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沥青填隙物成因差异及其对储层储集性能的控制效应——以塔北西部白垩系巴西改组碎屑岩储层为例

陈思淼 韩登林 闫康 张吉振 马斌玉 杜皓 武倩宇

陈思淼, 韩登林, 闫康, 张吉振, 马斌玉, 杜皓, 武倩宇. 沥青填隙物成因差异及其对储层储集性能的控制效应——以塔北西部白垩系巴西改组碎屑岩储层为例[J]. 沉积学报, 2025, 43(6): 2135-2150. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
引用本文: 陈思淼, 韩登林, 闫康, 张吉振, 马斌玉, 杜皓, 武倩宇. 沥青填隙物成因差异及其对储层储集性能的控制效应——以塔北西部白垩系巴西改组碎屑岩储层为例[J]. 沉积学报, 2025, 43(6): 2135-2150. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
CHEN SiMiao, HAN DengLin, YAN Kang, ZHANG JiZhen, MA BinYu, DU Hao, WU QianYu. Genetic Difference of Bitumen Filling and Its Controlling Effect on Reservoir Performance: A case study from the Lower Cretaceous Baxigai Formation clastic rock reservoir in the western Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2025, 43(6): 2135-2150. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
Citation: CHEN SiMiao, HAN DengLin, YAN Kang, ZHANG JiZhen, MA BinYu, DU Hao, WU QianYu. Genetic Difference of Bitumen Filling and Its Controlling Effect on Reservoir Performance: A case study from the Lower Cretaceous Baxigai Formation clastic rock reservoir in the western Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2025, 43(6): 2135-2150. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011

沥青填隙物成因差异及其对储层储集性能的控制效应——以塔北西部白垩系巴西改组碎屑岩储层为例

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
基金项目: 

国家自然科学基金项目 42072121

详细信息

Genetic Difference of Bitumen Filling and Its Controlling Effect on Reservoir Performance: A case study from the Lower Cretaceous Baxigai Formation clastic rock reservoir in the western Tarim Basin

  • 摘要: 目的 沥青填隙物作为石油或天然气残留在烃源岩或储层中的烃类有机质,无论其形成还是演化均与油藏的演化史密切相关,是油气成藏及改造过程的重要标志。前人围绕储层内沥青组分的类型、成因及热演化程度等方面开展了诸多分析,但沥青对储层制约机制仍不明确。 方法 以塔北西部英买467井区白垩系巴西改组储层为例,借助铸体薄片、荧光薄片、激光拉曼实验,结合测井参数识别,探讨沥青与油气藏期次的关系,查明不同沥青类型对储层质量的影响。 结果 (1)依照主要组分与形成期次,研究层段内沥青填隙物分为两类:Ⅰ类以粒间充填为主,荧光显微镜下多呈黄褐色和褐黑色,主要组分为油质、沥青质沥青,沥青反射率多大于1%;Ⅱ类以沥青衬边的形式分布于孔隙边缘,荧光显微镜下多呈橙色和蓝(白)色,以胶质沥青为主要组分,沥青反射率偏低,介于0.42%~0.79%。(2)英买467井区Ⅰ类沥青与黄山街组烃源岩原油充注有关,受控于舒善河底不整合面和英买467同沉积断层,主要分布于巴西改组块状砂岩段Ⅲ-1砂组顶部和巴西改组薄层砂岩段Ⅱ砂组;Ⅱ类沥青与恰克马克组烃源岩油气有关,受砂体厚度影响,主要分布在块状砂岩段Ⅲ-2砂组。(3)Ⅰ类沥青对储层改造作用强,占据部分孔隙空间;Ⅱ类沥青对储层孔隙度影响较小。 结论 查明塔北西部英买467井区白垩系巴西改储层沥青填隙物类型,明确不同沥青类型对储层质量的影响,对深化研究区地质认识具有现实意义。
  • 图  1  研究区区域概况图(据文献[24]修改)

    Figure  1.  Regional overview map of the study area (modified from reference [24])

    图  2  英买467H井单井层序地层分析图

    Figure  2.  Sequence stratigraphic analysis diagram of the well Yingmai 467H

    图  3  英买467井区巴西改组岩性三角图

    Figure  3.  Lithology ternary diagram of the Baxigai Formation in the Yingmai 467 well block

