中東MIS構(gòu)造Asmari組碳酸鹽巖儲(chǔ)層新認(rèn)識(shí)

摘 要

摘要：過(guò)去受技術(shù)條件、資料完整性及準(zhǔn)確性等的限制，對(duì)中東MIS構(gòu)造儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)存在一定的局限性。為此，根據(jù)最新的野外露頭調(diào)查和新鉆井獲得的巖心普通薄片、鑄體薄片、電鏡掃描
摘要：過(guò)去受技術(shù)條件、資料完整性及準(zhǔn)確性等的限制，對(duì)中東MIS構(gòu)造儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)存在一定的局限性。為此，根據(jù)最新的野外露頭調(diào)查和新鉆井獲得的巖心普通薄片、鑄體薄片、電鏡掃描、CT掃描、EMI測(cè)井以及裂縫預(yù)測(cè)等成果資料，對(duì)該區(qū)Asmari組碳酸鹽巖儲(chǔ)層進(jìn)行了深入研究與評(píng)價(jià)，獲得了新的認(rèn)識(shí)：①儲(chǔ)層的主要巖性為早期白云化作用形成的細(xì)-粉晶白云巖巖類；②主要儲(chǔ)集空間為晚期溶蝕作用形成的大量次生溶蝕孔、洞，白云巖類儲(chǔ)層溶蝕孔、洞發(fā)育，物性好；③整體上，Asmari組上部基質(zhì)儲(chǔ)層在縱向上呈層狀、多層疊置分布，橫向上主要儲(chǔ)層段具連續(xù)、連片分布的特征；④阿爾卑斯造山運(yùn)動(dòng)形成的構(gòu)造張裂縫發(fā)育，主要為與構(gòu)造走向(N45°W)一致的縱裂縫，在不同構(gòu)造部位及不同層段，裂縫發(fā)育程度差異較大；⑤不同產(chǎn)狀的構(gòu)造裂縫組合構(gòu)成了裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，裂縫與溶洞相互關(guān)聯(lián)、配搭，形成了良好的縫-洞儲(chǔ)滲系統(tǒng)，溶蝕孔、洞與構(gòu)造裂縫配搭形成了良好的裂縫-孔(洞)隙型儲(chǔ)層。
關(guān)鍵詞：中東；MIS構(gòu)造；碳酸鹽巖；新近紀(jì)-古近紀(jì)；儲(chǔ)滲空間特征；儲(chǔ)層評(píng)價(jià)；測(cè)井解釋；裂縫-孔(洞)；隙型儲(chǔ)層
    MIS構(gòu)造地理位置位于伊朗西南部，構(gòu)造位置位于Zagros山前陸褶皺帶中部，產(chǎn)層為新近系-古近系的Asmari組海相碳酸鹽巖。Asmari組頂界構(gòu)造為不對(duì)稱的狹長(zhǎng)狀背斜。MIS構(gòu)造于1918年開(kāi)始鉆探，目前已鉆200多口井，開(kāi)發(fā)時(shí)間已過(guò)百年。由于開(kāi)發(fā)年代早，開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，受技術(shù)條件、資料完整性及準(zhǔn)確性等的限制，對(duì)儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)存在一定的局限性。據(jù)新鉆的開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)井資料，對(duì)Asmari組儲(chǔ)層、油氣藏開(kāi)發(fā)潛力進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究，對(duì)儲(chǔ)層特征有了新的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為該構(gòu)造的油氣藏還有較大的開(kāi)發(fā)潛力。目前部署、完成的幾口水平井獲得了高產(chǎn)油氣流，效果顯著。
1 儲(chǔ)集巖、儲(chǔ)集空間類型
1.1 儲(chǔ)集巖主要為白云巖類
