塔里木盆地下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群儲層特征及物性主控因素

克林姆氣田位于塔里木盆地西南的烏爾坳結(jié)構(gòu)帶（圖1）。本文根據(jù)阿克莫木氣田鉆探資料對白堊系沉積環(huán)境、儲集層巖石物性特征進(jìn)行詳細(xì)研究。1南天山形成優(yōu)質(zhì)層序地層格架塔西南坳陷白堊紀(jì)早期受南部昆侖山抬升的影響,處于拗陷下沉接受沉積階段。下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群沉積時期,塔西南南天山山前地勢北高南低,地形坡度較大,南北走向水系發(fā)育,沿山前發(fā)育一系列沖積扇-辮狀河-辮狀河三角洲沉積組合。晚白堊世—古近紀(jì),海水自中亞地區(qū)侵入塔西南,發(fā)育了一套海陸交互相潮坪-消舄湖-濱岸沉積體系。在南天山山前形成一套以下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群砂巖為儲集層、上白堊統(tǒng)泥巖為直接蓋層、古近系膏鹽巖為區(qū)域蓋層的優(yōu)質(zhì)儲蓋組合。下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群上段儲集層巖性為辮狀河河道沉積,為褐色、紅褐色細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖。巖石類型以巖屑砂巖為主,少量長石巖屑砂巖,分選中等,磨圓度為次棱角狀-次圓狀,總體成分成熟度較低。碎屑中石英含量為32%~76%,平均61%;長石(主要為鉀長石)平均含量15%;巖屑平均含量24%,巖屑以巖漿巖屑為多。填隙物中雜基含量1%~10%,平均5.2%,以泥質(zhì)和鐵泥質(zhì)為主;膠結(jié)物含量1%~13%,平均5.01%,以白云石、鐵白云石為主,其次是方解石、石膏、硅質(zhì)(多為石英次生加大)和少量高嶺石等。膠結(jié)程度中等,膠結(jié)方式多以孔隙式膠結(jié)為主,次為薄膜-孔隙式膠結(jié)和孔隙-薄膜式膠結(jié),局部見基底式膠結(jié)。2儲集層喉結(jié)構(gòu)(1)粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔該類孔隙類型占儲集空間的75%左右。其中,粒間溶孔為碎屑顆粒間白云石膠結(jié)物經(jīng)溶蝕作用后形成(圖2a),孔隙邊緣常呈鋸齒狀、不規(guī)則狀等,最常見的是長石邊緣溶蝕呈港灣狀;粒內(nèi)溶孔主要為長石顆粒及巖漿巖屑內(nèi)經(jīng)溶蝕作用后產(chǎn)生,常見有顆粒不均勻溶蝕形成蜂窩狀,以長石顆粒內(nèi)解理縫溶孔最為常見(圖2a)。(2)微孔隙、鑄?？缀驮ｉg孔微孔隙多分布在鐵泥質(zhì)雜基中,鏡下表現(xiàn)為鑄體呈浸染狀(圖2b);鑄模孔多為鉀長石顆粒及巖漿巖屑被完全溶蝕后產(chǎn)生的,且不被后來物質(zhì)所充填,孔徑較大,占儲集空間的8%左右;原生粒間孔主要分布在顆粒粒級粗、抗壓實(shí)能力較強(qiáng)的中-粗砂巖、含礫砂巖和礫巖中。由于強(qiáng)烈的壓實(shí)作用和溶解作用的影響,典型原生粒間孔在鏡下并不多見。(3)收縮縫、構(gòu)造縫鑄體薄片下所觀察到的裂縫主要是粒緣收縮縫及構(gòu)造縫。構(gòu)造縫沿鐵泥質(zhì)條帶或粉砂質(zhì)條帶分布,這類孔隙較少見。下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群砂巖壓汞曲線反映的排驅(qū)壓力較高,為0.016~10.67MPa,孔喉分選偏差,平均孔喉半徑0.0245~1.421μm,屬小孔-細(xì)喉的孔隙結(jié)構(gòu)特征。儲集層喉道總體不發(fā)育,片狀孔喉少,管束狀喉道較多。孔喉配位數(shù)一般為0~3,最大為4,滲透率較低(表1)。3隙度分布分布白堊系克孜勒蘇群上段儲集層245塊巖心物性分析結(jié)果表明,儲集層孔隙度集中分布在5%~17.5%,平均10.52%;滲透率集中分布在0.1×10-3~1×10-3μm2,平均2.03×10-3μm2,屬于低孔低滲儲集層,孔滲相關(guān)性較好,為Ⅱ類孔隙型儲集層。4層密度控制因素4.1克孜勒蘇群上段砂壩沉積特征阿克莫木氣田儲集層物性與巖石粒度相關(guān)關(guān)系研究表明,中-細(xì)砂巖碎屑含量高,分選磨圓好、泥質(zhì)含量低,儲集層物性最好,平均孔隙度達(dá)13.71%~14.05%;礫巖分選差,泥質(zhì)含量中等,儲集層物性較差,平均孔隙度6.39%~8.32%;粉砂巖粒度較細(xì),泥質(zhì)含量高,顆?？