徐 杰，劉 剛，展轉(zhuǎn)盈，尹錦濤，高 潮.

(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710075)

三塘湖盆地位于新疆的東北部，北與蒙古接壤，南隔巴里坤盆地與吐魯番—哈密盆地，盆地整體呈北西—南東向延伸，面積約為2.2×104km2。一級(jí)構(gòu)造單元分為北部隆起帶、中央坳陷帶和南部沖斷帶，中央坳陷帶進(jìn)一步分為5個(gè)凸起和6個(gè)凹陷，是盆地油氣勘探與開(kāi)發(fā)的主要領(lǐng)域[1-5]。早中侏羅世盆地構(gòu)造活動(dòng)減弱，盆地整體穩(wěn)定下沉，湖盆水域擴(kuò)大，沉積界面坡度較平緩，以沉積較深水的暗色泥巖為主；晚侏羅世時(shí)期，受燕山運(yùn)動(dòng)水平擠壓的影響，盆地兩側(cè)老山向中央逆沖推覆，致使盆地范圍縮小，接受淺水粗碎屑沉積[6-7]。20世紀(jì)90年代以來(lái)對(duì)三塘湖盆地開(kāi)展大規(guī)模的油氣勘探[8]，經(jīng)過(guò)20多年的勘探開(kāi)發(fā)，針對(duì)中生界的油氣勘探取得了一系列的成果，相繼發(fā)現(xiàn)了北小湖、石板墩、西峽溝、牛圈湖、牛東、馬北和馬中等多個(gè)含油氣構(gòu)造和油氣田，而發(fā)現(xiàn)的規(guī)模效益儲(chǔ)量區(qū)塊的含油層系主要集中在馬朗凹陷中侏羅統(tǒng)西山窯組[9-10]。侏羅系西山窯組為埋藏較淺的重要含油氣層越來(lái)越受到重視[11]。三塘湖盆地西山窯組儲(chǔ)層為典型的低孔、特低滲油藏，其地質(zhì)條件十分復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)烈。不同學(xué)者從不同角度開(kāi)展了對(duì)西山窯組儲(chǔ)層的研究工作，但主要以儲(chǔ)層宏觀特征為主，儲(chǔ)層特征的研究顯得較為薄弱，特別是在儲(chǔ)層微觀特征研究方面。本文主要通過(guò)掃描電鏡和高壓壓汞等方法，對(duì)儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和孔喉分布特征開(kāi)展深入研究，并分析控制因素，對(duì)正確評(píng)價(jià)低滲儲(chǔ)層特征及其科學(xué)開(kāi)發(fā)具有重大意義[12]。

圖1 三塘湖盆地位置Fig.1 The location of Santanghu basin

1 儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能特征

三塘湖盆地西山窯組儲(chǔ)層物性及孔隙演化主要受沉積作用及埋藏過(guò)程中沉積體內(nèi)部發(fā)生的物理和化學(xué)成巖作用的控制。沉積作用主要包括沉積微相、砂巖粒徑、分選和泥質(zhì)含量，成巖作用主要包括壓實(shí)與壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用等。本區(qū)膠結(jié)作用和溶蝕作用總體較弱，而沉積微相對(duì)儲(chǔ)層性質(zhì)的控制一定程度上反映在砂巖的粒徑上，因此儲(chǔ)層性質(zhì)的關(guān)鍵控制因素是砂巖的粒徑、泥質(zhì)含量和膠結(jié)方式及壓實(shí)作用。

目前西山窯組的物性分析資料集中于西山窯組下段(表1)，各區(qū)塊間，除馬北區(qū)塊儲(chǔ)層物性較好外，其他區(qū)塊之間的儲(chǔ)層物性分布相當(dāng)。相對(duì)而言，馬北區(qū)塊的儲(chǔ)層物性最好，其孔隙度主要分布在12%～20%，平均為15.2%；滲透率分布范圍為0.01～105 mD，平均為14 mD。其他區(qū)塊孔隙度分布在12%～20%，主體分布在14%～18%；滲透率分布范圍為0.3～80 mD。在牛圈湖區(qū)塊、牛東區(qū)塊和西峽溝區(qū)塊之間，其物性分布范圍相當(dāng)；牛東區(qū)塊和西峽溝區(qū)塊孔隙度稍好，牛圈湖區(qū)塊稍差；滲透率分布相當(dāng)，但西峽溝區(qū)塊滲透率分布較集中并偏低?？傮w上，西山窯組下段儲(chǔ)層屬中低孔、低滲特低滲型儲(chǔ)層。

