天然气地质学

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组深层、高产储层特征及控制因素

  • 史超群 ,
  • 张慧芳 ,
  • 周思宇 ,
  • 王佐涛 ,
  • 蒋俊 ,
  • 章学岐 ,
  • 左小军 ,
  • 娄洪 ,
  • 王振鸿 ,
  • 陈常超
展开
  • 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆 库尔勒 841000

史超群(1986-),女,山东郯城人,工程师,博士,主要从事沉积学、储集层地质学综合研究. E-mail: .

收稿日期: 2019-08-29

  修回日期: 2019-12-14

  网络出版日期: 2020-07-29

基金资助

国家科技重大专项项目“深层—超深层油气成藏过程与勘探新领域”(2017ZX05008-004)

Comparative study on deep and high yielding reservoir characteristics and controlling factors of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt and Qiulitage structural belt of Kuqa Depression,Tarim Basin

  • Chao-qun SHI ,
  • Hui-fang ZHANG ,
  • Si-yu ZHOU ,
  • Zuo-tao WANG ,
  • Jun JIANG ,
  • Xue-qi ZHANG ,
  • Xiao-jun ZUO ,
  • Hong LOU ,
  • Zhen-hong WANG ,
  • Chang-chao CHEN
Expand
  • Exploration and Development Research Institute, PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla, Xinjiang 841000, China

Received date: 2019-08-29

  Revised date: 2019-12-14

  Online published: 2020-07-29

本文亮点

为了进一步扩大塔里木盆地库车坳陷白垩系储层的勘探成果,明确储层的形成机理,基于钻井、录井、普通薄片、铸体薄片、粒度分析、X⁃射线衍射和物性分析等资料,系统开展了塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带和秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层特征及控制因素对比研究。秋里塔格地区白垩系储层粒级粗、长石含量低、岩屑含量高(以沉积岩岩屑为主);填隙物含量略低、杂基含量高、胶结物含量低;物性相对好,为低孔特低渗储层,具有排驱压力较高、孔喉半径中—小、细—微细喉的特征;压实作用中等,胶结作用中等,溶蚀作用较强,有利于储层孔隙的保存。克拉苏构造带白垩系储层粒级细,以中、细砂岩为主,长石含量高,岩屑含量低,少量沉积岩岩屑;填隙物总量略高,杂基含量低,胶结致密;面孔率普遍较低,微裂缝普遍;物性差,为超低孔超低渗储层,具有排驱压力高、孔喉半径特小、微细喉的特征;压实作用强、胶结致密、溶蚀作用弱,裂缝对储层孔隙的贡献有限,却大大改善了储层的渗透性能。

本文引用格式

史超群 , 张慧芳 , 周思宇 , 王佐涛 , 蒋俊 , 章学岐 , 左小军 , 娄洪 , 王振鸿 , 陈常超 . 塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组深层、高产储层特征及控制因素[J]. 天然气地球科学, 2020 , 31(8) : 1126 -1138 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2019.12.014

Highlights

In order to further expand the exploration results of Cretaceous reservoirs in Kuqa Depression, clarify formation mechanism of reservoirs, based on data, such as drilling, logging, ordinary slice, casting thin sections, granularity analysis, X-ray diffraction analysis and physical properties, reservoir characteristics and controlling factors of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt and Qiulitage structural belt in Kuqa Depression of Tarim Basin have been systematically studied. The Cretaceous reservoirs in Qiulitage area are coarse in grain size, low in feldspar content, high in rock debris content especially in sedimentary rock debris; the content of interstitial material is slightly lower, the content of matrix is higher and the content of cement is lower; they have good physical properties and are low porosity and low permeability reservoirs with the characteristics of high displacement pressure, medium-small pore throat radius and fine - microfine throat; medium compaction, medium cementation and strong dissolution are beneficial to the preservation of reservoir pores. The Cretaceous reservoirs in Kelasu structural belt are fine in grain size, mainly composed of medium and fine sandstones, with high feldspar content and low rock debris content, and a few sedimentary rock debris; the total amount of interstitial material is slightly higher, the content of matrix is low, and the cementation is compact; surface porosity is generally low and microcracks are common; they have bad physical properties and are ultra-low porosity and ultra-low permeability reservoirs with the characteristics of high displacement pressure, extremely small pore throat radius and microfine throat; besides strong compaction, tight cementation and weak dissolution, though fractures have limited contributions to reservoir pores, they greatly improve reservoir permeability.

