張靜,胡見義,羅平,宋金民

(中國石油勘探開發(fā)研究院)

深埋優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素與勘探意義

張靜,胡見義,羅平,宋金民

(中國石油勘探開發(fā)研究院)

白云巖是碳酸鹽巖油氣藏的重要儲(chǔ)集層類型,確定優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素及相應(yīng)的地質(zhì)背景對(duì)于指導(dǎo)白云巖油氣勘探具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)踐證明,原巖類型和白云石化作用機(jī)制是控制白云巖基質(zhì)孔隙發(fā)育程度的主要因素;后期各類巖溶作用的改造對(duì)于優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層的形成尤為關(guān)鍵。白云巖成巖作用研究表明,在深埋條件下,白云巖既可發(fā)育大量晶間孔,又易形成溶蝕孔洞,孔洞形成后保存情況良好,有效儲(chǔ)集空間的發(fā)育不明顯受白云巖埋藏深度的制約,深埋的白云巖仍可具備優(yōu)越的儲(chǔ)集物性而成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。由高能相帶沉積物轉(zhuǎn)變形成的埋藏成因白云巖、熱液成因白云巖以及構(gòu)造活動(dòng)和水-巖作用活躍地區(qū)的白云巖是潛在的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層和深部碳酸鹽巖油氣勘探的重點(diǎn)目標(biāo)。圖8參45

白云巖;深埋;優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層;主控因素;勘探目標(biāo)

0 引言

白云巖是埋深大、時(shí)代老的碳酸鹽巖油氣藏的主要儲(chǔ)集層類型,油氣儲(chǔ)量可觀。在北美,碳酸鹽巖可采油氣儲(chǔ)量的80%賦存于白云巖中[1]。根據(jù)C&C公司對(duì)全球342個(gè)碳酸鹽巖油氣田的統(tǒng)計(jì),在埋深大于4 500 m或時(shí)代早于志留紀(jì)的46個(gè)碳酸鹽巖油氣田中,除4個(gè)是以灰?guī)r為儲(chǔ)集層外,其余的全部以白云巖為儲(chǔ)集層;在儲(chǔ)量巨大的墨西哥Sureste盆地埋深超過5 000 m的23個(gè)油氣田中,有18個(gè)油氣田的儲(chǔ)集層是白云巖,其可采油氣儲(chǔ)量占該盆地碳酸鹽巖總可采油氣儲(chǔ)量的90%[2]。國內(nèi)目前在四川盆地和鄂爾多斯盆地的白云巖中也都發(fā)現(xiàn)了若干大型、超大型(油)氣田,如鄂爾多斯盆地的靖邊氣田和四川盆地的羅家寨、普光氣田等。四川盆地9個(gè)大氣田中的8個(gè)都是以白云巖為儲(chǔ)集層,其中不乏4 000 m以深的深部白云巖。塔里木盆地近年來也在寒武系—下奧陶統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了大量深層優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層。白云巖油氣勘探顯示出巨大潛力。

然而,并非所有的白云巖都能成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。白云巖儲(chǔ)集層的形成與演化是一個(gè)漫長而復(fù)雜的多種地質(zhì)因素綜合作用的過程,其儲(chǔ)集物性主要有2大影響因素:其一為不同類型白云巖的巖石結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)不同的白云巖,基質(zhì)物性可有明顯差異,主要受控于原巖組構(gòu)、白云石化作用機(jī)制和作用程度;其二為白云巖的后期演化,其中關(guān)鍵建設(shè)性成巖作用的改造尤為重要。深埋環(huán)境不但可以發(fā)育基質(zhì)物性優(yōu)越的白云巖,還有利于白云巖的后期改造,形成大量有效儲(chǔ)集空間,是重要的優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層的勘探領(lǐng)域。

1 埋藏環(huán)境中白云巖的形成

并非所有的白云石化作用都能改善儲(chǔ)集層的物性,如準(zhǔn)同生期的強(qiáng)烈白云石化作用甚至?xí)档突規(guī)r原有的孔隙度。白云巖儲(chǔ)集層性質(zhì)的好壞取決于白云巖形成后所具有的結(jié)構(gòu),發(fā)生于埋藏環(huán)境中的白云石化作用往往有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的形成。

