魏 巍, 朱筱敏*, 國(guó)殿斌, 費(fèi)李瑩, 蘇 惠,蔣飛虎, 談明軒, 吳陳冰潔

(1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院, 北京 102249; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 102249;3. 中國(guó)石化 中原油田分公司 石油勘探開發(fā)研究院, 河南 濮陽(yáng) 457001; 4. 中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院 勘探所,克拉瑪依 834000)

0 引 言

碳酸鹽膠結(jié)物是碎屑巖儲(chǔ)層中最常見的自生礦物之一[1], 具有分布廣、形成期次多、成因多樣等特征[2]。前人研究表明, 自生碳酸鹽礦物的沉淀多為破壞性成巖作用, 因此在富含碳酸鹽膠結(jié)物的研究區(qū),其成因、成巖機(jī)制是沉積學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容[3–4]。由于碳酸鹽膠結(jié)物來(lái)源的不同, 及其本身溶解度對(duì)圍巖、流體的敏感性, 它們?cè)谒樾紟r中的形成、含量多少和賦存狀態(tài)對(duì)油氣運(yùn)移、富集和儲(chǔ)層物性等影響較大[5–11]。

查干凹陷下白堊統(tǒng)碎屑巖(砂巖)儲(chǔ)層是我國(guó)北方銀-額盆地的一個(gè)重要勘探目標(biāo), 具有近物源、快堆積、巖性多變, 碳酸鹽膠結(jié)物含量高等特點(diǎn), 儲(chǔ)集空間主要為與碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕有關(guān)的粒間溶蝕孔[12–19]。因此, 查明碳酸鹽的膠結(jié)物的成因與形成機(jī)制對(duì)認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層具有重要意義, 然而這在過(guò)去的工作中卻少有關(guān)注。據(jù)此, 本文擬通過(guò)礦物學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)等多學(xué)科的綜合研究, 重點(diǎn)分析儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物的期次, 進(jìn)而討論不同期次碳酸鹽膠結(jié)物的組分、結(jié)構(gòu)、成因機(jī)理, 及其對(duì)儲(chǔ)層的形成效應(yīng)等, 結(jié)果可為區(qū)域油氣勘探提供參考, 也可為其他富碳酸鹽膠結(jié)的盆地研究提供對(duì)比參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

銀根-額濟(jì)納旗盆地(簡(jiǎn)稱“銀-額盆地”)處于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部, 東以狼山為界, 西臨北山, 南抵北大山和雅布賴山前, 北至中蒙邊境, 是一個(gè)勘探程度較低的盆地, 位于四大板塊(塔里木、哈薩克斯坦、西伯利亞、華北板塊)結(jié)合部位。其查干凹陷位于內(nèi)蒙古烏拉特后旗, 在銀-額盆地的東北端, 北東長(zhǎng)60 km, 北西寬40 km, 勘探面積約2000 km2(圖1)。查干凹陷是一個(gè)斷、拗復(fù)合的中新生代凹陷[12–14]。受燕山運(yùn)動(dòng)影響, 經(jīng)歷了早白堊世斷陷期和斷-拗轉(zhuǎn)化期, 至晚白堊世, 斷陷活動(dòng)逐漸停止, 進(jìn)入穩(wěn)定拗陷階段。至新生代, 喜馬拉雅山運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生弱擠壓應(yīng)力, 形成了擠壓撓曲拗陷型凹陷[12–14]。據(jù)此, 以構(gòu)造-沉積為背景, 將查干凹陷劃分為“二凹一凸”: 西部次凹、毛墩次凸和東部次凹[19]。其中, 西部次凹為當(dāng)前的主要勘探區(qū), 也是本次工作的重點(diǎn)研究區(qū)。

西部次凹的下白堊統(tǒng)地層自下而上發(fā)育巴音戈壁組、蘇紅圖組和銀根組, 與下伏的二疊系及上覆的上白堊統(tǒng)呈角度不整合[16–19](圖2)。本文主要研究巴音戈壁組的近岸水下扇和扇三角洲相儲(chǔ)層, 巖石類型主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖, 巖性包括礫巖、砂礫巖、含礫砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖, 整體以粗粒碎屑巖為主, 具有近物源、快堆積、巖性多變、膠結(jié)物含量高的沉積特點(diǎn)[17–19]。