    图  4  塔北西部白垩系巴西改组中沥青岩心观察特征

    Figure  4.  Observation characteristics of bitumen cores from the Cretaceous Baxigai Formation in the western Tabei area

    图  5  塔北西部白垩系巴西改组储层沥青镜下特征

    Figure  5.  Microscopic characteristics of bitumen from the Cretaceous Baxigai Formation reservoirs in the western Tabei area

    图  6  不同类型沥青激光拉曼光谱特征

    Figure  6.  Laser Raman spectral characteristics of different types of bitumen

    图  7  沥青含量提取示意图

    Figure  7.  Schematic diagram of bitumen content extraction

    图  8  沥青测井参数气泡图

    Figure  8.  Bubble diagram of bitumen logging parameters

    图  9  预测沥青与实测沥青交会图

    Figure  9.  Intersection diagram of predicted and measured bitumen

    图  10  英买467H单井预测沥青与实测沥青对比图

    Figure  10.  Well Yingmai 467H predicted and measured bitumen comparison chart

    图  11  英买467井区白垩系巴西改组沥青含量分布平面图

    Figure  11.  Distribution of bitumen content in the Cretaceous Baxigai Formation in the Yingmai 467 well block

    图  12  英买471H井—英买462井—英买467H井—英买46-1井—英买461井白垩系巴西改组沥青含量连井剖面图

    Figure  12.  Well Yingmai 471H⁃well Yingmai 462⁃well Yingmai 467H⁃well Yingmai 46⁃1⁃well Yingmai 461 Cretaceous Baxigai Formation bitumen content well profiles

    图  13  英买467井盐水包裹体均一温度和埋藏史(据文献[29]修改)

    Figure  13.  Homogenization temperature and burial history of brine inclusions in well Yingmai 467 (modified from reference [29])

    图  14  油气运移模式图(据文献[29]修改)

    Figure  14.  Oil and gas migration pattern (modified from reference [29])

    图  15  储层沥青含量与孔隙度拟合关系曲线

    Figure  15.  Relationship between reservoir bitumen content and porosity

    图  16  不同沥青类型与孔隙类型的关系散点图

    Figure  16.  Relationship between different bitumen and pore types

    图  17  巴西改组成岩演化序列(据文献[48]修改)

    Figure  17.  Burial⁃diagenetic evolution of the Cretaceous Baxigai Formation (modified from reference [48])

    表  1  英买467井区白垩系巴西改组油藏原油性质统计表

    Table  1.   Crude oil properties of the Cretaceous Baxigai Formation reservoirs in Yingmai 467 well area

    原油密度/(g/cm3)(20 ℃)动力黏度/mPa·s(50 ℃)胶质+沥青/%含硫量/%含蜡量/%
    范围平均范围平均范围平均范围平均范围平均
    0.805 8~0.835 20.820 32.447~6.0333.8201.96~9.393.960~0.1790.02514.5~38.126.1
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    表  2  英买467井区白垩系巴西改组油藏天然气性质统计表

    Table  2.   Natural gas properties of the Cretaceous Baxigai Formation reservoirs in Yingmai 467 well area

    相对密度甲烷/%乙烷/%CO2+N2/%干燥系数
    范围平均范围平均范围平均范围平均
    0.672 3~0.880 60.792 355.3~79.164.86.75~22.1915.834.082~34.5309.48072.3
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-28
  • 修回日期:  2024-01-19
  • 录用日期:  2024-02-09
  • 网络出版日期:  2024-02-09
  • 刊出日期:  2025-12-10

目录

    沥青填隙物成因差异及其对储层储集性能的控制效应——以塔北西部白垩系巴西改组碎屑岩储层为例

    doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
      基金项目:

      国家自然科学基金项目 42072121

      作者简介:

