符浩,李國蓉,趙勇,郭俊陽,周吉羚
(1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都610059;2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院,四川成都610059;3.中石油華北油田勘探開發(fā)研究院,河北任丘062552;4.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都610500)
塔東英東區(qū)塊寒武系白云巖儲(chǔ)層特征
符浩1,2,李國蓉1,2,趙勇3,郭俊陽4,周吉羚1,2
(1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都610059;2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院,四川成都610059;3.中石油華北油田勘探開發(fā)研究院,河北任丘062552;4.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都610500)
在現(xiàn)有羅西1、米蘭1、英東1和英東2等探井的鉆井、巖芯、錄井、薄片和測井資料的基礎(chǔ)上,利用巖芯觀察、巖屑觀察、薄片鑒定和測井資料處理分析等技術(shù)手段,對英東區(qū)塊寒武系白云巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行研究。英東地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型以次生孔隙占絕對優(yōu)勢,以晶間孔、晶間溶孔和溶蝕孔洞為主,其次是裂縫空間。根據(jù)儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間的不同,將其歸納為溶蝕孔隙型和溶蝕縫孔洞型兩類儲(chǔ)層,區(qū)內(nèi)寒武系白云巖溶蝕縫孔洞型為Ⅳ-Ⅱ類儲(chǔ)層,溶蝕孔隙型為Ⅳ-Ⅲ類儲(chǔ)層,主要集中發(fā)育在上寒武統(tǒng)突爾沙克塔格組。
寒武系;白云巖;儲(chǔ)集空間;儲(chǔ)層特征
白云巖(dolomite),自1791年法國地質(zhì)學(xué)家Deodat Guy de Dolomieu(1750-1801)首次描述[1]以來,其成因問題一直是地學(xué)領(lǐng)域的“謎案”,也是眾多學(xué)者研究和爭論不休的熱點(diǎn)之一。全球油氣勘探實(shí)踐表明,世界油氣總儲(chǔ)量中有52%來自碳酸鹽巖儲(chǔ)層[2-4],而白云巖儲(chǔ)層在碳酸鹽巖油氣勘探中占有重要地位。隨著國內(nèi)外許多優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層的發(fā)現(xiàn),包括美國密執(zhí)安(Michigan)盆地志留紀(jì)尼亞加拉(Niagaran)礁的白云巖儲(chǔ)層、美國西部特拉華(Delaware)盆地西北陸棚的白云巖儲(chǔ)層、美國威利斯頓盆地奧陶紀(jì)紅河組(Red River Formation)的白云巖儲(chǔ)層[4]、加拿大西部沉積盆地的泥盆系和密西西比系白云巖儲(chǔ)層[5]以及我國川東二疊紀(jì)生物礁的白云巖儲(chǔ)層[6]、川中磨溪?dú)馓稞埻鯊R組白云巖儲(chǔ)層[7],白云巖儲(chǔ)層得到了全球越來越多的勘探關(guān)注。
塔里木盆地是我國最大的內(nèi)陸盆地,也是十分重要的含油氣盆地。盆地內(nèi)下古生界發(fā)育規(guī)模巨大的碳酸鹽巖地層,其中不乏優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集層。英東區(qū)塊寒武系發(fā)育大套碳酸鹽巖,根據(jù)已有鉆井揭示該區(qū)寒武系優(yōu)質(zhì)烴源巖和白云巖儲(chǔ)層發(fā)育,是富有潛力的油氣勘探層系和領(lǐng)域。全球油氣勘探實(shí)踐表明,世界油氣總儲(chǔ)量中有52%來自碳酸鹽巖儲(chǔ)層,而白云巖儲(chǔ)層在碳酸鹽巖油氣勘探中占有重要地位,因此深入研究該區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層特征具有重要意義。英東區(qū)塊作為勘探新區(qū),勘探程度較低,前人對寒武系白云巖儲(chǔ)層研究較少,本文在利用巖芯觀察、巖屑觀察、薄片鑒定和測井資料處理分析等技術(shù)手段,對英東區(qū)塊寒武系白云巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究,為該區(qū)下一步油氣勘探部署提供技術(shù)支持。