表1 三塘湖盆地西山窯組取心段物性分析統(tǒng)計(jì)表Table 1 Analysis and statistical Table of core physical properties in Xishanyao formation, Santanghu basin

續(xù)表

1.1 孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)顯微鏡、掃描電鏡的觀察，三塘湖盆地儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間類型以剩余粒間孔、顆粒溶孔、晶間孔為主。粒間孔主要發(fā)育在陸源碎屑較發(fā)育的盆地邊緣及斜坡區(qū)，凹陷內(nèi)部亦有少量發(fā)育，孔隙半徑大小不一，鑄體薄片可見(jiàn)，孔隙半徑為1～1000 μm。粒間孔雖然發(fā)育少，但由于溶蝕作用改善，其孔隙半徑較大，因此常常是儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”。

1.1.1 剩余粒間孔

剩余粒間孔為顯孔的主要孔隙類型，為原生粒間孔在機(jī)械壓實(shí)、長(zhǎng)石及石英的再生長(zhǎng)或其他膠結(jié)作用充填后的剩余原生粒間孔隙，顆粒邊緣無(wú)明顯溶蝕現(xiàn)象。剩余粒間孔隙為西山窯組儲(chǔ)層的優(yōu)勢(shì)孔隙類型(圖2)，西山窯組的剩余粒間孔相對(duì)而言較不發(fā)育，平均為1%～3%，個(gè)別井區(qū)達(dá)6%左右。各區(qū)塊之間，相對(duì)而言馬北區(qū)塊和西峽溝區(qū)塊剩余粒間孔較好，平均為2%～4%；牛圈湖區(qū)塊和牛東馬中區(qū)塊次之，剩余粒間孔為1%～3%。

圖2 三塘湖盆地主要目的層孔隙結(jié)構(gòu)特征Fig.2 Pore structure characteristics of main target layers in Santanghu basin a.潮218井，1567.3m，J2x1，粒間孔；b.馬204井，751.2m，J2x1，粒內(nèi)溶蝕孔； c.馬46井，1449.9m，J2x1，粒間孔；d.馬41井，1449.9m，J2x1

1.1.2 粒內(nèi)溶蝕孔

粒內(nèi)溶蝕孔為顯孔的次要類型。顆粒溶蝕孔主要由長(zhǎng)石和火山巖屑的選擇性不均一溶蝕作用形成，包括顆粒邊緣溶蝕的粒間孔和粒內(nèi)溶蝕孔(圖2)。西山窯組粒內(nèi)孔相對(duì)較低，平均主要分布在0.1%～0.5%。

入摩入富比例提升，國(guó)際資金加速涌入A股市場(chǎng)。根據(jù)MSCI的披露，2019年底將A股納入份額由目前的5%提升到20%，屆時(shí)A股占整個(gè)MSCI新興市場(chǎng)指數(shù)將由目前的0.7%提升至3%。同時(shí)今年9月富時(shí)宣布將分三個(gè)階段把A股1249只股票納入富時(shí)全球市場(chǎng)指數(shù)，第一階段將從2019年6月開(kāi)始，到2020年中國(guó)A股將占富時(shí)新興市場(chǎng)指數(shù)的5.6%。隨著中國(guó)股市逐步融入國(guó)際市場(chǎng)，海外資金將通過(guò)北上渠道源源不斷流入A股。高盛預(yù)計(jì)2019年因?yàn)镸SCI納入比例提升和納入富時(shí)羅素導(dǎo)致的北上資金將達(dá)到650億美元，相對(duì)于2017、2018年的300億美元和400億美元有較大增長(zhǎng)。

1.1.3 微孔隙或晶間孔

微孔隙或晶間孔占據(jù)孔隙體積的絕大部分，包括黏土雜基微孔、粒間微孔和顆粒內(nèi)微孔等。此類孔隙對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)甚小。

1.1.4 粒間溶孔

粒間溶孔在西山窯組較為發(fā)育，表現(xiàn)為粒間方解石的微量溶蝕，溶蝕面孔率小于2%，平均不到1%，為次要的孔隙類型。在中生界其他層位，該類孔隙類型不發(fā)育，僅個(gè)別井如馬13、馬3、牛17-13井有所發(fā)育，平均以小于1%為主。

1.1.5 微裂縫

本區(qū)微裂縫主要分布在個(gè)別區(qū)塊的儲(chǔ)集層中，主要類型為構(gòu)造微裂縫及因顆粒之間擠壓而發(fā)育于碎屑顆粒內(nèi)部的壓碎微縫。微裂縫面孔率平均為0.1%。