2 樣品與方法

本次研究共觀察了17口井共計(jì)470 m巖芯長(zhǎng),并取樣進(jìn)行分析測(cè)試。首先, 通過(guò)偏光顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行巖石學(xué)和礦物學(xué)的研究, 初步判斷礦物的成分、結(jié)構(gòu)及成巖礦物序列; 其次, 用鐵氰化鉀和茜素紅混合溶液對(duì)薄片染色, 識(shí)別砂巖中的碳酸鹽礦物成分, 通常較純的方解石與溶液反應(yīng)后呈桔紅色,含鐵方解石呈紫紅色或深紅色, 鐵白云石呈亮藍(lán)色;最后, 應(yīng)用陰極發(fā)光進(jìn)一步確定碳酸鹽膠結(jié)物的類型、組分和形成期次。通過(guò)上述手段, 可直觀地從巖石學(xué)和礦物學(xué)的角度, 研究不同期次碳酸鹽膠結(jié)物的礦物成分、晶體形態(tài)、賦存狀態(tài)和與其他成巖礦物的先后關(guān)系, 以及對(duì)砂巖孔隙的影響。

在巖石學(xué)和礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上, 優(yōu)選出31塊含單一碳酸鹽膠結(jié)物的樣品, 用來(lái)分析氧碳同位素組成[18]。將樣品磨成粉末后, 取適量放入試管中, 加入過(guò)量的飽和磷酸, 在真空玻璃系統(tǒng)中抽去試管內(nèi)的空氣, 再將磷酸與樣品混合, 放入95 ℃的水浴鍋中充分反應(yīng), 待反應(yīng)完成(時(shí)間為 24 h左右), 提取試管內(nèi)的純化氣體(CO2)。利用德國(guó) Finnigan公司MAT253型穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀進(jìn)行同位素分析,所測(cè)同位素比值以PDB標(biāo)準(zhǔn)的千分率偏差給出, 氧碳同位素分析精度為 0.03%。測(cè)試在中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

圖1 查干凹陷地理位置及構(gòu)造分區(qū)劃分Fig.1 Map showing geographical location and division of tectonic units of Chagan Depression

3 碳酸鹽膠結(jié)物類型及賦存狀態(tài)

通過(guò)系統(tǒng)的巖石學(xué)和礦物學(xué)觀察, 發(fā)現(xiàn)研究區(qū)巴音戈壁組儲(chǔ)層中的碳酸鹽膠結(jié)物主要發(fā)育有 3期。其中, Ⅰ期的碳酸鹽膠結(jié)物主要呈孔隙充填式,晶形通常為泥晶或微晶(圖3a和3b), 少量呈連晶形式充填在顆粒之間, 其成分主要為早沉積期沉淀的方解石。巖石薄片觀察發(fā)現(xiàn), 發(fā)育Ⅰ期連晶方解石膠結(jié)物的儲(chǔ)層, 碎屑顆粒呈漂浮狀, 粒間孔隙遭受壓實(shí)改造弱(圖 3c), 表明碳酸鹽膠結(jié)物主要形成于壓實(shí)期以前, 因此是一種建設(shè)性的成巖作用, 不僅增強(qiáng)了砂巖的抗壓實(shí)能力, 還可為后期溶蝕作用提供溶蝕物質(zhì), 產(chǎn)生次生孔隙。其物質(zhì)來(lái)源比較復(fù)雜,可能直接從過(guò)飽和堿性湖水介質(zhì)中析出, 也可能來(lái)自母源區(qū)的碳酸巖碎屑溶解而成[20]。

此后, 隨儲(chǔ)層埋深加大、溫度升高、pH值增大、CO2分壓降低, 先期溶解的碳酸鹽可以發(fā)生重結(jié)晶作用形成自形的Ⅱ期碳酸鹽膠結(jié)物。陰極發(fā)光呈暗桔色(圖3d和3e), 表明其成分主要是形成較早的含鐵方解石(Fe/Mn比值較高), 染色照片為紫紅色(圖3d～3g)。主要表現(xiàn)為充填顆粒之間, 或交代、包裹Ⅰ期泥、微晶碳酸鹽膠結(jié)物及長(zhǎng)石(圖 3a～3c), 碎屑顆粒之間多呈線接觸, 表明砂巖已遭受過(guò)壓實(shí)改造(圖3f和3g)。也可見到Ⅱ期碳酸鹽膠結(jié)物包裹殘余瀝青的現(xiàn)象(圖3h)。因此, Ⅱ期膠結(jié)物形成時(shí)期較晚, 主要形成于早期壓實(shí)之后和油氣侵入之前, 這與晚期鐵方解石膠結(jié)物有明顯區(qū)別。