塔東英東區(qū)塊位于塔東低突起的東北部,西北與英吉蘇凹陷相鄰,東南受車爾臣斷裂控制,與塔南隆起相接,包括英東構(gòu)造帶、米蘭構(gòu)造帶和羅西坡折帶等三個(gè)次一級構(gòu)造單元。早-中寒武世,東部的英東區(qū)塊臺(tái)盆模式初具雛形,發(fā)育不明顯,研究區(qū)的沉積相帶多為深水盆地相;晚寒武世,隨著進(jìn)一步的隆升,英東地區(qū)的臺(tái)盆模式更加明顯,沉積相帶的變化更加多樣,呈南北向的條帶形展布[8]。羅西1井位于臺(tái)地邊緣相,米蘭1井、英東1井和英東2井則都位于臺(tái)緣斜坡相。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育多個(gè)下切至基底的斷裂系統(tǒng)[9],為形成裂縫型儲(chǔ)層創(chuàng)造了有利條件。
通過對研究區(qū)四口井的數(shù)據(jù)分析以及其地層對比圖巖性剖面的呈現(xiàn),該區(qū)寒武系共有三組地層,分別是上寒武統(tǒng)的突爾沙克塔格組、中寒武統(tǒng)的莫合爾山組、下寒武統(tǒng)的西大山組-西山布拉克組。從巖性分布上來講,在下寒武統(tǒng),主要發(fā)育大套泥巖,少見碳酸鹽巖;在中寒武統(tǒng),碳酸鹽巖開始增多,但還是以灰?guī)r為主,僅在局部地區(qū)碳酸鹽巖占絕對優(yōu)勢,可見白云巖層的發(fā)育在局部初具規(guī)模;在上寒武統(tǒng),泥巖幾乎不發(fā)育,在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖大量發(fā)育,且白云石化程度很高,白云巖是主要的巖石類型(見圖1)。
圖1 塔東英東區(qū)塊寒武系地層柱狀圖Fig.1 Cambrian stratigraphic column of Yingdong area of eastern Tarim basin
2.1儲(chǔ)集巖巖石學(xué)特征
通過巖芯觀察、薄片分析,英東區(qū)塊寒武系儲(chǔ)集巖類型主要為晶粒白云巖,按其晶粒大小、晶形、晶體表面特征可以分為4種白云巖,分別為:(1)微-粉晶白云巖;(2)粉-細(xì)晶白云巖;(3)細(xì)-中晶白云巖;(4)中-粗晶白云巖。
微-粉晶白云巖主要由晶體大小小于0.062 5 mm的白云石組成,結(jié)構(gòu)較均一,表面較臟,紋層結(jié)構(gòu)發(fā)育,晶間含有泥質(zhì),可明顯被縫合線和多期裂縫切割改造,巖石致密不發(fā)育儲(chǔ)集空間。
粉-細(xì)晶白云巖主要由晶體大小為0.031 5 mm~ 0.25 mm的白云石組成,晶體表面較臟,晶形為它形,晶體間呈鑲嵌狀為其主要特征,偶見黃鐵礦斑點(diǎn),巖石致密不發(fā)育儲(chǔ)集空間。
細(xì)-中晶白云巖主要由晶體大小為0.062 5 mm~ 0.5 mm的白云石組成,晶體表面較臟或較干凈,晶形為半自形-自形為其主要特征,晶間孔較發(fā)育,晶間孔內(nèi)見灰質(zhì)殘余、泥質(zhì)、瀝青等,可構(gòu)成儲(chǔ)層,并對早期烴類充注有重要意義。
中-粗晶白云巖主要由晶體大小0.25 mm~1 mm的白云石組成,晶體表面多數(shù)較干凈,晶形較差,晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞較發(fā)育,并且晶間(溶)孔內(nèi)見瀝青完全充填或有瀝青殘余,為研究區(qū)寒武系主要的儲(chǔ)集巖。
2.2儲(chǔ)集空間類型特征
碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間的形成是一個(gè)復(fù)雜而長期的過程,它貫穿于整個(gè)沉積過程及其以后的各個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期。其儲(chǔ)集空間通常包括孔隙、溶洞和裂縫三類,一般來說,孔隙和溶洞是主要的儲(chǔ)集空間,裂縫是主要的滲濾通道,也是儲(chǔ)集空間。根據(jù)羅西1井、米蘭1井、英東1井和英東2井的巖芯和巖石薄片的觀察分析,英東地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型以次生孔隙占絕對優(yōu)勢,以晶間孔、晶間溶孔和溶蝕孔洞為主,其次是未充填裂縫空間。
2.2.1晶間孔和晶間溶孔晶間孔和晶間溶孔在研究區(qū)內(nèi)寒武系白云巖中廣泛發(fā)育,是儲(chǔ)層的重要儲(chǔ)集空間。根據(jù)鏡下觀察統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),晶間孔和晶間溶孔更普遍的發(fā)育在晶粒較為粗大的中-粗晶白云巖和細(xì)晶白云巖中,呈不規(guī)則的幾何形狀,晶間孔邊緣平直(見圖2a),局部被溶蝕之后凹凸不平(見圖2b),孔徑大小多集中在0.2 mm~1.5 mm。鏡下見部分的晶間孔和晶間溶孔被瀝青全充填或半充填。
2.2.2溶蝕孔洞溶蝕孔洞是英東區(qū)塊寒武系白云巖儲(chǔ)層主要的儲(chǔ)集空間,且普遍發(fā)育。根據(jù)井下觀察,溶蝕孔洞邊緣凹凸不平,具有明顯的溶蝕痕跡(見圖2c,e),孔徑多超過2 mm,且大多被微裂縫相互溝通,儲(chǔ)集意義極好。
