濱里海盆地東緣北特魯瓦地區(qū)白云巖特征及其儲(chǔ)層發(fā)育機(jī)制

郭　凱　程曉東　范樂元　嚴(yán)世幫　倪國輝　付海波

(1.中國石油長城鉆探工程有限公司解釋研究中心　北京　100101; 2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院　成都　610059)

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濱里海盆地東緣北特魯瓦地區(qū)白云巖特征及其儲(chǔ)層發(fā)育機(jī)制

郭凱1程曉東1范樂元1嚴(yán)世幫2倪國輝1付海波1

(1.中國石油長城鉆探工程有限公司解釋研究中心北京100101; 2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院成都610059)

白云巖是濱里海盆地鹽下石炭系碳酸鹽巖的重要儲(chǔ)層類型。在巖芯、薄片、物性與地球化學(xué)等資料分析的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)KT-Ⅰ油組的白云巖類型與儲(chǔ)集性能進(jìn)行了分析，并探討了其儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素與模式。結(jié)果表明，白云巖類型與其儲(chǔ)集物性具有較明顯的相關(guān)性，以生屑鑄模孔及溶蝕擴(kuò)大孔為主的殘余生屑白云巖物性與含油氣性最好，以晶間(溶)孔為主的粉細(xì)晶白云巖和以生屑鑄模孔及晶間孔為主的泥粉晶白云巖次之，而以晶間微孔為主的泥晶白云巖最差，難以成為有效儲(chǔ)層。原生孔隙發(fā)育的相對(duì)高能生屑灘環(huán)境是該區(qū)優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的相帶基礎(chǔ)。晚石炭世準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕作用與以滲透回流白云化(白云石有序度分布于0.32～0.67，δ13C介于-0.22‰～5.94‰，δ18O介于-1.09‰～2.45‰)為主的早期白云化作用為白云巖儲(chǔ)層早期孔隙的發(fā)育與保存奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；早二疊世以來埋藏期各類裂縫的發(fā)育及酸性流體的溶蝕作用則對(duì)儲(chǔ)層的晚期擴(kuò)孔改造至關(guān)重要。

儲(chǔ)集特征 白云巖化 溶蝕作用 石炭系 濱里海盆地

0　引言

1　地質(zhì)背景

北特魯瓦油田位于濱里海盆地東緣中區(qū)塊，在同屬中區(qū)塊的扎納若爾油田南部，構(gòu)造上處于延別克—扎爾卡梅斯隆起與烏拉爾褶皺帶之間的東南部坳陷帶(圖1a)。盆地東緣在晚泥盆世—晚石炭世發(fā)育多個(gè)淺海碳酸鹽巖臺(tái)地，沉積了厚層碳酸鹽巖，該時(shí)期西部為古地貌高地，地層?xùn)|厚西薄，呈現(xiàn)出東傾特征；石炭紀(jì)末期到早二疊世盆地東緣受西部烏拉爾褶皺造山帶擠壓的影響，地層發(fā)生明顯反轉(zhuǎn)，至晚二疊世形成了至今東高西低的構(gòu)造形態(tài)[17-18](圖1b)。北特魯瓦地區(qū)石炭系臺(tái)地碳酸鹽巖主要包括上部KT-Ⅰ和下部KT-Ⅱ兩套油層組，KT-Ⅰ油組由上至下可分為А、Б 和 В 共 3 段，白云巖主要發(fā)育于A段的A3小層，少量發(fā)育于上部A2小層(圖1c)。KT-Ⅰ油組主要發(fā)育開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地和蒸發(fā)臺(tái)地相，其中，A段和Б段主要發(fā)育局限臺(tái)地和蒸發(fā)臺(tái)地相[17,19]。勘探實(shí)踐表明，該區(qū)KT-Ⅰ油組工業(yè)油流井主要集中于白云巖儲(chǔ)層，但白云巖的發(fā)育并不意味著油層的分布，發(fā)育于油田主體構(gòu)造高部位的白云巖往往含油性較好，而向西部斜坡部位白云巖含油性則明顯變差(圖1b)。因此，研究白云巖儲(chǔ)層特征及其形成分布的控制因素對(duì)于深入該區(qū)白云巖油藏勘探具有重要意義。

圖1　北特魯瓦地區(qū)KT-Ⅰ構(gòu)造與地層特征Fig.1　The structural and stratigraphic characteristics of KT-Ⅰin North Truva

2　白云巖特征

2.1白云巖類型與儲(chǔ)集特征

結(jié)構(gòu)特征是白云巖分類的主要依據(jù)，以往對(duì)白云巖的分類主要側(cè)重對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)的分類，而目前國內(nèi)外多注意到白云巖類型與其結(jié)構(gòu)組分之間的關(guān)系[20-21]，更傾向于根據(jù)殘余結(jié)構(gòu)組分和晶體特征等進(jìn)行綜合分類[21-23]。本次結(jié)合前人的結(jié)構(gòu)分類方法以殘余顆粒結(jié)構(gòu)特征、晶體特征及發(fā)育環(huán)境等對(duì)研究區(qū)白云巖進(jìn)行了分類，并分析了各類型的儲(chǔ)集特征(表1)。