      陈思淼,女,2000年出生,硕士研究生,油气储层地质学,E-mail: 1776730068@qq.com

      通讯作者: 韩登林,男,教授,E-mail: handl@yangtzeu.edu.cn

    摘要: 目的 沥青填隙物作为石油或天然气残留在烃源岩或储层中的烃类有机质,无论其形成还是演化均与油藏的演化史密切相关,是油气成藏及改造过程的重要标志。前人围绕储层内沥青组分的类型、成因及热演化程度等方面开展了诸多分析,但沥青对储层制约机制仍不明确。 方法 以塔北西部英买467井区白垩系巴西改组储层为例,借助铸体薄片、荧光薄片、激光拉曼实验,结合测井参数识别,探讨沥青与油气藏期次的关系,查明不同沥青类型对储层质量的影响。 结果 (1)依照主要组分与形成期次,研究层段内沥青填隙物分为两类:Ⅰ类以粒间充填为主,荧光显微镜下多呈黄褐色和褐黑色,主要组分为油质、沥青质沥青,沥青反射率多大于1%;Ⅱ类以沥青衬边的形式分布于孔隙边缘,荧光显微镜下多呈橙色和蓝(白)色,以胶质沥青为主要组分,沥青反射率偏低,介于0.42%~0.79%。(2)英买467井区Ⅰ类沥青与黄山街组烃源岩原油充注有关,受控于舒善河底不整合面和英买467同沉积断层,主要分布于巴西改组块状砂岩段Ⅲ-1砂组顶部和巴西改组薄层砂岩段Ⅱ砂组;Ⅱ类沥青与恰克马克组烃源岩油气有关,受砂体厚度影响,主要分布在块状砂岩段Ⅲ-2砂组。(3)Ⅰ类沥青对储层改造作用强,占据部分孔隙空间;Ⅱ类沥青对储层孔隙度影响较小。 结论 查明塔北西部英买467井区白垩系巴西改储层沥青填隙物类型,明确不同沥青类型对储层质量的影响,对深化研究区地质认识具有现实意义。

    English Abstract

    陈思淼, 韩登林, 闫康, 张吉振, 马斌玉, 杜皓, 武倩宇. 沥青填隙物成因差异及其对储层储集性能的控制效应——以塔北西部白垩系巴西改组碎屑岩储层为例[J]. 沉积学报, 2025, 43(6): 2135-2150. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
    引用本文: 陈思淼, 韩登林, 闫康, 张吉振, 马斌玉, 杜皓, 武倩宇. 沥青填隙物成因差异及其对储层储集性能的控制效应——以塔北西部白垩系巴西改组碎屑岩储层为例[J]. 沉积学报, 2025, 43(6): 2135-2150. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
    CHEN SiMiao, HAN DengLin, YAN Kang, ZHANG JiZhen, MA BinYu, DU Hao, WU QianYu. Genetic Difference of Bitumen Filling and Its Controlling Effect on Reservoir Performance: A case study from the Lower Cretaceous Baxigai Formation clastic rock reservoir in the western Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2025, 43(6): 2135-2150. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
    Citation: CHEN SiMiao, HAN DengLin, YAN Kang, ZHANG JiZhen, MA BinYu, DU Hao, WU QianYu. Genetic Difference of Bitumen Filling and Its Controlling Effect on Reservoir Performance: A case study from the Lower Cretaceous Baxigai Formation clastic rock reservoir in the western Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2025, 43(6): 2135-2150. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.011
      • 沥青类似孔隙中的填隙物,是储层固体沥青的微观尺度表达。储层固体沥青最早被定义为石油热变质过程中裂解为天然气之后的产物,存在于储集层原生或次生孔隙中[12]。前人综合固体沥青的成因及发育,将储层固体沥青(以下简称为沥青)定义为:油藏在埋藏过程中,原油遭受热蚀变裂解成气后的残余富碳产物,或是原油遭受生物降解、水洗、氧化、气侵以及储层分异等冷变质作用,轻组分选择性降解或溶解,原油发生物理—化学相态变化,富碳重组分在储集层中逐渐沉淀与富集的产物[34]。鉴于此,油藏气侵作用形成的沥青填隙物实质上是石油伴生产物,可反映油气成藏和改造、破坏过程。且在油藏阶段不同充注期次的原油经历差异改造作用会形成不同特征和不同演化程度的沥青,不同期次或不同世代的沥青形成通常是不可逆的[57]

