塔里木盆地巴楚隆起带寒武系白云岩储层特征

景 帅，程 浩，丁 卯，2

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，西安 710065；2.中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

塔里木盆地是塔里木板块核心稳定区域，北以南天山南缘逆冲带为界，东以阿尔金山断裂为界，西南以西昆仑山北缘断裂为界。整体呈菱形，面积约为40万km2，是我国最大的含油气叠合盆地。巴楚隆起作为塔里木板块的次级构造单元，它的构造演化受到塔里木周缘造山带的控制。从震旦纪开始，巴楚隆起的演化主要受到西昆仑造山带的控制；直到二叠纪末期南天山洋闭合，南天山造山带构造作用才显著影响到该区；而阿尔金造山带对该区的影响较弱[1-2]。塔里木盆地巴楚隆起带寒武系主要为一套含膏白云岩地层，自下而上可分为下寒武统玉尔吐斯组、肖尔布拉克组和吾松格尔组，中寒武统沙依里克组和阿瓦塔格组，上寒武统丘里塔格下组。沉积类型主要为碳酸盐台地沉积中的开阔台地、局限台地、蒸发台地沉积。

塔里木盆地巴楚隆起带寒武系白云岩地层分布范围广，沉积厚度大，极有可能成为未来油气勘探的重要领域。所以，此地区白云岩储层特征的研究对于以后进行的油气勘探开发有着重要意义。

1 白云岩储层岩石学特征

岩石类型是影响储层物性的重要因素，在一定程度上决定储层的原始孔隙特征。根据对巴楚隆起带寒武系取心资料的分析，笔者发现，该区发育的岩石类型主要为石灰岩和白云岩两大类。下寒武统玉尔吐斯组以泥晶云岩为主；肖尔布拉克组以中-细晶残余砂砾屑白云岩和粉-细晶残余鲕粒白云岩为主；吾松格尔组以硬石膏岩、膏质云岩和泥晶白云岩为主。中寒武统沙依里克组主要为微晶云岩、细粉晶残余鲕粒白云岩和云质硅岩；阿瓦塔格组主要为硬石膏岩、膏质云岩和含泥云岩。上寒武统丘里塔格组主要为中-细晶残余砂砾屑、鲕粒白云岩和微晶砂砾屑含云硅质岩。将具有储集性能与渗透性能的白云岩，按照白云石晶粒的大小划分为三种类型，分别为粉-细晶白云岩、细-中晶白云岩和中-粗晶白云岩，如图1所示。

图1 岩石薄片鉴定照片

1.1 粉-细晶白云岩

原岩一般为粉屑或砂屑灰岩，在浅埋藏过程中发生回流渗透白云化作用，形成具有残余颗粒结构的白云岩。白云石呈粉-细晶半自形他形，残余颗粒粒内白云石晶粒较小，颜色偏暗，粒间白云石晶粒较大，颜色偏亮。岩石中泥质组分少见，如图1（a）所示。

1.2 细-中晶白云岩

原岩形成于水体相对较浅的动荡沉积环境，以砂、砾屑灰岩为主，浅埋藏过程中发生回流渗透白云化作用，在埋藏过程中进一步重结晶形成大量马鞍状白云石。岩石中含有一定量的黏土矿物，有可能对白云化作用有促进效果，如图1（b）所示。

1.3 中-粗晶白云岩

原岩为动荡浅水环境的砾屑灰岩，岩石具有残余砾屑结构，富含陆源泥质组分，结晶排异作用使泥质组分分布于晶间，白云石晶体粗大，多具有环带结构，如图1（c）所示。

2 储集空间特征

碳酸盐岩储集空间非常复杂，大小相差极为悬殊，大的可为数百米级的溶洞，小的只有在显微镜下才能观察到，形状也相当复杂。通过对塔里木盆地巴楚隆起带钻井岩心观察及镜下薄片鉴定，笔者发现，寒武系白云岩主要孔隙类型有晶间孔、粒间孔和粒内溶孔；裂缝类型有构造缝、缝合线和溶蚀缝[3]。

2.1 晶间孔

该类型孔隙主要发育于粉-细晶白云岩，往往具有残余颗粒结构。晶间孔多呈规则的边界，孔径一般介于2～30 μm。如果晶间孔进一步溶蚀扩大，就会形成晶间溶孔，晶间溶孔形态呈港湾状和条带状等不规则形态，孔径略大于晶间。研究区晶间孔较为发育，且多数发育于晶粒较大的白云岩中。

2.2 粒间孔和粒内溶孔

该类型孔隙多发育于颗粒白云岩中，包括内碎屑白云岩和鲕粒白云岩。粒间孔为颗粒间的残余孔，多呈规则边界，孔径较大，介于3～50 μm。部分粒间孔早期发生扩容现象，形成次生孔隙，孔径增大。粒内溶孔一般是砂屑、鲕粒等颗粒内部被溶蚀后残留的孔隙，为不规则状，孔径介于1～50 μm。

2.3 构造缝和溶蚀缝

该类型的裂缝缝壁较为平直，缝宽介于1～70 μm，部分缝被方解石、沥青和一些泥质组分充填。构造缝被溶蚀后可形成溶蚀缝，缝宽略大于构造缝，通常表现为破裂面的不规则溶蚀扩大，多与溶蚀孔洞伴生。

