鄂爾多斯盆地中南部馬五1-2亞段巖相古地理特征及其對儲層的影響

李百強，王起琮，張小莉 ，吳珍珍，巨銀娟，紀煒,李軍

1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/二氧化碳捕集與封存技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，西安 710069 2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065 3.宿州學(xué)院環(huán)境與測繪工程學(xué)院，安徽宿州 234000 4.延長石油(集團)有限責(zé)任公司延長氣田采氣二廠，陜西榆林 718500

鄂爾多斯盆地下古生界奧陶系馬家溝組海相碳酸鹽巖地層蘊含了豐富的天然氣資源，尤其是馬五段中、上部地層(馬五5-1亞段)天然氣勘探不斷獲得突破，成為近年來盆地內(nèi)油氣勘探的重點層位。多數(shù)學(xué)者認為，碳酸鹽巖儲層的發(fā)育明顯受巖相古地理環(huán)境控制，因此通過巖相古地理恢復(fù)重塑地質(zhì)歷史中的海(湖)陸分布格局、了解沉積演化引起了國內(nèi)學(xué)者的廣泛重視[1]。

馮增昭[2]提出了定量刻畫巖相古地理環(huán)境的重要方法——單因素分析多因素綜合作圖法，并利用該方法對鄂爾多斯盆地馬家溝期巖相古地理環(huán)境進行了分析，總結(jié)出了“陸外有坪，坪外為海，坪中有湖，海中有灘”的典型特征。前人利用該方法對鄂爾多斯盆地馬家溝組不同時期的巖相古地理環(huán)境進行了大量研究，但多數(shù)是以段為研究單元，很少有細分小層的巖相古地理研究。包洪平等[3]經(jīng)過研究初步認為，細分小層的巖相古地理編圖對于相帶展布、層序演化及白云巖化等沉積學(xué)方面的研究以及有利儲集體預(yù)測、圈閉成藏規(guī)律等都具有一定的實際意義。

馬五段上部(馬五1-2亞段)地層天然氣勘探潛力巨大，而對于馬五段各亞段的巖相古地理及其與儲層分布的關(guān)系研究尚不深入。因此，本文以鄂爾多斯盆地中南部馬五1-2亞段為例，以巖芯資料、巖石薄片、X衍射分析數(shù)據(jù)、測井解釋資料等為基礎(chǔ)，利用單因素分析多因素綜合作圖法重建研究區(qū)巖相古地理環(huán)境，并通過所恢復(fù)的巖相古地理圖與儲層厚度分布圖的相互疊加分析巖相古地理對儲層分布的影響。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地屬于華北地臺的次級構(gòu)造單元，為一多旋回復(fù)合疊合型克拉通盆地。由于受到北部興蒙海槽以及西南部秦祁海槽的控制，形成了盆地內(nèi)部沉積、構(gòu)造相對穩(wěn)定，盆地周緣活動強烈的特征[4-6]。早奧陶世，西部賀蘭裂谷強烈的沉積擴張和肩部翹升導(dǎo)致沿盆地西南緣形成了“L”型的中央古隆起[7]，并長期控制了盆地西南緣秦祁海域沉積和東部華北海域沉積格局[8]。

奧陶系馬家溝組屬于華北地臺西部的陸表海沉積。整個華北地臺的奧陶系馬家溝組的巖性分段特征具有一致性和普遍性，根據(jù)地層的巖性特征一般可將馬家溝組自下而上劃分為六段，其中馬一、馬三、馬五段以白云巖及蒸發(fā)巖為主，馬二、馬四及馬六段(峰峰組)以石灰?guī)r為主。

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部(圖1)，在下古生代奧陶紀位于中央古隆起的東翼、中東部凹陷西側(cè)及慶陽古陸東北部。區(qū)內(nèi)馬五段自上而下可分為馬五1～馬五10亞段，巖性主要以白云巖夾部分灰?guī)r、泥質(zhì)巖及蒸發(fā)巖為特征，屬于碳酸鹽巖臺地相帶。其中馬五1～2亞段主要發(fā)育淺灰色粉晶白云巖、含膏白云巖夾石膏巖等巖石類型[9]，屬于蒸發(fā)臺地及局限臺地亞相產(chǎn)物[10]。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Map of the study area

