準(zhǔn)噶爾盆地AH5井區(qū)八道灣組碳酸鹽膠結(jié)物成因及對(duì)儲(chǔ)層影響分析

于景維，丁 韋，張 欣，祁利祺，黃舒雅，張智越，張以勒

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000；2.新疆石油分公司采氣一廠，新疆 克拉瑪依 834000；3.新疆石油分公司百口泉采油廠，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

碳酸鹽膠結(jié)物是碎屑巖常見(jiàn)的自生礦物，不同類型、期次以及賦存形式的碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)碎屑巖儲(chǔ)層物性及含油性產(chǎn)生較大影響[1-3]。前人研究發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層物性影響具有“雙面性”，早期形成的連晶狀碳酸鹽膠結(jié)物會(huì)造成原生孔隙的大量損失，同時(shí)也增強(qiáng)巖石的抗壓性，后期一旦有酸性流體進(jìn)入儲(chǔ)集巖石中，會(huì)對(duì)早期碳酸鹽膠結(jié)物進(jìn)行溶蝕，產(chǎn)生大量的次生溶孔，有利于油氣大量聚集[4-6]。由于碳酸鹽膠結(jié)物的形成機(jī)制不明確，造成碳酸鹽膠結(jié)物成分、含量及分布規(guī)律模糊，難以對(duì)富碳酸鹽膠結(jié)物的儲(chǔ)層進(jìn)行進(jìn)一步有效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，一直困繞油氣勘探開(kāi)發(fā)相關(guān)研究人員。

AH5井區(qū)八道灣組逐漸成為致密油藏勘探開(kāi)發(fā)的新戰(zhàn)場(chǎng)，自2018年以來(lái)部署的AH5井、AH501井等在下侏羅統(tǒng)八道灣組獲得工業(yè)油流，2019年先后在瑪18井區(qū)實(shí)施老井恢復(fù)試油5井5層獲工業(yè)油流，拓展了盆地規(guī)模增儲(chǔ)的新領(lǐng)域。由于井區(qū)內(nèi)八道灣組儲(chǔ)層受碳酸鹽膠結(jié)物影響，儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性極強(qiáng)，前人雖然對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)[7]，但未針對(duì)造成復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的原因進(jìn)行研究，碳酸鹽膠結(jié)物的形成機(jī)理模糊，導(dǎo)致儲(chǔ)層有效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)工作受阻。在前人的研究基礎(chǔ)上，本次研究基于巖石、鑄體、熒光薄片以及碳酸鹽膠結(jié)物和天然氣的同位素分析等資料，對(duì)碳酸鹽膠結(jié)物類型、期次以及成因進(jìn)行分析，探討碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層物性和含油性的影響，為下一步油氣勘探領(lǐng)域的深化提供地質(zhì)指導(dǎo)。

