吉木薩爾凹陷梧桐溝組儲層特征及評價

李 璐，田繼軍，李 鑫，惠一凡，李萬安，李正強(qiáng)

（新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊 830047）

自20世紀(jì)50年代起，國內(nèi)地質(zhì)學(xué)者相繼開展了吉木薩爾凹陷二疊系地層的勘探研究工作[1-3]，其中蘆草溝組作為凹陷最主要的烴源巖發(fā)育層段具有良好的油氣資源潛力[4-6]，隨勘探工作的深入，梧桐溝組預(yù)測石油地質(zhì)儲量超千萬噸[7]，預(yù)示該組地層具有較好的勘探前景。已有學(xué)者對區(qū)內(nèi)儲層從層序地層、成藏主控因素、沉積及儲層特征等方面展開不同維度研究[8-13]。但前人對該區(qū)關(guān)注點主要集中在二疊系蘆草溝組，對梧桐溝組的研究相對薄弱，現(xiàn)有的儲層研究存在一定爭議，對梧桐溝組儲層分級評價尚不明確。本文通過對吉木薩爾凹陷梧桐溝組儲層特征的研究，確定了儲層巖石學(xué)特征和物性特征，建立儲層評價標(biāo)準(zhǔn)，明確儲層分級評價，以期為該區(qū)梧桐溝組勘探開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)概況

吉木薩爾凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地東南緣[8]，北部為沙奇凸起，以吉木薩爾斷裂為界，南部以三臺斷裂為界與三臺凸起相鄰，西接北三臺凸起，以西地斷裂和老莊灣斷裂為界[14]，東臨古西凸起[12][圖1(a)]，凹陷西深東淺、西斷東超，整體呈箕狀展布[15]，區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育平緩、地層發(fā)育完整且遍布全區(qū)，全區(qū)總面積約占1300km2[11]。可根據(jù)測井曲線和巖性組合特征可將梧桐溝組分為梧一段和梧二段[圖1(b)]。

2 儲層特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過巖芯描述及鏡下觀察發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)儲層巖石種類包括砂礫巖、細(xì)砂巖、粉砂巖及泥巖。砂巖以灰色和灰白色居多，泥巖主要表現(xiàn)為灰色、褐色和灰綠色。碎屑巖在研究區(qū)梧桐溝組儲層中分布較廣，從凹陷邊緣到中心選取吉8、吉22、吉17、吉174 井的樣品總計100塊，經(jīng)薄片鑒定，碎屑粒度較細(xì)，以巖屑為主，石英、長石次之，巖屑占比約83.62%，石英為9.33%，長石7.05%（圖2），且凹陷邊緣巖屑砂巖含量較高，靠近凹陷中心石英和長石含量增加，巖屑含量減少。

圖2 吉木薩爾凹陷梧桐溝組砂巖碎屑成分三角投點圖

2.2 物性特征

吉木薩爾凹陷梧桐溝組儲層物性受沉積環(huán)境影響，區(qū)內(nèi)東南部、東北部物源區(qū)附近存在較多砂礫巖、粗砂巖和礫巖等粗粒巖石。對全區(qū)250 組樣品物性測試統(tǒng)計，儲層孔隙度為3.82%～27.40%，平均15.28%[圖3（a）]，大多集中于12%～16%；滲透率介于（0.005～473.48）×10-3μm2，平均28.41×10-3μm2[圖3（b）]。根據(jù)《SY/T6285-2011 油氣儲層評價方法》劃分儲層總體屬于中孔隙度，低滲透率。不同井段儲層物性變化較大，選取吉26、吉8、吉18、吉22、吉17 和吉174 井的150 組物性測試數(shù)據(jù)分析[圖3（c）-（d）]，結(jié)果表明凹陷邊緣比中心樣品表現(xiàn)出更好的孔隙度和滲透率，是由于凹陷邊緣粗粒巖石保留更為完整的原生孔隙。

圖3 吉木薩爾凹陷梧桐溝組儲層孔滲特征

2.3 儲集空間類型

研究區(qū)儲層儲集空間類型整體劃分為三類：原生孔隙、次生孔隙和其他。原生孔隙以粒間孔[圖4(a)-(b)]為主，約占總孔隙52.34%；次生孔隙約占44.56%，表現(xiàn)為粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔[圖4(c)-(d)]；其他孔隙類型主要指鑄?？譡圖4(e)]、裂縫[圖4(f)-(g)]、界面裂縫和混合孔[圖4(h)-(i)]，占約總孔隙的3.10%。