2 馬五1-2亞段巖相分布

2.1 樣品來源及分布

本次研究樣品主要來自于區(qū)內(nèi)北部橫山和靖邊地區(qū)、西部志丹地區(qū)、東北部綏德地區(qū)、中部安塞和延安以及南部甘泉、富縣和宜川等地區(qū)的鉆井巖芯，分布層位主要為馬五1和馬五2亞段。

2.2 主要的巖石類型

巖芯觀察、鏡下薄片鑒定結(jié)果表明，研究區(qū)馬五1-2亞段巖石類型包括泥晶白云巖、膏鹽溶角礫白云巖、巖溶角礫泥晶白云巖、次生灰?guī)r以及巖溶角礫含灰粉晶白云巖類。其中顯微鏡下可見泥晶白云巖具泥晶結(jié)構(gòu)及紋層構(gòu)造，白云巖內(nèi)常含針狀石膏及立方狀石鹽假晶，紋層內(nèi)可見一些方解石以及硅質(zhì)等物質(zhì)充填，表現(xiàn)出下潮間帶沉積特征(圖2a)；膏鹽溶泥晶白云巖具泥晶結(jié)構(gòu)，可見膏鹽結(jié)核，且部分被溶蝕，其底部的泥晶白云石與上部片狀方解石構(gòu)成明顯的示底構(gòu)造(圖2b，c)；巖溶角礫含灰粉晶白云巖內(nèi)白云石呈泥晶結(jié)構(gòu)，并含灰質(zhì)膏鹽類結(jié)核假晶，也可見部分角礫發(fā)生了塑性變形(圖2d)。

2.3 礦物含量測井解釋

薄片鑒定及X衍射結(jié)果表明，研究區(qū)馬五1-2亞段的巖石主要由以白云石及方解石為代表的碳酸鹽礦物、以伊利石為代表的黏土礦物以及以硬石膏及石鹽為代表的蒸發(fā)巖礦物等組成。多數(shù)學(xué)者研究表明，由于組成碳酸鹽巖地層的礦物種類繁多，單一的測井解釋模型無法滿足準確解釋各礦物含量的需求。因此，基于FORWARD軟件的多礦物解釋模型是準確解釋復(fù)雜碳酸鹽巖礦物含量的有效途徑[11-12]。

2.3.1 多礦物解釋模型原理[13]

多礦物解釋模型分析基于組分分析原理，以最優(yōu)化解釋為目標，把一個復(fù)雜巖性的地層看作是由幾種骨架礦物、黏土以及孔隙流體等局部均勻的幾部分組成，而地層的測井值為其中多種礦物和流體的綜合響應(yīng)。在充分利用已有的測井信息的基礎(chǔ)上，能夠識別出多組礦物組分類型及其相對含量，從而達到準確識別碳酸鹽巖地層礦物含量的目的。以密度測井為例，響應(yīng)方程可表示為：

ρ1ν1+ρ2ν2+…+ρiνi+…ρφνφ=ρb

ν1+ν2+…+νi+…νφ=1

式中，νi、ρi分別為地層中第i種礦物的體積含量和密度值，νφ和ρφ分別為孔隙流體的體積和密度，ρb為實際測量的地層密度。

同理，其他的測井曲線也可表示為與上式相同格式的測井響應(yīng)方程。

最優(yōu)化測井解釋是基于高質(zhì)量的實際測井值，利用適當(dāng)?shù)慕忉屇Ｐ秃蜏y井響應(yīng)方程，選擇合理的解釋參數(shù)，通過最優(yōu)化處理，計算出地層不同組分的體積含量，由此反算相應(yīng)的理論測井值，并與實際測井值作比較，按非線性加權(quán)最小二乘原理和誤差理論來建立目標函數(shù)，用最優(yōu)化技術(shù)不斷調(diào)整未知參數(shù)值，使目標函數(shù)達到最小值，當(dāng)二者達到充分逼近，此時的未知參數(shù)就是充分反映實際地層的參數(shù)值，即最優(yōu)化解釋結(jié)果(圖3)。

