却勒地区库姆格列木群底砂岩段储层特征

赵继龙，熊 冉，刘玲利，曾庆鲁，王俊鹏

（1．中国地质大学（武汉）资源学院，湖北武汉430074；2．中国石油杭州地质研究院 ）

研究区位于塔北隆起西段却勒地区，横跨却勒构造带、英买力低凸起和轮台凸起三个二级构造单元［1］（图1）。塔北隆起是一个中新生代长期发育的侏罗纪古隆起，在古近纪沉积早期物源来自西北温宿凸起，喜山期构造运动使塔北隆起新生界地层北部整体下沉，南部抬升，造成现今却勒地区及周缘古近系地层整体北倾，发育了古近系底砂岩上倾尖灭型岩性圈闭，目前已发现了QL1、YT5两个岩性油气藏。近年来的探井和开发井资料研究表明底砂岩储层及分布比较复杂、储层具有较强的非均质性，是影响底砂岩岩性圈闭新发现及现有油气藏开发的关键问题。笔者在前人研究认识的基础上［2－11］，以岩矿分析、铸体薄片分析、粘土矿物分析、岩心物性分析、测井物性等资料为基础，分析储层特征及控制因素，为却勒地区古近系底砂岩的油气勘探及开发提供借鉴。

图1 研究工区位置

1 储层岩石学特征

却勒地区的古近系库姆格列木群底砂岩是白垩系地层顶部不整合面之上的一套薄互层储层，为褐色含砾细砂岩、灰色细砂岩、褐灰色细砂岩夹褐色、深灰色泥岩。通过对却勒地区的钻井岩心详细观察及测井曲线分析，认为底砂岩主要发育扇三角洲和湖泊相沉积。进一步通过曲线形态、沉积构造、粒度概率图、岩石组合类型及垂向沉积序列研究，发现却勒地区扇三角洲平原亚相不发育，前扇三角洲亚相与滨浅湖亚相的沉积环境相似，扇三角洲前缘亚相主要发育水下分流河道和河口坝微相，滨浅湖亚相主要发育滨浅湖泥微相。

砂岩组分和岩石薄片分析表明，却勒地区底砂岩段砂层为扇三角洲前缘的砂砾岩、不等粒砂岩、粗－中细粒砂岩沉积；岩石类型主要为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩夹少量岩屑石英砂岩，且石英含量与据温宿物源区的距离成正比。结构成熟度和成分成熟度较低，分选、磨圆较差；砂岩矿物组分中石英含量46%～76%，平均59．5%；长石含量6%～19%，平均12．0%，钾长石为主，斜长石次之；岩屑含量15%～39%，平均28．68%，主要为火山岩岩屑。填隙物中泥质含量较高，其中泥质杂基含量1%～25%，平均3．75%，自生矿物主要有方解石、白云石和膏质，含量为2%～26%，平均14．1%（表1）。

表1 却勒地区古近系底砂岩储层岩矿特征 %

2 储集层空间特征

2．1 孔隙类型及特征

岩心观察、铸体薄片鉴定并考虑到储集空间的成因和形态，却勒地区古近系底砂岩的储集空间主要为残余原生孔和溶蚀孔，孔隙类型主要为残余原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔及少量裂缝，其中粒间溶孔主要为云泥溶蚀孔。

（1）原生孔隙：原生粒间孔隙是沉积时期或成岩过程中形成的粒间孔隙。却勒底砂岩储层弱压实，整体孔隙发育，孔喉配置好。成岩晚期钙质胶结作用明显，原生孔保存不完整，多呈不规则多边形，棱角较尖锐。

（2）溶蚀孔隙：溶蚀孔隙指岩石在早期成岩及后期埋藏过程中发生各种溶蚀作用所形成的储集空间。溶蚀孔包括粒间溶孔和粒内溶孔，是却勒地区底砂岩分布较多的孔隙类型，云泥、长石、沸石及部分岩屑颗粒发生溶蚀，孔隙形状及孔隙壁不规则。

（3）粒缘缝：粒缘缝沿颗粒边缘分布，微细状，延伸长，缝宽0．02～0．04μm，最大孔径0．3～0．5 μm，主要孔径区间为0．02～0．30μm。

（4）收缩缝：收缩缝多在泥质杂基含量较高处发育，顺层分布，微细状，延伸短，缝宽0．01～0．02 μm，最大孔径0．1～0．3μm，主要孔径区间为0．01～0．10μm。

