伊拉克X油田Mishrif組碳酸鹽巖儲層特征及控制因素

孫 婧 歐成華 王志松 黎孝奎 黨 花 曹 亮

(1.西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院， 成都 610500； 2.新疆油田， 新疆 克拉瑪依 834000)

碳酸鹽巖分布面積占全球沉積巖總面積的20%，所蘊(yùn)藏的油氣儲量占世界總儲量的52%，全球高達(dá)90%的油氣儲量發(fā)現(xiàn)于海相地層[1]。但由于沉積體系和后期成巖改造作用的多樣性，海相碳酸鹽巖儲層特征十分復(fù)雜。為提供可靠的地質(zhì)依據(jù)以指導(dǎo)油氣的勘探開發(fā)，儲層特征和主控因素則是不可缺少的研究內(nèi)容。

研究區(qū)X油田位于伊拉克東南部、美索不達(dá)米亞平原的南部，其Mishrif組碳酸鹽巖儲層發(fā)育于中森諾曼階 — 上森諾曼階，巖性主要為大陸架灰?guī)r，厚度約330 m，位于盆地灰?guī)r層之上，其頂部與上層呈不整合接觸，所在區(qū)域?qū)儆诘徒嵌锐薨欁冃蔚拿浪鞑贿_(dá)米亞帶的南部(圖1)[2]。

1 儲層特征

1.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)薄片觀察統(tǒng)計(jì)，按巖石結(jié)構(gòu)及成因分類，構(gòu)成X油田Mishrif組E儲層的主要巖石類型為亮晶砂屑灰?guī)r(圖2)、(泥晶)亮晶生屑灰?guī)r、(含)生物碎屑泥晶灰?guī)r和厚殼蛤骨架灰?guī)r(圖3)等。儲層中顆粒含量通常大于50%，粒間孔隙以泥晶方解石膠結(jié)為主，局部有少量微晶及亮晶填隙物。

1.2 儲集空間類型

根據(jù)X油田X- 1井、X- 22井巖心描述及薄片觀察，該地區(qū)Mishrif組碳酸鹽巖儲層儲集空間類型可分為原生孔隙、次生孔隙和裂縫3大類，以次生孔隙為主。

圖1 伊拉克地區(qū)區(qū)域構(gòu)造平面圖

圖2 亮晶生屑-砂屑灰?guī)r，見圓錐蟲屬(Orbitolinidae)、雙殼類等完整的生物化石，X-1井(3 924.6 m)

圖3 厚殼蛤骨架灰?guī)r，骨架間充填一些亮晶方解石，生物骨架孔保留完好，X-1井(3 945.6 m)

(1)原生孔隙：主要發(fā)育在臺地邊緣生物礁相中的生物骨架孔和臺地邊緣淺灘相中的粒間孔(圖2、圖3)。Mishrif組G、D段頂部沉積時(shí)期，生物種類豐富，發(fā)育大量生物屑灰?guī)r、厚殼蛤骨架巖和亮晶砂屑(生屑)灰?guī)r，后期成巖作用對其造成一定的破壞，但仍有大量的原生孔隙被保留下來。

(2)次生孔隙：X油田Mishrif組次生孔隙主要為溶蝕孔(洞)(圖4)，主要有生屑溶孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶蝕孔和晶間溶孔。

圖4 泥晶生屑灰?guī)r，后期非選擇溶蝕作用形成大量的生屑溶孔(洞)，大的溶洞直徑達(dá)2～3 cm，X-22井(2 914 — 3 914 m井段)

(3)裂縫：從巖心中觀察的微裂縫主要是構(gòu)造縫和縫合線，溝通孔洞形成滲流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(圖5)，對油氣運(yùn)移和提高產(chǎn)能都有重要意義。

圖5 泥晶灰?guī)r，發(fā)育高角度裂縫，裂縫中飽含原油，X-22井(3 955 m)

