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伊拉克M油田白垩系Mishrif组沉积特征及控储机理

李峰峰 郭睿 余义常 宋世琦

李峰峰, 郭睿, 余义常, 宋世琦. 伊拉克M油田白垩系Mishrif组沉积特征及控储机理[J]. 沉积学报, 2020, 38(5): 1076-1087. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
引用本文: 李峰峰, 郭睿, 余义常, 宋世琦. 伊拉克M油田白垩系Mishrif组沉积特征及控储机理[J]. 沉积学报, 2020, 38(5): 1076-1087. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
LI FengFeng, GUO Rui, YU YiChang, SONG ShiQi. Sedimentary Characteristics and Control in Reservoirs in the Cretaceous Mishrif Formation, M Oilfield, Iraq[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(5): 1076-1087. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
Citation: LI FengFeng, GUO Rui, YU YiChang, SONG ShiQi. Sedimentary Characteristics and Control in Reservoirs in the Cretaceous Mishrif Formation, M Oilfield, Iraq[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(5): 1076-1087. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084

伊拉克M油田白垩系Mishrif组沉积特征及控储机理

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
基金项目: 

国家科技重大专项 2017ZX05030⁃001

详细信息
    作者简介:

    李峰峰,男,1990年出生,博士研究生,油气开发地质,E⁃mail: 18810853190@163.com

  • 中图分类号: P618.13

Sedimentary Characteristics and Control in Reservoirs in the Cretaceous Mishrif Formation, M Oilfield, Iraq

Funds: 

National Science and Technology Major Project 2017ZX05030⁃001

  • 摘要: 为明确伊拉克M油田白垩系Mishrif组碳酸盐岩储层成因,基于岩芯观察、铸体薄片、物性分析及测井资料,通过沉积微相分析确定研究区沉积环境,系统分析不同沉积相储层特征。结果表明:M油田Mishrif组为带障壁的缓坡环境,包括潟湖边缘坪、潟湖、台内滩、滩后、潮道、浅滩、滩前及开阔浅海。中、高渗储层主要发育于浅滩和滩前等高能沉积环境,储集层以粒间孔和粒间溶孔为主,发育大孔喉,生屑滩储集层和滩前储集层物性分布区间较大。潟湖边缘坪、潟湖、台内滩及滩后等低能沉积环境以低渗和特低渗储集层为主,孔隙度跨度大,孔隙类型主要为基质微孔、颗粒微孔、铸模孔和粒间孔,以微喉和中喉为主,喉道分选较好。综合分析认为:沉积相通过控制沉积物的结构组分控制了岩石的成岩演化。高能沉积型储集层以溶蚀作用和胶结作用为主,储集层物性是胶结物对孔隙和喉道充填封堵程度的函数;低能沉积型储层是生物多样性和差异成岩作用的结果,选择性溶蚀作用、与生物扰动相伴生的白云化作用、泥晶化作用、胶结作用、非选择性溶蚀作用和混合白云化作用形成的复杂孔隙控制了储集层物性。
  • 图  1  M油田构造地理位置[1]和Mishrif组顶面构造图

    Figure  1.  Structure location of M oilfield in Iraq and structural map of the Mishrif Formation

    图  2  M油田Mishrif组综合柱状图

    Figure  2.  Comprehensive column for the Mishrif Formation, M oilfield

    图  3  M油田Mishrif组沉积微相特征

    Figure  3.  Ramp microfacies, Mishrif Formation, M oilfield

    图  4  M油田Mishrif组带障壁的缓坡沉积环境

    Figure  4.  Ramp of the Mishrif Formation in M oilfield

    图  5  M油田Mishrif组沉积相测井特征

    Figure  5.  Characteristics of different facies of the Mishrif Formation in M oilfield

    图  6  M油田Mishrif组不同沉积相储层物性特征

    Figure  6.  Physical properties of different facies of the Mishrif Formation in M oilfield

    图  7  Mishrif组高能沉积环境成岩作用特征

    (a)M⁃46井,2 941.85 m,厚壳蛤滩,强溶蚀,弱胶结,23.94%,246×10-3 μm2;(b)M⁃46井,2 942.54 m,厚壳蛤滩,强溶蚀,中等胶结,22.45%,57×10-3 μm2;(c)M⁃29井,2 517.56 m,生屑滩,强溶蚀,弱胶结,25.78%,145×10-3 μm2;(d)M⁃29井,2 512.17 m,生屑滩,强溶蚀,中等胶结,12.04%,5.9×10-3 μm2;(e)M⁃29井,2 530.46 m,生屑滩,弱溶蚀,致密胶结,4.08%,0.01×10-3 μm2;(f)M⁃46井,2 993.48 m,滩前,强溶蚀,弱胶结,33.85%,198×10-3 μm2;(g)M⁃46井,2 988.94 m,滩前,强溶蚀,中等胶结,20.15%,26×10-3 μm2;(h)M⁃29井,2 554.81 m,滩前,弱溶蚀,致密胶结,15.21%,<0.01×10-3 μm2

