亞松迪地區(qū)泥巖裂縫儲(chǔ)層形成主控因素與油氣成藏

馬中遠(yuǎn)，黃葦，曹自成，徐勤琪

（中國(guó)石油西北油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

0 引言

泥巖裂縫油氣藏作為一種非常規(guī)油氣藏已受到人們的關(guān)注［1-4］。國(guó)內(nèi)外許多盆地均有該類型油氣藏的發(fā)現(xiàn)，如美國(guó)東西部盆地、蘇聯(lián)西西伯利亞盆地、阿根廷圣艾倫油田等。目前，國(guó)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)泥巖裂縫型油氣藏均在烴源巖層中，屬于自生自儲(chǔ)型，松遼盆地青山口組烴源巖層內(nèi)泥巖裂縫儲(chǔ)層發(fā)育，且資源潛力巨大，渤海灣盆地、柴達(dá)木盆地等國(guó)內(nèi)大型盆地之中均存在泥巖裂縫型油氣藏［5-10］。

亞松迪地區(qū)位于巴楚隆起西南部，該區(qū)巴楚組地層自下而上發(fā)育下泥巖段（C1b2）、生屑灰?guī)r段（C1b3）、中泥巖段（C1b4）和標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段（C1b5），巴楚組之上為卡拉沙依組（C1kl）和小海子組（C2x）。本區(qū)主要發(fā)育亞松迪1號(hào)構(gòu)造帶，其構(gòu)造位于色力布亞斷裂上盤的亞松迪鼻狀隆起構(gòu)造帶近傾伏端附近。該構(gòu)造前期所鉆探井主要針對(duì)石炭系小海子組，BC1，BT2，BT3井均取得工業(yè)油氣流。其中，BC1，BT3井揭示石炭系下泥巖段泥巖裂縫十分發(fā)育，并有良好的油氣顯示，這在一定程度上預(yù)示亞松迪構(gòu)造帶在泥巖裂縫領(lǐng)域具有潛在的勘探前景。因此，有必要對(duì)亞松迪地區(qū)巴楚組泥巖裂縫型油氣藏的裂縫特征與成因，進(jìn)行系統(tǒng)分析，并解剖泥巖裂縫與油氣成藏的關(guān)系，分析該區(qū)非常規(guī)領(lǐng)域油氣勘探潛力。

1 泥巖裂縫儲(chǔ)層特征

1.1 巖心裂縫特征

通過對(duì)亞松迪地區(qū)BT2，BT3井巴楚組下泥巖段巖心的觀察發(fā)現(xiàn)，裂縫為其最重要的儲(chǔ)集空間，且以構(gòu)造縫為主，而層理縫往往在泥巖中沿薄層砂體發(fā)育，數(shù)量相對(duì)有限。裂縫以半充填特征為主，其次為未充填、全充填，裂縫內(nèi)充填物主要為方解石等。

巖心上裂縫的產(chǎn)狀分為垂直縫、斜交縫和水平縫。其中，斜交縫發(fā)育條數(shù)最多，占總裂縫條數(shù)的51.73%；其次為垂直縫，占30.12%；水平縫最少，占18.15%。

1）垂直縫：垂直裂縫在亞松迪地區(qū)巴楚組下泥巖段較為常見，主要表現(xiàn)為垂直的斷面，縫面較平整（見圖1a），常見有方解石、云質(zhì)等部分充填，部分垂直縫未充填。

2）斜交縫：斜交縫占總裂縫條數(shù)的比例較高。按與巖心軸水平線夾角分為高角度縫與低角度縫，其中下泥巖段的斜交縫以高角度縫為主（見圖1b），低角度縫主要在巴楚組下泥巖段頂部發(fā)育。斜交縫多有方解石、石英、云質(zhì)等部分充填。

3）水平縫：水平縫發(fā)育段往往沿水平裂縫斷開（見圖1c），裂縫內(nèi)有云質(zhì)充填或未充填，在縫面上可見擦痕，為在構(gòu)造應(yīng)力作用下順層剪切滑動(dòng)而形成。此外，下泥巖段其他部位還常見水平層理縫（見圖1d），該類水平縫多發(fā)育在巖性分界面處，往往在泥巖中沿薄層砂體發(fā)育，未充填。

圖1 亞松迪地區(qū)下泥巖段巖心裂縫發(fā)育特征

1.2 物性特征

通過對(duì)BT3井巴楚組下泥巖段進(jìn)行全直徑樣品孔隙度、滲透率測(cè)試（見表1）。在所測(cè)試的全直徑樣品中，孔隙度變化不大，最小為1.2%，最大為5.0%。而滲透率變化較大，在無明顯裂縫的樣品中，垂直方向滲透率最高為0.01×10-3μm2，水平滲透率最高為0.05×10-3μm2；在有明顯裂縫的樣品中，垂直方向的滲透率可達(dá)到4.83×10-3μm2，水平方向滲透率可達(dá)到11.20×10-3μm2?？梢姡芽p對(duì)該區(qū)巴楚組下泥巖段儲(chǔ)層滲透率的貢獻(xiàn)明顯。