箟簩?shí)能力弱,儲集層物性差,平均孔隙度僅5.75%.克孜勒蘇群上段主要為一套辮狀河三角洲平原亞相沉積,中-細(xì)砂巖主要發(fā)育在辮狀河道心灘、邊灘及砂壩微相,礫巖主要發(fā)育在河道底部微相,粉砂巖-泥巖主要發(fā)育河漫灘亞相。因此,有利儲集層微相主要為辮狀河三角洲平原亞相的心灘、邊灘、砂壩微相。克孜勒蘇群下段主要為辮狀河三角洲前緣-前三角洲相沉積,巖性以泥質(zhì)粉砂巖-泥巖為主,勘探實(shí)踐表明,不能作為有效儲集層。4.2膠結(jié)充填材料(1)壓實(shí)作用喀什凹陷地溫梯度較低(白堊系為2.5℃/hm,古近系為2.2℃/hm,新近系為2℃/hm),埋藏時間短,總體處于中等壓實(shí)程度。儲集層壓實(shí)作用主要表現(xiàn)為質(zhì)軟的巖屑、云母彎曲變形、扭折,剛性顆粒石英、長石出現(xiàn)裂紋甚至破碎現(xiàn)象;長條形組分定向排列,接觸方式由原始的漂浮狀變?yōu)辄c(diǎn)接觸和線接觸。根據(jù)薄片資料統(tǒng)計(jì),由于壓實(shí)作用,儲集層原生孔隙大大減少,儲集層孔隙度損失20%~30%.(2)膠結(jié)作用碳酸鹽膠結(jié)物以方解石、白云石為主,少量鐵白云石和鐵方解石。陰極發(fā)光資料顯示,有2期白云石膠結(jié):第一期呈嵌晶狀,是成巖早期膠結(jié)物;第二期呈斑塊狀,為成巖晚期的產(chǎn)物,方解石膠結(jié)物在儲集層中含量較低,分布不均勻,呈斑塊狀充填在顆粒間,為成巖晚期的膠結(jié)物。硅質(zhì)膠結(jié)主要表現(xiàn)為石英的次生加大,由于粘土薄膜和包殼的發(fā)育,鏡下能看到微弱的石英次生加大,在掃描電鏡下,普遍見到石英的Ⅱ級加大。成巖后期碳酸鹽和硅質(zhì)的膠結(jié)作用使孔隙進(jìn)一步縮小,其減孔量達(dá)1.5%~13.5%.(3)溶蝕作用主要表現(xiàn)為長石和巖屑的溶蝕。常見長石被溶蝕成蜂窩狀,有的長石顆粒甚至被完全溶解,成為鑄?？?巖屑的溶蝕表現(xiàn)為巖屑內(nèi)部和邊緣出現(xiàn)不規(guī)則港灣狀溶蝕。溶蝕作用形成了大量的粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、鑄?？住⑽⒖紫兜葍臻g,孔隙度增加1%~4.8%.(4)交代作用總體較弱,鏡下多見長石被高嶺石交代,偶見晚期白云石交代巖屑和長石。4.3粘土礦物對儲集層的影響儲集層中粘土礦物主要以伊利石、高嶺石和伊蒙混層為主,少量綠泥石。其中,平均相對含量:伊利石58%,高嶺石21%,伊蒙混層18%,綠泥石3%.粘土礦物對儲集層的影響主要表現(xiàn)在伊利石、綠泥石呈薄膜和搭橋的形式存在于粒表和孔隙中,堵塞孔隙,降低孔隙度。另外,呈發(fā)狀、絲狀的伊利石的存在,大大降低了儲集層的滲透率。5克孜勒蘇群早期沖積扇沉積解釋前人研究認(rèn)為,早白堊世塔西南山前是斷陷盆地沉積模式,下白堊統(tǒng)砂巖儲集層在塔西南山前均有分布。但塔西南山前針對白堊系鉆探的英深1井、蘇1井、阿北1井均因缺失白堊系克孜勒蘇群而失利,表明白堊系在塔西南山前分布的復(fù)雜性。野外露頭調(diào)查發(fā)現(xiàn),早白堊世沉積受控于晚二疊世—三疊紀(jì)變形基底上形成的古地形,古生界上部(主要為二疊系)受早期構(gòu)造運(yùn)動的影響,形成一系列背斜和向斜。這些背斜和向斜經(jīng)過風(fēng)化剝蝕形成了高低不平的古地形,克孜勒蘇群充填在古地形的低洼之處,具有填平補(bǔ)齊的作用,與下伏地層呈角度不整合接觸,導(dǎo)致古地貌的高部位缺失下白堊統(tǒng)。在地震剖面上,古生界內(nèi)部發(fā)育有多個沖斷片組成的疊瓦構(gòu)造,而中生界(主要為白堊系)不整合在這些早期沖斷帶之上,且表現(xiàn)為填平補(bǔ)齊的特征。對下白堊統(tǒng)現(xiàn)今厚度分布研究表明,塔西南山前阿克莫木構(gòu)造帶、烏泊爾構(gòu)造帶、甫沙構(gòu)造帶下白堊統(tǒng)沉積厚度較大,達(dá)200~400m,局部地區(qū)超過500m,而蘇蓋特地區(qū)受古地形控制,缺失下白堊統(tǒng)(圖3)。結(jié)合野外露頭及鉆井資料,對塔西南山前沉積相研究表明,白堊系克孜勒蘇群物源主要來自南天山山前及昆侖山山前,從山前向盆地內(nèi)依次發(fā)育沖積扇-辮狀河流相、辮狀河三角洲平原相、辮狀河三角洲前緣相、前三角洲-濱淺湖相。沖積扇距物源近,搬運(yùn)距離短,巖石成熟度低,主要以塊狀礫巖和篩積沉積物為主,儲集層非均質(zhì)性強(qiáng),儲集