圖2 馬五1-2亞段主要巖石類型a.泥晶云巖，具泥晶結(jié)構(gòu)及絮狀紋層，含針狀石膏及立方石鹽假晶，紋層內(nèi)可見方解石、硅質(zhì)充填，F(xiàn)G4井，2 970.65 m，馬五2亞段；b.膏鹽溶蝕角礫泥晶云巖，具泥晶結(jié)構(gòu)，含膏鹽結(jié)核，底部泥晶白云石與上部片狀方解石充填溶蝕孔形成示底構(gòu)造，F(xiàn)G7井，2 967.94 m，馬五1亞段；c.膏鹽溶角礫云巖，白云石呈泥微晶結(jié)構(gòu)，含石膏假晶和膏鹽類圓形結(jié)核假晶。膏?？?、裂縫中充填方解石，F(xiàn)G7井，2 960.3 m，馬五1亞段；d.巖溶角礫含灰粉細晶白云巖，白云石具泥晶結(jié)構(gòu)，含灰質(zhì)膏鹽類結(jié)核假晶，部分角礫塑性變形，F(xiàn)G7井，2 962.33 m，馬五1亞段Fig.2 Main rock type of the Majiagou submember 51-2

圖3 最優(yōu)化測井解釋原理圖Fig.3 Optimized logging interpretation schematic

2.3.2 礦物含量解釋模型構(gòu)建

取芯資料的X衍射結(jié)果及薄片分析表明，研究區(qū)馬五1-2亞段巖石礦物類型主要為方解石、白云石及伊利石，其次還包括部分石鹽及硬石膏。FG7井全巖X衍射分析結(jié)果顯示，白云石體積含量分布范圍較大，介于0～100%，平均約60.1%，方解石體積含量次之，介于0～96.8%，平均約33.6%，伊利石含量相對較少，僅介于0～14.4%，平均約5.0%，其余為少量蒸發(fā)巖礦物，包括石鹽及硬石膏。因此，在構(gòu)建研究區(qū)馬五1-2亞段礦物含量解釋模型過程中，需包含白云石、方解石、伊利石、硬石膏以及石鹽等礦物。對于已有的測井資料，發(fā)現(xiàn)補償中子(CNL)、聲波時差(AC)、自然伽馬(GR)、補償密度(DEN)、光電截面吸收指數(shù)(PE)等不同測井?dāng)?shù)據(jù)對于不同礦物的測井響應(yīng)值差異較大(表1)，表明測井記錄對礦物種類具有一定的區(qū)分作用。因此，構(gòu)建礦物解釋模型時需包含上述測井曲線，并充分利用已有的測井資料進行礦物種類及含量解釋。

2.3.3 結(jié)果驗證

采用多礦物解釋模型對研究區(qū)近百口井礦物含量及巖性進行測井解釋處理，以FG7井為例(圖4)，馬五1亞段2 957.2 m處，實測白云石體積含量約82.4%，方解石體積含量約12.3%，伊利石及其他礦物含量總體積含量約小于6%，而利用多礦物解釋模型所計算的白云石體積含量為86.1%，方解石體積含量約10.7%，伊利石及其余礦物總含量小于4%，巖性綜合解釋結(jié)果為含灰白云巖；馬五2亞段2 970.4 m處，實測白云石體積含量約7.3%，方解石體積含量約77%，伊利石體積含量約為11.6%，其余礦物總體積含量小于5%，而利用多礦物解釋模型所計算的白云石體積含量約為10.2%，方解石體積含量約為74.6%，伊利石體積含量約12.8%，其余礦物總體積含量小于3%，巖性綜合解釋結(jié)果為含云含泥石灰?guī)r。

表1 礦物測井響應(yīng)值Table 1 Logging response values of various minerals

圖4 FG7井多礦物解釋方法計算礦物含量與實測礦物含量對比Fig.4 Mineral content comparison between the two methods of measurement and multi-mineral logging interpretation in Well FG7

上述結(jié)果表明，利用多礦物解釋模型所計算的各礦物含量與實測樣品的礦物含量具有較高的吻合度，從而也說明了巖性測井解釋結(jié)果的可靠性。

2.4 巖相圖繪制及巖相展布

2.4.1 單因素分析及多因素綜合作圖

馮增昭[2]提出了定量刻畫碳酸鹽巖巖相古地理圖件的重要方法——單因素分析多因素綜合作圖法。即以各剖面的定量單因素資料為基礎(chǔ)，從各單因素分析圖入手，通過對各單因素圖的疊加分析及綜合判斷，最后繪制出定量化的巖相古地理圖。

