川西坳陷雷四上亞段晶粒白云巖成巖作用和孔隙演化

謝剛平

川西坳陷雷四上亞段晶粒白云巖成巖作用和孔隙演化

謝剛平

(中石化西南油氣分公司，四川 成都 610041)

[摘要]晶粒白云巖是川西坳陷雷口坡組四段上亞段最好的儲集巖，其厚度大、分布廣且孔隙度、滲透率高。區(qū)內(nèi)晶粒白云巖成巖作用類型多樣，主要有白云石化作用、壓實(shí)作用、溶蝕作用、壓溶作用、破裂及充填作用、膠結(jié)(充填)作用等。其中，膠結(jié)(充填)作用、特別是壓實(shí)作用是導(dǎo)致區(qū)內(nèi)晶粒白云巖儲層孔隙度降低、物性變差的主要因素，而白云石化作用、溶蝕作用，特別是淺埋藏白云石化和古表生大氣淡水溶蝕作用是產(chǎn)生次生孔隙，使儲層物性變好的主要因素。有效孔隙均為次生型的，主要有晶間溶孔、不規(guī)則溶孔、晶間孔、溶縫等。

[關(guān)鍵詞]成巖作用；孔隙演化；晶粒白云巖；川西坳陷；雷口坡組

1晶粒白云巖的基本特征

2主要成巖作用

研究表明，碳酸鹽巖在成巖演化過程中極易受多類型、多期次成巖作用的改造和疊加[2, 4, 5]。因而，成巖作用是控制碳酸鹽巖儲層發(fā)育的最重要因素之一[6, 7]。

2.1白云石化作用

根據(jù)白云石的產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及地球化學(xué)特征可將區(qū)內(nèi)白云石化作用分為準(zhǔn)同生白云石化作用和淺埋藏白云石化作用，其特征如下：

1)準(zhǔn)同生白云石化作用形成的白云石以泥-微晶為主，多為非平直晶面的他形晶，晶面混濁，晶緣呈港灣狀緊密鑲嵌接觸，陰極射線下發(fā)桔紅色光。其δ13C為0.2‰～2.7‰，δ18O為-0.6‰～2.6‰；有序度為0.51～0.68，平均0.587；微量元素具中鈉( Na2O質(zhì)量濃度為160～670mg/L)、無鐵無錳或低鐵低錳的特征。

2)淺埋藏白云石化作用形成的白云石以粉-細(xì)晶為主，多為平直晶面的菱面體，表面粗糙，常具霧心亮邊。該類白云石的δ13C為0.5‰～3‰，δ18O為-5‰～-7.5 ‰；有序度為0.52～0.73，平均0.655；陰極射線下，晶體中心(霧心部分)發(fā)褐色光或不發(fā)光，晶體邊部(亮邊部分)發(fā)桔紅色光；在探針微量元素分析中，霧心部分常具高鐵( FeO質(zhì)量濃度為1000mg/L)、中錳(MnO質(zhì)量濃度為400mg/L)特征，亮邊部分常具中鐵( FeO質(zhì)量濃度為530mg/L )、無錳特征。

2.2壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是使區(qū)內(nèi)晶粒白云巖儲集性能變差的主要成巖作用之一。成巖早期，壓實(shí)作用使基質(zhì)微孔中的孔隙水不斷排出，導(dǎo)致孔隙度降低，沉積物體積減小，巖石密度增加，原生基質(zhì)微孔幾乎破壞殆盡。

2.3溶蝕作用

2)深埋溶蝕作用晶粒白云巖深埋于地下，酸性地層水在前期殘余(微)孔、縫內(nèi)滲流時(shí)會對其進(jìn)行擴(kuò)大或改造，偶見充填于溶孔中的方解石、白云石被溶蝕形成晶內(nèi)溶孔。深埋溶蝕作用形成的溶孔孔徑約0.1mm，溶縫寬約0.02mm，面孔率小于1%，分布不均勻，部分被瀝青、黃鐵礦充填。

