塔里木盆地?zé)嵋禾攸c(diǎn)及其對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的改造作用

劉 偉　黃擎宇王 坤石書(shū)緣姜 華

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京）　2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院

塔里木盆地?zé)嵋禾攸c(diǎn)及其對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的改造作用

劉 偉1黃擎宇2王 坤2石書(shū)緣2姜 華2

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京）2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院

劉偉等.塔里木盆地?zé)嵋禾攸c(diǎn)及其對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的改造作用.天然氣工業(yè)，2016,36(3):14-21.

塔里木盆地?zé)嵋夯顒?dòng)普遍，為弄清其對(duì)該區(qū)下古生界碳酸鹽巖儲(chǔ)層的影響，分析了該盆地碳酸鹽巖中熱液活動(dòng)產(chǎn)物的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)該區(qū)熱液普遍具有貧鎂離子、富含CO2的特點(diǎn)。進(jìn)一步探討了該區(qū)熱液活動(dòng)對(duì)儲(chǔ)層的改造作用，發(fā)現(xiàn)熱液流體成分是這一改造作用的決定性因素。研究結(jié)果表明：①熱液流體富含CO2，沿?cái)嗔褞ǖ栏浇芪g作用強(qiáng)烈，發(fā)育大小不等的溶蝕孔洞，形成規(guī)模較小但孔滲性很好的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；②熱液流體自身鎂離子含量很少，雖然通過(guò)溶蝕寒武系白云巖能獲得部分鎂離子，但熱液白云石化作用規(guī)模較??；③富含CO2的熱液流體溶蝕圍巖形成優(yōu)質(zhì)的溶蝕孔洞型儲(chǔ)層，其分布明顯受到斷裂的控制；④熱液白云石化作用主要表現(xiàn)為鞍形白云石充填溶蝕孔洞，以及在斷裂附近熱液活動(dòng)導(dǎo)致白云石晶體重結(jié)晶或過(guò)度生長(zhǎng)，堵塞已有的孔隙，總體而言是一種破壞性成巖作用。該成果可以為該盆地深部碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供幫助。

塔里木盆地 早古生代 熱液 碳酸鹽巖 儲(chǔ)集層 白云石化 CO2成巖作用 溶蝕作用

塔里木盆地下古生界熱液活動(dòng)非常普遍，在塔北、塔中、巴楚和塔東地區(qū)的寒武系、奧陶系都發(fā)現(xiàn)了熱液活動(dòng)的痕跡[1-14]。主要表現(xiàn)為不同規(guī)模的溶蝕孔洞以及孔洞內(nèi)多種熱液礦物沉淀，例如鞍形白云石、螢石、石英、閃鋅礦、天青石、重晶石等[5]。前人針對(duì)塔里木盆地?zé)嵋夯顒?dòng)及其對(duì)儲(chǔ)層的影響進(jìn)行了深入的研究，主要認(rèn)識(shí)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：塔里木盆地廣泛的熱液活動(dòng)多與二疊紀(jì)強(qiáng)烈的巖漿—火山作用有關(guān)[1-7]；塔里木盆地廣泛發(fā)育熱液白云巖，構(gòu)造熱液白云石化作用是一種儲(chǔ)層建設(shè)性成巖作用[4,8-10]；熱液流體對(duì)下古生界碳酸鹽巖產(chǎn)生了顯著的溶蝕作用，形成溶蝕孔洞，對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層空間改善有積極的意義[5,11-12]；此外還有學(xué)者提出粉—細(xì)晶粒白云巖在熱液作用下發(fā)生重結(jié)晶作用，形成中—粗晶白云巖，是良好的油氣儲(chǔ)層[13-14]。前人的研究參考國(guó)外典型熱液活動(dòng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)與模型，可能會(huì)忽略塔里木盆地?zé)嵋杭捌鋵?duì)儲(chǔ)層的改造作用與國(guó)外典型熱液活動(dòng)的差異，進(jìn)而影響對(duì)儲(chǔ)層的客觀評(píng)價(jià)。筆者以塔里木盆地下古生界碳酸鹽巖為例，闡述塔里木盆地?zé)嵋夯顒?dòng)的特點(diǎn)以及對(duì)儲(chǔ)層的影響，以期能夠?yàn)樗锬九璧厣畈刻妓猁}巖熱液相關(guān)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供幫助。

1　塔里木盆地?zé)嵋旱奶攸c(diǎn)

