鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝組五段白云巖埋藏溶蝕作用研究*

雷 涵 黃文輝 伊 碩 王雅婷

1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 100083 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083 3 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣地質(zhì)評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083

埋藏環(huán)境中典型的溶蝕作用包括熱液溶蝕作用、有機(jī)酸溶蝕作用和TSR(硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)，Thermochemical Sulfate Reduction)。熱液對(duì)儲(chǔ)集層具有建設(shè)性或破壞性作用，在不同地區(qū)有不同的表現(xiàn)(王坤等，2016)。近年來(lái)，在世界范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了不少熱液白云巖大油田，如加拿大的Ladyfern油氣田、美國(guó)的Trenton-Black River油氣田(Smith，2006；Lavoie and Chi，2010)等，都主要受熱液作用控制。關(guān)于有機(jī)酸溶蝕作用和TSR的研究，國(guó)內(nèi)多集中于四川盆地和塔里木盆地，認(rèn)為塔里木盆地中有機(jī)酸和TSR都有一定的溶蝕能力，可以形成溶蝕孔隙且使其連通性變好(朱東亞等，2007；金振奎和余寬宏，2011；沈安江等，2016)；而在四川盆地，這2種溶蝕作用盡管也都可以擴(kuò)大溶孔、裂縫、溶洞和縫合線，但有機(jī)酸作用只能形成粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和晶間溶孔，而TSR卻可以明顯提高儲(chǔ)集和滲透能力，形成高孔高滲優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層(朱光有等，2006；沈安江等，2008；李勇等，2019)。

鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組蘊(yùn)藏了豐富的天然氣資源，近年來(lái)學(xué)者們?cè)隈R家溝組五段5亞段-10亞段白云巖的成因、儲(chǔ)集層和圈閉方面的研究取得較大進(jìn)展(楊華和包洪平，2011；楊華等，2013；郭彥如等，2014；李鳳杰等，2016；李國(guó)欣等，2018)。馬家溝組熱液白云巖儲(chǔ)集層的分布受基底古斷層、斷裂系統(tǒng)和不整合面控制，受熱液溶蝕作用影響，儲(chǔ)集層中晶間溶孔、溶蝕洞和溶蝕縫非常發(fā)育，有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育(黃擎宇等，2010；黃正良等，2011；王玉萍等，2014；趙文智等，2014)；TSR產(chǎn)生的H2S可對(duì)馬家溝組儲(chǔ)集層進(jìn)行溶蝕改造(李國(guó)欣等，2018)；有機(jī)酸溶蝕作用僅表現(xiàn)為對(duì)早期殘存孔隙的擴(kuò)溶，形成晶間溶孔和鑄膜孔(王琪等，2016；李國(guó)欣等，2018；方繼瑤等，2019)。付斯一等(2019)認(rèn)為，鄂爾多斯盆地中東部馬家溝組中的TSR溶蝕改造強(qiáng)于有機(jī)酸溶蝕作用?？梢钥闯?，針對(duì)鄂爾多斯盆地馬家溝組白云巖儲(chǔ)集層熱液溶蝕作用的研究已初見(jiàn)成果，但針對(duì)有機(jī)酸溶蝕作用和TSR作用的研究相對(duì)缺乏，且對(duì)于中—深埋藏環(huán)境中3種溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)集層物性各自的影響和整體的改造過(guò)程等方面的認(rèn)識(shí)尚存在不足?；诖耍P者以鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝組五段為例，對(duì)白云巖儲(chǔ)集層深埋藏環(huán)境下所發(fā)生的溶蝕作用進(jìn)行論述，以了解和探討TSR、有機(jī)酸流體和熱液對(duì)儲(chǔ)集層的改造程度和發(fā)生模式。

