MARINE P E T R O L E U M G E O L O G Y 海相油气地质 塔里木盆地志留系优质储层控制因素 与勘探方向选择 张惠良 沈 扬 王招明 孙丽霞 张荣虎 李玉文 杨海军 李宇平 杨晓宁 王少依 中国石油勘探开发研究院杭州地质研究所 浙江省杭州市 33 塔里木油田分公司 新疆库尔勒市 84 摘 要 塔里木盆地志留系分布面积约3.6 4km 勘探前景广阔 储层性质受岩矿特征 成岩演化 压实 等因素控制 储层分砂岩和砂岩两种 砂岩主要分布在塔中和塔北 其形成环境是滨岸 潮间带低潮 坪 潮下带潮汐水道及和扇三角洲 砂岩主要分布在塔东等地区 塔中和塔北地区含量可以达到65 以 上 其孔隙度大于9 渗透率大于 3μm 因此 砂岩的分布区即为优质储层的分布区 塔东等砂 岩分布的地区储层控制因素为成岩压实 碳酸盐胶结物和粘土矿物成分含量 其压实减孔% 6 胶结减孔 8% 4% 有效储层 孔隙度大于9 渗透率大于 3μm 的埋藏深度小于45m 碳酸盐胶结物含量小 于 因此 塔东等地区沉积前古隆起及陆相与海相环境的过渡带可能存在较好储层 砂岩分布区 古隆起 及大陆斜坡上的沉积环境过渡带是塔里木盆地志留系重要的油气勘探区 关键词 塔里木盆地 志留系 储层 勘探 中图分类号 TE. 文献标识码 A 塔里木盆地志留系是油气聚集的重要层位之一 现 今残存面积约3.6 4km 钻井过程中发现大量的沥 青 面积约7 4km 主要分布在塔中 塔东 塔北 及巴楚等古隆起 此外还有稠油 轻质油等显示 目前 钻遇志留系的探井已有8口获工业油流 9口获低产油气 流 48口井见沥青砂岩 志留系地层具有分区性 目前 最少可以划分为塔东分区 南天山分区和柯坪 塔克拉 玛干三个地层分区[] 自下而上划分志留系下统柯坪塔 格组下 中 上三段 塔塔埃尔塔格组下段和上段 中 上统依木干他乌组 组成三套区域分布储盖组合 其中 柯坪塔格组是志留系主要的勘探目的层 如何找到志留 系优质储层的分布区域 搞清优质储层的控制因素 对 全盆地志留系的油气勘探具有极其重要的意义 本文试 从研究盆地不同分区志留系优质砂岩储层的控制因素着 手 分析油气的有利勘探区域及勘探方向 储层特征. 岩相岩矿特征 由于受沉积水动力 古地貌及离物源区远近等因素 影响 志留系主要目的层砂岩岩相岩矿特征具有一定的 规律性 志留系柯坪塔格组砂岩储层粒度总体偏细 以中细砂岩及粉砂岩为主 纵向上岩相具有分段性 表 现在塔中地区砂砾岩段较发育 塔东中 细砂岩段发 育 塔北细砂岩段发育 柯坪地区粉细砂岩段发育 平 面上具有分带性 表现在自东及东南向西北 储层砂岩 粒度逐渐变细 砂地比变小 第一作者简介 张惠良, 男, 高级工程师 996 年毕业于中国地质大学( 北京) 沉积学( 含岩相古地理) 专业, 博士 现从事沉积储层 石油 地质研究工作 No.5 4 China Petroleum Exploration
海相油气地质 M A R I N E P E T R O L E U M 柯坪塔格组储层岩矿成分各分区不尽相同 塔东地区主要是砂岩 塔中 塔北及柯坪地区砂岩 中含量有所增加 以砂岩为主 夹部分砂 岩 横向上由南 塔中 向北 塔北 含量逐渐增 大 成分成熟度变高 由塔东地区 英吉苏凹陷 满 东地区 塔中地区以及塔东地区 英吉苏凹陷 塔北 地区岩石粒度变细 含量逐渐增大 成分成熟度和 结构成熟度都有所变高 图 纵向上柯坪塔格组上 段上3亚段的含量比上亚段高 G E O L O G Y 9 9 英南井 长石 5 长石 9 塔东地区 英吉苏. 储层主要成岩作用 塔中47井 塔中45井 塔中37井 塔中35井 塔中地区 羊屋 井 9 9 羊屋 井 9 塔里木盆地志留系经历了四百余百万年的漫长地质 时期[] 总体受埋藏压实程度强 以碳酸盐类 硅质和 粘土矿物为主的胶结作用相对较强 溶蚀作用一般较 弱 对储层孔隙贡献不大 但塔中地区局部层段以碳酸 盐胶结物为主的溶蚀作用强烈 对储层性质影响较大 志留系储层成岩阶段均为中成岩期 其中塔北 塔中地 区为中成岩A A 满加尔凹陷及柯坪地区为中成岩 B 英吉苏凹陷为中成岩A B阶段 塔中地区志留系储层碎屑骨架颗粒之间广泛以线接 触为主 粘土矿物组分中伊/蒙间层矿物的间层比大多 为% 3% 有机质镜质组 或相当于镜质体 反射 率为.9%.3% 储层目前处于中成岩A亚期 柯坪 塔格组碳酸盐类胶结物发育 局部富集 以方解石类 和 铁 白云石为主 加大和次生粘土矿物局部发 育 在不同井区存在一定差异[3] 塔北地区志留系储层胶结物含量为5% % 平 均.8% 成分为高岭石 铁白云石 硅质 杂基含量 % 5% 平均.5% 以泥质杂基为主 岩石结构以 细砂级为主 少量中粗砂级 胶结类型主要为薄膜 孔 隙式 颗粒多呈圆 次圆状 颗粒分选总体中等 好 接触关系为点 线 点接触 储层成岩阶段为中成岩 A期 5 5 度地发育储集性质相对较优的层段 中低孔 中低渗 或中孔中渗) 塔北地区志留系储层总体属于中低孔特 低 低渗 孔隙度一般 渗透率一般( ) -3μm 满东井区志留系储层孔隙度.6%.6% 平均 孔隙度为6.86% 渗透率.55 5.) -3μm 平均渗透率为.49-3 μm 柯坪露头区志留系 柯坪塔格组储层实测平均孔隙度4.47% 平均渗透率.6-3μm 英吉苏凹陷志留系储层孔隙度3.76% 4.53% 平均为7.83% 渗透率.6.4) -3 μm 平均为.6-3μm 9%以上的样品集中在(. 