阿姆河盆地中部卡洛夫阶—牛津阶储层特征及发育模式

武重阳 ，张良杰 ，程传捷 ，于炳松 ，王红军 ，程木伟

（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083；3.中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

0 引言

阿姆河盆地石油与天然气资源极为丰富［1-3］，其中中上侏罗统卡洛夫阶—牛津阶的碳酸盐岩地层是盆地内重要的油气富集层［4］。作为中亚天然气管道的重要气源地，目前阿姆河右岸地区气田年产气量超过50×108m3［5-6］，平面上多呈“一礁一藏”的发育特征［7-8］。随着勘探程度的不断加深，对中部地区台地和缓坡滩相储集体的勘探需求不断提高［9］，亟需深入开展中部有利储层发育特征及主控因素研究。

众多学者已对阿姆河盆地碳酸盐岩的沉积相类型及特征［10-11］、储层特征及成因［12-14］、分布规律及主控因素［6，15-18］等方面进行了较为详细的研究。张兵等［12］、郑荣才等［16］认为沉积微相、岩性和成岩作用共同影响了卡洛夫阶—牛津阶储层发育。费怀义等［4］、徐剑良等［15］认为阿姆河右岸卡洛阶—牛津阶礁滩体储层发育主要受古地貌及沉积环境的影响。崔璀等［17］将阿姆河右岸卡洛阶—牛津阶储层发育的主控因素归结于沉积期相控、成岩期溶蚀作用及后期构造裂缝的共同影响。目前针对阿姆河盆地中部储层发育主控因素及发育模式的研究较为薄弱，因此明确中部地区有利滩相储层发育特征及主控因素、建立适用于中部台地和缓坡滩相储层发育特征的发育模式至关重要。

本文以研究区典型井的薄片鉴定、岩石物性等资料为基础，结合成像测井及地震资料分析，对B区中部卡洛夫阶—牛津阶有利储层岩石及沉积相特征、储集空间及储层类型等展开综合分析，进一步明确了研究区有利储层发育的主控因素，建立储层发育模式，以期为中部规模台地和缓坡滩相储集体的高效勘探开发提供理论依据。

1 地质概况

阿姆河盆地位于土库曼斯坦东部，总面积约为29×104km2，是在古生界基底上发育的中—新生代沉积盆地［19］，整体经历了晚二叠世—早中侏罗世裂陷阶段、晚侏罗世—古近纪坳陷阶段及新近纪—第四纪挤压改造阶段［8，20］。阿姆河右岸地区整体位于阿姆河盆地东北部，呈北西—南东向展布，分为A区和B区，自西向东划分为6个三级构造单元。该区域构造沉积格局受盆内北西向及北东向 2组断裂控制［10，20-23］。本文研究区属于B区中部，位于卡拉别克坳陷、桑迪克雷隆起和别什肯特坳陷（见图1a）。中上侏罗统卡洛夫阶—牛津阶为研究区目的层，发育一套缓坡—陆棚相的碳酸盐岩沉积组合［24］，是盆地内最重要的油气富集层［4］。

研究区在卡洛夫期主要发育缓坡台地相沉积，自西向东水体逐渐加深，由中缓坡过渡为外缓坡沉积；而在牛津期则主要发育镶边台地模式的浅水陆棚相沉积，滩和丘体广泛发育［9］。研究区自下而上发育致密层状灰岩层（XVI层）、含生屑块状灰岩层（XVa2层）、致密灰岩层（Z层）、含生屑块状灰岩层（XVa1层）、含生屑厚层状灰岩层（XVhp层）和含泥岩层（GAP层）6个岩性段（见图1b），整体为致密层状灰岩层与块状生屑灰岩层的交互沉积。该套地层与下伏含煤碎屑岩系，以及上覆上侏罗统钦莫利阶厚层膏盐岩共同形成了完整的生储盖组合，具备良好的成藏条件［1，25］。

2 储层类型及特征

2.1 岩性及沉积微相

综合分析研究区沉积相标志，识别并划分卡洛夫阶—牛津阶岩石及沉积微相类型。卡洛夫阶—牛津阶碳酸盐岩以石灰岩为主，偶夹薄层状泥页岩与粉砂质泥岩。根据石灰岩结构和成因分类［24］，目的层岩性主要包括生物礁灰岩、颗粒灰岩及泥晶灰岩三大类，发育礁滩复合体、生屑滩、砂屑滩、生物丘、灰泥丘、滩（丘）间6种沉积微相。对C21井卡洛夫阶—牛津阶沉积微相测井、岩性特征分析表明，礁滩复合体、生（砂）屑滩多发育在高位体系域层序界面附近，随海平面变化与滩（丘）间微相呈交互沉积，是研究区有利储层发育的主要沉积微相（见图2。图中ϕ为孔隙度，K为渗透率）。