        沥青是在显微镜下可直接观测到的填隙物,通过占据孔隙空间和缩小喉道会极大地降低储层的孔隙度和渗透率,对孔隙结构的影响可以量化[89]。已有越来越多的学者意识到以沥青为媒介将宏观油气运聚成藏和储层微观结构演化联系起来将使油气成藏史的系统研究更加严谨[1014]。从构造的角度上看,沥青的形成与烃源岩生烃、储集层改造和构造演化密切相关,沥青形成期次可重塑地质历史上古油藏的形态及演化过程[1213]。在沉积作用方面,沥青作为砂岩输导层流体连通性的判别标志,有助于分析砂岩输导层物性演化过程[11]。在储层成岩特征的精细研究上,结合薄片观察,沥青可辅助判断排烃对储层溶蚀改造作用发生的影响,用来推测油气成藏时期及成藏过程[1516]。笔者总结前人对塔里木盆地志留系沥青砂岩的文献发现,目前探究沥青制约优质储层发育的因素多从沥青成因类型、特征、油源、形成期次、后期演化等方面入手,研究沥青成岩和产状对储集物性的作用[1721]

        塔北西部白垩系地层储层沥青成因尚未明确,制约着油气储层精细评价及勘探部署。本文以英买7号断裂带上东西向英买467井区白垩系巴西改组碎屑岩储层中沥青填隙物为主要研究对象,开展铸体薄片、荧光薄片、激光拉曼分析,结合英买7号断裂带上油气的生源和成因,划分沥青类型,综合分析不同成藏模式下沥青来源、演化及油气成藏与沥青耦合关系的研究,以期对储层沥青进行预测和优化,进而为油气勘探开发部署提供科学依据。

      • 英买7号断裂构造带位于塔里木盆地塔北隆起南部斜坡带西南端,是一个呈北东南西向展布的二级构造带,由一系列北东向燕山—喜山期正断层组成,沿断层形成一系列古近系至白垩系的断背斜、断鼻和断块构造,东面是红旗断裂构造带,南邻英买2号构造带,西接南喀—英买力低隆,北面是羊塔克断裂构造带[2223]。英买467井区位于英买7号断裂带的次级构造上,近东西向的英买467同沉积断层位置(图1)。

        图  1  研究区区域概况图(据文献[24]修改)

        Figure 1.  Regional overview map of the study area (modified from reference [24])

        英买467井区巴西改组属于下白垩统,上覆巴什基奇克组,下伏舒善河组,埋深介于4 850~5 200 m,目前埋深即地质历史最大埋深[25]。巴西改组沉积期为构造停歇期,湖平面相对稳定,构造低部位以辫状河三角洲河道砂岩为主,隆起区以湖相泥岩和薄层粉砂岩为主,地层厚度变化不大,层厚约40 m,广泛分布,主要产层段块状砂和薄层砂为塔北隆起巴西改组的高位体系域沉积体。巴西改组自下而上划分为Ⅲ-2砂组、Ⅲ-1砂组、Ⅱ砂组和Ⅰ砂组,Ⅲ-2砂组和Ⅲ-1砂组统称为块状砂岩段,Ⅱ砂组为薄层砂岩段,Ⅰ砂组为泥岩段(图2)。

        图  2  英买467H井单井层序地层分析图

        Figure 2.  Sequence stratigraphic analysis diagram of the well Yingmai 467H

        塔北西部英买467井区白垩系巴西改组储层段物性较好,孔隙度大于15%[2627]。岩性以岩屑质长石砂岩、长石质岩屑砂岩为主(图3)。孔隙类型以原生粒间孔为主,其次为粒间溶蚀孔和粒内溶蚀孔[25]。英买467井区巴西改组储集体主要为下伏块状砂岩段和上覆薄层砂岩段,块状砂全区分布稳定,薄层砂主要位于英买467井区西部。英买467井区东西部以英买46-1为界线,东部底砂岩构造油气藏以凝析气藏为主,西部底砂岩构造油气藏以油藏为主,而薄砂层构造油气藏主要分布于西部,且以油藏为主[2829]。原油特点为“轻质、低黏度、低含硫、低胶质+沥青质、高含蜡”正常原油,天然气性质为非烃含量较高的溶解气,地层水为氯化钙型(表12)。

        图  3  英买467井区巴西改组岩性三角图

        Figure 3.  Lithology ternary diagram of the Baxigai Formation in the Yingmai 467 well block

        表 1  英买467井区白垩系巴西改组油藏原油性质统计表

        Table 1.  Crude oil properties of the Cretaceous Baxigai Formation reservoirs in Yingmai 467 well area