表1 亞松迪地區(qū)BT3井下泥巖段孔滲數(shù)據(jù)

1.3 裂縫測(cè)井響應(yīng)特征

測(cè)井曲線資料能較好地識(shí)別裂縫型儲(chǔ)層［11］。亞松迪地區(qū)泥巖裂縫的測(cè)井響應(yīng)特征明顯，高角度裂縫和低角度裂縫的測(cè)井響應(yīng)也存在差異。對(duì)于低角度裂縫而言，若深、淺側(cè)向測(cè)井值出現(xiàn)負(fù)差異，就說明橫向延伸較遠(yuǎn)；差異幅度越大，張開度就越大，裂縫有效性就越好。BT3井在2 386～2 395 m井段，巖心觀察低角度、平縫十分發(fā)育；其對(duì)應(yīng)的電阻率降低，雙側(cè)向曲線負(fù)差異十分明顯，幅度差較大，表明其低角度裂縫較發(fā)育（見圖 2a）。

對(duì)于高角度泥巖裂縫而言，深、淺側(cè)向電阻率值有所下降，深、淺側(cè)向出現(xiàn)差異。差異幅度越大，說明裂縫張開度越大，裂縫有效性越佳；反之，則較差。BT2井在2 395.0～2 404.5 m的取心段中可見若干高角度裂縫，而與之相對(duì)應(yīng)的電阻率較上下圍巖明顯降低，雙側(cè)向曲線出現(xiàn)正差異。BC1井也表現(xiàn)了與BT2井相似的正差異的雙側(cè)向測(cè)井曲線特征（見圖2b），表明高角度裂縫較為發(fā)育，其中差異越大的地方，裂縫的張開度越大，有效性也越好。

2 泥巖裂縫儲(chǔ)層形成主控因素

構(gòu)造裂縫的形成與構(gòu)造應(yīng)力、構(gòu)造位置、巖性、儲(chǔ)層厚度等密切相關(guān)。亞松迪地區(qū)泥巖裂縫主要受構(gòu)造應(yīng)力、構(gòu)造位置和巖性等因素的影響。

圖2 亞松迪地區(qū)裂縫測(cè)井評(píng)價(jià)

2.1 構(gòu)造應(yīng)力與構(gòu)造位置

亞松迪1號(hào)構(gòu)造SW和NE兩側(cè)發(fā)育有2條大斷裂。其一，位于SW側(cè)的色力布亞大斷裂，是控制形成本構(gòu)造的主干斷裂；其走向?yàn)镹NW、傾向NE，是上盤上升、下盤下降的逆沖弧形斷裂；斷裂向上斷至新生界新近系，向下消失于寒武系，全長(zhǎng)約145 km。其二，亞松迪1號(hào)斷裂，位于本構(gòu)造NE側(cè)；其走向NW、傾向SW，也為逆沖性質(zhì)，斷距約150 m；該斷裂向上延伸至二疊系頂面，向下消失在寒武系（見圖3）。

圖3 過BT3井東西向地震時(shí)間剖面

亞松迪1號(hào)構(gòu)造是色力布亞斷裂帶上一系列牽引構(gòu)造之一，它的形成與發(fā)展明顯受制于斷裂帶的活動(dòng)與演化，同時(shí)，亞松迪斷裂對(duì)構(gòu)造的形成也具有一定控制作用。在該構(gòu)造背景下，緊鄰巴楚組下泥巖段之上的小海子組，在1 910～1 993 m井段有較多的小裂縫發(fā)育；井周聲波掃描圖也明顯地顯示出立縫發(fā)育，間續(xù)延伸達(dá)110 m長(zhǎng)。上述地質(zhì)跡象表明，亞松迪1號(hào)構(gòu)造受控于兩側(cè)斷裂，本井處在構(gòu)造高部位，是應(yīng)力集中區(qū)，也是裂隙發(fā)育部位。因而，在巴楚組下泥巖段見到如此發(fā)育的泥巖裂縫是正常的。它與上覆的小海子組地層一樣受控于亞松迪1號(hào)構(gòu)造帶，且處在該構(gòu)造帶的牽引樞紐部位，具備裂縫發(fā)育的良好地質(zhì)條件，是構(gòu)造裂縫發(fā)育的重要因素。

2.2 巖性

亞松迪地區(qū)巴楚組下泥巖段巖性以泥巖為主，可見含粗粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)云泥巖、含云質(zhì)泥巖等，同時(shí)也存在薄層的含硬石膏細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖、含砂質(zhì)泥云巖、含灰質(zhì)含硬石膏粗粉砂質(zhì)極細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖。