2.1.1殘余生屑白云巖

此類白云巖見于以T-4井A3小層為代表的北特魯瓦地區(qū)東部構(gòu)造高部位，少量見于T-62井A3小層。主要包括殘余生屑粉晶云巖和(泥)粉晶殘余生屑云巖，含較多的有孔蟲、蜓類等生屑顆粒，生屑含量主要在30%～75%，平均含量達(dá)51%。據(jù)薄片觀察，其原巖為粒屑結(jié)構(gòu)，顆粒多可分辨，交代殘余結(jié)構(gòu)明顯，生屑顆粒已被不同程度的溶蝕、交代，甚至僅保留輪廓，形成殘余粒屑結(jié)構(gòu)或殘余粒形結(jié)構(gòu)[21,23]，主要以白云化的泥—粉晶膠結(jié)物或顆粒支撐為主。較高的顆粒含量表明其原巖形成于相對(duì)高能的淺灘環(huán)境，儲(chǔ)集空間主要為粒間(溶)孔、各種生屑顆粒的體腔孔、鑄?？准叭芪g擴(kuò)大孔，較強(qiáng)的溶蝕作用使得此類白云巖溶孔溶洞發(fā)育，孔洞直徑主要介于0.1～5 mm，甚至可達(dá)到厘米級(jí)，多形成孔縫洞連通的網(wǎng)狀儲(chǔ)集空間(圖2a～c)，在巖芯上可見大小不一連通較好的溶洞(圖2d)。

表1　北特魯瓦地區(qū)KT-Ⅰ白云巖類型與特征

2.1.2含膏粉細(xì)晶白云巖

健全高校校園文化建設(shè)制度，保障良好的校園生態(tài)文明。即要制定實(shí)施有關(guān)生態(tài)文明建設(shè)的規(guī)章制度,完善生態(tài)評(píng)價(jià)制度，把生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展理念融入到高校校園文化制度建設(shè)中去，充分體現(xiàn)有關(guān)節(jié)約資源、愛護(hù)環(huán)境的理念與要求。通過制度規(guī)范管理，監(jiān)督和約束全體師生的行為，把校園生態(tài)環(huán)境保護(hù)落到實(shí)處。比如結(jié)合學(xué)校實(shí)際，制定《校園綠色行為準(zhǔn)則》《節(jié)能節(jié)電管理辦法》等，且利用獎(jiǎng)懲機(jī)制保障制度得以順利實(shí)施。

此類白云巖主要分布于西斜坡低部位的L-6井和T-62井A3小層，多為粉晶至細(xì)晶級(jí)白云石，晶粒主要介于0.01～0.1 mm，為半自形—自形晶。其殘余顆粒類型較多，以有孔蟲和棘皮類等生屑、藻類和砂礫屑為主，殘余含量多在8%～25%，原始結(jié)構(gòu)大多遭到強(qiáng)烈破壞，主要以殘余顆粒影像的晶粒結(jié)構(gòu)為主[21]，細(xì)晶白云石中“霧心亮邊”結(jié)構(gòu)明顯。結(jié)合薄片分析認(rèn)為，其原巖主要為相對(duì)高能的雜屑灘灰?guī)r，孔隙類型以晶間溶孔為主，孔徑大小不一，主要在0.02～0.15 mm，此外還可見到較多的膏?？缀蜕倭苛Ｄ？?圖2e～f)。

2.1.3與膏鹽層共生粉晶白云巖

此類白云巖見于A-3井區(qū)附近的蒸發(fā)臺(tái)地內(nèi)，往往與石膏層共生，其上可見含白云石的硬石膏巖(圖2g)。白云巖基本不含殘余生屑顆粒，幾乎全由等晶的半自形—自形粉晶白云石組成，晶粒大小主要在0.01～0.05 mm。白云巖與膏鹽層共生表明其具有薩布哈地層序列特征，由蒸發(fā)濃縮作用形成的高M(jìn)g/Ca鹵水使得潮上與毗鄰的潮下灰泥沉積物發(fā)生準(zhǔn)同生白云化，而大氣淡水的進(jìn)入導(dǎo)致硬石膏及未白云化的文石、高鎂方解石等溶解，使白云石菱面體匯集形成晶體支撐結(jié)構(gòu)[24]。其孔隙主要以較均勻的晶間溶孔為主，孔徑主要分布在0.02～0.1 mm(圖2h)。

2.1.4含膏泥粉晶白云巖

此類白云巖以北特魯瓦地區(qū)東部構(gòu)造高部位的T-22井A3小層為代表，主要由泥—粉晶級(jí)白云石組成，晶粒多小于0.05 mm，以半自形晶為主，部分為他形晶，殘余生屑顆粒含量較少，含量在9%～15%，還含少量硅質(zhì)、泥質(zhì)，主要包括含生屑泥粉晶白云巖和灰質(zhì)白云巖。巖芯上多呈灰褐色，見溶孔發(fā)育，但未見與白云巖互層產(chǎn)出的硬石膏層，白云巖總體表現(xiàn)出較明顯的斑塊狀特征，說明其白云化作用并不徹底(圖2i)。根據(jù)巖芯薄片分析其原巖可能屬于局限臺(tái)地內(nèi)相對(duì)低能的潮坪沉積，孔隙主要以晶間(溶)孔、生屑鑄?？缀蜌け诳诪橹鳎送膺€發(fā)育部分膏?？?，并且可見粒狀石膏充填生屑鑄?？谆蝮w腔孔(圖2j)。

2.1.5含膏泥晶白云巖

此類白云巖主要見于北特魯瓦構(gòu)造較低部位的T-41井A3小層，主要由泥晶白云石組成，晶粒極小，以他形晶為主，殘余生屑顆粒含量低，主要在5%～18%，平均11%。其原巖為局限臺(tái)地內(nèi)潮下低能灰泥沉積物，孔隙類型包括晶間微孔、生屑鑄?？缀蜌け诳?，以發(fā)育較多的柱狀或平行四邊形膏模孔為重要特征，較致密的泥晶白云石使其孔隙連通性很差(圖2k～l)。