1 地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地為西部地區(qū)重要的含油氣盆地之一[8-10]，隨著勘探方向從“正向構(gòu)造走向凹陷區(qū)”，盆內(nèi)富烴凹陷成為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象[11-12]，尤其是位于盆地西北緣的瑪湖凹陷斜坡區(qū)成為近些年油氣勘探的主戰(zhàn)場(chǎng)之一[13-16]。研究區(qū)AH5井區(qū)面積約153 km2，位于瑪湖凹陷西斜坡，南北分別同瑪納斯湖和瑪18井區(qū)相接，整體構(gòu)造較為平緩，局部表現(xiàn)為斷鼻和背斜構(gòu)造(圖1)。受發(fā)育于二疊紀(jì)早期的百口泉斷裂、南白堿灘斷裂以及克拉瑪依斷裂擠壓影響[17-18]，區(qū)內(nèi)發(fā)育多條溝通油源的深大斷裂，為油氣藏形成提供油氣運(yùn)移保障。研究區(qū)鉆遇的最新和最老地層分別為白堊系吐谷魯群和二疊系佳木河組，下侏羅統(tǒng)八道灣組厚度分布范圍為220～320 m，底界同下伏三疊系白堿灘組呈不整合接觸，同上覆三工河組呈整合接觸。根據(jù)巖性組合和測(cè)井曲線特征，八道灣組自下而上可分為5個(gè)砂層組。本次研究目的層為八道灣組五段(J1b5)(圖1)，埋深在2700 m以下，發(fā)育寬緩背景下近物源辮狀河三角洲沉積體系，通過(guò)區(qū)內(nèi)3口取心井的近200 m的巖心資料，可識(shí)別辮狀河三角洲平原和前緣沉積亞相以及分流河道、水下分流河道等5種沉積微相。巖性整體以砂礫巖沉積為主，中部發(fā)育約10 m厚的煤層，泥巖厚度小于10 m，垂向上夾于砂礫巖中。儲(chǔ)集砂體為大套砂礫巖及薄層砂巖，總厚度約47.5 m，區(qū)內(nèi)厚度受地形影響變化不大。單套砂體同上覆泥巖呈現(xiàn)正旋回特征，構(gòu)成有效儲(chǔ)蓋組合，有利于大面積巖性油氣藏的形成。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造圖(a)、研究區(qū)位置圖(b)和AH5井綜合柱狀圖(c)[7]

2 樣品選擇及分析方法

對(duì)研究區(qū)3口取心井中(水下)分流河道儲(chǔ)集砂體進(jìn)行取樣，選取88塊樣品進(jìn)行巖石薄片磨制。其中71塊樣品通過(guò)Axio Scope A1偏光顯微鏡，利用面積估算法進(jìn)行巖石成分鑒定與統(tǒng)計(jì)，40塊樣品進(jìn)行普通巖石薄片分析，31塊樣品進(jìn)行鑄體薄片分析；利用茜素紅和鐵氰化鉀對(duì)巖石中鐵方解石和鐵白云石進(jìn)行區(qū)分，鐵方解石呈現(xiàn)深紅色，鐵白云石呈現(xiàn)藍(lán)色。剩余17塊樣品通過(guò)LEICA DMRX偏光熒光顯微鏡進(jìn)行熒光薄片分析。選取104塊樣品通過(guò)ES-V型氣體滲透率測(cè)量?jī)x進(jìn)行巖石物性分析。選取5塊樣品通過(guò)Delta V Advantage同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行天然氣同位素分析，包括甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷和正丁烷的碳同位素分析。以上分析均在新疆油田實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院完成。

基于上述樣品的分析結(jié)果，選取10塊富碳酸鹽膠結(jié)物的樣品通過(guò)Thermo fisher 253 plus穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀，利用磷酸法進(jìn)行C和O同位素測(cè)試，最終通過(guò)校正得到相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)PDB值。上述分析在中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)中心完成。

3 結(jié)果與討論

3.1 巖石學(xué)特征

研究區(qū)八道灣組儲(chǔ)集巖石類型豐富，包括礫質(zhì)儲(chǔ)層(砂礫巖、含砂礫巖、砂質(zhì)礫巖和礫巖)(圖2(a)—(c))和砂質(zhì)儲(chǔ)層(細(xì)砂巖、細(xì)中砂巖、中砂巖和含礫中-粗砂巖)(圖2(d)、(e))，以礫質(zhì)儲(chǔ)層為主，礫石成分復(fù)雜，以凝灰質(zhì)為主，分選較差，磨圓以次棱角-次圓狀為主。砂質(zhì)儲(chǔ)層巖石主要為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖，巖屑平均相對(duì)體積分?jǐn)?shù)接近60%，成分以凝灰質(zhì)為主。受近源快速沉積的影響，儲(chǔ)集巖石成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低，同時(shí)儲(chǔ)層整體含油飽和度較低，平均含油飽和度為13.4%，砂質(zhì)儲(chǔ)層含油飽和度明顯好于礫質(zhì)儲(chǔ)層[7]。

