陳俊杰(遼河油田公司勘探開發(fā)研究院,遼寧 盤錦 124010)
古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制
陳俊杰(遼河油田公司勘探開發(fā)研究院,遼寧 盤錦 124010)
碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育主要離不開干熱/干燥或濕熱/濕潤(rùn)兩類氣候。海水的化學(xué)成分曾經(jīng)在顯生宙時(shí)期具有過明顯周期性變化,其中循環(huán)交替出現(xiàn)方解石海和文石海。在塔里木盆地等進(jìn)行實(shí)地油氣勘探發(fā)現(xiàn),古氣候和古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層有著十分巨大的影響,其發(fā)育特征和孔隙類型均與此有關(guān)??偟膩碚f,干熱/干燥的文石海環(huán)境下,有利于孔隙-孔洞型白云巖儲(chǔ)集層的形成;干熱/干燥的方解石海環(huán)境下,有利于蒸發(fā)鹽鑄??紫缎桶自茙r儲(chǔ)集層的形成;濕熱/濕潤(rùn)的方解石海環(huán)境下,有利于大型溶洞型儲(chǔ)集層的形成。由此可見,碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育受古氣候與古海洋的聯(lián)合控制。本文基于對(duì)我國(guó)塔里木盆地等的實(shí)地勘探結(jié)果,對(duì)古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制進(jìn)行了分析。
古氣候;古海洋;方解石海;文石海;碳酸鹽巖儲(chǔ)集層;發(fā)育
雖然據(jù)有關(guān)研究證明,碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育受古氣候和古海洋的影響很大,然而關(guān)于這方面的專門探討目前尚比較少,尤其缺乏對(duì)控制海相碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育與沉積的相關(guān)地質(zhì)背景的研究。筆者以我國(guó)塔里木盆地等為例,通過實(shí)地勘探,對(duì)野外剖面和巖心進(jìn)行觀察,并做一系列實(shí)驗(yàn)分析,發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育受古氣候與古海洋的聯(lián)合控制,二者均對(duì)其具有十分重要的影響。以下就來淺要分析一下相關(guān)問題。
白云巖的發(fā)育形成,大部分都是受白云石化的作用,而對(duì)這方面的研究難點(diǎn),主要集中在白云巖發(fā)育形成所需要的Mg2+來源。現(xiàn)階段,一般認(rèn)為白云巖發(fā)育形成所需要的Mg2+乃是來源于海水、黏土礦物及深層巖漿熱液等,其中,最原始和最主要的來源是海水。白云巖與蒸發(fā)巖往往具有著較為密切的關(guān)系,在準(zhǔn)同生期,這類白云巖發(fā)生交代作用,文石泥或泥晶高鎂方解石即為被交代的沉積物。在干熱/干燥環(huán)境下,由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)而成的富含Mg2+的濃縮海水,形成了白云石化流體。而礁白云巖等的白云石化作用則主要是在埋藏期發(fā)生的,因此這類屬于成巖埋藏白云巖。干熱/干燥環(huán)境下水中的Ca2+會(huì)一直消耗,同時(shí)Mg2+則會(huì)不斷富集,久而久之促成了準(zhǔn)同生白云巖的發(fā)育。
一般當(dāng)海水中的c(Mg2+):c(Ca2+)<2.2時(shí),會(huì)發(fā)育出低鎂方解石;c(Mg2+):c(Ca2+)在2.2-5.3之間時(shí),會(huì)發(fā)育出高鎂方解石和文石;c(Mg2+):c(Ca2+)>5.3時(shí),會(huì)發(fā)育出文石。高鎂方解石和文石組成了熱帶淺海地區(qū)的碳酸鹽,在成巖過程中,兩者會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的低鎂方解石,而古代碳酸鹽巖則由此形成。碳酸鹽巖的成巖作用方式與海水成分也有一定關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),通常文石海碳酸鹽巖的基質(zhì)孔隙發(fā)育更好,方解石則比之較差。之所以會(huì)如此,主要是因?yàn)槲氖V械囊兹芪氖透哝V方解石含量較高,所以更易形成孔洞。
在儲(chǔ)集層發(fā)育早期,干熱/干燥的環(huán)境起著相當(dāng)大的作用。在干熱/干燥環(huán)境下,成巖流體一般非常匱乏,相應(yīng)的,其沉積物中的膠結(jié)物也較少,因而使得大量孔隙空間得以發(fā)育形成,而這即是早成巖期孔洞發(fā)育的有利條件。如一些同生-準(zhǔn)同生期層間巖溶,在每層層間巖溶面下,均可發(fā)現(xiàn)發(fā)育鈣結(jié)殼,屬于孔洞十分發(fā)育的優(yōu)等儲(chǔ)集層。而相反,在濕熱/濕潤(rùn)環(huán)境下,膠結(jié)期次則較多,如塔里木盆地的奧陶系即是如此。
干熱/干燥的環(huán)境下,白云巖及蒸發(fā)鹽礦物若想很好地發(fā)育,一個(gè)重要有利因素是原巖沉積不受古海洋環(huán)境的影響。所以,在干熱/干燥的古氣候下,除文石海以外,方解石??砂l(fā)育成為規(guī)模較大的蒸發(fā)鹽鑄模孔隙型白云巖儲(chǔ)集層。例如,我國(guó)的鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組,在沉積期曾經(jīng)多次海進(jìn)海退,因此而形成了含鉀鹽盆和膏鹽盆,發(fā)育出了泥粉晶白云巖,其中富含蒸發(fā)鹽礦物,具有孔隙度高、滲透率低之特點(diǎn),乃是典型例子。
在濕熱/濕潤(rùn)環(huán)境下,既不適合于方解石海早成巖期儲(chǔ)集層的發(fā)育,也不適合于文石海早成巖期儲(chǔ)集層的發(fā)育,所以自然亦不能發(fā)育出易溶的蒸發(fā)鹽礦物。但是,由于表生期風(fēng)化殼巖溶的影響,加之受構(gòu)造斷裂的作用,可能會(huì)形成一些溶蝕縫洞,并且規(guī)模通常較大,這些即是大型溶洞型儲(chǔ)集層。
綜上所述,根據(jù)現(xiàn)有的相關(guān)研究,加上實(shí)地勘探結(jié)果,均表明古氣候與古海洋在很大程度上影響和控制著碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育。首先碳酸鹽巖儲(chǔ)集層在干熱/干燥或是濕熱/濕潤(rùn)的古氣候環(huán)境下的發(fā)育特征有著顯著的差異;其次冰室期-文石海沉積與溫室期-方解石海對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制特征有著十分明顯的不同。站在古海洋和古氣候的角度出發(fā),對(duì)二者對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制進(jìn)行研究,具有十分深遠(yuǎn)的意義。因此,未來仍需繼續(xù)深入研究這方面問題。
[1]張靜,張寶民,單秀琴.古氣候與古海洋對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的控制[J].石油勘探與開發(fā),2014,01:121-128.
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