1.1 埋藏環(huán)境中發(fā)生的白云石化作用

埋藏環(huán)境中,與灰?guī)r發(fā)生反應(yīng)的白云石化流體可以是與蒸發(fā)臺(tái)地相關(guān)的鹵水,也可以是與蒸發(fā)臺(tái)地?zé)o關(guān)的富含鎂離子的地層水。埋藏白云巖既有灰?guī)r在埋藏條件下直接被交代而形成的,也有早期形成的白云巖在埋藏階段進(jìn)一步調(diào)整加強(qiáng)的產(chǎn)物。

圖1 埋藏成因白云巖的白云石與孔隙特征

埋藏條件下的白云石化作用與地表或近地表環(huán)境中發(fā)生的白云石化作用有很大區(qū)別。在蒸發(fā)臺(tái)地中與高鹽度濃縮海水有直接接觸的地表或近地表環(huán)境,鹵水對(duì)白云石的過飽和程度高,晶體成核速度快,導(dǎo)致晶粒細(xì)小,自形程度低,晶間孔不發(fā)育。此外,白云石化流體中鎂離子濃度高,參與交代反應(yīng)的流體的量大,往往會(huì)發(fā)生過度的白云石化作用,使得白云石晶體過度增大并可能造成白云石膠結(jié)物的沉淀,從而導(dǎo)致巖石致密,儲(chǔ)集層發(fā)育差,蒸發(fā)潮坪和瀉湖等環(huán)境中大規(guī)模的準(zhǔn)同生期白云巖即為此類。而在埋藏條件下,白云石化流體的濃度相對(duì)較低,對(duì)白云石的過飽和程度低,晶體成核速度慢,因此形成的白云石晶體往往較為粗大,自形程度高,在相互接觸后生長受到抑制[3],因而易于發(fā)育晶間孔而成為好儲(chǔ)集層(見圖1a),典型實(shí)例就是砂糖狀白云巖。此外,白云巖有較強(qiáng)的抗壓實(shí)能力,其孔隙度隨埋深加大而減小的程度比灰?guī)r要低,晶間孔形成后在深埋環(huán)境中仍可保存良好(見圖1b)。

在白云石化流體存在的前提下,高能沉積環(huán)境中的顆粒灰?guī)r和礁灰?guī)r在埋藏條件下更易于形成優(yōu)質(zhì)的白云巖儲(chǔ)集層。高能環(huán)境中的礁灘體原生孔隙發(fā)育,同時(shí)也容易發(fā)育由準(zhǔn)同生期層間巖溶造成的次生溶蝕孔洞,發(fā)生白云石化作用后,除可由減體積效應(yīng)產(chǎn)生新增空間外,部分原有孔隙空間也得以保存。在礁灘相灰?guī)r中,較多孔隙空間的存在也為埋藏期白云石化流體及溶蝕流體的流動(dòng)提供了條件,既有利于諸如熱液白云巖等一些后生白云巖的形成,又有利于各類溶蝕作用的發(fā)生,從而對(duì)先期形成的白云巖進(jìn)行疊加改造,產(chǎn)生更多儲(chǔ)集空間。由于高能沉積相帶水體循環(huán)良好,不具備形成準(zhǔn)同生白云巖的條件,因此,高能相帶沉積物的白云石化作用往往是在埋藏條件下發(fā)生的,易于形成儲(chǔ)集物性良好的白云巖儲(chǔ)集層。

