庫車坳陷白堊系巴什基奇克組成巖層序地層特征①

賴 錦 王貴文，2 柴 毓 冉 冶 鄭新華 信 毅 周 磊 吳慶寬

(1.中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院 北京 102249;2.中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室 北京 102249;3.中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院 新疆庫爾勒 841000)

0 引言

現(xiàn)今油氣勘探開發(fā)進(jìn)程的加快和現(xiàn)代地質(zhì)分析測試技術(shù)的提高極大地促進(jìn)了成巖作用的研究進(jìn)程，同時也對儲層成巖作用的研究提出了更高層次的要求，迫切需求定量性、高精度和可預(yù)測性的成巖作用研究［1-2］。傳統(tǒng)的觀點通常將層序地層學(xué)和成巖作用看作是相互獨立的分支學(xué)科領(lǐng)域［3-4］，隨著地質(zhì)資料的積累和研究的不斷深入，專家學(xué)者們逐漸認(rèn)識到成巖作用的差異除受構(gòu)造、流體等因素影響外，層序地層對其控制作用也十分明顯［5］。表現(xiàn)在不同層序界面和體系域都有著不同的成巖反應(yīng)規(guī)律，也有學(xué)者將其稱為成巖層序地層學(xué)［6］，即以層序的地層成因特性為原理，充分成巖作用在層序中不同部位的系統(tǒng)差異。利用成巖作用的微觀資料，研究層序內(nèi)部成巖作用的變化規(guī)律［7-9］，通過建立層序地層格架內(nèi)的成巖作用模式來進(jìn)行層序的識別、劃分以及實現(xiàn)儲層砂體的預(yù)測［10］。主要包括兩個方面的內(nèi)容:一是把成巖作用研究置于等時的層序地層格架內(nèi)，從成因機(jī)理上分析沉積物的原始組分、結(jié)構(gòu)以及孔隙水條件等的差異對早期成巖作用以及成巖演化序列的影響;二是同樣也可以借助微觀成巖作用的研究為層序界面的劃分和識別提供依據(jù)［7］。成巖層序地層學(xué)的已成為第二十九屆國際沉積學(xué)年會的主要議題之一，在國際上也是儲層成巖動力學(xué)研究新的熱點［3，11-15］。研究表明，與傳統(tǒng)的成巖研究方法相比，將成巖作用置于等時的層序地層格架內(nèi)，比較不同體系域儲集體成巖作用差異，并探討層序界面對成巖作用及儲集性能的影響［16］，可更有效地對儲層成巖作用和物性變化時空分布規(guī)律進(jìn)行解析和預(yù)測［1，12，17-18］，為儲層的區(qū)域評價和預(yù)測提供新的思路［8，17］，這也是成巖層序地層學(xué)研究的最終目的［8］。

克深氣田是在庫車坳陷深層繼克拉2、迪那2和大北氣田等發(fā)現(xiàn)并建成投產(chǎn)之后相繼發(fā)現(xiàn)的又一儲量超千億立方米的大型致密砂巖氣田［19］。氣田所在的庫車坳陷構(gòu)造變形具有典型的“東西分段、南北分帶和上下分層”的特征，中下侏羅統(tǒng)和中上三疊統(tǒng)廣覆式高生烴強(qiáng)度的煤系烴源巖條件與晚期強(qiáng)充注為大氣田的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，規(guī)模發(fā)育的有效儲集砂巖為天然氣良好的儲集空間，山前發(fā)育的大量成排成帶的疊瓦沖斷構(gòu)造為天然氣聚集提供了有利場所［20］，溝通烴源巖與儲集層且處于活動時期的斷裂是深部天然氣往淺部圈閉運移聚集的主要通道［21］。古近系庫姆格勒木群和新近系吉迪克組兩套巨厚的膏鹽層、膏泥巖為深層大氣田的保存提供了優(yōu)越的蓋層條件［20］。總體上氣田發(fā)育優(yōu)質(zhì)的儲蓋組合，具有優(yōu)越的油氣成藏地質(zhì)條件良好的油氣勘探前景，其主力產(chǎn)層為下白堊統(tǒng)巴什基奇克組砂巖儲集體［22］。然而作為典型的深層背斜構(gòu)造圈閉型致密砂巖氣類型［23］，克深氣田天然氣主要分布在背斜構(gòu)造高部位，氣藏具高溫、高壓、高產(chǎn)、高豐度、高生烴強(qiáng)度、規(guī)模儲層、巨厚蓋層與構(gòu)造圈閉發(fā)育、產(chǎn)量受裂縫和有效儲層控制的基本特征［24］。且儲層經(jīng)歷的構(gòu)造期次多，深埋致成巖演化程度較高，儲層致密化嚴(yán)重［25］，因此通過將成巖作用置于等時的層序地層格架內(nèi)，探討層序地層格架中成巖作用類型以及成巖礦物組合特征，可為該類儲層的綜合評價和有利發(fā)育區(qū)帶預(yù)測提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 巴什基奇克組層序地層格架

