阿姆河盆地東部牛津階微生物灰?guī)r儲(chǔ)層特征及成因

馬文辛，歐陽(yáng)誠(chéng)，廖波勇，徐邱康，陳仁金，王 欣，夏慧萍，張 婷

（中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，成都 610059）

0 引言

阿姆河盆地東部地區(qū)位于土庫(kù)曼斯坦，是我國(guó)西氣東輸?shù)挠蜌庠搭^。該區(qū)域油氣勘探工作始于20 世紀(jì)50 年代，從60 年代以來(lái)逐漸有含氣構(gòu)造（氣田）被發(fā)現(xiàn)，揭示中侏羅統(tǒng)卡洛夫階（J2k）—上侏羅統(tǒng)牛津階（J3o）灰?guī)r層是主要的勘探開發(fā)目的層系。從2008 年9 月開始，中國(guó)石油啟動(dòng)了該區(qū)域的油氣快速勘探評(píng)價(jià)工作，目前已進(jìn)入精細(xì)勘探與開發(fā)初期。徐劍良等［1］和費(fèi)懷義等［2］對(duì)該地區(qū)構(gòu)造演化、成藏特征開展了研究，分析了古隆起及其對(duì)礁灘相儲(chǔ)層控制作用。徐文禮［3］對(duì)沉積相開展研究，提出了緩斜坡碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積模式?？傮w上眾多學(xué)者［4-7］主要是圍繞沉積演化、成巖作用、礁灘相儲(chǔ)層特征及其發(fā)育主控因素等方面開展過研究。馬文辛等［8］對(duì)該地區(qū)中—上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成和保存機(jī)理差異化開展過研究，認(rèn)為研究區(qū)不同區(qū)域儲(chǔ)層類型多樣，孔隙與裂縫等呈多種組合方式，構(gòu)成了復(fù)雜的儲(chǔ)集空間，特別是在堅(jiān)基茲庫(kù)爾隆起以東區(qū)域的起伏狀緩坡環(huán)境廣泛發(fā)育一套微生物灰?guī)r儲(chǔ)集巖，是重要的油氣產(chǎn)層，但該套微生物灰?guī)r儲(chǔ)層特征及其成因，還未見學(xué)者開展過研究和報(bào)道。

本文以36 口鉆井巖心描述與薄片鑒定、物性資料及地球化學(xué)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合成像測(cè)井和地震資料，首次針對(duì)阿姆河盆地東部上侏羅統(tǒng)牛津階微生物灰?guī)r儲(chǔ)層特征開展研究，并進(jìn)一步探討該套微生物灰?guī)r儲(chǔ)層的成因，以期為類似地質(zhì)背景儲(chǔ)層研究提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

阿姆河盆地是在圖蘭地臺(tái)背景上發(fā)育起來(lái)的中新生代盆地，共經(jīng)歷了二疊紀(jì)—三疊紀(jì)裂陷期、侏羅紀(jì)—古近紀(jì)始新世裂后熱沉降期和漸新世—新近紀(jì)抬升改造3 個(gè)演化階段［9］。研究區(qū)位于阿姆河盆地東部，現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)呈北西—南東向展布，橫跨查爾朱隆起、堅(jiān)基茲庫(kù)爾隆起、卡拉別克凹陷、桑迪克雷隆起、別什肯特坳陷、基薩爾山前6 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。

圖1 阿姆河盆地東部位置及構(gòu)造特征Fig.1 Location and structural characteristics of eastern Amu Darya Basin

阿姆河盆地在經(jīng)歷了二疊紀(jì)—三疊紀(jì)裂陷階段后，從早中侏羅世開始進(jìn)入穩(wěn)定地臺(tái)發(fā)育階段，基巖為一套底礫巖。從中侏羅世開始加速沉降，沉積了一套厚達(dá)千米的海陸交互含煤碎屑巖。中侏羅世卡洛夫期—晚侏羅世牛津期沉降加劇，沉積了一大套碳酸鹽巖。晚侏羅世基末利—提塘期，盆地沉降速度放緩和南部古特提斯閉合與外海隔絕，阿姆河盆地處于封閉環(huán)境，在強(qiáng)干旱氣候條件下發(fā)育了一套巨厚的膏鹽巖。其中，卡洛夫階（J2k）—牛津階（J3o）灰?guī)r層是一套優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集巖（圖2），與下侏羅統(tǒng)高品質(zhì)含煤碎屑巖、上侏羅統(tǒng)巨厚膏鹽巖等構(gòu)成了良好的儲(chǔ)蓋組合［9］；牛津階（J3o）灰?guī)r是最主要的生產(chǎn)層。