根據(jù)巖性測井解釋結(jié)果，繪制了研究區(qū)馬五1～2亞段的白云石、方解石、黏土礦物、硬石膏、石鹽的百分含量等值線圖，然后將各礦物含量等值線圖進行疊加分析，確定了白云巖(白云石體積含量≥50%)、石灰?guī)r(方解石體積含量≥50%)、泥巖(黏土礦物體積含量≥50%)、膏巖(硬石膏體積含量≥20%)、鹽巖(巖鹽體積含量≥20%)的主要分布范圍，并依據(jù)研究區(qū)具體的巖性劃分標準繪制完成了馬五1-2亞段的巖相分布圖(圖5，6)。

2.4.2 巖相展布

馬五2亞段巖相分布圖(圖5)顯示，由于古氣候異常干旱，研究區(qū)整體處于蒸發(fā)環(huán)境，因此研究區(qū)巖性主要以白云巖類及蒸發(fā)巖類為主。東北部綏德地區(qū)分布了一定面積的鹽巖，在其外圍為膏巖的發(fā)育區(qū)，而在膏巖分布的外部區(qū)域，蒸發(fā)作用相對變?nèi)酰自剖饔谜贾鲗?dǎo)，主要分布了呈較寬帶狀展布的膏云巖，該區(qū)域以西地區(qū)白云化程度最徹底，主要發(fā)育白云巖，白云巖分布區(qū)西側(cè)，為去白云石化、去石膏化作用的所形成的分布面積較廣的含灰云巖分布區(qū)，該區(qū)域內(nèi)部安塞以北、子長以西地區(qū)以及FG7井區(qū)等地區(qū)去白云石化、去石膏化程度相對較強，主要為灰云巖發(fā)育區(qū)，其內(nèi)部則為去白云石化、去石膏化作用最強烈地帶，為云灰?guī)r分布區(qū)。此外，研究區(qū)西部及西南部地區(qū)發(fā)育部分平面上呈較窄的帶狀分布的泥云巖，這可能與該區(qū)域靠近古剝蝕區(qū)，大量的陸源泥質(zhì)灌入有關(guān)。

圖5 馬五2亞段巖相分布圖Fig.5 Lithofacies distribution in the Majiagou submember 52

圖6 馬五1亞段巖相分布圖Fig.6 Lithofacies distribution in the Majiagou submember 51

馬五1亞段巖相分布圖(圖6)顯示，研究區(qū)中部地區(qū)白云石化程度最徹底，而西部、南部以及東部部分區(qū)域受陸源泥質(zhì)灌入的影響相對變大。其中綏德—子長—安塞—延安—甘泉一帶以及西北部、東南部等地區(qū)廣泛發(fā)育白云巖，隨著去白云石化、去石膏化作用的增強，白云巖分布區(qū)外圍被灰云巖所環(huán)繞。受周圍區(qū)域陸源泥質(zhì)灌入的影響，灰云巖分布的外圍區(qū)域出現(xiàn)S126—S124井區(qū)、Y61井區(qū)以及Y183井以西地區(qū)等含灰泥云巖分布區(qū)，且越靠近周圍的剝蝕區(qū)，其巖性逐漸演變?yōu)槟噘|(zhì)含量相對增加的含泥灰云巖以及泥云巖。

3 原巖恢復(fù)及古地理重建

3.1 原巖恢復(fù)的依據(jù)

原巖恢復(fù)是研究巖相古地理環(huán)境的必要環(huán)節(jié)?；趯Τ蓭r作用、成巖相分布規(guī)律以及巖石結(jié)構(gòu)的分析[14]，本文開展了研究區(qū)馬五1-2亞段的原巖恢復(fù)工作。前人研究結(jié)果表明，巖石在淺埋藏期的交代作用，尤其是早期的白云石化作用和去白云石化、去石膏化作用以及表生期的溶蝕、破裂與角礫化作用，是造成原巖特征發(fā)生變化的主要因素，考慮到馬五1-2亞段的沉積環(huán)境主要為低位或強制海退體系域下的蒸發(fā)環(huán)境[10]，因此，造成馬五1-2亞段原巖特征發(fā)生變化的主要是早期的白云石化作用、去白云石化與去石膏化作用以及表生期的巖溶與角礫化作用。

3.1.1 早期暴露階段的去白云石、去石膏化作用

3.1.2 表生期巖溶階段的角礫化作用

在表生期大量地表淡水從巖溶高地流經(jīng)巖溶斜坡并流向巖溶盆地的過程中，淋濾與溶蝕作用往往不僅會造成可溶巖類的溶蝕，同時也會引起巖層崩塌及角礫化，伴隨大量泥質(zhì)組分及陸源碎屑混入，形成環(huán)繞巖溶盆地的巖溶角礫巖類，包括巖溶角礫泥云巖或泥灰?guī)r，或灰泥巖及云泥巖[15]。