庫車坳陷中、新生帶地層發(fā)育均比較齊全，自下而上鉆遇的白堊系—古近系地層依次為亞格列木組(K1y)、舒善河組(K1s)、巴西蓋組(K1b)、巴什基奇克組(K1bs)、庫姆格列木群(E1-2km)和蘇維依組(E2-3s)［26］。白堊系與下伏侏羅系呈平行不整合(局部為角度不整合)接觸［27-28］。晚白堊世末(燕山末期運動)天山南緣的階段性隆升導(dǎo)致其上白堊統(tǒng)地層基本被剝蝕，全區(qū)所發(fā)育的下白堊統(tǒng)自下而上分為亞格列木組、舒善河組、巴西蓋組和巴什基奇克組，古近系庫姆格列木組直接覆蓋于早白堊統(tǒng)地層之上［29］，呈區(qū)域性不整合接觸［30］。

巴什基奇克組為逆沖構(gòu)造相對寧靜期的地層記錄或者盆地充填記錄［31-32］，層序地層分析一般將巴什基奇克組劃分為一個完整的三級層序［29］，其上界面對應(yīng)古近系的庫姆格列木群底界的區(qū)域平行不整合面［33］，下以巴西蓋組頂部的沉積結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面(沉積物的粒度、成熟度、沉積構(gòu)造等)為底界［31-32］。處于低位體系域的巴三段，其頂部以泥巖頻繁互層為特征的初次湖泛面為邊界，向上依次發(fā)育湖侵體系域(巴二段)和高位體系域(巴一段)［29］，最大湖泛面對應(yīng)巴一段和巴二段分界處(圖1)。由于此次研究的克深地區(qū)巴什基奇克組埋藏深，平均在6 200 m以上，多數(shù)井未鉆遇低位體系域的巴三段，因此本次研究主要是以巴二段和巴一段為主。

1.2 儲層基本特征

巴什基奇克組總體屬于三角洲沉積體系，沉積相分異主要體現(xiàn)在縱向上［29］，巴三段沉積時期由于強(qiáng)烈的構(gòu)造沉降導(dǎo)致其以扇三角洲粗碎屑沉積體系為主，沉積中晚期由于構(gòu)造沉降基本停止，地形差降低，輸入坳陷的物質(zhì)變細(xì)，其沉積體系演化為以辮狀河三角洲前緣為主［34］，發(fā)育水下分流河道、河口壩、水下分流間灣等微相［28］?？v向上相互疊置、平面上連片分布的水下分流河道、河口壩砂體為其主要的成因砂體類型，構(gòu)成了良好的天然氣儲集空間。然而由于克深地區(qū)目的層埋藏深，平均在6 200 m以上，多數(shù)井未鉆遇巴三段，因此本次研究主要是以巴二段和巴一段為主，可劃分出的沉積微相類型主要是辮狀河三角洲水下分流河道、河口壩和水下分流間灣。