    MIS構(gòu)造新近系-古近系的Asmari組為海相碳酸鹽巖沉積。從上至下劃分為6個(gè)亞段(Zone1-Zone6)，厚度約為320m(圖1)。Zone6-Zone4、Zone3-Zone1主要由2個(gè)海退沉積旋回即開(kāi)闊臺(tái)地-局限臺(tái)地-蒸發(fā)臺(tái)地相組成。Zone4為蒸發(fā)臺(tái)地上鹽湖沉積的硬石膏。Zone2下部-Zone3、Zone5-Zone6為局限臺(tái)地的溻湖沉積，巖性主要為石灰?guī)r、含粒屑灰?guī)r、白云巖及泥質(zhì)灰?guī)r。Zone1中部-Zone2上部為開(kāi)闊海臺(tái)地內(nèi)的粒屑灘相沉積，生屑種類多，主要為有孔蟲(chóng)、棘皮、珊瑚藻、纖維海綿、瓣鰓、苔蘚蟲(chóng)等，生屑個(gè)體大小懸殊、混雜，含量介于55%～80%。

    據(jù)新鉆井巖心、測(cè)井資料，Zone1-Zone 5發(fā)育儲(chǔ)層，Zone6主要為泥質(zhì)灰?guī)r，沒(méi)有儲(chǔ)層。儲(chǔ)層主要發(fā)育在白云巖類及粒屑灘相層段。儲(chǔ)層巖性以含團(tuán)粒、砂屑、角礫、生物碎屑等的細(xì)-粉晶白云巖、灰質(zhì)白云巖、云質(zhì)灰?guī)r為主，這些巖類的次生溶蝕孔、洞隙發(fā)育，孔隙度、滲透率較高；次為含團(tuán)粒、砂屑、角礫、生物碎屑等的泥-粉晶灰?guī)r，主要發(fā)育溶洞及在生屑體腔內(nèi)發(fā)育少量孔隙，局部見(jiàn)晶間微孔，孔、洞隙分布不均勻，孔隙度相對(duì)較低、滲透性較差。
    根據(jù)測(cè)井解釋(表1)，白云巖類儲(chǔ)層所占比例高，孔隙度、滲透率高，物性好，是主要的儲(chǔ)集巖類，這與MIS構(gòu)造Asmari組主要為石灰?guī)r儲(chǔ)層的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)有差別[1]。
   MIS構(gòu)造Asmari組的白云石化作用對(duì)儲(chǔ)層的發(fā)育有著重要的影響。根據(jù)薄片鑒定的巖石學(xué)特征分析，白云石主要有3種類型：①泥晶白云石，分布于臺(tái)地內(nèi)局限漏湖區(qū)，主要形成泥晶云巖類，白云巖中的生物種類單調(diào)，含量少，巖層厚度較薄，橫向分布不穩(wěn)定；也常見(jiàn)這種白云石組成膏質(zhì)泥晶云巖、泥晶云巖砂屑和礫屑；②半自形-自形的粉晶-粗粉晶白云石，主要分布在砂屑、礫屑、生屑等粒屑間，形成的白云巖主要分布Zone1中部-Zone2上部粒屑灘層段；③中-粗晶白云石，僅極少分布在溶蝕洞及裂縫中。根據(jù)白云石晶體形態(tài)、大小、分布等特征分析認(rèn)為，第一種白云石是準(zhǔn)同生期的滲透回流白云化作用形成的；第二種白云石形成的時(shí)間較第一種白云石形成的時(shí)間晚，屬于成巖期的滲透回流白云化作用形成[2]，相對(duì)高能的粒屑灘沉積物具有回流的良好通道，粒屑間的膠結(jié)物被白云石交代[3]；第三種白云石為晚期白云化形成，白云石較少，未能形成白云巖，對(duì)儲(chǔ)層性能的影響不大。
1.2 儲(chǔ)集空間主要為溶蝕孔、洞
    根據(jù)巖心和EMI測(cè)井等資料證實(shí)，MIS構(gòu)造Asmarl組儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間是晚期溶蝕作用形成的大量的溶蝕孔、洞；構(gòu)造張裂縫發(fā)育，為次要的儲(chǔ)集空間，主要是作為流體的滲濾通道，儲(chǔ)層類型為裂縫-孔(洞)隙型，與傳統(tǒng)上認(rèn)識(shí)的Asmari組為裂縫型儲(chǔ)層有別。
1.2.1 多種類型的次生溶蝕孔、洞發(fā)育
1.2.1.1 孔隙
    根據(jù)巖心鑄體薄片、電鏡掃描分析，Asmari組孔隙類型豐富多樣，以次生孔隙為主；原生孔隙極少，在成巖作用過(guò)程中幾乎破壞殆盡?？紫吨饕獮橥砥谌芪g作用形成的白云石晶間溶孔、粒屑鑄?？?、粒間及粒內(nèi)溶孔、膏溶孔或膏?？住Ｆ渲?，白云石晶間溶孔，生屑、砂屑等碳酸鹽巖粒屑被溶蝕或選擇性溶蝕形成的鑄?？?、粒內(nèi)或粒間溶孔以及膏溶孔等，分別占各類孔隙的36%；白云石、少量方解石的晶間微孔占16%；粒間孔、粒內(nèi)孔、生屑體腔孔、殼壁孔等原生孔隙以及其他類型的孔隙僅占12%(圖2)。
 