綜上，區(qū)內(nèi)古表生淡水溶蝕作用較為發(fā)育，所形成的溶蝕孔、縫盡管部分被充填，但殘余孔、縫經(jīng)再改造后均成為了有效孔隙。

2.4壓溶作用

壓溶作用又稱為化學(xué)壓實(shí)作用，破壞儲層儲集性能，使孔隙度、滲透率降低[8]。鏡下常見晶粒白云巖的縫合線長短不一，溶蝕縫寬窄不定，峰谷、頻率變化均較大。所形成的縫合狀孔隙常被泥鐵質(zhì)、瀝青、黃鐵礦等充填，未被充填者成為有效孔隙，分布不均勻。

2.5破裂及充填作用

2.6膠結(jié)(充填)作用

碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀與溶解直接影響其孔隙的發(fā)育[9]。研究認(rèn)為，膠結(jié)(充填)作用是破壞區(qū)內(nèi)晶粒白云巖次生孔隙的主要成巖作用之一。根據(jù)膠結(jié)(充填)物成份、晶形、結(jié)構(gòu)特征，可將其分成淡水膠結(jié)(充填)作用和深埋膠結(jié)作用，其特征如下：

2)深埋膠結(jié)作用鏡下偶見充填于溶孔、洞、縫內(nèi)的連晶或嵌晶方解石被溶蝕形成晶內(nèi)溶孔。

2.7去白云石化作用

地質(zhì)記錄中，廣泛存在去白云石化作用，即方解石對白云石的交代[10]。區(qū)內(nèi)晶粒白云巖去白云石化形成的方解石有多種產(chǎn)狀：①菱形晶方解石，去白云石化作用從白云石核心或邊緣開始；②微晶方解石，其微量元素常具無FeO、無MnO的特征，陰極射線下發(fā)土黃色光；③嵌晶或連晶方解石，其微量元素表現(xiàn)為FeO質(zhì)量濃度為220～380mg/L、MnO質(zhì)量濃度為190～430mg/L，陰極射線下發(fā)棕色光或不發(fā)光。

2.8新生變形作用

新生變形作用和廣泛的膠結(jié)作用通常發(fā)生在成巖中-晚期埋藏階段[10]。區(qū)內(nèi)晶粒白云巖的新生變形作用主要有2種，即組分變化而原始組構(gòu)不變的新生變形作用(是由文石質(zhì)泥晶基質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈玩V方解石泥晶基質(zhì))和組分未變而原始組構(gòu)發(fā)生變化的新生變形作用(泥晶基質(zhì)轉(zhuǎn)變成微-粉、細(xì)晶基質(zhì))。

3晶粒白云巖的成巖作用序列和孔隙演化

圖1　晶粒白云巖成巖作用序列和孔隙演化圖

白云巖的成巖作用序列研究表明，

區(qū)內(nèi)晶粒白云巖的成巖作用序列(圖1)為：灰泥→準(zhǔn)同生白云石化→淺埋壓實(shí)→埋藏白云石化→新生變形→構(gòu)造抬升、卸載破裂→古表生淡水溶蝕→新生變形→去白云石化→淡水膠結(jié)(溶孔、洞、裂縫、溶縫充填)→再次埋藏壓實(shí)→新生變形→壓溶→再次埋藏膠結(jié)(連晶或嵌晶膠結(jié))→深埋藏溶蝕→進(jìn)氣。成巖環(huán)境研究表明，區(qū)內(nèi)晶粒白云巖所經(jīng)歷的成巖環(huán)境為：海底→淺埋藏→古大陸→再淺埋→中深埋。