2．2 孔喉结构特征

图2为却勒地区底砂岩典型压汞曲线，从曲线看底砂岩段砂岩发育Ⅱ类孔隙，毛管压力排驱压力0．358 MPa，中值压力1．395 MPa，其喉道主要为中～小喉，平均孔喉半径为0．5～1．0μm之间，曲线平台段明显，但长度较短，分选差，略粗歪度，孔喉分布值域宽，主峰明显，表明底砂岩为中等储层。

2．3 储层物性特征

却勒地区底砂岩储层物性总体属于中等。北部却勒1井底砂岩段储层岩心孔隙度4．97%～14．93%，平均7．94%，主要分布区间呈单峰略负歪度，岩心渗透率（0．16～20．2）×10－3μm2，平均2．86×10－3μm2，主要分布集中于（1～10）×10－3μm2之间，总体属于中－低孔、中－低渗储层。东南羊塔5井底砂岩储层物性分析表明：岩心孔隙度4．55%～28．58%，平均13．5%，孔隙度分布具有不连续性，岩心渗透率（0．06～1520．26）×10－3μm2，平均194．38×10－3μm2，渗透率分布具有双峰性，集中在（0．1～1．0）×10－3μm2和（10～100）×10－3μm2两个区间，总体具中孔中渗的特征。

图2 却勒地区古近系底砂岩段储层压汞曲线

3 储层成岩作用与孔隙演化

3．1 成岩作用

却勒地区底砂岩储层的储集性能与储层的成岩作用密切相关，其中压实作用和胶结作用对储层性能起破坏性作用，溶蚀作用对储层性能起建设性作用。

压实作用是使砂岩储层的孔隙度和渗透率减小的重要因素，通过颗粒的下沉、沉积物体积收缩使岩石脱水脱气，孔隙度变小，岩石变得致密。却勒地区底砂岩的压实作用主要发生在成岩作用的早期，储层压实作用较弱，主要表现为颗粒多呈点－线式接触、颗粒定向性差，未见颗粒压碎现象。

储层胶结作用发生时间早、作用时间长及胶结矿物种类多是使砂岩储层孔隙度和渗透率减小的主要因素。镜下观察却勒地区底砂岩段储层的胶结作用主要是成岩早期压实前的白云石、方解石胶结和成岩晚期的方解石胶结。成岩晚期胶结物遭受溶蚀，发育大量溶蚀孔，底砂岩储层性能变好。

溶蚀作用是使砂岩储层的孔隙度和渗透率增加、储层性能提高的主要因素，却勒地区的底砂岩段储层的溶蚀作用强烈。溶蚀主要表现为岩屑的溶蚀，还有少量的石英颗粒溶蚀，方解石、铁方解石、石盐和石膏也有一定的溶蚀。

3．2 孔隙演化

却勒地区底砂岩段储层主要成岩作用及其在各成岩环境中的分布如图3所示。底砂岩储层的孔隙演化可分为三个阶段：①同生－表生期粒间孔发育阶段：浅埋藏期，颗粒保持其刚性特征而形成粒间孔，孔隙度约30%。②早成岩A期持续压实减孔阶段：早期大量的孔隙被方解石、白云石矿物胶结，加上压实作用，孔隙度降低约8%～12%。③早成岩B期溶蚀作用孔隙度回升阶段：随酸性水进入早期粒间方解石、白云石充填物及部分岩屑颗粒被溶蚀形成溶蚀粒间孔；随构造破裂作用的发生形成溶扩构造裂缝；两者使底砂岩储层孔隙度保持在8%～15%。

图3 却勒地区古近系底砂岩储层孔隙演化图（QL1井）

4 储层非均质性

4．1 层内非均质性

层内非均质性是指砂层内部垂向上储层性质变化，包括层内渗透率垂向上的差异程度、最高渗透率段所处的位置、层内粒度韵律、渗透率韵律和渗透率的非均质程度以及层内不连续的泥质薄夹层的分布等［12］。表征储层非均质程度常用的指标有渗透率变异系数、突进系数、级差等，却勒地区底砂岩渗透率非均质性指标如表2。根据储层非均质性划分标准［13］综合研究非均质性指标，研究表明却勒地区底砂岩层内具较强的非均质性。

表2 储层非均质性判断标准及底砂岩非均质性指标

4．2 层间非均质性

层间渗透率非均质性主要用各砂层的平均渗透率在剖面上的分布来描述。统计了却勒地区底砂岩段各层渗透率，从大到小排序，分别求出渗透率贡献百分数和厚度百分数的洛伦茨曲线［14］。却勒地区40%的高渗层厚度渗透率贡献高达70%，而60%低渗层厚度渗透率贡献仅为30%，层间非均质性较强。