根據(jù)巖芯觀察、普通薄片、鑄體薄片、陰極發(fā)光照片、X衍射以及掃描電鏡分析資料，巴什基奇克組儲層巖性以褐色、棕褐色巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主(圖2)。石英含量主要分布在32%～65%，平均42.5%，長石含量17%～45%，平均32.1%，以鉀長石和鈉長石為主，巖屑12%～45%，平均26.4%，以變質(zhì)巖巖屑和巖漿巖巖屑為主，沉積巖巖屑較少。粒度主要是中—細(xì)砂級別，顆粒分選中等—好，磨圓以次棱角狀為主，顆粒之間接觸關(guān)系主要為點—線式，部分顆粒分選較差或者顆粒粒度較細(xì)層段可見線接觸，膠結(jié)類型以孔隙式為主。填隙物含量較高，雜基1%～15%，以泥質(zhì)和鐵泥質(zhì)為主，平均3.4%，膠結(jié)物含量1%～25%，平均5.2%，以方解石、白云石、鐵方解石和鐵白云石為主，黏土礦物以伊利石、伊/蒙混層為主。儲層總體具成分成熟度較低和結(jié)構(gòu)成熟度中等偏高的特點。

模擬地層覆壓狀態(tài)(壓力為21.8 MPa)的230塊巖性柱塞樣的常規(guī)物性分析結(jié)果表明，儲層孔隙度0.65%～11.35%，平均 4.41%，滲透率 0.001～6.96×10-3μm2，平均 0.12×10-3μm2，且絕大多數(shù)巖樣覆壓滲透率小于0.1×10-3μm2(圖3)，屬于典型裂縫性致密砂巖氣儲層。

薄片鏡下觀察表明儲層孔隙類型多樣，極不規(guī)則，大小相差懸殊，且孔徑分布不均勻。早期長期淺埋和短期快速深埋的埋藏方式?jīng)Q定的儲層特殊的成巖背景使得原生孔隙一定程度上能得到保留，但含量極少，一般呈弧面三角形或者不規(guī)則多邊形狀(圖4A，B)。鏡下可見到眾多的長石和巖屑溶蝕形成的粒內(nèi)孔隙(圖4C，D)是重要的儲集空間類型。黏土礦物(伊利石和伊/蒙混層)晶間孔數(shù)目較多(圖4E，F(xiàn))，但其孔徑及喉道半徑較小，對儲層儲集和滲流性能影響意義不大。此外，伴隨構(gòu)造裂縫產(chǎn)生而形成的微裂縫在增加儲層儲集空間的同時能提高儲層滲透率，對于儲層滲流性能的改善是非常顯著的。

圖1 庫車坳陷地層綜合柱狀圖及克深201井巖性剖面圖Fig.1 Schematic stratigraphy in the Kuqa depression and the lithogology section for Well Keshen 201

圖2 克深地區(qū)巴什基奇克組砂巖成分三角圖Fig.2 Ternary diagram showing the framework-grain composition of Bashijiqike Formation

圖3 克深氣田巴什基奇克組儲層孔滲關(guān)系圖Fig.3 Core porosity versus core permeability crossplots for Bashijiqke Formation in Keshen gas field

圖4 克深氣田巴什基奇克組儲層主要儲集空間類型Fig.4 The reservoir pore space of Bashijiqike sandstones in Keshen Gas fields

2 成巖層序地層學(xué)研究概況

2.1 概念起源及發(fā)展

成巖層序地層學(xué)起初是用來解釋碳酸鹽巖層序地層學(xué)與成巖作用的關(guān)系［6］。由于硅質(zhì)碎屑沉積物對孔隙水地化特性的變化不像碳酸鹽巖那樣反應(yīng)敏感，且成巖作用的進(jìn)程相比而言較緩慢［1，11］，這導(dǎo)致在層序地層格架內(nèi)對碎屑巖成巖作用的及其孔隙演化的研究存在局限性［11］。即便如此，近年來不少學(xué)者通過探討碎屑巖層序地層對成巖作用的控制，發(fā)現(xiàn)不同的層序部位以及層序界面附近的成巖現(xiàn)象仍有著較強(qiáng)的規(guī)律性［1，35］，表現(xiàn)為不同體系域內(nèi)成巖現(xiàn)象和層序界面附近的成巖現(xiàn)象特征的差異。且盡管后期的成巖演化將掩蓋一些早期的成巖特征，但是早期的成巖信息仍然部分可被保留下來［35］。成巖層序(不同地層層序單元所表現(xiàn)出的不同成巖規(guī)律)新概念被廣泛采用［5］。

