[科普中国]-碳酸盐岩油气藏

概述随着石油工业的迅速发展,石油和天然气勘探领域不断扩大,碳酸盐岩油气藏大量发现,目前的油气藏分类,不能全面的表现出碳酸盐岩油气藏的特点,如礁型油气藏,就是其他岩类所没有的,过去石油工作者,将其划入岩性圈闭油气藏中,这种归属只表现了礁型油气藏的岩性特点,而忽略了它的成因特征；又如裂缝型油气藏主要见于碳酸盐岩中,其他岩类中是罕见的,过去的分类中,没有它的位置；成岩圈闭油气藏,也是碳酸盐岩常见的油气藏类型,是随着成岩作用研究的深入发展而逐渐被人们重视的。1

国外对碳酸盐岩油气藏研究比较早。20世纪80年代国内碳酸盐岩油气藏的开发处于起步阶段，90年代主要是钻井技术及储层横向技术的突破，目前裂缝溶洞系统的储层预测技术趋于成熟，研究的重点主要集中于复杂碳酸盐岩油气藏合理开发方式上。2

碳酸盐岩储层特征世界上在一些沉积盆地中发现了大量的岩性地层油气藏。如在美国、加拿大、俄罗斯、墨西哥、利比亚、印度和中国都在碳酸盐岩中发现了这类油气藏，其中有一些属于大油气田。由于碳酸盐岩沉积体系的多样性及成岩作用的复杂性，很难对碳酸盐岩油气藏的类型进行定义及分类。根据碳酸盐岩储层的分布及几何形态，可以划分出6种油气藏类型，即碳酸盐滩、生物建隆、泥质白云岩/泥灰岩、白垩、不整合及岩溶型、晚期埋藏成岩型。

碳酸盐岩储层从岩性分为白云岩及石灰岩两大类。大型碳酸盐岩油气田中，寒武纪一奥陶纪及三叠纪碳酸盐岩储层多数为白云岩储层，而白垩纪 新近纪碳酸盐岩储层主要为石灰岩。

碳酸盐岩储层发育的沉积环境多样。统计202个碳酸盐岩油气田，除陆棚及碳酸盐缓坡相粒屑灰岩、生物礁灰岩及生屑滩灰岩为较好的储集岩外，陆棚相及盆地相的泥质碳酸栽岩也是较好的储集岩。

碳酸盐岩储层发育，由原生基质孔隙及次生裂缝、溶孔、溶洞组成。孔隙型、溶洞型、裂缝型为基本储集类型，孔洞型、缝洞型、孔缝型、孔缝洞复合型为过渡类型。全球202个大型碳酸盐岩油气田的统计表明，溶蚀作用、白云岩化作用及构造作用是最为主要的成岩作用。2

碳酸盐岩油气藏类型从圈闭类型、油气藏形态、流体性质、岩性、埋深等不同角度，对油气藏可以采用不同的分类方案，通常按油气藏的圈闭成因类型划分为构造、地层、复合等三大类。

由于碳酸盐岩油气藏数量众多、特征各异，为了深入认识油气藏特征，有利于油气勘探开发，有必要进行碳酸盐岩油气藏的详细分类。因此，首先从油气圈闭是受局部构造或是储层控制出发，将碳酸盐岩圈闭分为构造类、地层岩性类，以及受双重作用控制的复合类等三大类，从而形成了构造类、地层岩性类、复合类等三大类油气藏。地层岩性类碳酸盐岩油气藏非常多，主要受储层控制，以储层分类为基础，可以将地层岩性类分为礁滩型、风化壳型、白云岩型等三个亚类，在此基础上根据储层特征进一步分为七种类型(图1)。构造类油气藏根据圈闭特征进一步分为三种类型，复合类油气藏根据构造与储层的作用可分为两种类型(图1)。

构造类油气藏构造类油气藏受局部构造圈闭控制，通常具有良好的储层物性，储层之间连通性好，具有统一的油气水界面、统一的温压系统，与碎屑岩构造油气藏相似。塔里木盆地构造类油气藏主要有背斜型、断背斜型、断块型等三种类型，主要分布在储层物性较好的白云岩中。

背斜型圈闭有两种成因：一是在区域构造挤压作用下形成的褶皱背斜，如英买力地区、塔中-巴楚等地区寒武系盐下发育一系列褶皱背斜；二是碳酸盐岩古潜山残丘形成地貌背斜圈闭。

塔里木盆地下古生界碳酸盐岩发育一系列背冲断裂夹持的断垒带，在塔中、塔北、巴楚隆起区都有分布，其中储层连通性好的断裂带可形成断背斜圈闭，油气聚集其中形成断背斜油气藏，如英买32油藏。在古风化壳的高部位，由于多期不同方向的断裂发育，发育一系列受断裂侧向封堵的断块圈闭，可以形成油气富集的断块油气藏，如牙哈7油藏。2

地层岩性油藏由于塔里木盆地碳酸盐岩储层以次生溶蚀孔、洞、缝为主，油气藏主要受储层控制，形成以缝洞体储层为主体的地层岩性类油气藏，在礁滩体、风化壳、白云岩等三大亚类划分的基础上，可以根据储层的特征分为多种类型的油气藏。

风化壳油气藏是岩溶作用形成的缝洞体所控制的油气藏，储层的非均质性极强，基质孔隙度一般小于1.2%、渗透率一般小于0.5mD，油气主要受一系列缝洞体控制，在相对独立的缝洞体内具有统一的温压系统、统一的油气水界面。目前发现的油气藏主要为风化壳类油气藏，轮南一塔河油田是典型的潜山风化壳油藏分布区，塔中北斜坡鹰山组层问风化壳是大型的凝析气藏分布区，都是由一系列缝洞体控制的油(气)藏叠置连片分布组成。由于风
化壳缝洞体的连通性对油气的赋存与产出具有重要的影响，根据缝洞体的组成进一步可以划分为孤立的定容洞穴型油气藏、连通缝洞型油气藏，这两种类型的油气藏具有不同的储层分布、不同的渗流特征、不同的油气产出，这种划分对勘探开发油气藏建模大有裨益。 2