4．3 平面非均质性

平面非均质性主要指砂体的几何形态、规模、连续性以及砂体内储层物性平面上变化而引起的非均质性。却勒地区底砂岩砂体主要发育为向南延伸的扇三角洲前缘水下分支河道及河口坝沉积砂体，砂体平面叠置连片性较差，分布范围较窄，砂体发育不稳定，多呈条带状，厚度较小，平面非均质性较强。

5 储层控制因素分析

却勒地区古近系底砂岩储层储集性能除埋深外主要受沉积相、成岩作用和裂缝发育等因素的控制。

5．1 沉积相对储层的控制

沉积环境控制了岩石粒度、填隙物的含量和成熟度，沉积环境对储层物性的影响体现在不同沉积相带储层物性不同，具有有利沉积相带的砂体才能发育较好的次生孔隙带。古近系底砂岩发育扇三角洲前缘亚相，砂泥交互频繁，砂体相对较发育，连续性较好，泥岩隔层稳定、局部遮挡层发育，为油气的聚集成藏提供最有利条件。却勒地区部分探井底砂岩段各沉积微相的砂体物性统计分析表明，扇三角洲前缘的河口砂坝储层孔隙度较好，其次为水下分流河道的砂体。

5．2 成岩作用对储层的控制

却勒地区底砂岩储层的成岩作用主要有三种，压实作用、胶结作用、溶蚀作用。前两个对储层起破坏作用，后一个起建设性作用。胶结作用包括碳酸盐、硫酸盐等自生矿物析出及石英、长石等颗粒的次生加大，它们对孔隙及喉道大小有重要影响，使孔隙和渗透性变差，尽管胶结作用破坏了储层的储集空间，但它也在一定程度上抑制了压实作用，并为后期溶蚀作用打下了物质基础。在埋藏过程中，有机质向有机酸转变，有机酸离析形成H＋离子和有机酸根离子，有机酸根离子进入砂岩孔隙中，溶蚀原始沉积的碳酸盐胶结物及石英、长石等碎屑颗粒，易溶组分被溶解形成次生溶孔，成为底砂岩储层最主要的储集空间。

5．3 裂缝对储层的控制

却勒地区古近系底砂岩镜下常见裂缝，在孔隙度相当情况下裂缝段的渗透率明显高于非裂缝段。尤其是晚期破裂作用形成的裂缝，裂缝基本未被充填，裂缝沟通孔隙提高了储层渗透率，改善了底砂岩的储集性能。因此岩石破裂形成的裂缝也是改善储集性能的主要因素。

5．4 膏盐岩层对储层的控制

却勒地区古近系底砂岩上覆巨厚膏盐岩层，膏盐岩层对储层的控制体现在四个方面：①膏盐岩密度小，且随深度变化不大，盐下地层经受压力相对较小，压实程度低，使底砂岩储层中的大孔隙得以保留；②膏盐层热导率高、隔热性差，深部地温容易传导至地表，盐下地层热量容易散失，成岩作用的速度降低，使底砂岩储层的高孔隙率得以保持；③膏盐层塑性流动性强有利于构造应力的释放，减少挤压应力对储层的压实作用，使已形成的孔隙及裂缝得到保护，有效保护盐下底砂岩的储集性能；④超过2 000 m深度膏盐岩脱水，石膏转化为硬石膏，脱水同时引起溶蚀作用，使溶蚀孔增加。却勒地区底砂岩储层埋深超过5 000 m还存在有效储层，上覆膏盐层有效保护是一个重要原因。

6 结论

（1）底砂岩段储层的岩性主要为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩及少量岩屑石英砂岩，结构成熟度、成分成熟度较低，分选、磨圆较差，属于中－低孔、中－低渗储层，储层孔隙类型主要为为残余原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔及少量裂缝。储层孔喉结构表现为略粗歪度等特征。孔隙经历同生－表生期粒间孔发育、早成岩A期压实胶结孔隙缩减及早成岩B期溶蚀孔隙度回升三个演化阶段。

（2）底砂岩段储层具有较高的渗透率变异系数、突进系数和级差，砂体平面连续性差，储层表现为较强的层内、层间及平面非均质性。

（3）控制底砂岩段储层发育的主要因素是沉积微相、成岩作用、裂缝及上覆膏盐岩层。扇三角洲前缘河口砂坝发育最好储层，其次为水下分流河道的砂体，压实作用、胶结作用减小储层的孔渗性，溶蚀作用提高了储层的孔渗性，裂缝沟通孔隙提高了储层渗透率，膏盐岩层保护了孔隙及裂缝，同时膏盐岩脱水使溶蚀孔增加。

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