2.2白云巖物性與含油氣性

對(duì)各類型白云巖的實(shí)測孔滲分析表明，殘余生屑白云巖物性最好，其孔隙度多大于8%，滲透率一般大于1×10-3μm2，最高可達(dá)數(shù)百毫達(dá)西；而含膏粉細(xì)晶白云巖物性相對(duì)較差，孔隙度多在10%左右，滲透率變化較大，一般多介于0.05×10-3～10×10-3μm2；含膏泥粉晶白云巖物性也較差，孔隙度主要在10%～15%，滲透率最高僅為數(shù)個(gè)毫達(dá)西；含膏泥晶白云巖物性最差，滲透率多在0.1×10-3μm2以下(圖3)。結(jié)合試油資料可知，以T-4井A3小層2 339～2 352 m為代表的殘余生屑白云巖儲(chǔ)層試油獲約390 t/d的高產(chǎn)油流，而以T-22井A3小層2 368～2 376 m為代表的泥粉晶白云巖儲(chǔ)層僅獲不到23 t/d的工業(yè)油流；發(fā)育于構(gòu)造低部位的含膏粉細(xì)晶白云巖盡管物性類似于泥粉晶白云巖，但試油為水層，推測可能受構(gòu)造位置較低的影響；而物性最差的泥晶白云巖試油也為水層(表2)。與膏鹽層共生粉晶白云巖缺少物性與試油數(shù)據(jù)，但根據(jù)儲(chǔ)集空間類型與孔徑大小推測其儲(chǔ)集性能應(yīng)接近含膏粉細(xì)晶白云巖。綜合物性分析與試油成果認(rèn)為，殘余生屑白云巖為研究區(qū)最優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層，而泥粉晶白云巖和粉細(xì)晶白云巖次之，泥晶白云巖最差，即白云巖的類型與儲(chǔ)層物性具有明顯的相關(guān)性。

圖3　白云巖孔隙度與滲透率交會(huì)圖Fig.3　The porosity and permeability cross plot for different types of dolostones

井號(hào)試油井段/m儲(chǔ)層類型試油產(chǎn)量/t/d試油結(jié)論T-42339～2352殘余生屑白云巖390高產(chǎn)油層T-222367.8～2376含膏泥粉晶白云巖<23油氣層T-622646～2661含膏粉細(xì)晶白云巖22.8水層L-62710～2728含膏粉細(xì)晶白云巖—水層T-412448～2452含膏泥晶白云巖24.3水層

3　儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素

3.1有利沉積相帶

白云巖基質(zhì)孔隙除來自白云化過程中因白云石體積減小產(chǎn)生的孔隙增量外[6]，很大一部分繼承自原巖孔隙，或不破壞原巖組構(gòu)而繼承，或破壞原巖組構(gòu)而重新分布[10]，即原巖類型是控制白云巖基質(zhì)孔隙發(fā)育的主要因素[12]。而原巖類型顯然受沉積環(huán)境控制，相對(duì)高能的灘相沉積原生孔隙發(fā)育，其原生孔隙在白云化后會(huì)以不同的形式被繼承使得灘相白云巖具有較高的原生孔隙度，同時(shí)灘相灰?guī)r較高的原生孔隙也為大氣淡水等溶蝕流體及白云化流體的流動(dòng)提供條件，有利于白云巖儲(chǔ)層的形成及溶蝕改造。研究表明，該區(qū)優(yōu)質(zhì)顆粒白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育在生屑灘等高能沉積環(huán)境，而較致密的泥粉晶或泥晶白云巖主要發(fā)育在灰泥坪或潟湖等低能環(huán)境[17]。盡管原巖的原始結(jié)構(gòu)受白云化作用破壞而難以完全恢復(fù)，但有時(shí)根據(jù)白云巖中的殘余顆粒及其結(jié)構(gòu)可推測原巖沉積環(huán)境[3]，如T-4井A3小層的殘余生屑白云巖具有較高的生屑顆粒含量，原巖沉積環(huán)境可能為臺(tái)內(nèi)高能灘，其孔隙度多在8%以上，平均達(dá)13.2%，滲透率高達(dá)數(shù)十毫達(dá)西；而T-41井A3小層致密的泥晶白云巖生屑顆粒含量低且為泥晶結(jié)構(gòu)，反映其原巖為低能沉積環(huán)境的產(chǎn)物，其平均孔隙度僅為9.2%，滲透率多低于0.1×10-3μm2(圖3，4)?？梢?，原始沉積相帶的差異是不同類型白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的重要控制因素，水動(dòng)力較強(qiáng)的灘相沉積是優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，并且灘相沉積又往往是沉積古地貌高點(diǎn)，易受海平面升降變化而暴露，從而更有利于大氣淡水的溶蝕改造。

圖4　北特魯瓦地區(qū)KT-Ⅰ白云巖沉積微相與孔隙度對(duì)比圖(剖面位置見圖1)Fig.4　Cross section showing variations on microfacies and porosity for dolostones in KT-Ⅰ of North Truva(section location is shown in Fig.1)

