塔中62 区块上奥陶统碳酸盐岩储层非均质性影响因素

柳 敏，陈培元，杨辉廷，罗梓州，张 敏

（1.西南石油大学资源与环境学院，四川成都 610500；2.中国石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒 841000）

近年来，随着油气勘探的不断发展和陆相老油田勘探开发难度的增加，海相碳酸盐岩逐渐成为能源接替的重要领域。然而，碳酸盐岩储层受沉积时代久，埋藏深、受构造和成岩作用影响复杂等因素的影响，非均质性极为严重[1-4]。塔里木盆地作为我国最大的内陆盆地，蕴含着丰富的油气资源，由于受到多次构造运动的影响，具有多期构造叠加，多期改造的特点，是典型的叠合盆地[5-6]。塔中作为塔里木盆地的重要的含油气区块之一，近年来针对该区块奥陶系碳酸盐岩储层进行了深入的研究，有效的指导了油气田的勘探与开发。然而，油气藏内泥质碳酸盐岩、致密碳酸盐岩的相对隔阻、遮挡，以及储集空间类型的多样性和复杂性，使得工区的碳酸盐岩储层具有较强的非均质性，使得地下油气水呈现出复杂的分布关系。因此，为了保证钻探的成功率，正确的认识该区块储层的非均质性影响因素显得尤为重要。

1 储层特征研究

塔中62 井区上奥陶统良里塔格组储层以颗粒灰岩为主，主要岩石类型为礁滩相骨架礁灰岩、颗粒灰岩和灰泥丘藻粘结岩类，储层中颗粒含量通常大于50 %，粒间孔隙以亮晶方解石胶结为主，局部有少量泥、微晶填隙物[7]。实测物性资料显示，平均孔隙度为2.04 %，平均渗透率为5.35×10 mD，孔隙度和渗透率相对较低，孔渗相关性不大，孔喉结构较差，喉道细，宏观储集空间类型主要有孔、洞、缝三大类，微观储集空间主要有粒间溶孔、粒内溶孔、晶间溶孔和微裂缝，储层类型主要为孔洞型、裂缝型和裂缝～孔洞型。储层的发育受成岩及构造作用影响明显，表现为极强的非均质性。

2 储层非均质性影响因素

碳酸盐岩储层非均质性受沉积、成岩和构造等多种因素的共同作用的结果[8-9]，但针对不同的地区，不同的因素所起的作用又各不相同。就塔中62 区块奥陶系碳酸盐岩储层而言，影响因素主要体现在以下几个方面。

2.1 同生期大气成岩作用对平面非均质的影响

塔中地区中-晚奥陶世台地边缘发育礁滩沉积体，在礁滩体垂向建造的同时，受海平面及构造升降的影响，礁滩体极易出露水体，受大气淡水的溶蚀改造。通常，在台地边缘的暴露过程中，受大气淡水作用的礁滩沉积体是一个漂浮在海平面或海水之上的“大气成岩透镜体”[10]。因此，由早期暴露形成的孔洞发育带也应当是透镜状的（见图1）。王振宇等[11]研究认为，塔中地区中-晚奥陶世碳酸盐台地边缘相带中，可以识别出4期准同生期溶蚀作用和4 个旋回的大气成岩透镜体，棚内缓坡和棚内洼地不能见到具明显准同生期大气淡水溶蚀作用和大气成岩透镜体的发育。

图1 碳酸盐岩大气成岩透镜体发育模式图

研究发现研究区单个大气成岩透镜体厚度较薄，一般为15～20 m，横向分布连续性差。且受大气水垂向运移的影响，大气成岩透镜体内高孔隙度主要分布在中-上部，向下孔隙度降低。其分布受次级海平面变化和沉积旋回的控制，在平面上具有较强非均质性，是导致储层平面非均质的重要因素之一。

