构造挤压对碎屑岩储层破坏程度的定量表征——以库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组为例

库车坳陷依奇克里克构造带侏罗系阿合组沿东西方向埋深相差小于1 km,但储层物性、孔隙结构差异大。储层平均孔隙度相差3倍,渗透率至少相差一个数量级。自西向东,微孔隙有逐渐减少的趋势,粒间孔逐渐增加。研究区内构造应力对储层有重要的影响。通过自西向东选取迪北102井、依南5井、吐孜4井和吐东2井阿合组粗粒长石岩屑砂岩样品开展分析,探讨了一种既考虑岩石表观体积变化、又考虑杂基体积变化的模型来定量分析压实作用对储层的破坏程度。结合埋藏史分析和平衡剖面恢复,用深时指数和伸缩率参数开展回归分析,区分出横向挤压和垂向压实对储层的破坏程度,比较了构造挤压作用对储层孔隙空间的贡献率。研究结果表明:依奇克里克构造带自西向东阿合组储层的压实减孔率逐渐减小;构造挤压减孔在压实减孔中占比呈两侧高、中部低;构造裂缝对储层的改善程度远远小于构造挤压对储层的破坏程度。     

库车坳陷北部构造带侏罗系阿合组构造成岩作用与储层预测

构造成岩作用是控制库车坳陷北部构造带侏罗系阿合组储层特征的重要因素,主要包括古构造应力的压实减孔作用和构造造缝两个方面。在储层特征及构造应力特征分析的基础上,通过定量分析古构造应力对北部构造带阿合组储层的压实减孔作用及构造裂缝的控制作用,对研究区阿合组的古构造应力和储层物性进行了有限元数值模拟,预测了储层有利区。研究表明,古构造应力是控制北部构造带阿合组储层物性和构造裂缝特征的重要因素。最大古构造应力与储层孔隙度呈负相关,与构造应力的压实减孔量呈幂函数正相关;最大古构造应力的方位控制了构造裂缝的优势走向,其大小控制了构造裂缝的发育程度;最大古构造应力与裂缝面密度和裂缝面孔率呈指数正相关。根据最大古构造应力与储层物性之间的交会关系,北部构造带阿合组储层可划分为孔隙型、裂缝-孔隙型和裂缝型3种类型,其中,裂缝-孔隙型又包含a型、b型、c型和d型4亚类。北部构造带巴什构造段中部黑英山—库车河一线发育裂缝-孔隙a型相对优质储层和裂缝-孔隙b型中等储层,目前尚处于勘探空白区,是北部构造带油气勘探的潜在领域,但存在一定勘探风险。     

大型辫状河三角洲砂体构型与储层特征——以库车坳陷北部阿合组为例

库车坳陷北部下侏罗统阿合组是油气勘探的重要目的层,但是岩相变化快、砂体构型复杂、储层相对致密、非均质性强,制约了油气勘探。通过建立露头基干剖面、横向砂体追踪、砂体构型精细描述、针对性取样和储层实验分析,分析砂体的垂向建造、横向展布规律及不同岩相的储集性能,结果表明：阿合组纵向上有大型砂砾质辫状水道-侧积坝-纵向砂坝、中型砂砾质辫状水道-横向砂坝-滨湖复合砂体、小型砂质辫状水道-斜列砂坝等3种沉积建造。其中中型辫状水道-横向砂坝储集性能相对较优,有利储层主要是槽状交错层理砂质细砾岩、板状交错层理中砂岩和低角度平行层理细砂岩。研究区下辫状河三角洲平原和前缘均是有利勘探方向。     

库车坳陷克拉苏-依奇克里克构造带构造挤压型超压识别与计算

强烈的构造挤压对地层超压的形成和演化具有重要影响,对构造挤压型超压的判识与估算有待进一步深入研究。综合岩石力学特征与储集物性参数的相关性,系统分析了相同应力条件下,构造挤压型超压地层和静水压力地层在垂向有效应力、声波速度、密度测井响应等方面的差异,建立了构造挤压型超压的识别模版。依据孔隙弹性理论,改进了传统的等效深度法并提出了构造挤压型超压的计算方法——平均应力法。综合实钻压力、区域地质资料和泥岩综合压实特征,在库车坳陷克拉苏-依奇克里克构造带识别出不同强度的构造挤压型超压。基于三维主应力计算,定量评估了构造挤压引起的增压量。构造挤压是克拉苏-依奇克里克构造带地层超压的重要成因机制,其对地层超压的贡献率与构造强度具明显正相关性,在克拉苏构造带KS6井区,构造挤压对超压的贡献率为43.2%~44.4%,在DB6井区的贡献率为34.1%~39.3%;在依奇克里克构造带YS4井区,构造挤压贡献率为32.8%~34.7%,在TX1井区的贡献率为21.1%~22.0%。研究方法与认识可以为预测构造挤压型盆地的地层压力提供研究思路、为有利储层的寻找提供理论指导。     

