古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制

陳俊杰（遼河油田公司勘探開發(fā)研究院，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

陳俊杰（遼河油田公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010）

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育主要離不開干熱/干燥或濕熱/濕潤(rùn)兩類氣候。海水的化學(xué)成分曾經(jīng)在顯生宙時(shí)期具有過明顯周期性變化，其中循環(huán)交替出現(xiàn)方解石海和文石海。在塔里木盆地等進(jìn)行實(shí)地油氣勘探發(fā)現(xiàn)，古氣候和古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層有著十分巨大的影響，其發(fā)育特征和孔隙類型均與此有關(guān)?？偟膩碚f，干熱/干燥的文石海環(huán)境下，有利于孔隙-孔洞型白云巖儲(chǔ)集層的形成；干熱/干燥的方解石海環(huán)境下，有利于蒸發(fā)鹽鑄?？紫缎桶自茙r儲(chǔ)集層的形成；濕熱/濕潤(rùn)的方解石海環(huán)境下，有利于大型溶洞型儲(chǔ)集層的形成。由此可見，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育受古氣候與古海洋的聯(lián)合控制。本文基于對(duì)我國(guó)塔里木盆地等的實(shí)地勘探結(jié)果，對(duì)古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制進(jìn)行了分析。

古氣候；古海洋；方解石海；文石海；碳酸鹽巖儲(chǔ)集層；發(fā)育

雖然據(jù)有關(guān)研究證明，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育受古氣候和古海洋的影響很大，然而關(guān)于這方面的專門探討目前尚比較少，尤其缺乏對(duì)控制海相碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育與沉積的相關(guān)地質(zhì)背景的研究。筆者以我國(guó)塔里木盆地等為例，通過實(shí)地勘探，對(duì)野外剖面和巖心進(jìn)行觀察，并做一系列實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育受古氣候與古海洋的聯(lián)合控制，二者均對(duì)其具有十分重要的影響。以下就來淺要分析一下相關(guān)問題。

1 干熱/干燥環(huán)境下孔隙-孔洞型白云巖儲(chǔ)集層的發(fā)育

白云巖的發(fā)育形成，大部分都是受白云石化的作用，而對(duì)這方面的研究難點(diǎn)，主要集中在白云巖發(fā)育形成所需要的Mg2+來源。現(xiàn)階段，一般認(rèn)為白云巖發(fā)育形成所需要的Mg2+乃是來源于海水、黏土礦物及深層巖漿熱液等，其中，最原始和最主要的來源是海水。白云巖與蒸發(fā)巖往往具有著較為密切的關(guān)系，在準(zhǔn)同生期，這類白云巖發(fā)生交代作用，文石泥或泥晶高鎂方解石即為被交代的沉積物。在干熱/干燥環(huán)境下，由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)而成的富含Mg2+的濃縮海水，形成了白云石化流體。而礁白云巖等的白云石化作用則主要是在埋藏期發(fā)生的，因此這類屬于成巖埋藏白云巖。干熱/干燥環(huán)境下水中的Ca2+會(huì)一直消耗，同時(shí)Mg2+則會(huì)不斷富集，久而久之促成了準(zhǔn)同生白云巖的發(fā)育。

2 文石海背景下孔隙-孔洞型白云巖儲(chǔ)集層的發(fā)育

一般當(dāng)海水中的c（Mg2+)：c（Ca2+)＜2.2時(shí)，會(huì)發(fā)育出低鎂方解石；c（Mg2+)：c（Ca2+)在2.2-5.3之間時(shí)，會(huì)發(fā)育出高鎂方解石和文石；c（Mg2+)：c（Ca2+)＞5.3時(shí)，會(huì)發(fā)育出文石。高鎂方解石和文石組成了熱帶淺海地區(qū)的碳酸鹽，在成巖過程中，兩者會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的低鎂方解石，而古代碳酸鹽巖則由此形成。碳酸鹽巖的成巖作用方式與海水成分也有一定關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，通常文石海碳酸鹽巖的基質(zhì)孔隙發(fā)育更好，方解石則比之較差。之所以會(huì)如此，主要是因?yàn)槲氖Ｖ械囊兹芪氖透哝V方解石含量較高，所以更易形成孔洞。

3 干熱/干燥環(huán)境下早成巖期孔洞的發(fā)育

在儲(chǔ)集層發(fā)育早期，干熱/干燥的環(huán)境起著相當(dāng)大的作用。在干熱/干燥環(huán)境下，成巖流體一般非常匱乏，相應(yīng)的，其沉積物中的膠結(jié)物也較少，因而使得大量孔隙空間得以發(fā)育形成，而這即是早成巖期孔洞發(fā)育的有利條件。如一些同生-準(zhǔn)同生期層間巖溶，在每層層間巖溶面下，均可發(fā)現(xiàn)發(fā)育鈣結(jié)殼，屬于孔洞十分發(fā)育的優(yōu)等儲(chǔ)集層。而相反，在濕熱/濕潤(rùn)環(huán)境下，膠結(jié)期次則較多，如塔里木盆地的奧陶系即是如此。

4 干熱/干燥環(huán)境下方解石海及蒸發(fā)鹽鑄?？紫缎桶自茙r儲(chǔ)集層的發(fā)育

干熱/干燥的環(huán)境下，白云巖及蒸發(fā)鹽礦物若想很好地發(fā)育，一個(gè)重要有利因素是原巖沉積不受古海洋環(huán)境的影響。所以，在干熱/干燥的古氣候下，除文石海以外，方解石?？砂l(fā)育成為規(guī)模較大的蒸發(fā)鹽鑄模孔隙型白云巖儲(chǔ)集層。例如，我國(guó)的鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組，在沉積期曾經(jīng)多次海進(jìn)海退，因此而形成了含鉀鹽盆和膏鹽盆，發(fā)育出了泥粉晶白云巖，其中富含蒸發(fā)鹽礦物，具有孔隙度高、滲透率低之特點(diǎn)，乃是典型例子。

5 濕熱/濕潤(rùn)環(huán)境下大型溶洞型儲(chǔ)集層的發(fā)育

在濕熱/濕潤(rùn)環(huán)境下，既不適合于方解石海早成巖期儲(chǔ)集層的發(fā)育，也不適合于文石海早成巖期儲(chǔ)集層的發(fā)育，所以自然亦不能發(fā)育出易溶的蒸發(fā)鹽礦物。但是，由于表生期風(fēng)化殼巖溶的影響，加之受構(gòu)造斷裂的作用，可能會(huì)形成一些溶蝕縫洞，并且規(guī)模通常較大，這些即是大型溶洞型儲(chǔ)集層。

6 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)現(xiàn)有的相關(guān)研究，加上實(shí)地勘探結(jié)果，均表明古氣候與古海洋在很大程度上影響和控制著碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育。首先碳酸鹽巖儲(chǔ)集層在干熱/干燥或是濕熱/濕潤(rùn)的古氣候環(huán)境下的發(fā)育特征有著顯著的差異；其次冰室期-文石海沉積與溫室期-方解石海對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制特征有著十分明顯的不同。站在古海洋和古氣候的角度出發(fā)，對(duì)二者對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制進(jìn)行研究，具有十分深遠(yuǎn)的意義。因此，未來仍需繼續(xù)深入研究這方面問題。

[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]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.