1.3 孔隙結(jié)構(gòu)

儲層孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及連通狀況。儲層的孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是巖石的微觀物理性質(zhì)[3]。通過分析壓汞曲線來研究孔隙結(jié)構(gòu)。毛管壓力曲線大多數(shù)為分選好的單峰較粗歪度，呈平緩的左凹平臺狀(圖6)。

排驅(qū)壓力分布范圍為0.01～1.87 MPa，主要集中在0.02～0.10 MPa(圖7)；中值壓力分布范圍0.053～5.020 MPa，主要集中在0.1～1.0 MPa，少數(shù)樣品壓力高達(dá)4 MPa以上(圖8)，對應(yīng)的中值半徑主要集中在0～1 μm(圖9)；最大進(jìn)汞飽和度分布范圍在56.6%～98.9%，主要集中在80%～99%(圖10)。

圖7 排驅(qū)壓力分布直方圖

圖8 中值半徑分布直方圖

圖9 中值壓力分布直方圖

圖10 最大進(jìn)汞飽和度分布直方圖

1.4 物性特征

對研究區(qū)Mishirf組多口取心井的物性資料分析、統(tǒng)計(jì)表明，孔隙度分布范圍在0.7%～28.1%，主要集中在12%～16%，平均為14.9%(圖11)；滲透率分布范圍在(0.1～2 017.3)×10-3μm2，主要集中在(1～10)×10-3μm2，平均為46.7×10-3μm2(圖12)。分析統(tǒng)計(jì)表明，研究區(qū)碳酸鹽巖儲層為中高孔 — 中滲儲層。

圖11 Mishirf組巖心孔隙度分布直方圖

圖12 Mishirf組巖心滲透率分布直方圖

滲透率隨著孔隙度的增加而增加(圖13)，孔隙度、滲透率的變化范圍較大，非均質(zhì)性較強(qiáng)。孔隙度小于10%時(shí)，滲透率仍大于0.1 μm2，再次證明X油田Mishrif組儲層發(fā)育裂縫。

圖13 Mishirf組孔 — 滲關(guān)系圖

根據(jù)巖心分析的物性數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出不同巖相的儲層物性差異：顆?；?guī)r、礁灰?guī)r孔隙度較高，為有利儲集巖，由于后期溶蝕作用生屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r中某些層段也具有較好的儲集性；滲透率的差異性較大，主要是由于儲層中局部發(fā)育裂縫(表1)。

表1 不同儲集巖下的儲層物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 儲層主控因素分析

沉積、成巖和構(gòu)造三大地質(zhì)因素控制著儲層(除特殊性儲層外)的形成和演化。其中，沉積作用和成巖作用是控制儲層形成的基本因素，構(gòu)造作用則是改造儲層的重要因素[4-5]。

2.1 沉積作用

X油田Mishrif組原生孔隙主要為粒間孔、生物骨架孔和生物體腔孔等，主要發(fā)育在生物礁沉積環(huán)境下的生物骨架灰?guī)r和高能淺灘(或生屑灘(內(nèi)陸架))沉積環(huán)境下的顆?；?guī)r中，在水體能量稍弱的開闊淺海沉積環(huán)境下的泥晶生屑灰?guī)r中也發(fā)育大量的粒間孔，但由于沉積期的灰泥充填使得開闊淺海環(huán)境下的原生孔隙發(fā)育程度明顯低于礁灘環(huán)境下的原生孔隙。

2.2 成巖作用

研究區(qū)經(jīng)歷的成巖作用類型較多，主要有壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、白云化作用、充填作用以及與生物活動有關(guān)的生物鉆孔作用和生物泥晶化作用，其對儲層演化的影響具有雙重性：建設(shè)性和破壞性。其中，成巖作用對孔隙度的影響見表2。

