塔河地区志留系柯下段致密砂岩储层特征及控制因素研究.pdf

塔河地区志留系柯下段致密砂岩储层特征及控制因素研究沈倩1，王铭伟2，吴玟3，李松4（1.中国石化西北油田分公司勘探开发研究院 新疆 乌鲁木齐 830011；2.西南石油大学石油与天然气工程学院，四川 成都 610500；3.中国石油西南油气田分公司开发事业部，四川 成都 610051；4.中国石油西南油气田分公司工程技术研究院，四川 成都 610017）摘要：塔河地区志留系柯坪塔格组下段（柯下段）致密砂岩储层具低孔低渗特征。研究表明，该地区沉积微相控制了砂体的展布规律，是本区优质储层发育的先决条件。沉积分异作用使储层砂岩粒度、成分和结构等发生变化，影响了砂岩在成岩过程中原生孔隙的保留或次生孔隙的形成，从而控制了储层物性品质的好坏，因此是优质储层形成和分布的关键因素。综合评价了塔河地区志留系柯下段储层沉积相、成岩作用、断裂等储层控制因素，砂岩储层粒度、分选性、磨圆度特征参数与储层物性呈较好的正相关性；断裂可直接改善储层物性，并且作为成岩流体的主要运移通道，为后期溶蚀作用提供了有利条件。通过沉积相、储层、断裂、油气成果等综合分析，沉积、裂缝及成岩作用是影响储层物性的主要原因，砂坪、潮道、下切水道发育区是塔河地区柯下段的有利勘探区带。储层综合评价表明兰尕、托甫台中部等地区发育优质储层，为下步勘探部署提供了有力依据。关键词：致密砂岩；沉积分异；成岩作用；断裂；主控因素；志留系中图分类号：TE32文献标志码：AStudy on quality control factors and tight sandstone reservoir genesisin Kexia member of Silurian in the Tahe areaSHEN Qian1，WANG Mingwei2，WU Wen3，LI Song4（1.Exploration and Development Research Institute of Northwest Oilfield Branch of Sinopec，Urumqi 830011，China；2.School of Oil&Natural GasEngineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China；3.Development Department of PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company，Chengdu 610051，China；4.Engineering Research Institute of PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company，Chengdu 610017，China）AbstractAbstract：The tight sandstone reservoir of the lower section of the Silurian Kepingtag Formation（Kexia member）in the Tahe area ischaracterized by low porosity and low permeability.The study shows that the sedimentary microfacies control the spreading pattern ofthe sand body in this area，which is a prerequisite for the development of high-quality reservoirs in this area.Sedimentary differentiationcauses changes in the grain size，composition，and structure of the reservoir sandstone，which affects the retention of primary pores or theformation of secondary pores in the diagenesis process of sandstone，thus controlling the quality of reservoir physical properties.Therefore，it is a key factor in the formation and distribution of