        原油密度/(g/cm3)(20 ℃)动力黏度/mPa·s(50 ℃)胶质+沥青/%含硫量/%含蜡量/%
        范围平均范围平均范围平均范围平均范围平均
        0.805 8~0.835 20.820 32.447~6.0333.8201.96~9.393.960~0.1790.02514.5~38.126.1

        表 2  英买467井区白垩系巴西改组油藏天然气性质统计表

        Table 2.  Natural gas properties of the Cretaceous Baxigai Formation reservoirs in Yingmai 467 well area

        相对密度甲烷/%乙烷/%CO2+N2/%干燥系数
        范围平均范围平均范围平均范围平均
        0.672 3~0.880 60.792 355.3~79.164.86.75~22.1915.834.082~34.5309.48072.3
      • 研究区储层沥青源自油藏后期气洗作用,发生油气相分异,侵入气体在油中逐渐溶解,形成沥青沉淀[30]。岩心观察表明,塔北西部白垩系巴西改储层沥青普遍发育于细砂岩中,岩心尺度上可观测到的沥青颜色深黑,多以黑点或小斑状均匀分布于岩石颗粒间,偶见局部团块状,整体上保留着砂岩的深灰色、灰色(图4)。

        图  4  塔北西部白垩系巴西改组中沥青岩心观察特征

        Figure 4.  Observation characteristics of bitumen cores from the Cretaceous Baxigai Formation in the western Tabei area

        显微镜观察发现沥青主要赋存在孔隙中,裂缝中可见零星发育(图5)。孔隙发育的沥青,按照其赋存特征可分为两类,包括明显充填于孔隙中的黑色干沥青和溶蚀边残余的褐色、黄褐色沥青,其中前者单偏光镜下不透光,切换正交偏光镜前后无变化。紫色荧光照射下,荧光效果明显,沥青普遍呈褐色、黄色和蓝白色三种现象。此外,镜下发现,充填在溶孔中的沥青,荧光下其孔隙中心部位呈黑色,典型的固态沥青,也有向边缘颜色变浅,过渡为轻质油的分布样式(图5e)。既有沥青分布于孔隙中央和孔隙周缘,亦有未被沥青充填的现象,这些证据侧面反映研究区油气充注期次复杂,气侵效果显著,孔隙历经多次溶蚀,烃类多次充注(图5c)。

        图  5  塔北西部白垩系巴西改组储层沥青镜下特征

        Figure 5.  Microscopic characteristics of bitumen from the Cretaceous Baxigai Formation reservoirs in the western Tabei area

        借鉴前人[1718,3132]对塔里木地区志留系储层沥青的分类方案,依照沥青组分及沥青反射率所反映的定量差异,将塔北西部巴西改组储层内沥青划分为两类:以粒间充填为主,铸体薄片的镜下多为黑色、深褐色,荧光显微镜下多为黄褐色、褐黑色,以油质沥青、沥青质沥青为主要组分(炭质沥青出现的情况较Ⅱ类沥青多),沥青反射率多大于1%的Ⅰ类沥青,或称之为一期沥青;以沥青衬边形式,铸体薄片下观察到少量侵染颗粒溶蚀边的分布特征,多为黄褐色、褐色,荧光显微镜下多为橙色和蓝白色,以胶质沥青和少量油质沥青为主要组分(极少数情况见炭质沥青),沥青反射率偏小,介于0.42%~0.79%的另外一类沥青划为Ⅱ类沥青,或二期沥青(图6)。

        图  6  不同类型沥青激光拉曼光谱特征

        Figure 6.  Laser Raman spectral characteristics of different types of bitumen

      • 本次研究方法包括室内方法和测井沥青识别方法两类。室内研究采用铸体薄片、荧光薄片组合分析,利用铸体薄片观察洗油后残余沥青对孔隙的影响,采用荧光薄片观察沥青组分并进行定量,结合激光拉曼实验测定沥青反射率,判识沥青成因来源。所涉及的主要仪器设备及实验方法为:铸体薄片观察采用德国Leica偏光显微镜(放大倍数50~1 000 ×),荧光薄片观察采用德国蔡司立体荧光偏光显微镜(放大倍数7.8~160 ×),激光拉曼实验采用美国赛默飞公司产Scientific DXR 2xi型显微共聚焦激光拉曼光谱仪,激发波长532 nm,实验室温度为25 ℃,检测标准《激光拉曼光谱分析方法通则》JY/T 0573—2020。以上实验均在长江大学完成,其中激光拉曼实验沥青反射率计算公式Rb=0.031 5×(G峰-D峰)-6.322 2,为该仪器计算公式。测井沥青识别方法尝试利用常规测井参数构建沥青测井响应数学模型,提高测井解释效率为方便寻找优质储层段提供思路。