0 引言

塔里木盆地是我国陆上最大的含油气盆地,油气成藏条件优越,也是西气东输的重要气源地[1-2]。而塔里木盆地目前探明的天然气地质储量90%以上集中在库车坳陷,因此库车坳陷成了该盆地加快寻找大型油气田的主攻战场[3]。库车坳陷天然气资源丰富,勘探历程坎坷,勘探成果丰硕。1998年在坳陷中部的克拉苏构造东段发现克拉2大气田,此后3年内5口井先后获得高产工业气流,天然气探明储量达2 840.29×108 m3[4-6]。2008年在克拉苏断裂下盘发现克深2大气田,对发现井——克深2井白垩系巴什基奇克组的6 573~6 697 m井段进行完井测试,测试射孔联作,6 mm油嘴放喷排液,油压66.36 MPa,获日产气24.47×104 m3;酸化后,6 mm油嘴求产,油压70.92 MPa,获日产气34.35×104 m3;酸化后8 mm油嘴测试,油压45.54 MPa,获日产气46.64×104 m3[7-8]。2018年在秋里塔格构造带喜获中秋1大型凝析气藏,预测天然气地质储量1 000×108 m3,凝析油地质储量800×104 t,是千亿立方米规模的整装大型凝析气藏[9-10]。克拉苏构造带和秋里塔格构造带东、西两端相邻,中部大部分地区以拜城凹陷为界相隔,主要目的层均为白垩系巴什基奇克组砂岩,烃源岩条件、储盖组合和油气成藏条件均有一定的相似性。目前,克拉苏构造带白垩系储层已基本由勘探阶段转为开发阶段,而秋里塔格构造带的勘探之火则方兴未艾。
因此,开展2个地区储层系统的对比研究,明确2个地区储层的共性和差异,理清储层的形成机理和控制因素,对于秋里塔格构造带下步的勘探工作具有重要的指导作用,对于系统地研究库车坳陷白垩系储层、获取更多的勘探开发成果具有重要的现实意义。

1 地质背景

库车坳陷位于塔里木盆地的西北缘,总体为一近东西向展布的长条状山前坳陷,北临南天山,南至塔北隆起,南北宽约70 km,东西长约150 km,面积约3×104 km2[11],是一个以中、新生代沉积为主的叠加型前陆盆地。克拉苏构造带为库车坳陷北部第二排构造带,总体呈近NEE—SWW向展布,其发育和演化受区域逆冲断裂的控制[12]。秋里塔格构造带位于塔里木盆地库车坳陷中部,近东西向长条状展布[13]。克拉苏构造带和秋里塔格构造带分别位于拜城凹陷的北侧和南侧,东、西两端相接(图1)。受喜马拉雅中晚期南天山强烈隆升与快速挤压推覆的影响,盆地内盐下白垩系形成一系列强烈变形逆冲冲断带,发育大量盐下逆冲叠瓦状(断)背斜[14-16]。克拉苏构造带东部的克深地区与秋里塔格构造带钻井集中分布带相距较近,因此本文研究主要对比克拉苏构造带克深地区与秋里塔格构造带已钻井的储层特征及其控制因素。
图1 库车坳陷构造单元划分和研究区位置

Fig.1 Structural unit division map and location map of research area in Kuqa Depression

