巴麦地区石炭系小海子组储层特征及控制因素分析

范筱聪，孟祥豪，徐梅桂，刘 迪，李映涛

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059）

巴麦地区石炭系小海子组储层特征及控制因素分析

范筱聪，孟祥豪，徐梅桂，刘 迪，李映涛

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059）

在岩心观察、铸体薄片、扫描电镜资料分析的基础上，结合孔隙度、渗透率等物性资料，分析巴麦地区石炭系小海子组储层特征及控制因素.结果表明：该组的储集层岩石类型中，白云岩储层物性较灰岩好，而颗粒灰（云）岩物性也较非颗粒灰（云）岩好；储集空间类型以粒间溶孔、粒内溶孔和晶间溶孔为主；沉积相带、成岩作用及构造作用等是影响研究区储层物性的重要条件，其中高能的台地滩相储集岩是有利储层的发育地带，大气淡水暴露溶蚀作用和白云岩化作用改善了储集空间，构造破裂作用所产生的裂缝使储层物性得到进一步改善.该研究对认识巴麦地区小海子组储层特征及主控因素有参考意义.

巴麦地区；小海子组；储层特征；控制因素；高能相带；储集空间；塔里木盆地

DOI 10.3969／j.issn.2095－4107.2012.04.003

0 引言

近年来，巴麦地区的碳酸盐岩油气勘探不断取得突破，相继发现巴什托、亚松迪、鸟山、和田河气田.石炭系小海子组作为重要的油气勘探层位，随着巴楚隆起巴探5井和麦盖提斜坡巴探6井、巴探8井小海子组在不同类型圈闭均有油气发现，展示了该组良好的油气勘探前景［1－3］.虽然前人对塔里木盆地古生界的碳酸盐岩储层进行研究，主要集中在塔中和塔北地区，但对巴麦地区碳酸盐岩储层的研究相对较少.该区域前期的勘探已经证实，石炭系小海子组的优质储集体与高能相带关系密切，因此有必要对该组碳酸盐岩地层的沉积相进行研究；另外，对于该组碳酸盐岩储集体主控因素的描述比较笼统.根据塔里木盆地碳酸盐岩储层的研究成果［4－15］，笔者利用钻井岩心、普通薄片和铸体薄片资料及物性测试等手段，结合多口井的物性分析数据，分析小海子组碳酸盐岩储层的基本特征；综合研究区的沉积、成岩及构造特征，分析小海子组碳酸盐岩储层的主要控制因素，为油气勘探提供地质依据.

1 沉积相特征

塔里木盆地巴麦地区石炭系包括巴楚、卡拉沙依与小海子组.研究区目的层小海子组除在巴楚隆起西北部同1井区及巴5、方1井区缺失外，在其他地区有分布.小海子组沉积期，是继砂泥岩段海退后发生的一次规模最大的海侵［16］，海侵的范围覆盖整个研究区，在该层顶部形成大面积分布的灰岩.研究区水体整体较安静，除在局部地区发育局限台地相和高能台地边缘浅滩相外，其余为开阔台地相沉积.相对于巴楚组，小海子组高能台地边缘相范围有所增加（见图1）.

1.1 开阔台地相

巴麦地区的大部分地区为开阔台地相.该相海域广阔，海水循环较好，水深较大，适合各种生物生长，除在开阔台地边缘和开阔台地内部的局部地区分布有各种高能滩体外，总体上为低能环境.通过对巴探6、麦10井的镜下薄片分析，发现该亚相的白云岩化作用较弱，并且溶蚀孔隙不发育.开阔台地可进一步划分为：①台内浅滩.发育于台地内部，为开阔台地环境中的浅水或静水环境的相对高能地带，粒屑较为丰富，以亮泥晶粒屑灰岩为主，夹亮晶粒屑灰岩.研究区的康1－康2－巴探5井区及玉北1－胜和2井区可见此类沉积，主要发育鲕粒滩、砾屑滩和生屑滩，储集物性较好.②台内洼地.主要位于滩体之间，水体循环较好，能量较低，泥质含量变多，常发育低能的泥晶灰岩和含泥灰岩.

图1 塔里木盆地巴麦地区石炭系小海子组沉积相

1.2 局限台地相

受地势及靠海一侧水下高地的阻隔，水体循环较差，水体能量较弱，局部地带出现高能环境，主要由鲕粒灰岩及生屑灰岩组成.研究区巴什托（麦6井区）—亚松迪（巴参1井区）的周缘地区及巴楚隆起东南部为局限台地发育区.

1.3 台地边缘浅滩相

位于碳酸盐台地边缘地带，受波浪、潮汐作用强烈，小海子组台地边缘高能带分布较广，台地边缘浅滩相极为发育，主要位于研究区的西南部，有典型的具交错层理且分选很好的颗粒灰岩（鲕粒灰岩、生屑灰岩），是有利储集体的发育带.由于台缘高能滩周期性暴露在大气淡水成岩环境中，易发生风化淋滤和准同生白云化作用，形成的白云岩储层物性也较好.