相比而言, Ⅲ型碳酸鹽膠結(jié)物主要為染色后呈紫紅色的鐵方解石、無(wú)色的白云石及少量的呈亮藍(lán)色鐵白云石(圖 3f～3i)。其中, 白云石、鐵白云石多呈自形晶, 呈分散狀單晶分布于剩余粒間孔中, 或交代石英和長(zhǎng)石等骨架顆粒及早期碳酸鹽膠結(jié)物(圖3f和3g)。此外, Ⅲ期膠結(jié)物大多充填在油氣充注后剩余的砂巖粒間孔中(圖 3i), 主要為成巖晚期產(chǎn)物, 是影響儲(chǔ)層物性的主要因素。

圖2 查干凹陷地層柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of Chagan sag

4 碳酸鹽膠結(jié)物碳氧同位素特征與成因分析

4.1 碳同位素特征及物質(zhì)來(lái)源

儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物的碳氧同位素特征是研究其成因的良好示蹤手段[20–29], 研究區(qū)巴音戈壁組碎屑巖中碳酸鹽膠結(jié)物的 δ13CPDB值變化為–6.13‰～0.38‰, δ18OPDB值為–21.22‰～ –1.07‰(圖 4)。前人研究表明, 海相碳酸鹽的 δ13CPDB值在 0‰～3‰內(nèi)變化, 湖相碳酸鹽巖的 δ13CPDB值處于–2‰～6‰之間,與大氣水有關(guān)的碳酸鹽的δ13CPDB值在–1‰～ –5‰之間變化, 而有機(jī)碳的 δ13CPDB值較低, 約為–20‰[28–31]。由此可見, 研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物的形成過(guò)程中, 具有較低 δ13CPDB值的碳酸鹽膠結(jié)物主要受沉積時(shí)的孔隙水和大氣水影響, 而具有明顯偏負(fù)的δ13CPDB值的碳酸鹽膠結(jié)物受有機(jī)質(zhì)氧化分解作用影響, 且δ13CPDB值越低, 表明有機(jī)酸參與的程度越高, 溶蝕作用越強(qiáng)烈, 巖石的次生孔隙度就越大[32]。

Keith曾提出了劃分海相和淡水相碳酸鹽巖的經(jīng)驗(yàn)公式[29]: Z = 2.048×(δ13CPDB+ 50) + 0.498 ×(δ18OPDB+ 50)。當(dāng) Z ＞ 120 時(shí), 碳酸鹽膠結(jié)物形成流體環(huán)境為海水或湖相咸水; 當(dāng)Z ＜ 120時(shí), 為陸相淡水。根據(jù)研究區(qū)31塊樣品的碳酸鹽膠結(jié)物氧、碳同位素結(jié)果, 全部樣品的Z值平均為115.90%的樣品Z值小于120, 反映為陸相淡水沉積。不同期次碳酸鹽膠結(jié)物的 Z值略有差異。其中, Ⅰ期碳酸鹽膠結(jié)物的Z值主要分布在115～123之間, 平均為121, Ⅱ、Ⅲ期碳酸鹽膠結(jié)物的 Z值均小于 120, 平均分別為116和114(圖5)。由此推斷, 研究區(qū)下白堊統(tǒng)巴音戈壁組儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物形成時(shí), 水體介質(zhì)鹽度在發(fā)生變化, 其中, Ⅰ期碳酸鹽膠結(jié)物形成時(shí)水體偏咸,而Ⅱ、Ⅲ期碳酸鹽膠結(jié)物主要為湖相淡水沉積。結(jié)合前人研究, 研究區(qū)力平1井3349 m巴二段曾發(fā)現(xiàn)了延吉葉肢介和直線葉肢介, 代表了堿性半咸水的沉積環(huán)境[14], 因此推斷在巴二段沉積早期, 沉積水體主要為半咸水, Ⅰ期方解石膠結(jié)物沉淀。相比而言, Ⅱ、Ⅲ期的碳酸鹽膠結(jié)物主要在淡水中沉淀, 黏土礦物轉(zhuǎn)化等導(dǎo)致水體中 Ca2+和 Fe2+等離子濃度增加, 晚期碳酸鹽發(fā)生沉淀[5,6,11,32]。