    溶孔在白云巖層段較發(fā)育，分布較均勻，連通性較好，面孔率為10%左右，局部可達(dá)20%；在石灰?guī)r層段發(fā)育則較差，分布極不均勻，面孔率介于2%～5%。根據(jù)巖心觀察、EMI測(cè)井解釋、CT掃描資料，部分溶孔的發(fā)育、分布與構(gòu)造裂縫密切相關(guān)，特別是在石灰?guī)r層段，溶孔常沿裂縫分布，孔、縫連通較好。
1.2.1.2 溶洞
根據(jù)溶洞的分布特征及與孔、縫間的關(guān)系，可分為孔隙性溶洞和裂縫性溶洞?？紫缎匀芏醇慈芏词侨芸妆贿M(jìn)一步溶蝕擴(kuò)大后形成(圖3-a)，這些溶洞周圍常密集分布溶孔，孔、洞也常呈層狀分布，相互間連通性好；裂縫性溶洞即溶洞是構(gòu)造縫及少量成巖壓溶縫被局部溶蝕擴(kuò)大形成的，溶洞常沿裂縫呈串珠狀或長(zhǎng)條狀分布，縫、洞連通性好(圖3-b、c、d)。以小型溶洞為主，占82%，中型溶洞占13%，大型溶洞占5%。在白云巖層段中、小型溶洞相對(duì)發(fā)育，而在石灰?guī)r層段大型溶洞發(fā)育。在EMI測(cè)井剖面中，大型溶洞的高度可達(dá)0.5m。在鉆井中常出現(xiàn)鉆時(shí)降低、放空、井漏顯示，如某井放空0.3m，EMI測(cè)井反映溶洞特征明顯(圖3-c)。在不同的構(gòu)造部位，溶}同的發(fā)育程度差異明顯，V3井區(qū)Zone1-Zone2的溶洞層段明顯比V1、V2井區(qū)發(fā)育，厚度為V1、V2井的1.5～2.0倍，表明從構(gòu)造的西南段向東北段溶蝕作用有減弱的趨勢(shì)。同時(shí)，據(jù)巖石學(xué)特征、溶蝕孔洞內(nèi)幾乎沒(méi)有充填以及溶孔、溶洞與裂縫的密切關(guān)系，認(rèn)為溶蝕作用是在構(gòu)造裂縫形成之后發(fā)生的。
 

1.2.1.3 孔、洞隙層分布特征
    整體上，孔、洞隙具層狀分布的特征?？v向上，Zone1-Zone5均發(fā)育不同類型、不同厚度的溶蝕孔、洞層，但70%的都發(fā)育在距Asmari組頂部110m的Zone1-Zone2內(nèi)。Zone1-Zone2及Zone5頂部的主要孔、洞隙層在橫向上分布相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)比性較好；Zone3-Zone4的孔、洞層在橫向上分布的穩(wěn)定性較差。
1.2.2主要發(fā)育縱向裂縫
    在新近紀(jì)末，Zagros盆地受到阿爾卑斯造山運(yùn)動(dòng)北東-南西向強(qiáng)烈的擠壓力的作用，形成巨型褶皺帶，于褶皺中部的MIS構(gòu)造Asmari組碳酸鹽巖同期產(chǎn)生了構(gòu)造裂縫。新鉆井取得了Zone1-Zone5巖心、EMI測(cè)井資料，為研究和描述裂縫提供了新信息。成果表明，裂縫類型有構(gòu)造裂縫、成巖(壓溶)縫及晚期溶蝕裂縫，以構(gòu)造作用形成的構(gòu)造張裂縫為主。
1.2.2.1 裂縫類型
    根據(jù)與MIS構(gòu)造同屬Zagros構(gòu)造帶、相距11km、具有相似構(gòu)造特征的Asmari山出露的Asmari組構(gòu)造裂縫的觀察分析，主要發(fā)育縱向、橫向和斜交3種類型的構(gòu)造裂縫，這與J.H.Halsey的結(jié)論基本一致[4]。Asmari山的縱向裂縫的延伸方向與背斜軸向平行或近平行，走向主要為N45°W；橫向裂縫走向主要為N40°E，近垂直于背斜軸向；斜交裂縫的走向介于縱、橫向裂縫之間，走向主要為N10°W。MIS構(gòu)造Asmari組EMI測(cè)井解釋，裂縫的走向主要為N45°W，與MIS構(gòu)造的軸向一致，與測(cè)井解釋的MIS構(gòu)造的最大水平應(yīng)力的方向垂直，與Asmari山縱向裂縫的走向基本一致，說(shuō)明MIS構(gòu)造主要發(fā)育的是縱向裂縫。這一認(rèn)識(shí)似乎與在Zagros構(gòu)造帶垂直于構(gòu)造軸向的裂縫規(guī)模大的認(rèn)識(shí)有別[5]。