圖2 阿姆河盆地東部侏羅系卡洛夫—牛津階地層綜合柱狀Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Jurassic Callovian-Oxfordian in eastern Amu Darya Basin

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層沉積特征

阿姆河盆地在侏羅紀(jì)處于穩(wěn)定沉降背景，卡洛夫—牛津階隨盆地沉降海侵加劇，沉積環(huán)境由海陸過渡相過渡到海相環(huán)境。根據(jù)研究區(qū)卡洛夫—牛津階鉆井巖性-巖相組合、測(cè)井曲線和地層地震反射特征，共識(shí)別出3 個(gè)三級(jí)層序（圖2）。SQ1 為海平面長(zhǎng)周期上升到下降旋回，海平面上升期發(fā)育了由泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、含泥質(zhì)泥晶灰?guī)r組合的巖相序列；海平面下降期發(fā)育了以生物屑或砂屑灰?guī)r為主的巖相序列。SQ2 和SQ3 為海平面快速上升到緩慢下降旋回，海平面快速上升期均發(fā)育了以灰黑色泥晶灰?guī)r為主的巖相序列；海平面下降期均發(fā)育了由微生物巖、微生物黏結(jié)砂屑/生屑等顆?；?guī)r組合的巖相序列。

在海陸過渡沉積背景下，卡洛夫階的ⅩⅥ沉積期開始至ⅩⅤa1 沉積期末（Q1），研究區(qū)為碳酸鹽巖緩坡沉積環(huán)境，堅(jiān)基茲庫(kù)爾隆起及以西為碳酸鹽巖中緩坡、內(nèi)緩坡；以東為中—外緩坡。進(jìn)入到牛津階ⅩⅤhp3 沉積期（SQ2）后，受海平面短期快速上升的影響，堅(jiān)基茲庫(kù)爾隆起及以西區(qū)域仍處于淺水碳酸鹽巖沉積環(huán)境，沉積物沉積速率、堆積速度受海平面上升影響小，逐漸建造了一個(gè)陸架型碳酸鹽臺(tái)地；以東區(qū)域隨海平面上升，逐漸被淹沒，處于相對(duì)深水環(huán)境，沉積物沉積速率和堆積速度隨海平面上升而變小，沉積了一套灰黑色泥晶灰?guī)r。受卡洛夫期末緩坡型碳酸鹽巖沉積相分異和ⅩⅤhp3 海平面上升雙重因素的影響，出現(xiàn)了碳酸鹽巖臺(tái)地與起伏狀緩坡相帶分異的顯著特征（圖3）。其中，堅(jiān)基茲庫(kù)爾隆起及以西區(qū)域?yàn)榕_(tái)地，以東區(qū)域?yàn)榈貏?shì)平緩、相帶分布寬緩的起伏狀緩坡。在碳酸鹽巖起伏狀緩坡相帶廣泛發(fā)育了凝塊巖、微生物凝聚包絡(luò)或黏結(jié)作用形成的顆粒灰?guī)r，如微生物黏結(jié)球粒灰?guī)r、微生物凝聚/黏結(jié)砂屑灰?guī)r、微生物黏結(jié)生物屑灰?guī)r，以及（含）微生物黏結(jié)生物/砂屑/球粒等顆粒泥晶灰?guī)r。這些巖石類型相互組合形成了微生物黏結(jié)丘、微生物黏結(jié)礁、微生物黏結(jié)丘灘/礁灘復(fù)合體，為堅(jiān)基茲庫(kù)爾隆起以東區(qū)域規(guī)模性微生物巖儲(chǔ)層形成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖3 阿姆河盆地東部卡洛夫—牛津階沉積相模式Fig.3 Sedimentary facies model of Callovian-Oxfordian in eastern Amu Darya Basin

2.2 微生物灰?guī)r巖石學(xué)特征

研究區(qū)牛津階微生物儲(chǔ)集巖主要包括凝塊巖、微生物黏結(jié)球?；?guī)r、微生物黏結(jié)砂屑灰?guī)r、微生物黏結(jié)生屑灰?guī)r。此外，受構(gòu)造（斷層）與溶蝕改造后的（含）微生物黏結(jié)球粒/砂屑/生屑泥晶灰?guī)r及泥晶灰?guī)r，也是良好的儲(chǔ)集巖（圖4）。

圖4 阿姆河盆地東部牛津階微生物儲(chǔ)集巖類型Fig.4 Types of Oxfordian microbial reservoir rocks in eastern Amu Darya Basin