    Figure  7.  Diagenetic characteristics of the high⁃energy environment in the Mishrif Formation

    图  8  M油田Mishrif组不同沉积相孔隙特征

    Figure  8.  Pore characteristics of different facies in the Mishrif Formation, M oilfield

    图  9  Mishrif组低能沉积环境成岩作用特征

    (a)M⁃46井,2 965.70 m,潟湖,生物扰动作用,方解石充填;(b)M⁃46井,2 938.15 m,潟湖,生物扰动作用,同生碎屑颗粒充填;(c)M⁃46井,2 975.72 m,潟湖,生物扰动作用,准同生白云化;(d)M⁃46井,2 862.05 m,潟湖,生物扰动作用,埋藏白云化;(e)M⁃46井,2 969.70 m,潟湖,生物扰动作用,过白云化;(f)M⁃46井,2 885.84 m,台内滩,颗粒泥晶化作用,粒间胶结作用;(g)M⁃46井,2 888.15 m,台内滩,藻屑和双壳被选择性溶蚀;(h)M⁃46井,2 887.97 m,台内滩,藻屑和双壳被选择性溶蚀

    Figure  9.  Diagenetic characteristics of the low⁃energy environment of the Mishrif Formation

    表  1  M油田Mishrif组不同沉积相孔喉特征

    Table  1.   Porethroat characteristics of different facies from the Mishrif Formation, M oilfield

    沉积相 最大喉道半径/μm 中值半径/μm 孔喉分选系数
    最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值
    厚壳蛤滩 60.3 1.4 26.99 7.21 0.38 1.69 12.10 0.25 3.94
    生屑滩 63.68 0.24 13.06 7.22 0.13 0.66 159.56 0.29 16.20
    滩前 50.17 0.2 4.70 2.78 0.05 0.46 4.38 0.19 1.20
    潟湖边缘坪 23.70 0.42 2.33 0.81 0.15 0.44 9.61 0.93 2.48
    台内滩 38.22 0.26 2.40 0.98 0.03 0.31 3.77 0.06 0.32
    滩后 2.27 0.42 1.04 0.26 0.1 0.19 2.73 0.78 1.53
    潟湖相 57.71 0.04 3.88 0.98 0.01 0.24 17.0 0.04 1.10
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-17
  • 修回日期:  2019-08-26
  • 刊出日期:  2020-10-10

目录

    伊拉克M油田白垩系Mishrif组沉积特征及控储机理

    doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
      基金项目:

      国家科技重大专项 2017ZX05030⁃001

      作者简介:

      李峰峰,男,1990年出生,博士研究生,油气开发地质,E⁃mail: 18810853190@163.com

    • 中图分类号: P618.13

    摘要: 为明确伊拉克M油田白垩系Mishrif组碳酸盐岩储层成因,基于岩芯观察、铸体薄片、物性分析及测井资料,通过沉积微相分析确定研究区沉积环境,系统分析不同沉积相储层特征。结果表明:M油田Mishrif组为带障壁的缓坡环境,包括潟湖边缘坪、潟湖、台内滩、滩后、潮道、浅滩、滩前及开阔浅海。中、高渗储层主要发育于浅滩和滩前等高能沉积环境,储集层以粒间孔和粒间溶孔为主,发育大孔喉,生屑滩储集层和滩前储集层物性分布区间较大。潟湖边缘坪、潟湖、台内滩及滩后等低能沉积环境以低渗和特低渗储集层为主,孔隙度跨度大,孔隙类型主要为基质微孔、颗粒微孔、铸模孔和粒间孔,以微喉和中喉为主,喉道分选较好。综合分析认为:沉积相通过控制沉积物的结构组分控制了岩石的成岩演化。高能沉积型储集层以溶蚀作用和胶结作用为主,储集层物性是胶结物对孔隙和喉道充填封堵程度的函数;低能沉积型储层是生物多样性和差异成岩作用的结果,选择性溶蚀作用、与生物扰动相伴生的白云化作用、泥晶化作用、胶结作用、非选择性溶蚀作用和混合白云化作用形成的复杂孔隙控制了储集层物性。