8) -3μm.3 储层物性特征 优质储层控制因素分析 塔里木盆地各个分区志留系储层物性差别较大 平 面上塔中 塔北地区储层物性最好 塔东地区次之 满 东 柯坪地区最差 纵向上柯坪塔格组储层物性好于塔 塔埃尔塔格组 塔中地区砂岩孔隙度4% % 渗透率(. -3μm 柯坪塔格组上段上3亚段储层物性 整体优于上亚段 且在两段中不同井区往往不同程 中国石油勘探 4年第5期 5 9 图 5 柯坪露头区 9 9 9 志留系柯坪塔格组分区岩矿特征图 Fig. Mineral characteristics in different earas of Kepingtag formation of Silurian. 含量 粒级及成岩作用是塔中地区储层主 控因素 含量是控制储层的主要因素 塔中地区 志留系属潮坪 滨岸沉积体系[4] 柯坪塔格组主要发育 潮下带潮汐水道 潮间带砂坪 低潮坪 和砂泥混合坪 (中潮坪 等沉积[5] 储层岩石成分成熟度总体较低 在
张惠良等 塔里木盆地志留系优质储层控制因素与勘探方向选择 (且多数小于. -3μm 无例外地均属特低孔特 低渗储层 -3 透率 μm 平面和纵向上具有一定变化 储层碎屑组分中刚性颗粒 组分 和质等 抗压性能强 在埋藏压实 过程中 受压应力作用下不易变形 有利于储层粒间孔 隙的保存 因此 储层碎屑组分中刚性颗粒的相对含量 对储层性质有重要影响[6] 柯坪塔格组砂岩储层和砂岩储层的物性对 比图 图) 从图中可见 砂岩的平均孔隙度比岩 屑砂岩高3% 8% 渗透率则高几个数量级 粉砂 砂 中 砂 中砂 8 3.5 5 孔隙度 % 5.3.7 中砂 6 3.9. 9.7 7.97 7.9 9 6 3 孔隙度 % 塔中3 井 填隙物<5% 3 塔中37 砂岩 968 砂岩 69.5 86 粒以下 砂 中砂 5-3 透率 μm 塔中47 塔中3 透率 μm 塔中 -3. 3.94 不等粒.35.. 塔中 塔中3 塔中37 塔中47 砂岩 砂岩 图 砂岩与砂岩储层的物性对比图 Fig. 3 孔隙度 %. Correlation of porosity and permeability between Quartzose sandstone and lithic sandstone 粒级相对较粗储层物性好 储层的粒径大小 对储层性质的影响主要反映在以下两个方面 一是粒级 相对越细 碎屑组分中往往含量越高 因而细粒级 储层在埋藏过程中更易于被压实 因而储层性质变差 二是在相同压实条件下 粗粒级储层的孔隙和喉道往往 比细粒级储层大 因而粗粒级储层的储集性 尤其是渗 透率 往往明显优于细粒级储层 统计表明 塔中地区粗粒储层的物性 尤其是渗透 率 显著好于细粒级储层 细粒级储层在孔渗相关图中 一般分布于特低孔特低渗区域 而在相对高孔隙度 特别是高渗透率区域 一般均为细砂以上粒级储层(图 3 塔中地区细砂以下粒级储层 细砂 粉砂岩 粉 砂岩)孔隙度一般小于8% 渗透率均小于 -3 μm 塔中47 井 填隙物<5% 图3 塔中志留系柯坪塔格组上段部分井不同粒级储层 与物性相关图 Fig.3 The relationship between granularity and quality in some wells of upper Kepingtag formation of Silurian in central Tarim. 成岩压实 网状粘土是满东地区储层主控因素 强压实减孔导致储层物性急剧降低 满加尔 凹陷东部 满东井 志留系储层压实减孔量为 35.4% 平均压实减孔量为6.65% 表明志留系储层 原始孔隙度的损失主要是由于机械压实作用造成的 且 随着埋深的增加储层孔隙压实减孔量明显增加 图4) 网状粘土降低储层渗透率 研究表明 满东 井志留系4868 487m井段储层岩石孔隙中发育有网 状结构分布的伊/蒙 绿/蒙混层粘土矿物 这种网状 结构分布的粘土矿物将原孔隙分割成若干微细孔隙而具 有很高的毛细管压力 另外 这些微细孔隙被地层水充 3 No.5 4 China Petroleum Exploration
海相油气地质 M A R I N E P E T R O L E U M G E O L O G Y 孔 % 3 4 4 47 孔 井深 m 5 孔 3 英南 口 英参 3 57 4 志留系 图4 满东 井志留系压实减孔及与深度关系 4 Fig.4 The relationship between compacting porosity lost and buried depth of Silurian reservoir from MD- Well 填后会产生 水锁效应 而严重影响储层的物性 对满东井志留系部分深度储层进行水锁实验分析 表明 当含水饱和度达到6%以上时 其渗透率由原来 的 -级别下降到-3-4级别 渗透率最高可下降 倍 图5 除了534.97m样品的渗透率伤害率为 78.%外 所有样品的渗透率伤害率均在99%以上 含水 和度 % 4 6 8 透率 -3μm 井深59.9m. 井深53.6m 井深533.8m. 井深534.97m 井深537.m.. 