    縱向上，裂縫多終止于泥質(zhì)巖層或泥質(zhì)薄層、泥質(zhì)條帶及巖層面等，主要為分布在層內(nèi)、垂直層面的高角度的構(gòu)造縫，約占80%，與Asmari山觀察、測(cè)量的結(jié)果基本一致。這一特征在油氣藏的開(kāi)發(fā)過(guò)程中也體現(xiàn)了出來(lái)，當(dāng)揭開(kāi)的儲(chǔ)層段越多，單井的累積產(chǎn)量越高。揭開(kāi)Zone1-Zone2的單井比只揭開(kāi)Zone1單井的累積產(chǎn)量高一倍多；揭開(kāi)Zone1-Zone3的單井比只揭開(kāi)Zone1-Zone2單井的累積產(chǎn)量高一倍多；同時(shí)，在上部產(chǎn)層段產(chǎn)量降低后，通過(guò)加深鉆井，揭開(kāi)新產(chǎn)層后，單井日產(chǎn)量及累積產(chǎn)量均大幅增加。說(shuō)明構(gòu)造裂縫在縱向上對(duì)儲(chǔ)集體的溝通受限。
    據(jù)巖心及EMI測(cè)井描述、解釋，裂縫間距介于0.1～0.8m，平均為0.5m左右；92%為張開(kāi)的構(gòu)造裂縫，僅8%被方解石、硬石膏、白云石全充填裂縫。未被改造的裂縫寬度介于0.1～0.5mm；大多數(shù)裂縫經(jīng)過(guò)了溶蝕改造，使張開(kāi)度增大，寬度為0.02～4.0mm，平均為0.9mm。
1.2.2.2 裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
    從巖心、EMI測(cè)井宏觀分析，裂縫主要為成組平行分布，仍常見(jiàn)“X”型成組分布的裂縫；對(duì)巖心樣品進(jìn)行CT掃描，發(fā)現(xiàn)巖心內(nèi)部具有斷續(xù)、平行分布的及呈“X”型分布的微裂縫。從宏觀到微觀，均說(shuō)明了裂縫間相互連通，形成了裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，縱裂縫延伸長(zhǎng)、張開(kāi)度大，規(guī)模大，一條縱裂縫往往溝通了多條橫裂縫和斜交裂縫，起到了主導(dǎo)作用。因此，Asmari組的裂縫形成了以縱裂縫為主導(dǎo)的、大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但這些裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是形成于某一裂縫發(fā)育部位的某一層段或某幾個(gè)層段，造成儲(chǔ)層的滲透能力在縱橫向上的較大差異，凸顯出儲(chǔ)層的非均質(zhì)性特征。
1.2.2.3 裂縫分布特征
   縱裂縫主要分布于背斜核部和翼部，橫裂縫主要發(fā)育于背斜翼部，斜交裂縫在背斜的傾沒(méi)端相對(duì)發(fā)育。在不同的構(gòu)造部位，裂縫在縱向上的發(fā)育程度差異較大，總體上，Zone1-Zone2及Zone5上部裂縫相對(duì)發(fā)育。這可能與Zone1之上為大套的硬石膏、鹽巖層及Zone4具硬石膏層有關(guān)。當(dāng)?shù)貙影l(fā)生形變時(shí)，與其相鄰的Zone1 Zone2、Zone5更容易產(chǎn)生形變而使裂縫更發(fā)育。根據(jù)FTEC軟件預(yù)測(cè)裂縫，在MIS構(gòu)造兩翼的肩部或地層陡緩變化部位，裂縫更發(fā)育，裂縫發(fā)育區(qū)主要呈條帶狀，平行于軸向分布，這些裂縫發(fā)育區(qū)也是高產(chǎn)井分布區(qū)。
1.2.3縫洞系統(tǒng)構(gòu)成了良好的儲(chǔ)滲體
   資料表明，溶洞與構(gòu)造裂縫密切相關(guān)，特別是沿著構(gòu)造裂縫或者是在構(gòu)造裂縫發(fā)育的層段，常常分布著大型的溶洞。構(gòu)造裂縫被局部溶蝕、改造、擴(kuò)大的現(xiàn)象普遍，溶洞的一部分就是原來(lái)的裂縫，剖面上溶洞呈串珠狀、長(zhǎng)條狀。這些構(gòu)造裂縫、溶洞相互關(guān)聯(lián)、配搭，連通性好，形成了縫-洞系統(tǒng)，成為Asmari組很好的縫-洞儲(chǔ)滲體。根據(jù)單井測(cè)試產(chǎn)量、累積產(chǎn)量，結(jié)合測(cè)井解釋的縫洞層段對(duì)比分析表明，凡是鉆遇縫-洞儲(chǔ)滲體的單井日產(chǎn)量、累積產(chǎn)量都高。如某井縫-洞段厚度為4.4m，產(chǎn)油954m3/d，累計(jì)產(chǎn)油404.6×104m3。