4.2 氧同位素特征及沉淀溫度

利用氧同位素溫度計(jì)推算自生碳酸鹽礦物的沉淀溫度是儲(chǔ)集層成巖作用研究中一種比較成熟的方法[33–36], 經(jīng)驗(yàn)公式為, t = 16.9 – 4.38Δ+ 0.1Δ2, 式中:t為碳酸鹽沉積溫度(℃); Δ= δc– δw, δc為樣品中碳酸鹽的 δ18O值(以 PDB為標(biāo)準(zhǔn)), δw為沉積水的 δ18O值(以 SMOW 為標(biāo)準(zhǔn))。需要注意的是, 以往沒(méi)有相關(guān)文獻(xiàn)研究目的層沉積水的氧同位素值, 然而這一數(shù)值的選擇本身具有不確定性, 受沉積速率、pH效應(yīng)及小環(huán)境效應(yīng)等影響。本文參考Fronval et al.[35]和Teranes et al.[36]的研究成果, 選取2‰作為沉積水的δ18O值(以SMOW為標(biāo)準(zhǔn))。巴音戈壁組碎屑巖中的 3期碳酸鹽膠結(jié)物的 δ18OPDB平均值分別取–3.88‰、–11.32‰和–18.72‰, 應(yīng)用本節(jié)提及的經(jīng)驗(yàn)公式算膠結(jié)物的形成溫度區(qū)間分別為 30～50 ℃、60～130 ℃和 130～160 ℃ (圖 6)。

圖3 查干凹陷巴音戈壁組儲(chǔ)層典型薄片照片F(xiàn)ig.3 Typical micrographs of Bayingebi Formation reservoir rocks in Chagan Depression

根據(jù)查干凹陷下白堊統(tǒng)儲(chǔ)層成巖階段劃分特征[19],不同成巖階段、成巖強(qiáng)度和有機(jī)質(zhì)成熟度 Ro不同,對(duì)應(yīng)得到的古溫度也不相同。研究表明, 查干凹陷下白堊統(tǒng)儲(chǔ)層的成巖階段可具體分為早成巖階段 A期(Ro＜ 0.35%)、早成巖階段 B 期(0.35% ＜ Ro＜ 0.5%,t ＜ 60 ℃)、中成巖階段 A 期(0.5% ＜ Ro＜ 1.3%, 60 ℃ ＜t ＜ 130 ℃)及中成巖階段 B 期(1.3% ＜ Ro＜ 2.0%, t ＞130 ℃), 分別對(duì)應(yīng)有機(jī)質(zhì)的未成熟、半成熟、低成熟-成熟及高成熟階段。結(jié)合本次研究的3期碳酸鹽膠結(jié)物形成溫度, 可以推斷膠結(jié)物形成的成巖階段分別對(duì)應(yīng)早成巖階段A期、早成巖階段B期-中成巖階段 A期及中成巖階段 B期, 深度范圍分別為500～1500 m、1800～2700 m 和＞ 2700 m。

在地層溫度30～50 ℃之間, 主要為早成巖A期,發(fā)育以泥晶方解石為主的Ⅰ期碳酸鹽膠結(jié)物,δ13CPDB處于–1.2‰～ –2.27‰之間, 直接從過(guò)飽和的堿性湖水介質(zhì)中析出, 局部受大氣水影響。Ⅰ期方解石膠結(jié)物的氧同位素變化范圍較小, 平均值–3.88‰, 又因沉積物埋藏淺, 可以認(rèn)為, 基本沒(méi)有發(fā)生大規(guī)模的水巖相互作用。

圖4 查干凹陷巴音戈壁儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物的碳氧同位素與深度的關(guān)系Fig.4 Diagram showing relationship between C-O isotopes and depth of carbonate cements in Bayingebi Formation reservoir

圖5 查干凹陷巴音戈壁組碳酸鹽膠結(jié)物Z值分布特征Fig.5 Distribution pattern of the Z value for the carbonate cements in Bayingebi Formation reservoir rocks in Chagan Depression

在地層溫度 60～130 ℃之間, 有機(jī)質(zhì)處于排酸期(1.3% ＞ Ro＞ 0.5%), 烴源巖中的有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解脫羧并釋放部分 CO2, 融入地層水中, 形成酸性流體, 溶蝕長(zhǎng)石、易溶巖屑(如花崗巖屑、噴發(fā)巖屑和碳酸鹽巖屑等)及早期碳酸鹽膠結(jié)物, 形成次生溶蝕孔隙。由于有機(jī)酸釋放的 CO2影響, 使得Ⅱ期碳酸鹽膠結(jié)物的δ13CPDB值較輕, 最負(fù)可達(dá)–6.13‰, 但由于地層整體呈酸性環(huán)境, 該時(shí)期不易形成Ⅱ期碳酸鹽膠結(jié)物。由圖 7可見, 次生孔隙發(fā)育帶對(duì)應(yīng)的碳酸鹽膠結(jié)物含量偏低。