1 區(qū)域概況

鄂爾多斯盆地奧陶系具有“兩隆兩鞍兩坳陷”的沉積格局(楊華等，2013)，“兩隆”主要指盆地北部的伊盟隆起和西南部的中央古隆起，“兩鞍”主要指2個(gè)隆起之間的2個(gè)銜接部位，“兩坳陷”主要指盆地東部的米脂坳陷以及西南部的秦祁海槽(楊華和包洪平，2011)。奧陶系自下而上分為冶里組、亮甲山組、馬家溝組、平?jīng)鼋M及背鍋山組，上覆石炭系本溪組或太原組，下伏地層為寒武系(何自新，2003)。馬家溝組整體上呈“西厚東薄、南厚北薄”的特點(diǎn)(趙文智等，2012)，共劃分為6段，自下而上依次為馬一段至馬六段。馬五段以白云巖為主，根據(jù)巖性組合可進(jìn)一步劃分為10個(gè)亞段。當(dāng)前研究較成熟的靖邊地區(qū)總體處于潮上帶和潮間帶交替發(fā)育區(qū)域，其中馬五段5亞段下部為潮下帶沉積(楊華和包洪平，2011)。

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地南部，橫跨黃陵—洛川—富縣—宜川一帶，地處米脂坳陷南緣(圖 1)，為中央古隆起和米脂坳陷中間過(guò)渡部位(張福禮，2002)，自西至東發(fā)育泥云坪、膏云坪、云坪微相。研究樣品來(lái)自鄂爾多斯南部12口井中的馬五段2亞段—6亞段及馬六段白云巖儲(chǔ)集層。

圖 1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造分區(qū)及研究區(qū)井位分布Fig.1 Tectonic units of Ordos Basin and wells distribution of study area

a—延1757井，3323.65im，層狀溶孔(黃色箭頭)，酸性流體順層溶蝕造成；b—延431井，2773.63im，瀝青薄膜，薄片被茜素紅染色，可見(jiàn)瀝青呈“薄膜狀”分布于方解石晶體邊緣；c—延1758井，3114.62im，瀝青充填于裂隙中，形成瀝青圓環(huán)(黃色箭頭)；d—延1758井，3116.69im，無(wú)組構(gòu)無(wú)選擇性溶孔，1～2icm的大溶孔(紅色)和毫米級(jí)小溶孔(黃色)共生，由熱液流體溶蝕形成；e—延1758井，3169im，巖心，由于熱液作用大塊自生黃鐵礦(紅色框)充填于白云巖中，大量無(wú)組構(gòu)無(wú)選擇性小溶孔聚集伴生(黃色圓圈)；f—延1757井，3271.87im，單偏光，硅化層中六方雙錐石英晶體(紅色圓圈)被瀝青薄膜包裹；g—延1757井，3271.87m，正交光，充填不規(guī)則塊狀石英(Q)-方鈉石(Sdl)-白云母—多晶聚合鈣鋁榴石(Grs)礦物組合；h—延1758井，3068.14im，正交光，原生礦物被溶蝕，熱液原因填充了不規(guī)則塊狀硅灰石(Wo)-石英(Q)-天青石(Cls)-黃鐵礦(Py)；i—延1758井，3106.34im，正交光，茜素紅染色，單個(gè)自形天青石—硅灰石充填于白云巖溶孔，具2組相交解理，正交呈高級(jí)白，與裂縫伴生，紅色部分為染色后的方解石；j—延1758井，3114.62m，單偏光，次生方解石充填于微晶白云巖的膏膜孔中，TSR作用使次生方解石交代石膏，石膏和次生方解石交接處可見(jiàn)黃鐵礦；k—延1758井，3117.49im，掃描電鏡，石英—白云石—黃鐵礦—正長(zhǎng)石—白云母礦物組合

2 埋藏溶蝕類型

依據(jù)巖心和薄片觀察可知，研究區(qū)馬五段白云巖主要為含灰云巖、粉—細(xì)晶白云巖、殘余鮞粒白云巖、角礫白云巖、泥微晶白云巖和紋層狀微晶白云巖；孔隙較為發(fā)育，主要有晶間孔、晶間溶孔、溶孔、角礫間孔和溶洞，大部分孔隙被有機(jī)質(zhì)、瀝青充填，少部分被次生礦物充填。孔隙成因可分為溶蝕作用、破裂作用、重結(jié)晶作用和壓溶作用，其中埋藏環(huán)境中溶蝕作用可分為有機(jī)酸溶蝕作用、熱液溶蝕作用和TSR作用。由于埋深較大，白云巖還發(fā)生了重結(jié)晶作用。