礁滩型油气藏主要受沉积相带的展布控制，油气分布沿礁滩体储层展布，如塔中I号带上奥陶统良里塔格组油气主要呈条带状沿镶边台缘礁滩体分布，在轮古东地区一问房组油气主要呈团块状沿缓坡型台缘滩体分布。储层发育主要是在优势储集相带的基础上叠加后期改造作用形成，基质孔隙度较高，储层均质性较风化壳好，储层段孔隙度可达2%-6%，明显优于风化壳。 2

白云岩型油气藏分布在碳酸盐岩台地内部，是受白云岩非均质储层控制的非构造油气藏。白云岩型油气藏孔隙度与奥陶系台地相灰岩相当，渗透率较高，同样具有强烈的非均质性，以埋藏期溶蚀作用形成的次生孔洞为主，缺少大型缝洞体。油、气、水不均一分布于白云岩储层中，不受局部构造控制，在相互连通的孔隙中，油、气、水分异明显，具有统一的温压系统，油气水性质基本相同，形成受孔洞型储层控制的白云岩油气藏。2

复合类油气藏在局部构造发育、储层较发育但非均质性强烈的地区，油气可能受局部构造圈闭与储层的双重控制，其中孔隙性储层发育区或是裂缝发育区与构造圈闭叠合的部位，易于形成复合型油气藏。由于多种作用的共同控制，可以组合形成多种多样的复合型油气藏，塔里木盆地主要存在构造一缝洞型、岩性一构造型两种类型的复合油气藏。2

碳酸盐岩油气藏开发技术发展趋势碳酸盐岩储层预测研究的关键是沉积相带的分布研究，有利储集相带的选择是寻找有利储层的前提。碳酸盐岩的岩性变化大、储集空间类型多、次生变化明显、非均质性强，成岩作用的复杂性使碳酸盐岩储层的非均质性增强，其孔隙度和渗透率的分布难以预测。裂缝的分布规律复杂，所以碳酸盐岩缝洞研究一直是国际性攻关难题。通过对国内外碳酸盐岩油藏开发技术现状的总结分析，碳酸盐岩开发技术的发展趋势主要有以下几点：

**(1)注气的规模进一步扩大。**注气是碳酸盐岩油藏提高采收率的主要技术之一，过去一直以注烃气为主。随着注非烃气技术的发展，注CO2和N2气的项目迅速增多，规模越来越大。特别是CO2驱，由于其在技术和经济上的成功，已成为近年来美国唯一的、工业化应用规模不断扩大的提高采收率技术。据美国对CO2驱的经济情况研究表明，CO2驱的采油成本与蒸汽驱相当，比聚合物驱低得多。 3

**(2)酸压新技术不断发展。**碳酸盐岩的压裂液体系主要包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液和醇基压裂液。其中，水基压裂液的最大进展是清洁压裂液。清洁压裂液是20世纪90年代末由斯伦贝谢的道威尔公司开发的新型无聚合物压裂液，全球范围内使用清洁压裂液进行的压裂作业已超过2100井次，在加拿大阿尔伯塔，美国堪萨斯、怀俄明、俄克拉荷马，意大利亚得里亚海及美国墨西哥湾等油田的常规压裂作业中得到了广泛的应用，增产效果好于使用聚合物压裂液的井。

碳酸盐岩酸化广泛采用了自转向酸和用泡沫做转向剂的转向技术。这种新的转向剂技术使用独特的胶化酸。当这种酸体系与碳酸盐反应时，会形成临时阻挡层，在高渗透率地带和自然裂缝中产生比较高的流动阻力，并且对地层的伤害较低，可在高温下使用。 3

**(3)研究配套钻井技术。**研究一套适合于海相碳酸盐岩地层易漏失、地层破碎、储层保护难、油层钻遇率低、含硫等特点的钻井完井配套技术，提高漏失层预测精度，提高堵漏成功率，降低钻井液对储层伤害，提高油层钻遇率，提高单井产量和最终采收率。3

**(4)水平井、侧钻水平井等综合技术广泛应用。**加拿大的一些碳酸盐岩油藏利用水平井注水的实践证明，可使原油采收率提高10%。北海发现的Valhall油田于1982年投入开发，成功地采用了水平井开发技术、水平井酸化压裂技术和大位移井开发技术，20多年来，原油产量稳定增长。各种新技术的应用，使这个油田的总可采储量达到初期可采储量的4倍以上。 3

**(5)碳酸盐岩油藏表征技术受到重视。**采用油藏描述、数值模拟以及钻井和完井等多学科的综合技术，充分认识油藏及其潜力，是提高采收率的最有效手段。近年来，利用三维地震、岩心分析、测井、试井、层序地层学等进行综合油藏描述的碳酸盐岩油藏表征技术已得到了广泛的应用，对于确定碳酸盐岩油藏的裂缝体系，评价剩余油和提高原油采收率发挥了巨大作用。 3

**(6)碳酸盐岩微生物驱技术应用前景广阔。**近10年来，微生物采油技术已从室内研究走向了矿场试验。中欧最大的Matzen油田的两个微生物采油试验区已取得了较好的效果。美国、英国、加拿大、俄罗斯等国家的微生物采油矿场试验均证实，这种方法可多采出5%～10%的剩余油。3