史玲玲，唐雁剛，汪　斌，王佐濤，魏紅興，周　露

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庫車坳陷克深5井區(qū)巴什基奇克組應(yīng)力垂向分層特征

史玲玲，唐雁剛，汪斌，王佐濤，魏紅興，周露

（中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆庫爾勒841000）

通過對巖心、普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、高壓壓汞等實驗數(shù)據(jù)的分析，對庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶克深5井區(qū)巴什基奇克組不同應(yīng)力段巖石學(xué)特征、儲集空間類型、物性以及孔隙結(jié)構(gòu)特征展開對比分析。不同應(yīng)力段巖性相似，均以方解石膠結(jié)的巖屑長石砂巖為主，但張性應(yīng)力段碎屑顆粒以點狀和點-線狀接觸為主，過渡段碎屑顆粒以線狀接觸為主，壓扭應(yīng)力段碎屑顆粒呈定向排列；不同應(yīng)力段儲集層基質(zhì)孔隙類型存在差異，從張性應(yīng)力段到壓扭應(yīng)力段，儲集層平均孔隙度逐漸變小，平均滲透率則逐漸變大。不同應(yīng)力段孔隙結(jié)構(gòu)存在差異，張性應(yīng)力段儲集層毛細管壓力曲線以Ⅰ類和Ⅱ類為主，排驅(qū)壓力、中值壓力低，進汞飽和度高，平均孔喉半徑大，喉道均勻，連通性好；而壓扭應(yīng)力段儲集層毛細管壓力曲線以Ⅳ類為主，平均孔喉半徑小，孔喉分選、連通性差，排驅(qū)壓力、中值壓力受微裂縫影響，分布不規(guī)律；過渡段儲集層特征基本介于張性應(yīng)力段和壓扭應(yīng)力段之間。研究結(jié)果明確了克深5井區(qū)儲集層垂向分層性，改變了按巖性段對儲集層特征展開對比分析的傳統(tǒng)方法。

庫車坳陷；克拉蘇構(gòu)造帶；克深5井區(qū)；巴什基奇克組；應(yīng)力段；垂向分層性

多數(shù)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家認為，在同一背斜內(nèi)，不同部位應(yīng)力分布存在明顯差異，Ramsay最早對這種差異做了詳細分析，其后又有很多學(xué)者探究了背斜內(nèi)部的應(yīng)力分布規(guī)律，通過實驗?zāi)M得出了應(yīng)力分布的模型［1-2］。研究認為，在構(gòu)成背斜地層的中部發(fā)育一個基本不發(fā)生形變的中和面，位于中和面之上的地層受張應(yīng)力影響大，位于中和面之下的地層則表現(xiàn)為壓應(yīng)力特征，但未深入研究這種應(yīng)力屬性對儲集層的影響。有學(xué)者曾探討過中和面與油氣成藏、勘探選區(qū)之間的關(guān)系［3-6］，也有學(xué)者提出張裂型褶皺上中和面發(fā)育的扇形張裂區(qū)和下中和面發(fā)育的順層張裂區(qū)是碳酸鹽巖溶蝕儲集層發(fā)育的有利區(qū)［7］，但所有這些有關(guān)中和面的研究都是基于理想化的理論模型，僅考慮了裂縫產(chǎn)狀的影響。針對克拉蘇構(gòu)造帶，文獻［8］曾對克拉2氣田儲集層特征展開對比分析，但未明確提出儲集層具有垂向分層性。

庫車前陸沖斷帶位于南天山山前，受新生代晚期強烈構(gòu)造擠壓作用，廣泛發(fā)育背斜、斷背斜等收縮構(gòu)造。構(gòu)造擠壓作用對白堊系儲集層具有顯著控制作用，在構(gòu)造擠壓作用下，儲集層發(fā)生構(gòu)造壓實、孔隙縮小、巖石破裂等［9-11］。隨著地應(yīng)力、地質(zhì)理論研究進展發(fā)現(xiàn)：庫車前陸沖斷帶受南天山構(gòu)造擠壓作用、上覆鹽層誘導(dǎo)及均衡作用、下伏白堊系舒善河組巨厚泥巖拱張作用，形成具有垂向應(yīng)力差異的背斜三層結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為背斜垂向分層性，形成背斜中和面模式，受應(yīng)力中和面影響，白堊系巴什基奇克組儲集層可以劃分為垂向三層結(jié)構(gòu)，分別為張性應(yīng)力段、過渡段及壓扭應(yīng)力段，縱向上不同應(yīng)力段測試產(chǎn)能差異較大。本文以庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶克深5井區(qū)為例，探討不同應(yīng)力段儲集層微觀特征的差異性。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

