塔里木盆地下白垩统克孜勒苏群储层特征及物性主控因素

塔里木盆地下白垩统克孜勒苏群储层特征及物性主控因素

克林姆气田位于塔里木盆地西南的乌尔坳结构带（图1）。本文根据阿克莫木气田钻探资料对白垩系沉积环境、储集层岩石物性特征进行详细研究。1南天山形成优质层序地层格架塔西南坳陷白垩纪早期受南部昆仑山抬升的影响,处于拗陷下沉接受沉积阶段。下白垩统克孜勒苏群沉积时期,塔西南南天山山前地势北高南低,地形坡度较大,南北走向水系发育,沿山前发育一系列冲积扇-辫状河-辫状河三角洲沉积组合。晚白垩世—古近纪,海水自中亚地区侵入塔西南,发育了一套海陆交互相潮坪-消舄湖-滨岸沉积体系。在南天山山前形成一套以下白垩统克孜勒苏群砂岩为储集层、上白垩统泥岩为直接盖层、古近系膏盐岩为区域盖层的优质储盖组合。下白垩统克孜勒苏群上段储集层岩性为辫状河河道沉积,为褐色、红褐色细砂岩、含砾细砂岩。岩石类型以岩屑砂岩为主,少量长石岩屑砂岩,分选中等,磨圆度为次棱角状-次圆状,总体成分成熟度较低。碎屑中石英含量为32%~76%,平均61%;长石(主要为钾长石)平均含量15%;岩屑平均含量24%,岩屑以岩浆岩屑为多。填隙物中杂基含量1%~10%,平均5.2%,以泥质和铁泥质为主;胶结物含量1%~13%,平均5.01%,以白云石、铁白云石为主,其次是方解石、石膏、硅质(多为石英次生加大)和少量高岭石等。胶结程度中等,胶结方式多以孔隙式胶结为主,次为薄膜-孔隙式胶结和孔隙-薄膜式胶结,局部见基底式胶结。2储集层喉结构(1)粒间溶孔和粒内溶孔该类孔隙类型占储集空间的75%左右。其中,粒间溶孔为碎屑颗粒间白云石胶结物经溶蚀作用后形成(图2a),孔隙边缘常呈锯齿状、不规则状等,最常见的是长石边缘溶蚀呈港湾状;粒内溶孔主要为长石颗粒及岩浆岩屑内经溶蚀作用后产生,常见有颗粒不均匀溶蚀形成蜂窝状,以长石颗粒内解理缝溶孔最为常见(图2a)。(2)微孔隙、铸模孔和原生粒间孔微孔隙多分布在铁泥质杂基中,镜下表现为铸体呈浸染状(图2b);铸模孔多为钾长石颗粒及岩浆岩屑被完全溶蚀后产生的,且不被后来物质所充填,孔径较大,占储集空间的8%左右;原生粒间孔主要分布在颗粒粒级粗、抗压实能力较强的中-粗砂岩、含砾砂岩和砾岩中。由于强烈的压实作用和溶解作用的影响,典型原生粒间孔在镜下并不多见。(3)收缩缝、构造缝铸体薄片下所观察到的裂缝主要是粒缘收缩缝及构造缝。构造缝沿铁泥质条带或粉砂质条带分布,这类孔隙较少见。下白垩统克孜勒苏群砂岩压汞曲线反映的排驱压力较高,为0.016~10.67MPa,孔喉分选偏差,平均孔喉半径0.0245~1.421μm,属小孔-细喉的孔隙结构特征。储集层喉道总体不发育,片状孔喉少,管束状喉道较多。孔喉配位数一般为0~3,最大为4,渗透率较低(表1)。3隙度分布分布白垩系克孜勒苏群上段储集层245块岩心物性分析结果表明,储集层孔隙度集中分布在5%~17.5%,平均10.52%;渗透率集中分布在0.1×10-3~1×10-3μm2,平均2.03×10-3μm2,属于低孔低渗储集层,孔渗相关性较好,为Ⅱ类孔隙型储集层。4层密度控制因素4.1克孜勒苏群上段砂坝沉积特征阿克莫木气田储集层物性与岩石粒度相关关系研究表明,中-细砂岩碎屑含量高,分选磨圆好、泥质含量低,储集层物性最好,平均孔隙度达13.71%~14.05%;砾岩分选差,泥质含量中等,储集层物性较差,平均孔隙度6.39%~8.32%;粉砂岩粒度较细,泥质含量高,颗粒抗压实能力弱,储集层物性差,平均孔隙度仅5.75%.