克拉苏构造带和秋里塔格构造带自上而下依次钻遇地层包括第四系(Q),新近系库车组(N2 k)、康村组(N1-2 k)、吉迪克组(N1 j),古近系苏维依组(E2-3 s)、库姆格列木群(E1-2 km),以及白垩系巴什基奇克组(K1 bs)、巴西改组(K1 bx)和舒善河组(K1 sh[17-18]。其中白垩系巴什基奇克组是主要含气层系,与上覆库姆格列木群膏盐岩层为角度不整合接触,与下伏白垩系巴西改组为整合接触。库姆格列木群膏盐岩地层是克拉苏构造带白垩系优质的区域性盖层[19-20];秋里塔格构造带则发育库姆格列木群和吉迪克组2套膏盐岩盖层[21]。区内目的层白垩系巴什基奇克组完钻地层厚度一般在300~400 m之间,东部地层保存的相对较为完整,向西逐渐剥蚀减薄,甚至尖灭[22]。白垩系巴什基奇克组沉积时期气候干旱,研究区内主要发育温宿凸起、南天山和东南物源三大物源体系控制下的湖盆辫状河/扇三角洲沉积体系,砂体厚度稳定,横向叠置、纵向连片[23-25]。其中,克拉苏构造带已钻井白垩系巴什基奇克组埋深差别大,在3 000~8 000 m以上均有分布,平均在6 600 m以上;秋里塔格构造带已钻井较少,埋深相对集中,一般在4 500~6 000 m之间,均为典型的深层—超深层储层。

2 储层特征对比

2.1 岩石学特征对比

根据取心和钻探情况,2个地区白垩系巴什基奇克组储层均为(灰)褐色砂岩,发育各种交错层理,砂地比高、砂体连通性好。秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层主要为中砂岩,细砂岩次之,少量粗砂岩;克拉苏构造带克深地区白垩系巴什基奇克组储层粒度则相对细,主要为细砂岩和中砂岩,少量粉砂岩和粗砂岩。普通薄片分析显示,秋里塔格构造带白垩系储层岩石类型主要为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩,少量岩屑长石砂岩[图2(a)]。石英含量一般为30%~67%,平均为46.5%;长石含量一般为8%~33%,平均为19.6%,以钾长石为主;岩屑含量一般为24%~55%,平均含量为33.6%,以变质岩屑为主,沉积岩岩屑次之,少量岩浆岩岩屑[图2(b)]。孔隙式胶结为主,分选好—中,点—线接触为主,磨圆主要为次圆—次棱角状。克拉苏构造带克深地区储层则岩屑含量低、长石含量高,岩石类型主要为岩屑长石砂岩,少量长石岩屑砂岩[26-27][图2(a)]。石英含量一般为33%~65%,平均为45.2%;长石含量一般为12%~45%,平均为29.9%,以钾长石为主;岩屑含量一般为10%~47%,平均含量为24.9%,以变质岩屑为主,岩浆岩岩屑次之,少量沉积岩岩屑[图2(b)]。储层结构特征与秋里塔格地区相近。但是2个地区白垩系储层岩石成分和岩屑组成均有差异,推测其主要的物源体系有所差异。
图2 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层岩石成分三角图(a)和砂岩类型直方图(b)

Fig.2 Rock composition triangle diagram (a) and sandstone type histogram (b) of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

秋里塔格构造带白垩系储层填隙物总量平均约为12.9%,杂基含量平均约为7.14%,胶结物含量平均约为5.86%。方解石胶结为主,白云石和硅质含量次之,少量钠长石、硅质和铁白云石胶结。克拉苏构造带克深地区白垩系储层填隙物略高,平均约为13.99%,杂基含量低,平均约为4.63%,胶结物含量高,平均约为9.37%。方解石胶结为主,白云石次之,钠长石和硅质胶结均高于秋里塔格地区,少量膏质、铁白云石和铁方解石(表1)。2个地区白垩系储层填隙物数据对比分析显示,克拉苏构造带克深地区杂基含量相对少,而胶结作用则相对比较强烈;而秋里塔格构造带杂基含量高,胶结程度较前者弱。
表1 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层填隙物数据对比

Table 1 Data comparisons of reservoir interstital materia of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

地区 杂基含量/% 主要胶结物含量/% 填隙物/%
泥质 铁泥质 合计 方解石 铁方解石 白云石 铁白云石 硅质 膏质 钠长石 合计
秋里塔格构造带

(0~20)

/5.68

(0~10)

/1.36

(1~20)

/7.14

(0~20)

/2.19

0

0

(0~15)

/1.66

(0~0.5)

/0.01

(0~3)

/0.38

(0~15)

/1.12

(0~3)

/0.50

(0.5~20)

/5.86

(3~27)

/12.90

克拉苏构造带克深地区

(0~30)

/4.51

(0~25)

