地球科学前沿  >> Vol. 8 No. 8 (December 2018)

扎格罗斯盆地中白垩统Sarvak组灰岩储层特征分析
Analysis of Limestone Reservoirs of Middle Cretaceous Sarvak Formation in the Zagros Basin

DOI: 10.12677/AG.2018.88138, PDF, HTML, XML, 下载: 573  浏览: 2,170 

作者: 刘厚武:中国石油长城钻探工程公司,北京

关键词: Sarvak组中白垩统灰岩储层沉积环境扎格罗斯盆地Sarvak Formation Middle Cretaceous Limestone Reservoir Sedimentary Environment Zagros Basin

摘要: 中白垩统Sarvak组灰岩储层是扎格罗斯盆地最重要的含油层系之一。以岩心和测井资料为依据,对伊朗扎格罗斯盆地Z油田Sarvak组含油层段储层的储集空间、物性、沉积环境和储层控制因素等进行了分析。研究表明,该组储集空间类型主要为粒间孔和微溶洞,裂缝发育程度低,属孔隙型储层,孔隙度较高,但渗透率普遍较低。沉积相为浅海碳酸盐岩台地,主要发育局限台地、开阔台地、台地边缘浅滩三个沉积相带。含油层段储层自下而上划分为3个反旋回四级层序。储层物性受沉积环境和成岩作用的控制,碳酸盐岩台地环境控制了原生孔隙的发育,而成岩作用中的溶蚀作用可以溶解方解石胶结物,扩大孔隙和吼道,但胶结作用又可封堵孔吼,使储层变得致密。最后,针对储层自身特点,提出了开发建议。
Abstract: Middle Cretaceous Sarvak Formation is composed of limestone, which is one of the most important oil-bearing series in the Zagros Basin. On basis of core and well log data, the paper analyzes oil-bearing interval of Sarvak Formation in Z oil field of Zagros Basin, such as reservoir space, reservoir physical property, sedimentary environment, and so on. The results show that Sarvak Formation belongs to porous reservoir with high abundance of intragranular pores and micro vugs, and porosity is high while permeability is low. Sedimentary environment of Sarvak Formation is shallow marine carbonate platform, including restricted platform facies, open platform facies and platform margin shoal facies. Oil-bearing interval of Sarvak Formation is divided into 3 reversal fourth-order sequence from bottom to top. Reservoir was controlled by sedimentary environment and diagenesis. Carbonate platform environment determined development of primary pores. Dissolution could enlarge pores and throats by dissolving calcite cements, while cementation could densify the reservoir by plug these space. Reasonable development proposals are put forward according to reservoir characteristics of Sarvak Formation.

文章引用: 刘厚武. 扎格罗斯盆地中白垩统Sarvak组灰岩储层特征分析[J]. 地球科学前沿, 2018, 8(8): 1267-1277. https://doi.org/10.12677/AG.2018.88138

1. 引言

扎格罗斯盆地油气资源极其丰富,而中白垩统Sarvak组灰岩储层是其主要的产层之一,该套储层一直是大家广泛研究的重点。白国平(2007)认为Sarvak组为泥灰岩、微孔灰岩和燧石结核组成的非均质性较强的裂缝性储层,徐德军(2009)和贾小乐(2013)等人则认为该组为中孔–低渗型白垩质灰岩储层,同时也强调了微裂缝发育对储层物性改善的重要意义。笔者利用该盆地中Z油田的岩心资料和测井数据,较为全面地研究了该组产油层段的储层特征,并提出了相关的开发建议。

2. 地质概况

扎格罗斯盆地为中东地区一新生代前陆盆地,形成于中新世阿拉伯板块与伊朗板块的相互碰撞,盆地呈北西–南东向带状展布,长约1800 km,宽250~350 km。该盆地为世界上最大的油气区之一,油气当量约2577亿桶,约占世界油气储量的7% [1] [2] [3] 。