此外，镜下观察发现，受大气淡水选择性溶蚀作用的影响，不规则的溶孔、溶洞中常常充填渗流粉砂，显示底构造（见图2）。渗流粉砂是一种充填于原生和次生孔洞中的粉砂级碎屑物，主要为细粒的碳酸盐碎屑、泥晶碳酸盐和泥质沉积物[12]，属早期大陆成岩暴露环境中渗流带的产物。因此，碎屑物质的充填进一步加剧了储层的非均质性。

图2 粒间溶孔下部为渗流粉砂充填显示底构造

2.2 古岩溶作用对垂向非均质的影响

岩溶作用可以形成裂缝为主控因素的大洞大缝型，非均质性很强的孔隙体系[13-14]。从整个工区来看，良里塔格组的岩溶作用主要发育在良二段和良一段，且孔洞的集中发育层段明显受到古岩溶作用的控制。由于受海平面相对变化和礁丘纵向上生长营建的共同作用，在地貌隆起的高部位也就是礁丘的顶部间歇性暴露于大气淡水环境中，受到大气淡水溶蚀淋滤作用，岩溶作用从暴露面往下依次可划分为地表岩溶带、渗流岩溶带、径流岩溶带和潜流岩溶带，岩溶储层的纵向分带性是多次海平面升降、多期岩溶作用叠加的结果，同时岩溶的垂向分带性成为控制储层垂向非均质的主要因素。

由于良里塔格组礁滩体的多次旋回暴露，在良一顶部和良二的顶部均发育了一套储层，另外在良二段的中部和中下部还发育两套呈“准层状”分布的储层，这两套储层主要受热液岩溶作用的影响（王振宇等，2002）。李建交[15]认为碳酸盐岩化学性质不稳定，储层若受到深部热化学流体的作用，物性往往变好。但是由于热液作用的随机性和热液活动的影响范围难以预测，储层物性在横向和垂向上的变化很难评价，这往往成为影响储层均质性的重要因素。而这种储集层的非均质性在塔中奥陶系地层中尤为常见，明显与该区多期的古岩溶作用密切相关。

2.3 裂缝网络对储层非均质性的影响

根据三维地震资料、成像测井资料和岩石铸体薄片资料，研究区内发育不同规模的断裂和裂缝（见图3），对储层的非均质性有明显的影响。

裂缝对碳酸盐岩储层垂向非均质性的影响主要受岩性的控制，上、下相邻地层间所受构造应力的影响大致是相同的，脆性较大的岩石易于破碎而形成裂缝发育带，塑性地层裂缝相对不发育。多期构造破裂作用形成的裂缝极大地改善了储层的渗流条件，提高了储层的渗透率，增加了储层和微观孔隙结构的连通性，裂缝发育区对高产油气井的分布具有明显控制作用。根据研究区取心井岩心裂缝统计发现裂缝的发育受岩性和岩层厚度影响较大，颗粒支撑的亮晶鲕粒灰岩和亮晶砾屑灰岩的总缝密度均较高，一般为9～11 条/米，次为砂屑灰岩和生物灰岩的总缝密度为7～8 条/米，灰泥含量较高的泥晶颗粒岩、颗粒泥晶岩和泥晶灰岩为最低，4～6 条/米。同一种岩性，由于其纯度的差异，其裂缝密度也相差较大，一般而言，岩性越纯，裂缝密度越大。就岩层厚度而言，单层厚度越小，裂缝密度越大。当砂屑灰岩的厚层在1.0～2.0 m 时，裂缝密度可达32 条/米，当厚层为8～10 m 时，裂缝密度仅为4 条/米左右；当生物砂砾屑灰岩的厚层在0～1.0 m 时，裂缝密度可达31条/米，当厚层为6～7 m 时，裂缝密度仅为2 条/米。另外破裂作用形成的裂缝也有利于孔隙水和地下水的活动和溶蚀孔洞的发育。如工区内发育大量高角度缝、斜交缝或网状缝，伴随着酸性水的进入，许多裂缝都具有溶蚀现象，形成溶缝、串珠状溶孔、溶洞。从而使得不同尺度的裂缝网络发育程度成为影响储层渗流能力（即产能）非均质的一个主要因素。

