古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制

洪永康(遼河油田塔里木項(xiàng)目管理部， 遼寧 盤錦 124010)

古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制

洪永康(遼河油田塔里木項(xiàng)目管理部， 遼寧 盤錦 124010)

最具代表性的古氣候是干熱、干燥及濕熱、濕潤(rùn)，在顯生宙時(shí)期，海水的化學(xué)成分曾有明顯周期性變化，交替出現(xiàn)方解石海與文石海。在我國(guó)的塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地，油氣勘探示碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育特征和孔隙類型均與古氣候和古海洋有關(guān)，如孔隙-孔洞型白云巖儲(chǔ)集層最適合在干熱、干燥的文石海環(huán)境下形成；蒸發(fā)鹽鑄?？紫缎桶自茙r儲(chǔ)集層最適合在干熱、干燥的方解石海環(huán)境下形成；大型溶洞型儲(chǔ)集層最適合在濕熱、濕潤(rùn)的方解石海環(huán)境下形成等?？梢哉f(shuō)，古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育起著非常重要的控制作用。本文主要以塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地為例，探討了古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制。

古氣候；古海洋；碳酸鹽巖；巖儲(chǔ)集層；發(fā)育；沉積；控制

據(jù)相關(guān)研究表明，碳酸鹽巖的形成與古氣候、古海洋環(huán)境具有十分密切的關(guān)系。不過(guò)，目前學(xué)術(shù)界中對(duì)于控制碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的地質(zhì)背景的研究和探討尚比較薄弱。筆者以塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地為例，通過(guò)觀察野外剖面和巖心，以及進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)碳酸鹽沉積時(shí)的古氣候與古海洋對(duì)巖儲(chǔ)集層的發(fā)育具有十分重要的影響。

1 干熱、干燥的古氣候下孔隙-孔洞型白云巖儲(chǔ)集層的形成

大多數(shù)白云巖是通過(guò)白云石化作用形成的，而研究難點(diǎn)是其形成需要的Mg2+來(lái)源。目前主要認(rèn)為Mg2+來(lái)源于海水、黏土礦物釋放、地球深部巖漿熱液以及有機(jī)質(zhì)提供。從總體上來(lái)看，海水是最原始和最主要的來(lái)源。大多白云巖與蒸發(fā)巖具有密切關(guān)系，其于準(zhǔn)同生期發(fā)生交代作用，被交代的沉積物為文石泥或泥晶高鎂方解石。在干熱、干燥是古氣候下，白云石化流體形成于因強(qiáng)烈蒸發(fā)而成的富Mg2+濃縮海水。另外像是礁白云巖等的原巖沉積時(shí)與低能量、高鹽度蒸發(fā)環(huán)境不同，其主要是在埋藏期發(fā)生白云石化作用，屬于成巖埋藏白云巖。在干熱、干燥氣候下，水中Ca2+不斷消耗、Mg2+不斷富集，促進(jìn)了準(zhǔn)同生白云巖的形成，同時(shí)還可作為富含Mg2+埋藏孔隙水，促使?jié)B透性較好的灰?guī)r發(fā)生白云石化。

2 文石海環(huán)境下孔隙-孔洞型白云巖儲(chǔ)集層的形成

當(dāng)海水中c(Mg2+)與c(Ca2+)的比值小于2.2時(shí)會(huì)形成低鎂方解石，在2.2～5.3之間時(shí)會(huì)形成高鎂方解石和文石，當(dāng)大于5.3時(shí)會(huì)形成文石。而在熱帶淺海地區(qū)的碳酸鹽，主要就是由高鎂方解石和文石組成的。高鎂方解石和文石的化學(xué)活動(dòng)性不同，其為準(zhǔn)穩(wěn)定礦物，在成巖過(guò)程中會(huì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的低鎂方解石，所以古代碳酸鹽巖的主要成分是低鎂方解石。不同的海水成分，會(huì)導(dǎo)致碳酸鹽巖的成巖作用方式也有不同。通過(guò)研究塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)現(xiàn)，文石海碳酸鹽巖的基質(zhì)孔隙發(fā)育程度比方解石海好。這主要是由于文石海中存在大量的易溶文石和高鎂方解石，更易在大氣淡水溶蝕過(guò)程中形成孔洞。