2.2.1 凝塊巖

國(guó)內(nèi)學(xué)者［10-11］對(duì)凝塊巖的概念和演變進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和總結(jié)，研究區(qū)牛津階發(fā)育的凝塊巖與國(guó)內(nèi)學(xué)者強(qiáng)調(diào)的凝塊巖具較好的相似性。其特征為顏色呈深灰色，無(wú)顆粒感，肉眼難以識(shí)別出沉積構(gòu)造；鏡下可見巖石結(jié)構(gòu)類型是以微生物凝聚呈不規(guī)則團(tuán)粒狀，無(wú)明顯的內(nèi)部組構(gòu)和外形結(jié)構(gòu)特征，為水體清潔、環(huán)境安靜的沉積環(huán)境原地生長(zhǎng)，在長(zhǎng)期的地質(zhì)因素作用下，凝聚顆粒邊緣因強(qiáng)烈的泥晶化后呈泥—微晶或微—粉晶的晶粒結(jié)構(gòu)［圖5（a）］。粒間孔被泥—微晶方解石、粒狀方解石半充填，在埋藏成巖階段進(jìn)一步溶蝕，以及被微裂縫與溶蝕縫切穿，局部呈網(wǎng)狀［圖5（a）］。凝塊巖在研究區(qū)起伏狀緩坡帶廣泛發(fā)育，約占儲(chǔ)集巖的23.40%（圖4），是研究區(qū)較好儲(chǔ)集巖之一。

圖5 阿姆河盆地東部牛津階微生物儲(chǔ)集巖巖石學(xué)特征（a）凝塊巖，Sh-21 井，ⅩⅤhp，3 605.10 m，鑄體薄片（+）；（b）微生物黏結(jié)球粒顆?；?guī)r，Sh-21 井，ⅩⅤhp，3 598.93 m，鑄體薄片（+）；（c）微生物黏結(jié)微—亮晶砂屑生物屑灰?guī)r，苔蘚蟲、棘皮、腕足。Pi-21 井，ⅩⅤhp，3 158.61 m，鑄體薄片（+）；（d）微生物黏結(jié)生屑微晶灰?guī)r，苔蘚蟲、棘皮、腕足，少量海綿骨針和介殼等，Cha-22 井，ⅩⅤhp，3 533.06 m，普通薄片（-）；（e）微生物黏結(jié)球粒/砂屑/生屑灰?guī)r，Sh-21 井，ⅩⅤhp，3 603.3 m，鑄體薄片（+）；（f）含微生物黏結(jié)生屑泥晶灰?guī)r，壓溶縫合線充填瀝青，海綿骨針、有孔蟲、海百合、腕足和介殼，Pi-21 井，ⅩⅤhp，3 186.82 m，鑄體薄片（+）Fig.5 Petrological characteristics of Oxfordian microbial reservoir rocks in eastern Amu Darya Basin

2.2.2 微生物黏結(jié)球?；?guī)r

研究區(qū)發(fā)育的微生物黏結(jié)球?；?guī)r，顯微鏡下具有微生物凝聚形成的規(guī)則邊緣或略規(guī)則邊緣的球粒結(jié)構(gòu)［圖5（b）］，球粒內(nèi)部無(wú)組構(gòu)特征，為水體清潔、環(huán)境安靜的沉積環(huán)境原地生長(zhǎng)，在非常微弱的水動(dòng)力條件下發(fā)育形成。球粒顆粒圓度好，分選差，部分球粒顆粒聚集呈團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。球粒顆粒邊緣泥晶化作用較凝塊巖弱。該類型巖石約占起伏狀緩坡儲(chǔ)集巖的10.89%（圖4），多與凝塊巖伴生發(fā)育為微生物黏結(jié)丘或黏結(jié)礁儲(chǔ)層。