3.2多期溶蝕作用

3.2.1準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕作用

研究表明，自然伽馬曲線能較敏感地反映地層中泥質(zhì)含量變化及相應(yīng)的海平面升降變化，因而可作為識(shí)別碳酸鹽巖沉積旋回的有效手段[25]，本次通過對(duì)自然伽馬曲線進(jìn)行綜合預(yù)測誤差濾波分析(INPEFA)[26]，提取分析了目的層段的高頻碳酸鹽巖沉積旋回及海平面變化。根據(jù)INPEFA曲線的解釋[26]可知，T-4井A3小層2 320～2 370 m包括三個(gè)厚度在8～32 m不等的高頻旋回，每個(gè)旋回均由完整的水進(jìn)水退半旋回組成，其白云巖多發(fā)育于海平面下降半旋回即向上變淺旋回的上部，垂向上形成多套白云巖疊置發(fā)育的特點(diǎn)(圖5)。這種特征意味著受海平面升降旋回的影響，形成白云巖的灰?guī)r原巖即顆粒灘甚至灰泥坪沉積物極易完全或局部暴露在大氣淡水環(huán)境中。在大氣淡水的淋濾作用下，以不穩(wěn)定礦物文石、高鎂方解石為主的生屑等顆粒發(fā)生組構(gòu)選擇性溶解，或產(chǎn)生大規(guī)模溶解使得顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞而形成生屑鑄?？祝騼H發(fā)生小規(guī)模溶解而保留顆粒結(jié)構(gòu)形成粒內(nèi)溶孔[5](圖2b)，其所形成的孔隙和溶解釋放的鎂離子還能進(jìn)一步為滲透回流的白云化流體提供良好通道和鎂來源。對(duì)于蒸發(fā)臺(tái)地膏云坪及局限臺(tái)地內(nèi)含石膏的碳酸鹽沉積物，大氣淡水還可溶解石膏或未白云化的灰泥形成膏模孔等孔隙(圖2e,k)，并可進(jìn)一步使準(zhǔn)穩(wěn)定的泥晶白云石重結(jié)晶而使晶間孔隙增大[27]?？梢姡髿獾芪g作用是白云巖儲(chǔ)層早期孔隙發(fā)育的主要因素。

圖5　沉積旋回與白云巖發(fā)育位置的關(guān)系(T-4井，巖性圖例見圖4)Fig.5　Relationship between sedimentary cycle and dolostone development (Well T-4, lithology legends are shown in Fig.4)

3.2.2埋藏期酸性溶蝕作用

有機(jī)質(zhì)成熟生烴所產(chǎn)生的有機(jī)酸和CO2進(jìn)入碳酸鹽巖儲(chǔ)層后有利于溶蝕作用的發(fā)生，可使得儲(chǔ)層孔隙度有效增加，從而進(jìn)一步改造儲(chǔ)層[28]。與埋藏期烴類生成有關(guān)的酸性流體一般通過先期存在的優(yōu)勢(shì)孔隙通道進(jìn)入儲(chǔ)層中，以非組構(gòu)選擇性溶蝕為主使得鑄模孔少見，可切割所有的組構(gòu)單元甚至是晚期埋藏膠結(jié)物[5]，酸性流體主要沿運(yùn)移通道溶蝕加大早期形成的各類孔隙，甚至溶解白云石晶粒(圖6a)，最終可形成溶蝕孔洞，研究區(qū)構(gòu)造高部位的T-4井殘余生屑白云巖及構(gòu)造低部位的T-62與L-6井粉細(xì)晶白云巖中均可見到此類晚期溶蝕擴(kuò)大孔洞(圖2a～c)。而且埋藏期酸性溶蝕作用形成的溶蝕孔洞內(nèi)?？梢姾谏珵r青(圖2b,f,h)，以及書頁狀自生高嶺石和自形石英(圖6b)。由于該區(qū)白云巖發(fā)育層位遠(yuǎn)離KT-Ⅰ頂部不整合，溶孔內(nèi)自生高嶺石不大可能是表生溶蝕的產(chǎn)物，其與自生石英進(jìn)一步表明了該區(qū)埋藏條件下酸性溶蝕作用的發(fā)生[11]，而這種酸性流體很可能來自烴類生成作用。

3.3早期白云化作用

據(jù)上述巖石學(xué)分析可知，該區(qū)白云巖主要以晶粒細(xì)小(泥—粉晶為主)、自形晶至他形晶均有的白云石組成，這種晶粒細(xì)小的白云石很可能是在近地表、低溫、高鹽度環(huán)境下的白云化作用產(chǎn)物[29]。研究區(qū)泥—粉晶白云石的有序度主要分布在0.32～0.67(圖7)，由于有序度主要受控于結(jié)晶溫度[30-31]，因而這種低有序度白云石應(yīng)是在較低溫度下的準(zhǔn)同生階段或成巖早期所形成。

對(duì)不同晶粒大小的白云巖碳、氧同位素進(jìn)行分析可知，其氧同位素分布在-1.09‰～2.45‰，平均0.476‰，碳同位素分布在-0.22‰～5.94‰，平均4.69‰(表3、圖8)。白云石氧同位素主要受成巖溫度和白云化流體同位素組成的影響，較高的溫度(如深埋或熱液作用)或淡水的介入都會(huì)導(dǎo)致氧同位素組成表現(xiàn)出較強(qiáng)烈的貧18O特征[9,32](圖8)；而其碳同位素組成主要受先存灰?guī)r的影響，其次為甲烷生成和有機(jī)質(zhì)熱解作用[32-33]。本區(qū)白云石氧同位素組成僅表現(xiàn)出輕微的負(fù)漂移甚至富18O的特征，明顯不同于熱液或埋藏成因的白云巖，表明其未受高溫埋藏或深部熱液作用的影響，而更接近低溫條件下的滲透回流白云石(圖8)。與石炭紀(jì)正常海相灰?guī)r相比，其氧同位素組成也明顯偏重，結(jié)合沉積環(huán)境認(rèn)為該區(qū)強(qiáng)烈的蒸發(fā)環(huán)境使得其海水比正常海水相對(duì)富集18O，這種高密度蒸發(fā)海水向下交代碳酸鹽沉積物所形成的白云巖必然具有相對(duì)偏高的氧同位素組成。同時(shí)，較重的碳同位素組成表明其基本未受有機(jī)質(zhì)熱解的影響而貧13C，可能更多地反映了原始灰?guī)r的碳同位素組成特征，或因甲烷生成作用而偏重[33]。綜上認(rèn)為，蒸發(fā)海水為該區(qū)的主要白云化流體，近地表低溫條件下的滲透回流白云化作用形成了研究區(qū)以泥—粉晶為主的白云巖。