四川盆地飛仙關(guān)組和長興組的埋藏白云巖晶粒粗,晶形好,規(guī)則的多面體狀晶間孔非常發(fā)育,糖粒狀殘余鮞粒中粗晶白云巖的平均孔隙度可達(dá)12.71%[4]。而準(zhǔn)同生白云巖主要為泥晶—微晶級(jí)的半自形—自形晶結(jié)構(gòu),晶間孔小,連通性差,巖性極為致密,塔里木盆地震旦系和古生界白云巖[5]及鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組白云巖有類似的情況。此外,埋藏成因的優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層的分布明顯受控于高能沉積相帶。四川盆地開江—梁平海槽地區(qū)的飛仙關(guān)組臺(tái)緣淺灘相普遍對(duì)應(yīng)了大孔粗喉和大孔粗中喉型高孔滲儲(chǔ)集層[6],為目前中石油探區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的羅家寨、渡河口、鐵山坡等大中型氣藏的儲(chǔ)集層,探明和控制儲(chǔ)量超過2 000×108m3[7]。在近年完鉆的七里北1井中,殘余鮞粒白云巖在5 700～5 900 m埋深仍可具有高達(dá)15%～20%的孔隙度和23.40×10-3μm2的平均滲透率,且孔隙度與滲透率之間具有良好的相關(guān)性,充分顯示了該區(qū)深層鮞灘白云巖廣闊的勘探前景。此外,臺(tái)緣灘相結(jié)晶白云巖的平均孔隙度和滲透率也分別可達(dá)8.53%和43.56×10-3μm2[7-11]。與之相反,由瀉湖等低能沉積環(huán)境中的灰?guī)r形成的準(zhǔn)同生白云巖則結(jié)構(gòu)致密,儲(chǔ)集物性差[12,13](見圖2)。與高能灘相類似,礁相同樣是形成優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層的有利相帶。加拿大阿爾伯達(dá)和安大略省多個(gè)層位的優(yōu)質(zhì)埋藏白云巖儲(chǔ)集層均發(fā)育在礁相中,平均孔隙度在10%左右[14-17]。因此,在埋藏環(huán)境中,高能沉積相帶的灰?guī)r可以形成基質(zhì)孔隙發(fā)育的優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層。

圖2 川東北飛仙關(guān)組鮞灘白云巖儲(chǔ)集層發(fā)育模式[13]

1.2 與深部熱液活動(dòng)有關(guān)的白云石化作用

熱液白云巖是近年來碳酸鹽巖儲(chǔ)集層研究的熱點(diǎn)。熱液白云巖是深部熱液對(duì)已固結(jié)的古老碳酸鹽巖進(jìn)行白云石化改造的產(chǎn)物。熱液可來源于與區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、火山活動(dòng)、變質(zhì)作用有關(guān)的構(gòu)造熱液、火山熱液和變質(zhì)熱液[18]。熱液白云巖不等同于埋藏白云巖,二者最關(guān)鍵的區(qū)別是前者要求成巖流體具備高于周圍環(huán)境至少5℃的溫度[19],而后者的形成溫度與周圍環(huán)境相同。

熱液白云巖常發(fā)育晶間孔和云化過程中原巖(灰?guī)r)受到溶蝕后形成的大量殘余溶蝕孔洞,儲(chǔ)集性優(yōu)于準(zhǔn)同生期形成的白云巖。構(gòu)造熱液白云巖已成為北美等一些國家和地區(qū)油氣的主力產(chǎn)層,部分地區(qū)熱液白云巖儲(chǔ)集層的孔隙度可超過20%[20,21]。此類白云巖是富鎂熱水在溫度和壓力升高的埋藏條件下沿拉張斷層或轉(zhuǎn)換斷層或斷裂系統(tǒng)上升,遇到滲透性差的隔擋層后側(cè)向侵入到滲透性好的圍巖中形成的白云巖[22]。構(gòu)造熱液白云巖可與鉛、鋅、重晶石等金屬或非金屬礦床伴生,主要分布于斷裂周緣(見圖3),也可沿地層走向呈巨大的條帶狀產(chǎn)出。受影響的地層一般原始孔滲性較好,如粗結(jié)構(gòu)的礁灘相沉積物。

圖3 熱液白云巖發(fā)育模式圖

深部環(huán)境中熱液的存在及斷裂的發(fā)育為熱液白云巖的形成創(chuàng)造了良好條件,因此是重要的白云巖儲(chǔ)集層勘探領(lǐng)域。最近,在塔里木盆地露頭區(qū)寒武系—奧陶系剖面上發(fā)現(xiàn)了大量粗晶孔洞白云巖(見圖4),巖石學(xué)和地球化學(xué)特征均表明其為熱液成因,揭示了塔里木盆地具有發(fā)育大規(guī)模熱液白云巖儲(chǔ)集層的條件,預(yù)示著深部寒武系—奧陶系有廣闊的勘探前景。

圖4 塔里木盆地露頭區(qū)寒武系—奧陶系熱液白云巖孔洞特征

綜上所述,就白云巖的形成機(jī)制對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育的影響而言,埋藏環(huán)境中發(fā)生的白云石化作用可以形成優(yōu)質(zhì)的白云巖儲(chǔ)集層,其中臺(tái)緣、臺(tái)內(nèi)礁灘相沉積環(huán)境是此類優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層的主要發(fā)育區(qū)(見圖5),應(yīng)是重點(diǎn)勘探相帶。