圖2 研究區(qū)八道灣組儲(chǔ)集巖石特征

通過(guò)40塊樣品的普通薄片以及31塊樣品的鑄體薄片觀察，發(fā)現(xiàn)八道灣組儲(chǔ)層膠結(jié)物類型多樣，包括鐵白云石、方解石、菱鐵礦、硅質(zhì)(常見(jiàn)石英次生加大)以及黏土礦物(常見(jiàn)高嶺石，局部富集綠泥石)。膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)分布于0～28%，平均體積分?jǐn)?shù)為2.97%(碳酸鹽膠結(jié)物約占95%)，其中鐵白云石體積分?jǐn)?shù)占到1.78%，方解石體積分?jǐn)?shù)占0.68%，菱鐵礦體積分?jǐn)?shù)占0.34%。

菱鐵礦(FeCO3)的賦存形式有兩種，一種為泥晶狀菱鐵礦(圖3(a))，一種為團(tuán)粒菱鐵礦(圖3(b))，后者最為常見(jiàn)。泥晶狀菱鐵礦結(jié)晶程度較差，不均勻分布于顆粒邊緣，該形式的菱鐵礦僅見(jiàn)于致密的砂質(zhì)礫巖，往往為成巖早期產(chǎn)物；團(tuán)粒菱鐵礦結(jié)晶程度較好，各菱鐵礦球粒之間緊密接觸，同鐵白云石均勻分布于粒間孔隙，常見(jiàn)于砂礫巖內(nèi)，形成時(shí)間較晚。

圖3 研究區(qū)八道灣組碳酸鹽膠結(jié)物顯微照片

方解石(CaCO3)的賦存形式有兩種，一種為連晶狀方解石(圖3(c))，一種為充填粒間及粒內(nèi)孔隙的鐵方解石(圖3(d))，后者較為常見(jiàn)。連晶狀方解石分布于顆粒邊緣，體積分?jǐn)?shù)較高，顆粒之間往往很少接觸，也常見(jiàn)方解石對(duì)長(zhǎng)石和巖屑的交代，推測(cè)為成巖早期產(chǎn)物；充填粒間及粒內(nèi)孔隙的鐵方解石形成時(shí)間晚于連晶狀方解石，體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較低。

鐵白云石(Ca(Mg，F(xiàn)e)(CO3)2)的賦存形式單一，常以充填粒間孔隙和粒內(nèi)溶孔的方式存在(圖3(e))，交代砂礫巖內(nèi)長(zhǎng)石和巖屑(圖3(f))，結(jié)晶程度較好，局部受到溶蝕，發(fā)育次生溶孔，往往在較晚的成巖階段形成。

3.2 碳酸鹽膠結(jié)物C、O同位素特征及成因分析

前人利用碳酸鹽礦物的C、O同位素的組成特征直接或者間接反映其形成時(shí)古鹽度、古溫度和碳來(lái)源[19-21]。研究區(qū)八道灣組儲(chǔ)層膠結(jié)物C、O同位素分析結(jié)果(表1)表明，團(tuán)粒菱鐵礦的δ13CPDB分布于-10.3‰～-11.2‰，δ18OPDB分布于-18.1‰～-18.4‰。由于方解石含量較低，本次研究測(cè)試鐵方解石的C、O同位素，δ13CPDB分布于-11.2‰～-10.1‰，δ18OPDB分布于-19.5‰～-18.5‰；鐵白云石的δ13CPDB分布于-6.5‰～-13.6‰，δ18OPDB分布于-19‰～-21‰。利用Keith and Weber提出的古鹽度計(jì)算公式[22]，發(fā)現(xiàn)樣品的Z值分布于88.9～104.4，明顯小于120，認(rèn)為八道灣組儲(chǔ)層中碳酸鹽膠結(jié)物的成巖流體主要為淡水環(huán)境。