    English Abstract

    李峰峰, 郭睿, 余义常, 宋世琦. 伊拉克M油田白垩系Mishrif组沉积特征及控储机理[J]. 沉积学报, 2020, 38(5): 1076-1087. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
    引用本文: 李峰峰, 郭睿, 余义常, 宋世琦. 伊拉克M油田白垩系Mishrif组沉积特征及控储机理[J]. 沉积学报, 2020, 38(5): 1076-1087. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
    LI FengFeng, GUO Rui, YU YiChang, SONG ShiQi. Sedimentary Characteristics and Control in Reservoirs in the Cretaceous Mishrif Formation, M Oilfield, Iraq[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(5): 1076-1087. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
    Citation: LI FengFeng, GUO Rui, YU YiChang, SONG ShiQi. Sedimentary Characteristics and Control in Reservoirs in the Cretaceous Mishrif Formation, M Oilfield, Iraq[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(5): 1076-1087. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.084
      • M油田位于伊拉克东南部巴士拉以北,构造上位于美索不达米亚盆地前缘带[1]图1a),为大型碳酸盐岩油田,主力油藏为白垩系Mishrif组生物碎屑灰岩。油田目前正处于开发上产阶段,地质认识程度较低,国内外尚无有关M油田构造、层序沉积及储层等研究的文献报道。美索不达米亚盆地在白垩纪以浅海陆架碳酸盐岩沉积为主[1],构造作用影响弱,沉积相是控制储层特征的主要因素。Mishrif组整体处于海退沉积背景[2],沉积了厚层的碳酸盐岩地层,是伊拉克东南部油田重要的油气产层。厚壳蛤滩是该区Mishrif组重要的储层相,目前对于Mishrif组厚壳蛤滩储层沉积环境存在不同的认识:Aqrawi et al. [3]提出伊拉克南部厚壳蛤滩形成于缓坡沉积环境,Mahdi et al. [45]认为伊拉克南部Mishrif组为镶边台地环境,Awadeesian et al. [6]指出Mishrif组早期为缓坡环境,逐渐演化为镶边台地环境。对不同油田Mishrif组地层的沉积环境认识也存在差异,研究区西北部的西古尔纳油田Mishrif组为镶边碳酸盐岩台地[78],北部的哈法亚油田早期研究认为Mishrif组厚壳蛤滩发育于镶边台地环境[911],最新研究认为Mishrif组为具弱镶边特征的缓坡沉积环境[12];西部的鲁迈拉油田Mishrif组为缓坡环境[13],东部阿扎德甘油田Savark组上部(相当于Mishrif组)为镶边台地环境[14]。M油田开发早期通过类比距离较近的阿扎德甘油田,认为Mishrif组为镶边台地环境。伊拉克南部沉积环境复杂,地质观点和认识差异较大,M油田尚未进行沉积微相分析,通过类比方法取得的认识可靠性较低,也无法满足开发生产的精度需求。本文基于岩芯资料和铸体薄片资料,从沉积微相分析着手,判别研究区沉积环境,建立Mishrif组沉积模式,并基于大量的分析实验数据,开展沉积相与储集层的关系研究。

        图  1  M油田构造地理位置[1]和Mishrif组顶面构造图

        Figure 1.  Structure location of M oilfield in Iraq and structural map of the Mishrif Formation

      • M油田为一南北向长轴背斜,面积约750 km2,Mishrif油藏以生物碎屑灰岩为主,地层厚度约300 m,地质储量占整个油田的52%。Mishrif组地层包含3个三级层序[4],与下伏的Rumaila组地层呈整合接触关系,与上覆的Khasib组地层呈不整合接触关系[15],垂向上分为M cap、MA、MB1、MB2.1、MB2.2和MC六个层(图2)。自油田开发至今,Mishrif组共有6口取芯井(图1b),取芯长度244.6 m,基本涵盖了整个Mishrif组,岩芯切面照片清晰完整,取样频率约2~6个/m,包含787块物性分析数据,785块铸体薄片样品及512块压汞数据,可支撑岩石类型、结构构造、储集层特征及成因分析研究。