成巖層序地層學(xué)的研究一方面有助于層序的識別和劃分，另一方面也有助于成巖相和優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育帶預(yù)測的研究［36］。研究油氣儲層的成巖相與成巖層序特征，能夠從本質(zhì)上認(rèn)識儲層儲集性發(fā)育的規(guī)律性和控制因素，搞清復(fù)雜油氣儲層分布規(guī)律［5］。結(jié)合利用層序地層學(xué)原理分析沉積物的沉積和成巖演化史有助于闡明有利生儲蓋組合在時空上的分布規(guī)律［37］。

2.2 研究內(nèi)容及方法流程

層序地層控制了成巖作用的類型與時空分布，主要表現(xiàn)在層序、準(zhǔn)層序界面、湖侵和最大湖泛面附近，以及在低位體系域、湖侵體系域、高位體系域等地層層序條件下，成巖作用進(jìn)程等具明顯差異。將成巖作用置入層序地層格架內(nèi):一是比較不同體系域砂體成巖作用和成巖礦物組合特征差異，二是探討層序界面附近成巖作用特征及儲集性能的影響［16］。其中，層序界面是控制成巖作用的一個重要因素，不同類型的層序界面具有不同的成巖作用過程和特點［5］。且一個發(fā)育完好的層序通常由高位體系域、湖侵體系域和低位體系域構(gòu)成，在湖平面變化過程中它們有著截然不同的成巖路徑，并形成不同的成巖序列［5］。一般而言，層序?qū)Τ蓭r作用的控制主要表現(xiàn)在3方面:一是層序不同部位沉積物組分和結(jié)構(gòu)的差異決定了后期成巖作用類型和強(qiáng)度，二是各個體系域、層序界面上下有著不同的早期成巖作用，三是成巖流體如大氣淡水通過層序界面影響其附近成巖作用類型［6，35］。

近20年來，不少專家學(xué)者要根據(jù)露頭、鉆井和地震反射等資料對碎屑巖成巖層序地層學(xué)展開了卓有成效的工作［8］，但由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)資料的缺乏，層序域成巖作用發(fā)育規(guī)律的研究仍有待深入［11］。因此，除基礎(chǔ)理論研究需要加強(qiáng)外，同時亦亟需高密度的室外取樣和高精度的室內(nèi)地球化學(xué)分析。研究表明，元素俘獲譜測井ECS(Elemental Capture Spectroscopy)利用快中子與地層中的原子核發(fā)生非彈性散射及熱中子被俘獲產(chǎn)生的瞬發(fā)γ射線的原理，通過剝譜法等方法解譜，就可以得到地層中 Si、Ca、Fe、S、Ti、Cl、Cr、Gd等不同元素的相對產(chǎn)額［38］;再經(jīng)過氧化物閉合模型(所有元素質(zhì)量的百分含量之和為100%)處理，可得到地層的礦物含量［39］;經(jīng)過定量巖性分析，結(jié)合錄井資料就可以較準(zhǔn)確得到巖性含量［40］，如黏土含量、碳酸鹽巖含量、砂質(zhì)(石英+長石+云母等)含量、黃鐵礦、菱鐵礦、煤和膏鹽巖等［41］。它不僅能夠準(zhǔn)確地確定地層巖性，更可將其進(jìn)一步處理獲得組成巖石的各種礦物含量［42］。除在確定礦物類型和含量、確定地層骨架密度和孔隙度、判別流體性質(zhì)、分析沉積環(huán)境、壓裂酸化等工程方面得到廣泛應(yīng)用外［42-43］。ECS測井無論是在成巖作用、成巖礦物組合特征以及成巖相研究中均具有得天獨厚的優(yōu)勢［44-45］。因此本次研究在大量巖芯分析化驗資料的資料上，主要通過ECS測井所獲得巖石礦物特征作為成巖演化過程中成巖環(huán)境最直接的反應(yīng)來闡明克深氣田巴什基奇克組層序地層格架內(nèi)成巖作用特征。