2 储层岩石学特征

研究区小海子组储层岩石类型以灰岩为主，白云岩类较少.其中灰岩以泥微晶为主，其次为亮晶粒屑灰岩、粒屑泥微晶灰岩及（含）泥质灰岩，粒屑成分主要为生物碎屑、砂屑等.白云岩也多为泥微晶结构，部分为粒屑（砂屑、鲕粒、粒屑）白云岩.与寒武—奥陶系不同的是，在小海子组，石英、黄铁矿及硅质等陆源物质较为常见（见图2）.总体来说，该组物性较好的是粒屑灰岩和白云岩，其次为云质灰岩.

2.1 泥—微晶灰岩

研究区分布最广的一类岩石，占储层的70%左右.矿物成分以微晶方解石和泥为主，含少量白云石，偶见石英、硅质、黄铁矿等.其中方解石大多较干净明亮，是低能环境的产物（见图2（A））.

2.2 颗粒灰岩

岩石中颗粒含量（镜下视域范围内面积百分比，下同）大于50%的灰岩，一般属于中—高能台缘滩和台内滩产物，可进一步分为（亮晶）砂屑灰岩、（亮晶）生屑灰岩和（亮晶）鲕粒灰岩.

①亮晶生屑灰岩.通过对多口井的薄片观察，发现生屑灰岩在研究区很发育，生屑含量一般在50%以上，常见的有海百合、瓣腮、腕足、棘屑、藻类及大量保存完好的筳等（见图2（B）和图2（C），在BT6井可见藻包裹生物屑形成的藻团块.不少生屑已遭受溶蚀或白云石化作用，在玉1井的薄片中可以看到很多生物屑边缘或整体已被泥晶化；在胜和2井也可以看到一些生物内部被完全溶蚀，形成铸模孔，但大多数已被亮晶方解石或泥质重新充填.

图2 塔里木盆地巴麦地区小海子组岩石学特征

②亮晶砂屑灰岩.砂屑含量一般在60%以上（见图2（D）），多为藻砂屑，常含有粉屑、生屑，粒屑较为少见，磨圆度良好，偶见生物扰动现象，颗粒间常见亮晶和灰泥杂基充填，可见世代胶结.

③亮晶鲕（豆）粒灰岩.鲕粒灰岩作为研究区内重要的储集体，是高能环境的产物.不少鲕粒灰岩中还伴有砂屑、砾屑和生物化石及其碎片.鲕粒多为单鲕及一些复鲕（见图2（F）），有的鲕粒具同心层，鲕粒大小一般为0.8～2.0mm，少数为椭圆形（见图2（E））.研究区内大部分鲕粒灰岩为残余结构，多被泥晶化或者边缘甚至内部都已被方解石完全交代，有的只可见同心层黑影.在BT8、BT5、伽1和巴4井地区还发育高能相的豆粒灰（云）岩（见图2（H））.

2.3 泥—微晶白云岩

小海子组碳酸盐岩储层中白云类较少，且多为泥微晶结构，少量为粉晶，基本由交代成因及重结晶作用形成的白云石晶体组成，多呈它形—半自形均匀分布，晶粒含杂质，较为浑浊，晶间接触较为紧密，部分粉晶白云岩中可见雾心亮边结构（见图2（G））.

2.4 （残余）颗粒白云岩

白云石化后仍保留原岩颗粒结构的白云岩，在研究区内白云岩是较好的储层，特别是颗粒白云岩.原始颗粒成分主要为砂屑、藻屑及鲕粒，含量高，一般为35%～50%，最高达70%，且多富含有机质.这类白云岩的原岩一般形成于开阔台地或台地边缘环境，交代颗粒的白云石一般比较浑浊，有时可见颗粒被完全云化，只剩下原始灰岩的结构特征，而有的原始颗粒溶蚀后又被白云石充填.

3 储集空间类型及物性特征

3.1 储集空间类型

观察巴探5、麦6、巴参1、BK8和玉北1等井的岩心资料、铸体薄片和扫描电镜结果，研究区小海子组储集空间类型主要为孔隙、裂缝和少量溶洞，孔隙包括粒间溶孔、粒内溶孔、晶间溶孔和少量铸模孔.

3.1.1 孔隙

①粒内（间）溶孔.主要发育在开阔台地和台地边缘的颗粒灰岩中，是研究区最为发育的孔隙（见图3（B）和图3（C）），通过观察发现粒内溶孔孔隙形状大多为不规则，极少数呈椭圆—圆形，溶孔孔径一般为0.01～0.02mm.粒间溶孔多分布于鲕粒、砂屑、生屑等颗粒之间，主要是对胶结物发生溶解及在颗粒边缘部位发生的溶蚀扩大.