2.2.3 微生物黏結(jié)砂屑灰?guī)r

研究區(qū)發(fā)育的微生物黏結(jié)砂屑灰?guī)r，巖樣表面具有砂/礫屑顆粒結(jié)構(gòu)特征，砂/礫屑顆粒間具“發(fā)絲”狀的微細(xì)裂隙內(nèi)被有機(jī)質(zhì)或泥灰質(zhì)充填。顯微鏡下見砂屑顆粒圓度好，但分選差，局部為礫屑，顆粒內(nèi)與微生物黏結(jié)球粒顆粒特征相似，為中—低能水動(dòng)力作用下形成。砂屑顆粒形成后被微生物再包絡(luò)和發(fā)生泥晶化。砂礫/屑被晶?；蟀l(fā)育粒間與粒內(nèi)溶孔，部分粒間孔被溶蝕擴(kuò)大為溶蝕縫［圖5（c）］。該類型巖石約占起伏狀緩坡儲(chǔ)集巖的15.79%（圖4），與凝塊巖、微生物黏結(jié)球粒顆?；?guī)r伴生，發(fā)育為微生物黏結(jié)丘灘或礁灘復(fù)合體儲(chǔ)層；與微生物黏結(jié)生物屑灰?guī)r相伴生發(fā)育為中—低能顆粒灘儲(chǔ)層。

2.2.4 微生物黏結(jié)生屑灰?guī)r

研究區(qū)發(fā)育的微生物黏結(jié)生屑灰?guī)r，具有一定的顆粒結(jié)構(gòu)，總體為泥晶結(jié)構(gòu)。顯微鏡下見苔蘚蟲碎片、棘皮、腕足、骨針、介形蟲、球形生物、放射蟲等生物屑，被微生物包絡(luò)或填隙形成為微生物黏結(jié)生屑顆?；?guī)r［圖5（d）］。該類型巖石占起伏狀緩坡儲(chǔ)集巖的13.62%（圖4），主要與微生物黏結(jié)砂屑顆?；?guī)r相伴生發(fā)育為中—低能顆粒灘儲(chǔ)層。

2.2.5 （含）微生物黏結(jié)球粒/砂屑/生屑泥晶灰?guī)r

研究區(qū)發(fā)育的（含）微生物黏結(jié)球粒/砂屑/生屑泥晶灰?guī)r，顆粒體積分?jǐn)?shù)少于45%。巖性呈灰黑色，無(wú)肉眼可見的沉積構(gòu)造和顆粒感。鏡下見多種類型的顆?；旌铣练e，孔隙、微裂縫、溶蝕縫等發(fā)育的較好［圖5（e）—（f）］。該類型巖石占起伏狀緩坡儲(chǔ)集巖的28.98%（圖4），在構(gòu)造破裂與溶蝕改造后成為儲(chǔ)集巖。

2.3 儲(chǔ)集空間特征

對(duì)巖樣、顯微鏡薄片鑒定、掃描電鏡及成像測(cè)井資料綜合研究表明，研究區(qū)牛津階微生物灰?guī)r儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間為溶洞、孔隙與微裂縫相互搭配。

2.3.1 溶洞

研究區(qū)儲(chǔ)集巖中溶洞尺度變化較大［圖6（a）—（b）］；成像測(cè)井上反映出高阻團(tuán)塊［圖6（c）淺藍(lán)色箭頭］和條帶狀［圖6（c）深藍(lán)色箭頭］的特征，在巖樣上洞徑為1 mm×15 mm，洞內(nèi)幾乎未充填；在凝塊巖與微生物黏結(jié)球粒顆粒灰?guī)r中發(fā)育的最好。

圖6 阿姆河盆地東部牛津階微生物儲(chǔ)集巖儲(chǔ)集空間特征（a）Mo-21 井，3 806.52～3 806.78 m，溶蝕孔隙密集分布，孔徑為（1×5）mm；（b）Mo-21 井，3 855.47～3 855.68 m，未充填的大型溶洞（100×150）mm，和弱充填的中型溶洞（10×50）mm；（c）圖（b）巖性段對(duì)應(yīng)的成像測(cè)井特征；（d）微生物黏結(jié)生物屑砂屑顆粒灰?guī)r，粒間孔溶蝕擴(kuò)大呈網(wǎng)絡(luò)狀，Bu-21 井，3 148.80 m，鑄體薄片（+）；（e）微生物黏結(jié)球粒顆?；?guī)r，粒間孔發(fā)育且連通，3 806.00 m，鑄體薄片（+）；（f）微生物黏結(jié)微—亮晶生屑/砂屑/球粒顆?；?guī)r，粒間孔被微-亮晶方解石弱充填，Ch-22 井，3 548.5 m，鑄體薄片（+）；（g）生物屑泥晶灰?guī)r，粒間孔、粒內(nèi)溶孔及少量鑄?？?，部分孔內(nèi)被粒狀方解石充填，Per-22 井，2 816.22 m，鑄體薄片（+）；（h）微生物黏結(jié)含生物屑顆粒泥晶灰?guī)r，構(gòu)造破裂微縫切割生物碎屑，且微縫被溶蝕擴(kuò)大，內(nèi)由粗晶方解石半充填，Bu-21，3 133.55 m，鑄體薄片（+）；（i）微生物黏結(jié)砂屑顆?；?guī)r，粒間孔被溶蝕擴(kuò)大和連通的溶蝕微縫發(fā)育，Bu-21 井，3 134.80 m，鑄體薄片（+）；（j）褐灰色微生物黏結(jié)砂屑顆粒灰?guī)r，溶蝕微縫呈網(wǎng)絡(luò)狀分布，內(nèi)由灰黑色泥灰質(zhì)等半充填，Ch-21 井，3 520.78～3 520.93 m；（k）Oj-21 井，褐灰色微物生黏結(jié)巖，未充填的溶洞與針狀溶孔、高角度微縫均發(fā)育，洞徑為2～5 mm，Oj-21 井，3 799.74～3 799.91 m；（l）圖（k）巖性段對(duì)應(yīng)的成像測(cè)井Fig.6 Reservoir space characteristics of Oxfordian microbial reservoir rocks in eastern Amu Darya Basin