在地層溫度 130～160℃之間, 有機(jī)質(zhì)進(jìn)入大量生烴階段(Ro＞ 1.0%), 有機(jī)酸釋放量減少[19], 儲(chǔ)層成巖環(huán)境向堿性轉(zhuǎn)化。因?yàn)闊N類是很強(qiáng)的還原劑,這時(shí)孔隙水中的高價(jià)鐵離子將被還原成二價(jià)鐵離子,同時(shí), 黏土礦物的大量轉(zhuǎn)化也釋放 Fe2+和 Mg2+。在堿性條件下, 孔隙水中的二氧化碳很容易與 Ca2+、Fe2+及 Mg2+結(jié)合形成含鐵方解石和含鐵白云石, 從而形成了研究區(qū)的第Ⅲ期碳酸鹽膠結(jié)物(圖 3f～3i)。隨著埋藏深度的增加和有機(jī)酸的不斷消耗, 有機(jī)碳的影響逐漸減少, 導(dǎo)致Ⅲ期碳酸鹽膠結(jié)物δ13CPDB向正值方向偏移, 最大偏移量為–3.07‰(絕對(duì)值)。

圖6 查干凹陷巴音戈壁組碎屑巖儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物形成溫度分布直方圖Fig.6 Distribution histogram for formation temperature of carbonate cements in Bayingebi Forrmation reservoir rocks in Chagan Depression

圖7 查干凹陷巴音戈壁組儲(chǔ)層膠結(jié)物含量與有機(jī)質(zhì)演化及儲(chǔ)層物性的關(guān)系Fig.7 Diagrams showing relationships among carbonate cement content, organic evolution and reservoir property for Bayingebi Formation reservoir rocks in Chagan Depression

4.3 碳酸鹽膠結(jié)物成因

綜合上述, 通過(guò)巴音戈壁組儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物的巖石學(xué)、礦物學(xué)和碳氧同位素地球化學(xué)特征的綜合研究, 可以明確碳酸鹽膠結(jié)物的組分、形成環(huán)境和物質(zhì)來(lái)源。在3期碳酸鹽膠結(jié)物中,Ⅰ期碳酸鹽膠結(jié)物以泥晶、微晶方解石為主, 具有相對(duì)較重的碳、氧同位素(δ13CPDB= –1.4‰, δ18OPDB= –3.88‰左右),是在常溫常壓條件下(30～50 ℃ ) , 直接從過(guò)飽和堿性湖水介質(zhì)中析出的產(chǎn)物。沉淀時(shí)流體的氧同位素較輕, 主要表現(xiàn)為大氣水混合流體的特征(δ18OPDB=–3.88‰左右), 說(shuō)明研究區(qū)巴音戈壁組沉積時(shí)期的沉淀流體局部受到了大氣水的影響。Ⅰ期膠結(jié)物主要形成于早成巖 A期, 早于壓實(shí)作用, 可以保護(hù)孔隙(圖 3c)。

Ⅱ期碳酸鹽膠結(jié)物主要為含鐵方解石膠結(jié)物,δ13CPDB值較低(δ13CPDB= –2.8‰左右), 主要與有機(jī)質(zhì)脫羧生成的CO2有關(guān), 即存在外源有機(jī)CO2輸入,導(dǎo)致碳同位素偏輕。Ⅱ期碳酸鹽膠結(jié)物主要形成溫度在60～130 ℃之間, 處于早B—中A期, 烴源巖中有機(jī)質(zhì)開始排酸生烴, 也證實(shí)了外源有機(jī)碳的注入。此外, 沉淀時(shí)流體氧同位素顯著偏輕(δ18OPDB=–11.32‰左右), 埋藏過(guò)程中水巖相互作用的影響是流體氧同位素顯著增重的主要原因。