/0.12

(0~30)

/4.63

(0~38)

/4.41

(0~1)

/0.01

(0~40)

/2.09

(0~13)

/0.07

(0~6)

/0.99

(0~20)

/0.55

(0~4)

/1.22

(0~41)

/9.37

(3~53)

/13.99

注:(0~20)/5.68=(最小值—最大值)/平均值

黏土矿物X-射线衍射结果显示,2个地区白垩系巴什基奇克组黏土矿物均以伊/蒙间层为主,伊利石次之,绿泥石第三,最少的为高岭石(表2)。受埋藏深度和成岩作用阶段的影响,克拉苏构造带克深地区伊/蒙间层含量略高,伊利石含量明显高于秋里塔格地区,高岭石含量低,绿泥石含量略低(表2)。
表2 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层黏土矿物含量数据对比

Table 2 Data comparisons of clay mineral content of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu Structural Belt-Qiulitage Structural Belt in Kuqa Depression

地区 伊/蒙间层/% 伊利石/% 高岭石/% 绿泥石/%
秋里塔格构造带 (25~63)/48.0 (10~40)/26.0 (4~12)/7.3 (3~27)/11.1
克拉苏构造带克深地区 (5~82)/50.3 (11~74)/37.1 (0~13)/3.8 (1~30)/9.1

注:(25~63)/48.0=(最小值—最大值)/平均值

2.2 储集空间特征对比

铸体薄片分析显示,秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层面孔率较为发育,一般>3%,平均为8.8%;而克拉苏构造带克深地区面孔率一般<3%,平均为1.6%[图3(a)]。前者储集空间类型主要为粒间溶蚀扩大孔(面孔率平均占比39.1%)和粒内溶孔(面孔率平均占比36.2%),其次为微孔隙(面孔率平均占比23.9%),少量裂缝(面孔率平均占比0.7%);后者储集空间主要为粒间溶蚀扩大孔(面孔率平均占比52.3%),其次为粒内溶孔(面孔率平均占比21.5%),微孔隙(面孔率平均占比15.0%)居第三,裂缝含量(面孔率平均占比11.3%)相对较高[图3(b)]。
图3 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层面孔率分布直方图(a)和孔隙类型直方图(b)

Fig.3 Histograms of surface porosity distribution (a) and pore type (b) of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

秋里塔格构造带和克拉苏构造带克深地区白垩系巴什基奇克组储层埋深较大,由于强烈的压实压溶作用,现存主要为粒间溶蚀扩大孔,主要由残余原生孔隙、粒缘溶孔和粒间溶孔构成[图4(a)—图4(f)]。残余原生孔隙包括压实作用下缩小的剩余粒间孔、石英次生加大后的剩余原生粒间孔与白云石胶结后的剩余原生孔。其中,粒缘溶孔和粒间溶孔是次生孔隙。前者是沿骨架颗粒表面或边缘的溶蚀孔隙。粒间溶孔则主要为粒间充填物的溶蚀,引起原生孔隙空间的扩大,此类孔隙边缘常呈锯齿状、不规则状等[图4(b),图4(c)]。粒内溶孔主要为骨架颗粒中的长石、云母、碳酸盐岩屑以及由含有铝硅酸矿物的岩屑被不同程度溶蚀后在粒内形成大小不等、形貌各异的孔隙,该类孔隙单孔隙面积虽小,但是数量多,类似“海绵体”或“蜂窝状”,往往有较强的储集能力[图4(a),图4(e)]。微孔隙主要指泥状杂基沉积石化时收缩形成的孔隙,石英颗粒内及黏土矿物重新结晶晶间隙,伊利石、高岭土、绿泥石、云母、碳酸盐岩杂基中具有此类孔隙,这种孔隙极为细小,孔径一般小于300 nm[图4(f)]。克拉苏构造带克深地区白垩系巴什基奇克组储层裂缝发育,主要为构造缝、压碎缝[图4(d)],大大改善了研究区内储层的渗流能力[28-29]。而孔隙相对发育的秋里塔格构造带,微裂缝不太发育。
图4 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层储集空间类型照片