1.1熱液活動(dòng)時(shí)間及來(lái)源

塔里木盆地在演化歷史中發(fā)生過(guò)4次重要地質(zhì)熱事件，分別在南華紀(jì)—寒武紀(jì)、早奧陶世、二疊紀(jì)和白堊紀(jì)[15]。前兩期發(fā)生較早，并未影響到整個(gè)奧陶系，白堊紀(jì)巖漿活動(dòng)主要局限在塔里木盆地周邊地區(qū)。二疊紀(jì)火山活動(dòng)幾乎遍及整個(gè)盆地，玄武巖、輝綠巖廣泛分布，對(duì)塔里木盆地影響最大[16]。呂修祥、王嗣敏、朱東亞等通過(guò)地球化學(xué)和火成巖體分布特征分析，認(rèn)為塔里木盆地?zé)嵋毫黧w主要來(lái)自二疊紀(jì)巖漿活動(dòng)[6-7,14]。大多數(shù)學(xué)者都認(rèn)可這種觀點(diǎn)，但也有學(xué)者認(rèn)為西克爾和塔中45井螢石的形成與巖漿期后熱液無(wú)關(guān)，而是低溫大氣淡水循環(huán)熱液的產(chǎn)物[17]。

1.2熱液中Mg2+含量

前人多認(rèn)為，塔里木盆地下古生界碳酸鹽巖中熱液白云巖發(fā)育，并且形成優(yōu)質(zhì)的白云巖儲(chǔ)層，例如塔中地區(qū)中古9井鷹山組和英買(mǎi)力地區(qū)英7井[4,9]。但是應(yīng)該注意到，典型熱液成因的白云巖在塔里木盆地并非普遍現(xiàn)象。盡管中古9井在鷹山組石灰?guī)r地層中形成的優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層被看作是熱液成因的，但是在更多受熱液強(qiáng)烈改造的地層中，并沒(méi)有見(jiàn)到具有一定分布規(guī)模的熱液白云巖。例如塔中45井良里塔格組、巴楚露頭區(qū)鷹山組和一間房組以螢石和方解石沉淀為主(圖1-a、圖1-b），古城地區(qū)寒武系以鞍形白云石、方解石和石英沉淀為主(圖1-c、圖1-d），順南地區(qū)則以硅質(zhì)巖沉淀為主，塔北和巴楚地區(qū)溶洞中有鞍形白云石充填(圖1-e、圖1-f）等。此外，露頭區(qū)奧陶系鷹山組石灰?guī)r地層中，雖然有大量輝綠巖侵入體，但侵入體周?chē)](méi)有發(fā)生白云石化，而是以大理石化為主[11]。井下存在同樣的現(xiàn)象，如塔中地區(qū)中16井中—下奧陶統(tǒng)輝綠巖體周?chē)惨源罄韼r化為主。這些現(xiàn)象都說(shuō)明塔里木盆地?zé)嵋毫黧w中Mg2+含量很低，難以滿足大規(guī)模白云石化作用的需求。

為了進(jìn)一步了解熱液流體中Mg2+的來(lái)源，對(duì)鞍形白云石、中粗晶白云巖和殘余顆粒白云巖3類(lèi)樣品的Mg同位素進(jìn)行了分析。Mg同位素之間存在較大的相對(duì)質(zhì)量差，如26Mg和24Mg之間質(zhì)量差可達(dá)8%，這種大的相對(duì)質(zhì)量差使得很多地質(zhì)過(guò)程中Mg同位素能夠發(fā)生顯著的質(zhì)量分餾，因而可以作為地球化學(xué)“示蹤劑”[18]。對(duì)幔源巖石，如洋中脊玄武巖和橄欖巖包體，研究表明地幔的Mg同位素平均組成為δ26Mg = (－0.25‰±0.07‰)[19]。硅酸鹽礦物風(fēng)化過(guò)程中Mg同位素發(fā)生顯著分餾，輕Mg同位素優(yōu)先進(jìn)入流體，沉積巖和土壤作為風(fēng)化作用的固相產(chǎn)物相對(duì)地幔富集重Mg同位素。河水的δ26Mg ＜0.5‰，平均值為－1.09‰；海水的Mg同位素較為均一，δ26Mg = －0.8‰；海洋沉積鈣質(zhì)碳酸鹽的δ26Mg介于－1.0‰～－5.5‰，遠(yuǎn)低于海水和河水；白云巖的δ26Mg介于－1.0‰～－2.5‰。高溫巖漿過(guò)程Mg同位素?zé)o顯著分餾[19]。所以，如果鞍形白云石的Mg2+來(lái)自熱液流體，Mg同位素值應(yīng)該偏重，接近幔源巖石的Mg同位素組成；反之則會(huì)偏輕。結(jié)果表明，與熱液活動(dòng)有關(guān)的鞍形白云石的Mg同位素組成與地幔橄欖巖和玄武巖的Mg同位素組成差異較大，反而是與未受熱液改造的殘余顆粒白云巖相近(圖2）。這說(shuō)明熱流體自身攜帶的Mg2+非常少，熱液中Mg2+主要來(lái)自對(duì)下部地層中白云巖的溶解。