2.1 有機(jī)酸流體溶蝕作用

2.1.1 層狀溶孔

有機(jī)酸流體在巖層中順層流動(dòng)，在易溶解部位形成疏密相間、呈層狀分布的小溶孔(圖 2-a)。這種層狀溶孔可以增加巖層孔隙度和滲透率，改善儲(chǔ)集層物性。該處層狀溶孔未像塔里木盆地東部(金振奎和余寬宏，2011)的層狀溶孔那樣被白云石充填。

2.1.2 薄膜狀瀝青

烴類運(yùn)移聚集過(guò)程中，經(jīng)過(guò)未被任何固態(tài)物質(zhì)充填的孔隙、裂縫時(shí)，會(huì)大量殘留于其中，這是有機(jī)酸溶蝕的直接證據(jù)(吳和源等，2018)。在鏡下，瀝青呈薄膜狀覆蓋晶壁和孔縫壁(圖 2-b)。

2.1.3 瀝青圓環(huán)

埋藏環(huán)境中，地下水流動(dòng)緩慢、流量小，有機(jī)酸流體的埋藏溶蝕強(qiáng)度較小，不能明顯地?cái)U(kuò)大晶間孔和粒間孔，因此烴類除了形成薄膜外，只能流動(dòng)至并填充于晶間孔或粒間孔中，并在孔周圍形成作為酸性流體溶蝕證據(jù)的瀝青圓環(huán)(圖 2-c)(朱光有等，2006)。

2.2 熱液流體溶蝕作用

2.2.1 無(wú)組構(gòu)無(wú)選擇性溶孔

熱液流體富含CO2、H2S、HF等易溶、易揮發(fā)的酸性流體，造成熱液白云巖中常密集發(fā)育大量無(wú)組構(gòu)無(wú)選擇性溶孔(吳茂炳等，2007；丁茜等，2019)，孔徑從幾毫米到1～2icm不等，以毫米級(jí)小孔為主(圖2-d)。由于該類溶孔常充填的是瀝青而不是礦物，連通性較差，故只能提升儲(chǔ)集層的孔隙度，對(duì)滲透性的改善幾乎沒(méi)有作用。

2.2.2 圓斑狀、脈狀和塊狀黃鐵礦

熱液不僅能使白云巖出現(xiàn)新溶孔，還會(huì)擴(kuò)大原有孔隙。熱液流體中的CO2、H2S和HF溶于流體，H2S在富含F(xiàn)e2+的環(huán)境中會(huì)生成黃鐵礦(丁茜等，2019)，其呈圓斑狀、脈狀充填于后期被擴(kuò)大的溶蝕孔和溶蝕縫中。此外，巖心中還可見(jiàn)自形立方體塊狀黃鐵礦與針孔狀溶孔伴生(圖 2-e)。

2.2.3 晶洞形成與熱液礦物(組合)充填

熱液沿裂縫侵入巖層，可使裂縫兩側(cè)礦物溶蝕、裂縫擴(kuò)大，甚或?qū)⒅車牡V物全部溶蝕形成晶洞，但后期部分溶蝕縫洞會(huì)被熱液礦物填充。研究區(qū)熱液溶蝕孔洞被礦物填充的現(xiàn)象十分常見(jiàn)。

1)石英—鈣鋁榴石—方鈉石—白云母礦物組合。白云石被石英—鈣鋁榴石—方鈉石—白云母礦物組合交代形成硅化層(圖 2-f，2-g)。自生六方雙錐石英和多晶聚合狀鈣鋁榴石是中—高溫?zé)嵋旱拇淼V物，白云母屬于巖漿期后產(chǎn)物。