表1 研究區(qū)八道灣組碳酸鹽膠結(jié)物C、O同位素組成

通過(guò)Shackleton利用δ18OPDB計(jì)算礦物沉淀古溫度公式，發(fā)現(xiàn)樣品中團(tuán)粒菱鐵礦的形成溫度為112～114.4 ℃，鐵方解石的形成溫度為115.3～123.4 ℃，鐵白云石的形成溫度為119.3～136.1 ℃(表1)。八道灣組儲(chǔ)層顆粒間的接觸關(guān)系以線接觸為主(圖2)，孔隙類型以次生孔隙為主[7]，伊蒙混層間層比分布于20%～40%[7]，石英次生加大普遍(圖3)，綜合古溫度、膠結(jié)物類型、顆粒間的接觸關(guān)系、孔隙類型、伊蒙混層比以及石英次生加大等多方面因素，以中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5477—2003《碎屑巖成巖階段劃分》為標(biāo)準(zhǔn)，判斷八道灣組儲(chǔ)層的成巖階段主要處于中成巖A期。

根據(jù)Friedmani提出的δ18OSMOW計(jì)算公式[23]，菱鐵礦δ18OSMOW分布于11.9‰～12.2‰，鐵方解石δ18OSMOW分布于10.8‰～11.8‰，鐵白云石δ18OSMOW分布于9.2‰～11.3‰，都遠(yuǎn)大于早期的大氣淡水、地層水以及礦物轉(zhuǎn)化水的δ18OSMOW值[24]；結(jié)合鏡下觀察中瀝青充填的現(xiàn)象(圖3(b)和(f))，反映出碳酸鹽膠結(jié)物的形成主要受到深部流體的影響。

碳酸鹽礦物的碳來(lái)源同δ13CPDB關(guān)系密切[21]，有機(jī)成因的δ13CPDB值約為-25‰，無(wú)機(jī)碳來(lái)源的δ13CPDB值分布于-2‰～6‰[19]。研究區(qū)八道灣組碳酸鹽膠結(jié)物δ13CPDB分布于-13.5‰～-6.5‰，推測(cè)碳來(lái)源可能為無(wú)機(jī)和有機(jī)綜合成因，但受有機(jī)成因影響較明顯。天然氣甲烷的碳同位素也可間接反映碳來(lái)源[25]。通過(guò)對(duì)研究區(qū)AH501井天然氣碳同位素分析，發(fā)現(xiàn)甲烷的δ13CPDB平均值為-40.3‰，也反映碳酸鹽膠結(jié)物中碳來(lái)源主要為有機(jī)成因。將研究區(qū)八道灣組的相應(yīng)同位素值繪制碳來(lái)源圖解，發(fā)現(xiàn)團(tuán)粒菱鐵礦、鐵方解石和鐵白巖石均落于沉積巖混染-脫羥基作用范圍內(nèi)(圖4(a))，表明碳酸鹽膠結(jié)物的碳主要和深部熱流體以及有機(jī)酸脫羥作用有關(guān)(圖4(b))。前人認(rèn)為有機(jī)質(zhì)處于高成熟階段后，在中晚成巖階段由于碳同位素分餾作用可以使羥基碳富集而使δ13CPDB升高[26]，結(jié)合上述碳酸鹽礦物形成溫度推出的成巖作用階段，也認(rèn)為碳酸鹽中碳來(lái)源主要為有機(jī)成因。