由此可以推斷，來(lái)自巖漿的熱液自身攜帶的Mg2+非常少，熱液流體在流經(jīng)下部白云巖地層時(shí)，溶蝕圍巖，獲取Mg2+。但總體而言，熱液中Mg2+含量并不高。

圖1　塔里木盆地下古生界熱液產(chǎn)物特征圖版

圖2　塔里木盆地寒武系不同類(lèi)型白云巖鎂同位素分布圖

1.3熱液中CO2的含量

對(duì)于巖漿熱液而言，不僅具有很高的溫度，而且含有CO2和H2S等酸性氣體[20-21]。朱東亞采用加熱釋氣法對(duì)塔里木盆地塔北和塔中地區(qū)二疊系火成巖中所含流體進(jìn)行了研究，表明CO2是火成巖所釋放氣體中最主要的組成部分，最高可達(dá)91.47%[22]。呂修祥、朱東亞指出，塔中地區(qū)天然氣藏中CO2是常見(jiàn)非烴組分，含量通常在1%以上，最高的中1H 井CO2含量達(dá)13%[6,23]。筆者在塔里木盆地西緣巴楚西克爾露頭區(qū)采集了螢石和方解石樣品，利用激光拉曼探針?lè)治隽黧w包裹體成分，結(jié)果表明氣相和液相包裹體中CO2含量很高。其中氣相包裹體中CO2含量介于28.2%～92.5%；液相包裹體中CO2含量介于0～26%（表1）。這些都表明，熱液活動(dòng)期，流體中存在大量的CO2。

表1　流體包裹體氣、液相成分表

2　熱液對(duì)儲(chǔ)層的改造作用

熱液流體對(duì)碳酸鹽巖圍巖的改造作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，即熱液溶蝕作用與熱液白云石化作用。

2.1熱液溶蝕作用與孔隙建造

塔里木盆地?zé)嵋毫黧w多含有CO2、H2S等氣體，其中又以CO2最為普遍，從而使流體呈酸性，直接作用于碳酸鹽巖，形成溶蝕孔洞。此外，深部流體帶來(lái)大量熱能，從而使流體的化學(xué)侵蝕性大大增強(qiáng)，促進(jìn)溶蝕作用的發(fā)生[7]。白云巖溶蝕模擬實(shí)驗(yàn)表明，封閉環(huán)境，在40 ℃、10 MPa和140 ℃、50 MPa條件下，分壓為2 MPa的二氧化碳水溶液對(duì)白云巖（10目顆粒）的溶蝕量分別是去離子水溶蝕量的12倍和9.7倍（圖3）。

圖3　不同溫壓條件下白云巖顆粒的溶蝕量圖

當(dāng)溶蝕孔（洞）內(nèi)有鞍形白云石膠結(jié)物，并且這些鞍形白云石晶體具有溶蝕痕跡時(shí)，可認(rèn)為這些溶蝕孔（洞）的形成與熱液流體的活動(dòng)有關(guān)[24]。鉆井揭示了塔里木盆地深層熱液流體對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的改造作用，熱液溶蝕在塔北、塔中、古城等地區(qū)形成了不同規(guī)模的溶蝕孔洞。較大的溶洞（直徑大于1 cm）多在斷裂帶附近發(fā)育，如古城地區(qū)城探1井寒武系、順南地區(qū)奧陶系鷹山組（圖4）。溶洞多呈不規(guī)則形狀，與裂縫伴生，被熱液礦物充填或半充填，但是不同地區(qū)溶洞內(nèi)充填物特征有差異。例如古城地區(qū)溶洞內(nèi)充填物以鞍形白云石、方解石為主，其次是石英晶體；順南地區(qū)鷹山組溶洞以硅質(zhì)巖充填為主。規(guī)模較小的溶洞（直徑小于1 cm）和溶孔通常密集分布，這種溶蝕孔洞在古城地區(qū)古城8井寒武系和塔北地區(qū)塔深1井寒武系最為典型。古城8井寒武系為含灰質(zhì)白云巖，小型溶洞和溶孔十分發(fā)育（圖4-c），孔洞直徑介于1～7 mm，多數(shù)小于4 mm，具有層狀分布的特征。薄片中，白云石晶體以他形晶為主，見(jiàn)有港灣狀溶蝕痕跡。溶蝕孔洞內(nèi)可見(jiàn)數(shù)量不等的鞍形白云石和石英晶體，進(jìn)一步表明這些溶孔是熱液溶蝕成因。塔深1井寒武系5次取心中均可見(jiàn)溶蝕孔洞發(fā)育，其直徑介于1～58 mm，又以1～10 mm規(guī)模的孔洞最為普遍，密集分布或孤立分布[25]。

