史玲玲，唐雁刚，汪　斌，王佐涛，魏红兴，周　露



库车坳陷克深5井区巴什基奇克组应力垂向分层特征

史玲玲，唐雁刚，汪斌，王佐涛，魏红兴，周露

（中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000）

通过对岩心、普通薄片、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞等实验数据的分析，对库车坳陷克拉苏构造带克深5井区巴什基奇克组不同应力段岩石学特征、储集空间类型、物性以及孔隙结构特征展开对比分析。不同应力段岩性相似，均以方解石胶结的岩屑长石砂岩为主，但张性应力段碎屑颗粒以点状和点-线状接触为主，过渡段碎屑颗粒以线状接触为主，压扭应力段碎屑颗粒呈定向排列；不同应力段储集层基质孔隙类型存在差异，从张性应力段到压扭应力段，储集层平均孔隙度逐渐变小，平均渗透率则逐渐变大。不同应力段孔隙结构存在差异，张性应力段储集层毛细管压力曲线以Ⅰ类和Ⅱ类为主，排驱压力、中值压力低，进汞饱和度高，平均孔喉半径大，喉道均匀，连通性好；而压扭应力段储集层毛细管压力曲线以Ⅳ类为主，平均孔喉半径小，孔喉分选、连通性差，排驱压力、中值压力受微裂缝影响，分布不规律；过渡段储集层特征基本介于张性应力段和压扭应力段之间。研究结果明确了克深5井区储集层垂向分层性，改变了按岩性段对储集层特征展开对比分析的传统方法。

库车坳陷；克拉苏构造带；克深5井区；巴什基奇克组；应力段；垂向分层性

多数构造地质学家认为，在同一背斜内，不同部位应力分布存在明显差异，Ramsay最早对这种差异做了详细分析，其后又有很多学者探究了背斜内部的应力分布规律，通过实验模拟得出了应力分布的模型［1-2］。研究认为，在构成背斜地层的中部发育一个基本不发生形变的中和面，位于中和面之上的地层受张应力影响大，位于中和面之下的地层则表现为压应力特征，但未深入研究这种应力属性对储集层的影响。有学者曾探讨过中和面与油气成藏、勘探选区之间的关系［3-6］，也有学者提出张裂型褶皱上中和面发育的扇形张裂区和下中和面发育的顺层张裂区是碳酸盐岩溶蚀储集层发育的有利区［7］，但所有这些有关中和面的研究都是基于理想化的理论模型，仅考虑了裂缝产状的影响。针对克拉苏构造带，文献［8］曾对克拉2气田储集层特征展开对比分析，但未明确提出储集层具有垂向分层性。

库车前陆冲断带位于南天山山前，受新生代晚期强烈构造挤压作用，广泛发育背斜、断背斜等收缩构造。构造挤压作用对白垩系储集层具有显著控制作用，在构造挤压作用下，储集层发生构造压实、孔隙缩小、岩石破裂等［9-11］。随着地应力、地质理论研究进展发现：库车前陆冲断带受南天山构造挤压作用、上覆盐层诱导及均衡作用、下伏白垩系舒善河组巨厚泥岩拱张作用，形成具有垂向应力差异的背斜三层结构，表现为背斜垂向分层性，形成背斜中和面模式，受应力中和面影响，白垩系巴什基奇克组储集层可以划分为垂向三层结构，分别为张性应力段、过渡段及压扭应力段，纵向上不同应力段测试产能差异较大。本文以库车坳陷克拉苏构造带克深5井区为例，探讨不同应力段储集层微观特征的差异性。

1　区域地质概况

克拉苏构造带位于库车坳陷北部，东西向划分为阿瓦特段、博孜段、大北段和克深段［12］，克深5井区位于克深段西部（图1），油气储集层主要为白垩系巴什基奇克组，为来自北部南天山物源的扇（辫状河）三角洲沉积，其中巴三段发育扇三角洲前缘亚相，巴一段、巴二段发育辫状河三角洲前缘亚相［13-14］。受应力影响，巴什基奇克组储集层具垂向分层性，根据电阻率、地应力曲线、测井解释孔隙度、电成像测井裂缝解释和岩心裂缝，自上而下可划分出3个应力段：张性应力段、过渡段和压扭应力段。