2)硅灰石—石英—天青石—黃鐵礦礦物組合。熱液溶蝕生物體后形成的溶蝕洞，被硅灰石—石英—天青石—黃鐵礦礦物組合充填(圖 2-h)。溶洞內(nèi)硅灰石、天青石和石英呈不規(guī)則塊狀緊密相接，從外到內(nèi)共發(fā)育3個(gè)世代的石英晶體： 溶孔邊緣為第1世代他形細(xì)粒石英，向內(nèi)第2世代為放射狀石英，第3世代為自形中粒石英。硅灰石和天青石都是低溫?zé)嵋旱拇淼V物，在其他層可以觀察到單個(gè)自形—半自形天青石和硅灰石充填于白云石晶間(圖 2-i)。

表 1 鄂爾多斯盆地南部馬家溝組五段白云巖δEu數(shù)據(jù)Table 1 δEu data of dolostone in the Member 5 of Majiagou Formation in southern Ordos Basin

3)石英—白云石—黃鐵礦—正長(zhǎng)石—白云母礦物組合。掃描電鏡可知，熱液可將順層白云巖改造為石英—白云石—黃鐵礦—正長(zhǎng)石—白云母礦物組合(圖 2-k)。白云石—黃鐵礦—方解石—石英一般被認(rèn)為是低溫?zé)嵋旱V物組合(Davies and Smith，2006)，而正長(zhǎng)石極易被風(fēng)化成高嶺石，因此推測(cè)自低溫?zé)嵋呵秩牒髱r層一直處于埋藏環(huán)境中。

2.3 TSR作用

TSR是高成熟度烴類進(jìn)入儲(chǔ)集層后，在高溫(埋深溫度大于120～140i℃)條件下與硫酸鹽礦物發(fā)生還原反應(yīng)生成H2S、CO2等酸性氣體的過(guò)程(朱光有等，2006)。由于硫酸鹽礦物的還原反應(yīng)，導(dǎo)致石膏溶蝕形成晶洞，CO2與Ca2+結(jié)合后會(huì)在晶洞內(nèi)沉淀形成次生方解石，且方解石依然保持著石膏原有形態(tài)；而H2S會(huì)與Fe2+結(jié)合，在石膏和次生方解石交接處形成黃鐵礦晶體(圖 2-j)(Teinturieretal.，2003；朱光有等，2006；李勇等，2019)。

1～7為延1757井。1： 3271.87im；2: 3275.10im；3: 3277.97im；4: 3316.65im；5： 3317.85im；6: 3319.20im；7: 3320.30im。 8～15為延1758井。8: 3063.00im；9： 3064.70im；10: 3067.00im；11: 3068.14im；12: 3106.34im；13: 3108.40im；14: 3110.00im；15: 3117.49im

3 埋藏溶蝕白云巖的地球化學(xué)特征

3.1 樣品的測(cè)試

包裹體溫度的測(cè)定，采用Linkam THMS-Q600顯微冷熱臺(tái)Leica DM RXP透射光顯微鏡，液氮為制冷劑，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)礦物校正，溫度測(cè)量范圍為-196～600i℃，誤差為0.1i℃。包裹體的激光拉曼探針(laser Raman microprobe，LRM)測(cè)定采用英國(guó)RENISHAN(R)公司產(chǎn)RM-2000顯微激光拉曼光譜儀，氬粒子激光器選用473inm波長(zhǎng)。微量元素的測(cè)試采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在10%范圍內(nèi)。稀土元素含量的分析結(jié)果采用北美頁(yè)巖(NASC)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(陳道公，2009)。

3.2 測(cè)試結(jié)果

包裹體溫度所測(cè)定的樣品選自次生方解石、裂縫充填方解石、膏?？壮涮罘浇馐⒘芽p充填石英、溶洞充填石英和裂縫充填螢石(表 2)。整體均一溫度區(qū)間為86.5～210.9i℃，次生方解石、裂縫充填方解石和膏?？壮涮罘浇馐饕粶囟葏^(qū)間基本重疊(126.7～168.1i℃)，裂縫充填石英、溶洞充填石英和裂縫充填螢石均一溫度可分為3個(gè)區(qū)間： 119.8～125.4i℃、 146.8～183.4i℃和203.6～210.9i℃。