库车坳陷吐格尔明下侏罗统阿合组储层沉积非均质性

吐格尔明下侏罗统阿合组为典型的辫状三角洲沉积,可分成三角洲平原和三角洲前缘亚相,沉积微相主要有辫状河道,水下分流河道,心滩和河口坝,沉积方式主要为侧积,填积,垂积和前积,储层层间非均质性受控于沉积微相,不同沉积微相砂体具有明显不同的孔渗值,三角洲平面亚相的辫状河道砂体物性最好,水下分流河道砂体,心滩砂体次之,三角洲前缘亚相的河口坝砂体最差,储层层内非均质性与沉积方式密切相关,侧积和填积而成的辫状河道砂体和水下分流河道砂体,其渗透率成正韵律分布,最高渗透率段在底部,但辫状河道砂体渗透率最高值明显大于水下分流河道砂体,由垂积而成的心滩砂体,其渗透率在纵向上形成无规则的分布,由前积而成的河口坝砂体,其渗透率成反韵律分布,最高渗透率段在顶部。     

库车坳陷依南构造带侏罗系异常高压成因探讨

依南构造侏罗系埋深大于3000m，处于异常高压体系下，下侏罗统发育天然气气藏。侏罗系纵向上储盖组合发育，具有良好的封闭性，横向上边界断层亦具有良好的封闭性。据泥岩声波时差测井资料和泥岩实测孔隙度分析，地层为正常压实，对异常高压的形成无明显影响。气态烃的生成使地层孔隙流体体积增大，长石伊利石化使地层固体体积增大，构造抬升使地层维持原始地层压力，因此，控制依南构造带侏罗系异常高压形成的主要因素为构造抬升作用、气态烃的生成作用及长石伊利石化作用。     

库车坳陷北部阿合组致密砂岩储层特征及主控因素

为揭示库车坳陷下侏罗统致密砂岩储层微孔隙的成因和分布规律,通过薄片分析、扫描电镜、X射线衍射、微米CT扫描、激光共聚焦显微观察等观测手段研究北部构造带内阿合组储层特征。结果表明：微孔隙赋存于塑性矿物,其在平面和垂向上的发育明显受层段压实效应制约,构造应力、埋藏深度均是影响平面压实效应的主要因素,泥质含量是影响垂向压实效应的主要因素。阿合组致密砂岩的微孔隙由黏土矿物晶间微孔隙和杂基微弱溶蚀形成的微孔隙组成。受泥质含量、埋藏深度和构造应力的控制,微孔隙主要发育在泥质含量较低的阿合组二段,分布在埋深浅、构造应力较小的依南4井区。这对形成深部致密气藏具有重要意义。     

塔里木盆地下侏罗统阿合组下砂砾岩段致密砂岩成岩相划分及测井识别——以库车坳陷依奇克里克地区为例

塔里木盆地库车坳陷依奇克里克地区下侏罗统阿合组储层成岩作用复杂、非均质性强,具有低孔、低渗特征。利用岩心观察、普通薄片和铸体薄片鉴定、扫描电镜等多种地质资料,依据成岩作用及成岩矿物将目的层划分为5类成岩相：致密压实相、碳酸盐胶结相、不稳定组分溶蚀相、溶蚀微裂缝相和微裂缝相。通过交会图处理常规测井资料,发现不同的成岩相具有不同的测井响应,但由于不同的成岩相测井响应存在信息重叠,因此并不能通过交会图识别不同成岩相。利用BP神经网络对测井信息进行数据挖掘,将成岩相测井识别从低维线性不可分问题映射到高维非线性可分,训练出的学习模型准确率较高,并通过与薄片鉴定结果和孔渗数据的对比,验证了学习模型的准确性,进而为缺乏取心井段的储层成岩相测井识别提供依据。     