扎格罗斯盆地主要产油层系包括渐新统–中新统的Asmari组、中白垩统的Sarvak组和下白垩统的Fahliyan组,主要产气层系为下三叠统的Kangan组和上二叠统的Dalan组 [4] [5] [6] 。产层以碳酸盐岩为主,厚度大,孔隙度高,渗透率高低不一,裂缝发育程度差别较大。

Z油田位于伊朗西南边境,构造上位于扎格罗斯盆地Dezful凹陷的西翼,是一个近南北走向的大型长轴背斜,长约60公里,宽约20公里(图1绿色面积部分)。中白垩统的Sarvak组灰岩为该油田的主力含油层系,该油田是伊朗近年来新发现的大型油田之一,原油探明储量高达332亿桶 [7] 。

3. 储层特征

中白垩统Sarvak组是扎格罗斯盆地大型油藏之一Bangestan群的一部分,主要发育一套厚层灰岩,泥质含量较低。底部与之整合接触的Kazhdumi组海相暗色页岩是扎格罗斯盆地比较优质的烃源岩,为

Figure 1. Geographical location of the Z Oil Field in Zagros Basin

图1. 扎格罗斯盆地Z油田地理位置图

Sarvak组储层提供油源,而上覆的厚度约8m的Laffan组泥岩又作为一套优质盖层与Sarvak组不整合接触 [8] 。

研究区Sarvak组平均厚度为625 m,自上而下划分为13个段,其中Sarvak1~7段为油层,Sarvak8段为油水过渡层,底部为水层。笔者只针对含油层段(Sarvak1~8)储层进行了研究。

3.1. 储层岩性及储集空间类型

按Dunham的碳酸盐岩分类标准(Dunham, 1962),扎格罗斯盆地Sarvak组地层岩石类型按粒度由细到粗可划分为泥晶灰岩、粒泥灰岩、泥粒灰岩和颗粒灰岩。除个别小的层段外,Sarvak组含油层段整体岩性纯度较高,分选、磨圆度中–高等。含有丰富的生物骨架颗粒,可见有孔虫、蛤类、瓣鳃类和腹足类生物化石,孔隙类型丰富,多以次生孔隙为主(原生孔隙在成岩作用过程中遭到破坏),孔隙主要包括晚期溶蚀作用形成的粒间孔、铸模孔以及以生物体腔孔为主的粒内孔,其中粒间溶孔是最主要的孔隙类型,部分孔隙被亮晶方解石胶结物充填 [9] [10] 。另外微溶洞相当发育,主要是溶孔被进一步溶蚀扩大后形成的孔隙性溶洞,岩心薄片偶尔可见个别裂缝发育。在EMI电成像测井图上,可见大量的微溶洞和溶孔,密度和面积都较大,平均视面孔率高达9.1%,未见裂缝特征,图中发亮的斑点则是表明先前的溶孔和微溶洞已被亮晶方解石所胶结(见图2)。因此,Sarvak组为孔隙型储层,粒间孔和微溶洞是其主要储集空间,裂缝发育程度不高,这与Sarvak组发育大量微裂缝的传统认识有别 [2] [10] [11] 。

3.2. 储层物性分析

对该区B井Sarvak1~8段共计1130个岩样进行了分析(其中大多数岩样来自Sarvak3段),岩心孔隙度主要分布区间在2%~28%,平均孔隙度约13% (见图3);岩心渗透率主要分布区间在0.1~100 mD,平

Figure 2. Electric image log result of Sarvak Formation of Well A in Z oil field in Zagros Basin

图2. 扎格罗斯盆地Z油田A井Sarvak组EMI电成像测井解释成果图

Figure 3. Core porosity statistical histogram of Sarvak Formation of Well B in Z oil field in Zagros Basin