        图  2  M油田Mishrif组综合柱状图

        Figure 2.  Comprehensive column for the Mishrif Formation, M oilfield

      • 标准微相是对具有相同标志的微相的概括,这些标志简单,非定量或半定量化,易于识别[16]。Wilson[17]提出的镶边碳酸盐岩台地综合沉积模式包含9个标准相带(FZ1~FZ9)和24个标准微相(SMF1~SMF24),Flügel[18]对Wilson综合沉积模式进行了修订,原来的24个标准微相修订为26个标准微相(SMF1~SMF26),并建立了缓坡台地模式和30个缓坡微相(RMF1~RMF30)。基于Wilson和Flügel碳酸盐沉积模式和微相类型,通过岩芯和铸体薄片资料,根据岩石结构和生物碎屑等特征在研究区Mishrif组识别出15种沉积微相:含海绵骨针泥灰岩(MFT1)、含掘穴泥灰岩(MFT2)、泥晶棘屑灰岩(MFT3)、似球粒生屑灰岩(MFT4)、亮晶有孔虫灰岩(MFT5)、绿藻泥晶灰岩(MFT6)、生屑泥晶灰岩(MFT7)、泥晶生屑灰岩(MFT8)、含栗孔虫泥灰岩(MFT9)、含掘穴泥晶生屑灰岩(MFT10)、生屑漂浮岩(MFT11)、厚壳蛤生屑灰岩(MFT12)、生屑颗粒灰岩(MFT13)、圆笠虫生屑灰岩(MFT14)、含生屑灰质云岩(MFT15)共,不同沉积微相识别、典型岩芯、铸体薄片及反映的水体环境总结如图3所示。

        图  3  M油田Mishrif组沉积微相特征

        Figure 3.  Ramp microfacies, Mishrif Formation, M oilfield

        基于15种沉积微相的岩石类型,沉积构造及结构组分等综合分析,发现M油田Mishrif组沉积微相具有以下特征:

        (1) Mishrif组所有取芯层段岩石颗粒组分主要为生物介壳碎屑,其次是似球粒,部分似球粒仍可模糊识别出其生物类型,如似球粒生屑灰岩微相中似球粒是粒径较小的底栖有孔虫泥晶化作用的结果。丰富的集合颗粒是镶边碳酸盐岩台地的特征,但在缓坡中却不发育[18],整个层段中未见鲕粒、内碎屑、集合颗粒及豆粒等颗粒组分。

        (2) 整个Mishrif组生物碎屑类多样,生物相带分区不明显,从外缓坡到内缓坡,无论粒泥灰岩、泥粒灰岩、颗粒灰岩还是砾屑灰岩,生物碎屑类型及组合相似。外缓坡中常见的海绵骨针、介形虫等生物碎屑在内缓坡潟湖环境中也可发育,中缓坡中常见的棘皮类、底栖有孔虫类等生屑,在内缓坡台内滩和潟湖中也可见到。底栖有孔虫、棘皮类、双壳类、厚壳蛤和似球粒是Mishrif组最主要的生屑类型,还发育少量的绿藻类、苔藓类、介形虫、海绵骨针及腹足类等生屑。

        (3) 岩石颗粒组分成熟度较低,所有微相中均包含不同的生物碎屑,岩石碎屑颗粒组分中通常以一种生屑为主、多种生屑为辅,如厚壳蛤生屑灰岩、圆笠虫生屑灰岩和棘屑生屑灰岩等微相,或多种生屑等比例组成,如生屑颗粒灰岩、泥晶生屑灰岩等微相。

        (4) 除了泥晶棘屑灰岩、似球粒生屑灰岩和亮晶有孔虫生屑灰岩3种沉积微相,其他沉积微相的岩石颗粒结构成熟度较低。如生屑漂浮岩微相和厚壳蛤生屑灰岩微相,颗粒分选和磨圆较差,易见大的厚壳蛤碎片;圆笠虫生屑灰岩虽然磨圆较好,但分选较差;具生物扰动的含掘穴泥灰岩和泥晶生屑灰岩等微相,潜穴内和扰动基底具有不同的岩石结构,微观非均质性较强;含栗孔虫生屑灰岩微相中粒径较大的栗孔虫离散分布于泥晶基质。

        (5) 中缓坡和外缓坡沉积微相中未见滑塌重力流沉积,中缓坡发育分选较好、沉积能量较高的似球粒生屑灰岩、亮晶有孔虫生屑灰岩和沉积能量较低的泥晶棘屑灰岩微相,岩芯上可见平行层理,显示了正常的水动力沉积作用。外缓坡发育含海绵骨针泥灰岩和含掘穴泥灰岩微相,岩芯致密缺乏纹层构造,反映了水体较深的安静低能环境,未见重力滑塌构造。

      • 上述沉积微相分析表明:M油田Mishrif组不具备镶边台地沉积特征。综合研究认为:研究区Mishrif组为带障壁的缓坡沉积环境,包含内缓坡、中缓坡和外缓坡三个相带,发育潟湖边缘坪、潟湖、台内滩、滩后、浅滩、潮道、滩前和开阔浅海等8种沉积相(图4),不同沉积相古地理位置、水体能量、沉积物组分和结构存在显著差异。

        图  4  M油田Mishrif组带障壁的缓坡沉积环境

        Figure 4.  Ramp of the Mishrif Formation in M oilfield

        开阔浅海:开阔浅海位于中缓坡下部和外缓坡,沉积微相包括含海绵骨针泥灰岩(MFT1)、含掘穴泥灰岩(MFT2)和泥晶棘屑灰岩(MFT3)。水体较深,沉积能量较低,岩石泥质含量较高,开阔浅海相主要在MB2.2层发育。测井曲线特征表现为高伽马、低电阻和高密度特征,可见伽马曲线高值尖峰(图5a)。