2.4 儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征是影響儲層流體儲集能力的重要因素之一[17]。對區(qū)內(nèi)取芯巖樣壓汞實驗測試，結(jié)果顯示排驅(qū)壓力為0.01～49.41MPa，平均1.41MPa，中值壓力0.08～67.26MPa，平均9.42MPa，表明巖石滲透率較低，中值喉道半徑介于0.01～9.21μm，平均為0.63μm，表明喉道半徑整體較小，喉道均質(zhì)系數(shù)0.05～59.83μm，平均2.09μm，孔喉分布較不均勻，喉道歪度-4.15～5.35，平均-0.65，最大進(jìn)汞飽和度32.35%～95.73%，平均72.96%，表明巖樣孔隙度中等。對吉26、吉8、吉18、吉22、吉17、吉174 井壓汞數(shù)據(jù)分析對比，結(jié)果表明排驅(qū)壓力和中值壓力依次變大、中值喉道半徑呈現(xiàn)逐漸變小趨勢[圖5(a)]，代表靠近凹陷中心，儲層孔隙度和滲透率變小。

基于前人研究成果[7]，以《SY/T6285-2011油氣儲層評價方法》為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合毛管壓力曲線參數(shù)和形態(tài)分布，將研究區(qū)梧桐溝組儲層壓汞曲線分為以下4類[圖5(b)-(e)]。

第①類壓汞曲線排驅(qū)壓力小于0.1MPa，中值壓力較低，飽和度中值前曲線長而緩，后半部分陡而短，孔喉組合以中孔中細(xì)喉為主，孔喉連通性較好，粗歪度，喉道半徑較大，孔隙度一般大于20%，滲透率大于100×10-3μm2，分布較少[圖5(b)]。第②類壓汞曲線排驅(qū)壓力介于0.1～0.5MPa，中值壓力有所增加，但仍較低，孔喉組合以中孔細(xì)喉為主，歪度偏粗，喉道半徑中等，孔隙度介于15%～20%，滲透率在(10～100)×10-3μm2之間[圖5(c)]。第③類壓汞曲線排驅(qū)壓力介于0.5～1MPa，中值壓力中等，曲線中間較緩，孔喉組合以中小孔細(xì)喉為主，孔喉連通性中等，歪度中等，喉道半徑中等，孔隙度介于10%～15%，滲透率在(1～10)×10-3μm2之間[圖5(d)]。第④類壓汞曲線排驅(qū)壓力大于1MPa，中值壓力較高，曲線整體表現(xiàn)為陡而短，孔喉組合以小孔細(xì)喉為主，孔喉連通性較差，歪度偏細(xì)，喉道半徑較小，孔隙度小于10%，滲透率小于1×10-3m2[圖5(e)]。

根據(jù)以上四種分類，結(jié)合區(qū)內(nèi)梧桐溝組儲層實際孔隙結(jié)構(gòu)特征發(fā)現(xiàn)：①～④類壓汞曲線類型主要從凹陷邊緣向中心逐漸分布。凹陷邊緣由于發(fā)育較多粗粒巖石，比細(xì)粒砂巖保留更多原生孔隙，表現(xiàn)出較好的孔滲結(jié)構(gòu)和孔喉連通性，①類和②類壓汞曲線較多。隨沉積物沉積，靠近凹陷中心，物源供給變少，儲層巖石粒度變小，泥質(zhì)含量增加，同時巖屑砂巖由于軟顆粒組分存在易發(fā)生蝕變和溶解，受上覆壓力極易被壓實，使顆粒間接觸方式發(fā)生變化，孔隙和喉道變小且分布減少，破壞孔隙體積及孔喉連通性，儲層特征較多體現(xiàn)為③類和④壓汞曲線。