克拉蘇構(gòu)造帶位于庫車坳陷北部，東西向劃分為阿瓦特段、博孜段、大北段和克深段［12］，克深5井區(qū)位于克深段西部（圖1），油氣儲集層主要為白堊系巴什基奇克組，為來自北部南天山物源的扇（辮狀河）三角洲沉積，其中巴三段發(fā)育扇三角洲前緣亞相，巴一段、巴二段發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相［13-14］。受應(yīng)力影響，巴什基奇克組儲集層具垂向分層性，根據(jù)電阻率、地應(yīng)力曲線、測井解釋孔隙度、電成像測井裂縫解釋和巖心裂縫，自上而下可劃分出3個應(yīng)力段：張性應(yīng)力段、過渡段和壓扭應(yīng)力段。

圖1　庫車坳陷構(gòu)造簡圖及研究區(qū)位置

2　儲集層垂向分層性研究

2.1巖石學(xué)特征

對研究區(qū)塊358塊巖石薄片鑒定統(tǒng)計，克深5井區(qū)巴什基奇克組不同應(yīng)力段巖礦特征基本相似（表1），均以巖屑長石砂巖為主，少量的長石巖屑砂巖，石英顆粒以單晶石英為主，占碎屑組分的35%～60%，平均含量為46%；長石主要為鉀長石，占碎屑組分的18%～38%；巖屑含量占碎屑組分的14%～47%，主要為變質(zhì)巖巖屑，其次為巖漿巖巖屑。不同應(yīng)力段在膠結(jié)物類型、含量分布上基本一致，以方解石和白云石膠結(jié)物為主，少量硅質(zhì)和鈉長石。不同應(yīng)力段巖石碎屑顆粒間的接觸關(guān)系存在一定差異，張性應(yīng)力段顆粒隨機排列，顆粒間接觸關(guān)系為點狀、點-線狀，少見鑲嵌接觸；過渡段顆粒由隨機排列趨向定向排列，顆粒間以線狀接觸為主；壓扭應(yīng)力段顆粒定向排列特征明顯，接觸關(guān)系為線狀、鑲嵌狀。顆粒間接觸關(guān)系的差異一定程度上反映出應(yīng)力對儲集層的影響。

表1　克深5井區(qū)巴什基奇克組不同地應(yīng)力段巖石礦物組分含量

2.2儲集空間特征

由于不同應(yīng)力段力學(xué)性質(zhì)的差異，因而其儲集空間類型存在一定的差異。根據(jù)鑄體薄片觀察以及對孔隙大小的測量，研究區(qū)張性應(yīng)力段孔隙發(fā)育，以粒間溶蝕擴大孔為主，占總孔隙類型的70%（圖2a，圖2b），其次為粒內(nèi)溶孔及少量的微裂縫，粒間溶蝕擴大孔孔徑長軸主要為60～140 μm，短軸為20～60 μm；過渡段發(fā)育少量的粒間溶蝕擴大孔、微孔隙（圖2c），孔隙長軸主要為20～60 μm，短軸為0～40 μm；壓扭應(yīng)力段孔隙不發(fā)育，儲集空間主要以微裂縫、微孔隙為主（圖2d），少量的殘余粒間孔，其孔徑長軸主要為5～29 μm.