2 儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)及分布特征
2.1 基質(zhì)儲(chǔ)層
    根據(jù)對(duì)儲(chǔ)層物性下限以及儲(chǔ)集空間類型、孔洞縫相互配搭關(guān)系、孔滲關(guān)系、壓汞曲線特征及相關(guān)參數(shù)的系統(tǒng)分析研究，確定了Asmari組基質(zhì)儲(chǔ)層有效孔隙度下限為5%，滲透率下限為0.1mD，儲(chǔ)層可分為Ⅰ-Ⅲ類(表2)。Ⅰ-Ⅲ類儲(chǔ)層平均孔隙度為10.0%，平均滲透率為9.9mD。其中，Ⅲ類儲(chǔ)層占總厚度的52%，平均孔隙度為8.9%，平均滲透率為0.2mD；Ⅱ類儲(chǔ)層占總厚度的27.0%，平均孔隙度為12.7%，平均滲透率為0.73mD；Ⅰ類儲(chǔ)層占總厚度的21.0%，平均孔隙度為18.4%，平均滲透率為51.5mD。
 

2.2 裂縫儲(chǔ)層
   據(jù)巖心、EMI測(cè)井，應(yīng)用裂縫綜合概率法處理解釋獲得了裂縫儲(chǔ)層參數(shù)，縫隙度平均為0.38%，裂縫滲透率平均為1342mD。據(jù)37口井Zone1-Zone2產(chǎn)層段106次生產(chǎn)測(cè)試資料，計(jì)算單井有效滲透率平均為1221mD，有效滲透率與產(chǎn)能匹配較好，單井累產(chǎn)平均達(dá)到296.3×104m3。分析認(rèn)為，測(cè)試滲透率主要反映的是裂縫系統(tǒng)的有效滲透率。由此看出，裂縫主要作為流體的滲濾通道，鉆遇裂縫系統(tǒng)能夠確保單井高產(chǎn)。
2.3 儲(chǔ)層分布特征
    據(jù)測(cè)井解釋儲(chǔ)層以及對(duì)縫、洞發(fā)育帶的分布預(yù)測(cè)，基質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在距Asmari組頂界110m內(nèi)的Zone1-Zone2層段，約占儲(chǔ)層總厚度的70%，儲(chǔ)地比達(dá)到0.7，單層厚度介于3.0～10.0m，最大連續(xù)厚度可達(dá)35.0m，且儲(chǔ)層在橫向上連續(xù)性好。Zone3-Zone4儲(chǔ)層單層厚度較薄，一般小于4.0m，在橫向上連續(xù)性較差，主要為透鏡狀分布。Zone5頂部?jī)?chǔ)層一般為5.0m左右，橫向分布較穩(wěn)定。整體上，Asmari組基質(zhì)儲(chǔ)層在縱向上多層疊置分布，在平面上具連片分布的特征。構(gòu)造裂縫主要發(fā)育在構(gòu)造兩翼的肩部或地層陡緩變化部位，其次是在軸部和傾沒(méi)端。裂縫發(fā)育區(qū)主要呈條帶狀，平行于構(gòu)造軸向分布。
3 結(jié)論
    1) MIS構(gòu)造Asmari組儲(chǔ)層巖性以含團(tuán)粒、鮞粒、砂屑、生物碎屑等的粉晶粒屑云巖、灰質(zhì)云巖為主。
    2) Asmari組儲(chǔ)集空間以溶孔、溶洞為主，層內(nèi)高角度、縱裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層類型為裂縫-孔(洞)隙型。
    3) Asmari組基質(zhì)儲(chǔ)層主要分布在Zone1-Zone2，縱向上多層疊置分布，橫向上具連片分布的特征；裂縫主要發(fā)育在構(gòu)造兩翼的肩部，其次是在軸部和傾沒(méi)端發(fā)育，裂縫發(fā)育區(qū)呈條帶狀平行于構(gòu)造軸向分布。
    4) 對(duì)Asmari組基質(zhì)儲(chǔ)層、裂縫發(fā)育及分布特征的新認(rèn)識(shí)，有利于油氣藏的挖潛和二次規(guī)模、高效開(kāi)發(fā)。
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(本文作者：王維斌 劉曉鵬 高平 楊賢洲 黃婷婷 川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)研究院)