high-quality reservoirs.A comprehensive evaluation of reservoir controlfactors such as sedimentary phase，diagenesis，and fractures in the Kexia member of the Silurian reservoir in the Tahe region shows thatsandstone reservoir grain size，sortability，and roundness characteristics are positively correlated with reservoir properties;fractures candirectly improve reservoir physical properties.and act as the main transport channel for diagenetic fluids，providing favorable conditionsfor later dissolution.Through comprehensive analysis of sedimentary facies，reservoirs，fractures，and oil and gas achievements，it isfound that sedimentation，fractures，and diagenesis are the main factors affecting the reservoirs physical properties.The developmentarea of the sand flat，tidal channel，and undercut channel is a favorable exploration area for the Kexia member in the Tahe area.Thecomprehensive reservoir evaluation shows that high-quality reservoirs have been developed in the central part of the Langa and Tuofuplatforms，which provides a strong basis for the next exploration deployment.Key wordsKey words：tight sandstone；sedimentary differentiation；diagenesis；crack；main control factors；Silurian引用格式：沈倩，王铭伟，吴玟，等.塔河地区志留系柯下段致密砂岩储层特征及控制因素研究 J.复杂油气藏，2023，16（2）：175-178，184.SHEN Qian，WANG Mingwei，WU Wen，et al.Study on quality control factors and tight sandstone reservoir genesis in Kexia member ofSilurian in the Tahe Area J.Complex Hydrocarbon Reservoirs，2023，16（2）:175-178，184.doi：10.16181/ki.fzyqc.2023.02.009收稿日期：2022-05-19；改回日期：2022-10-11。第一作者简介：沈倩（1984），女，经济师，硕士，主要从事油田开发经济评价工作。E-mail：。基金项目：国家自然科学基金“多场耦合条件下甲烷/二氧化碳在页岩非均质储层中的动力学特征研究”（41772150）。复杂油气藏Complex Hydrocarbon Reservoirs2023年6月第16卷第2期复杂油气藏2023年6月塔河地区志留系油气显示丰富，尤其在托甫台、兰尕等地区具有显示级别高、纵向显示范围广等特点，塔中北坡顺9井在志留系柯坪塔格组获得重大突破，给塔河油田志留系带来了进一步加大研究力度的契机和思考，且在S112-2油藏井区形成了12.6104t产量的大型岩性圈闭，显示了塔河志留系有较大的潜力。多年勘探实践中，受埋藏深度大、优质储层形成及控制因素不明确、油气成藏复杂等问题的制约，影响了油气发现和该层系的勘探开发进程1-4。