表 2 鄂爾多斯盆地南部馬家溝組五段白云巖均一溫度數(shù)據(jù)表Table 2 Homogenization temperature data of dolostone in the Member 5 of Majiagou Formation in south Ordos Basin

4 討論

4.1 熱液作用的證據(jù)和期次

前人研究認(rèn)為，受熱液作用影響，白云巖會(huì)出現(xiàn)Eu正異常(Hartuig，2009)。馬五段白云巖中，僅遭受有機(jī)酸溶蝕作用的白云巖，Eu未出現(xiàn)正異常(δEu為0.833至0.883，平均0.857)，而遭受熱液溶蝕作用的白云巖，部分樣品的δEu值大于1(δEu為0.845～2.275，平均1.162)。

此外，伊碩等(2018)研究表明，白堊紀(jì)末期均一溫度達(dá)到最高埋深溫度140～160i℃，而平均溫度明顯高于160i℃可視為受熱液影響，因此有機(jī)酸溶蝕樣品的均一化溫度在160i℃以下。根據(jù)均一化溫度估計(jì)出熱液溫度大約為180～220i℃，可分為182.2～183.4i℃和203.6～210.9i℃共2個(gè)溫度區(qū)間。

從微量元素方面來(lái)看，Th、U、Y、Pb、Rb、Bi等元素含量會(huì)因熱液作用而顯著增加(高奇東，2010；潘文慶等，2012)，故這些微量元素含量較低時(shí)為有機(jī)酸溶蝕巖樣，而含量明顯增加時(shí)為熱液溶蝕巖樣(圖 3)。

結(jié)合低溫和中—高溫?zé)嵋旱V物的共生以及均一溫度分布區(qū)間，推測(cè)該區(qū)域可能經(jīng)歷了2期熱液活動(dòng)。此外，碳酸鹽巖中Th、U、Y、Pb、Rb、Bi等微量元素含量會(huì)由于熱液異常升高，因此將這些元素含量作三角交匯圖(圖 4)，可以觀察到熱液埋藏溶蝕白云巖分布于2個(gè)區(qū)域，部分熱液溶蝕巖樣與有機(jī)酸溶蝕巖樣聚集分布于A區(qū)域，其余熱液樣品單獨(dú)聚集于B區(qū)域，亦證明研究區(qū)經(jīng)歷了2期熱液侵入。

圖 4 鄂爾多斯盆地南部馬家溝組五段有機(jī)酸和熱液埋藏溶蝕白云巖Rb-Pb-Th、Rb-Pb-Bi、U-Y-Th交匯圖Fig.4 Rb-Pb-Th，Rb-Pb-Bi and U-Y-Th cross-plots of hydrothermal fluid and organic acid fluid deep-buried dissolution dolostone in the Member 5 of Majiagou Formation in southern Ordos Basin

因此，鄂爾多斯盆地南部馬五段白云巖儲(chǔ)集層共經(jīng)歷2期熱液溶蝕作用，一期熱液溫度為182.2～183.4i℃，另一期熱液溫度為203.6～210.9i℃。

4.2 深埋藏溶蝕作用發(fā)生條件

4.2.1 深埋藏環(huán)境(高埋藏溫度)

伊碩等(2018)研究表明，研究區(qū)馬家溝組在二疊紀(jì)末期開(kāi)始埋藏，在三疊紀(jì)末期埋深至近3000im，到侏羅紀(jì)末期已埋深至3500im左右，埋藏溫度在侏羅紀(jì)中期至末期達(dá)到120～140i℃，白堊紀(jì)末期達(dá)到最大埋藏深度4500im左右，溫度已達(dá)到140～160i℃。由于TSR發(fā)生需要大于120～140i℃的溫度，故儲(chǔ)集層在早白堊世末期已完全達(dá)到要求。

