部具有溶蝕縫特征）。同時薄片鏡下微觀尺度儲集空間發(fā)育以選擇性溶蝕孔隙為主，溶蝕裂縫也比較發(fā)育，局部具有鞍狀白云石、石英等充填的溶蝕孔洞發(fā)育段，非選擇性溶蝕特征比較突出。因此，把以發(fā)育較大尺度縫洞體系為主的、具有典型“丘”相沉積特征的丘核相儲層劃分為“丘”相縫孔洞型儲層。

3.2 “灘”相縫孔洞型

具有“灘”相沉積特征且大尺度的溶蝕孔洞、裂縫比較發(fā)育的丘坪相儲層劃分為“灘”相縫孔洞型儲層。丘坪相儲層順層溶洞發(fā)育段鏡下具有典型的組構(gòu)選擇性溶蝕特征，成巖縫等裂縫比較發(fā)育，多為未完全充填的有效縫；局部具有鞍狀白云石、石英等部分充填的溶蝕孔洞發(fā)育段，溶蝕縫及非組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙發(fā)育；有些構(gòu)造縫被方解石、鞍狀白云石等完全充填。

3.3 “灘”相縫孔隙型

丘灘體微相類型中的丘基、丘翼，大尺度的溶蝕孔洞相對不發(fā)育，儲集空間類型以溶蝕孔隙、裂縫為主，零星發(fā)育溶蝕孔洞，相對于丘坪相儲層，其溶蝕孔隙雖也具有組構(gòu)選擇性溶蝕特征，但明顯小于并少于丘坪相溶蝕孔隙，原始海底膠結(jié)特征更為顯著。這些主要發(fā)育溶蝕孔隙、裂縫的“灘”相沉積特征的儲層劃分為“灘”相縫孔隙型儲層。

4 儲層分類評價及有利儲集相帶

4.1 產(chǎn)能法儲集性能分類

對于古城地區(qū)寒武系臺緣丘灘體這樣的超深層勘探目標，往往由于工程技術(shù)等方面因素，取心受限，巖石物性測試數(shù)據(jù)少，制約了幾百米厚層狀沉積的丘灘體儲層的全面認識，因此，需要充分發(fā)揮測井資料長井段連續(xù)、高分辨率的優(yōu)勢，利用相關(guān)敏感性參數(shù)進行儲層分類評價。對于孔洞、孔隙及裂縫發(fā)育的碳酸鹽巖儲層，測井評價中廣泛應用測井解釋孔隙度及裂縫孔隙度來表征儲層儲集性能，并結(jié)合實際試氣情況，確定與產(chǎn)能相關(guān)的儲層分級標準，即產(chǎn)能法儲集性能分類。通過建立區(qū)內(nèi)自然工業(yè)、措施工業(yè)、措施低產(chǎn)及措施干層4 個級別的試氣層測井解釋孔隙度及裂縫孔隙度建立的交會圖版，按照目前有限的不同產(chǎn)能試氣層的孔隙度及裂縫孔隙度最優(yōu)化界限值，或臨近級別測試層中值（如自然工業(yè)與措施工業(yè)產(chǎn)層的裂縫孔隙度界限）確定產(chǎn)能界限標準，分別確定出從好至差的Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類及Ⅳ類儲集性能分類界限區(qū)間（表2），進而對丘灘體不同儲層類型進行分類評價。

表2 古城地區(qū)寒武系丘灘體儲層類別劃分標準及儲地比Table 2 Reservoir classification criteria and reservoir/gross thickness ratio of Cambrian mound-shoal complexes in Gucheng area