3.2 原巖恢復(fù)的結(jié)果及古地理重建

綜合鏡下觀察巖石結(jié)構(gòu)及多礦物測井解釋巖性的結(jié)果表明，研究區(qū)馬五1-2亞段巖性主要包括具少量灰質(zhì)成分的泥晶結(jié)構(gòu)白云巖，具次生結(jié)構(gòu)的云灰?guī)r、灰云巖、含灰云巖、含少量泥質(zhì)的含泥灰云巖以及含泥含灰云巖，石膏巖，鹽巖以及具膏模孔的含膏云巖。依據(jù)上述的原巖恢復(fù)依據(jù)，由于白云巖灰質(zhì)含量少，且不具結(jié)晶結(jié)構(gòu)，因此其原巖為泥晶白云巖，屬于蒸發(fā)臺地云坪環(huán)境的沉積產(chǎn)物；云灰?guī)r、灰云巖、含灰云巖、含泥灰云巖以及含泥含灰云巖均具有一定的次生結(jié)構(gòu)，表明其經(jīng)歷了不同程度的去白云石化、去石膏化作用，因此云灰?guī)r原巖為硬石膏含量較高的膏巖，其沉積環(huán)境為局限臺地的膏湖環(huán)境；灰云巖原巖為硬石膏含量相對偏低的膏云巖，屬于含膏湖環(huán)境的沉積產(chǎn)物；含灰云巖的原巖為硬石膏含量更低的含膏云巖，屬于蒸發(fā)臺地含膏云坪沉積環(huán)境產(chǎn)物；而含泥灰云巖以及含泥含灰云巖中泥質(zhì)含量相對偏高，其有可能是后期陸源泥質(zhì)灌入所造成的結(jié)果，因此其原巖仍分別為膏云巖和含膏云巖，分別屬于含膏湖及含膏云坪沉積環(huán)境的產(chǎn)物；而膏巖及鹽巖一般表明其未遭受后期淡水的淋濾溶解，因此其保持了原巖的形態(tài)，即其原巖仍分別為膏巖和鹽巖，因此其沉積環(huán)境分別屬于局限臺地內(nèi)的膏湖和鹽湖環(huán)境產(chǎn)物；由于含膏云巖具有一定數(shù)量的膏模孔，表明原巖發(fā)生了部分程度的硬石膏溶解，因此其原巖應(yīng)該為硬石膏含量相對更高的膏云巖，沉積環(huán)境為含膏湖。

3.3 巖相古地理分布格局

根據(jù)上述原巖恢復(fù)的結(jié)果，本文對研究區(qū)馬五2及馬五1期的巖相古地理格局進行了詳細研究，并分別繪制了馬五2及馬五1期的巖相古地理圖(圖7，8)。

3.3.1 馬五2期巖相古地理

馬五2期，研究區(qū)古氣候干燥，整體處于蒸發(fā)環(huán)境。區(qū)內(nèi)古地理環(huán)境主要可以劃分為蒸發(fā)臺地亞相以及局限臺地亞相。局限臺地亞相可進一步細分為膏鹽湖、膏湖、含膏湖等微相，其中東北部綏德地區(qū)為一膏鹽湖，巖性以鹽巖為主，在其外圍以及Y131—S124井區(qū)、FG7井區(qū)為膏湖分布區(qū)，巖性以石膏巖為主，環(huán)繞膏湖分布的是含膏湖微相，其巖性以膏云巖為主；蒸發(fā)臺地亞相主要包括含膏云坪及云坪微相，其中含膏云坪微相主要分布于研究區(qū)中西部地區(qū)，呈較寬的帶狀展布，巖性主要為含膏云巖，而云坪微相主要分布于研究區(qū)西部以及中東部地區(qū)，且西部地區(qū)分布面積相對較小，中東部面積相對較大，巖性均以泥晶白云巖為主。