圖4　熱液溶蝕孔洞特征圖

大量熱液流體沿?cái)嗔芽焖儆咳氲貙?，具有較高的水巖比，對(duì)圍巖造成強(qiáng)烈的溶蝕，形成沿?cái)嗔逊植嫉囊?guī)模不等的溶蝕孔洞。遇到遮擋層或高孔滲層后，熱液流體會(huì)向遠(yuǎn)離斷裂的方向流動(dòng)，較高的基質(zhì)孔有利于熱液流體對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行整體的改造，形成密集分布的小型溶蝕孔洞。當(dāng)流體中離子過(guò)飽和的時(shí)候，開(kāi)始沉淀熱液礦物。城探1井、古城8井和塔深1井鉆遇寒武系臺(tái)緣帶并且靠近斷裂帶，有利于熱液流體對(duì)儲(chǔ)層改造，形成溶蝕孔洞型儲(chǔ)層。古城地區(qū)城探1井寒武系臺(tái)緣帶丘灘體2次取心可見(jiàn)較多厘米級(jí)孔洞，測(cè)井顯示丘灘體主體部位（6 830～7 093 m）Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層累計(jì)厚度為97.4 m，儲(chǔ)地比為37%。塔北地區(qū)塔深1井寒武系臺(tái)緣丘灘體鉆遇Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層61.5 m、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層23.5 m、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層456 m，儲(chǔ)地比為35.5%。順南地區(qū)順南4井奧陶系石灰?guī)r遭受熱液溶蝕作用，形成硅質(zhì)巖充填的大型洞穴，試氣獲百萬(wàn)立方米以上的高產(chǎn)工業(yè)氣流。

2.2熱液白云石化作用與孔隙破壞

Davies和Smith Jr.對(duì)構(gòu)造控制的熱液白云石化作用進(jìn)行了更詳細(xì)的定義：即富鎂熱液（特別是鹵水）在溫度和壓力升高的埋藏條件下沿著拉張斷層或轉(zhuǎn)換斷層或斷裂系統(tǒng)上升，碰到滲透性差的隔擋層后側(cè)向侵入到滲透性好的圍巖中發(fā)生的白云石化作用[26]。塔里木盆地?zé)嵋毫黧w普遍貧鎂離子，白云石化作用的規(guī)模有限，主要有兩種方式：①鞍形白云石從熱液中直接析出，充填在溶蝕孔洞中；②熱液流體以重結(jié)晶的方式改造原有白云巖，形成中—粗晶他形白云石。

鞍形白云石以粗粒的白色晶體集合為特征，晶體集合通常顯示晶面彎曲的特征，呈馬鞍形，被看作是指示熱液環(huán)境最重要的巖石學(xué)標(biāo)志[26]。鞍形白云石在塔里木盆地下古生界碳酸鹽巖中分布廣泛，塔北、塔中、古城、巴楚地區(qū)均有發(fā)現(xiàn)，主要以縫洞充填物的形式出現(xiàn)。鞍形白云石以乳白色、白色或淺灰黃色為主，鏡下觀察晶面表面較臟，富含包裹體，晶面彎曲呈鐮刀狀或鋸齒狀，正交偏光下波狀消光特征明顯。包裹體顯微測(cè)溫表明，鞍形白云石具有明顯的高溫、高鹽度特征，從塔里木46個(gè)樣品的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，均一溫度范圍通常分布在110～150 ℃（圖3），高于塔北—塔中地區(qū)寒武系—下奧陶統(tǒng)在二疊紀(jì)時(shí)的地層溫度80～105 ℃[8]。鹽度值主要區(qū)間為16.71～22.71（NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