圖2 塔東英東地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間特征Fig.2 Reservoir spaces characteristics of Cambrian dolomite reservoir in Yingdong area of eastern Tarim basin
2.2.3裂縫裂縫空間也是研究區(qū)寒武系白云巖中常見的儲(chǔ)集空間。這里所說的裂縫是指張開裂縫和被瀝青或白云石半充填的裂縫(見圖2d,f)。鏡下見裂縫多為邊緣平直的構(gòu)造縫,也可見少量被溶蝕改造過的,邊緣不平直的裂縫。裂縫的寬度大小不一,較寬的未充填裂縫寬度可達(dá)0.4 mm,較窄的也可見大量寬度只有0.03 mm左右的微裂縫。鏡下還可見裂縫溝通其他儲(chǔ)集空間的現(xiàn)象明顯,這極大的改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲性能。
白云巖儲(chǔ)層類型的劃分主要是建立在儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間基本類型之上,以孔隙、溶洞和裂縫這三類基本儲(chǔ)集空間類型在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中的組合關(guān)系,特別是以儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能貢獻(xiàn)大小為依據(jù),對白云巖儲(chǔ)層進(jìn)行分類和劃分。通過鉆井巖芯及薄片觀察的分析,認(rèn)識到英東區(qū)塊寒武系白云巖中發(fā)育白云巖溶蝕孔隙型、白云巖溶蝕縫孔洞型等兩種類型的儲(chǔ)層。進(jìn)一步,建立了這兩類儲(chǔ)層的測井響應(yīng)特征,有效地開展了井剖面上儲(chǔ)層綜合解剖。
3.1白云巖溶蝕孔隙型儲(chǔ)層
白云巖溶蝕孔隙型儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間以晶間孔、晶間溶孔為主,孔隙發(fā)育相對比較均勻??紫稙橹饕獌?chǔ)集空間,吼道為滲濾通道,裂縫的作用較小。英東地區(qū)的儲(chǔ)滲空間主要為晶間孔和晶間溶孔,并含有少量的溶蝕孔洞,多出現(xiàn)在細(xì)-中晶云巖和中-粗晶白云巖中。
根據(jù)已經(jīng)取芯井段的巖芯資料和薄片資料觀察,識別出白云巖溶蝕孔隙型儲(chǔ)層,再結(jié)合地球物理測井?dāng)?shù)據(jù),總結(jié)出白云巖溶蝕孔隙型儲(chǔ)層測井響應(yīng)特征:(1)電阻率曲線與其上下層段測井曲線相比呈“U”字形降低,這與裂縫發(fā)育段的尖刺狀電阻率起伏形成強(qiáng)烈的反差,且雙側(cè)向電阻率測井值呈較小幅度的正差異;(2)自然伽馬測井值呈較低值,介于11 API~41 API;(3)聲波時(shí)差值增大,介于45.5 μs/ft~49.3 μs/ft;(4)中子孔隙度值增大,介于0.56~0.82;(5)巖石體積密度測井值降低,介于2.68 g/cm3~2.8 g/cm3。
經(jīng)過井剖面的綜合解剖后分析發(fā)現(xiàn)白云巖溶蝕孔隙型儲(chǔ)層在層位上都發(fā)育于上寒武統(tǒng)突爾沙克塔格組中,在中寒武統(tǒng)莫合爾山組和下寒武統(tǒng)西大山組-西山布拉克組中均基本不發(fā)育。
3.2白云巖溶蝕縫孔洞型儲(chǔ)層
白云巖溶蝕縫孔洞型儲(chǔ)層在研究區(qū)是另一種重要的儲(chǔ)集類型,這類儲(chǔ)層不但溶蝕孔洞發(fā)育,而且裂縫也較為發(fā)育。溶蝕孔洞是其主要的儲(chǔ)集空間,裂縫既作為儲(chǔ)集空間,更為重要的是作為滲透通道。次生溶蝕孔洞和裂縫的存在大大提高了地層的儲(chǔ)集能力,改善了地層的滲流能力,是一種優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,這類儲(chǔ)層的形成與溶蝕作用和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)。
根據(jù)已經(jīng)取芯井段的巖芯資料和薄片資料觀察,識別出白云巖溶蝕縫孔洞型儲(chǔ)層,再結(jié)合地球物理測井?dāng)?shù)據(jù),總結(jié)出白云巖溶蝕縫孔洞型儲(chǔ)層測井響應(yīng)特征:(1)電阻率明顯降低,介于10 Ω·m~1 000 Ω·m(與溶蝕孔隙型儲(chǔ)層相比更低),而且呈尖刀狀降低,雙側(cè)向電阻率測井值比較接近,正負(fù)差異不定;(2)自然伽馬值較低,介于10 API~20 API(與溶蝕孔隙型儲(chǔ)層相比更低);(3)聲波時(shí)差測井值增高,介于49.9 μs/ft~53.5 μs/ft;(4)鈾元素測井值明顯增高;(5)中子孔隙度顯著增大,介于0.8~2.9;(6)密度測井值則明顯降低,介于2.6 g/cm3~2.72 g/cm3。