1.2 孔隙組合特征

根據(jù)顯微鏡、掃描電鏡的觀察，結(jié)合壓汞資料分析，本區(qū)目的層段主要發(fā)育有以下3種孔隙組合類型。

1.2.1 Ⅰ類：剩余原生粒間孔型

該類型是最優(yōu)的孔隙組合類型，砂巖面孔率基本由原生粒間孔或剩余原生粒間孔組成，顆粒溶孔少量，微孔所占的比例相對(duì)較小。主要分布于西山窯組泥雜基含量少(小于3%)、粒級(jí)粗、分選較好的砂巖中，以分流河道為主，儲(chǔ)層表現(xiàn)為中孔—中滲的特征。

1.2.2 Ⅱ類：顆粒溶孔—黏土微孔—剩余粒間孔型

該類型是較好的孔隙組合類型，砂巖中含一定量的泥雜基(一般小于6%)，且主要以薄膜式存在，砂巖微孔增加，顆粒溶孔占面孔率百分比一般為10%～20%。主要分布于西山窯組粒級(jí)較粗的砂巖中，以河道頂部或河口壩砂體為主，表現(xiàn)為中孔—中低滲儲(chǔ)層的特征。

1.2.3 Ⅲ類：黏土微孔—顆粒溶孔

該類型為較差的孔隙組合類型，砂巖泥質(zhì)含量較高，除形成薄膜外，還充填于粒間孔中。砂巖顯孔不發(fā)育，以顆粒溶孔或少量的剩余原生粒間孔隙為主，儲(chǔ)層表現(xiàn)為低孔—低滲或特低滲特征。主要分布于河口壩、遠(yuǎn)砂壩砂體，或泥質(zhì)含量較高、分選較差的扇三角洲砂體與辮狀河三角洲前緣水下分流河道砂頂部及致密膠結(jié)的砂體中。

1.3 孔喉分布特征

三塘湖盆地西山窯組砂巖孔喉較細(xì)，其最大孔喉半徑平均為0.5～10 μm，孔喉半徑中值為0.03～0.20 μm；排驅(qū)壓力較大，平均為0.1～2.0 MPa；最大進(jìn)汞飽和度較低，分布在60%～80%；退汞效率差，平均分布在30%～45%?？傮w上西山窯組砂巖孔喉為分選不好，喉道略偏細(xì)，壓汞曲線無(wú)明顯平臺(tái)，孔隙類型多為小孔隙(圖3)。平面上，相對(duì)而言馬北區(qū)塊和牛東區(qū)塊儲(chǔ)層孔喉相對(duì)其他區(qū)塊粗，西峽溝區(qū)與牛圈湖區(qū)塊相對(duì)稍差，小孔喉所占比重較大。

圖3 三塘湖盆地西山窯組儲(chǔ)層壓汞曲線特征Fig.3 Mercury injection curves characteristics of Xishanyao formation reservoir in Santanghu basin

1.4 壓汞曲線與孔喉分布類型

西山窯組儲(chǔ)層壓汞曲線與孔喉大小分布可分為4類，各類的典型孔喉分布具如下特征。

Ⅱ類：?jiǎn)畏逭珣B(tài)較粗孔喉型(圖3)?？缀矸植汲蕟畏迩铱缀磔^粗，優(yōu)勢(shì)孔喉半徑一般大于0.63 μm，排驅(qū)壓力一般小于0.1 MPa。此類型主要分布于西山窯組泥雜基含量少(小于3%)、粒級(jí)粗、分選較好的砂巖中，以分流河道為主，儲(chǔ)層表現(xiàn)為中孔—中滲的特征，滲透率一般大于50 mD。

Ⅲ1類：?jiǎn)畏逭蛭⒇?fù)偏態(tài)較粗孔喉型(圖3)?？缀矸植汲蕟畏迩移虼挚缀淼囊贿?，優(yōu)勢(shì)孔喉半徑一般在0.25～6.30 μm間，排驅(qū)壓力一般小于0.15 MPa。表現(xiàn)為中孔—中低滲儲(chǔ)層的特征，滲透率一般大于10 mD，以分流河道、河道頂部或河口壩砂體為主。

Ⅲ2類：?jiǎn)畏遑?fù)偏態(tài)細(xì)孔喉型(圖3)?？缀矸植汲蕟畏迩移蚣?xì)孔喉一側(cè)，優(yōu)勢(shì)孔喉半徑一般在0.63 μm左右，排驅(qū)壓力一般小于0.5 MPa。表現(xiàn)為低孔—低滲特征，滲透率一般介于1～10 mD，砂體主要為河口壩砂體，或泥質(zhì)含量較高、分選較差的扇三角洲砂體與辮狀河道砂體。砂巖的孔隙度較低，滲透性較差，滲透率一般在0.3～10 mD。