3 儲層評價

3.1 評價體系

參考吉木薩爾凹陷相關(guān)巖樣各儲層參數(shù)分布區(qū)間及前人對有利儲層評價依據(jù)[7，13]，結(jié)合凹陷內(nèi)梧桐溝組碎屑巖儲層實測孔隙度、滲透率、儲集空間類型及孔喉組合4 項評價參數(shù)，對研究區(qū)儲層建立定量評價體系（表1）。其中，Ⅰ類儲層滿足孔隙度大于20%，滲透率大于100×10-3μm2，以粒間孔為主，發(fā)育中孔中細(xì)喉，對應(yīng)①類壓汞曲線；Ⅱ類儲層滿足孔隙度在15%～20%，滲透率在(10～100)×10-3μm2，以溶孔和粒間孔為主，發(fā)育中孔細(xì)喉，對應(yīng)②類壓汞曲線；Ⅲ類儲層滿足孔隙度在10%～15%，滲透率在(1～10)×10-3μm2，多發(fā)育粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、裂縫，孔喉組合主要為中小孔細(xì)喉，對應(yīng)③類壓汞曲線；Ⅳ類儲層滿足孔隙度小于10%，滲透率小于1×10-3μm2，以粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、裂縫、微孔隙為主，孔喉組合主要為小孔細(xì)喉，對應(yīng)④類壓汞曲線。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷梧桐溝組碎屑巖儲層評價表

3.2 有利儲層優(yōu)選

據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)梧桐溝組儲層孔隙度集中于3.82%～27.40%之間，平均為15.28%，滲透率介于(0.005～473.48)×10-3μm2，平均為28.41×10-3μm2，總體屬于中孔低滲。其中各井具體參數(shù)見表2。區(qū)內(nèi)儲層總體特征表現(xiàn)為從凹陷邊緣向中心，巖屑含量減少。石英和長石含量增加，儲層物性變小，靠近凹陷中心，溶孔和裂縫數(shù)量增加，喉道半徑減小，細(xì)喉數(shù)量增加。

表2 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷梧桐溝組儲層參數(shù)

對吉木薩爾凹陷梧桐溝組儲層進(jìn)行分段綜合評價，梧桐溝組一段和二段主要以Ⅳ類儲層和Ⅲ類儲層為主，其次是Ⅰ類、Ⅱ類儲層。

其中，區(qū)內(nèi)梧桐溝組一段有利儲層分布情況見圖6(a)。Ⅰ類儲層主要分布在凹陷東南緣的吉7、吉8和吉26 在內(nèi)的井區(qū)；Ⅱ類儲層分布在包括吉37、吉22 井在內(nèi)的吉木薩爾凹陷東南部；Ⅲ類儲層由邊緣向凹陷中心延伸，位于研究區(qū)東部。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷梧桐溝組一段（a）及二段（b）有利儲層預(yù)測圖

梧桐溝組二段的Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類儲層與梧一段時期儲層分布位置大致相同，但范圍相對較小[圖6(b)]。Ⅰ類儲層位于吉8井和吉26井區(qū)，吉7井南緣；Ⅱ類儲層分布于吉22 井、吉31 井東南端；Ⅲ類儲層呈兩片大型朵體狀分布于凹陷內(nèi)東北及東南部。

結(jié)合上述分析，吉木薩爾凹陷梧桐溝組表現(xiàn)為儲層綜合性能由西向東逐漸增強(qiáng)的趨勢，最優(yōu)儲層位于區(qū)內(nèi)東南緣的吉8、吉26井附近，是油氣資源蘊(yùn)藏和地質(zhì)勘探的有利區(qū)域。

4 結(jié)論

（1）吉木薩爾凹陷二疊系梧桐溝組儲層物性表現(xiàn)為中孔隙度、低滲透率。從凹陷邊緣向中心儲層巖屑砂巖含量減少，石英和長石含量增加，孔隙度和滲透率變小，喉道變細(xì)，孔喉連通性變差，顆粒間由點線接觸向線接觸和凹凸接觸模式過渡，磨圓度由棱角—次棱角向次棱角—次圓狀轉(zhuǎn)變。區(qū)內(nèi)儲層空間類型以原生孔隙為主，主要為粒間孔，次生孔隙以溶孔為主。

（2）根據(jù)研究區(qū)儲層孔滲、儲集空間類型、孔喉組合等參數(shù)，將梧桐溝組儲層分為Ⅰ-Ⅳ四類，Ⅰ類儲層主要集中在吉木薩爾凹陷東南部，分布在吉8 井和吉26井附近，儲層砂礫巖發(fā)育較多且物性較好，雜基含量少，發(fā)育較多原生粒間孔和剩余粒間孔，孔喉組合多表現(xiàn)為中孔中細(xì)喉，可作為有利儲集區(qū)。