表2 成巖作用對孔隙度的影響

壓實(shí)作用使原生孔隙減少，而壓溶形成的縫隙線成為流體運(yùn)移的主要通道，改善了儲集性能；膠結(jié)物主要呈環(huán)邊膠結(jié)、馬牙狀膠結(jié)，這是大氣淡水早期膠結(jié)作用的標(biāo)志，早期膠結(jié)作用堵塞了原生孔隙，避免大氣淡水的進(jìn)入，避免了生屑等顆粒過早溶蝕，為晚期溶蝕孔、鑄?？椎男纬商峁┝藯l件，總體上對該區(qū)儲層的演化是有利的；溶蝕作用主要發(fā)生在臺地邊緣生物礁和臺地邊緣淺灘環(huán)境中，形成各類溶蝕孔隙，改善了原生孔隙；兩期充填作用減少了溶蝕孔、生物體腔孔和構(gòu)造縫等，破壞了儲層。

2.3 構(gòu)造作用

X油田位于低角度褶皺變形的美索不達(dá)米亞帶的南部，主要受到來自NW-SE向的擠壓應(yīng)力。由于碳酸鹽巖易于改造，在應(yīng)力的作用下，碳酸鹽巖巖層發(fā)生彎曲，頂部呈拱形，在巖層的上部受到張力而形成拉張裂縫，在巖層的下部受到張力而形成壓縮裂縫。Mishrif組觀察到的裂縫主要是張性垂直裂縫，可以直接成為油氣運(yùn)移的通道，也可以先作為成巖流體的通道對儲層進(jìn)行改造，形成溶蝕孔，然后再成為油氣儲滲的空間和通道[8]。

3 結(jié) 論

X油田Mishrif組儲層儲集空間以溶蝕孔、生物骨架孔和粒間孔為主，局部發(fā)育裂縫。儲層物性總體為中高孔 — 中滲，其中，生物骨架灰?guī)r和顆粒(生屑、砂屑)灰?guī)r物性較好，泥晶灰?guī)r的物性相對較差，但裂縫對泥晶灰?guī)r儲層的滲透性起著重要的改善作用。

沉積作用是根本因素，臺地邊緣礁灘沉積環(huán)境控制了該區(qū)生物骨架孔和粒間孔等原生孔隙的發(fā)育。

成巖和構(gòu)造作用是改造因素，早期膠結(jié)作用雖然破壞了原生孔隙，但避免了大氣淡水的進(jìn)入及生屑等顆粒過早的溶蝕，為晚期溶蝕孔、鑄模孔的形成提供了條件，對儲層演化具有建設(shè)性作用；臺地邊緣礁灘沉積環(huán)境中的溶蝕作用形成各類溶蝕孔隙，改善了儲集性；低角度褶皺背景下，由于擠壓應(yīng)力產(chǎn)生的張性垂直裂縫可形成溶蝕孔，又可作為油氣運(yùn)移的通道，對該區(qū)儲滲性能有重要影響。

沉積作用是內(nèi)因，成巖作用和構(gòu)造作用是外因，三大因素共同控制著碳酸鹽巖儲層的形成和演化。只有當(dāng)這三大主控因素良好匹配時(shí)，才最有利于儲層形成。

[1] 江懷友，宋新民，王元基，等.世界海相碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀與展望[J].海洋石油,2008，28(4):7.

[2] 薛峰.中東地區(qū)的構(gòu)造發(fā)育史和構(gòu)造格局[J].中國科技信息,2006(1A):56.

[3] 謝正溫.隴東地區(qū)長6-8油層組沉積、儲層特征及壓裂地質(zhì)研究[D].西安：西北大學(xué)，2004.

[4] 董兆雄.歧口凹陷沙一段湖相碳酸鹽巖沉積相及儲層精細(xì)研究[D].成都：西南石油大學(xué),2007.

[5] 孫健.蜀南東部地區(qū)三疊系飛仙關(guān)組沉積相及有利儲集相帶預(yù)測[M].成都：西南石油大學(xué)出版社,2006.