經(jīng)過井剖面的綜合解剖后分析發(fā)現(xiàn)白云巖溶蝕縫孔洞型儲(chǔ)層在層位上主要發(fā)育在上寒武統(tǒng)突爾沙克塔格組地層中,在中寒武統(tǒng)莫合爾山組中局部發(fā)育,在下寒武統(tǒng)西大山組-西山布拉克組中基本不發(fā)育。
4.1白云巖儲(chǔ)層孔隙度、滲透率特征
對于碳酸鹽巖儲(chǔ)層的分類評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一,本文采用中石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。
表1 中石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)表
通過對塔東英東區(qū)塊鉆井巖芯的常規(guī)物性分析顯示,從孔隙度角度來說,83.78%的樣品孔隙度≤2%,屬于Ⅳ類儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn);16.22%的樣品孔隙度為2%~6%屬于Ⅲ類儲(chǔ)層的標(biāo)準(zhǔn);而沒有樣品孔隙度大于6%,說明Ⅱ類儲(chǔ)層和Ⅰ類儲(chǔ)層不發(fā)育(見圖3a)。
通過對塔東英東區(qū)塊鉆井巖芯的常規(guī)物性分析,從滲透率角度來說,50%的樣品滲透率位于0.001 mD~0.1 mD,屬于Ⅲ類儲(chǔ)層的標(biāo)準(zhǔn);47.06%的樣品滲透率位于0.1 mD~10 mD,屬于Ⅱ類儲(chǔ)層的標(biāo)準(zhǔn);2.94%的樣品滲透率≥10 mD,屬于Ⅰ類儲(chǔ)層的標(biāo)準(zhǔn)(見圖3b)。4.2白云巖儲(chǔ)層孔-滲關(guān)系特征
為了更進(jìn)一步研究英東區(qū)塊寒武系白云巖儲(chǔ)層的物性特征,利用上述孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)做出孔隙度-滲透率相關(guān)性圖(見圖3c)。據(jù)圖可知,區(qū)內(nèi)白云巖儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率的相關(guān)性極差,甚至基本不相關(guān)。經(jīng)分析,這極可能是由于碳酸鹽巖儲(chǔ)層本身所具有的強(qiáng)非均質(zhì)性所造成的。
圖3 塔東英東區(qū)塊寒武系白云巖儲(chǔ)層物性特征Fig.3 Physical characteristics of Cambrian dolomite reservoir in Yingdong area of eastern Tarim basin
(1)從巖性分布上來講,在下寒武統(tǒng),主要發(fā)育大套泥巖,少見碳酸鹽巖;在中寒武統(tǒng),碳酸鹽巖開始增多,但還是以灰?guī)r為主,僅在局部地區(qū)碳酸鹽巖占絕對優(yōu)勢,可見白云巖層的發(fā)育在局部初具規(guī)模;在上寒武統(tǒng),泥巖幾乎不發(fā)育,在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖大量發(fā)育,且白云石化程度很高,白云巖是主要的巖石類型。
(2)根據(jù)羅西1井、米蘭1井、英東1井和英東2井的巖芯和巖石薄片的觀察分析,英東地區(qū)寒武系白云巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型以次生孔隙占絕對優(yōu)勢,以晶間孔、晶間溶孔和溶蝕孔洞為主,其次是裂縫空間。
(3)通過鉆井巖芯及薄片觀察以及測井資料的分析,認(rèn)識到英東區(qū)塊寒武系白云巖中發(fā)育溶蝕孔隙型、溶蝕孔洞型等兩種類型的儲(chǔ)層。白云巖溶蝕孔隙型儲(chǔ)層測井響應(yīng)特征有:①電阻率曲線與其上下層段測井曲線相比呈“U”字形降低,這與裂縫發(fā)育段的尖刺狀電阻率起伏形成強(qiáng)烈的反差;且雙側(cè)向電阻率測井值呈較小幅度的正差異;②自然伽馬測井值呈較低值,介于11 API~41 API;③聲波時(shí)差值增大,介于45.5 μs/ft~ 49.3 μs/ft;④中子孔隙度值增大,介于0.56~0.82;⑤巖石體積密度測井值降低,介于2.68 g/cm3~2.8 g/cm3。白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層測井響應(yīng)特征有:①電阻率明顯降低,介于10 Ω·m~1 000 Ω·m(與溶蝕孔隙型儲(chǔ)層相比更低),而且呈尖刀狀降低,雙側(cè)向電阻率測井值比較接近,正負(fù)差異不定;②自然伽馬值較低,介于10 API~20 API(與溶蝕孔隙型儲(chǔ)層相比更低);③聲波時(shí)差測井值增高,介于49.9 μs/ft~53.5 μs/ft;④鈾元素測井值明顯增高;⑤中子孔隙度顯著增大,介于0.8~2.9;⑥密度測井值則明顯降低,介于2.6 g/cm3~2.72 g/cm3。