4.2.2 熱液來(lái)源及運(yùn)移通道

中生代鄂爾多斯盆地共經(jīng)歷了4次火山活動(dòng)，第1次為晚三疊世延長(zhǎng)期，第2次為早侏羅世延安期，第3次為中侏羅世直羅期，第4次為早白堊世東勝期(李明和高建榮，2010)。多次的火山活動(dòng)，為盆地提供了熱液。

自寒武紀(jì)后，鄂爾多斯盆地內(nèi)部雖然較為穩(wěn)定，但卻具有許多條基底斷裂(李明和高建榮，2010；賀聰?shù)龋?017)，這可成為熱液的運(yùn)移通道。

研究區(qū)東西走向正斷層和北東—南西走向正斷層呈X形交叉于富縣西部約5ikm處，加之中生代4次火山活動(dòng)，引起了盆地?zé)岙惓Ｊ录嵋毫黧w先沿基底斷層進(jìn)入到元古界與寒武系的斷層面(楊俊杰，2002)，后沿該斷層面流動(dòng)，并沿地層內(nèi)部孔隙、裂縫侵入到上覆奧陶系白云巖儲(chǔ)集層，促進(jìn)溶蝕作用進(jìn)行。

4.2.3 充足的烴類來(lái)源

研究區(qū)大規(guī)模烴類充注時(shí)間為中侏羅世末期和早白堊世末期，其中第2期為主要充注期(伊碩等，2018)。另外，由于研究區(qū)位于中央古隆起和米脂坳陷之間，且處于盆地最大生烴強(qiáng)度區(qū)(魏新善等，2017)，因此該處的烴類既可以來(lái)自中侏羅世或早白堊世的注入，還可以來(lái)自高部位(朱東亞，2007)，其通過(guò)熱降解形成酸性流體。

4.2.4 薄層膏質(zhì)的來(lái)源

鄂爾多斯盆地奧陶系馬一段、馬三段、馬五段(馬五4、馬五6、馬五8、馬五10)都發(fā)育膏鹽巖，其中馬五6亞段的膏鹽巖厚度最大(孫玉景和周立發(fā)，2018)。研究區(qū)也多處可見(jiàn)石膏結(jié)核和石膏礦物被白云石、方解石交代的現(xiàn)象(圖 2-i)。因此，推測(cè)參與TSR反應(yīng)的石膏來(lái)自馬五段。

總之，由于中生代發(fā)生4期火山活動(dòng)和研究區(qū)基底斷裂發(fā)育，大量熱液涌入巖層，導(dǎo)致研究區(qū)熱液溶蝕作用發(fā)生。而中侏羅世末期和早白堊世末期大規(guī)模的烴類充注，加之研究區(qū)毗鄰盆地最大生烴強(qiáng)度區(qū)，保證了研究區(qū)不僅烴類充足，而且埋藏過(guò)程中通過(guò)熱降解可產(chǎn)生大量有機(jī)酸，有利于有機(jī)酸溶蝕作用發(fā)生。早白堊世末期，埋藏溫度達(dá)到140～160i℃，馬家溝組大量膏鹽層發(fā)生了TSR作用。

4.3 溶蝕強(qiáng)度比較

依據(jù)不同埋藏溶蝕流體白云巖樣品的孔隙度與滲透率作散點(diǎn)圖(圖 5)，可比較熱液流體和有機(jī)酸流體溶蝕強(qiáng)度和對(duì)儲(chǔ)集層的改造程度。研究區(qū)有機(jī)酸埋藏溶蝕白云巖的孔隙度為1.030%～4.809%，平均孔隙度為2.856%；滲透率為0.010×10-3～0.424×10-3μm2，平均滲透率為0.187×10-3μm2。熱液溶蝕白云巖的孔隙度為1.767%～4.588%，平均孔隙度為3.018%；滲透率為0.043×10-3～0.843×10-3μm2，平均滲透率為0.277×10-3μm2。與對(duì)比組的白云巖相比，有機(jī)酸和熱液溶蝕白云巖的孔隙度和滲透率均有提高，尤其部分層段的滲透率是對(duì)比組的2～8倍。因此，有機(jī)酸埋藏溶蝕作用和熱液埋藏溶蝕作用均對(duì)儲(chǔ)集層有建設(shè)性作用，可以有效地提高儲(chǔ)集層的孔滲性。