        镜下沥青定量方法如下:(1)利用Image-J软件读取薄片图像后,依据油质沥青、胶质沥青、沥青质沥青、炭质沥青等组分在色相、饱和度、明亮程度参数的区别,设定HSV范围值,进而对组分进行语义分割,识别出薄片中的不同沥青组分。(2)沥青体积分数计算:基于Python语言OpenCV库,依据设定的沥青组分HSV范围值,编写沥青组分识别的统计程序,运算程序得到不同组分沥青体积分数表格。将储层沥青面孔率近似当作沥青体积分数,用于标定测井固态沥青含量。在实际评价过程中,对53张薄片,以一张薄片中选定不重复8~10个区域进行图像提取运算后取平均值的原则,获得523组数据分析,所得沥青面孔率算术平均值方可用于后续固态沥青测井定量评价的标定(图7)。

        图  7  沥青含量提取示意图

        Figure 7.  Schematic diagram of bitumen content extraction

        测井沥青识别方法如下:(1)利用Image-J软件将薄片拍摄照片进行灰度转化,利用灰度值读取出有效储层固态沥青体积分数;(2)在ResForm软件导出目的层段测井曲线数值,使用SPSS软件相关性分析模块进行相关性结果解读,优选对沥青含量变化有明显响应特征的参数;(3)使用回归分析方法拟合优选后测井参数数值与沥青含量的关系。

      • 储层沥青的组成、密度和含氢指数与石油相似,在测井解释时油层可能是含沥青的层段。对常规测井而言,沥青充填空间会被测井识别为储油孔隙,因此在沥青发育段,会出现测井孔隙度大于岩心孔隙度的现象。若能建立针对含沥青储层特殊性的测井响应模型,可以大大提高测井解释的精确性,避免对关键信息的误判[3335]。前人尝试基于测井数据开展储层沥青的定量评价,从琳等[36]利用中子—密度交会伽马Z值将泥质与沥青储层区分开;陈明江等[37]通过泥质含量在有无沥青储层之间的差异性,计算出储层中沥青的相对含量;齐婷婷等[38]考虑了沥青对孔隙度的影响,并建立了沥青砂岩的总孔隙度模型,但需系统开展沥青清洗、薄片实验、洗油实验,时间及实验成本大;宋泽章等[39]建立多矿物体积模型反演法计算沥青含量,为深层、超深层致密碳酸盐岩储层研究提供有效支撑。逐步回归分析结果表明,在沥青砂岩储层段声波时差和密度测井数值与沥青含量存在线性关系,与冲洗带地层电阻率和泥浆电阻率亦存在相关性。这印证了前人研究提及沥青属于不导电的碳氢化合物,在含沥青层段电阻率会随声波时差的增大而增大或没有明显变化[4041]

        声波时差(DT)、密度(DEN)、泥浆电阻率(RM)、冲洗带地层电阻率(RXO)四参数气泡图显示(图8),储层固态沥青在测井上的反馈趋势,DT>80 μs/ft,DEN<2.38 g/cm3多为无沥青,DEN>2.29 g/cm3,DT<80 μs/ft多为有沥青,沥青含量大于2%。此外,参数DEN3与沥青含量呈显著线性关系,多元回归分析建立起测井识别沥青含量(BIT)的半定量—定量数学模型:BIT=13.921×RM-16.201×RXO+1.899×DEN3,与薄片下沥青定量结果进行验证显示相关性合理,将模型应用于测井解释预测沥青分布(图910)。