3 層序界面處成巖作用特征

層序界面形成于湖平面的相對下降期，是一個重要的沉積轉(zhuǎn)換面。由于層序界面代表湖平面和水深的突然變化，使得界面處沉積速率、孔隙水化學(xué)特征、碎屑組分和結(jié)構(gòu)都發(fā)生相應(yīng)的變化［1］，而這些變化必然將導(dǎo)致其成巖作用的差異［46］。前人研究表明，層序界面對于成巖反應(yīng)的制約主要體現(xiàn)在三方面［1，5-6，35］:一是層序界面代表著相對湖平面下降，由此引發(fā)大氣淡水對硅鋁酸鹽進(jìn)行充注和淋濾，長石等蝕變產(chǎn)生高嶺石和形成次生溶蝕孔隙;其次，層序界面代表了短暫的沉積間斷，較長的沉積駐留時間，一方面使得層序界面之下的地層壓實作用比界面之上的壓實作用要弱［6］，另一方面是使得在層序界面之下碳酸鹽膠結(jié)物含量增加;最后是在成巖演化期，層序界面可作為流體的通道，對層序界面的溶蝕等成巖改造起到了很好的通道作用［35］。

3.1 溶蝕作用

層序界面包含了豐富的地質(zhì)信息，也發(fā)育各具特色的成巖作用，但具體到庫車坳陷白堊系巴什基奇克組儲層，層序界面對成巖作用的控制則主要表現(xiàn)在溶蝕作用方面，這一點可以直觀地從層序界面附近的砂體普遍發(fā)育的溶蝕現(xiàn)象得到佐證(圖5A，B)。主要就是中下侏羅統(tǒng)和中上三疊統(tǒng)煤系烴源巖產(chǎn)生的有機(jī)酸無法達(dá)到層序界面處形成溶蝕。

從各單井的ECS測井資料來看，層序界面之下最典型的特征就是砂質(zhì)含量顯著減小(尤其是20 m范圍之內(nèi))，爾后隨著深度增加而含量相應(yīng)增大并趨于穩(wěn)定，隨后逐漸減小，并在巴一段和巴二段分界線處(對應(yīng)最大湖泛面位置)達(dá)到最小值(圖6A，B)。由于層序界面形成時期，可容空間較低，一般形成的沉積物粒度較粗，雜基含量一般較少，石英、長石含量多，且較穩(wěn)定的石英在成巖演化過程中不易發(fā)生蝕變［48］，因此層序界面處ECS測井中砂質(zhì)含量的顯著減小主要就是長石和巖屑發(fā)生溶蝕。

此外，由于鋁硅酸鹽礦物的溶解除了產(chǎn)生次生孔隙之外，也會產(chǎn)出一定數(shù)量的黏土礦物，如高嶺石等(式1和式2)［47］，因此從儲層演化角度來說，高嶺石通常是長石溶解和次生孔隙發(fā)育的指示礦物［49］。但研究區(qū)巴什基奇克組儲層長石普遍溶蝕但高嶺石反而缺失的原因，主要就在于巴什基奇克組儲層埋深較深的結(jié)果，較深的埋藏深度直接導(dǎo)致沉積物暴露在較高的地溫下(大于130℃)，高嶺石變得不穩(wěn)定將向伊利石等轉(zhuǎn)化，如下式 3［47，50-51］。這在 ECS 測井上也得到體現(xiàn)，即總體上層序邊界附近的黏土含量比其他部位的相對要高(圖6C和圖6D)，且與ECS測井中所獲得的砂質(zhì)含量呈此消彼長關(guān)系(對比圖6A和6C;6B和6D)，這也從側(cè)面說明了層序界面之下的溶蝕作用。

而從儲集物性變化規(guī)律來看，隨著離不整合面距離的增加，孔隙度總體逐漸減小，如克深201井和克深208井(圖7A，B)，說明對巴什基奇克組這樣一個原生孔隙基本損失殆盡，以次生溶蝕孔隙為主的致密砂巖氣儲層而言，層序界面對溶蝕孔隙的控制還是很顯著的。但當(dāng)離層序邊界距離較遠(yuǎn)時(一般大于100 m)，則不具此規(guī)律，如克深2-1-5井和2-2-4井(圖7C，D)，孔隙度非但不隨深度增加而減小反而具有增加的趨勢，主要就是溶蝕作用受層序邊界影響的大氣淡水淋濾深度范圍有限，下覆的離層序邊界距離較遠(yuǎn)的砂體，除受層序邊界的大氣淡水淋濾外，油氣充注時期使得大量有機(jī)酸性水得以侵入，這也是造成砂體溶蝕的另一原因。

圖5 層序邊界附近發(fā)育的溶蝕作用Fig.5 Dissolution of framework grains under the sequence boundary