2.4 缝合线

该类型裂缝通常是在压实、压溶作用下形成，缝宽较窄，介于1～10 μm，呈波状、锯齿状。大多数缝合线被泥质和有机质充填。

3 储层物性特征

孔隙度、渗透率和饱和度是油气储层的物理特性，它们不仅是储层研究部的基本对象，而且是储层评价和预测的核心内容[4]。通过对塔里木盆地巴楚隆起带寒武系白云岩钻井岩心物性分析数据的统计，笔者发现，白云岩储层有效孔隙度最小值为0.21%，最大值为16.6%；渗透率最小值为0.001×10-3μm-2，最大值为 216×10-3μm-2。

从图2（a）可以看出，白云岩储层孔隙度主要介于0.6%～3.2%，占样品总数的60%左右；孔隙度分布具有对数正态分布的特征，峰值位于1.5%。从图2（b）可以看出，白云岩储层渗透率主要分布于（0.001～0.1）×10-3μm-2和（0.3～31.6）×10-3μm-2这两个区间内，约占样品总数的50%，渗透率数值分布具有双峰特征，峰值分别位于 0.02×10-3μm-2和 0.7×10-3μm-2。

在岩石没有溶蚀孔隙和微裂缝发育的情况下，白云岩储层的孔隙度和渗透率的关系主要受白云石晶体大小的控制：粉-细晶白云岩储层孔隙度较大但渗透率较低；细-中晶白云岩储层的孔隙度和渗透率都相对较大；中-粗晶白云岩储层的孔隙度较普遍较低，但渗透率较高。各类储层的孔隙度与渗透率具有不同的相关性，如图3所示，孔隙度与渗透率相关分析图上形成了三类储层的分布空间，人们可以建立粉-细晶、细-中晶、中-粗晶白云岩储层的孔隙度与渗透率的相关分析式。

通过对塔里木盆地巴楚隆起带寒武系白云岩储层孔隙度与渗透率的双对数相关分析，笔者分别得到各类白云岩储层的孔渗相关分析式。

图2 孔隙度和渗透率直方图

图3 孔渗关系图

中-粗晶白云岩储层的孔渗相关分析式为：

细-中晶白云岩储层的孔渗相关分析式为：

粉-细晶白云岩储层的孔渗相关分析式为：

由于孔喉较小，粉-细晶白云岩储层具有压汞排驱压力较高的特点，其孔喉分选性较好，压汞曲线具有单峰细偏的特征。由于有微裂缝的存在，部分样品的排驱压力明显下降，但大部分样品孔隙度低，进汞饱和度小。根据进汞饱和度和最大喉道，此类储层可分为高饱细喉、低饱细喉、中饱中喉三类孔隙结构类型。

细-中晶白云岩储层孔喉较大，具有压汞排驱压力较低的特点，其孔喉分选性变化较大，压汞曲线具有单峰特征。根据进汞饱和度和最大喉道，此类储层可分为高饱中喉、低饱细喉、中饱中喉三类孔隙结构类型。

中-粗晶白云岩储层孔喉较小，但多有微裂缝发育，因此具有排驱压力低的特征，其孔喉分选较差，压汞曲线具有多峰特征。根据进汞饱和度和最大喉道，此类储层可分为低饱细喉、中饱中喉两类孔隙结构类型。如有溶孔发育，排驱压力降低，并且进汞饱和度增加，可形成高饱中喉型孔隙结构。

4 储层物性影响因素

4.1 沉积环境对白云岩储层的影响

不同的沉积亚相具有不同的储集特征，储集性能也不一样[5]。碳酸盐岩台地的边缘滩坝、生物礁是形成有利的白云岩储集相带的重要前提。有储集和渗透性的沉积体主要沿着台地边缘和古隆起四周的潮间带分布，这是因为此类沉积环境较为平坦，水体较浅，生物发育。岩石中以粒间孔、粒内孔和晶间孔为主，具有一定的储集物性。

4.2 成岩作用对白云岩储层的影响

白云岩储层物性的好坏与成岩作用密切相关。影响储层物性的成岩作用主要有溶解作用、胶结作用、白云岩化作用和压实作用。溶解作用可以形成次生孔隙，提高储集层的储集性能；胶结作用使早期生成的孔隙被后期胶结物所充填，降低储层物性；白云岩化作用使方解石被白云石取代，提高储集性能；压实作用导致颗粒紧密排列，降低储集层物性。

4.3 裂缝对储层物性的影响

裂缝既是储集空间又是渗滤通道。白云石储层发育的裂缝类型有构造缝、溶蚀缝和缝合线。这些裂缝可以将孔隙串通，提高储层的渗滤能力，改善储集性能[6]。

5 结论

研究区主要岩石类型为白云岩和石灰岩，其中以白云岩为主，主要包括残余颗粒白云岩、膏质白云岩和泥晶白云岩。按照白云石晶粒的大小，白云岩划分为三种类型，分别为粉-细晶白云岩、细-中晶白云岩和中-粗晶白云岩。研究区白云岩储集层的储集空间主要为孔隙、喉道和裂缝。孔隙以晶间孔、粒间孔和粒内溶孔为主，原生孔隙保留较少，主要为次生孔隙。裂缝以构造缝、溶蚀缝和缝合线为主。

研究区孔隙度主要分布在0.6%～3.2%，孔隙度分布具有对数正态分布的特征，峰值位于1.5%。渗透率主要分布在在（0.001～0.1）×10-3μm-2和（0.3～31.6）×10-3μm-2这两个区间，渗透率数值分布具有双峰特征，峰值分别位于0.02×10-3μm-2和0.7×10-3μm-2。根据进汞饱和度和最大喉道，此类储层可分为高饱细喉、低饱细喉、中饱中喉和高饱中喉等孔隙结构类型。影响研究区白云岩储层物性的因素主要有沉积环境、成岩作用和裂缝，其中沉积环境对储层储集性能的影响占主要地位。