图3. 扎格罗斯盆地Z油田B井Sarvak组岩心孔隙度统计直方图

均渗透率为14 mD (见图4)。结合岩心分析和标定结果,并依据统计回归得到的岩心孔隙度与渗透率的关系(见图5),对该区B井进行了常规测井数据处理(见图6),分析结果如下:Sarvak组含油层段(Sarvak1~8段)储层总体无铀伽马含量低,泥质含量较少,孔隙度较高,由补偿中子、密度和声波共同求取的平均孔隙度为10.2%,孔隙度变化范围在3.0%~25.0%之间。双侧向电阻率值较高,深侧向电阻率变化范围在4~100 ohmm之间,平均含油饱和度大于50%。储层渗透率总体偏低,渗透率变化范围在0.1~62.7 mD之间,平均渗透率只有3.8 mD。其中Sarvak3段储层物性最好,该段在整个油田区域平均厚度虽然只有25 m,但平均孔隙度高达17.5%,最高可达23.9%,平均渗透率22.4 mD,最高值为62.7 mD (见表1),含油饱和度超过80%,这点在图7的岩心照片中得到印证,图中Sarvak3段岩心饱含油。因此,Sarvak组总体为髙孔–低渗型储层,低渗透率的原因主要是由于沟通孔隙之间的吼道太窄或被亮晶方解石胶结物充填所致(见图8)。

Figure 4. Core permeability statistical histogram of Sarvak Formation of Well B in Z oil field in Zagros Basin

图4. 扎格罗斯盆地Z油田B井Sarvak组岩心渗透率统计直方图

Figure 5. Relationship diagram between core porosity and permeability of Sarvak Formation of Well B in Z Oil Field in Zagros Basin

图5. 扎格罗斯盆地Z油田B井Sarvak组岩心孔隙度与渗透率关系图

Figure 6. Conventional log result of Sarvak Formation of Well B in Z Oil Field in Zagros Basin

图6. 扎格罗斯盆地Z油田B井Sarvak组常规解释成果图

3.3. 沉积环境分析

Sarvak组沉积序列主要为陆架型浅海碳酸盐岩台地 [2] ,沉积范围较广,厚度相对稳定,其沉积相带主要包括局限台地相、开阔台地相以及台地边缘浅滩相。

结合A井Sarvak1~8段井筒取心结果和Sarvak2~6段岩心薄片结果对沉积环境进行了综合分析,具体描述如下:Sarvak1段(见图7)以棕灰色团块状泥粒灰岩为主,粒间孔、生物体腔孔发育,可见微裂缝,中等油气显示,属于水动力环境中等的开阔台地相沉积;Sarvak2段(见图7图8(a))以灰色致密块状泥晶灰岩为主,叠层石偶尔可见,无油气显示,发育微孔,泥晶占绝对优势,颗粒含量很低,可见微生物席,表明水动力环境较弱,属于局限台地相沉积;Sarvak3段(见图7图8(b)~(d))发育棕色块状亮晶生屑颗粒灰岩,含油饱满,颗粒以生物碎屑为主,分选、磨圆较好,薄片显示有粒间孔、铸模孔和生物体腔孔,部分孔隙被亮晶方解石胶结物充填,另外多见小的溶洞,属于高能水动力环境下的台地边缘浅滩相沉积;Sarvak4段(见图7图8(e),图8(f))主要发育灰白色块状泥晶灰岩、粒泥灰岩和泥粒灰岩,弱油气显示,颗粒含量少,颗粒以底栖有孔虫碎屑为主,生物体腔孔发育,岩心呈杂色团块结构,团块部分颜色均一,局部发育少量微裂缝,微裂缝主要沿生物席发育,属于中等水动力环境下的开阔台地相沉积;Sarvak5段(见图7图8(g),图8(h))以棕色块状颗粒灰岩和泥粒灰岩为主,中等油气显示,生物碎屑丰富,发育粒间孔、溶蚀铸模孔和有孔虫、蛤类生物体腔孔,另外微溶洞也比较发育,部分孔隙被亮晶方解石胶结物充填,属于中–高能水动力环境,具体应属于靠近台地边缘浅滩的开阔台地相沉积;Sarvak6段(见图7图8(i))岩性相对较杂,发育棕灰色颗粒灰岩夹泥粒灰岩,弱–中等油气显示,孔隙为粒间孔及溶蚀铸模孔,可见方解石胶结物,颗粒灰岩中可见平行层理,自下而上颗粒灰岩厚度增加,纵向上发育若干个泥粒灰岩——颗粒灰岩旋回,说明水体能量逐渐增强。生物碎屑以棘皮动物为主,磨圆普遍较差,属于开阔台地相沉积;Sarvak7段(见图7)以块状灰色泥晶灰岩为主,泥质含量增加,弱油气显示,水动力条件较弱,属于局限台地相沉积;Sarvak8段(见图7)以棕灰色块状生屑颗粒灰岩为主,岩性较纯,分选、磨圆较好,油气显示中等,水动力条件较强,属于台地边缘浅滩相沉积(见表1)。各段储层层内相对均质,层间非均质性严重。