        图  8  沥青测井参数气泡图

        Figure 8.  Bubble diagram of bitumen logging parameters

        图  9  预测沥青与实测沥青交会图

        Figure 9.  Intersection diagram of predicted and measured bitumen

        图  10  英买467H单井预测沥青与实测沥青对比图

        Figure 10.  Well Yingmai 467H predicted and measured bitumen comparison chart

      • 按沥青隶属层位计算层内沥青平均含量作示意图(图11)。分析英买467井区内10多口井白垩系巴西改组镜下沥青实际统计数据与预测沥青含量表明,巴西改组沥青含量介于0.91%~16.18%,平均含量约为6.00%。块状砂岩段Ⅲ-2砂组沥青含量介于0.79%~9.29%,平均含量约为6.26%;块状砂岩段Ⅲ-1砂组沥青含量介于0.91%~9.05%,平均含量为5.42%;薄层砂岩段Ⅱ砂组沥青含量介于0.10%~16.18%,平均含量为6.05%。

        图  11  英买467井区白垩系巴西改组沥青含量分布平面图

        Figure 11.  Distribution of bitumen content in the Cretaceous Baxigai Formation in the Yingmai 467 well block

        从含量上看,块状砂岩段Ⅲ-2砂组和薄层砂岩段Ⅱ砂组较块状砂岩段Ⅲ-1砂组沥青更多,其主要原因是块状砂岩段Ⅲ-2砂组和薄层砂岩段Ⅱ砂组更靠近泥岩和不整合面,原油更易沿着油气运移通道充注,进而天然气侵入导致沥青残留。沿着英买467同沉积断层带东西方向,英买901井—英买19井—英买468井—英买463井—英买467井—英买8井巴西改组沥青含量增多,侧面反映断层沟通不整合面上下砂体,作为油气运移通道。

        从类型上看,块状砂岩段Ⅲ-2砂组普遍发育Ⅰ类沥青。块状砂岩段Ⅲ-1砂组顶部可见沥青发育,所发育沥青类型主要为Ⅱ类沥青。薄层砂的沥青分布在英买467东西井区略有不同,英买467井区东部薄层砂岩段无沥青发育,英买467井区西部薄层砂岩段主要为Ⅰ类沥青(图12)。

        图  12  英买471H井—英买462井—英买467H井—英买46-1井—英买461井白垩系巴西改组沥青含量连井剖面图

        Figure 12.  Well Yingmai 471H⁃well Yingmai 462⁃well Yingmai 467H⁃well Yingmai 46⁃1⁃well Yingmai 461 Cretaceous Baxigai Formation bitumen content well profiles

        白垩系巴西改组块状砂岩段Ⅲ-1砂组沥青平面分布示意表明,英买467井区东部沥青多于英买467井区西部,主要发育Ⅱ类沥青。块状砂岩段Ⅲ-2砂组和薄层砂岩段Ⅱ砂组沥青含量分布和沥青类型则相反,沥青平面分布差异可能与沥青类型有关,进一步认为沥青沉淀的多少与储层中油气混合比例以及这种混合作用发生的程度,即气侵程度相关[4243]

      • 一般来说,多期油气混合常会导致原油中沥青沉淀,随地质历史时期长时间的热作用,储层沥青会由油质沥青向胶质沥青、沥青质沥青和炭质沥青转化,在这一成熟演化过程中沥青轻质组分依次变少,石油族组分中的“沥青质”等高分子组分依次变多,反射率越来越高[32,42]。结合前人对英买467井区油气成藏、油源对比、构造演化等研究成果[29,4446],对英买467井区沥青期次与油气充注期次的耦合关系进行推断。

        英买467井区巴西改组存在两期油气充注,会形成至少两期储层沥青沉淀(图13)。以高反射率的Ⅰ类沥青为主的沥青沉淀代表了第一期油气充注。约5 Ma时期库车坳陷三叠系黄山街组烃源岩形成的原油排出,经过羊塔克断裂带运移至英买467井区舒善河组底不整合面,后因断层调整至巴西改组,在砂体中自西向东运移。沥青作为物理分异产物反映出早期的原油主要在英买467井区西部巴西改组块状砂岩段Ⅲ-2砂组和薄层砂岩段Ⅱ砂组储层中聚集,其分布受控于不整合面与砂体厚度。

        图  13  英买467井盐水包裹体均一温度和埋藏史(据文献[29]修改)

        Figure 13.  Homogenization temperature and burial history of brine inclusions in well Yingmai 467 (modified from reference [29])