圖6 ECS測井砂質(zhì)含量隨深度變化關(guān)系圖Fig.6 Crossplots showing the variation of sand content(Q-F-M in ECS logging)with burial depth

由以上(1)層序界面下薄片中普遍可見溶蝕現(xiàn)象;(2)靠近層序界面附近儲層物性變好;(3)靠近層序界面附近長石巖屑含量減少等可以看出，層序界面對于巴什基奇克組儲層的溶蝕控制作用還是比較顯著的，證實了大氣淡水在次生溶蝕孔隙形成中的淋濾作用［48，52］。研究表明，克深地區(qū)埋深超過7 900 m的巴什基奇克組仍發(fā)育優(yōu)質(zhì)碎屑巖儲集層其中很大一部分原因就是溶蝕作用的貢獻(xiàn)，一般以150 m內(nèi)的砂體大氣淡水溶蝕有效性最好，溶蝕作用具有橫向成層性的特征［53］。

3.2 壓實和膠結(jié)作用

就壓實作用而言，相關(guān)的成巖物理模擬實驗已證實，巴什基奇克組頂部層序界面的形成導(dǎo)致沉積物在地質(zhì)歷史時期較長時間處于淺埋狀態(tài)，直至受喜瑪拉雅運動的影響才快速深埋至現(xiàn)今深度。與其它深層致密儲層的長期緩慢逐漸埋藏型和短期快速深埋型埋藏方式相比，巴什基奇克組儲層早期淺埋—晚期快速深埋型埋藏方式使得沉積物壓實作用并不徹底，保留有與埋深不相匹配的相對較好物性條件［53］。

圖7 孔隙度與距層序邊界距離關(guān)系Fig.7 Crossplots showing the relationships between porosity and its distance to sequence boundary

圖8 ECS測井碳酸鹽巖含量隨深度變化關(guān)系圖Fig.8 Crossplots showing the variation of carbonate content with burial depth

層序界面形成時期較長的沉積物駐留時間使湖水與大氣淡水的混合從而易發(fā)生表生膠結(jié)作用［1］。對巴什基奇克組儲層而言，層序界面之下一定深度確實出現(xiàn)了較高含量的碳酸鹽巖，但總體上層序界面對其碳酸鹽巖膠結(jié)作用的控制并不明顯，在層序的其他部位均可見較高和/或較低碳酸鹽巖膠結(jié)物含量(圖8A，B)，反應(yīng)了成巖作用縱向上的非均質(zhì)性。這可能與巴什基奇克組沉積時期整體的干旱、炎熱的古氣候條件有關(guān)，氧化寬淺湖盆的古地理背景使得泥晶方解石和石鹽等礦物可以直接從沉積水體中析出，形成同生期膠結(jié)物［54-55］，因此在層序的各個部位均可形成較高含量的碳酸鹽巖膠結(jié)物。

4 不同體系域成巖作用差異

隨著湖平面的升降變化，沉積體系域不斷進(jìn)行著從低位、湖侵到高位體系域的演變，體系域垂向上的演化控制了成巖環(huán)境的演化，也將引導(dǎo)出不同的成巖作用進(jìn)程及其演化路徑，從而形成具有成巖演化過程下的獨特的成巖作用［56］，并形成不同的成巖序列［5］。主要就是層序地層格架內(nèi)不同沉積體系域具有不同的巖性組合方式，處于不同的成巖環(huán)境并經(jīng)歷了不同的成巖過程［57］，因此不同體系域中不同的沉積體系變化使得成巖演化具有明顯的規(guī)律性［7］。這種相關(guān)性可以通過不同體系域所發(fā)育的成巖作用類型體現(xiàn)出來，因此，根據(jù)對不同層序各個體系域垂向演化的分析，便可為成巖作用的發(fā)育、演化及優(yōu)質(zhì)儲集體預(yù)測提供新的思路?？紤]到巴三段低位體系域砂體由于埋藏過深而基本未鉆遇，因此本次研究主要對比以最大湖泛面為二分時間單元分界線的巴一段高位域和巴二段湖侵域砂體內(nèi)的成巖作用差別。