3.4. 储层地层层序

利用测井曲线结合岩心进行了地层层序划分,整个Sarvak组含油层段(Sarvak1~8段)由3个垂向加积

Figure 7. Core images of Sarvak Formation (S1-S8) of Well A in Z Oil Field in Zagros Basin

图7. 扎格罗斯盆地Z油田A井Sarvak组(1~8段)岩心照片

(a) 泥晶灰岩,A井2822.3 m,致密(微孔),铸体薄片;(b) 亮晶生屑颗粒灰岩,A井2843.9 m,生物体腔孔和粒间孔,可见亮晶方解石胶结,铸体薄片;(c) 亮晶生屑颗粒灰岩,A井2853.7 m,粒间孔、铸模孔和微溶洞,可见亮晶方解石胶结,铸体薄片;(d) 亮晶生屑颗粒灰岩,A井2853.9 m,粒间孔、铸模孔和微溶洞,生物碎屑发育且见亮晶方解石胶结,铸体薄片;(e) 泥晶灰岩、粒泥灰岩或泥粒灰岩,A井2860.4 m,微孔,可见被方解石胶结物充填的微裂缝,铸体薄片;(f) 泥晶灰岩、粒泥灰岩或泥粒灰岩,A井2860.6 m,微孔,可见圆盘虫等底栖有孔虫体腔孔,铸体薄片;(g) 亮晶生屑颗粒灰岩、泥粒灰岩,A井2878.9 m,粒间孔、铸模孔和有孔虫、蛤类生物体腔孔,生物碎屑发育,可见亮晶方解石胶结,铸体薄片;(h) 颗粒灰岩,A井2892.1 m,粒间孔、铸模孔和微溶洞,可见亮晶方解石胶结,铸体薄片;(i) 颗粒灰岩、泥粒灰岩,A井2918.4 m,粒间孔和铸模孔,棘皮动物碎片发育,可见亮晶方解石胶结,铸体薄片;

Figure 8. Core slice micro images of Sarvak Formation (S2~S6) of Well A in Z oil field, the Zagros Basin

图8. 扎格罗斯盆地Z油田A井Sarvak组(2~6段)岩心薄片显微照片

Table 1. Reservoir types of Sarvak Formation (S1~S8) in Z oil field, the Zagros Basin

表1. 扎格罗斯盆地Z油田Sarvak组(1~8段)储层类型

向上变粗的反旋回组成,也就是分为3个四级层序(见图9)。在该地区,四级层序中缺少低位体系域沉积(LST),只存在高位体系域(HST)和海侵体系域(LST)。高位体系域主要由颗粒灰岩和一部分泥粒灰岩组成,海侵体系域则主要由泥质含量稍高的泥晶灰岩和粒泥灰岩组成。

Figure 9. Stratigraphic sequence classification of oil bearing zone of Sarvak Formation in Z oil field, the Zagros Basin