圖 5 鄂爾多斯盆地南部馬家溝組五段埋藏溶蝕白云巖孔—滲交匯圖Fig.5 Porosity vs. permeability cross-plots of deep-buried dissolution dolomite samples in the Member 5 of Majiagou Formation in southern Ordos Basin

將有機(jī)酸溶蝕層段與熱液溶蝕層段相比，后者對(duì)儲(chǔ)集層的改造程度更明顯。由于有機(jī)酸流體溶蝕性有限，因此通常只能通過(guò)流經(jīng)晶間孔和晶間縫輕微擴(kuò)大空間，偶爾可擴(kuò)溶微裂縫、縫合線(圖 6-a)，提升孔隙度。熱液流體相對(duì)溶蝕性更強(qiáng)，通常會(huì)沿裂縫流動(dòng)，明顯擴(kuò)大裂縫的同時(shí)會(huì)沿著晶間孔、縫擴(kuò)大晶間儲(chǔ)集空間，偶爾會(huì)在流經(jīng)裂縫的兩側(cè)或尾部形成較大的溶蝕洞(圖 6-b)，因此即使在被熱液礦物或?yàn)r青質(zhì)充填后，仍可殘余較大空間。

a—研究區(qū)溶蝕作用發(fā)生時(shí)間序列圖(改自伊碩等，2018);b—研究區(qū)埋藏溶蝕作用三維模式圖(俯視圖改自李明和高建榮，2010)

圖 6 鄂爾多斯盆地南部馬家溝組五段白云巖儲(chǔ)集層有機(jī)酸(a)和熱液流體(b)埋藏溶蝕微觀特征Fig.6 Microscopic characteristic of organic acid fluid(a)and hydrothermal fluid(b)deep-buried dissolution of dolostone in the Member 5 of Majiagou Formation in southern Ordos Basin

由于TSR僅作用于研究區(qū)內(nèi)個(gè)別部位，孔滲數(shù)據(jù)過(guò)少，因此沒(méi)有與熱液和有機(jī)酸的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。但根據(jù)鏡下觀察，其與盆地中東部馬五段(付斯一等，2019)TSR溶蝕效果相差較大。研究區(qū)由于膏鹽含量相對(duì)較低，TSR反應(yīng)產(chǎn)生的H2S有限，故對(duì)圍巖的溶蝕并不明顯，溶蝕強(qiáng)度弱于有機(jī)酸溶蝕作用。

4.4 深埋藏環(huán)境溶蝕模式

4.4.1 溶蝕作用時(shí)間序列

研究區(qū)硅化層底部低溫礦物間未出現(xiàn)瀝青薄膜(圖 2-f，2-g，2-h)，但后期充填的六方雙錐石英等礦物周圍包裹瀝青薄膜(圖 2-f)，這表明有機(jī)酸溶蝕作用發(fā)生于2次熱液作用期間，且第1次為低溫型熱液，第2次為中—高溫型熱液作用。前人研究認(rèn)為，研究區(qū)馬五段白云巖儲(chǔ)集層中出現(xiàn)的熱液侵入現(xiàn)象與白堊紀(jì)大規(guī)模酸性巖漿熱異常事件相關(guān)(任戰(zhàn)利等，2006)，因此推測(cè)第1次的低溫?zé)嵋喝肭殖霈F(xiàn)在中侏羅世直羅期，第2次的中—高溫?zé)嵋喝肭殖霈F(xiàn)在早白堊世東勝期。2次大規(guī)模烴類充注時(shí)間為中侏羅世末期和早白堊世末期，與熱液侵入的時(shí)期相匹配，因此有機(jī)酸溶蝕作用開(kāi)始于中侏羅世末期(圖 7-a)。