图5 满东 井志留系不同含水饱和度与渗透率的关系 Fig.5 The relationship between Permeabilities and water saturations of Silurian from MD- Well.3 成岩压实 胶结和网状粘土是英吉苏地区储层 图6 Fig.6 压实减孔和胶结减孔评价图 Diagrams of compacting porosity lost and cementing porosity lost 压实减孔 / 胶结减孔 英南 井.4 /.93 华英参 井 6.6 /.99 龙口 井.66 /4.97.4 塔北地区储层控制因素分析 压实减孔% 胶结减孔5% 塔北地区志留系主要为陆棚 滨岸相沉积的砂岩 机械压实比较强 储层压实减孔一般达% 其 中英买井平均为.54% 哈井为3.4% 跃南井为 6.78% 储层岩石碳酸盐 云泥质 胶结物含量较高 以高 岭石 铁白云石 铁方解石为主 胶结物含量对储层 物性有较大的影响 就哈井而言 当灰云质含量超过 5%时 孔隙度就低于9% 渗透率则小于 -3μm 反之则孔隙度高于 渗透率高于 -3μm 随着 胶解物含量的增加 孔隙数量随之减少 储层物性则相 应变差 胶结减孔在5% 3%之间 图7 6 主控因素 4 中国石油勘探 4年第5期 4 透率 -3μm μ 孔隙度 塔东地区 英吉苏凹陷 以辫状河 辫状三角洲沉 积为主 下部为少量滨岸相沉积 储层主控因素是成岩 压实 碳酸盐胶结物和粘土矿物成分的含量 压实减孔 % 6 胶结减孔8% 4 图6) 当地层中富含 高度分散状的蜂窝状伊/蒙 绿/蒙混层粘土 泥质杂 基 的砂岩时 即使其孔隙度并不很低 但砂岩的孔隙 被伊/蒙 绿/蒙混层粘土充填后形成孔喉直径很小的 微细孔隙 孔喉半径分布范围在..63μm 经 地层水束缚后 很容易发生水锁现象 具有很高的毛细 管压力 从而渗透率极低而可能形成致密砂岩 伊/蒙 混层网状粘土的形成是致密砂岩形成的关键因素 8 6 4. 云泥含量 3. 云泥含量 3 图7 哈 井志留系储层物性与云泥质胶结物关系图 Fig.7 The relationship between quality of Silurian reservoir and content of carbonate dolomite cement from HA- Well
张惠良等 塔里木盆地志留系优质储层控制因素与勘探方向选择 含量对储层物性至关重要 塔北志留系 储层含量相对较高 部分井区发育纯净砂岩 (含量大于95% 高含量的颗粒及质岩 屑对储层性质的改善有着关键作用 研究表明 当 含量接近或超过9 时 储层孔隙度大于% 渗透率 大于 -3μm 且含量与物性相关性良好 属 于中低孔中低渗储层 图8 6 4 3 透 率 -μ m 孔隙度 8 6 4 4 图8 6 8 4 6 8 哈 井志留系下统储层物性与含量关系图 塔东地区 英吉苏凹陷 志留系储层储集 空间以残余粒间孔和粒间溶孔为主 属于小孔细喉储 层 孔隙度5% % 渗透率. ) -3μm 属于中孔低渗到低孔特低渗 a 类储层 有效储 层 孔隙度大于9 渗透率大于 -3 μm 保存 条件是埋藏深度小于45m 碳酸盐胶结物含量小于 因此 英南 维马构造带 志留系沉积前古隆 起及陆相与海相环境的过渡带可能存在较好储层 当 目的层埋深超过45m 应该以勘探天然气为主 3 满加尔凹陷东部储层较差 储集空间以残余 粒间孔 微孔隙和裂缝为主 属于微孔 微喉致密储 层 孔隙度小于% 渗透率. -3μm 属低孔低渗到特低孔特低渗a类储层 4 柯坪 满加尔凹陷深部储层性质最差 孔隙 度4% 6%,渗透率一般小于. -3μm 属于特低 孔特低渗b 类储层 Fig.8 The relationship between quality of lower Silurian 参考文献 reservoir and content of Quartz from HA- Well [] 3 储层评价及有利勘探方向 塔里木志留系储层性质以塔中 塔北地区 最好 主要目的层柯坪塔格组储集空间以残余原生粒 间孔为主 储层孔隙喉道细 中 储层孔隙度为8% 8% 塔北地区可达5% 渗透率多数为 -3μm 属中孔中渗到低孔低渗 类储 层 最好可达到 类 英买井 塔中和塔北地 区含量65 以上才能保存有效储层 孔隙度大于 9 渗透率大于 -3μm 因此 砂岩的分 布区即为优质储层的分布区 其形成的环境是滨岸 潮 间带低潮坪 潮下带潮汐水道和扇三角洲 塔中地区志 留系的勘探方向为 塔中-4井西北 勘探柯坪塔格 组上段上3亚段 塔中-4井东南 勘探柯坪塔格组 上段上亚段 贾承造.中国塔里木盆地构造特征与油气[M]. 北京 石 油工业出版社 996 54 56 [] 顾家裕.塔里木盆地沉积层序特征及其演化[M]. 北京 石油工业出版社 996 54 56 [3] 王少依,张惠良,寿建峰 等. 塔中北斜坡志留系储层特 征及控制因素[J]. 成都理工大学学报 3 3 48 5 [4] P Le Boer,Van Gelderand D Nio(editors). Tideinfluenced Sedimentary Environments and Facies, Published by D.Reidel Publismshing ompany,holland.998 [5] 侯会军,王伟华等.塔里木盆地塔中地区志留系沉积相模 式探讨[J]. 沉积学报 997 5 3) 4 47 [6] 赵澄林,朱筱敏. 沉积岩石学 第三版 [M].北京 石油 工业出版社 8 3 No.5 4 China Petroleum Exploration