3.3.2 馬五1期巖相古地理

馬五1期古地理環(huán)境同樣繼承了馬五2期的氣候干燥、蒸發(fā)作用強等特點，所不同的是該期S126—S124井區(qū)、Y61井區(qū)的局限臺地面積相對變小，南部FG7井區(qū)的局限臺地消失，而延長南部Y130井以南、Y188井以北、Y106井以東、Y183井以西地區(qū)成為新的局限臺地環(huán)境，且該期局限臺地環(huán)境相對單一，主要包括含膏湖微相，巖性以膏云巖為主；蒸發(fā)臺地面積相對變大，同樣主要細分為含膏云坪以及云坪等微相環(huán)境，該期云坪微相環(huán)境面積變大，主要分布于研究區(qū)西北部、北部、中部子長—安塞—延安—甘泉一帶、中東部延川—延長—Y104井區(qū)一帶、南部富縣地區(qū)以及東南部宜川地區(qū)，巖性以泥晶白云巖為主，其余地區(qū)均為含膏云坪微相環(huán)境，平面上主要呈條帶狀分布，該環(huán)境內(nèi)主要發(fā)育含膏白云巖。

圖8 馬五1亞段巖相古地理與儲層分布Fig.8 Distribution of lithofacies paleogeography and reservoir distribution in the Majiagou submember 51

4 巖相古地理對儲層的影響

前人研究成果表明，碳酸鹽巖儲層形成機理復(fù)雜，影響碳酸鹽巖儲層特征及分布的因素眾多，如巖溶古地貌[16-18]、巖相古地理[19]、成巖相[20]、沉積作用[21-22]以及成巖作用[23-24]等。其中，巖相古地理環(huán)境對碳酸鹽巖儲層的影響主要表現(xiàn)在兩方面：從微觀角度講，巖相古地理環(huán)境影響著碳酸鹽巖儲層儲集空間的形成；從宏觀角度講，巖相古地理環(huán)境影響儲層(尤其是優(yōu)質(zhì)儲層)的平面分布。

4.1 儲層基本特征

馬五2亞段儲層巖性主要為次生灰?guī)r，其次為灰云巖、含云灰?guī)r及白云巖。其儲集空間類型主要為次生溶蝕孔隙，滲流通道則以各類晶間縫為主，孔縫結(jié)合一般能夠形成良好的儲滲體系。儲層厚度一般介于1～6 m，孔隙度一般介于2%～10%，平均約4%，由于晶間微裂縫相對較發(fā)育，滲透率變化范圍較大，一般介于(1.0～200.0)×10-3μm2，平均約10×10-3μm2，屬于中孔較高滲型儲層。其中優(yōu)質(zhì)儲層巖性主要為次生灰?guī)r及白云巖，其以次生溶蝕孔隙為主的儲集空間與以晶間縫為主的滲流通道均較發(fā)育，優(yōu)質(zhì)儲層厚度一般大于3 m，孔隙度通常高于3%，主要分布于研究區(qū)西北部、西部Y157井以東地區(qū)，中部S124井—Y131井—Y133井區(qū)，YB1井區(qū)，Y127井以東地區(qū)以及南部FG2—Y104井區(qū)。

馬五1亞段儲層巖性主要為膏鹽溶蝕角礫白云巖以及泥晶、細粉晶白云巖為主，其次為含灰含泥云巖、含灰云巖以及含泥含灰云巖。儲層的儲集空間類型主要以膏、鹽模溶孔以及白云石晶間孔為主，此類孔隙具有相對較好的連通性。儲層厚度一般介于1～7 m，孔隙度一般相對較大，通常介于3%～15%，平均約6%，但其滲透率相對較低，一般介于(0.01～1.00)×10-3μm2，平均約0.1×10-3μm2，屬于較高孔中滲型儲層。優(yōu)質(zhì)儲層巖性以膏鹽溶蝕角礫白云巖和泥晶白云巖為主，通常以膏、鹽?？缀桶自剖чg孔為主的儲集空間十分發(fā)育，優(yōu)質(zhì)儲層厚度一般大于3 m，孔隙度大于3%，其分布趨勢與馬五1亞段具有一定的繼承性，主要位于區(qū)內(nèi)西北部，中部安塞以西—Y107井以東地區(qū)和YB1井區(qū)，西南部Y112井以北地區(qū)，南部FG7井區(qū)以及東南部Y188井區(qū)。