图3 塔中奥陶系不同尺度断裂及裂缝示意图

2.4 渗流屏障的分布对储层非均质性的影响

通过对研究区上奥陶统储层渗流屏障的分析，发现该区最普遍分布的为隔夹层、沉积微界面这两种渗流屏障。

工区内沉积相的分布变化对于不同规模的储集层垂向和横向分布具有明显的分割作用，同时也是形成岩性隔夹层和沉积微界面的主要因素。根据实际资料统计，发现工区内夹层厚度变化较大，厚度最小的为几十厘米，厚度大的达到几十米。其中夹层厚度为0～5 m的厚度比例占37 %，夹层厚度为5～10 m 的厚度比例占20 %，而大于30 m 的夹层厚度比例只占3 %，因此工区内夹层厚度绝大部分小于10 m。层内夹层的分布一般不稳定，在工区表现为夹层层数多，纵横向厚度变化较大、横向延伸范围短，与储层交互出现。夹层对流体的垂向渗流虽然不能起到完全的封隔作用，但会降低垂向渗流能力，影响单井的储层分布和渗流，增强层内非均质性。此外，横向对比发现，研究区OI 气层组和OII 气层组之间分布着一套相对稳定的隔层，其位置位于良三段的顶部，其岩性主要为泥灰岩或泥晶灰岩，一般厚度约为4～12.8 m，局部井厚度可达20 m 左右，该隔层将OI 气层组和OII 气层组分隔为两个相对独立的开发单元，进一步加大了储层垂向非均质性。

图4 塔中62 区块奥陶系礁滩体储层非均质模型图（红色为致密段，黄色为储层段）

沉积相控制了岩石的结构和岩性，从而控制岩石原生孔的发育程度，并在很大程度上影响溶蚀孔隙的发育。如在台地边缘外带，可形成生物礁灰岩和颗粒岩类。生物礁中发育了大量的原生骨架孔洞和层状晶洞构造，其孔洞孔隙度在4 %～6 %左右，是优质的储集层。礁基和礁盖由粒屑滩组成。当海平面相对下降，粒屑滩出露海面，大气淡水的选择性溶蚀作用，形成粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等溶蚀孔缝。而在台地内部相对低能环境下形成的泥晶灰岩、粒泥岩及泥晶颗粒灰岩的溶蚀程度较小，且原生孔隙不发育，因此常形成致密的岩性隔夹层。在工区内这种致密岩性隔夹层主要是泥晶灰岩和粘结岩等。的良顶分布的储层段（见图4），横向上储层虽然呈“准层状”分布，但由于受沉积微界面的控制，井与井之间的储层并不处于同一微相，受岩石结构和岩性的影响，在沉积微相界面处往往形成渗流屏障，使得多数井间储层实际上并不连通，从而形成一个个相对独立的流体运动单元和油气开采的基本单位。

工区内原始沉积相的分布变化对于不同规模的储集层垂向和横向分布具有明显的分割作用，加大了储层的非均质性。

3 结论

（1）塔中奥陶系储层受主要为碳酸盐岩储层，储集空间主要为孔洞型和裂缝-孔洞型，储层受沉积相、成岩作用及构造作用的影响表现出强烈的非均质性。

（2）同生期大气成岩环境中形成早期暴露孔洞，台地边缘的暴露使大气淡水作用的礁滩沉积岩体呈现透镜状。大气成岩透镜体厚度较薄，横向连续性差，成为影响储层平面非均质性的主要因素之一。

（3）工区内垂向和横向上孔洞集中发育段受岩溶作用影响，形成非均质性很强的孔隙体系，导致储层物性在横向和垂向上的变化难以评价。

（4）不同尺度的裂缝网络系统，极大的改善了储层的渗流条件，提高了储层的渗透率，成为影响储层渗流能力非均质的一个重要因素。

（5）岩性隔夹层、沉积微界面、成岩致密胶结带等一系列的渗流屏障，对流体的运移起到了阻隔作用，加大了储层非均质性的严重程度。

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