        图  5  M油田Mishrif组沉积相测井特征

        Figure 5.  Characteristics of different facies of the Mishrif Formation in M oilfield

        浅滩:位于内缓坡,整体处于浪基面之上,沉积微相包括亮晶有孔虫生屑灰岩(MFT5)、厚壳蛤生屑灰岩(MFT12)、生屑颗粒灰岩(MFT13)和圆笠虫生屑灰岩(MFT14)。水体能量较高,岩石泥质含量较低,根据沉积物颗粒组分差异可细分为厚壳蛤滩、生屑滩和圆笠虫滩。其中圆笠虫滩主要在MB2.1上部发育,厚度仅1.6 m;厚壳蛤滩主要在MB1中下部、MB2.1中下部和MC顶部发育,厚度可达12 m;生屑滩主要发育在Mishrif组上段,厚度可达17 m。浅滩伽马曲线呈箱状,电阻率曲线和密度曲线呈漏斗状,表现为低伽马、高电阻和低密度特征(图5b)。早期研究已经证实Mishrif组上部发育潮道,从钻遇Mishrif组的51口井的测井曲线中,有21口井可识别出钟型或箱型韵律(图5c),潮道切割浅滩并延伸至潟湖,连通了潟湖与广海海域的水体,沉积微相特征与浅滩相似,测井曲线呈低伽马、中高电阻率、低密度特征。

        滩后和滩前:滩后位于内缓坡障壁滩向陆一侧,受滩体的遮挡,水体能量较弱,泥质含量较高。沉积微相主要为生屑漂浮岩(MFT11),浅滩生物碎屑经水体搬运至滩后的泥晶基质中,生屑多呈漂浮结构,颗粒可大于2 mm。滩后伽马曲线呈弱漏斗状,物性曲线呈弱钟状,曲线齿化程度较低,具有中高伽马、中低电阻、高密度特征(图5d)。滩前位于中缓坡上部,障壁滩向海一侧,水体能量较强,对沉积物的颠选淘洗作用较强,岩石泥质含量较低,颗粒分选和磨圆较好。沉积微相包括泥晶棘屑灰岩(MFT3)、似球粒生屑灰岩(MFT4)和亮晶有孔虫灰岩(MFT5)。伽马曲线呈弱钟型,曲线值向上逐渐变高,物性曲线整体呈漏斗状,曲线齿化较弱,具有中高伽马、低电阻、中高密度特征(图5e)。滩前和滩后沉积水体能量不同,导致沉积物的颗粒组分和岩石结构存在显著差异。

        潟湖和台内滩:潟湖位于内缓坡中的构造洼地,主体位于浪基面之下,沉积能量较低,水体扰动较弱,沉积微相包括绿藻泥晶灰岩(MFT6)、生屑泥晶灰岩(MFT7)、泥晶生屑灰岩(MFT8)含栗孔虫泥灰岩(MFT9)、含掘穴泥晶生屑灰岩(MFT10)。潟湖测井曲线齿化严重,具有高伽马、低电阻、高密度特征(图5f)。台内滩位于内缓坡构造隆起,靠近浪基面,水体能量较强,沉积微相主要为生屑泥晶灰岩(MFT7)、泥晶生屑灰岩(MFT8),台内滩测井曲线表现为指状的低伽马,高电阻和低密度特征(图5g),与相邻的潟湖测井特征形成明显对比。

        潟湖边缘坪:位于潟湖向陆一侧边缘,沉积微相为含生屑灰质云岩(MFT15)和泥晶生屑灰岩(MFT8)。测井曲线表现为中低伽马、高电阻、高密度特征(图5h),与潟湖测井曲线相比,潟湖边缘坪曲线齿化程度较低,曲线变化平稳。早期研究将潟湖边缘坪定义为潮上坪,认为厚层的白云岩是蒸发环境下准同生白云化作用的结果,但进一步研究发现,中白垩统时期,阿拉伯板块东北缘位于北半球靠近赤道的位置,气候为热带—亚热带温暖湿润的环境[19],不具备干旱的蒸发条件,且准同生白云化作用需要潟湖咸化的水体和较高的Mg2+与Ca2+比率[2021],然而,潟湖边缘坪在MA段下部与潮道相伴生,潮道连通了广海和潟湖,使水体不具备咸化条件。该层段缺乏暴露成因和风暴成因等构造特征,如鸟眼构造、层状叠层石、砾屑石灰岩或丘状层理等特征[22]。潮上带由于气候和地理环境限制,无论是狭盐性还是广盐性生物都很少或不发育,但该层段岩石中生物碎屑含量比较高,可见双壳类和棘皮类等生屑,不符合潮上带的沉积特征。综合分析认为:潟湖边缘坪形成于海平面下降时期,潟湖向陆一侧地层发生暴露,在湿润气候条件下发育淡水透镜体,与半咸化海水接触发生混合白云化形成厚层的白云岩地层。