图3 塔里木盆地石炭系小海子组储层储集空间类型

②晶间溶孔.主要发育在白云岩中，大多是由淡水淋滤溶解或者埋藏期溶蚀产生的（见图3（D））.小海子组溶孔的平均面孔率约为2%，个别为5%以上，如巴探2和巴探5井部分薄片的面孔率甚至达到10%～20%.

③铸模孔.随着溶解的进一步发生，颗粒内部组分被完全溶蚀，只保留颗粒外形特征的孔隙.小海子组发育鲕粒及生屑铸模孔（见图3（E）），大部分铸模孔保留泥晶套，泥晶套外围被纤状、叶片状方解石及等轴细粒方解石充填.在巴探8井的4 505～4 513m处可见大量生物或鲕粒的内部组分被溶蚀，是由粒屑之间的选择性溶解造成的.

3.1.2 溶洞

直径大于2mm的孔隙称为洞，溶洞往往伴随着裂缝系统发育，且大多数是由溶蚀作用形成的，形状不规则（见图3（A））.在巴探5井中，可见40个直径为5～10cm的溶洞，2～5cm的小洞为1 175个，多数未被充填，只有少数被半透明方解石、泥质充填；在巴探6、巴探8井还可见数个直径为15cm以上的溶洞，但多数已被半透明方解石全充填.

3.1.3 裂缝

储层中有效裂缝主要为构造缝和成岩缝（见图2（F））.受构造应力作用形成的构造缝一般宽窄长短不等，产状以水平缝和直立缝为主，缝宽为0.2～0.5mm.成岩缝主要为溶蚀缝和缝合线，有裂缝的样品其渗透率显著提高.研究区小海子组裂缝发育程度不高，为8条／m，且多数已被泥质、方解石或者有机质充填，只有少数微裂缝发育.

3.2 储集空间物性特征

根据全区500多个样品分析结果，小海子组孔隙度呈双峰状分布，跨度也较大，为1.00%～19.80%，平均孔隙度为8.37%，其中灰岩样品的平均孔隙度为3.22%，白云岩样品的为15.95%.小海子组实测渗透率呈双峰状分布，为0.002×10－3～731.000×10－3μm2，平均为59.840×10－3μm2，其中灰岩样品的平均渗透率为2.436×10－3μm2，白云岩样品的为172.020×10－3μm2.根据孔隙相关性，研究区小海子组灰岩储集体物性总体较差，白云岩储集体物性较好，有超过60%样品实测孔隙度、渗透率分别大于16%和100×10－3μm2，白云岩储渗体孔洞发育、连通性好.

4 储层成因控制因素

4.1 沉积环境

不同沉积相带的碳酸盐岩，由于其原始物质、埋藏与成岩过程不同，因此具有不同的物性特征，成为储集岩的潜力也不相同.在高能的浅滩环境，由于滩体反复暴露于大气水溶蚀环境，且混合水的白云化作用较强，溶蚀作用发育，有利于形成良好的储层.研究区物性由好到差的顺序与沉积相带能量由高到低的顺序一致，反映沉积环境是储层发育的关键因素.

4.2 成岩作用

研究区构造运动复杂，海平面升降频繁，储集层主要经历压实、胶结、重结晶、交代、溶蚀和白云石化等成岩作用的改造.

①压实作用.压实作用是导致原生孔隙减少的主要因素.小海子组碳酸盐颗粒之间呈点—线接触，以线接触为主，表现为颗粒的挤压变形及错开，说明在埋藏期颗粒受到的压实作用较为强烈.随着压实作用的进行发生压溶作用，形成锯齿状的缝合线，且大多已被泥质或黑色有机物质充填（见图4（A））.

②胶结、交代作用.胶结作用导致孔隙空间减小.研究区胶结作用强烈，且多具有世代胶结的特征，使岩石原生孔隙几乎消失（见图4（B））.由图4（C）可见三世代胶结，第一世代为海底同沉积期的泥晶化边，呈纤柱状沿边缘近等厚生长；第二世代为粉—细晶镶嵌状胶结物，多发生于成岩早期，与第一世代胶结物呈不整合接触；第三世代为颗粒状胶结物，分布不太均匀，偶见第四世代即连晶方解石胶结，是深埋环境下的产物.交代作用是生物或原岩被白云石交代，还可见到第一、二世代胶结物或石英颗粒等被白云石交代（见图4D）.

③重结晶作用.研究区内碳酸盐的重结晶作用强烈，使泥微晶方解石（白云石）转变为粉晶细晶乃至粗晶（见图4（E））.它一方面减少颗粒间的孔隙；另一方面又在重结晶过程中形成晶间孔，在总体上增加孔隙度.