圖5 基質(zhì)孔隙發(fā)育的優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層形成模式

2 深埋環(huán)境中白云巖的改造

在深部高溫(＞75 ℃)高壓(＞20 MPa)條件下,白云巖比灰?guī)r更易溶蝕,更易形成次生孔洞,且溶蝕孔洞的充填程度低[23-27],因此在深埋條件下,白云巖比灰?guī)r有更為優(yōu)越的儲(chǔ)集性,成為深部碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的主要類型。四川盆地和塔里木盆地的孔洞白云巖埋藏均較深,尤其是塔里木盆地,絕大部分埋深大于4 000 m。四川盆地在6 000 m深處還可發(fā)現(xiàn)孔隙度超過20%的白云巖,平均孔隙度約12%,Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)集層厚度達(dá)200 m[28]。塔里木盆地塔深1井寒武系白云巖在8 400 m深度仍發(fā)育大量溶蝕孔洞,孔隙度達(dá)9.1%。深層孔洞的發(fā)育離不開深部環(huán)境中多種流體對(duì)白云巖進(jìn)行的巖溶改造(見圖6)。

圖6 白云巖深部巖溶作用模式

2.1 埋藏溶蝕作用對(duì)白云巖的改造

在埋藏環(huán)境中,溶蝕作用普遍可由生排烴過程中釋放的有機(jī)酸和CO2形成的酸性流體造成。而越來越多的研究還表明,在具備條件發(fā)生硫酸鹽還原作用的地區(qū),深埋白云巖的溶蝕改造更為顯著。硫酸鹽還原作用包括微生物硫酸鹽還原作用(BSR)和熱化學(xué)硫酸鹽還原作用(TSR),作用過程中產(chǎn)生的 H2S和CO2在溶于水后可形成酸性流體對(duì)白云巖進(jìn)行溶蝕。在深埋條件下,起作用的是 TSR,而BSR多發(fā)生于不整合面附近及淺層[29]。國內(nèi)最近在實(shí)驗(yàn)室中成功地模擬了地質(zhì)條件下的 TSR作用[30]。由于 TSR發(fā)生在高溫(＞120 ℃)條件下,故儲(chǔ)集層埋藏越深、溫度越高,就越有利于 TSR作用和溶蝕作用的發(fā)生,因此 TSR作用對(duì)于深埋環(huán)境中白云巖的改造十分有利。西加拿大沉積盆地泥盆系、美國 Gulf Coast盆地 Smackover組、阿布扎比和沙特阿拉伯二疊系 Khuff組等都是發(fā)生 TSR作用的經(jīng)典實(shí)例[31]。中國高含 H2S的氣田主要分布在四川盆地。有研究認(rèn)為,川東北飛仙關(guān)組鮞灘儲(chǔ)集層中的H2S含量與白云巖儲(chǔ)集層物性和有效厚度呈正相關(guān)關(guān)系,即 H2S的含量越高,白云巖孔洞越發(fā)育,儲(chǔ)集層有效厚度越大[32]。在高含 H2S的普光地區(qū),埋深約5 000 m的白云巖中發(fā)育海綿狀孔洞體系,孔隙度超過10%,儲(chǔ)集層有效厚度大于300 m。由此提出用H2S的含量與分布來預(yù)測儲(chǔ)集層的發(fā)育規(guī)律與分布特征。最近還有研究表明,這類深部溶蝕作用主要是由 TSR過程中產(chǎn)生的CO2造成的[33]?？傊?對(duì)于與膏巖共生的白云巖或地層水中高含SO42-地區(qū)的白云巖而言,如果地層中還具有充足的烴類和較高的溫度,具備發(fā)生 TSR作用的條件,則十分有利于白云巖的溶蝕。

白云巖的埋藏溶蝕作用具有一定的選擇性,其發(fā)育程度受原有基質(zhì)孔隙的影響。以普光氣田為例,細(xì)晶和鮞粒白云巖中的溶孔遠(yuǎn)較微晶—粉晶和藻白云巖中的發(fā)育好[4]。因此,在相同條件下,由高能相帶的沉積物轉(zhuǎn)變而成的白云巖更有利于埋藏溶蝕作用的發(fā)生。