圖6　白云巖酸性溶蝕標(biāo)志a.粉晶白云巖中見白云石溶蝕晶?？准盀r青半充填，L-6，A3，2 722.82 m；b.生屑粉晶白云巖溶孔內(nèi)見書頁狀自生高嶺石及自生石英，T-4，A3，2 344.77 m。Fig.6　Acidic dissolution marks in dolostones

圖7　白云石有序度分布直方圖Fig.7　Histogram of dolomite order degree

表3　北特魯瓦地區(qū)白云巖碳、氧同位素組成

圖8　KT-Ⅰ白云巖碳、氧同位素組成及其與相關(guān)數(shù)據(jù)的比較注：5555井和CT-4井?dāng)?shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[14-15]，石炭紀(jì)海相灰?guī)r分布范圍據(jù)文獻(xiàn)[34]，各類白云巖分布范圍據(jù)文獻(xiàn)[7,10-11,35]。Fig.8　Isotopic composition of carbon and oxygen of KT-Ⅰ dolostones and its comparison with other data

雖然研究區(qū)與高鹽度蒸發(fā)海水有關(guān)的白云化作用所形成的細(xì)小白云石主要以較小的晶間孔為主[16]，甚至可能因過白云化作用而導(dǎo)致孔隙總量減少[4,6]，如研究區(qū)T-41井灰泥坪環(huán)境發(fā)育的致密泥晶白云巖，但其對(duì)孔隙的保存卻具有重要意義[3]。由于白云巖抗壓實(shí)壓溶能力較強(qiáng)，在埋藏成巖過程中白云巖更傾向于被壓裂而有利于孔隙保存，灰?guī)r則更易于發(fā)生壓實(shí)壓溶或被方解石膠結(jié)而損失孔隙，因而相同條件下白云巖孔隙度隨埋深的減小速率要比灰?guī)r慢[36-37]，如圖4中可清楚看到A3小層白云巖的孔隙度比上下緊鄰的灰?guī)r孔隙度高得多。因此，基于白云石的這種性質(zhì)認(rèn)為，研究區(qū)準(zhǔn)同生期或早成巖期白云化作用的進(jìn)行不但有利于原生孔隙及早期大氣淡水溶蝕孔隙的保存，還有利于后期酸性溶蝕流體的進(jìn)入而改造儲(chǔ)層。

3.4局部裂縫的發(fā)育

巖芯與薄片分析表明，研究區(qū)白云巖發(fā)育較多的

構(gòu)造裂縫及壓實(shí)破裂縫等多種裂縫，這些裂縫主要是在埋藏期壓實(shí)壓溶階段或早二疊世以來的構(gòu)造擠壓所形成[17]。在所統(tǒng)計(jì)的84個(gè)白云巖薄片中，發(fā)育裂縫的占63%，縫面孔率占總面孔率多在0.5%～11%，平均約6%，這些裂縫已不同程度的被溶蝕形成溶縫(圖9)。盡管這些裂縫對(duì)孔隙增量的貢獻(xiàn)不大，但是它們的存在能夠有效溝通白云巖中較孤立的生屑鑄?？?、體腔孔和晶間孔等各類孔隙，提高孔隙的連通性，并有利于晚期酸性流體進(jìn)入形成各種溶縫從而進(jìn)一步改造儲(chǔ)層，甚至形成孔縫洞一體的網(wǎng)狀儲(chǔ)集空間(圖9b)?？梢姡谠搮^(qū)以滲透回流作用形成的較致密的泥粉晶白云巖為主的背景下，局部裂縫的存在無疑對(duì)白云巖儲(chǔ)滲性能的改善及晚期酸性溶蝕流體的進(jìn)入具有較重要的意義。

4　儲(chǔ)層發(fā)育模式

晚石炭世KT-Ⅰ油層組上部A段主要以蒸發(fā)臺(tái)地和局限臺(tái)地沉積為主，受海平面升降旋回的控制，臺(tái)內(nèi)古地貌高點(diǎn)淺灘甚至是灰泥坪沉積物多次暴露于大氣淡水環(huán)境，遭受大氣淡水不同程度的淋濾作用使得生屑等高鎂方解石、文石顆粒形成鑄?？椎仍缙诮M構(gòu)選擇性溶孔。同時(shí)，強(qiáng)烈蒸發(fā)作用所形成的蒸發(fā)鹵水在準(zhǔn)同生期和成巖早期滲透回流導(dǎo)致研究區(qū)灰?guī)r不同程度的白云化，盡管受白云化流體作用時(shí)間的不同孔隙或增加或減少，但這種早期白云化的發(fā)生卻有利于壓實(shí)壓溶階段孔隙的保存(圖10a)。石炭紀(jì)末期至早二疊世，海西烏拉爾造山運(yùn)動(dòng)使得研究區(qū)東部擠壓抬升，導(dǎo)致東高西低構(gòu)造格局的形成以及白云巖內(nèi)構(gòu)造裂縫的發(fā)育。與此同時(shí)，石炭系烴源巖在晚二疊世—三疊世成熟生烴[17]，大量的有機(jī)酸等酸性流體進(jìn)入白云巖，沿先存孔隙通道溶蝕改造儲(chǔ)層，尤其是孔隙性較好的顆粒灘白云巖，此階段的酸性溶蝕以非組構(gòu)選擇性溶蝕為主，發(fā)育大量的晚期溶蝕擴(kuò)大孔洞，形成現(xiàn)今以殘余生屑白云巖為代表的多類白云巖儲(chǔ)層(圖10b)。