      • 不同沉积环境的储集层物性差异较大(图6)。根据水体能量可将沉积相分为高能沉积环境和低能沉积环境:高能沉积环境处于构造高部位,水体开阔,营养物质交换充分,原始沉积物泥质含量低,具颗粒支撑结构,高能沉积环境包括浅滩和滩前,浅滩又可分为厚壳蛤滩、生屑滩和圆笠虫滩;低能沉积主要指障壁滩向陆一侧的沉积环境,包括潟湖、台内滩、滩后、潟湖边缘坪和向海一侧的开阔浅海。M油田Mishrif组储集层物性下限值孔隙度为8%,渗透率为0.1×10-3 μm2,开阔浅海沉积物物性较差,通常为非储层。厚壳蛤滩储层物性较好,以中高孔中高渗储层为主,孔渗相关性较低;滩前和生屑滩储层孔渗相关性较好,但储层物性分布范围较广,从低孔低渗至高孔高渗均有发育,圆笠虫滩储层样品较少,以高孔中渗为主。低能沉积型储层渗透率通常低于10×10-3 μm2,潟湖边缘坪储层物性分布比较集中,以中孔低渗为主;滩后相储层主要为低孔低渗型;台内滩储层和潟湖相储层孔隙度分布范围较宽,包括低孔低渗、中孔低渗和高孔低渗,发育少量的中孔中渗。总体来看,高孔高渗储层主要发育于高能沉积环境,沉积相对储层物性控制不甚明显,同一沉积相储层物性差异较大。

        图  6  M油田Mishrif组不同沉积相储层物性特征

        Figure 6.  Physical properties of different facies of the Mishrif Formation in M oilfield

        浅滩相储层最大喉道半径和喉道中值半径较大,但生屑滩储层喉道分选较差;滩前相储层最大吼道半径平均值较小,分选较好。低能沉积型储层最大喉道半径偏小,孔喉分选较好。但潟湖相储集层最大喉道半径相差近2~3个数量级(表1),分选系数较低,反映了储层大孔喉发育程度较低;滩后相储层最大喉道半径较小,相差1个数量级,分选系数较大,储层微观非均质性较强。

        表 1  M油田Mishrif组不同沉积相孔喉特征

        Table 1.  Porethroat characteristics of different facies from the Mishrif Formation, M oilfield

        沉积相 最大喉道半径/μm 中值半径/μm 孔喉分选系数
        最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值
        厚壳蛤滩 60.3 1.4 26.99 7.21 0.38 1.69 12.10 0.25 3.94
        生屑滩 63.68 0.24 13.06 7.22 0.13 0.66 159.56 0.29 16.20
        滩前 50.17 0.2 4.70 2.78 0.05 0.46 4.38 0.19 1.20
        潟湖边缘坪 23.70 0.42 2.33 0.81 0.15 0.44 9.61 0.93 2.48
        台内滩 38.22 0.26 2.40 0.98 0.03 0.31 3.77 0.06 0.32
        滩后 2.27 0.42 1.04 0.26 0.1 0.19 2.73 0.78 1.53
        潟湖相 57.71 0.04 3.88 0.98 0.01 0.24 17.0 0.04 1.10
      • 沉积环境通过控制沉积物的原始结构组分,进而控制了成岩演化的路线。高能沉积型储层和低能沉积型储层成岩作用不同,其储层物性的影响因素和方式也存在差异。

      • 高能沉积型储层原生粒间孔发育程度较高,成岩作用以胶结作用和溶蚀作用为主,胶结物含量是影响储层物性的主要因素。海平面下降,高能沉积环境地貌较高,更容易发生暴露淋滤,沉积物发生强烈的溶蚀作用,而溶蚀后的Ca2+在重力作用下倾向于沿着优势渗流方向运移,并在滩体下部发生沉淀胶结[7]。因此,高能沉积物中通常是强溶蚀作用和强胶结作用相伴生。基于铸体薄片资料,以胶结物含量10%和30%为界,将胶结程度分为弱胶结、中等胶结和致密胶结,储层物性是胶结物对孔隙和喉道充填堵塞程度的函数。