2.2 储集空间及物性

综合研究区岩心观察、薄片鉴定等资料，根据产状、大小及成因进行分类，目的层主要发育孔隙、孔洞及裂缝三大类储集空间。孔隙包括生物骨架孔、生物体腔孔、残余粒间孔构成的原生孔隙（见图3a—3c），以及粒内溶孔、粒间溶孔、晶间（溶）孔、铸模孔构成的次生孔隙（见图3d—3g），后者更发育。在粒间、粒内和晶间溶孔的基础上，进一步发生溶蚀、扩大形成的溶蚀孔洞多发育于Oj21井所在的奥贾尔雷地区，以小型孔洞和中型孔洞为主（见图3h）。裂缝主要包括构造缝、溶蚀缝及成岩缝（见图3i），是研究区重要的油气渗滤通道，储集空间及渗滤通道共同构成优质储集体。由研究区7口典型井卡洛夫阶—牛津阶1 353个岩心孔隙度样品及1 054个渗透率样品统计可知：孔隙度介于0.23%～27.79%，平均5.72%；渗透率介于0.000 1×10-3～133.575 0×10-3μm2，平均 3.3×10-3μm2（见表 1）。

表1 研究区储层物性统计

研究区储层以中低孔中低渗特征为主，根据储集空间类型和不同的特征组合，划分为孔隙型、裂缝型、裂缝-孔隙型和缝洞型储层。研究区主要发育裂缝-孔隙型及孔隙型储层，裂缝型储层发育相对较少。

3 储层发育主控因素

前人从不同角度对碳酸盐岩储层发育主控因素进行了大量研究和探讨［26-29］。本次研究从古地貌、沉积微相、层序界面及成岩作用出发，对研究区卡洛夫阶—牛津阶储层发育主控因素进行了研究。

3.1 古地貌的控制作用

隐伏基底隆起所形成的古地貌差异控制着有利沉积相带的发育［7］。通过地震资料分析，利用残余地层厚度法和补偿厚度印模法对阿姆河右岸地区卡洛夫阶底部古地貌进行了研究和恢复（见图4），刻画了基地隆起及洼地等地貌单元的平面展布范围。这些地貌单元引起的沉积差异导致了卡洛夫阶—牛津阶碳酸盐岩台地缓斜坡内的沉积分异。对过井地震剖面沿卡洛夫阶底界拉平处理可以看到，有利储层发育较好的单井均位于沉积较厚区域，牛津阶沉积较厚的部位一般位于卡洛夫期沉积较厚区域，说明卡洛夫期的沉积隆起造就了储层在牛津期的继承性发育。

3.2 有利沉积微相是储层发育的重要基础

对典型井C21，P21井的沉积微相和储层厚度进行统计分析发现：研究区有利沉积微相为生屑滩、礁滩复合体、砂屑滩，且储层厚度占比依次降低（见图5a），说明有利沉积微相是优质储层发育的重要基础。

另外，储层发育以孔隙型储层占比最高，且孔隙型储层多发育于生屑滩及礁滩复合体沉积微相；而裂缝-孔隙型储层则在生屑滩、砂屑滩、礁滩复合体、生物（灰泥）丘沉积微相中均有分布（见图5b），但在礁滩复合体及砂屑滩中最为发育。单纯的裂缝型储层发育相对较少，且多发育于低能的滩（丘）间沉积微相，岩性普遍较为致密。

3.3 层序界面是储层发育的关键因素

相对海平面变化对储层发育有重要控制作用［6］。对数十口典型井的层序、岩心、薄片及测井曲线分析可知，随着海平面升降变化，在三级、四级层序界面均可见到溶蚀作用造成的孔渗增加现象。以C21井为例，三级层序SQ3顶界面位于牛津阶XVhp层中下部，处于高位体系域顶部，溶孔发育，孔渗曲线呈增大趋势（见图2）。除了三级层序界面，即使是位于海泛面的四级层序界面附近，声波时差、自然电位、孔渗曲线均明显增大，且可见溶孔发育，主要发育生（砂）屑灰岩等滩相沉积。这说明高频层序界面（即所有三级层序界面）附近发生的同生期溶蚀作用有助于储层的形成及改造，对形成优质储层起到了重要作用。