ABSTRACT C H I N A P E T R O L E U M E X P L O R A T I O N ABSTRACT Conditions for Oil and Gas Migration and Accumulation of Marine Formations in China and Analysis of Favorable Exploration Fields/Li Dacheng, Zhao Zongju and Xu Yunjun//Hangzhou Geological Research Institute of PetroChina Exploration and Development Research Institute, Hangzhou City, Zhejiang Province, 33 Abstract: The formations of marine facies in China are distributed mainly in Tarim Basin, Sichuan Basin, Ordos Basin, Bohai Bay Basin, the southern part of Huabei Basin, the Yangtze region in South China and offshore areas such as the northern and southern parts of Yellow Sea Basin. They are mainly Mesozoic and Paleozoic deposits. The deposits of marine facies also exist in some Tertiary basins in the offshore areas of East China Sea and South China Sea and are distributed extensively. Based on summarization of the basic oil and gas geological characteristics for Chinaʼs marine formation, the discovered oil and gas reservoirs of marine facies are divided into three genetic types original, secondary and re-sourcing. The article analyzes the main controlling factors for migration and accumulation as well as distribution of the oil and gas reservoirs of the three types and the favorable exploration fields. Exploration of marine oil and gas is at a relatively low degree in China but has a broad prospect. The efforts should be strengthened for exploration marine formations in the light of distribution of continental original and secondary oil and gas reservoirs and distribution of marine original oil and gas reservoirs. Key words: marine facies, original oil and gas reservoirs, secondary oil and gas reservoirs, re-sourcing oil and gas reservoirs, migration and accumulation law, China Conditions for Migration and Accumulation of Ordovician Giant Lithologic Oil and Gas Reservoirs in Tazhong Region and Exploration Potential /Zhao Zongju, Li Yuping, Wu Xingning, Chen Xueshi, Yu Guang, He Xunyun and Wang Shuangcai // Hangzhou Geological Research Institute of PetroChina Exploration and Development Research Institute, Hangzhou City, Zhejiang Province, 33; PetroChina Tarim Oil Field Company, Korle