圖4 研究區(qū)八道灣組儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物成因判別圖

綜上所述，早期成巖階段(20～85 ℃)，凝灰質(zhì)成分的大量水解為碳酸鹽的形成帶來(lái)充足的Fe2+、Ca2+等物質(zhì)基礎(chǔ)，大氣淡水以及有機(jī)質(zhì)的生物化學(xué)分解會(huì)提供豐富的CO32-，有利于大量碳酸鹽礦物沉淀。但八道灣組作為典型的煤系地層，會(huì)導(dǎo)致成巖環(huán)境逐漸偏酸性，因此在該階段菱鐵礦和方解石局部快速沉淀，受沉積空間影響，碳酸鹽的結(jié)晶程度會(huì)有差異。進(jìn)入到中成巖階段，煤和泥巖中有機(jī)質(zhì)繼續(xù)發(fā)生熱解，尤其在低能鍵的位置上首先發(fā)生熱解[27]，造成脫羧和脫水效果，產(chǎn)生有機(jī)酸和CO2并通過(guò)裂縫或者高滲通道輸送到儲(chǔ)集砂體中；CO2在高溫下部分溶解生成碳酸，導(dǎo)致早期形成的連晶狀碳酸鹽、大量長(zhǎng)石和凝灰質(zhì)巖屑會(huì)遭受強(qiáng)烈溶蝕(圖3(e)和(f))；另外，黏土礦物也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。以上現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)為儲(chǔ)集層中提供大量的Fe2+、Ca2+以及Mg2+，在富含CO2孔隙水條件下，大量含鐵的碳酸鹽膠結(jié)物析出，充填粒間或者粒內(nèi)孔隙。由此可見(jiàn)，碳酸鹽中碳來(lái)源為有機(jī)和無(wú)機(jī)成因混源，以有機(jī)碳源為主。

3.3 碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層的影響

AH5井區(qū)八道灣組儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力較差，孔隙度和滲透率的相關(guān)性較弱，孔隙度分布于3.1%～13.9%，平均為7.8%；滲透率分布于0.015×10-3～145×10-3μm2，平均為3.9×10-3μm2，整體屬于特低孔特低滲儲(chǔ)層。前人通過(guò)分析八道灣組成巖作用，認(rèn)為壓實(shí)作用是儲(chǔ)層致密化的最重要因素，導(dǎo)致孔隙度損害率平均在68%以上；膠結(jié)作用是造成儲(chǔ)層進(jìn)一步致密化的關(guān)鍵因素，導(dǎo)致孔隙度的損害率平均為 18.3%[12]。經(jīng)過(guò)上述分析，認(rèn)為成巖早期，煤系地層內(nèi)碳酸鹽礦物在有限空間內(nèi)迅速沉淀，在埋藏期后受到壓實(shí)作用影響，巖石逐漸致密，酸性環(huán)境、空間的局限以及物質(zhì)基礎(chǔ)的缺乏難以使碳酸鹽膠結(jié)物繼續(xù)大面積發(fā)育，類似于泥晶狀菱鐵礦、連晶方解石只能在局部出現(xiàn)，物性相對(duì)較差；燕山運(yùn)動(dòng)造成地層抬升，熱液通過(guò)斷裂上涌，對(duì)碳酸鹽膠結(jié)物造成一定程度的溶蝕，減緩壓實(shí)及壓溶作用對(duì)儲(chǔ)層物性的破壞；隨著成巖階段逐步加深，煤系地層中有機(jī)質(zhì)的持續(xù)熱解會(huì)產(chǎn)生酸性流體，通過(guò)深大斷裂進(jìn)入八道灣組儲(chǔ)層中，造成成巖環(huán)境由密閉趨向開(kāi)放，流體對(duì)長(zhǎng)石、巖屑等易溶成分以及成巖早期富集的碳酸鹽膠結(jié)物進(jìn)行強(qiáng)烈溶蝕，出現(xiàn)大量次生溶孔，一定程度上提升儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間；礦物溶解的同時(shí)釋放大量Fe2+、Ca2+以及Mg2+，與高壓條件下游離態(tài)CO32-進(jìn)行結(jié)合，在溫度、壓力和水中CO2含量相同條件下，方解石的溶解度要大于白云石和菱鐵礦[28]，因此會(huì)形成以鐵白云石、菱鐵礦為主的碳酸鹽膠結(jié)物占據(jù)大量的次生溶孔現(xiàn)象，造成儲(chǔ)層物性進(jìn)一步變差(圖5)。

圖5 研究區(qū)八道灣組埋藏史及成巖演化(AH5)