图1　库车坳陷构造简图及研究区位置

2　储集层垂向分层性研究

2.1岩石学特征

对研究区块358块岩石薄片鉴定统计，克深5井区巴什基奇克组不同应力段岩矿特征基本相似（表1），均以岩屑长石砂岩为主，少量的长石岩屑砂岩，石英颗粒以单晶石英为主，占碎屑组分的35%～60%，平均含量为46%；长石主要为钾长石，占碎屑组分的18%～38%；岩屑含量占碎屑组分的14%～47%，主要为变质岩岩屑，其次为岩浆岩岩屑。不同应力段在胶结物类型、含量分布上基本一致，以方解石和白云石胶结物为主，少量硅质和钠长石。不同应力段岩石碎屑颗粒间的接触关系存在一定差异，张性应力段颗粒随机排列，颗粒间接触关系为点状、点-线状，少见镶嵌接触；过渡段颗粒由随机排列趋向定向排列，颗粒间以线状接触为主；压扭应力段颗粒定向排列特征明显，接触关系为线状、镶嵌状。颗粒间接触关系的差异一定程度上反映出应力对储集层的影响。

表1　克深5井区巴什基奇克组不同地应力段岩石矿物组分含量

2.2储集空间特征

由于不同应力段力学性质的差异，因而其储集空间类型存在一定的差异。根据铸体薄片观察以及对孔隙大小的测量，研究区张性应力段孔隙发育，以粒间溶蚀扩大孔为主，占总孔隙类型的70%（图2a，图2b），其次为粒内溶孔及少量的微裂缝，粒间溶蚀扩大孔孔径长轴主要为60～140 μm，短轴为20～60 μm；过渡段发育少量的粒间溶蚀扩大孔、微孔隙（图2c），孔隙长轴主要为20～60 μm，短轴为0～40 μm；压扭应力段孔隙不发育，储集空间主要以微裂缝、微孔隙为主（图2d），少量的残余粒间孔，其孔径长轴主要为5～29 μm.

图2　克深5井区巴什基奇克组不同应力段岩石碎屑颗粒接触关系及孔隙类型

图3　克深5井区巴什基奇克组不同应力段孔渗分布特征

2.3物性特征

根据研究区巴什基奇克组615个岩心样品不同应力段基质孔隙度与渗透率的统计（图3），不同应力段孔隙度和渗透率主要分布区间存在差异：张性应力段81.3%样品孔隙度为2.0%～8.0%，平均为3.5%，87.1%样品渗透率为0.010～0.100mD，平均为0.047mD；过渡段78.8%样品孔隙度为2.0%～4.0%，平均为2.6%，64.5%样品渗透率小于0.035 mD，平均为0.080 mD；压扭应力段95.9%样品孔隙度小于4.0%，平均为2.1%，61.8%样品渗透率大于0.050 mD，平均为0.199 mD.从统计结果来看，从张性应力段到压扭应力段，孔隙度逐渐变小，渗透率逐渐增大，这与不同应力段基质的孔隙类型相关，压扭应力段孔隙小但渗透性好，与压扭应力段微裂缝发育正好相对应。

由于柱塞岩心样品选取时避开了裂缝和微裂缝发育区域，压扭应力段样品反映的高渗透率并未表征出储集层真实的物性特征。从研究区岩心观察来看，压扭应力段发育剪切网状缝，开度小、延伸短，密度大、沿缝溶蚀弱，如克深506井在压扭应力段6 546.0—6 574.1 m取心28.1 m，发育裂缝221条，裂缝密度高达7.86条/m，而张性应力段发育张性直劈缝，开度大、延伸长、密度小、沿缝溶蚀强；而克深505井在张性应力段6 752.3—6 793.8 m岩心上见裂缝69条，裂缝密度仅为1.66条/m，远远低于压扭应力段，这一现象也反映出压扭应力段具有微裂缝发育但储集能力差的特征。

2.4孔隙结构特征

根据研究区160块高压压汞样品分析数据，研究区巴什基奇克组储集层孔喉结构多样，孔隙结构相关参数如排驱压力、中值压力、孔喉半径分选及大小相关的参数变化范围较大（表2，表3）。按照毛细管压力曲线形态及孔隙结构参数分布特征，可将毛细管压力曲线划分为4类：Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类（图4—图7），总体来看压汞曲线进汞段与横坐标平行的平直段较短或者不明显，部分样品呈陡斜式。由于储集空间类型、物性在不同应力段呈现不同的规律，下面将根据应力段划分，对不同应力段孔隙结构参数展开对比分析。