        低反射率相对较低的Ⅱ类沥青代表了第二期以天然气为主的油气充注过程。约3.5 Ma时期,库车坳陷侏罗系恰克马克组烃源岩形成的油气排出,自拜城凹陷东部排出后沿着英买7号断裂带由东向西运移至英买467井区,后经英买46井附近断层调整至巴西改组块状砂岩段Ⅲ-1砂组。油气混合过程原油中轻质组分溶解到天然气中,在英买467井区东侧形成凝析气藏,观察到以Ⅱ类沥青为主的沥青衬边形式残留(图5a)。

        油气的欠缺加之英买467井区西部薄层砂岩段砂体较薄,英买465井油藏高度小于圈闭闭合高度,使得油气无法持续向东部圈闭运移,因此英买467井区薄层砂岩段东部未见到沥青沉淀(图14)。

        图  14  油气运移模式图(据文献[29]修改)

        Figure 14.  Oil and gas migration pattern (modified from reference [29])

        沥青期次与油气充注期次的耦合关系可以从地质的角度解释英买467井区“西油东气”的原因。这一发现指出油源区和构造控制着早期油气的运移聚集,间接影响沥青砂岩的宏观分布范围。多期油气充注时,油气混合程度直接控制着沥青砂岩厚度在局部构造带分布的差异。

      • 沥青充填在孔隙中间,使得孔隙度降低,并且堵塞一部分储层孔喉,造成储层的绝对渗透率下降,对储层物性造成负面影响[47]图15)。然而,沥青所反映的油气充注过程会发生有机酸溶蚀作用,对储层有建设性作用。故沥青对储层质量的影响不能直接定义为破坏性作用,应针对不同沥青类型逐一讨论。

        图  15  储层沥青含量与孔隙度拟合关系曲线

        Figure 15.  Relationship between reservoir bitumen content and porosity

        英买467井区的两期沥青与孔隙特征定量评价表明,塔北西部英买467井区白垩系巴西改组孔隙度受沥青含量控制明显,随沥青含量增多,孔隙度降低,其中Ⅰ类沥青对孔隙度影响显著;溶蚀孔与Ⅰ类沥青相关性不明显,与Ⅱ类沥青呈负相关关系(图16)。Ⅰ类沥青沉淀时,第一次油气充注所代入的有机酸主导成岩环境由碱性转化为弱酸性(图17),对颗粒的溶蚀较第二次油气充注弱,岩石粒表润湿性亲水性强,故Ⅰ类沥青多分布于孔隙中间,边界清晰,对储层破坏性强,占据孔隙空间,影响孔隙连通性;Ⅱ类沥青沉淀时期,岩石粒表已由亲水性转变为亲油性,镜下观察到粒间溶孔多具有沥青黑边,Ⅱ类沥青多以侵染溶蚀边的沥青衬边形式存在,考虑到塔北西部白垩系巴西改组主要发育原生粒间孔,故虽Ⅱ类沥青对溶蚀孔的影响相较Ⅰ类沥青明显,也未能高效地改善物性条件[49]

        图  16  不同沥青类型与孔隙类型的关系散点图

        Figure 16.  Relationship between different bitumen and pore types

        图  17  巴西改组成岩演化序列(据文献[48]修改)

        Figure 17.  Burial⁃diagenetic evolution of the Cretaceous Baxigai Formation (modified from reference [48])

      • (1) 依照沥青主要组分与形成期次的关系分为两种类型:Ⅰ类以粒间充填为主,荧光显微镜下多为黄褐色和褐黑色,油质、沥青质沥青为主要组分,沥青反射率多大于1%;Ⅱ类以侵染溶蚀边形式分布,荧光显微镜下多为橙色和蓝(白)色,胶质沥青为主要组分,沥青反射率偏小,介于0.42%~0.79%。

        (2) 英买467井区Ⅰ类沥青形成于第一期黄山街组原油由舒善河组底不整合运移,经断层充注入巴西改组块状砂岩段Ⅲ-2砂组和薄层砂岩段Ⅱ砂组,后因气侵作用沉淀;第二期恰克马克组油气沿白垩系底、英买7断裂带进入巴西改组块状砂岩段Ⅲ-1砂组,油气混合形成凝析气藏,形成以Ⅱ类沥青为主的沥青衬边残留。

        (3) Ⅰ类沥青对储层破坏性强,占据孔隙空间;Ⅱ类沥青对储层影响较小。

    参考文献 (49)

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