4.2 影響儲集空間的形成

碳酸鹽巖儲層儲集空間的形成大多始于沉積作用，但最后定格于成巖作用。不同的巖相古地理環(huán)境下所發(fā)生的成巖作用也迥然不同。如在蒸發(fā)臺地亞相中的云坪微相環(huán)境中，由于原巖巖石類型以泥—粉晶白云巖為主，較少含硬石膏、石鹽等易溶礦物組分，因此后期的成巖改造對其影響相對較弱，最終形成的巖石類型仍以結(jié)晶白云巖為主，其主要的儲集空間則為白云石晶間孔，這類孔隙往往具有較好的連通性(圖9a)，是研究區(qū)的主力儲集空間；含膏云坪微相環(huán)境中，巖石原巖以含膏云巖為主，巖石內(nèi)存在大量的硬石膏、石鹽等易溶礦物，后期經(jīng)過淡水溶蝕、淋濾等發(fā)生選擇性溶蝕作用，形成膏模孔或鹽?？?圖9b，c)，這類孔隙部分被方解石或泥質(zhì)等組分充填，而未被充填的孔隙則具有一定的儲集能力，也是研究區(qū)馬五1-2亞段儲集層的一類重要的儲集空間。

局限臺地亞相中的微相類型相對較多，包括膏鹽湖、膏湖以及含膏湖等環(huán)境，其中膏鹽湖微相中原巖以鹽巖為主，現(xiàn)今巖性仍為鹽巖，表明該環(huán)境受后期淡水溶蝕淋濾作用改造程度較弱，巖性未發(fā)生明顯改變，鹽巖層一般都具有較好的封蓋性，因此常作為鹽下油氣藏的有利蓋層，但其儲集性能相對較弱；膏湖微相中巖石的原巖類型主要為石膏巖，但該環(huán)境往往會遭受一定程度的后期淡水淋濾溶蝕改造，被溶解改造的石膏巖往往會發(fā)生去石膏化形成次生灰?guī)r(云灰?guī)r)，儲集空間以被溶解的硬石膏形成的膏模孔和后期經(jīng)酸性地層水溶解灰質(zhì)組分形成的次生孔隙為主，而未被改造的巖石最終還是以石膏巖的形式出現(xiàn)，儲集性能相對較弱；含膏湖環(huán)境巖石原巖類型以膏云巖為主，其硬石膏含量相對較高，該環(huán)境下由于可能遭受了后期淡水的溶蝕淋濾改造，部分巖石發(fā)生了去白云石化、去石膏化作用，形成灰云巖，表生期酸性地層水可能會再次溶解其中的灰質(zhì)組分，形成一定的次生溶蝕孔隙；而離剝蝕區(qū)相對較近的區(qū)域可能會伴有陸源泥質(zhì)的灌入，形成含泥灰云巖，儲集空間類型與灰云巖相類似，但由于泥質(zhì)的灌入使得其物性相對變差；由于部分硬石膏發(fā)生溶解，其體積含量相對減少，最終也會形成含膏云巖等巖石類型，該類巖石中儲集空間主要為硬石膏發(fā)生溶解形成的膏模孔(圖9d)。

4.3 影響優(yōu)質(zhì)儲層的平面分布

巖相古地理環(huán)境雖不能直接控制碳酸鹽巖儲層的分布，但是不同的巖相古地理環(huán)境下的原巖類型各不相同，經(jīng)過一系列成巖改造后所形成現(xiàn)今的巖石類型及其儲集空間類型也具有較大差異。因此，巖相古地理環(huán)境在一定程度上通過影響原巖的分布進而影響現(xiàn)今碳酸鹽巖儲層(尤其是優(yōu)質(zhì)儲層)的分布。

研究區(qū)馬五2亞段的巖相古地理與其儲層厚度的疊合圖顯示(圖7)，優(yōu)質(zhì)儲層基本都處于蒸發(fā)臺地亞相的云坪微相及含膏云坪微相環(huán)境中，該環(huán)境所控制的優(yōu)質(zhì)儲層分布區(qū)域內(nèi)實際的天然氣產(chǎn)能數(shù)據(jù)相對較少，產(chǎn)量一般約1 000 m3/d，部分局限臺地亞相的含膏湖和膏湖微相環(huán)境也有一定的優(yōu)質(zhì)儲層分布，該區(qū)域內(nèi)天然氣產(chǎn)能有的可達15 887 m3/d，這可能是因為膏湖、含膏湖微相中的石膏巖、膏云巖后期發(fā)生了一定程度的去石膏化、去白云石化作用，從而形成云灰?guī)r或灰云巖，這類巖石中的膏?？滓约盎屹|(zhì)組分后期遭受酸性地層水溶解后形成的次生溶蝕孔隙為儲層的形成提供了有利條件，而區(qū)內(nèi)東北部地區(qū)局限臺地內(nèi)的含膏湖、膏湖以及膏鹽湖微相中儲層分布較少，可能是因為該區(qū)域原巖遭受后期成巖改造作用相對較弱，未能形成良好的儲集空間。