除鞍形白云石外，部分中—粗晶他形白云石的形成也與熱液作用相關(guān)[27]。這類(lèi)基質(zhì)白云石通常與鞍形白云石或其他熱液礦物（如螢石、重晶石、自生石英等）共生。在巖心及鏡下，這類(lèi)中—粗晶他形白云石與鞍形白云石之間多為過(guò)渡關(guān)系，不存在明顯界線（圖1-g）。這類(lèi)白云石晶體自形程度差，多由曲面—他形晶組成，晶體之間凹凸或縫合線接觸，波狀消光特征明顯，部分樣品可見(jiàn)殘余顆?；糜耙约安灰?guī)則亮邊。與正常埋藏成因的中—粗晶他形白云石相比，這類(lèi)白云石的均一溫度偏高10～20℃以上，與鞍形白云石的均一溫度相似(圖5）。地球化學(xué)分析表明，這類(lèi)白云巖除了富Fe和Mn元素外，還有較高的Sr同位素值以及氧同位素更加偏負(fù)(圖6）。這說(shuō)明其形成過(guò)程中除了地層中封存的海源流體的影響之外，外部來(lái)源的熱流體貢獻(xiàn)更明顯。這類(lèi)受熱液影響的中—粗晶白云石的分布與鞍形白云石的分布具有一定相似性，在靠近大型斷裂的位置比較發(fā)育。

圖6　塔里木盆地不同成因白云巖O—Sr同位素分布圖

正如前面所述，塔里木盆地?zé)嵋罕旧礞V離子含量很低，雖然通過(guò)溶蝕寒武系白云巖的方式獲得鎂離子，但總體而言，熱液中鎂離子含量偏低，因此少見(jiàn)西加拿大盆地泥盆系那樣的典型熱液白云巖儲(chǔ)層。熱液白云石化作用對(duì)儲(chǔ)層的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是形成的鞍形白云石充填溶蝕孔洞（圖1-c、圖6），這種現(xiàn)象在熱液活動(dòng)區(qū)非常普遍，有時(shí)甚至近完全充填（圖4-b）。另一方面，較高的流體溫度會(huì)造成原有白云石重結(jié)晶或過(guò)度生長(zhǎng)，晶體形態(tài)由自形—半自形變?yōu)樗危疏偳稜罱佑|，早期保留下來(lái)的孔隙空間被充填破壞（圖1-h）。黃擎宇對(duì)白云巖儲(chǔ)層不同類(lèi)型孔隙貢獻(xiàn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)中—粗晶他形白云巖中晶間孔的貢獻(xiàn)率僅為12%，遠(yuǎn)低于細(xì)晶平面自形白云巖中69%的貢獻(xiàn)率[28]?？傮w而言，熱液白云石化作用表現(xiàn)為對(duì)孔隙的破壞，是一種破壞性成巖作用。

3　結(jié)論

1）塔里木盆地?zé)嵋夯顒?dòng)普遍，熱液通常具有貧鎂離子、富二氧化碳的特點(diǎn)。

2）熱液流體自身鎂離子含量很少，雖然通過(guò)溶蝕寒武系白云巖獲得部分鎂離子，但熱液白云石化作用規(guī)模較小。

3）富含CO2的熱液流體溶蝕圍巖形成優(yōu)質(zhì)的溶蝕孔洞型儲(chǔ)層，其分布明顯受到斷裂作用的控制。

4）熱液成因的鞍形白云石充填溶蝕孔洞，此外靠近斷裂的區(qū)域熱液活動(dòng)導(dǎo)致白云石晶體重結(jié)晶或過(guò)度生長(zhǎng)，堵塞已有孔隙，總體而言是一種破壞性成巖作用。

[1] 金之鈞, 朱東亞, 孟慶強(qiáng), 胡文瑄. 塔里木盆地?zé)嵋毫黧w活動(dòng)及其對(duì)油氣運(yùn)移的影響[J]. 巖石學(xué)報(bào), 2013, 29(3): 1048-1058. Jin Zhijun, Zhu Dongya, Meng Qingqiang, Hu Wenxuan. Hydrothermal activities and infl uences on migration of oil and gas in Tarim Basin[J]. Acta Petrologica Sinica, 2013, 29(3): 1048-1058.

[2]朱東亞, 孟慶強(qiáng), 胡文瑄, 金之鈞. 塔里木盆地塔北和塔中地區(qū)流體作用環(huán)境差異性分析[J]. 地球化學(xué), 2013, 42(1): 82-94. Zhu Dongya, Meng Qingqiang, Hu Wenxuan, Jin Zhijun. Difference between fluid activities in the central and north Tarim Basin[J]. Geochimica, 2013, 42(1): 82-94.