同樣由于研究區(qū)的堿性成巖環(huán)境，碳酸鹽巖膠結(jié)物可發(fā)育于層序的不同部位，因此體系域?qū)μ妓猁}巖膠結(jié)物的影響也不明顯(圖8)。

前已述及，隨著湖平面的下降，高位體系域砂體有可能出現(xiàn)暴露，導(dǎo)致大氣降水對鋁硅酸鹽礦物等進(jìn)行淋濾改造［58］，高位體系域的一部分砂體(即巴一段頂部)因為抬升受到大氣淡水淋濾。同時長石巖屑蝕變的伴生產(chǎn)物高嶺石在成巖演化過程中又將轉(zhuǎn)化成伊利石和伊蒙混層，這直接導(dǎo)致層序界面之下黏土礦物含量增高(圖6C，D、圖9)。

雖然在一個層序地層單元形成過程中，水介質(zhì)的物理化學(xué)條件將發(fā)生變化，沉積物的礦物成分、微量元素等類型和含量皆發(fā)生周期性變化［59］，如隨著湖平面的低→高→低的變化，綠泥石和高嶺石呈低→高→低變化，而伊利石和伊/蒙混層則呈高→低→高變化［60］。但由于高嶺石、伊利石等黏土礦物含量受后生成巖作用影響較大，巴什基奇克組儲層經(jīng)過后期成巖作用的改造，上述的這一規(guī)律性并不明顯，如圖9中各單井縱向上黏土礦物含量分布并不具明顯的規(guī)律性。雖然在最大湖泛面處見最大值，但在層序邊界以及巴二段湖侵體系域底部，也可見較高含量的黏土礦物(圖9)，這可能與有機(jī)酸溶蝕作用有關(guān)，由于巴什基奇克組油氣主要來源于下伏的中下侏羅統(tǒng)和中上三疊統(tǒng)煤系烴源巖，有機(jī)酸將隨油氣充注進(jìn)入巴什基奇克組儲層中，巴二段底部的砂體由于易于跟有機(jī)酸接觸，因此具備優(yōu)先溶蝕的條件，同時伴生出較高的黏土含量，這也是為什么有些井隨著砂體與層序邊界的距離越遠(yuǎn)，但物性反而越好的主要原因(圖7C，D)。從圖10中也可以看出，總體上儲層孔隙度隨深度增大而逐漸降低，此后又有逐漸增高的趨勢，與層序界面控制的大氣淡水溶蝕以及有機(jī)酸性水溶蝕作用的機(jī)理是相吻合的。

水侵體系域晚期或高位體系域早期的最大湖泛面附近，可容空間較大，水動力能量弱，形成的沉積物泥質(zhì)含量相對較高，而砂質(zhì)含量較小(圖6C，D、圖10)，但這一點主要不是受成巖作用影響，而是由沉積因素所控制的沉積物原始組分和結(jié)構(gòu)所決定的。

圖9 ECS測井黏土礦物含量隨深度變化關(guān)系圖Fig.9 Crossplots showing the variation of clay content with burial depth

圖10 克深207井層序地層格架內(nèi)物性變化及ECS成巖礦物組合特征Fig.10 Reservoir property and diagenetic mineral characteristics in sequence stratigraphic framework of Well Keshen 207

5 結(jié)論

(1)庫車坳陷白堊系巴什基奇克組層序界面之下的主要成巖作用特征是長石和巖屑的溶蝕作用，較高的黏土礦物含量是溶蝕伴生的高嶺石成巖轉(zhuǎn)化的結(jié)果。

(2)層序界面之下雖可見較高的碳酸鹽巖含量，但由于研究區(qū)堿性成巖環(huán)境背景，在層序的其他部位均可見較高或較低的碳酸鹽巖含量。

(3)同樣由于堿性成巖環(huán)境背景，體系域?qū)μ妓猁}巖膠結(jié)作用的控制也不明顯，黏土礦物由于后生成巖作用影響較大，在體系域內(nèi)也沒有相應(yīng)規(guī)律性變化。

(4)除在最大湖泛面處外，黏土礦物在層序邊界和巴二段湖侵域砂體底部出現(xiàn)的高值，主要由溶蝕作用伴生的高嶺石向伊利石和伊/蒙混層轉(zhuǎn)化有關(guān)。

致謝 感謝長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院胡明毅教授的寶貴修改意見。

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