(a)中秋101井,4 698.19 m,K1 bs,中粗粒长石岩屑砂岩,原生粒间孔、长石粒内溶孔,(-); (b)东秋8井,5 058.79 m,K1 bs,中粒岩屑长石砂岩,粒内微孔、粒间孔发育,(-); (c)东秋5井,4 941.93 m,K1 bs,含泥细中粒长石岩屑砂岩,见少量原生粒间孔及粒间溶孔,少量粒内溶孔,孔隙分布欠均匀,(-); (d)克深13井,7 343.75 m,K1 bs,中粒岩屑长石砂岩,粒间溶蚀扩大孔、微裂缝,(-); (e)克深8-2井,6 781.83 m,K1 bs,中细粒岩屑长石砂岩,粒间溶蚀扩大孔为主,少量粒间溶孔、粒内溶孔,(-); (f) 克深1102井,4 808.03 m,K1 bs,含灰细中粒岩屑长石砂岩,见粒间孔、粒间溶孔、高岭石晶间孔等,(-)

Fig.4 Photos of reservoir space types of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

2.3 物性特征对比

秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组砂岩储层岩心样品实测孔隙度集中分布在9.0%~21.0%之间,平均值为14.9%,渗透率集中分布在(0.1~987)×10-3 μm2之间,平均值为4.701×10-3 μm2,孔渗相关性好(图5),主要为孔隙型储层,参考SY/T6285—2011行业标准[30],为低孔特低渗储层。克拉苏构造带克深地区白垩系巴什基奇克组砂岩储层岩心样品实测孔隙度集中分布在0%~9.0%之间,平均值为4.4%,渗透率集中分布在(0.01~0.987)×10-3 μm2之间,平均值为0.058×10-3 μm2,孔隙型储层为主,少量裂缝—孔隙型储层,孔渗相关性略差(图5),参考SY/T6285—2011行业标准[30],为超低孔超低渗储层。
图5 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层岩心分析孔隙度—渗透率交会图

Fig.5 Porosity-permeability intersection map of core analysis of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

2.4 储层孔隙结构特征对比

高压压汞分析结果表明,秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层基质孔隙排驱压力较高,主要介于0.034~1.272 MPa之间,平均为1.58 MPa,排驱压力与储层孔隙度具有较好的相关性,随着排驱压力的增大,孔隙度呈乘幂减小[图6(a)]。平均孔喉半径主要集中在0.1~10 μm之间,平均为1.64 μm,随着平均孔喉半径的增大,孔隙度则呈对数增加,相关性较高[图6(b)]。最大孔喉半径主要集中在0.2~20 μm之间,平均为5.84 μm,随着最大孔喉半径的增大,孔隙度呈对数增加,相关性较高[图6(c)]。孔喉半径中值主要集中在0.1~15 μm之间,平均为2.70 μm。分选系数主要集中在0.01~3之间,平均值为1.03,随着分选系数的逐渐增大,孔隙度呈对数增加,相关性非常高[图6(d)]。根据SY/T6285—2011行业标准[30],秋里塔格构造带白垩系储层孔喉类型以特小孔道为主,中孔道次之,少量小孔道;储层喉道类型主要为微细喉,细喉次之,少量较细喉。
图6 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组储层孔隙度与排驱压力、平均孔喉半径、最大孔喉半径和分选系数关系散点图

Fig.6 Scatter diagrams of the relationship between porosity and displacement pressure, average pore throat radius, maximum pore throat radius and sorting coefficient of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

克拉苏构造带克深地区白垩系巴什基奇克组储层基质孔隙排驱压力更高,主要集中在0.1~8 MPa之间,平均为3.82 MPa,随着排驱压力的增大,孔隙度呈乘幂减小,相关性较秋里塔格地区低[图6(a)]。平均孔喉半径主要集中在0.01~0.5 μm之间,平均为0.07 μm,随着平均孔喉半径的增大,孔隙度呈对数增加,相关性不高[图6(b)]。最大孔喉半径主要集中在0.02~5 μm之间,平均为0.52 μm,随着最大孔喉半径的增大,孔隙度呈对数增加,相关性较高[图6(c)]。孔喉半径中值主要集中在0.005~5 μm之间,平均为0.06 μm。分选系数主要集中在0.04~1之间,平均为0.07,随着分选系数的逐渐增大,孔隙度呈对数增加,相关性不是很高[图6(d)]。根据SY/T6285—2011行业标准[30],储层主要为特小孔道、微细喉。