City, Xinjiang, 84 Abstract: Ordovician System in the northern part of Tazhong region has development of high-energy shoal facies of carbonate platform-shelf margin. Only the shoal body of Upper Ordovician Lianglitage Formation has a thickness of ~3 meters and the effective thickness of the reservoirs is 5~ meters. Grain carbonate rock of shoal body shaped the typical heterogeneous carbonate rock palaeokarst lithologic trap with an area of ~ square kilometers. Of the wells drilled at the present time, nine ones have acquired commercial oil and gas flow. Based on the preliminary estimation, the reserves can reach (5~) 8 t oil equivalent. It is supposed to be a giant original lithologic oil and gas reservoir and possibly becomes the largest oil and gas field in Tarim Basin that has not yet been proven. With the advantageous conditions for migration and accumulation, this oil and gas reservoir was the first trap in Manjiaer Depression sourcing region injected with oil and gas during multiple stages, Late Hercynian Period in particular. The multistage karstification created desirable shoal body reservoir space while the heterogeneity of grain carbonate rock reservoir either caused difficulty for oil and gas exploration or created the conditions for lateral sealing of the lithologic trap. The appropriate buried depth and the later weak structural reform are favorable for storage of the shoal body original oil and gas reservoir. The seismic response characteristics of shoal body are easily identified and traced. It takes the form of low-frequency blank weak reflection or low-frequency strong-weak alternating refection. Based on the preliminary study, Ordovician carbonate rock of Tarim Basin has the conditions for migration and accumulation. The areas for forming large and medium-size original lithologic oil and gas reservoirs also include the southern part of Awati Depression, the northern periphery of Bachu Uplift and the southern slope of Tazhong Uplift as well as the northern periphery of North Depression. Ordovician original lithologic oil and gas reservoirs have an extremely broad prospect for exploration and are regarded as the field to discover large and medium-size and oil and gas reservoirs. Key words: shoal facies, lithologic oil and gas