在巖心觀察基礎(chǔ)上，通過(guò)巖石和鑄體薄片的分析，發(fā)現(xiàn)有碳酸鹽膠結(jié)的儲(chǔ)層，膠結(jié)物類型的不同造成儲(chǔ)集性能有較大差異。以AH501井常見(jiàn)的巖石組合為例(圖6(a))，底部砂礫巖過(guò)渡到中部含礫砂巖及砂巖，再過(guò)渡到上部泥巖夾炭質(zhì)夾層，整體為正旋回沉積。通過(guò)相應(yīng)薄片資料和物性分析，發(fā)現(xiàn)上部靠近泥巖部分的砂質(zhì)儲(chǔ)層膠結(jié)物以菱鐵礦+鐵白云石為主(圖6(b))，該深度儲(chǔ)層孔隙度為9.3%，滲透率為0.201×10-3μm2；中部砂質(zhì)儲(chǔ)層以鐵白云石膠結(jié)為主，偶見(jiàn)菱鐵礦(圖6(c))，該深度儲(chǔ)層孔隙度為9.9%，滲透率為0.402×10-3μm2；底部砂礫巖主要為鐵白云石膠結(jié)(圖6(d))，該深度儲(chǔ)層孔隙度為10.5%，滲透率為0.978×10-3μm2。碳酸鹽膠結(jié)類型受控于水動(dòng)力環(huán)境、巖石分選以及裂縫發(fā)育。底部砂礫巖反映水動(dòng)力較強(qiáng)，但巖石顆粒分選較差，導(dǎo)致壓實(shí)對(duì)巖石物性破壞較強(qiáng)，后期受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響發(fā)育裂縫，成巖環(huán)境逐漸開(kāi)放，酸性流體對(duì)于長(zhǎng)石、巖屑等易溶礦物進(jìn)行溶蝕，孔隙類型以次生溶蝕孔為主，大量鐵白云石膠結(jié)充填溶孔；隨著水動(dòng)力稍微減弱，巖石顆粒分選較好，巖石抗壓實(shí)能力較強(qiáng)，孔隙類型可見(jiàn)剩余粒間孔和次生溶蝕孔，成巖環(huán)境較為開(kāi)放，大量鐵白云石充填孔隙，孔隙度變化較少，但膠結(jié)物充填改變儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，降低儲(chǔ)層滲透率；隨著水動(dòng)力進(jìn)一步減弱，泥質(zhì)成分含量較高，巖石顆粒分選變差，造成壓實(shí)對(duì)物性破壞明顯，成巖環(huán)境較為封閉，受溶蝕影響不大，鐵白云石和菱鐵礦充填孔隙，造成儲(chǔ)層物性進(jìn)一步下降。通過(guò)薄片進(jìn)一步觀察，發(fā)現(xiàn)碳酸鹽膠結(jié)物以鐵方解石為主的儲(chǔ)層(占比8%)，孔隙度為3.1%，滲透率為0.015×10-3μm2。碳酸鹽膠結(jié)物以團(tuán)粒狀菱鐵礦為主的儲(chǔ)層(占比15%)孔隙度分布于4.6%～6.3%，平均孔隙度為5.5%；滲透率分布于0.069×10-3～0.091×10-3μm2，平均滲透率為0.08×10-3μm2。碳酸鹽膠結(jié)物以“菱鐵礦+鐵白云石”為主的儲(chǔ)層孔(占比15%)隙度分布于4.9%～9.5%，平均孔隙度為5.9%；滲透率分布于0.090×10-3～0.391×10-3μm2，平均滲透率為0.191×10-3μm2。碳酸鹽膠結(jié)物以鐵白云石為主的儲(chǔ)層(占比62%)孔隙度分布于6.2%～12.8%，平均孔隙度為8.7%；滲透率分布于0.051×10-3～1.25×10-3μm2，平均為0.442×10-3μm2。整體上發(fā)現(xiàn)碳酸鹽膠結(jié)的儲(chǔ)層物性較差，其中以鐵白云石為主的儲(chǔ)層最為常見(jiàn)，物性相對(duì)最好。