圖2　克深5井區(qū)巴什基奇克組不同應(yīng)力段巖石碎屑顆粒接觸關(guān)系及孔隙類型

圖3　克深5井區(qū)巴什基奇克組不同應(yīng)力段孔滲分布特征

2.3物性特征

根據(jù)研究區(qū)巴什基奇克組615個巖心樣品不同應(yīng)力段基質(zhì)孔隙度與滲透率的統(tǒng)計（圖3），不同應(yīng)力段孔隙度和滲透率主要分布區(qū)間存在差異：張性應(yīng)力段81.3%樣品孔隙度為2.0%～8.0%，平均為3.5%，87.1%樣品滲透率為0.010～0.100mD，平均為0.047mD；過渡段78.8%樣品孔隙度為2.0%～4.0%，平均為2.6%，64.5%樣品滲透率小于0.035 mD，平均為0.080 mD；壓扭應(yīng)力段95.9%樣品孔隙度小于4.0%，平均為2.1%，61.8%樣品滲透率大于0.050 mD，平均為0.199 mD.從統(tǒng)計結(jié)果來看，從張性應(yīng)力段到壓扭應(yīng)力段，孔隙度逐漸變小，滲透率逐漸增大，這與不同應(yīng)力段基質(zhì)的孔隙類型相關(guān)，壓扭應(yīng)力段孔隙小但滲透性好，與壓扭應(yīng)力段微裂縫發(fā)育正好相對應(yīng)。

由于柱塞巖心樣品選取時避開了裂縫和微裂縫發(fā)育區(qū)域，壓扭應(yīng)力段樣品反映的高滲透率并未表征出儲集層真實的物性特征。從研究區(qū)巖心觀察來看，壓扭應(yīng)力段發(fā)育剪切網(wǎng)狀縫，開度小、延伸短，密度大、沿縫溶蝕弱，如克深506井在壓扭應(yīng)力段6 546.0—6 574.1 m取心28.1 m，發(fā)育裂縫221條，裂縫密度高達7.86條/m，而張性應(yīng)力段發(fā)育張性直劈縫，開度大、延伸長、密度小、沿縫溶蝕強；而克深505井在張性應(yīng)力段6 752.3—6 793.8 m巖心上見裂縫69條，裂縫密度僅為1.66條/m，遠遠低于壓扭應(yīng)力段，這一現(xiàn)象也反映出壓扭應(yīng)力段具有微裂縫發(fā)育但儲集能力差的特征。

2.4孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)研究區(qū)160塊高壓壓汞樣品分析數(shù)據(jù)，研究區(qū)巴什基奇克組儲集層孔喉結(jié)構(gòu)多樣，孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)如排驅(qū)壓力、中值壓力、孔喉半徑分選及大小相關(guān)的參數(shù)變化范圍較大（表2，表3）。按照毛細管壓力曲線形態(tài)及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)分布特征，可將毛細管壓力曲線劃分為4類：Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類和Ⅳ類（圖4—圖7），總體來看壓汞曲線進汞段與橫坐標(biāo)平行的平直段較短或者不明顯，部分樣品呈陡斜式。由于儲集空間類型、物性在不同應(yīng)力段呈現(xiàn)不同的規(guī)律，下面將根據(jù)應(yīng)力段劃分，對不同應(yīng)力段孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)展開對比分析。

表2　克深5井區(qū)巴什基奇克組儲集層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

表3　克深5井區(qū)巴什基奇克組不同應(yīng)力段儲集層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖4　克深5井區(qū)巴什基奇克組Ⅰ類毛細管壓力曲線

圖5　克深5井區(qū)巴什基奇克組Ⅱ類毛細管壓力曲線

（1）張性應(yīng)力段樣品排驅(qū)壓力主要為1～5 MPa，中值壓力為10～50 MPa，最大孔喉半徑為0.10～1.00 μm，平均孔喉半徑為0.03～0.50 μm，分選系數(shù)為0.02～ 0.08，結(jié)構(gòu)系數(shù)主要分布區(qū)間為0.01～0.05，毛細管壓力曲線以Ⅰ類和Ⅱ類為主，部分為Ⅲ類，進汞段斜率小，臺階明顯，進汞飽和度基本在80%以上?？傮w來說孔隙大小與分選參數(shù)反映出研究區(qū)儲集層喉道半徑分布大小不一，非均質(zhì)性較強等特征，這可能由于張性應(yīng)力段溶蝕孔隙較為發(fā)育，從而導(dǎo)致不同半徑的孔喉均有分布。