2.3.2 孔隙

研究區(qū)儲(chǔ)集巖中孔隙普遍發(fā)育，成像測(cè)井上反映出高阻點(diǎn)狀［圖6（c）綠色箭頭］。顯微鏡下見孔隙類型為粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？祝蹐D6（d）—（g）］。儲(chǔ)集巖中孔隙總體膠結(jié)充填程度較低，連通性較好，僅局部凝塊巖與微生物凝聚球粒顆?；?guī)r中的孔隙為泥—微晶方解石半膠結(jié)充填。

2.3.3 微裂縫

研究區(qū)儲(chǔ)集巖中微裂縫按成因可分為構(gòu)造破裂微縫、成巖溶蝕微縫兩類。構(gòu)造破裂微縫在巖樣上總體發(fā)育程度一般，巖心描述與成像測(cè)井資料綜合反映是以斜交微縫與直立微縫為主［圖6（c），（k），（l）］。顯微鏡下見構(gòu)造破裂微縫平直切割生物屑、砂屑、球粒等［圖6（h）］，微縫內(nèi)由粗晶方解石等半充填。成巖溶蝕微縫受巖石結(jié)構(gòu)差異性控制，顯微鏡下見顆粒間微縫呈斷續(xù)狀、充填程度低［圖6（i）］；在巖樣上為“發(fā)絲狀”呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布［圖6（j）］，成像測(cè)井上反映出低角度高阻帶的特征［圖6（l）］。這些微裂縫既連通孔、洞，局部又被溶蝕擴(kuò)大作為儲(chǔ)集空間。

2.4 儲(chǔ)層物性與儲(chǔ)層類型

研究區(qū)不同儲(chǔ)集巖類物性如表1 所列，根據(jù)碳酸鹽巖儲(chǔ)層劃分標(biāo)準(zhǔn)［12］，最好的是凝塊巖，為Ⅱ類儲(chǔ)層；其次是微生物黏結(jié)球粒/砂屑/生物等顆粒灰?guī)r為Ⅲ類儲(chǔ)層；受構(gòu)造與溶蝕改造后的（含）微生物黏結(jié)球粒/砂屑/生物等顆粒泥晶灰?guī)r及泥晶灰?guī)r為Ⅳ類儲(chǔ)層。

表1 阿姆河盆地東部牛津階微生物儲(chǔ)層特征Table 1 Characteristics of Oxfordian microbial reservoir rocks in eastern Amu Darya Basin

3 微生物灰?guī)r儲(chǔ)層成因分析

3.1 有利的微生物黏結(jié)丘/礁/灘與長(zhǎng)期淺埋藏成巖環(huán)境

研究區(qū)牛津階起伏狀緩坡帶廣泛發(fā)育的微生物黏結(jié)丘/礁和微生物黏結(jié)丘灘與礁灘復(fù)合體微相中，各種類型的顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)育的較好［圖7（a）—（c）］，儲(chǔ)層普遍發(fā)育；在含微生物黏結(jié)顆粒的灰泥丘微相中，顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)育弱［圖7（d）—（e）］，儲(chǔ)層也略差。較之臺(tái)地相區(qū)，起伏狀緩坡帶長(zhǎng)期處于相對(duì)深水沉積環(huán)境，沉積物長(zhǎng)期處于潛流帶發(fā)育的等厚環(huán)邊膠結(jié)物［圖7（f）］，增大了顆?？箟簩?shí)能力。馬文辛等［8］對(duì)阿姆河盆地東部構(gòu)造-盆地埋藏演化史研究表明，研究區(qū)牛津階灰?guī)r在中白堊世之前長(zhǎng)期處于淺埋藏環(huán)境（埋深0～1 500 m），使微生物巖顆粒長(zhǎng)期保持呈點(diǎn)狀接觸［圖7（a）—（c）］，既有利于顆粒間孔隙保存和發(fā)育，也有利于成巖期受地質(zhì)因素改造成為更有利的儲(chǔ)集巖。由此可見，沉積微相和長(zhǎng)期的淺埋藏成巖環(huán)境對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育具有重要的控制作用，是研究區(qū)微生物儲(chǔ)層發(fā)育與形成的重要基礎(chǔ)。