④溶蚀作用.溶蚀作用是形成次生孔隙的主要成岩作用之一.受温度、盐度及CO2含量的影响，溶蚀作用可以发生在地层埋藏史中的任意时间，而构造运动使部分储层多次抬升出露地表，遭受大气淡水的淋滤溶蚀形成溶孔.灰岩中最常见的溶蚀是颗粒（生屑、鲕粒、砂屑）灰岩内部组分及胶结物的溶蚀，形成粒间（内）溶孔，偶见溶蚀作用强烈而形成的铸模孔.在云岩中沿着晶体边缘进行溶解，形成晶间溶孔（见图4（G）），或沿缝合线及晚期构造缝发生溶蚀扩大，如麦4井小海子组（4 385.5m）泥晶生屑云岩中沿缝合线发育的溶孔，使孔隙性能优于其他层段.

⑤白云石化作用.白云岩化作用是控制巴麦地区小海子组碳酸盐储层发育的重要因素之一，在亚松迪、巴什托一带因浅滩相较发育，随着海平面的升降旋回，准同生白云化作用较强，颗粒及填隙物多已白云石化（见图4（F）和图4（H）），形成一定量的晶间孔隙，后经抬升暴露在大气淡水环境中，部分晶间孔溶蚀扩大，产生大量的晶间溶孔，使该储层具有较好的储集性能.在埋藏过程中发生埋藏白云岩化作用（见图4（I）），一般持续到成岩后期，多伴随有重结晶作用，埋藏环境的矿化程度高、深部流体的对流及残余的海水是导致埋藏白云石化的主要流体.在该环境下形成的白云石一般晶粒较粗，且具有雾心亮边或环带状构造，当白云化强烈时，晶间孔会十分发育，且连通性强.

4.3 构造作用

构造作用主要产生裂缝、断裂等，裂缝的发育能提高研究区储层的储集和渗透能力，而且有些构造缝也易受后期的岩溶作用而形成溶蚀缝.构造和断裂是多期的，多与当地地壳运动背景相配合，对于研究区晚石炭世，多期的构造运动和海平面的升降旋回，特别是受海西运动和喜山运动的挤压应力场作用，形成现在主要的断裂构造带，如巴什托断裂、色力布亚断裂等，使得在活动期内断裂可作为油气运移的主要通道，也为后期的溶蚀作用提供流体的运移通道.

图4 塔里木盆地石炭系小海子组成岩作用特征

5 结论

（1）塔里木盆地巴麦地区石炭系小海子组岩石类型多样，有结晶灰岩、结晶白云岩类、颗粒灰岩、颗粒白云岩类.其中以泥—微晶灰岩最为发育，颗粒灰岩和颗粒云岩储集物性最好.

（2）小海子组储集空间类型主要以粒间（内）溶孔、晶间溶孔与裂缝为主，小海子组沉积后至南闸组沉积前，遭到较长时间的暴露，表生淡水溶蚀作用使小海子组形成大量溶蚀孔隙.

（3）沉积相带、成岩因素和构造因素是影响该区储集性能的主要因素.其中沉积相是基础，成岩作用是关键，构造作用使储层进一步改善.高能的台内滩及台地边缘浅滩相控制小海子组储层发育和分布，而暴露溶蚀、白云岩化和构造作用有效改善储集空间.

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Reservoir characteristics of carboniferous Xiaohaizi formation in Bamai region and their main control factors／2012，36（4）：18－23

FAN Xiao－cong，MENG Xiang－hao，XU Mei－gui，LIU Di，LI Ying－tao
（State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan610059，China）

The research on the reservoir characteristics and control factor of the Xiaohaizi Formation ofCarboniferous in Bamai was carried outon the basis of analyzing the data on core observation，castthin section，scanning electron microscope and combined with the area porosity，permeability.Research shows thatthe properties of limestone is better than the dolomite and the properties of grainstone is better than the non－granular limestone.The main reservoir pore types include intergranular，intragranular dissolution and intercrystalline solution pores.The sedimentary facies，lithogenesis and tectonic process are main factors affecting reservoir properties in this area.Among them，the dissolution and dolomitization are favorable to improve the reservoir space，and the fractures produced by tectonism also improve the filtration of the reservoirs.The study has some significance for further research on reservoir characteristics of carboniferous Xiaohaizi Formation and their main control factor.

Bamai Region；Xiaohaizi formation；reservoir characteristics；control factor；high－energy facies；reservoir space；Tarim basin

book=4,ebook=108

TE121.3

A

2095－4107（2012）04－0018－06

2012－04－18；编辑：陆雅玲

中国石化西北分公司勘探开发研究院协作项目（KY2011－S－013）

范筱聪（1987－），女，硕士研究生，主要从事储层地质及储层地球化学方面的研究.