圖6　克深5井區(qū)巴什基奇克組Ⅲ類毛細管壓力曲線

圖7　克深5井區(qū)巴什基奇克組Ⅳ類毛細管壓力曲線

（2）過渡段樣品排驅(qū)壓力、中值壓力變化范圍較大，排驅(qū)壓力分布在小于5 MPa與10～20 MPa區(qū)間樣品數(shù)相當(dāng)，最大孔喉半徑主要為0～0.05 μm，其次為0.20～1.00 μm，平均喉道半徑多小于0.03 μm，其次為0.10～0.50 μm.總體來說，孔喉分選、連通性、排驅(qū)壓力介于張性應(yīng)力段和壓扭應(yīng)力段之間，更類似于壓扭應(yīng)力段，儲集層毛細管壓力曲線既有Ⅲ類，也有Ⅳ類。

（3）壓扭應(yīng)力段樣品排驅(qū)壓力主要為5～20 MPa，中值壓力為50～75 MPa，此外由于高壓壓汞實驗儀器最高進汞壓力為180 MPa，研究區(qū)還存在許多樣品物性太差而導(dǎo)致進汞飽和度不足50%，因而未檢測出中值壓力；最大孔喉半徑主要為0.02～0.07 μm，94%樣品的平均孔喉半徑小于0.03 μm，99%樣品的分選系數(shù)小于0.02，95%樣品的結(jié)構(gòu)系數(shù)小于0.005，94%樣品的平均喉道半徑小于0.03 μm，毛細管壓力曲線以Ⅳ類為主，進汞、退汞曲線陡直，無臺階，進汞飽和度在60%以下，退汞后孔隙中流體滯留量多。整體表現(xiàn)為孔喉分選、連通性較差，但受微裂縫發(fā)育的影響部分樣品表現(xiàn)出低的排驅(qū)壓力、高中值壓力。

表4　克深5井區(qū)巴什基奇克組不同應(yīng)力段厚度、有效厚度、測井解釋孔隙度參數(shù)對比

3　研究意義

通過對克深5井區(qū)巴什基奇克組儲集層垂向分層性研究可以發(fā)現(xiàn)，縱向上張性應(yīng)力段孔隙發(fā)育，儲集層物性和孔隙結(jié)構(gòu)較好，壓扭應(yīng)力段儲集性能較差，過渡段的儲集性能介于張性應(yīng)力段儲集層和壓扭應(yīng)力段儲集層之間。研究區(qū)5口井張性應(yīng)力段有效儲集層（孔隙度大于4.0%）發(fā)育，有效厚度占應(yīng)力段地層厚度的45.8%～72.5%，測井解釋儲集層物性較好，測井解釋孔隙度為5.1%～7.2%（表4）；壓扭應(yīng)力段儲集層不發(fā)育，有效厚度僅占地層厚度的0.5%～32.5%，測井解釋儲集層物性較差，測井解釋孔隙度分布在1.9%～3.2%，基本為干層；過渡段儲集層有效厚度變化較大，占地層厚度的10.5%～55.3%，測井解釋孔隙度為3.1%～4.7%.分析結(jié)果與不同應(yīng)力段測試產(chǎn)能一致性較高，如研究區(qū)克深505井在張性應(yīng)力段6 660—6 760 m常規(guī)測試，4 mm油嘴放噴，油壓60.646 MPa，日產(chǎn)氣高達12.58×104m3；在過渡段與壓扭應(yīng)力段復(fù)合段6 813—6 885 m常規(guī)測試，同樣4 mm油嘴放噴，油壓與日產(chǎn)氣幾乎為零。綜合考慮研究區(qū)單井情況，若按應(yīng)力段劃分，克深5井區(qū)張性應(yīng)力段儲量占比約65%，過渡段儲量占比約30%，壓扭應(yīng)力段儲量占比約5%.