圖6 研究區(qū)八道灣組膠結(jié)物垂向分布特征

前人利用分形維數(shù)定量表征儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)同含油性有一定關(guān)系，分形維數(shù)越靠近3，孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，儲(chǔ)層含油性就差[7]。研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物以團(tuán)粒狀菱鐵礦和鐵方解石為主的儲(chǔ)層分形維數(shù)大于2.8；碳酸鹽膠結(jié)物以“菱鐵礦+鐵白云石”和鐵白云石為主的儲(chǔ)層分形維數(shù)分布于2.55～2.8之間。將后者碳酸鹽膠結(jié)物的總量同分形維數(shù)進(jìn)行交會(huì)，發(fā)現(xiàn)二者有一定的相關(guān)性(圖7(a))，碳酸鹽膠結(jié)物總量越高(>5%)，分形維數(shù)越低，孔隙結(jié)構(gòu)越好。通過(guò)鑄體和熒光薄片的觀察，發(fā)現(xiàn)瀝青和鐵白云石及菱鐵礦共存(圖3(b)(f)和圖7(b))，加之前面的分析認(rèn)為碳酸鹽膠結(jié)物的碳來(lái)源主要為有機(jī)成因，推測(cè)碳酸鹽膠結(jié)物的形成晚于烴類流體充注。碳酸鹽膠結(jié)物的形成往往充填烴類流體所造成的次生溶孔，因此碳酸鹽膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)越高，反映前期形成次生溶孔越多，油氣聚集的機(jī)會(huì)越大，含油性越好。研究區(qū)含油飽和度整體較低，含油飽和度大于20%的儲(chǔ)層中碳酸鹽膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)比含油飽和度在15%～20%的儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)平均高出3.2%，與同前面認(rèn)識(shí)基本一致。

圖7 研究區(qū)八道灣組碳酸鹽膠結(jié)物與儲(chǔ)層含油性關(guān)系

4 結(jié) 論

(1)八道灣組儲(chǔ)集巖石類型較多，以砂礫巖為主，砂巖以長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖為主。膠結(jié)物類型以鐵白云石、鐵方解石和菱鐵礦為主，早期形成的碳酸鹽礦物包括泥晶狀菱鐵礦和連晶狀方解石，晚期形成的碳酸鹽膠結(jié)物為團(tuán)粒狀菱鐵礦、鐵方解石和鐵白云石充填溶孔。

(2)早期碳酸鹽膠結(jié)物的形成受控于凝灰質(zhì)的水解、大氣淡水對(duì)長(zhǎng)石巖屑的溶蝕；晚期碳酸鹽膠結(jié)物C、O同位素特征表明，團(tuán)粒狀菱鐵礦、鐵方解石和鐵白云石的δ13CPDB分布于-13.6‰～-6.5‰，δ18OPDB分布于-21‰～-18.1‰，指示晚期碳酸鹽膠結(jié)物的成巖流體為淡水環(huán)境，形成溫度分布于112～136.1 ℃，推測(cè)碳酸鹽膠結(jié)物形成于中成巖A期。結(jié)合碳圖解和天然氣同位素分析，碳酸鹽膠結(jié)物中的碳來(lái)源為深部熱流體、無(wú)機(jī)CO2以及有機(jī)酸脫羧，以有機(jī)成因?yàn)橹鳌?/p>

(3)碳酸鹽膠結(jié)的儲(chǔ)層物性較差，碳酸鹽膠結(jié)類型受控于水動(dòng)力環(huán)境、巖石分選以及裂縫發(fā)育，其中以鐵白云石為主的儲(chǔ)層最為常見(jiàn)，物性相對(duì)最好。儲(chǔ)層含油性與菱鐵礦和鐵白云石膠結(jié)物總量呈正相關(guān)關(guān)系，該類碳酸鹽膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)越高，油氣聚集的機(jī)會(huì)越大，含油性越好。