Ⅳ類：?jiǎn)畏遑?fù)偏態(tài)微孔喉型(圖3)?？缀戆霃揭话阈∮?.63 μm，砂巖滲透性極差。砂體主要為分遠(yuǎn)砂壩砂體，或泥質(zhì)含量高的、分選差的扇三角洲砂體及致密膠結(jié)的砂體，滲透率一般小于0.3 mD。

2 儲(chǔ)層控制因素

巖心和薄片觀察，儲(chǔ)層宏觀裂縫和微裂隙均不發(fā)育，地震解釋斷裂發(fā)育較弱，表明侏羅紀(jì)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較弱，構(gòu)造和斷裂作用對(duì)本區(qū)儲(chǔ)層影響不大。因此，中生界儲(chǔ)層物性及孔隙演化主要受沉積作用及埋藏過(guò)程中沉積體內(nèi)部發(fā)生的物理和化學(xué)成巖作用的控制。沉積作用包括沉積微相、砂巖粒徑、分選和泥質(zhì)含量，成巖作用包括壓實(shí)與壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用等[13]。本區(qū)膠結(jié)作用和溶蝕作用總體較弱，而沉積微相對(duì)儲(chǔ)層性質(zhì)的控制在一定程度上反映在砂巖的粒徑上，因此儲(chǔ)層性質(zhì)的關(guān)鍵控制因素是砂巖的粒徑、泥質(zhì)含量和膠結(jié)方式及壓實(shí)作用。

2.1 壓實(shí)作用是主要的減孔因素

由西山窯組儲(chǔ)層壓實(shí)減孔與膠結(jié)減孔評(píng)價(jià)圖(圖4)可知，壓實(shí)減孔量遠(yuǎn)大于膠結(jié)減孔量，膠結(jié)減孔量一般小于7.5%，平均為4.8%；壓實(shí)減孔量一般在15%～25%，平均為19.8%；馬中地區(qū)西山窯組的壓實(shí)減孔量比牛東稍高，一般在20%～28%，平均為24.6%，這與馬中地區(qū)西山窯組埋藏深度較深有關(guān)。

2.2 砂巖粒徑的控制作用

粗粒級(jí)砂巖的表面積較小，顆粒之間的支撐力較大，這使得其自身的抗壓性也增強(qiáng)。因此，粒徑相對(duì)粗的砂巖往往是相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層，這是一般規(guī)律。從圖5可以看出，粗砂巖的儲(chǔ)層物性最好，在相同的孔隙度情況下，極細(xì)砂巖滲透最差，細(xì)砂巖次之，不等粒砂巖、中砂巖較好，砂礫巖的儲(chǔ)集性質(zhì)稍差，主要與砂礫巖的分選差、成分成熟度低、泥質(zhì)含量高等有關(guān)。

圖4 三塘湖盆地中生界砂巖壓實(shí)與膠結(jié)作用降孔評(píng)價(jià)Fig.4 Evaluation of reducing porosity after compaction and cementation in Mesozoic sandstones of Santanghu basin

圖5 三塘湖盆地西山窯組不同巖性與物性關(guān)系Fig.5 The relationship of different lithological characters and physical properties in Xishanyao formation of Santanghu basin

2.3 塑性巖屑的發(fā)育加速了砂巖的壓實(shí)

西山窯組單井平均含量為3.5%～16.8%，總平均在10%左右。同時(shí)局部發(fā)育同生泥屑或凝絮粒等塑性巖屑，成為影響儲(chǔ)層性質(zhì)的重要因素之一，表現(xiàn)在塑性巖屑的較強(qiáng)可壓縮性加速了砂巖的壓實(shí)進(jìn)程。