3 储层控制因素探讨

3.1 原始沉积条件控制了储层物性特征

3.1.1 沉积微相和岩相

沉积环境控制岩石粒度、分选特征、杂基含量、刚性颗粒含量和骨架颗粒含量等,不同微相砂体储层物性差异明显[31-33]。通过露头及钻井大量砂岩物性统计表明:区内辫状河三角洲前缘砂体物性普遍好于扇三角洲前缘砂体;(水下)分流河道砂体物性最好,河口坝次之,天然堤最差。不同粒级砂岩物性差别较大,其中粗砂岩物性最好,中砂岩、细砂岩次之,粉砂岩和不等粒砂岩孔隙度最差[图7(a)]。泥质杂基含量高,储层孔隙度越差。以克拉苏构造带克深地区白垩系巴什基奇克组储层为例,中砂岩储层平均孔隙度在5.35%,含泥中砂岩储层平均孔隙度约4.52%,而泥质中砂岩储层平均孔隙度仅为1.99%[图7(b)]。此外,强、弱水动力频繁波动条件下形成的纹层状砂岩储层孔隙度一般也较相应粒级的均质砂岩低。秋里塔格构造带白垩系砂岩,也表现出类似的相控特征[图7(b)]。
图7 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组不同粒级储层(a)、不同含有物(b)储层平均孔隙度直方图

Fig.7 Histograms of reservoir average porosity with different grain sizes (a) and different contains(b) of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

3.1.2 沉积参数

杂基含量、骨架颗粒含量、分选系数等沉积参数也与储层的物性有一定的相关性。一般而言,杂基含量少、骨架颗粒含量高、分选好(分选系数低),储层孔隙度较高;杂基含量高、骨架颗粒含量低、分选差(分选系数高),储层孔隙度较低(图8)。
图8 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组骨架颗粒含量(a)、分选系数(b)与孔隙度关系散点图

Fig.8 Scatter diagrams of the relationship between the content of skeleton particles (a), sorting coefficient (b) and porosity of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

根据前人[34-36]研究,分选系数是决定储层沉积时期孔隙(初始孔隙Ф 1)的重要参数,即:
Ф 1=20.91+22.90/S 0
式中:S 0表示特拉斯克分选系数,可以用粒度分析数据求取,即S 0= D 25 / D 75 D 25D 75分别为粒度概率累积曲线上25%和75%对应的粒径大小,单位mm。
秋里塔格构造带白垩系储层分选系数平均为1.68,初始孔隙度平均为34.61%;克拉苏构造带克深地区白垩系储层分选较前者略差,分选系数平均为1.93,初始孔隙度略低,平均为33.51%。

3.2 成岩、构造作用对储层品质的后期改造

3.2.1 压实作用对储层物性的破坏程度

压实作用对储层物性的破坏程度可以用压实损失孔隙率(L com)来表示,可以通过铸体薄片分析、普通薄片分析和岩心物性分析数据来求取[36]
L com=(Ф 1Ф 2)/Ф 1×100%
Ф 2=(粒间孔面孔率+胶结物溶孔面孔率)×物性分析孔隙度/总面孔率+胶结物含量
式中:Ф 2为压实后剩余粒间孔隙度,%。
计算结果显示,克拉苏构造带克深地区白垩系储层压实损失孔隙率较高,分布在20%~80%之间,平均为62.80%;秋里塔格构造带白垩系储层压实损失孔隙率略低,分布在35%~60%之间,平均为49.24%。克拉苏构造带克深地区埋深与秋里塔格地区相近的储层样品,压实损失孔隙率也与秋里塔格地区相近,平均为50.04%。可见,垂向压实是压实作用最重要的组成部分。储层孔隙度、压实损失孔隙率和埋深的关系图显示,随着埋深的逐渐增大,储层孔隙度先快速降低,然后缓慢降低,压实损失孔隙率则先逐渐增大,后缓慢增大(图9)。
图9 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组岩心分析孔隙度(a)、压实损失孔隙率(b)随埋深变化