馬五1亞段的巖相古地理與儲層厚度疊合圖結(jié)果顯示(圖8)，優(yōu)質(zhì)儲層同樣主要分布于蒸發(fā)臺地亞相中的云坪微相以及部分含膏云坪微相，區(qū)域上主要位于西北部、中部、及東南部地區(qū)，結(jié)合實際的天然氣產(chǎn)能分布可以看出，此類古地理環(huán)境所控制的優(yōu)質(zhì)儲層分布區(qū)內(nèi)天然氣產(chǎn)能相對較高，一般產(chǎn)氣量大于5 000 m3/d，最高者可達363 680 m3/d，因此是主力氣層的分布區(qū)域。而西南部以及東部地區(qū)的云坪及含膏云坪微相儲層相對不發(fā)育可能是因為后期陸源泥質(zhì)灌入充填了大部分儲集空間，降低了儲層物性，天然氣產(chǎn)能相對下降。S126—S124井區(qū)以及Y130井以南地區(qū)的局限臺地亞相中的含膏湖微相環(huán)境也發(fā)育部分儲層，其成因與馬五2亞段的含膏湖發(fā)育的儲層成因相同。東北部Y61井區(qū)的含膏湖由于遭受后期溶蝕改造程度較弱，因此其儲層不發(fā)育。

圖9 不同巖相古地理環(huán)境下的儲集空間類型a.白云石晶間孔，泥晶殘余礫屑含灰白云巖，屬云坪微相環(huán)境產(chǎn)物，F(xiàn)G7井，2 959.52 m，馬五1；b.短柱狀石膏假晶及膏、鹽溶結(jié)核，膏、鹽溶結(jié)核大部分被方解石充填，溶解交代等作用使石膏、石鹽消失形成膏?？?、鹽?？祝瑢俸嘣破何⑾喹h(huán)境產(chǎn)物，F(xiàn)G7井，2 967.45 m，馬五1；c.鹽?？?，細晶含灰白云巖，石鹽溶解后，白云石松散狀充填，示底構(gòu)造，未被充填的孔隙則具有良好的儲集能力，XF5井，2 893.70 m，馬五1，屬含膏云坪微相環(huán)境產(chǎn)物；d.膏?？?，含膏云巖，含大量石膏假晶，部分溶蝕成膏?？?，屬含膏湖微相環(huán)境產(chǎn)物，XF3井，2 844.46 m，馬五1Fig.9 Reservoir space types under different lithofacies paleogeographies

5 結(jié)論

(1) 研究區(qū)馬五1-2亞段巖石類型主要包括白云巖(泥晶白云巖、膏鹽溶蝕角礫白云巖、溶蝕角礫泥晶白云巖、溶蝕角礫含灰粉晶白云巖、灰云巖、含膏云巖、含泥含灰云巖、泥云巖)、石灰?guī)r(云灰?guī)r、含泥云灰?guī)r)以及部分蒸發(fā)巖(石膏巖、鹽巖)。

(2) 巖相古地理環(huán)境以蒸發(fā)臺地和局限臺地亞相為主。其中，蒸發(fā)臺地亞相包括云坪和含膏云坪微相，局限臺地亞相主要包括膏鹽湖、鹽湖、膏湖和含膏湖微相。

(3) 巖相古地理與儲層分布關(guān)系研究表明，巖相古地理環(huán)境在一定程度上影響儲層(尤其是優(yōu)質(zhì)儲層)分布。其中，蒸發(fā)臺地亞相中的云坪微相、含膏云坪微相以及局限臺地亞相中的部分含膏湖微相、膏湖微相均是儲層發(fā)育的有利區(qū)域。

(4) 多礦物測井解釋模型、巖石結(jié)構(gòu)觀察以及單因素分析多因素綜合作圖法等多種方法的綜合應(yīng)用是恢復(fù)巖相古地理環(huán)境的有效方法。