從對(duì)BT2井、BT3井巖心裂縫的詳細(xì)描述，統(tǒng)計(jì)各類巖性裂縫發(fā)育情況可知，泥巖裂縫最為發(fā)育，占總裂縫條數(shù)的66.03%，其次為砂巖，占總裂縫條數(shù)的27.81%，其余為碳酸鹽巖（白云巖）類，占總裂縫條數(shù)的6.16%。由此可見，裂縫主要發(fā)育在泥巖中，且主要發(fā)育在成分不純的泥巖中，如砂質(zhì)云泥巖、砂質(zhì)泥巖是裂縫發(fā)育的主要巖性。正是因?yàn)槟鄮r含云質(zhì)、砂質(zhì)等脆性礦物，極大地提高了泥巖的脆性程度，因此，在受到構(gòu)造應(yīng)力作用時(shí)，容易發(fā)生脆性破裂形成裂縫。

3 泥巖裂縫與油氣成藏

亞松迪地區(qū)油氣藏的油氣主要來源于寒武系—奧陶系烴源巖，油氣源充足［12］，而本區(qū)斷裂也較為發(fā)育，為油氣運(yùn)移提供了良好通道。對(duì)于巴楚組下泥巖段而言，裂隙發(fā)育好的區(qū)域，對(duì)改善、提高儲(chǔ)層的物性，為油氣運(yùn)移和聚集創(chuàng)造了良好的條件，也為泥巖裂縫中油氣的富集提供了保證。

研究區(qū)巴楚組下泥巖段泥巖裂縫中油氣顯示活躍，BT3井巴楚組下泥巖段泥巖沿裂縫打開新鮮面有油味，原油布滿裂縫面；干照呈亮黃色，滴照呈乳白色，氯仿浸泡液呈茶色，濕照呈乳白色，系列對(duì)比級(jí)別高；滴水試驗(yàn)沿裂隙不滲—緩滲，水滴呈扁珠狀。該井存在裂縫的泥巖段共有109 m，僅底部4.25 m泥巖裂縫中不含油，含油泥巖裂縫段占96.1%（見圖4）。

對(duì)BT3井巴楚組下泥巖段2 319.22～2 401.68 m進(jìn)行中途測(cè)試，由于環(huán)空漏液，測(cè)試未果；但反循環(huán)時(shí)，鉆桿內(nèi)鉆井液含較多天然氣泡和少量原油珠，原油含硫0.38%、密度為0.850 4 g/cm3，盡管該井大套泥巖裂縫油氣藏未獲工業(yè)油流，但是證實(shí)存在成藏過程。BC1井在巴楚組下泥巖段上部見10.5 m飽含油的良好油氣顯示，對(duì)巴楚組下泥巖段2 432.0～2 442.5 m進(jìn)行地層測(cè)試，自溢產(chǎn)原油3 m3/d。由此可見，BT3井和BC1井直井眼測(cè)試均獲得了一定量的烴類流體。

圖4 BT3井巴楚組下泥巖段熒光薄片特征

現(xiàn)如今，致密砂巖油氣藏、源巖油、頁巖油氣經(jīng)儲(chǔ)層壓裂改造之后，產(chǎn)能均有明顯提升。水力壓裂、加砂壓裂等增產(chǎn)措施提高儲(chǔ)集層滲透能力是頁巖氣開采的關(guān)鍵，統(tǒng)計(jì)表明，90%以上的頁巖氣井需要采取壓裂等增產(chǎn)措施溝通天然裂縫［13-16］。對(duì)于亞松迪地區(qū)巴楚組下泥巖段泥巖裂縫油氣藏而言，常規(guī)測(cè)試效果不佳，但仍可獲得烴類流體，如果采用有效的儲(chǔ)層壓裂改造手段，對(duì)油氣顯示活躍層進(jìn)行壓裂改造，有望獲得可觀產(chǎn)能，進(jìn)而展開對(duì)此類非常規(guī)油氣資源的勘探。

4 結(jié)論

1）亞松迪地區(qū)巴楚組下泥巖段泥巖裂縫型儲(chǔ)層發(fā)育，裂縫主要以高角度裂縫和斜交縫等構(gòu)造裂縫為主，其次為層理縫，裂縫對(duì)儲(chǔ)層的滲透率貢獻(xiàn)明顯。該區(qū)泥巖裂縫儲(chǔ)層的發(fā)育與構(gòu)造應(yīng)力、構(gòu)造位置和巖性有關(guān)，其中構(gòu)造作用是關(guān)鍵。

2）研究區(qū)內(nèi)泥巖裂縫儲(chǔ)層中油氣顯示活躍，證實(shí)存在成藏過程，常規(guī)測(cè)試能獲取一定的產(chǎn)能，若能進(jìn)行壓裂等有效的增產(chǎn)措施，該區(qū)泥巖裂縫油氣藏應(yīng)具備一定的勘探價(jià)值。

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