圖9　白云巖中發(fā)育的裂縫特征a.細(xì)晶白云巖中發(fā)育構(gòu)造溶縫，L-6，A3，2 722.2 m；b.殘余生屑泥晶白云巖中壓實(shí)破裂縫、構(gòu)造縫和生屑鑄模孔相互溝通如網(wǎng)狀，T-4，A3，2 341.8 m。Fig.9　Fracture characteristics in dolostones

圖10　北特魯瓦地區(qū)KT-Ⅰ白云巖儲(chǔ)層發(fā)育模式Fig.10　Development models for dolomite reservoir of KT-Ⅰin North Truva

5　結(jié)論

(1) 以殘余顆粒結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)為主要依據(jù)，將白云巖劃分為殘余生屑白云巖等5類，其中，以生屑鑄?？准叭芪g擴(kuò)大孔為主的殘余生屑白云巖為最優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，含油氣性最好，以晶間(溶)孔為主的與膏鹽層共生或含膏粉細(xì)晶白云巖和以生屑鑄?？准熬чg孔為主的泥粉晶白云巖次之，而以晶間微孔為主的泥晶白云巖最差，主要為水層。

(2) 通過白云石晶粒細(xì)小(泥—粉晶為主)、低有序度(0.32～0.67)及較重的氧同位素組成(-1.09‰～2.45‰)等分析認(rèn)為該區(qū)白云巖是在近地表低溫條件下與蒸發(fā)海水有關(guān)的滲透回流白云化作用所形成，這種準(zhǔn)同生期或早成巖期白云化作用的發(fā)生有利于埋藏階段白云巖孔隙的保存。

(3) 晚石炭世原生孔隙發(fā)育的高能灘相沉積是優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，同時(shí)該區(qū)白云巖主要發(fā)育于向上變淺旋回意味著其原巖易受準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕作用而發(fā)生組構(gòu)選擇性溶解形成大量早期溶蝕孔隙。早二疊世以來發(fā)育的以構(gòu)造裂縫為主的各類裂縫以及與烴類生成有關(guān)的酸性流體的非組構(gòu)選擇性溶蝕則對(duì)儲(chǔ)層的晚期擴(kuò)孔改造起重要作用。

References)

1鄧西里，汪紅，鮑志東，等. 濱里海盆地油氣分布規(guī)律及勘探潛力分析[J]. 中國石油勘探，2012(5)：36-47. [Deng Xili, Wang Hong, Bao Zhidong, et al. Distribution law and exploration potential of oil and gas in Pre-Caspian Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2012(5): 36-47. ]

2趙中平，牟小清，陳麗. 濱里海盆地東緣石炭系碳酸鹽巖儲(chǔ)層主要成巖作用及控制因素分析[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23(5)：828-834. [Zhao Zhongping, Mou Xiaoqing, Chen Li. Analysis on main diagenesises and controlling factors of Carboniferous carbonate reservoirs in the eastern margin of Pre-Caspian Basin[J]. Geoscience, 2009, 23(5): 828-834.]

3鄭劍鋒，沈安江，喬占峰，等. 柯坪—巴楚露頭區(qū)蓬萊壩組白云巖特征及孔隙成因[J]. 石油學(xué)報(bào)，2014，35(4)：664-672. [Zheng Jianfeng, Shen Anjiang, Qiao Zhanfeng, et al. Characteristics and pore genesis of dolomite in the Penglaiba Formation in Keping-Bachu outcrop area[J]. Acta Petrolei Sinica, 2014, 35(4): 664-672.]

4Saller A H, Henderson N. Distribution of porosity and permeability in platform dolomites: insight from the Permian of west Texas[J]. AAPG Bulletin, 1998, 82(8): 1528-1550.

5Moore C H. Carbonate Reservoirs: Porosity Evolution and Diagenesis in A Sequence Stratigraphic Framework[M]. Amsterdam: Elsevier, 2001: 1-444.

6張學(xué)豐，劉波，蔡忠賢，等. 白云巖化作用與碳酸鹽巖儲(chǔ)層物性[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，2010，29(3)：79-85. [Zhang Xuefeng, Liu Bo, Cai Zhongxian, et al. Dolomitization and carbonate reservoir formation[J]. Geological Science and Technology Information, 2010, 29(3): 79-85.]

7鄭劍鋒，沈安江，劉永福，等. 塔里木盆地寒武系與蒸發(fā)巖相關(guān)的白云巖儲(chǔ)層特征及主控因素[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2013，31(1)：89-98. [Zheng Jianfeng, Shen Anjiang, Liu Yongfu, et al. Main controlling factors and characteristics of Cambrian dolomite reservoirs related to evaporite in Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2013, 31(1): 89-98. ]

8趙文智，沈安江，鄭劍鋒，等. 塔里木、四川及鄂爾多斯盆地白云巖儲(chǔ)層孔隙成因探討及對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測的指導(dǎo)意義[J]. 中國科學(xué)：地球科學(xué)，2014，44(9)：1925-1939. [Zhao Wenzhi, Shen Anjiang, Zheng Jianfeng, et al. The porosity origin of dolostone reservoirs in the Tarim, Sichuan and Ordos Basins and its implication to reservoir prediction[J]. Science China: Earth Sciences, 2014, 44(9)：1925-1939.]