塔里木盆地库车坳陷东部地区下侏罗统储层特征及其主控因素

塔里木盆地库车坳陷东部地区下侏罗统具有良好的勘探前景,已有勘探成果表明研究区内储层特征差异性较大,储层发育的主控因素亟需研究。主要根据野外露头观测及岩心观察,对库车坳陷东部地区下侏罗统沉积相进行了研究,并结合铸体薄片、扫描电镜、X-射线衍射、镜质体反射率（RO）、孔隙度及渗透率等分析测试成果,对下侏罗统储层岩石学特征、成岩作用特征及储层发育主控因素进行了详细研究。研究表明：库车坳陷东部地区下侏罗统主要发育辫状河及辫状河三角洲沉积,局部发育扇三角洲沉积;储层成分成熟度较低,主要为长石岩屑砂岩及岩屑砂岩,残余原生粒间孔及次生溶孔为主要的储集空间类型,储层总体呈自东向西逐渐变差的趋势;储层先后经历多期成岩作用的影响,其中压实作用和胶结作用对储层伤害最大,溶蚀作用及破裂作用则对储层有明显改善作用;储层目前处于中成岩阶段B期—晚成岩阶段,可划分为溶蚀—原生粒间孔隙相、溶蚀破裂相、碳酸盐致密胶结相及致密压实相4种成岩相,溶蚀—原生粒间孔隙相储层最好,次为溶蚀破裂相储层;储层物性同时受到物源、沉积相及成岩作用的影响和控制,主河道发育区原始粒间孔隙较为发育,而较低的花岗岩岩屑和塑性岩屑含量则有利于粒间孔隙的保存和次生溶孔的形成,研究区东部和中部储层物性相对最好,应作为勘探的重点区域。     

库车坳陷依南构造带侏罗系异常高压成因探讨

依南构造侏罗系埋深大于3000m,处于异常高压体系下,下侏罗统发育天然气气藏。侏罗系纵向上储盖组合发育,具有良好的封闭性,横向上边界断层亦具有良好的封闭性。据泥岩声波时差测井资料和泥岩实测孔隙度分析,地层为正常压实,对异常高压的形成无明显影响。气态烃的生成使地层孔隙流体体积增大,长石伊利石化使地层固体体积增大,构造抬升使地层维持原始地层压力,因此,控制依南构造带侏罗系异常高压形成的主要因素为构造抬升作用、气态烃的生成作用及长石伊利石化作用。     

超深层碎屑岩储层裂缝充填流体迁移规律——以库车坳陷克深井区白垩系巴什基奇克组为例

库车坳陷克深井区白垩系储层是埋深超过6 km的超深层碎屑岩储层,其具有典型的孔缝型储层特征。裂缝的发育与分布是储层储集性能改善的重要因素。深层储层内裂缝体系下流体活动活跃,主要表现为多尺度、多组分、多期次的胶结充填效应,但有关流体的活动特征目前尚未有清晰的认识。综合利用岩心观察、薄片鉴定,阴极发光等研究方法,结合碳、氧同位素实验分析与流体包裹体测温实验,针对研究区裂缝充填情况以及对裂缝充填物的期次分析,明确了克深地区不同井区的充填程度以及充填物的特征规律。研究结果表明:裂缝具有两期方解石充填的特点,两期大规模流体迁移活动均发生在新近纪以来的喜马拉雅运动中期。第1期发生在距今12.2～7.4 Ma,对应地层快速下降再缓慢抬升的过程;第2期发生在5.5～3.8 Ma,地层发生快速沉降,流体进入裂缝发生胶结充填效应。     

库车坳陷东部迪北地区侏罗系阿合组致密砂岩气勘探重大突破及地质意义

库车坳陷东部迪北地区下侏罗统阿合组致密气资源潜力巨大,是塔里木盆地天然气增储上产的重要接替领域。受制于地质条件复杂,该地区的油气富集规律认识不清、储层甜点预测难度大,制约了致密气的有效勘探与开发。基于构造演化、烃源岩、沉积储层、生-储-盖组合及勘探实践的系统分析,探讨了阿合组天然气成藏新模式。迪北地区发育多条4级高角度逆冲断裂,其中Ⅲ、Ⅳ级断裂的伴生裂缝发育,构造整体表现为自南向北阶梯式抬升,局部发育断背斜和断鼻构造,主要形成于中新世-第四纪逆冲推覆期;阿合组储层以辫状河三角洲平原亚相辫状河道巨厚层状(含砾)粗砂岩为主,多尺度、多成因的微裂缝可有效沟通微孔隙和长石粒内溶孔等储集空间,有利于规模储层甜点的发育。阿合组致密气藏的生-储-盖组合表现为"三明治"式,其中,三叠系暗色泥岩和煤层是致密气藏的主力烃源岩。阿合组致密气成藏演化具有"先致密后成藏"的特征,早期注入油、减孔致密,喜马拉雅晚期(18~1 Ma)断裂和构造缝发育,利于天然气沿断裂-裂缝带充注成藏。迪北5井采用常规钻井工程和常规压裂工艺实现了阿合组超深层致密油气效益勘探突破,证实了迪北地区整体含气,以烃源岩发育区、优势储层分布区、Ⅲ-Ⅳ级断裂-裂缝带的油气最为富集。重新刻画了效益勘探有利区的面积为1 030 km²、天然气资源量为7 210×10⁸m³、石油资源量为3 090×10⁴t。     