本文以兰尕工区的S112-2井区柯下段砂岩储层为研究对象，针对塔河地区志留系柯下段致密砂岩储层非均质性强的特点，基于测井、岩心数据分析，从沉积分异、成岩作用、断裂及沥青充填等方面开展了志留系柯下段储层成因及其控制因素的研究，明确指出了优质储层成因及其分布范围，为研究区下步勘探开发工作部署提供了有力依据。1区域地质概况研究区构造位置位于塔里木盆地沙雅隆起阿克库勒凸起西南部斜坡，跨越顺托果勒隆起的北部、哈拉哈塘凹陷东部以及草湖凹陷西部。南邻满加尔凹陷，北邻雅克拉轮台断凸。由于塔河地区经受了多期构造运动的改造，各层段地层受到不同程度的抬升并遭受剥蚀，受加里东晚期、海西早期构造运动的影响，志留系顶部剥蚀严重，阿克库勒凸起主体部位及南部斜坡的大部分地区缺失志留系，区内主要发育有柯坪塔格组和塔塔埃尔塔格组两套地层，沿围斜分布，并向阿克库勒凸起减薄至尖灭。2沉积相及储层特征2.1沉积相分析柯坪塔格组下段主要为砂泥互层沉积，砂岩以细砂、粉砂、泥质粉砂岩为主，泥质多呈条带状，冲刷面附近多为扁平状泥砾；沉积构造主要为砂纹层理，发育韵律层理，见有丰富的生物扰动及虫孔构造和压实产生的火焰状构造（图1a）。B-3)U,;U4UNUC-8*U4UNUfU图1成岩作用对孔隙结构影响志留系柯下段整体为潮坪沉积环境，北、北西方向发育下切水道，锆石U-Pb年龄指示沙雅隆起西部是本区物源的主要来源通道5-9，研究区主要发育砂坪、混合坪、潮道、下切水道等沉积微相。对比分析了不同沉积微相储层物性（图2），以砂坪沉积砂体物性最好，潮道、下切水道及混合坪沉积砂体次之。UUUUUUUUUUUUUU4-4#4!E/M(KKK图2塔河地区柯下段不同沉积微相储层孔隙度直方分布2.2储层特征研究工区志留系柯下段储层岩性较简单，主要为砂岩、泥岩，间有粉砂岩，岩石类型主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩（长石、岩屑含量一般10%20%）、含岩屑石英砂岩，次为含长石石英砂岩、石英砂岩（图3）。F-8-J-8-8-J-J-J-图3研究工区志留系柯坪塔格组下段不同岩石类型百分含量 176第16卷第2期塔河地区志留系柯下段孔隙度主要分布在2.4%15.3%，平均为 9.17%；渗透率分布区间为（0.0133.8）10-3m2，平均为3.410-3m2，属于典型的特低孔特低渗储层。本区储层物性受岩性变化明显，不同粒度砂岩孔隙度具有一定差异（图4），粉砂岩平均孔隙度为6.78%，细砂岩平均孔隙度为9.02%，中砂岩平均孔隙度为12.03%。/M(UUUUUUUKK1-3-图4不同粒度砂岩孔隙度直方分布3砂岩储层控制因素分析3.1沉积分异作用对致密砂岩储层的控制沉积因素一般而言是第一性的，它不仅在一定程度上决定了储层岩石的原始组分和岩石结构，在宏观上控制储层分布范围，而且影响后期的成岩作用类型和强度。储层岩石的原始组分中石英、岩屑、杂基等含量与储层物性呈负相关，长石含量与储层物性呈正相关。因为石英含量越高，受压溶作用的影响，石英加大就越强烈，孔隙充填更严重。岩屑越多，岩石抗压实作用越弱。杂基含量多，意味着沉积物沉积时水动力能量较弱，或堆积速度过快，造成杂基充填于碎屑颗粒之间，致使孔隙度变差。碎屑颗粒中被溶蚀组分主要是长石，其含量越高，溶蚀强度就越大，溶蚀孔隙就越发育。研究区整体岩屑含量较高，岩石类型主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩。因此其储层岩石的原始组分在一定程度上影响了该区的储层物性。同时不同粒度的砂岩，其物性特征是有显著差异的，本区主要发育的三种砂岩类型，其物性呈现不同的区间值，粉砂岩平均孔隙度为6.78%，细砂岩平均孔隙度为9.02%，中砂岩平均孔隙度为12.03%。沉积相带是决定储层物性好坏的先决条件，沉积微相不同主要源于其形成的水动力条件不同9-10，在沉积物运移过程中，水动力条件的差异导致碎屑颗粒发生粒度分异，不同沉积微相的粒度、成分和结构等发生变化，进而影响砂岩在成岩过程中原生孔隙的保留或次生孔隙的形成11-17。（1）粒径：对研究区270个砂岩样品按不同粒度分类统计分析，粉砂岩孔隙度分布区间为4%10%，细砂岩孔隙度分布区间为6%12%，中砂岩孔隙度分布区间为10%14%。不同粒度的砂岩储层物性具有明显差异，储层物性随粒径增大而变好。（2）成分成熟度、结构成熟度：柯下段岩石类型以长石岩屑砂岩、岩屑砂岩为主，其次为岩屑长石砂岩、岩屑石英砂岩，成分成熟度总体偏低（图5）。分析孔隙度与石英、岩屑含量相关性表明，孔隙度与石英含量具有一定的正相关性，而与岩屑含量是负相关关系。分选性以中好为主，磨圆度以次圆圆为主，且主要集中分布于兰尕地区等砂坪沉积区，与孔隙度较高区域一致，表明沉积微相与孔隙度有较好的正相关。