9Smith L B, Jr. Origin and reservoir characteristics of Upper Ordovician Trenton-Black River hydrothermal dolomite reservoirs in New York[J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1691-1718.

10Davies G R, Smith L B, Jr. Structurally controlled hydrothermal dolomite reservoir facies: an overview[J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1641-1690.

11Wierzbicki R, Dravis J J, Al-Aasm I, et al. Burial dolomitization and dissolution of upper Jurassic Abenaki platform carbonates, Deep Panuke reservoir, Nova Scotia, Canada[J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1843-1861.

12張靜，胡見義，羅平，等. 深埋優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素與勘探意義[J]. 石油勘探與開發(fā)，2010，37(2)：203-210. [Zhang Jing, Hu Jianyi, Luo Ping, et al. Master control factors of deep high-quality dolomite reservoirs and the exploration significance[J]. Petroleum Exploration and Development, 2010, 37(2): 203-210. ]

13馬永生，郭彤樓，趙雪鳳，等. 普光氣田深部優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層形成機(jī)制[J]. 中國科學(xué)(D輯)：地球科學(xué)，2007，37(增刊Ⅱ)：43-52. [Ma Yongsheng, Guo Tonglou, Zhao Xuefeng, et al. The formation mechanism of high-quality dolomite reservoir in the deep of Puguang gas field[J]. Science China (Seri.D): Earth Sciences, 2007, 37(Suppl.Ⅱ): 43-52. ]

14石新，程緒彬，汪娟，等. 濱里海盆地東緣石炭系KT-Ⅰ油層組白云巖地球化學(xué)特征[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2012，14(6)：777-785. [Shi Xin, Cheng Xubin, Wang Juan, et al. Geochemical characteristics of the Carboniferours KT-Ⅰinterval dolostone in eastern margin of coastal Caspian Sea Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2012, 14(6): 777-785. ]

15Wang Shuqin, Zhao Lun, Cheng Xubin, et al. Geochemical characteristics and genetic model of dolomite reservoirs in the eastern margin of the Pre-Caspian Basin[J]. Petroleum Science, 2012, 9(2): 161-169.

16何伶，趙倫，李建新，等. 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層復(fù)雜孔滲關(guān)系及影響因素——以濱里海盆地臺(tái)地相為例[J]. 石油勘探與開發(fā)，2014，41(2)：206-214. [He Ling, Zhao Lun, Li Jianxin, et al. Complex relationship between porosity and permeability of carbonate reservoirs and its controlling factors: A case of platform facies in Pre-Caspian Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2014, 41(2): 206-214. ]

17徐可強(qiáng). 濱里海盆地東緣中區(qū)塊油氣成藏特征和勘探實(shí)踐[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2011：1-302. [Xu Keqiang. Characteristics of Hydrocarbon Accumulation and Exploration Experience of Central Block in the Eastern Margin of Pre-Caspian Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2011: 1-302. ]

18胡楊，夏斌，王燕琨，等. 濱里海盆地東緣構(gòu)造演化及油氣成藏模式分析[J]. 沉積與特提斯地質(zhì)，2014，34(3)：78-81. [Hu Yang, Xia Bin, Wang Yankun, et al. Tectonic evolution and hydrocarbon accumulation model in eastern Precaspian Basin[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2014, 34(3): 78-81. ]

19梁爽，鄭俊章，張玉攀. 濱里海盆地東南緣晚古生代碳酸鹽巖臺(tái)地特征及控制因素[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，2013，32(3)：52-58.[Liang Shuang, Zheng Junzhang, Zhang Yupan. Characteristics and controlling factors of Late Paleozoic carbonate platform in the southeast part of Precaspian Basin[J]. Geologic Science and Technology Information, 2013, 32(3): 52-58. ]

20Jones B. Inside-out dolomite[J]. Journal of Sedimentary Research, 2007, 77(7): 539-551.

21張學(xué)豐，蔡忠賢，李林，等. 白云巖的殘余結(jié)構(gòu)及由此引發(fā)的孔隙分類問題[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2011，29(3)：475-485. [Zhang Xuefeng, Cai Zhongxian, Li Lin, et al. Relict textures of dolomite and the related porosity classification[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 29(3): 475-485. ]

22黃思靜，呂杰，蘭葉芳，等. 四川盆地西部中二疊統(tǒng)白云巖/石的主要結(jié)構(gòu)類型——兼論其與川東北上二疊統(tǒng)—三疊系白云巖/石的差異[J]. 巖石學(xué)報(bào)，2011，27(8)：2253-2262. [Huang Sijing, Lü Jie, Lan Yefang, et al. The main texture of dolomite of Middle Permian, western Sichuan Basin: concurrently on the differences with Upper Permian-Triassic, Northeast Sichuan Basin[J]. Acta Petrologica Sinica, 2011, 27(8): 2253-2262. ]

23黃擎宇，張哨楠，孟祥豪，等. 塔里木盆地中央隆起區(qū)寒武—奧陶系白云巖結(jié)構(gòu)特征及成因探討[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2014，32(3)：537-549. [Huang Qingyu, Zhang Shaonan, Meng Xianghao, et al. Textural types and origin of the Cambrian-Ordovician dolomite in the central Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(3): 537-549. ]

24Ruzyla K, Friedman G M. Factors controlling porosity in dolomite reservoirs of the Ordovician Red River Formation, Cabin Creek Field, Montana [M]//Roehl P, Choquette P W. Carbonate Petroleum Reservoirs. New York: Springer, 1985: 39-58.