2.2 與深部斷裂活動(dòng)有關(guān)的白云巖巖溶改造

混合水溶蝕和熱水巖溶也是近年來碳酸鹽巖儲(chǔ)集層研究的熱點(diǎn)。在盆地源熱流體沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移并與較冷的地層水混合的地帶,溶蝕作用尤為強(qiáng)烈。美國密歇根盆地Albion Scipio油田和 Stoney Point油田Trenton-Black River組白云巖就屬于這種情況[1],溶洞完全由與裂縫相關(guān)的溶蝕作用造成,與盆地基底斷裂的重新活動(dòng)有關(guān),被認(rèn)為是經(jīng)典的受裂縫控制的白云巖巖溶儲(chǔ)集層。加拿大Abenaki臺(tái)地上侏羅統(tǒng)Deep Panuke白云巖的深部溶蝕機(jī)理與之類似。另有模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),由對(duì)白云石飽和的偏堿性地層水和偏酸性熱鹵水混合而成的混合水對(duì)白云巖重新產(chǎn)生了極強(qiáng)的溶蝕能力,可造成白云巖的深部巖溶。熱水巖溶是指在碳酸鹽巖的深埋藏期由深部上升的承壓熱液及循環(huán)熱流體作用所產(chǎn)生的巖溶。鄂爾多斯盆地馬家溝組馬四段白云巖體中大量溶蝕孔洞的產(chǎn)生就是低溫?zé)嵋毫黧w活動(dòng)的結(jié)果,與燕山期的構(gòu)造增溫作用和深部基底隱伏斷裂的活動(dòng)有關(guān)。在較大埋深處,白云巖比灰?guī)r更容易產(chǎn)生開啟的有效裂縫系統(tǒng),從而有利于這類溶蝕作用的發(fā)生。

由此可見,與盆地基底斷裂活動(dòng)相關(guān)的斷層與裂縫系統(tǒng)以及伴隨產(chǎn)生的深部熱流體的活動(dòng)極大促進(jìn)了巖溶作用的發(fā)生。因此,深部環(huán)境十分有利于白云巖的巖溶改造。

2.3 風(fēng)化殼白云巖在深埋條件下優(yōu)質(zhì)物性的保持

白云巖在表生成巖環(huán)境中發(fā)生的風(fēng)化殼巖溶很少形成類似于灰?guī)r的大型縫洞,而是以發(fā)育小型溶孔溶洞為特征,形成相對(duì)均質(zhì)的孔洞體系。由淡水淋濾、膏巖礦物和殘余灰?guī)r的溶解而形成的溶蝕孔、洞、縫可使白云巖儲(chǔ)集物性得到明顯改善。但是,這種先期形成的孔洞可能在埋藏后由于被充填而失去有效性,因此,孔洞的最終保存情況對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育至關(guān)重要。與灰?guī)r不同的是,風(fēng)化殼白云巖在重新進(jìn)入埋藏環(huán)境后?？杀Ａ舸罅績?chǔ)集空間。塔里木盆地近年在牙哈—英買力地區(qū)寒武系—下奧陶統(tǒng)5 000 m以深發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模發(fā)育的風(fēng)化殼優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層,巖心中可見蜂窩狀溶蝕孔洞,充填程度極低。牙哈地區(qū)大部分風(fēng)化殼白云巖的埋深在5 900～6 300 m,但孔洞還相當(dāng)發(fā)育,局部孔隙度和滲透率分別可以達(dá)到10%和29.6×10-3μm2。一般認(rèn)為,6 000 m的埋藏深度是碳酸鹽巖孔隙發(fā)育的“死亡線”,而事實(shí)證明這種說法并不準(zhǔn)確。