Ⅲ期碳酸鹽主要為鐵方解石、白云石及少量鐵白云石, δ13CPDB值較低(δ13CPDB= –2.4‰左右), 與Ⅱ期碳酸鹽膠結(jié)物碳同位素值相近, 具有繼承性。δ18OPDB處于–19.6‰～ –21.2‰之間, 形成溫度大于130 ℃ , 處于中成巖B期, 對(duì)應(yīng)于有機(jī)質(zhì)大量生烴之后(Ro＞ 1.3%), 地層流體呈堿性。在該成巖環(huán)境中,黏土礦物的轉(zhuǎn)化提供的Fe2+、Mg2+及CO23–等離子逐漸在儲(chǔ)層砂巖中富集, 形成了Ⅲ期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物。該結(jié)果與薄片中觀察到的巖石學(xué)特征一致, 即鐵方解石、白云石形成明顯晚于長(zhǎng)石溶解和次生孔隙的形成, 且充填在剩余粒間孔和長(zhǎng)石巖屑顆粒的次生溶蝕孔中(圖3b～3g和3i), 破壞儲(chǔ)層物性。

5 碳酸鹽膠結(jié)物與儲(chǔ)層形成的關(guān)系

大量研究證實(shí), 碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量具有明顯的影響, 且普遍認(rèn)為是負(fù)面的[1–5,37], 這也得到了本次工作研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物含量與孔隙度的基本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的證實(shí)(圖7)。然而, 仔細(xì)觀測(cè)發(fā)現(xiàn),對(duì)于淺層1000 m附近的地層而言, 似乎高的碳酸鹽膠結(jié)物含量還對(duì)應(yīng)著較高的孔隙度, 這說(shuō)明對(duì)于儲(chǔ)層孔隙的演化來(lái)說(shuō), 碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀并非簡(jiǎn)單的“破壞型成巖作用”, 不同成因、不同時(shí)期沉淀的碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層的控制作用是不一樣的。

以本次工作為例, 早期碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀對(duì)巖石骨架顆粒具有固結(jié)作用, 能提高儲(chǔ)層的抗壓性能, 屬于典型的“保護(hù)型成巖作用”, 而晚期碳酸鹽膠結(jié)物占據(jù)儲(chǔ)集空間, 降低儲(chǔ)層物性, 屬于典型“破壞型成巖作用”。因此, 對(duì)于碳酸鹽膠結(jié)物和儲(chǔ)層物性的關(guān)系不是一概而論的, 需要先弄清期次和成因,分析其對(duì)儲(chǔ)層物性的影響, 進(jìn)而恢復(fù)儲(chǔ)層孔隙演化過(guò)程, 預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層分布。

6 結(jié) 論

(1) 查干凹陷下白堊統(tǒng)巴音戈壁組儲(chǔ)層發(fā)育 3期碳酸鹽膠結(jié)物, Ⅰ期碳酸鹽以泥晶、微晶方解石為主, Ⅱ期碳酸鹽主要為含鐵方解石, Ⅲ期碳酸鹽主要為鐵方解石、白云石及少量鐵白云石。

(2) 不同期次碳酸鹽膠結(jié)物形成時(shí)間及溫度不同。Ⅰ期方解石膠結(jié)物主要形成溫度在30～50 ℃之間, 早成巖A期(＜ 1500 m), 早于壓實(shí)期, 有利于孔隙保存。Ⅱ期鐵方解石膠結(jié)物主要形成溫度在60～130 ℃之間, 處于早 B—中 A 期(1.0% ＞ Ro＞0.7%), 地層水偏酸性, 膠結(jié)物主要沉淀在遠(yuǎn)離烴源巖的區(qū)域, 堵塞孔隙, 抑制后期油氣充注。Ⅲ期碳酸鹽膠結(jié)物主要形成溫度在130～150 ℃之間(＞ 2700 m),處于有機(jī)質(zhì)生烴期(Ro＞ 1.0%), 是破壞儲(chǔ)層物性的主要原因。

(3) 不同期次碳酸鹽膠結(jié)物的來(lái)源各異。Ⅰ期方解石膠結(jié)物碳、氧同位素明顯偏重, 主要形成于過(guò)飽和的堿性湖水介質(zhì)中, 近物源地區(qū)可能受一些大氣水影響。Ⅱ期鐵方解石膠結(jié)物碳、氧同位素明顯偏輕, 干酪根形成的有機(jī)酸脫羧作用產(chǎn)生的 CO2是主要碳來(lái)源, 埋藏過(guò)程中主要受水巖相互作用的影響。Ⅲ期碳酸鹽膠結(jié)物主要形成于堿性成巖環(huán)境,孔隙水中的 CO2很容易與黏土礦物轉(zhuǎn)化釋放的Ca2+、Fe2+及Mg2+結(jié)合, 從而形成鐵方解石或鐵白云石膠結(jié)物。

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