25伊海生. 測井曲線旋回分析在碳酸鹽巖層序地層研究中的應(yīng)用[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2011，13(4)：456-466. [Yi Haisheng. Application of well log cycle analysis in studies of sequence stratigraphy of carbonate rocks[J]. Journal of Palaeogeography, 2011, 13(4): 456-466. ]

26Nio S D, Brouwer J, Smith D, et al. Spectral trend attribute analysis: applications in the stratigraphic analysis of Wireline logs[J]. First Break, 2005, 23(4): 71-75.

27Land L S. The origin of massive dolomite[J]. Journal of Geological Education, 1985, 33(2): 112-125.

28Mazzullo S J, Harris P M. An overview of dissolution porosity development in the deep-burial environment, with examples from carbonate reservoirs in the Permian Basin[C]//Candelaria M P. Permian Basin Plays: Tomorrow’s Technology Today; West Texas Geological Society. California: Stanford University, 1991: 125-138.

29Gregg J M, Shelton K L. Dolomitization and dolomite neomorphism in the back reef facies of the Bonneterre and Davis Formations (Cambrian), southeastern Missouri[J]. Journal of Sedimentary Research, 1990, 60(4): 549-562.

30穆曙光，周茂，華永川. 川東北地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組白云巖成因類型[J]. 天然氣工業(yè)，1994，14(3)：23-27. [Mu Shuguang, Zhou Mao, Hua Yongchuan. Dolomite genetic types in Feixianguan Formation of Lower Triassic series in northeast area of Sichuan[J]. Natural Gas Industry, 1994, 14(3): 23-27. ]

31鐘倩倩，黃思靜，鄒明亮，等. 碳酸鹽巖中白云石有序度的控制因素——來自塔河下古生界和川東北三疊系的研究[J]. 巖性油氣藏，2009，21(3)：50-55. [Zhong Qianqian, Huang Sijing, Zou Mingliang, et al. Controlling factors of order degree of dolomite in carbonate rocks: A case study from Lower Paleozoic in Tahe oilfield and Triassic in northeastern Sichuan Basin[J]. Lithologic Reservoirs, 2009, 21(3): 50-55. ]

32Mazzullo S J, Chilingarian G V. Dolomite reservoirs: geochemical techniques for evaluating origin and distribution[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 1996, 14(3/4): 262-263.

33Lapponi F. Late burial, hydrothermal dolomitization of the Cambrian Láncara Fm. (Cantabrian Zone, NW Spian): origin of the dolomitizing fluids and relation to the geodynamic setting[D]. Heidelberg: Heidelberg University, 2007: 1-160.

34Ronchi P, Ortenzi A, Borromeo O, et al. Depositional setting and diagenetic processes and their impact on the reservoir quality in the late Visean-Bashkirian Kashagan carbonate platform (Pre-Caspian Basin, Kazakhstan)[J]. AAPG Bulletin, 2010, 94(9): 1313-1348.

35Jiang Lei, Cai Chunfang, Worden R H, et al. Reflux dolomitization of the Upper Permian Changxing Formation and the Lower Triassic Feixianguan Formation, NE Sichuan Basin, China[J]. Geofluids, 2013, 13(2): 232-245.

36Lucia F J. Carbonate Reservoir Characterization: An Integrated Approach[M]. Berlin Heidelberg: Springer, 2007: 218-233.

37Ehrenberg S N, Eberli G P, Keramati M, et al. Porosity-permeability relationships in interlayered limestone-dolostone reservoirs[J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(1): 91-114.

Characteristics and Development Mechanism of Dolomite Reservoirs in North Truva of Eastern Pre-Caspian Basin

GUO Kai1CHENG XiaoDong1FAN LeYuan1YAN ShiBang2NI GuoHui1FU HaiBo1

(1. Geoscience Center, CNPC Greatwall Drilling Company, Beijing 100101, China;2. Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China)

Dolostone is a significant reservoir type of pre-salt Carboniferous carbonate rocks in Pre-Caspian Basin. Based on the analysis of core, thin section, petrophysical properties, geochemical data and other related data, reservoir classification and performance of dolostones in KT-Ⅰ Formation were analysed, and their controlling factors and development models were also investigated. The results show that types of dolostones have a significant influence on their petrophysical properties. Among all the types, reservoir property and oil richness of residual bioclast dolostone mainly with moldic pore and dissolution enlarged pores is the best, that of silt to fine crystalline dolostone mainly with intercrystal pore and its dissolution pore is medium, as well as mud to silt crystalline dolostone mainly with moldic pore and intercrystal pore, but mud crystalline dolostone mainly with intercrystal micropore is poor on reservoir property. Bioclast shoal with more primary porosity formed in the relatively high hydrodynamic environment is favorable for dolomite reservoir formation of high quality. Penecontemporaneous dissolution of fresh water and early dolomitization mainly via seepage-reflux dolomitization (dolomite order degree falls in between 0.32 and 0.67, δ13C ranges from -0.22‰ to 5.94‰ and δ18O ranges from -1.09‰ to 2.45‰) before massive compaction have a dominant effct on early porosity formation and preservation for dolomite reservoir in the Late Carboniferous. At the burial diagenesis stage the formation of fractures with different causes and dissolution of acidic fluids are the vital factors for further porosity increasement of dolomite reservoir since the Early Permian.

reservoir characteristics; dolomitization; dissolution; carboniferous; Pre-Caspian Basin

A

1000-0550(2016)04-0747-11

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.015

2015-08-27； 收修改稿日期： 2015-11-09

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05029)[Foundation: National Science and Technology Major Project, No.2011ZX05029]

郭凱男1986年出生博士石油地質(zhì)綜合研究E-mail：gk1228@126.com

TE122.2