图9. 扎格罗斯盆地Z油田Sarvak组含油层段层序划分

3.5. 储层控制因素分析

扎格罗斯盆地Dezful凹陷Sarvak组灰岩储层主要受沉积环境和成岩作用的影响。

沉积环境中动能的高低直接影响岩性和原生孔隙的发育 [12] 。局限台地相沉积为低能静水环境,岩性以块状粒泥灰岩、泥晶灰岩为主,整体较致密,孔隙不发育或只发育微孔;开阔台地相沉积水体能量中等,沉积物结构变化大,岩性以粒泥灰岩、泥粒灰岩为主,局部夹薄层颗粒灰岩,普遍发育强烈生物扰动及大量生物钻孔,发育粒间孔、铸模孔和生物体腔孔。台地边缘浅滩沉积水动力环境较强,发育粒度粗–中等的颗粒灰岩,岩性较纯,分选、磨圆较好,富含生物碎屑及泥晶球粒,粒间孔比较发育,同时发育铸模孔和生物体腔孔,储层物性较好。

成岩作用对Sarvak组灰岩储层的影响既有建设性的,又有破坏性的 [13] 。最典型的建设性成岩作用是溶蚀作用。Sarvak组沉积时期,海平面下降时沉积物暴露在地表,接收大气降水和海岸混合水的溶蚀,具体表现为含CO2的地表水对灰岩发生溶解和淋滤作用,使得沉积物中方解石含量高的泥屑部分或亮晶胶结部分发生溶蚀而产生次生微孔,同时使得粒间孔扩大甚至形成微溶洞,而后期埋藏叠加酸性流体会进一步加剧溶蚀,可以有效改善储层物性 [14] [15] [16] [17] 。而以亮晶方解石胶结为主的胶结作用又使原生孔隙和早期溶蚀孔隙被充填,造成灰岩孔隙度降低,对储层储集性能起破坏作用 [18] [19] 。另外,压实和压溶作用等也影响了储层的储集性能。

4. 储层开发建议

Sarvak组总体为孔隙型储层,孔隙度虽然较高,但渗透率普遍不高,主要原因是亮晶方解石胶结物或其他杂基充填了吼道和部分粒间孔,导致各个孔隙孤立存在,缺少了连接孔隙的通道。因此,在开发过程中,建议采取酸化等措施,这样做可以溶解方解石胶结物,有效打开吼道,增大孔隙,提高产能。

Sarvak组各段储层层内均质性较好,而层间非均质性较强。Sarvak3段储层孔隙度较高,渗透率中等,是Sarvak组物性最好的储层段,可以作为优先开发的层位。但由于储层平均厚度只有25 m,会严重影响产能,建议采用水平井或大斜度井裸眼筛管完井方式。这种完井方式不需要射孔和下入生产防砂管,可以支撑井壁,防止井眼坍塌,使储层免受水泥浆的污染,而且油层全部敞开,增大了泄油面积,既能节省成本,又可以达到有效增产的目的。

5. 结论

1) Sarvak组地层发育泥晶灰岩、粒泥灰岩、泥粒灰岩和生物碎屑灰岩,储集空间主要为粒间溶孔和微溶洞,裂缝发育程度较低,整体为髙孔–低渗的孔隙型储层。

2) Sarvak组沉积环境为浅海碳酸盐台地的局限台地相、开阔台地相和台地边缘浅滩相,含油层段由3个垂向加积向上变粗的四级层序组成。

3) Sarvak组灰岩储层受沉积环境和成岩作用的影响,沉积环境中动能的高低影响岩性和原生孔隙的发育,溶蚀作用可使胶结物溶解,孔隙扩大,而胶结和压溶作用又可使孔隙变得致密。

4) 建议将物性好的髙孔–中渗的Sarvak3段储层作为重点开发层位,并采取酸化等措施改善储层物性,采用水平井或大斜度井裸眼筛管完井方式增大泄油面积。

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