库车坳陷克拉苏构造带白垩系储层孔喉组合类型定量表征与展布

原位定量分析与统计储层孔隙的毫米-微米-纳米级孔径、喉径等参数,是现阶段深层储层储集空间评价及预测的重要方法与内容。结合铸体薄片分析技术,对14口井40余块储层样品开展了QEMSCAN扫描电镜矿物原位定量评价分析、聚焦电子-离子双束扫描电镜（FIB-SEM）分析以及SEM图像大面积扫描与合成分析,发现库车坳陷克拉苏构造带博孜、大北和克深等井区白垩系巴什基奇克组储层的粒间孔隙内有大量的岩盐与盐泥胶结物,岩盐多呈晶粒状集合体分布于颗粒之间。储集层发育碱性成岩环境下的岩盐-白云石-硬石膏胶结物组合和方解石-岩盐胶结物组合。储层微观孔喉组合在平面上具有"分段分带"的特征,并划分出5种类型。统计表明,孔隙直径十分关键,可能对气层、差气层或干层的性质有较重要影响,而隙和喉道的影响相对孔径要弱。这种分析技术的应用可初步实现储层微观孔喉特征的原位定量测定,为深层储集空间精细表征与天然气增产提供一定地质基础。     

库车坳陷下侏罗统碱性成岩环境对储集物性的影响

煤系地层的成岩演化一般都会导致酸性成岩环境,但是对库车坳陷东部吐格尔明背斜构造带内下侏罗统阿合组粗碎屑岩中普遍存在的石英和方沸石溶蚀现象的研究表明,阿合组粗碎屑岩在成岩演化的早期阶段经历过由酸性向较强的碱性成岩环境过渡的过程,碱性环境下的钙质胶结物占据了碎屑颗粒之间的原生孔隙并提高了岩石的抗压实能力。后期的风化淋滤使钙质胶结物被溶解,从而使原生孔隙释放出来,导致该地区阿合组储集岩的物性普遍较好。因此,成岩阶段的碱性环境对阿合组碎屑岩储集层物性的后期改善具有重要作用。     

库车坳陷下侏罗统阿合组致密砂岩储层孔隙微观结构特征及其对致密气富集的控制作用

库车坳陷是近年来塔里木盆地深层致密砂岩气勘探的重要领域。通过开展物性测试、铸体薄片镜下鉴定、常规压汞实验、微米CT扫描实验及包裹体测试,分析库车坳陷迪北致密砂岩气藏下侏罗统阿合组致密砂岩储层孔隙微观结构特征,结合测井解释结果和包裹体实验,探讨孔隙微观结构对致密砂岩气富集的控制作用。结果表明:库车坳陷下侏罗统阿合组致密储层主要发育溶蚀孔隙(包括长石和岩屑等粒内溶孔、胶结物溶孔)和微裂缝,残余粒间孔隙较少。阿合组致密储层孔隙微观结构可分为3类:第一类主要发育在粗砂岩中,孔喉分选差、孔喉半径大但孔喉比小,孔喉系统为毛细管束状,具有较好的渗流能力;第二类主要发育在粗-细砂岩中,孔喉分选较差,孔喉半径小于第一类储层但孔喉比大,孔喉系统为墨水瓶状;第三类主要发育在细-粉砂岩中,孔喉分选相对较好,孔喉半径小于第二类储层,孔喉系统也表现为墨水瓶状,但渗流能力差。第一类孔喉系统可形成天然气在致密储层中的运移通道;第二类孔喉系统是致密砂岩气主要的储集空间,有利于致密砂岩气的聚集;第三类储层为无效储层,无天然气充注。     

库车坳陷依南地区阿合组致密砂岩气储层特征与有利区带预测

库车坳陷依南地区下侏罗统阿合组具有形成致密砂岩气的有利地质条件,并已获勘探证实。通过对岩心、录井、测井资料、普通薄片及铸体薄片的观察鉴定以及扫描电镜、黏土矿物X射线衍射分析,认为研究区致密砂岩储层的成因类型主要为辫状分流河道和水下分流河道;岩石类型以岩屑砂岩为主,岩石成分成熟度低,结构成熟度中等,裂缝发育,孔隙度集中分布在4%~12%,平均为7.53%,渗透率集中在(0.1~100)×10^-3 μm²,平均为12.33×10^-3 μm²,其中小于1×10^-3 μm²的样品占到75%,属于典型的致密砂岩储层。储层形成与沉积背景、成岩作用和构造作用等因素相关。综合有利相带、特征曲线重构反演砂岩厚度、裂缝发育程度,结合构造背景对有利区进行了综合预测,指出有利区主要发育在依南2、依南5和吐孜2井一线南侧,其中依南2井南侧和西南侧潜力最大,是下一步勘探的重点。