3.4 成岩作用改造的影响

研究区卡洛夫阶—牛津阶碳酸盐储层成岩作用类型多样，前人已作过大量研究［13-18］。本次研究基于岩心、扫描电镜及薄片等资料，认为中部地区储层的形成与保持主要受胶结、充填、白云石化、膏化、重结晶、溶蚀、破裂等成岩作用改造的影响。其中：胶结作用主要表现为方解石胶结前期层间岩溶作用所形成的粒间溶孔，以及对生物体腔孔的胶结；另外可见方解石的纤状胶结，其发育贯穿卡洛夫阶—牛津阶，是该时期碳酸盐岩最主要的胶结类型。充填作用表现为方解石对溶蚀孔洞及裂缝的完全或不完全充填，极大破坏了储层的孔隙空间。膏化作用主要表现在牛津阶中晚期，其形成的次生矿物充填各类孔隙和裂缝的现象较为普遍，从而造成储层孔喉封堵，不利于储层发育。重结晶作用则表现为泥晶白云石重结晶为粉细晶白云石，或方解石胶结物重结晶为巨晶或连晶方解石等，后者对储层破坏性更大。白云石化、溶蚀、破裂作用是研究区主要的建设性成岩作用。白云石化作用主要形成粉—细晶白云岩，晶形自形程度好，多呈星点状分布，局部含灰质，为成岩期埋藏交代形成的白云石化产物。溶蚀作用为研究区最有利于储层发育的成岩作用，主要发生在2个时期：地层短暂暴露时期，溶蚀作用具有明显的组构选择性，多形成窗格孔或铸模孔；中深埋藏时期，溶蚀作用一般不具有组构选择性，多为埋藏条件下热演化作用形成的有机酸对围岩进行溶蚀而产生孔洞。另外，破裂作用在卡洛夫阶—牛津阶碳酸盐岩储层中较为普遍，对沟通孔洞、改善储层渗透性有重要作用。

4 优质储层发育模式

综合前文分析，建立了阿姆河右岸B区中部储层发育模式（见图6）。研究区在卡洛夫期主要发育中缓坡的潮间—潮下浅水亚相（见图6a）。至牛津期，缓坡台地转变为镶边台地，处于相对深水环境，主要发育浅水陆棚相沉积，但是仍发育规模性的滩和丘体沉积。沉积微相自西向东整体表现为礁滩复合体—生（砂）屑滩—灰泥丘的分布特征，储集性也依次随之变差（见图6b）。生物丘及灰泥丘等多发育在水体较深或古地貌低点，礁滩复合体及生（砂）屑滩多具备发育优质储层的潜力。

另外，B区中部礁滩复合体及生（砂）屑滩等物性较好的碳酸盐岩沉积多发育在层序界面附近及古地貌较高部位。随着海平面升降，首先在古地貌高部位及高位体系域发育厚层礁滩体沉积；然后至海侵体系域，因海平面升高，多沉积泥晶灰岩，储层不太发育，而随着海平面频繁升降，至下一旋回高位体系域，沉积高部位仍会继承性发育礁滩体沉积，尤其在层序界面附近水体能量较高，同时容易受到准同生溶蚀作用的影响，可进一步发育为优质孔隙型储层。中深埋藏期，受构造运动的影响，叠加埋藏期断裂流体改造，部分区域形成裂缝-孔隙型储层及缝洞型储层（见图6c）。

5 结论

1）研究区卡洛夫阶—牛津阶储集空间主要由孔隙、孔洞和裂缝三大类组成。储层类型分为孔隙型、裂缝型、裂缝-孔隙型和缝洞型储层，以孔隙型及裂缝-孔隙型储层为主，整体为中低孔中低渗特征。

2）古地貌、沉积微相、层序界面、成岩作用改造共同控制研究区优质储层发育和分布。隐伏基底隆起形成的沉积古地貌控制了有利沉积相带分布，礁滩复合体等有利沉积微相的继承性发育是储层发育的重要基础，高频层序界面是有利储层发育的关键因素，准同生期及埋藏期成岩改造控制了优质储层的形成及保持。