[3]孟慶強(qiáng), 朱東亞, 解啟來(lái), 金之鈞. 塔中和巴楚地區(qū)深部流體活動(dòng)控制因素及有利區(qū)預(yù)測(cè)[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì), 2011, 33(6): 597-601. Meng Qingqiang, Zhu Dongya, Xie Qilai, Jin Zhijun. Controlling factors for deep fluid activity and prediction of positive effect area in middle Tarim and Bachu regions[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2011, 33(6): 597-601.

[4]呂修祥, 解啟來(lái), 楊寧, 李建交. 塔里木盆地深部流體改造型碳酸鹽巖油氣聚集[J]. 科學(xué)通報(bào), 2007, 52(增刊1): 142-148. Lü Xiuxiang, Xie Qilai, Yang Ning, Li Jianjiao. Petroleum accumulation in transformational carbonate by deep fl uid in Tarim Basin[J]. Chinese Science Bulletin, 2007, 52(S1): 142-148.

[5]金之鈞, 朱東亞, 胡文瑄, 張學(xué)豐, 王毅, 閆相賓. 塔里木盆 地?zé)嵋夯顒?dòng)地質(zhì)地球化學(xué)特征及其對(duì)儲(chǔ)層影響[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2006, 80(2): 245-253. Jin Zhijun, Zhu Dongya, Hu Wenxuan, Zhang Xuefeng, Wang Yi, Yan Xiangbin. Geological and geochemical signatures of hydrothermal activity and their infl uence on carbonate reservoir beds in the Tarim Basin[J]. Acta Geologica Sinic, 2006, 80(2): 245-253.

[6]呂修祥, 楊寧, 解啟來(lái), 楊海軍. 塔中地區(qū)深部流體對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的改造作用[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2005, 26(3): 284-289. Lü Xiuxiang, Yang Ning, Xie Qilai, Yang Haijun. Carbonate reservoirs transformed by deep fl uid in Tazhong area[J]. Oil & Gas Geology, 2005, 26(3): 284-289.

[7] 王嗣敏, 金之鈞, 解啟來(lái). 塔里木盆地塔中45井區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的深部流體改造作用[J]. 地質(zhì)論評(píng), 2004, 50(5): 543-547. Wang Simin, Jin Zhijun, Xie Qilai. Transforming effect of deep fl uids on carbonate reservoirs in the well TZ45 region[J]. Geological Review, 2004, 50(5): 543-547.

[8]焦存禮, 何治亮, 邢秀娟, 卿海若, 何碧竹, 李程成. 塔里木盆地構(gòu)造熱液白云巖及其儲(chǔ)層意義[J]. 巖石學(xué)報(bào), 2011, 27(1): 277-284. Jiao Cunli, He Zhiliang, Xing Xiujuan, Qing Hairuo, He Bizhu, Li Chengcheng. Tectonic hydrothermal dolomite and its signifi cance of reservoirs in Tarim Basin[J]. Acta Petrologica Sinica, 2011, 27(1): 277-284.

[9]鄭劍鋒, 沈安江, 潘文慶, 鄭興平, 劉永福. 塔里木盆地下古生界熱液白云巖儲(chǔ)層的主控因素及識(shí)別特征[J]. 海相油氣地質(zhì), 2011, 16(4): 47-56. Zheng Jianfeng, Shen Anjiang, Pan Wenqing, Zheng Xingping, Liu Yongfu. Key controlling factors and identification characteristics of Lower Paleozoic hydrothermal dolostone reservoirs in Tarim Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2011, 16(4): 47-56.

[10]吳其林, 傅恒, 藺軍, 黃海平, 劉陽(yáng). 塔里木盆地寒武系熱液白云石化作用探討[J]. 天然氣技術(shù), 2010, 4(2): 17-19. Wu Qilin, Fu Heng, Lin Jun, Huang Haiping, Liu Yang. Cambrian hydrothermal dolomization in Tarim Basin[J]. Natural Gas Technology, 2010, 4(2): 17-19.

[11] 潘文慶, 劉永福, Dickson JAD, 沈安江, 韓杰, 葉瑛, 等. 塔里木盆地下古生界碳酸鹽巖熱液巖溶的特征及地質(zhì)模型[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2009, 27(5): 983-994. Pan Wenqing, Liu Yongfu, Dickson JAD, Shen Anjiang, Han Jie, Ye Ying, et al. The geological model of hydrothermal activity in outcrop and the characteristics of carbonate hydrothermal karst of Lower Paleozoic in Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2009, 27(5): 983-994.