假設(shè)沉積物的原始孔隙度為40%，主要孔隙類型為晶間(基質(zhì))微孔，區(qū)內(nèi)晶粒白云巖的孔隙演化(圖1)為：

1)海底成巖環(huán)境準(zhǔn)同生白云石化使沉積物的孔隙度發(fā)生微小變化，該時(shí)期沉積物孔隙度為40%，主要為晶間微孔。

2)淺埋藏成巖環(huán)境壓實(shí)作用使沉積物的孔隙度降到7%，而埋藏白云石化作用又使巖石的孔隙度增至16%。隨后發(fā)生的壓實(shí)作用和不均勻的白云石共軸生長(膠結(jié))使巖石具有不同孔隙度:①白云石化作用形成的孔隙幾乎全被白云石共軸生長(膠結(jié))而破壞，外加壓實(shí)作用，導(dǎo)致巖石的孔隙度極低，小于2%，且始終得不到明顯改善，最終形成非儲層；②白云石化形成的孔隙部分被白云石共軸生長(膠結(jié))破壞，巖石的孔隙度為8%，主要為殘余晶間孔，后經(jīng)溶蝕擴(kuò)大，當(dāng)孔隙度大于10%時(shí)，就形成第Ⅰ類(優(yōu)質(zhì))儲層，當(dāng)孔隙度為5%～10%時(shí)，形成第Ⅱ類(較好)儲層，當(dāng)孔隙度為2%～5%，形成第Ⅲ類(較差)儲層。

綜上所述，結(jié)合晶粒白云巖的成巖作用序列和孔隙演化研究表明：壓實(shí)作用、2期膠結(jié)作用和去白云石化作用破壞了原生孔隙和部份次生孔隙；2期白云石化作用、2期溶蝕作用、破裂及壓溶作用，特別是埋藏白云石化作用和古表生淡水溶蝕作用，對次生孔隙的形成起到了關(guān)鍵性的建設(shè)作用。

4結(jié)論

2)區(qū)內(nèi)晶粒白云巖經(jīng)歷了多期成巖作用，主要有：壓實(shí)作用、白云石化作用、溶蝕作用、壓溶作用、膠結(jié)(充填)作用、破裂及充填作用等。

3)區(qū)內(nèi)膠結(jié)(充填)作用、特別是壓實(shí)作用是使晶粒白云巖儲層物性變差、孔隙度降低的主要成巖作用；而白云石化作用、溶蝕作用則是增加儲層孔隙度的主要成巖作用。

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[引著格式]謝剛平.川西坳陷雷四上亞段晶粒白云巖成巖作用和孔隙演化[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版) ,2015,12(17):24～26,53.

19 Structural Evolution and the Significance of Oil and Gas Analysis of Heshan Sag of the Deep-water Area in the North of South China Sea

Ji Mo，Yang Haizhang，Zeng Qingbo(FirstAuthor’sAddress:GeneralResearchInstitute，CNOOC，Beijing100027，China)

Abstract:Heshan Sag was developed on the crust of ocean-crust transition zone on the margin of continental shelf in the north of South China Sea，its research was still at the initial stage.The structural characteristics，its evolution history，paleogeomorphology and source rocks were analyzed comprehensively based on the 2D seismic interpretation.Study shows that based on its structure，Heshan Sag can be divided into the north half-graben zone and south depression zone.The evolution history can be classified into four stages，that is，continental margin fault-depression stage，oceanic crust spreading stage，oceanic crust stagnation stage and continental margin slope stage.Deposit in the Enping Formation of Heshan Sag was a limited sedimentary environment，which was favorable for reservoir formation.During the sedimentary period of Zhuhai Formation，the sand-shale of delta and deepwater turbidite fan are the favorable reservoir-caprock assemblages.The favorable exploration area can be concluded as the anticline trap and fault anticline trap in the north Heshan Sag，the EW-trending faults are induced by differential subsidences during the spreading of Shuangfeng Basin (northwest sub-basin).

Key words:deep-water in the north of South China Sea；Heshan Sag；sag structure；evolution history

[基金項(xiàng)目]國家油氣重大專項(xiàng)(2011ZX05005-003)。

[作者簡介]吳雪平(1969-)，男，高級工程師，現(xiàn)主要從事鉆完井技術(shù)研究和管理工作，wuxp1968@163.com。 鄭園新(1971-)，男，工程師，長期從事地震資料儲層預(yù)測及綜合研究工作，yahoo8103@qq.com。

[收稿日期]2015-02-10 2014-11-26

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)17-0024-03

[中圖分類號]TE122.2