上述研究對庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶其他區(qū)塊確定完鉆井深具有借鑒意義。已鉆探井、評價井基本是鉆穿巴什基奇克組300 m完鉆，根據(jù)目前儲集層垂向分層性的研究結(jié)果，探井建議鉆完過渡段，開發(fā)井鉆完張性應(yīng)力段即可完鉆，具體可視不同區(qū)塊過渡段儲集層情況確定完鉆井深。這樣既可以減少鉆井成本，也可以減少出現(xiàn)復(fù)雜工程事故的概率，同樣可以滿足勘探開發(fā)生產(chǎn)需要。

4　結(jié)論

（1）不同應(yīng)力段巖性相似，均以巖屑長石砂巖為主，膠結(jié)物主要為方解石；碎屑顆粒間接觸關(guān)系存在差異，張性應(yīng)力段以點狀、點-線狀接觸為主，過渡段以線狀接觸為主，壓扭應(yīng)力段為線狀、鑲嵌狀接觸，顆粒定向排列特征明顯。

（2）不同應(yīng)力段孔隙類型差異明顯，張性應(yīng)力段儲集層以粒間溶蝕擴大孔為主，孔徑大，壓扭應(yīng)力段以微孔隙和微裂縫為主，過渡段儲集層以粒間溶蝕擴大孔、微孔隙為主，孔徑??；從張性應(yīng)力段到壓扭應(yīng)力段儲集層平均孔隙度逐漸變小，平均滲透率逐漸變大，與孔隙度變化趨勢剛好相反，這正與不同應(yīng)力段基質(zhì)儲集層發(fā)育的孔隙類型相關(guān)。

（3）不同應(yīng)力段孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)存在差異，張性應(yīng)力段儲集層毛細管壓力曲線進汞段平臺明顯，以Ⅰ類和Ⅱ類為主，排驅(qū)壓力和中值壓力低、進汞飽和度高、平均孔喉半徑大、喉道連通性好，而壓扭應(yīng)力段儲集層毛細管壓力曲線以Ⅳ類為主，平均孔喉半徑小、孔喉分選、連通性差，排驅(qū)壓力、中值壓力受微裂縫影響分布不規(guī)律，過渡段儲集層特征基本介于張性應(yīng)力段儲集層和壓扭應(yīng)力段儲集層之間。

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（編輯顧新元）

Characteristics of Vertical Zonation of Bashijiqike Reservoir by Stress Intervals in Wellblock Keshen-5 in Kuqa Depression，Tarim Basin

SHI Lingling，TANG Yangang，WANG Bin，WANG Zuotao，WEI Hongxing，ZHOU Lu
（Research Institute of Exploration and Development，Tarim Oilfield Company，PetroChina，Korla，Xinjiang 841000，China）

Through analysis on the experimental data of core，common thin section，cast thin section，SEM and high-pressure mercury injection，correlation and analysis on lithological features，reservoir space types，physical properties and pore structures are carried out for each stress intervals of Bashijiqike formation in Wellblock Keshen-5 in Kelasu structural belt，Kuqa depression.The result shows that different stress intervals are similar to each other，all of which are dominated by lithic feldspar sandstone cemented by calcite，but the clastic particles in extensional stress interval are mainly spot and spot-line contacts and that in transitional interval are dominated by line contact，that in transpressional interval are in directional alignment；matrix pore types are different in different stress intervals，the average reservoir porosity gradually decreases and the average permeability becomes larger from the extensional stress interval to the transpressional interval. The pore structure varies in different stress intervals，the capillary pressure curves of the reservoirs are mainly TypeⅠandⅡin the extensional interval，which is featured with low displacement pressure and median pressure，high mercury-intrusion saturation，large average porethroat radius，even pore throats and good connectivity；the capillary pressure curves of the reservoirs are dominated by TypeⅣin the transpressional interval，which is featured with small pore-throat radius，poor pore-throat sorting and connectivity，irregular distributed displacement and median pressures due to the influence of microcracks；the reservoirs in transitional interval have moderate features between extensional and transitional intervals.The results of the study verify the vertical zonation of Bashijiqike reservoir in Wellblock Keshen-5，and change the conventional method for lithology-based reservoir correlation and analysis.

Kuqa depression；Kelasu structural belt；Wellblock Keshen-5；Bashijiqike formation；stress interval；vertical zonation

TE121.1

A

1001-3873（2016）04-0430-06

10.7657/XJPG20160408

2016-03-30

2016-05-30

國家科技重大專項（2011ZX05003-004）；中國石油科技重大專項（2014E-2101）

史玲玲（1985-），女，湖北十堰人，工程師，沉積儲層，（Tel）18799812730（E-mail）shill-tlm@petrochina.com.cn