[12]朱東亞, 金之鈞, 胡文瑄, 張學(xué)豐. 塔里木盆地深部流體對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層影響[J]. 地質(zhì)論評(píng), 2008, 54(3): 348-354. Zhu Dongya, Jin Zhijun, Hu Wenxuan, Zhang Xuefeng. Effects of deep fl uid on carbonates reservoir in Tarim Basin[J]. Geological Review, 2008, 54(3): 348-354.

[13]朱東亞, 金之鈞, 胡文瑄. 塔北地區(qū)下奧陶統(tǒng)白云巖熱液重結(jié)晶作用及其油氣儲(chǔ)集意義[J]. 中國(guó)科學(xué):地球科學(xué), 2010, 40(2): 156-170. Zhu Dongya, Jin Zhijun, Hu Wenxuan. Hydrothermal recrystallization of the Lower Ordovician dolomite and its signifi cance to reservoir in northern Tarim Basin[J]. Science China: Earth Sciences, 2010, 40(2): 156-170.

[14]朱東亞, 金之鈞, 胡文瑄. 塔中地區(qū)熱液改造型白云巖儲(chǔ)層[J].石油學(xué)報(bào), 2009, 30(5):698-704. Zhu Dongya, Jin Zhijun, Hu Wenxuan. Hydrothermal alteration dolomite reservoir in Tazhong area[J]. Acta Petrolei Sinica, 2009, 30(5):698-704.

[15]陳漢林, 賈承造. 塔里木盆地地質(zhì)熱事件研究[J]. 科學(xué)通報(bào). 1997, 42(10): 1096-1099．Chen Hanlin, Jia Chengzao. Studies on geothermal events in Tarim Basin[J]. Chinese Science Bulletin, 1997, 42(10): 1096- 1099.

[16]賈承造. 中國(guó)塔里木盆地構(gòu)造特征與油氣[M]. 北京:石油工業(yè)出版社, 1997: 156．Jia Chengzao. Tectonic characteristic and petroleum Tarim Basin China[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1997: 156．

[17] 張興陽(yáng), 顧家裕, 羅平, 朱如凱, 羅忠. 塔里木盆地奧陶系螢石成因及其油氣地質(zhì)意義[J]. 巖石學(xué)報(bào), 2006, 22(8): 2220-2228. Zhang XingYang, Gu Jiayu, Luo Ping, Zhu Rukai, Luo Zhong. Genesis of the fl uorite in the Ordovician and its signifi cance to the petroleum geology of Tarim Basin[J]. Acta Petrologica Sinica, 2006, 22(8): 2220-2228.

[18]柯珊, 劉盛遨, 李王曄, 楊蔚, 滕方振. 鎂同位素地球化學(xué)研究新進(jìn)展及其應(yīng)用[J]. 巖石學(xué)報(bào), 2011, 27(2): 383-397. Ke Shan, Liu Sheng'ao, Li Wangye, Yang Wei, Teng Fangzhen. Advances and application in magnesium isotope geochemistry[J]. Acta Petrologica Sinica, 2011, 27(2): 383-397.

[19]李曙光. 深部碳循環(huán)的Mg同位素示蹤[J]. 地學(xué)前緣, 2015,22(5): 143-159. Li Shuguang. Tracing deep carbon recycling by Mg isotopes[J]. Earth Science Frontiers, 2015, 22(5): 143-159.

[20]Hedenquist JW , Henley RW. The important of CO2freezing point measurements of fl uid inclusions: Evidence from geothermal systems and implications for epithermal ore deposition[J]. Economic Geology, 1985, 80(5):1379-1406．

[21]張銘杰, 王先彬, 李立武. 地幔流體組成[J]. 地學(xué)前緣, 2000, 7(2): 401-412. Zhang Mingjie, Wang Xianbin, Li Liwu. Composition of mantle fl uid[J]. Earth Science Frontiers, 2000, 7(2): 401-412.

[22]朱東亞, 孟慶強(qiáng), 解啟來(lái), 金之鈞. 塔里木盆地火成巖熱釋氣特征研究[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì), 2011, 33(5): 526-530. Zhu Dongya, Meng Qingqiang, Xie Qilai, Jin Zhijun. Features of gas released from heated igneous rock, Tarim Basin[J]. Petroleum Geology ＆ Experiment, 2011, 33(5): 526-530.