Fig.9 Core analysis porosity (a), compaction loss porosity (b) changing with buried depth of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

3.2.2 胶结、交代作用对储层物性的破坏

胶结、交代作用对储层物性的破坏程度可以用胶结、交代损失孔隙率(L cem)来表示,同样可以通过铸体薄片分析、普通薄片分析和岩心物性分析数据,用以下公式来求取[36]
L cem=(Ф 2Ф 3)/Ф 1×100%
Ф 3=粒间孔面孔率×物性分析孔隙度/总面孔率
计算结果显示,克拉苏构造带克深地区白垩系储层胶结、交代损失孔隙率较高,分布在5%~50%之间,平均为29.03%;秋里塔格构造带白垩系储层胶结、交代损失孔隙率略低,分布范围相对比较集中,在10%~30%之间,平均为23.38%。
2个地区白垩系巴什基奇克组压实损失孔隙率—胶结(交代)损失孔隙率关系散点图显示,秋里塔格构造带白垩系储层压实损失孔隙率均高于胶结损失孔隙率;克拉苏构造带克深地区白垩系储层同样以压实作用对储层的破坏为主,压实损失孔隙率高于胶结损失孔隙率,少量点胶结作用强烈,胶结损失孔隙率明显高于压实损失孔隙率(图10)。
图10 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组压实损失孔隙率—胶结损失孔隙率关系散点图

Fig.10 Scatter diagram of compaction loss porosity and cementation loss porosity of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

2个地区埋深相近的储层样品,克拉苏构造带克深地区胶结、交代损失孔隙率平均为32.23%,明显高于秋里塔格地区,平均为23.38%。可见,胶结、交代作用是破坏克拉苏构造带克深地区白垩系储层物性的重要成岩作用。一般而言,胶结作用越强烈,储层物性越差。区内碳酸盐矿物是胶结物中含量最高的组分,因此,随着碳酸盐矿物含量的增大,储层物性呈现逐渐变差的趋势[图7(b),图11(a)]。克拉苏构造带克深地区白垩系储层胶结物含量较高,因此胶结作用对储层的破坏作用也较强;秋里塔格地区白垩系储层胶结物含量较低,因此胶结作用对储层的破坏作用明显弱。在分选性相似的条件下,尽管初始孔隙度相近,但是大粒径储层孔隙数量少、孔喉体积大,孔隙比表面积小,渗流性好;而小粒径储层孔隙数量多、孔喉体积小,孔隙比表面积大,渗流性差,更容易形成胶结物沉淀。因此,随着粒度中值的逐渐增大,胶结、交代减孔率有明显降低的趋势[图11(b)]。
图11 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组碳酸盐含量与储层孔隙度关系(a)、粒度中值与胶结(交代)减孔率关系(b)

Fig.11 The relationship between carbonate content and reservoir porosity (a), the relationship between median grain size and porosity reduction ratio of cementation (metasomatism) (b) of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

3.2.3 溶蚀作用对储层品质的改善

溶蚀作用对储层物性的改善程度,即溶蚀增孔率(I dis)来表示,同样可以通过铸体薄片分析、普通薄片分析和岩心物性分析数据,用以下公式来求取[36]
I dis=Ф 4/Ф 1×100%
Ф 4=溶蚀孔面孔率×物性分析孔隙度/总面孔率
通过计算,克拉苏构造带克深地区白垩系储层溶蚀增孔率较低,分布在1%~20%之间,平均为5.12%;秋里塔格构造带白垩系储层溶蚀增孔率明显较高,分布范围相对比较集中,在5%~20%之间,平均为18.56%。
如上文所述,由于秋里塔格地区白垩系储层粒级明显比克拉苏构造带克深地区粗,在分选性相近的条件下,初始孔隙度虽然相差不大,然而大粒径储层孔隙数量少、孔喉体积大,孔隙比表面积小,渗流性好,为溶蚀作用的进行提供了通道。因此,随着粒度中值的增加,2个地区的溶蚀增孔率总体都表现出逐渐增大的趋势[图12(a)]。长石是区内溶蚀最为普遍的颗粒,而高岭石主要为长石在有机酸作用下溶解的产物,因此白垩系储层溶蚀增孔率还表现为与长石含量和高岭石含量有一定的正相关性[图12(b)]。随着长石颗粒含量的增多和高岭石含量的增大,储层的溶蚀增孔率也呈现出逐渐增大的趋势。其中,秋里塔格地区白垩系储层长石—溶蚀孔增孔率之间的线性关系,相关性比克拉苏构造带克深地区好。研究区白垩系巴什基奇克组沉积后,地层抬升剥蚀。因此,剥蚀面对储层溶蚀作用强度也表现出一定的控制作用[37]。距离剥蚀面越近,溶蚀增孔率越高,距离剥蚀面越远,则溶蚀增孔率越小[图12(c)]。
图12 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组粒度中值(a)、长石含量(b)、相对剥蚀面距离(c)与溶蚀增孔率关系