表2　克深5井区巴什基奇克组储集层孔隙结构参数

表3　克深5井区巴什基奇克组不同应力段储集层孔隙结构参数

图4　克深5井区巴什基奇克组Ⅰ类毛细管压力曲线

图5　克深5井区巴什基奇克组Ⅱ类毛细管压力曲线

（1）张性应力段样品排驱压力主要为1～5 MPa，中值压力为10～50 MPa，最大孔喉半径为0.10～1.00 μm，平均孔喉半径为0.03～0.50 μm，分选系数为0.02～ 0.08，结构系数主要分布区间为0.01～0.05，毛细管压力曲线以Ⅰ类和Ⅱ类为主，部分为Ⅲ类，进汞段斜率小，台阶明显，进汞饱和度基本在80%以上。总体来说孔隙大小与分选参数反映出研究区储集层喉道半径分布大小不一，非均质性较强等特征，这可能由于张性应力段溶蚀孔隙较为发育，从而导致不同半径的孔喉均有分布。

图6　克深5井区巴什基奇克组Ⅲ类毛细管压力曲线

图7　克深5井区巴什基奇克组Ⅳ类毛细管压力曲线

（2）过渡段样品排驱压力、中值压力变化范围较大，排驱压力分布在小于5 MPa与10～20 MPa区间样品数相当，最大孔喉半径主要为0～0.05 μm，其次为0.20～1.00 μm，平均喉道半径多小于0.03 μm，其次为0.10～0.50 μm.总体来说，孔喉分选、连通性、排驱压力介于张性应力段和压扭应力段之间，更类似于压扭应力段，储集层毛细管压力曲线既有Ⅲ类，也有Ⅳ类。

（3）压扭应力段样品排驱压力主要为5～20 MPa，中值压力为50～75 MPa，此外由于高压压汞实验仪器最高进汞压力为180 MPa，研究区还存在许多样品物性太差而导致进汞饱和度不足50%，因而未检测出中值压力；最大孔喉半径主要为0.02～0.07 μm，94%样品的平均孔喉半径小于0.03 μm，99%样品的分选系数小于0.02，95%样品的结构系数小于0.005，94%样品的平均喉道半径小于0.03 μm，毛细管压力曲线以Ⅳ类为主，进汞、退汞曲线陡直，无台阶，进汞饱和度在60%以下，退汞后孔隙中流体滞留量多。整体表现为孔喉分选、连通性较差，但受微裂缝发育的影响部分样品表现出低的排驱压力、高中值压力。

表4　克深5井区巴什基奇克组不同应力段厚度、有效厚度、测井解释孔隙度参数对比

3　研究意义

通过对克深5井区巴什基奇克组储集层垂向分层性研究可以发现，纵向上张性应力段孔隙发育，储集层物性和孔隙结构较好，压扭应力段储集性能较差，过渡段的储集性能介于张性应力段储集层和压扭应力段储集层之间。研究区5口井张性应力段有效储集层（孔隙度大于4.0%）发育，有效厚度占应力段地层厚度的45.8%～72.5%，测井解释储集层物性较好，测井解释孔隙度为5.1%～7.2%（表4）；压扭应力段储集层不发育，有效厚度仅占地层厚度的0.5%～32.5%，测井解释储集层物性较差，测井解释孔隙度分布在1.9%～3.2%，基本为干层；过渡段储集层有效厚度变化较大，占地层厚度的10.5%～55.3%，测井解释孔隙度为3.1%～4.7%.分析结果与不同应力段测试产能一致性较高，如研究区克深505井在张性应力段6 660—6 760 m常规测试，4 mm油嘴放喷，油压60.646 MPa，日产气高达12.58×104m3；在过渡段与压扭应力段复合段6 813—6 885 m常规测试，同样4 mm油嘴放喷，油压与日产气几乎为零。综合考虑研究区单井情况，若按应力段划分，克深5井区张性应力段储量占比约65%，过渡段储量占比约30%，压扭应力段储量占比约5%.