        厚壳蛤介壳抗溶蚀能力较强,生屑破碎程度较高,粒径差异较大,结构成熟度低,喉道半径较大且非均质性强。厚壳蛤滩古地貌较高,海平面下降更容易发生暴露溶蚀,储层胶结作用主要为弱胶结和中等胶结,弱胶结表现为岩石粒间孔和粒间溶孔发育程度高,孔隙连通性较好,储层物性为高孔高渗(图7a)。中等胶结表现为方解石沿厚壳蛤生屑环边发育,胶结物对孔隙的充填程度较低,对喉道的封堵较弱,孔隙连通性依旧较好,储层表现为高孔中渗特征(图7b)。

        图  7  Mishrif组高能沉积环境成岩作用特征

        Figure 7.  Diagenetic characteristics of the high⁃energy environment in the Mishrif Formation

        生屑滩碎屑粒径差异较大,储层发育大孔喉,喉道非均质性强。生屑类型较多,以粒间孔隙为主,底栖有孔虫抗溶蚀能力较弱,溶蚀作用形成大量连通的生物体腔孔,储层孔渗相关性较好,胶结作用包含弱胶结、中等胶结和致密胶结。弱胶结表现为方解石胶结物离散分布在颗粒边缘或生物体腔中,对储层物性的影响较低,表现为高孔高渗特征(图7c);中等胶结表现为方解石环生屑边缘胶结,对储层的孔隙和喉道充填较为严重,部分区域被致密胶结,局部仍发育连通较好的粒间孔,储层物性表现为中孔低渗(图7d);致密胶结表现为粒间孔隙完全被方解石充填,部分生屑被选择性溶蚀,发育孤立的铸模孔或颗粒微孔,沉积物物性较差,多为非储层(图7e)。

        滩前生屑粒径较小,储层喉道半径小且分布均匀。原生粒间孔发育程度较高,棘屑和似球粒等抗溶蚀能力较强,溶蚀作用形成粒间溶孔,孔渗相关性较好。胶结作用包含弱胶结、中等胶结和致密胶结。弱胶结表现为胶结物环棘屑边缘发育,方解石胶结物粒径较小,对孔隙和喉道的充填堵塞较弱(图7f),储层物性表现为高孔高渗;中等胶结表现为方解石发育在颗粒接触处并堵塞粒径较小的喉道(图7g),储层物性表现为高孔中渗;致密胶结表现为粒间孔隙完全被方解石充填,喉道完全被堵塞,颗粒微孔虽然对储层孔隙度有一定的影响,但对渗透率贡献较小(图7h),沉积物多为非储层。

      • 低能沉积型储层泥质含量较高,原生粒间孔发育程度较低,储层喉道半径较小,分选较好,大孔喉发育程度较低。潟湖、台内滩、滩后和潟湖边缘坪以低渗、特低渗储层为主,中高渗储层发育程度较低,而储层的孔隙度分布范围较广,高孔、中孔和低孔均有发育。低能环境下,不同生屑的化学成分和结构组分不同,发生差异成岩作用,形成复杂的微观孔隙结构,低能沉积型储层物性非均质性是孔隙多样性的结果。高能沉积型储层以原生粒间孔和溶蚀粒间孔为主,偶见生物体腔溶孔,而低能沉积型储层孔隙类型复杂,包括晶间孔、基质微孔、颗粒微孔、铸模孔、粒内孔、生物体腔孔和基质溶孔等(图8)。不同沉积相经历了不同成岩演化,具有不同的孔隙类型和组合方式。

        图  8  M油田Mishrif组不同沉积相孔隙特征

        Figure 8.  Pore characteristics of different facies in the Mishrif Formation, M oilfield

        潟湖相储层孔隙主要为基质微孔、晶间孔和铸模孔,局部发育溶蚀裂缝,裂缝通常呈开启状态,含少量方解石胶结物或未被充填(图8),造成储层具低孔高渗特征。潟湖环境水体能量较低,岩石泥晶含量较高,发育大量的基质微孔,基质微孔对储层孔隙度影响较大,但喉道半径较小,对储层渗透率的贡献较小。潟湖相沉积物中含有大量的绿藻生屑、双壳类生屑及底栖有孔虫生屑,选择性溶蚀作用可形成铸模孔。双壳类生屑抗溶蚀能力较强,铸模孔主要形成于大气淡水环境或表生成岩环境强溶蚀条件下。绿藻类和底栖有孔虫生屑抗溶蚀能力较弱,海水成岩环境下便被溶蚀,铸模孔的保存得益于埋藏环境下方解石的致密充填,胶结物有效抑制了压实作用对孔隙骨架的破坏,表生环境下胶结物再次被选择性溶蚀形成铸模孔。绿藻碎屑溶蚀较为充分,生屑类型只能通过孔隙轮廓来识别,而底栖有孔虫在海水成岩环境下发生泥晶化作用,壳体边缘形成泥晶套,泥晶套抗溶蚀能力较强,生物体腔虽然发生溶蚀降解,生屑类型仍可通过泥晶套轮廓识别。