2.4 泥質(zhì)含量對(duì)儲(chǔ)層物性的影響明顯

西山窯組砂巖泥質(zhì)含量對(duì)儲(chǔ)層物性有明顯的影響作用，表現(xiàn)在儲(chǔ)層隨泥質(zhì)含量增高，儲(chǔ)層物性變差。圖6為三塘湖盆地西山窯組儲(chǔ)層滲透率與泥質(zhì)含量關(guān)系圖，可以看出，當(dāng)泥質(zhì)含量大于10%時(shí)，儲(chǔ)層滲透率基本小于0.3 mD。另一方面，儲(chǔ)層粒級(jí)與泥質(zhì)含量也有密切關(guān)系，表現(xiàn)在細(xì)砂、粉砂的泥質(zhì)含量一般較中砂和粗砂要高(圖7)；泥質(zhì)產(chǎn)狀在泥質(zhì)含量較少時(shí)普遍以孔隙襯壁式薄膜存在，泥質(zhì)高時(shí)除形成顆粒包膜外還充填于粒間，一定程度上縮小了孔喉直徑，同時(shí)也增加了微孔隙，使砂巖的儲(chǔ)集物性明顯變差。牛東—馬中區(qū)塊西山窯組油藏表現(xiàn)出極細(xì)砂巖、粉砂巖的泥質(zhì)含量較高，基本上大于10%，而細(xì)砂以上粒級(jí)巖性其泥質(zhì)含量基本小于10%，這與細(xì)砂巖、中粗砂巖所處的水下分流河道沉積相有關(guān)。

圖6 三塘湖盆地儲(chǔ)層滲透率與泥質(zhì)含量關(guān)系Fig.6 The relationship of reservoir permeability and shale content in Santanghu basin

圖7 三塘湖盆地儲(chǔ)層粒度中值與泥質(zhì)含量關(guān)系Fig.7 The relationship of reservoir granularity median and shale content in Santanghu basin

2.5 膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響整體較弱

西山窯組膠結(jié)物主要為高嶺石、硅質(zhì)和菱鐵礦，但總體上整個(gè)中生界的膠結(jié)物總量一般小于5%，且以斑塊狀膠結(jié)為主，膠結(jié)作用強(qiáng)度總體較弱，對(duì)砂巖的滲透作用的影響也總體較弱。

2.6 沉積微相的影響

沉積微相對(duì)砂巖儲(chǔ)層物性的影響主要反映在砂巖的粒級(jí)、分選和泥雜基含量上。相對(duì)而言，粗粒級(jí)(砂礫巖視情況而定)、分選好、低泥雜基的砂巖儲(chǔ)層物性相對(duì)較優(yōu)。因此在埋藏深度相當(dāng)?shù)那闆r下，中三疊統(tǒng)下段的扇三角洲砂體的物性要差于西山窯組下段辮狀河三角洲砂體的物性，辮狀河三角洲分流河道砂體的河道主體砂體的物性要好于細(xì)粒級(jí)的河道頂部或天然堤砂體的物性，一定程度上也好于粒級(jí)偏細(xì)的河口壩和泥質(zhì)較多的遠(yuǎn)砂壩砂體的物性，但在分流河道的頂部或底部常常發(fā)育鈣質(zhì)砂巖，因鈣質(zhì)膠結(jié)作用，造成其物性也較差。表2列出了典型井的不同微相砂體的物性，西山窯組辮狀河水下分流河道及河口壩儲(chǔ)層物性相對(duì)而言最好，孔隙度平均一般大于11%，滲透率平均大于1.0 mD；而席狀砂、河道間儲(chǔ)層物性較差，孔隙度平均一般小于10%，滲透率平均大于1.0 mD，為特低孔—特低滲儲(chǔ)層，其物性差的主要原因是分選差、泥質(zhì)高；此外，辮狀河三角洲水下分流河道底部鈣質(zhì)砂巖因膠結(jié)作用強(qiáng)，造成砂巖的物性也較差，孔隙度平均一般小于7%，滲透率平均小于0.35 mD，基本上為非儲(chǔ)層。

3 結(jié)論

(1)西山窯組儲(chǔ)層的孔隙度主要分布范圍為12%～20%，平均為15.2%；滲透率分布范圍為0.01～105 mD，平均為14 mD，以低孔低滲和特低孔低滲為主?？紫督M合類型可分為剩余原生粒間孔、顆粒溶孔—黏土微孔—剩余粒間孔和黏土微孔—顆粒溶孔3類?？缀眍愋涂煞譃閱畏逭珣B(tài)較粗孔喉、單峰正偏或微負(fù)偏態(tài)較粗孔喉、單峰負(fù)偏態(tài)細(xì)孔喉和單峰負(fù)偏態(tài)微孔喉4類。

(2)儲(chǔ)層物性及孔隙演化主要受沉積作用及埋藏過(guò)程中沉積體內(nèi)部發(fā)生的物理和化學(xué)成巖作用的控制。沉積作用包括沉積微相、砂巖粒徑、分選和泥質(zhì)含量，成巖作用包括壓實(shí)與壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用等。壓實(shí)作用是主要的減孔因素。

表2 三塘湖盆地西山窯組不同沉積微相物性統(tǒng)計(jì)表Table 2 The physical property statistical Table of different sedimentary microfacies in Xishanyao formation, Santanghu basin

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