圖7 阿姆河盆地東部牛津階微生物儲(chǔ)集巖黏結(jié)結(jié)構(gòu)特征（a）深灰色微生物黏結(jié)砂屑顆?；?guī)r，砂屑顆粒結(jié)構(gòu)疏松，顆粒間孔隙發(fā)育，Ch-22 井，3 519.33 m；（b）含微生物黏結(jié)生屑顆?；?guī)r，顆粒間結(jié)構(gòu)疏松，粒間孔發(fā)育好，Sh-21 井，3 574.15 m；（c）微生物黏結(jié)生物屑礫屑砂屑顆?；?guī)r，巖石局部呈團(tuán)粒狀顆粒，結(jié)構(gòu)疏松，溶孔發(fā)育，且連通，Pe-22 井，3 249.87 m；（d）含球粒顆粒泥晶灰?guī)r，Ssh-21 井，3 992.70 m，普通薄片（-）；（e）圖d 掃描電鏡照片，方解石晶體之間呈鑲嵌狀、點(diǎn)狀、港灣狀接觸，晶間微孔隙較發(fā)育，Ssh-21 井，3 992.70 m；（f）微生物黏結(jié)生物屑砂屑顆?；?guī)r，顆粒具有等厚環(huán)邊方解石膠結(jié)特征，Pi-21 井，ⅩⅤhp，3 158.61 m，鑄體薄片（+）Fig.7 Microbial bonding structure characteristics of Oxfordian microbial reservoir rocks in eastern Amu Darya Basin

3.2 構(gòu)造破裂改造作用

研究區(qū)灰?guī)r層經(jīng)歷了上白堊世早期強(qiáng)拉張、古近紀(jì)—第四系強(qiáng)構(gòu)造擠壓抬升2 次構(gòu)造活動(dòng)［8］。第一期形成于燕山運(yùn)動(dòng)晚期（距今119 Ma）［13］，基薩爾山前裂縫中充填石英ESR 測(cè)年表明第二期形成于喜山運(yùn)動(dòng)早期（距今61.31 Ma）。研究區(qū)向東，受2次構(gòu)造活動(dòng)改造強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，基薩爾山前最強(qiáng)發(fā)育了一系列逆沖斷層（圖8），鉆井巖心統(tǒng)計(jì)裂縫密度達(dá)40 條/m［8］。這些斷層（裂縫）既溝通微生物丘/礁/灘體、切割微生物顆粒、連通顆粒間孔隙，也帶動(dòng)流體滲入丘/礁/灘體疏松基質(zhì)中進(jìn)行改造。兩期構(gòu)造破裂作用是研究區(qū)微生物灰?guī)r儲(chǔ)層發(fā)育與形成的重要前提條件。

圖8 阿姆河盆地東部桑迪克雷隆起—?jiǎng)e什肯特拗陷—基薩爾山前帶構(gòu)造地震剖面Fig.8 Seismic sections of the Sandy Klei Uplift-Beishkent Depression-Kisar Piedmomt Belt in eastern Amu Darya Basin