(4)通過實(shí)測孔隙度、滲透率數(shù)據(jù),結(jié)合“中石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)”,認(rèn)為區(qū)內(nèi)寒武系白云巖儲(chǔ)層主要為Ⅳ-Ⅱ類儲(chǔ)層,主要集中發(fā)育在上寒武統(tǒng)突爾沙克塔格組,而在中寒武統(tǒng)莫合爾山組和下寒武統(tǒng)西大山組-西山布拉克組中幾乎不發(fā)育。
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Characteristics of Cambrian dolomite reservoir in Yingdong area of the east of Tarim basin
FU Hao1,2,LI Guorong1,2,ZHAO Yong3,GUO Junyang4,ZHOU Jiling1,2,
(1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu Sichuan 610059,China;2.College of Energy Resources,Chengdu University of Technology,Chengdu Sichuan 610059,China;3.Research Institute of Exploration and Development,Huabei Oilfield,Renqiu Hebei 062552,China;4.College of Geoscience and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu Sichuan 610500,China)
Base on the drilling,drill core,geological logging,thin section and well logging data of Luoxi 1 well,Milan 1 well,Yingdong 1 well and Yingdong 2 well,the basic characteristics and diagenesises of the Cambrian dolomite reservoir are studied through core observation,thin section analysis and well logging data analysis.In the yingdong area,the main reservoir space types of the Cambrian dolomite reservoir.Secondary porosities,such as intercrystalline pore,intracrystalline solution pore,solution pore or cave,and unfilled crack.Depending on the difference of main reservoir space,solution crack-pore-cave reservoir and solution porereservoir were proposed.The Cambrian dolomite solution crack-pore-cave reservoir isⅣ-Ⅱtype reservoir,the dolomite solution pore reservoir isⅣ-Ⅲtype reservoir,it main distribution in the upper Cambrian series.
Cambrian;dolomite;reservoir space;basic reservoir characteristics
10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.020
TE122.23
A
1673-5285(2015)05-0083-06
2015-03-12
國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,項(xiàng)目編號:41272150/D0207、國家重大專項(xiàng)專題“海相碳酸鹽巖沉積層序與儲(chǔ)層發(fā)育模式研究”,項(xiàng)目編號:2011ZX05005-002-009HX和地調(diào)項(xiàng)目,項(xiàng)目編號:1212011220757,聯(lián)合資助。
符浩,男(1991-),碩士研究生,研究方向?yàn)閮?chǔ)層地質(zhì)學(xué)及儲(chǔ)層地球化學(xué),郵箱:927688450@qq.com。