[23]朱東亞, 孟慶強(qiáng), 金之鈞, 胡文瑄. 富CO2深部流體對(duì)碳酸鹽巖的溶蝕—充填作用的熱力學(xué)分析[J]. 地質(zhì)科學(xué), 2012, 47(1): 187-201. Zhu Dongya, Meng Qingqiang, Jin Zhijun, Hu Wenxuan. Thermodynamic analysis for carbonate dissolution-filling under influence of CO2rich deep fluid[J]. Chinese Journal of Geology, 2012, 47(1): 187-201.

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

[25]孟祥豪, 張哨楠, 藺軍, 田疆. 中國(guó)陸上最深井塔深1井寒武系優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集空間主控因素分析[J]. 斷塊油氣田, 2011, 18(1): 1-5. Meng Xianghao, Zhang Shaonan, Lin Jun, Tian Jiang. Analysis on main controlling factors of Cambrian reservoir space with high quality for Well Tashen 1, the deepest subaerial well in China[J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 2011, 18(1): 1-5.

[26]Davies GR, Smith Jr. LB. Structurally controlled hydrothermal dolomite reservoir facies: An overview[J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1641-1690.

[27]黃擎宇, 張哨楠, 孟祥豪, 葉寧. 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, Ye Ning. Textural type and origin of the Cambrian-Ordovician dolomite in the central Tarim Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(3): 537-549.

[28]黃擎宇, 張哨楠, 張斯楊, 劉迪, 葉寧. 白云巖結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)集空間發(fā)育的控制作用——以塔里木盆地中央隆起區(qū)寒武系—奧陶系白云巖為例[J]. 天然氣地球科學(xué), 2014, 25(3):341-350. Huang Qingyu, Zhang Shaonan, Zhang Siyang, Liu Di, Ye Ning. Textural control on the development of dolomite reservoir: A study from the Cambrian-Ordovician dolomite, central Tarim Basin, NW China[J]. Nature Gas Geoscience, 2014, 25(3):341-350.

Characteristics of hydrothermal activity in the Tarim Basin and its reworking effect on carbonate reservoirs

Liu Wei1, Huang Qingyu2, Wang Kun2, Shi Shuyuan2, Jiang Hua2
(1. China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Beijing 100083, China)
NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 3, pp.14-21, 3/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

Hydrothermal activity is common in the Tarim Basin. In this paper, petrologic and geochemical characteristics were analyzed of the products of such activity in carbonate rocks in this basin so as to figure out its effect on the Lower Palaeozoic carbonate reservoirs in this area. It is shown that the hydrothermal fluid in the Tarim Basin is generally high in CO2content, but very low in Mg2+content. Then, the reworking effect of hydrothermal activity on reservoirs in this area was further discussed. It is indicated that the component of hydrothermal fluid is the deciding factor for the reworking of reservoirs. The research provided the following findings. Firstly, hydrothermal fluid is rich in CO2. And dissolution is strong near the pathways of fracturing zones and dissolved pores of different sizes are developed. Therefore, smallscale quality reservoirs with good porosity and permeability are formed. Secondly, magnesium content of the hydrothermal fluid itself is quite low, and some magnesium can be produced from Cambrian dolomites by means of dissolution, but the scale of hydrothermal dolomitization is smaller. Thirdly, quality dissolved pore-cave reservoirs are formed due to the dissolution effect of hydrothermal fluid with abundant CO2on the surrounding rocks, and their distribution is dominantly controlled by fracturing. And fourthly, the hydrothermal dolomization is mainly presented in the following two forms. One is dissolved pores/caves filled with saddle dolomites, and the other is a type of destructive diagenesis, based on which, the hydrothermal activities close to the fracturing lead to recrystallization or overgrowth of dolomite crystal and the existing pores are blocked. This paper provides assistance in the prediction of deep carbonate reservoirs in the Tarim Basin.

Tarim Basin; Early Palaeozoic; Hydrothermal; Carbonate; Reservoir; Dolomitization; CO2; Diagenesis; Dissolution

10.3787/j.issn.1000-0976.2016.03.003

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)（編號(hào)：2011ZX05004-001）、中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專(zhuān)項(xiàng)（編號(hào)：2014E-32-01）。

劉偉，1978年生，高級(jí)工程師，博士；從事碳酸鹽巖沉積與儲(chǔ)層研究工作。地址：（100083）北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)910信箱。ORCID:0000-0002-3375-2888。E-mail:liuwei086@petrochina.com.cn

2015-12-18編 輯羅冬梅）