4.2 儲集性能評價

從古城地區(qū)產(chǎn)能法儲集性能分類圖版可以看出（圖7），寒武系丘灘體儲層具有強烈的非均質(zhì)性特征，雖然同一種類型儲層的儲集性能從Ⅰ類至Ⅳ類均有發(fā)育，不同類型儲層的儲集性能仍具有很好的區(qū)分性。Ⅰ、Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在“灘”相縫孔洞型和“丘”相縫孔洞型儲層中，且后者Ⅰ類更發(fā)育，“灘”相縫孔隙型儲層以Ⅲ、Ⅳ類為主（表2，圖7），反映了“灘”相縫孔洞型和“丘”相縫孔洞型儲層是有利儲層類型，其中“丘”相縫孔洞型儲層儲集性能最優(yōu)，“灘”相縫孔洞型儲層次之，“灘”相縫孔隙型儲層儲集性能最差。

圖7 古城地區(qū)丘灘體儲層物性類別劃分圖版Fig.7 Classification chart of reservoir properties of mound-shoal complexes in Gucheng area

4.3 有利儲集相帶

儲層物性參數(shù)只是對儲集性能的基本判斷，地層單元內(nèi)儲層發(fā)育的厚度，即儲地比則是對比評價各類儲層發(fā)育規(guī)模的重要指標。丘灘體不同類型儲層的儲地比統(tǒng)計結(jié)果表明（圖8），雖然丘核相發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲層的比例較高，但其Ⅱ類以上優(yōu)質(zhì)儲層儲地比也不過35.2%，而“灘”相縫孔隙型儲層Ⅱ類以上優(yōu)質(zhì)儲層儲地比僅7.5%，可見厚層建隆沉積的丘灘體整體具有較強的儲層非均質(zhì)性特征；整體上“丘”相和“灘”相縫孔洞型儲層中Ⅱ類以上優(yōu)質(zhì)儲層儲地比顯著高于“灘”相縫孔隙型儲層，其中“丘”相縫孔洞型儲層中Ⅰ類儲層儲地比最高，進一步說明丘核相是丘灘體發(fā)育規(guī)模儲層的有利微相類型，丘坪相次之，“灘”相縫孔隙型儲層Ⅲ、Ⅳ類儲層的儲地比較大，不利于規(guī)模發(fā)育Ⅱ類以上優(yōu)質(zhì)儲層（表2）?？碧綄嵺`表明，CT3 井鉆遇的加積型丘灘體丘核相發(fā)育Ⅰ類儲層，而丘坪相主要發(fā)育Ⅱ類儲層，但相對于CT1、CT2 井鉆遇的前積型丘灘體，相同微相類型，加積型丘灘體Ⅰ、Ⅱ類好儲層發(fā)育比例明顯高于前積型丘灘體，反映了加積型丘灘體是有利儲集相帶。

圖8 古城地區(qū)丘灘體儲層不同微相類型儲地比Fig.8 Reservoir/gross thickness ratio of different microfacies of mound-shoal complexes in Gucheng area

5 結(jié) 論

（1）古城地區(qū)寒武系臺緣丘灘體是多種微生物白云巖及顆粒白云巖組構(gòu)而成的復合沉積建造，丘基、丘翼及丘坪相主要發(fā)育與微生物巖有關(guān)的顆粒結(jié)構(gòu)白云巖，具有“灘”相沉積特征，丘核相主要發(fā)育微生物結(jié)構(gòu)白云巖與顆粒結(jié)構(gòu)白云巖組合，是丘灘體丘形建隆的主體，為淺水高能“丘”相沉積。

（2）古城地區(qū)寒武系丘灘體儲層可識別出溶洞、組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙、非組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙及裂縫4 種儲集空間類型，以溶洞、裂縫為主，整體上表現(xiàn)低—特低孔、低—特低滲特征，丘坪與丘核儲層物性較好。

（3）古城地區(qū)寒武系丘灘體儲層可劃分為“丘”相縫孔洞型、“灘”相縫孔洞型、“灘”相縫孔隙型3 種類型，Ⅰ、Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在“灘”相縫孔洞型和“丘”相縫孔洞型儲層中，后者優(yōu)質(zhì)儲層更發(fā)育，加積型丘灘體丘核相沉積厚度更大，是發(fā)現(xiàn)規(guī)模氣藏的重要基礎(chǔ)。