3 干熱、干燥的古氣候下早成巖期孔洞的形成

干熱、干燥的古氣候?qū)?chǔ)集層發(fā)育早期起著建設(shè)性成巖的作用。在此氣候環(huán)境下，成巖流體比較匱乏，因此導(dǎo)致沉積物中的膠結(jié)物也比較匱乏，從而發(fā)育出大量孔隙空間，給早成巖期孔洞的形成和保持提供了有利的條件。也即是說(shuō)，在干熱、干燥的古氣候下，所發(fā)育形成的碳酸鹽巖膠結(jié)物及膠結(jié)期次較少，而與之相對(duì)的濕熱、濕潤(rùn)的古氣候下則正好相反。例如四川盆地震旦系燈影組的發(fā)育同生-準(zhǔn)同生期層間巖溶，每層層間巖溶面下均發(fā)育鈣結(jié)殼，鈣結(jié)殼下則是“葡萄、花邊”構(gòu)造，同時(shí)也是孔洞十分發(fā)育的好儲(chǔ)集層。從總體上看，該地碳酸鹽巖膠結(jié)物少、膠結(jié)期次少。而塔里木盆地奧陶系則與之相反，膠結(jié)物多、期次多，乃是典型濕熱、濕潤(rùn)的古氣候下發(fā)育形成的碳酸鹽巖。

4 干熱、干燥的古氣候下方解石海及蒸發(fā)鹽鑄?？紫缎桶自茙r儲(chǔ)集層的形成

在干熱、干燥的古氣候下，原巖沉積不受古海洋環(huán)境的影響是白云巖及蒸發(fā)鹽礦物發(fā)育的一個(gè)有利因素。因此，除卻文石海以外，在干熱、干燥的古氣候下，方解石?？尚纬烧舭l(fā)鹽鑄模孔隙型白云巖儲(chǔ)集層，并且其規(guī)模通常較大，如鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組就是典型例子。馬家溝組在沉積期有著多次海進(jìn)及海退歷史，形成含鉀鹽盆和膏鹽盆，發(fā)育形成了含有豐富蒸發(fā)鹽礦物的泥粉晶白云巖。其特點(diǎn)是孔隙度高、滲透率低。

5 濕熱、濕潤(rùn)的古氣候下大型溶洞型儲(chǔ)集層的形成

無(wú)論方解石海亦或文石海，濕熱、濕潤(rùn)的古氣候均不適宜早成巖期儲(chǔ)集層的發(fā)育，因此也不發(fā)育易溶的蒸發(fā)鹽礦物。不過(guò)，由于構(gòu)造斷裂的作用及表生期風(fēng)化殼巖溶的影響，會(huì)形成一些較大規(guī)模的溶蝕縫洞，即所謂的大型溶洞型儲(chǔ)集層。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制作用十分明顯。一者，干熱、干燥或是濕熱、濕潤(rùn)的環(huán)境下，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育特征有著差異顯著；二者，冰室期-文石海沉積對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制特征明顯不同于溫室期-方解石海。

[1]張靜，張寶民，單秀琴.古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制[J].石油勘探與開發(fā)，2014，01:121-128.

[2]趙文智，沈安江，胡素云，張寶民，潘文慶，周進(jìn)高，汪澤成.中國(guó)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層大型化發(fā)育的地質(zhì)條件與分布特征[J].石油勘探與開發(fā)，2012，01:1-12.

[3]劉樹根，宋金民，羅平，QING Hairuo，林彤，孫瑋，李智武，王浩，彭瀚霖，余永強(qiáng)，龍翼，萬(wàn)元博.四川盆地深層微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征及其油氣勘探前景[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，02:129-152.

洪永康(1989- )，男,甘肅天水人,助理工程師，本科，主要從事油田地質(zhì)工作。