        潟湖相储层晶间孔主要发育在生物扰动作用形成的潜穴中,与生物扰动相伴生的白云化作用对储层物性具有重要的影响[2326]。潟湖环境中生物扰动作用较为普遍,潜穴中主要有方解石、同生碎屑颗粒和白云石三种充填物,方解石通常把潜穴致密充填,同生碎屑颗粒通常被致密胶结,该两种充填物中孔隙发育程度较低(图9a,b)。白云石根据其晶体形态和粒径可分为微晶白云石、自形细晶白云石和自形半自形镶嵌状白云石,不同的白云石其晶间孔发育程度存在显著差异:微晶白云石晶体自形程度较低,呈离散状分布于灰质碎屑中(图9c),其主要为准同生白云化作用的结果,对储层物性的影响不明显[27];自形细晶白云石自形程度较高,晶体比较浑浊,晶体之间存在大量的晶间孔隙(图9d),该类白云石是埋藏白云化作用的结果,形成早期成岩环境通常为开放环境,外来流体提供了大量的Mg2+,后期转变为封闭环境,白云石与方解石发生等摩尔交代,由于Mg2+离子的半径较小,白云石的摩尔体积比方解石或文石都要小,因此,方解石或文石被白云石交代之后,会使晶体体积减小,导致孔隙体积变高[28]。自形半自形镶嵌状白云石对孔隙的充填程度较高(图9e),该类白云石主要是由于埋藏成岩环境一直处于开放体系,外来的白云岩流体的加入,持续不断提供CO3 和Mg2+时,发生过白云岩化[27]

        图  9  Mishrif组低能沉积环境成岩作用特征

        Figure 9.  Diagenetic characteristics of the low⁃energy environment of the Mishrif Formation

        2-

        台内滩发育于局限台地中古地貌隆起,水动力强度比周边洼地高,岩石颗粒组分含量高,储层孔隙类型包括颗粒微孔、铸模孔和生物体腔孔和基质溶孔。底栖有孔虫中的马刀虫属和䗴类,海水成岩环境下壳体发生泥晶化作用,埋藏成岩环境下,粒间孔隙被致密充填,后期溶蚀作用对泥晶化颗粒选择性溶蚀形成颗粒微孔(图9f),颗粒微孔对储层物性的贡献较小。铸模孔隙通常是藻类和双壳类生屑被选择性溶蚀形成(图9g),其形成机理和潟湖相储层铸模孔相似。表生环境下非选择性溶蚀作用强烈,开放环境下,粒径较大的生屑颗粒被完全溶蚀,不饱和流体对泥晶基质也进行强烈的溶蚀,形成大量的基质溶孔(图9h)。

        潟湖边缘坪储层孔隙类型主要为晶间孔。海平面下降时期,混合白云化作用导致文石质或高镁方解石质颗粒不断被交代,形成大量的自形细晶白云石,储层岩石泥质含量较高,可见似球粒、底栖有孔虫、双壳类和棘皮类等残余生屑,白云石粒径多介于10~100 μm,晶体自形程度较高,发育良好的晶间孔,孔隙半径多大于10 μm,含少量的基质微孔,潟湖边缘坪储层晶间孔连通性好,孔渗相关性高。

      • (1) 通过15种沉积微相分析,重新认识了伊拉克M油田Mishrif组为带障壁的缓坡环境,识别出潟湖边缘坪、台内滩、潟湖、滩后、潮道、浅滩、滩前及开阔浅海,确定了不同沉积环境的沉积微相类型、岩石结构组分和测井特征。

        (2) 不同沉积相储层物性差异较大,中、高渗储层主要发育于高能沉积环境,储集层孔隙类型以粒间孔和粒间溶孔为主,发育大孔喉,潟湖边缘坪、潟湖、台内滩及滩后等低能沉积环境储层孔隙度分布范围较宽,以低渗和特低渗为主,孔隙类型主要为基质微孔、颗粒微孔、铸模孔和粒间孔,喉道以微喉和中喉为主,分选较好。

        (3) 沉积相通过影响岩石结构组分控制了成岩作用,高能环境成岩作用主要以溶蚀作用和胶结作用为主。储集层物性取决于胶结物对孔隙和孔喉的充填封堵程度。低能环境成岩作用复杂,不同沉积相储层物性差异受控于孔隙类型和组合,微喉和孤立孔隙的发育导致储层具有中高孔低渗特征。

    参考文献 (28)

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