TSR的發(fā)生需要大于120～140i℃的溫度，而該儲(chǔ)集層在早白堊世已達(dá)到140～160i℃，且第2期主要油氣充注期為早白堊世末期(伊碩等，2018)，因此TSR作用發(fā)生在早白堊世末期(圖 7-a)。

4.4.2 埋藏溶蝕作用模式

中侏羅世直羅期，埋深達(dá)到約3200im，受印支運(yùn)動(dòng)影響，伴隨著研究區(qū)第1次熱液沿基底正斷層侵入，低溫?zé)嵋郝癫厝芪g作用發(fā)生。中侏羅世末期，埋藏深度達(dá)到約3500im，埋藏溫度接近140i℃，伴隨著第1次大規(guī)模烴類的注入，有機(jī)酸埋藏溶蝕作用開(kāi)始。早白堊世東勝期，埋深達(dá)到約3700im，受燕山運(yùn)動(dòng)影響，隨著第2次熱液侵入，中—高溫?zé)嵋郝癫厝芪g作用發(fā)生。經(jīng)歷了前3期埋藏溶蝕作用后，早白堊世末期，埋深達(dá)到約4000im，埋藏溫度已高于140i℃，伴隨著第2次更大規(guī)模的烴類注入，TSR作用發(fā)生。

結(jié)合薄片觀察和地球化學(xué)分析，識(shí)別并統(tǒng)計(jì)研究區(qū)域受有機(jī)酸和熱液埋藏溶蝕作用的層段，做出鄂爾多斯盆地南部馬五段埋藏溶蝕三維模式圖(圖 7-b)。可以看出： 有機(jī)酸流體主要通過(guò)微裂縫、縫合線和晶間縫在儲(chǔ)集層橫向運(yùn)移；2期熱液流體分別沿基底正斷層進(jìn)入馬五段白云巖后，斷層、垂向裂縫、平面微裂縫及晶間縫均可作為熱液運(yùn)移通道，其中斷層和裂縫有助于熱液垂向向上運(yùn)移，微裂縫和晶間縫則有助于熱液橫向流動(dòng)(圖 7-b)。因此，橫向上有機(jī)酸流體的溶蝕范圍略大于熱液流體，垂向上熱液的溶蝕范圍則遠(yuǎn)大于有機(jī)酸流體(圖 7-b)。由于有機(jī)酸溶蝕性弱，故通常只能一定程度上改善儲(chǔ)集層物性，而溶蝕性更強(qiáng)的熱液流經(jīng)之處，可以明顯地?cái)U(kuò)大甚至形成較大的運(yùn)移通道或儲(chǔ)集空間，較好地改善儲(chǔ)集層物性。

5 結(jié)論

1)鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝組五段白云巖儲(chǔ)集層發(fā)生埋藏溶蝕作用，可進(jìn)一步分為熱液埋藏溶蝕作用、有機(jī)酸流體埋藏溶蝕作用和TSR作用，以有機(jī)酸流體溶蝕作用和熱液溶蝕作用為主。

2)馬五段白云巖埋藏溶蝕作用時(shí)間序列為： 中侏羅世直羅期，低溫?zé)嵋郝癫厝芪g作用發(fā)生；中侏羅世末期，有機(jī)酸埋藏溶蝕作用開(kāi)始；早白堊世東勝期，中—高溫?zé)嵋郝癫厝芪g作用發(fā)生；早白堊世末期，TSR作用發(fā)生。

3)有機(jī)酸埋藏溶蝕作用和熱液埋藏溶蝕作用均對(duì)白云巖儲(chǔ)集層有建設(shè)性作用，其中有機(jī)酸流體橫向流動(dòng)范圍更大，而熱液垂向流動(dòng)范圍大且溶蝕性更強(qiáng)，因此熱液可以比有機(jī)酸流體更有效地提高儲(chǔ)集層物性。