reservoirs, heterogeneous reservoir, carbonate rock, conditions for migration and accumulation, Ordovician, Tazhong region, Tarim Basin Controlling Factors of Silurian High-quality Reservoirs in Tarim Basin and Selection of Exploration Direction/Zhang Huiliang, Wang Zhaoming, Zhang Ronghu, Yang Haijun, Li Yuping, Shen Yang, Sun Lixia, Li Yuwen, Yang Xiaoning, Wang Shaoyi // Hangzhou Geological Research Institute of PetroChina Exploration and Development Research Institute, Hangzhou City, Zhejiang Province, 33; PetroChina Tarim Oil Field Company, Korle City, Xinjiang, 84 Abstract: Silurian System in Tarim Basin is distributed in an area of about 3.6 4 km, having a broad prospect for exploration. The characters of reservoirs are controlled by such factors as rock-mineral characteristics, diagenetic development and compaction. The reservoirs are divided into quartzose sandstone and lithic sandstone. Quartzose sandstone is mainly distributed in Tazhong and Tabei uplift. The forming environment is shore, low tidal flat of intertidal zone, tidal waterway of subtidal zone and fan delta. Lithic sandstone is mainly distributed in Tadong and other areas. The quartz content in Tazhong and Tabei uplift may exceed 65 percent. The porosity is higher than 9 percent while the permeability is higher than -3 µm. Therefore, the distribution zone of quartzose sandstone is also the distribution zone of high-quality reservoirs. As for the distribution zone of lithic sandstome in Tadong, the controlling factors of reservoirs are diagenetic compaction, carbonate cement and clay mineral composite content. The effective reservoir buried depth is less than 45 meters and the porosity is higher than 9 percent while the permeability is higher than -3 µm. The content of carbonate cement is less than percent. Therefore, the desirable reservoirs may exist in the pre-depositional palaeohigh and the transitional zone between continental and marine environments in Tadong region. Distribution zone of quartzose sandstone, palaeohigh and the sedmentary environmental transitional zone on the continental slope are the important Silurian oil and gas exploration zones in Tarim Basin. Key words: Tarim Basin, Silurian System, reservoirs, exploration No.5 4 China Petroleum Exploration