上述研究对库车坳陷克拉苏构造带其他区块确定完钻井深具有借鉴意义。已钻探井、评价井基本是钻穿巴什基奇克组300 m完钻，根据目前储集层垂向分层性的研究结果，探井建议钻完过渡段，开发井钻完张性应力段即可完钻，具体可视不同区块过渡段储集层情况确定完钻井深。这样既可以减少钻井成本，也可以减少出现复杂工程事故的概率，同样可以满足勘探开发生产需要。

4　结论

（1）不同应力段岩性相似，均以岩屑长石砂岩为主，胶结物主要为方解石；碎屑颗粒间接触关系存在差异，张性应力段以点状、点-线状接触为主，过渡段以线状接触为主，压扭应力段为线状、镶嵌状接触，颗粒定向排列特征明显。

（2）不同应力段孔隙类型差异明显，张性应力段储集层以粒间溶蚀扩大孔为主，孔径大，压扭应力段以微孔隙和微裂缝为主，过渡段储集层以粒间溶蚀扩大孔、微孔隙为主，孔径小；从张性应力段到压扭应力段储集层平均孔隙度逐渐变小，平均渗透率逐渐变大，与孔隙度变化趋势刚好相反，这正与不同应力段基质储集层发育的孔隙类型相关。

（3）不同应力段孔隙结构参数存在差异，张性应力段储集层毛细管压力曲线进汞段平台明显，以Ⅰ类和Ⅱ类为主，排驱压力和中值压力低、进汞饱和度高、平均孔喉半径大、喉道连通性好，而压扭应力段储集层毛细管压力曲线以Ⅳ类为主，平均孔喉半径小、孔喉分选、连通性差，排驱压力、中值压力受微裂缝影响分布不规律，过渡段储集层特征基本介于张性应力段储集层和压扭应力段储集层之间。

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（编辑顾新元）

Characteristics of Vertical Zonation of Bashijiqike Reservoir by Stress Intervals in Wellblock Keshen-5 in Kuqa Depression，Tarim Basin

SHI Lingling，TANG Yangang，WANG Bin，WANG Zuotao，WEI Hongxing，ZHOU Lu
（Research Institute of Exploration and Development，Tarim Oilfield Company，PetroChina，Korla，Xinjiang 841000，China）

Through analysis on the experimental data of core，common thin section，cast thin section，SEM and high-pressure mercury injection，correlation and analysis on lithological features，reservoir space types，physical properties and pore structures are carried out for each stress intervals of Bashijiqike formation in Wellblock Keshen-5 in Kelasu structural belt，Kuqa depression.The result shows that different stress intervals are similar to each other，all of which are dominated by lithic feldspar sandstone cemented by calcite，but the clastic particles in extensional stress interval are mainly spot and spot-line contacts and that in transitional interval are dominated by line contact，that in transpressional interval are in directional alignment；matrix pore types are different in different stress intervals，the average reservoir porosity gradually decreases and the average permeability becomes larger from the extensional stress interval to the transpressional interval. The pore structure varies in different stress intervals，the capillary pressure curves of the reservoirs are mainly TypeⅠandⅡin the extensional interval，which is featured with low displacement pressure and median pressure，high mercury-intrusion saturation，large average porethroat radius，even pore throats and good connectivity；the capillary pressure curves of the reservoirs are dominated by TypeⅣin the transpressional interval，which is featured with small pore-throat radius，poor pore-throat sorting and connectivity，irregular distributed displacement and median pressures due to the influence of microcracks；the reservoirs in transitional interval have moderate features between extensional and transitional intervals.The results of the study verify the vertical zonation of Bashijiqike reservoir in Wellblock Keshen-5，and change the conventional method for lithology-based reservoir correlation and analysis.

Kuqa depression；Kelasu structural belt；Wellblock Keshen-5；Bashijiqike formation；stress interval；vertical zonation

TE121.1

A

1001-3873（2016）04-0430-06

10.7657/XJPG20160408

2016-03-30

2016-05-30

国家科技重大专项（2011ZX05003-004）；中国石油科技重大专项（2014E-2101）

史玲玲（1985-），女，湖北十堰人，工程师，沉积储层，（Tel）18799812730（E-mail）shill-tlm@petrochina.com.cn