3.3 埋藏期多類型流體疊加溶蝕

3.3.1 烴類有機(jī)酸快速侵位與溶蝕

研究區(qū)在早白堊世早期受區(qū)域性的強(qiáng)拉張構(gòu)造作用后，下侏羅統(tǒng)海陸過渡煤系地層被快速埋藏，深度大于3 000 m。早白堊世晚期開始逐漸生排烴［8］，與之伴生的有機(jī)酸沿?cái)鄬樱芽p）滲入基質(zhì)疏松的微生物巖中，并對(duì)孔、微縫進(jìn)行侵位和溶蝕，巖心普遍可見縫合線被溶蝕擴(kuò)大；薄片下見壓實(shí)縫被有機(jī)酸或液態(tài)烴占位溶蝕呈“蠶食”狀和有機(jī)質(zhì)殘留物。研究區(qū)微生物巖顆粒未經(jīng)歷準(zhǔn)同生—早成巖期淡水淋濾和溶蝕［8］，現(xiàn)今微生物巖中顆粒呈懸浮狀，說(shuō)明顆粒及顆粒間孔隙受早成巖階段的膠結(jié)或充填等成巖作用弱。因此，推測(cè)研究區(qū)微生物灰?guī)r在經(jīng)歷長(zhǎng)期淺埋藏后，快速深埋后被烴類有機(jī)酸侵位與溶蝕不僅使顆粒間孔隙得到了很好的保存，還被進(jìn)一步溶蝕擴(kuò)大，為后期成巖流體溶蝕提供了有利的通道和空間。

3.3.2 高溫地層與深部熱液溶蝕

對(duì)13 件碳酸鹽巖臺(tái)地相和30 件碳酸鹽巖起伏狀緩坡相的全巖樣品與縫洞內(nèi)充填礦物作碳（δ13C）和氧（δ18O）同位素分析，再選取臺(tái)地相的厚殼蛤生物樣品的δ13C 和δ18O 值作為阿姆河盆地侏羅系灰?guī)r原始海水組份特征的參考（δ13C 值為3.98‰～4.10‰，平均值為4.05‰；δ18O 值為-2.16‰～0.89‰，平均值為-1.62‰［14-15］）。研究區(qū)臺(tái)地顆粒灰?guī)r樣品δ13C 值為2.15‰～5.98‰，平均值3.94‰；δ18O 值為-3.94‰～0.43‰，平均值為-2.19‰，均保持了原始海水組份特征。起伏狀緩坡帶微生物原巖樣品和縫洞內(nèi)充填礦物的δ13C 值為1.09‰～4.25‰，平均值為3.11‰，δ13C 值較穩(wěn)定；δ18O 值為-13.23‰～-3.61‰，平均值為-7.55‰，δ18O 值更向負(fù)漂移，指示樣品曾遭受到同期高溫地層流體或深部熱流體成巖蝕變，尤其是縫洞內(nèi)充填礦物，具有典型的高溫?zé)崃黧w成巖蝕變的負(fù)δ18O 值特征（圖9）。對(duì)桑迪克雷隆起帶灰?guī)r樣品陰極發(fā)光分析發(fā)現(xiàn)［16］，微生物巖溶孔與微裂縫中見鮮艷靛藍(lán)色高嶺石光斑，說(shuō)明該套灰?guī)r層曾遭受到深部熱液溶蝕。巖石薄片顯微鏡鑒定發(fā)現(xiàn)了典型熱液作用形成的礦物［圖10（a）—（c）］，如生物碎屑被燧石礦物交代、微裂縫內(nèi)充填螢石及具波狀消光的“鞍形”白云石等，有力的佐證了該套灰?guī)r曾遭受過深部熱液蝕變。尤其是碳（δ13C）和氧（δ18O）同位揭示了越靠近基薩爾山前，儲(chǔ)集巖曾遭受到高溫和高溫埋藏流體的成巖蝕變改造的程度越強(qiáng)［8］。也表明基薩爾山前帶為起伏狀下緩坡環(huán)境，以微生物丘為主的儲(chǔ)層基質(zhì)條件極差，在強(qiáng)熱流體蝕變作用改造下，沿?cái)鄬涌砂l(fā)育規(guī)模性的有利儲(chǔ)層。

圖9 阿姆河盆地東部全巖與次生礦物的δ13C-δ18O 特征Fig.9 δ13C-δ18O characteristics of total rock and secondary minerals in eastern Amu Darya Basin