-8J-514L44L44L44L44L44L44L44L44L44L44L514L514L514L514L514L514L514L图5柯下段储层三角图岩石类型划分3.2成岩作用对致密砂岩储层的控制本区柯下段经历了较深的埋藏作用，埋深主要在5 400 m以上。成岩作用对储层物性的影响既有破坏性也有建设性。破坏性主要体现在石英次生加大和胶结作用上，使得物性变差。压实作用造成柯下段储层物性变差，志留系碎屑岩主要为机械压实，颗粒间接触关系以线接触和点-线接触为主，局部偶见凹凸接触，反映化学压实（压溶）很弱。胶结物以碳酸盐胶结和石英次生加大为主，局部见白云质、黏土矿物；主要形成于晚成岩期，主要有以下几种产状：（1）充填于粒间孔中，常占据孔隙中心部位；（2）以嵌晶状胶结多个颗粒，形成局部碳酸盐胶结物富集10；（3）以细小晶体交代泥质、长石、石英等。在早期酸性水介质条件下，石英次生沈倩，等.塔河地区志留系柯下段致密砂岩储层特征及控制因素研究 177复杂油气藏2023年6月加大使矿物颗粒呈线接触关系，降低了孔隙度（图1b）。本区方解石胶结物的溶解作用表现为非均质性，经薄片观察，较多井段现存方解石胶结物残留情况各异。多数情况下各井段都或多或少地残留一定量的方解石胶结物未被溶解，部分被溶解的方解石胶结物残余下来的往往呈斑状集中，多呈连生单晶状。现存的被有机质充填与尚未被充填的那些粒间孔都可能成为方解石胶结物被溶后的产物（图6a）。B#;U4UNUfUC/4?-U4UNU图6 天然裂缝及沥青填充对孔隙结构影响3.3裂缝及早期沥青充填对致密砂岩储层的控制裂缝不仅是油气藏主要的储集空间和渗滤通道，而且极大改善了储层渗流能力，为溶蚀作用提供了有利条件（图6b）。裂缝发育程度是影响储层渗透性和单井产能的关键因素。沥青的存在使得孔喉结构变差，渗透率降低，导致孔隙度空间减少，孔隙度下降。根据铸体薄片统计，由于沥青的存在，柯坪塔格组孔隙度下降约0.5%1%（图7），通过对物性分析样品进行洗油前后结果对比证实（对岩心进行洗油，目的是去除岩心中附着的沥青），10%以上孔隙度样品，洗油后岩心孔隙度有明显增加。UUUUUU U U U KKM(!LB-UU-UU3-UU/图7 柯下段不同类型砂岩孔隙度直方分布3.4储层控制因素综合评价通过沉积相、储层物性、断裂等特征分析，对塔河地区志留系柯下段储层开展了储层综合评价。沉积微相控制了砂体的展布规律，沉积分异作用是优质储层形成和分布的先决条件，并影响了砂岩在成岩过程中原生孔隙的保留或次生孔隙的形成。如北部艾丁地区主要为下切水道沉积，储集层为水道充填沉积，单层厚度大，如TK1080、TP151等井，该类储集体主要呈条带状展布，规模较小；在陆相沉积物卸载区，主要为早期低位发育的水道侧向迁移形成，砂体较厚，具有潮汐改造特征，如 TP16-1井、TP213井厚层砂体底部为水道滞留沉积；托甫台南部及塔河东南部发育广泛的潮坪沉积，以混合坪微相砂泥互层沉积为主，个别井区发育沙坪微相，为较好的储层。断裂不仅直接改善储层物性，同时也是成岩流体的主要运移通道，提高了溶蚀作用影响程度。溶蚀作用对于“较纯”（磨圆度、分选性等较好）的砂岩具有更明显的改善作用，裂缝是改善更低孔渗储层的必要条件。在工区西部发育一条近南北走向的兰尕逆断层，断距在3050 m左右，向上断开柯坪塔格组沥青砂岩段，向下断到奥陶系内部。托甫台及兰尕地区是主要的断裂发育区，断裂呈北东向、北西向展布，为沟通油源、改善储层起到了关键作用。除兰尕断层以及伴随该断层局部发育几条小断层外，目的层段断层不太发育。通过岩心观察及镜下薄片鉴定发现：断裂发育区油气富集且储层孔、渗性能均存在明显的改善作用。因此，托甫台中部及兰尕地区为该层系的有利区带。4结论（1）沉积微相是本区优质储层发育的先决条件，控制了砂体展布规律，优质储层发育区主要有砂坪、潮道、下切水道等沉积微相。（2）沉积、裂缝及成岩作用是影响储层物性的主要因素，成岩作用影响砂岩原生孔隙的保留或次生孔隙的形成，断裂不仅直接改善储层物性，同时也是成岩流体的主要运移通道，提高了溶蚀作用影响程度。（3）对塔河志留系柯下段储层沉积相、成岩作用、断裂等储层控制因素进行了综合评价，明确优质储层主要发育在兰尕、托甫台中部等地区。参考文献：1 尚凯，郭娜，夏永涛，等.顺托果勒地区志留系柯坪塔格组下段致密砂岩储层特征及影响因素分析 J.重庆科技学院学报（自然科学版），2013，15（3）：1-4（下转第184页）178复杂油气藏2023年6月1168-1183.2 闫林，冉启全，高阳，等.陆相致密油藏差异化含油特征与控制因素 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