Fig.12 Relationship between median grain size (a), feldspar content (b), relative denudation surface distance (c) and dissolution porosity enhance ratio of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

3.2.4 构造裂缝对储层物性的改善

构造裂缝对储层孔隙的改善程度,即裂缝增孔率(I fra)来表示,可以用以下公式来求取[38]
I fra=Ф 5/Ф 1×100%
Ф 5=裂缝面孔率×物性分析孔隙度/总面孔率
计算结果显示,克拉苏构造带克深地区白垩系储层裂缝比较发育,裂缝增孔率分布在0.2%~10%之间,平均为0.66%;秋里塔格构造带白垩系储层裂缝则不太发育,裂缝增孔率平均仅为0.08%。一般而言,储层越致密,脆性越强,在构造应力相近的条件下,越容易产生构造裂缝[图13(a)]。
图13 库车坳陷克拉苏构造带—秋里塔格构造带白垩系巴什基奇克组孔隙度—裂缝增孔率关系散点图(a)和裂缝孔隙度—渗透率关系散点图(b)

Fig.13 Scatter diagrams of porosity to fracture porosity enhance ratio (a) and fracture porosity to permeability (b) of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kelasu structural belt-Qiulitage structural belt in Kuqa Depression

裂缝对储层孔隙储集空间的改善作用比较有限,对储集层渗流性能的改善则非常明显。库车坳陷克拉苏构造带克深地区白垩系巴什基奇克组储层裂缝孔隙度—渗透率关系图显示,在面孔率相同的情况下,随着裂缝孔隙度的增加,储层的渗透率呈乘幂逐渐增加。储层越致密,面孔率越小,拟合出的相关系数越高[图13(b)]。虽然克拉苏构造带克深地区白垩系储层孔隙度低,但是由于构造裂缝对储层渗流性的改造,区内广泛发育高产储层[39-40]

4 结论

(1)秋里塔格地区白垩系储层粒级粗,以细、中砂岩为主,长石含量低,岩屑含量高,沉积岩岩屑含量较高,填隙物含量略低,杂基含量高,胶结物含量低;克拉苏构造带克深地区白垩系储层粒级细,以中、细砂岩为主,长石含量高,岩屑含量低,少量沉积岩岩屑,填隙物总量略高,杂基含量低,胶结物发育;2个地区均成分成熟度低,结构成熟度中等,黏土矿物的组成相近,均以伊/蒙间层为主。
(2)尽管2个地区均以粒间溶蚀扩大孔为主,粒内溶孔次之,然而不同类型孔隙空间的占比差别较大。前者面孔率较发育,铸体薄片中溶蚀孔多,为孔隙型储层,物性明显高,为低孔特低渗储层,具有排驱压力较高、孔喉半径中—小、细—微细喉的特征;后者面孔率普遍较低,微裂缝普遍,以孔隙型储层为主,少量裂缝—孔隙型储层,物性差,为超低孔超低渗储层,具有排驱压力高、孔喉半径特小、微细喉的特征。
(3)沉积作用、成岩作用是区内储层物性差异的主控因素;前者压实作用中等、胶结作用中等、溶蚀作用较强,有利于储层孔隙的保存;后者压实作用强、胶结致密、溶蚀作用弱,裂缝虽然对储层孔隙的贡献有限,却大大改善了储层的渗透性能。因此,2个地区均具备形成大型高产天然气藏的潜力。
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