3.3.3 TSR 作用

微生物硫酸鹽還原（BSR）、含硫化合物的熱裂解、硫酸鹽熱化學(xué)還原（TSR）和火山噴發(fā)等多種形式是硫化氫生成的幾種主要渠道［17］，石膏、烴類與高溫條件是TSR 發(fā)生必備物質(zhì)基礎(chǔ)和熱動(dòng)力條件［18］。研究區(qū)上侏羅統(tǒng)發(fā)育的厚達(dá)400～1 400 m的膏鹽巖層為TSR 發(fā)生提供了必備的物質(zhì)基礎(chǔ)；儲(chǔ)層包裹體均一溫度測(cè)試結(jié)果為85～140 ℃［8］，高峰值為110～120 ℃，說(shuō)明研究區(qū)具備TSR 發(fā)生的必要的熱動(dòng)力條件。阿姆河盆地下侏羅統(tǒng)海陸過渡煤系地層在早白堊世開始逐漸生排烴，沿?cái)鄬舆\(yùn)移至與上覆膏鹽巖層接觸（圖8），TSR 效應(yīng)產(chǎn)生的酸性流體滲入到微生物微丘/礁/灘體中，對(duì)孔縫進(jìn)行溶蝕，和沉淀板狀石膏晶體［圖10（c）—（d）］。實(shí)鉆井測(cè)試均有不同程度的H2S 與CO2分布。綜合分析認(rèn)為，TSR 作用不僅是研究區(qū)侏羅系碳酸鹽巖氣藏中含H2S 的生產(chǎn)者，也是該套微生物灰?guī)r儲(chǔ)層孔隙發(fā)育的貢獻(xiàn)者。

圖10 阿姆河盆地東部牛津階灰?guī)r樣品熱流體巖石學(xué)特征（a）微亮晶微生物黏結(jié)球?；?guī)r，螢石充填構(gòu)造微縫，J-21，3 029.13 m，普通薄片（-）；（b）泥晶灰?guī)r，裂縫內(nèi)由波狀消光的粗晶馬鞍狀白云石充填，基薩爾山前帶EHo-22 井，2 929.94 m，普通薄片（-）；（c）含生物碎屑泥晶灰?guī)r，硅質(zhì)燧石、硬石膏共生交代生物屑，EHo-22 井，3 425.15 m，鑄體薄片（+）；（d）凝塊巖，板狀硬石膏交代基質(zhì)，EHo-22 井，3 415.31 m，鑄體薄片（+）Fig.10 Thermal fluid characteristics of Jurassic limestone samples in eastern Amu Darya Basin

4 結(jié)論

（1）阿姆河盆地東部中侏羅統(tǒng)卡洛夫階、上侏羅統(tǒng)牛津階灰?guī)r層，與下侏羅統(tǒng)海陸過渡煤系層、上侏羅巨厚膏鹽巖層形成了一套區(qū)域性優(yōu)質(zhì)的生儲(chǔ)蓋組合，具有豐富的油氣資源和勘探開發(fā)潛力。牛津期繼承卡洛夫期沉積相帶分異，堅(jiān)基茲庫(kù)爾隆起及以西區(qū)域發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地；以東區(qū)域?yàn)榈貏?shì)平緩、相帶分布寬（約8 000 km2）的起伏狀緩坡，廣泛發(fā)育了微生物黏結(jié)丘/礁/灘、丘灘或礁灘復(fù)合體及微生物黏結(jié)丘微相。

（2）阿姆河盆地東部牛津階儲(chǔ)集巖包括凝塊巖、微生物黏結(jié)球粒/砂屑/生屑顆粒灰?guī)r；（含）顆粒泥晶灰?guī)r及泥晶灰?guī)r，在構(gòu)造（斷層）與溶蝕改造后也是良好的儲(chǔ)集巖。儲(chǔ)集空間為溶洞、溶孔與微裂縫相互搭配。凝塊巖發(fā)育與形成Ⅱ類儲(chǔ)層，微生物黏結(jié)球粒/砂屑/生物顆?；?guī)r發(fā)育與形成Ⅲ類儲(chǔ)層；受構(gòu)造與溶蝕改造后的（含）顆粒泥晶灰?guī)r及泥晶灰?guī)r發(fā)育與形成Ⅳ類儲(chǔ)層。

（3）有利的微生物黏結(jié)丘/礁/灘在長(zhǎng)期淺埋藏成巖環(huán)境下，有利于粒間孔保存，是阿姆河盆地東部牛津階微生物巖儲(chǔ)層發(fā)育與形成的重要基礎(chǔ)。燕山運(yùn)動(dòng)晚期（距今119 Ma）、喜山運(yùn)動(dòng)早期（距今61.31 Ma）2 期構(gòu)造破裂作用形成的斷層與微裂縫，有助于外來(lái)流體對(duì)微生物丘/礁/灘內(nèi)部基質(zhì)與顆粒進(jìn)行改造，是研究區(qū)微生物灰?guī)r儲(chǔ)層發(fā)育與形成重要前提。烴類有機(jī)質(zhì)快速侵位與有機(jī)酸溶蝕、高溫地層流體與深部熱液流體溶蝕、TSR 作用等疊加溶蝕改造，是研究區(qū)微生物灰?guī)r儲(chǔ)層發(fā)育與形成的關(guān)鍵。