克孜勒苏群上段主要为一套辫状河三角洲平原亚相沉积,中-细砂岩主要发育在辫状河道心滩、边滩及砂坝微相,砾岩主要发育在河道底部微相,粉砂岩-泥岩主要发育河漫滩亚相。因此,有利储集层微相主要为辫状河三角洲平原亚相的心滩、边滩、砂坝微相。克孜勒苏群下段主要为辫状河三角洲前缘-前三角洲相沉积,岩性以泥质粉砂岩-泥岩为主,勘探实践表明,不能作为有效储集层。4.2胶结充填材料(1)压实作用喀什凹陷地温梯度较低(白垩系为2.5℃/hm,古近系为2.2℃/hm,新近系为2℃/hm),埋藏时间短,总体处于中等压实程度。储集层压实作用主要表现为质软的岩屑、云母弯曲变形、扭折,刚性颗粒石英、长石出现裂纹甚至破碎现象;长条形组分定向排列,接触方式由原始的漂浮状变为点接触和线接触。根据薄片资料统计,由于压实作用,储集层原生孔隙大大减少,储集层孔隙度损失20%~30%.(2)胶结作用碳酸盐胶结物以方解石、白云石为主,少量铁白云石和铁方解石。阴极发光资料显示,有2期白云石胶结:第一期呈嵌晶状,是成岩早期胶结物;第二期呈斑块状,为成岩晚期的产物,方解石胶结物在储集层中含量较低,分布不均匀,呈斑块状充填在颗粒间,为成岩晚期的胶结物。硅质胶结主要表现为石英的次生加大,由于粘土薄膜和包壳的发育,镜下能看到微弱的石英次生加大,在扫描电镜下,普遍见到石英的Ⅱ级加大。成岩后期碳酸盐和硅质的胶结作用使孔隙进一步缩小,其减孔量达1.5%~13.5%.(3)溶蚀作用主要表现为长石和岩屑的溶蚀。常见长石被溶蚀成蜂窝状,有的长石颗粒甚至被完全溶解,成为铸模孔;岩屑的溶蚀表现为岩屑内部和边缘出现不规则港湾状溶蚀。溶蚀作用形成了大量的粒内溶孔、粒间溶孔、铸模孔、微孔隙等储集空间,孔隙度增加1%~4.8%.(4)交代作用总体较弱,镜下多见长石被高岭石交代,偶见晚期白云石交代岩屑和长石。4.3粘土矿物对储集层的影响储集层中粘土矿物主要以伊利石、高岭石和伊蒙混层为主,少量绿泥石。其中,平均相对含量:伊利石58%,高岭石21%,伊蒙混层18%,绿泥石3%.粘土矿物对储集层的影响主要表现在伊利石、绿泥石呈薄膜和搭桥的形式存在于粒表和孔隙中,堵塞孔隙,降低孔隙度。另外,呈发状、丝状的伊利石的存在,大大降低了储集层的渗透率。5克孜勒苏群早期冲积扇沉积解释前人研究认为,早白垩世塔西南山前是断陷盆地沉积模式,下白垩统砂岩储集层在塔西南山前均有分布。但塔西南山前针对白垩系钻探的英深1井、苏1井、阿北1井均因缺失白垩系克孜勒苏群而失利,表明白垩系在塔西南山前分布的复杂性。野外露头调查发现,早白垩世沉积受控于晚二叠世—三叠纪变形基底上形成的古地形,古生界上部(主要为二叠系)受早期构造运动的影响,形成一系列背斜和向斜。这些背斜和向斜经过风化剥蚀形成了高低不平的古地形,克孜勒苏群充填在古地形的低洼之处,具有填平补齐的作用,与下伏地层呈角度不整合接触,导致古地貌的高部位缺失下白垩统。在地震剖面上,古生界内部发育有多个冲断片组成的叠瓦构造,而中生界(主要为白垩系)不整合在这些早期冲断带之上,且表现为填平补齐的特征。对下白垩统现今厚度分布研究表明,塔西南山前阿克莫木构造带、乌泊尔构造带、甫沙构造带下白垩统沉积厚度较大,达200~400m,局部地区超过500m,而苏盖特地区受古地形控制,缺失下白垩统(图3)。结合野外露头及钻井资料,对塔西南山前沉积相研究表明,白垩系克孜勒苏群物源主要来自南天山山前及昆仑山山前,从山前向盆地内依次发育冲积扇-辫状河流相、辫状河三角洲平原相、辫状河三角洲前缘相、前三角洲-滨浅湖相。冲积扇距物源近,搬运距离短,岩石成熟度低,主要以块状砾岩和筛积沉积物为主,储集层非均质性强,储集