風(fēng)化殼白云巖進(jìn)入埋藏環(huán)境后,由風(fēng)化殼巖溶作用形成的縫洞系統(tǒng)及伴生的不整合面為晚期溶蝕流體對(duì)儲(chǔ)集層的進(jìn)一步改造奠定了基礎(chǔ)。這種后期埋藏溶蝕流體沿早期風(fēng)化殼發(fā)生的溶蝕作用對(duì)白云巖深部儲(chǔ)集層的貢獻(xiàn)不容忽視(見圖7)。陜中氣田馬家溝組經(jīng)歷了約130 Ma風(fēng)化殼巖溶作用,在馬五段粉細(xì)晶白云巖中表現(xiàn)得最為強(qiáng)烈。馬五段在中石炭世本溪組沉積期后進(jìn)入埋藏期,埋藏溶蝕作用以風(fēng)化殼巖溶期形成的孔隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ),對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行了疊加改造,孔隙度可增加1%～3%[34]。埋藏期風(fēng)化殼巖溶孔洞的保存與疊加改造對(duì)作為鄂爾多斯盆地碳酸鹽巖天然氣主力產(chǎn)層的奧陶系馬家溝組馬五段白云巖至關(guān)重要。

圖7 晚期埋藏溶蝕作用對(duì)風(fēng)化殼白云巖的疊加改造模式圖

有研究表明,含膏白云巖較不含膏白云巖更有利于表生和淺埋藏環(huán)境中巖溶的發(fā)育[35],泥晶和細(xì)粉晶白云巖比顆粒白云巖和粗晶白云巖更容易形成風(fēng)化殼巖溶,且白云巖晶粒越細(xì)小,越容易發(fā)生破裂[36,37]。因此,蒸發(fā)臺(tái)地中部分與膏巖共生的白云巖一方面由于是較致密的準(zhǔn)同生白云巖而不利于形成基質(zhì)物性好的儲(chǔ)集層,但另一方面又容易受到風(fēng)化殼巖溶的有效改造,為進(jìn)入埋藏環(huán)境后白云巖物性的進(jìn)一步改善創(chuàng)造了條件。

由此可見,無論白云巖本身基質(zhì)物性如何,經(jīng)歷后期改造后都可能成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。其中,巖溶改造對(duì)于較為致密的白云巖成為儲(chǔ)集層起決定性作用,而對(duì)于基質(zhì)物性本身較好的白云巖則可進(jìn)一步改善其儲(chǔ)集物性,所形成的孔洞在深層仍可得以保持(見圖8)。因此,在埋藏條件下形成并經(jīng)歷后期巖溶改造的白云巖最有可能具備優(yōu)良的儲(chǔ)集性,成為基質(zhì)孔隙和溶蝕孔洞均發(fā)育的復(fù)合型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。加拿大新斯科舍省Abenaki臺(tái)地上侏羅統(tǒng)Deep Panuke優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層的白云石化作用及后期溶蝕作用均發(fā)生在深埋環(huán)境中,發(fā)育晶間孔和溶孔,儲(chǔ)集層局部測井解釋孔隙度可高達(dá)40%[38]。

圖8 不同類型白云巖的巖溶改造和在深埋條件下孔洞的保持

2.4 重結(jié)晶作用對(duì)深埋白云巖的影響

白云巖在深埋環(huán)境中的重結(jié)晶作用很普遍,雖然不如巖溶作用對(duì)儲(chǔ)集層的改造那樣顯著和直觀,但很多時(shí)候會(huì)對(duì)基質(zhì)物性產(chǎn)生較大影響,因此也是不可忽視的。對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育的影響而言,重結(jié)晶作用具有一定的不確定性。適度的重結(jié)晶可使晶體變大、晶形變好,形成更多晶間孔,有利于白云巖儲(chǔ)集物性的改善。如:四川盆地長興組礁白云巖的2次重結(jié)晶作用形成了大量晶間孔[39];資陽地區(qū)震旦系燈影組層狀白云巖儲(chǔ)集層主要為重結(jié)晶較強(qiáng)的晶粒白云巖[40,41];普光氣田下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組殘余鮞粒白云巖中由于普遍發(fā)生了重結(jié)晶作用而形成大量晶間孔和殘余晶間溶孔,成為孔隙度高達(dá)8.74%的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層[4]。此外,晶粒增大可導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力減小而容易形成晶間縫隙。任丘油田霧迷山組白云巖和塔里木盆地東北部震旦系—奧陶系白云巖中發(fā)生重結(jié)晶作用的部位都存在這種晶間縫隙[42,43]。但另一方面,如果重結(jié)晶作用過于強(qiáng)烈,晶體的不斷長大會(huì)導(dǎo)致晶間孔縮小甚至消失[44,45]、晶粒呈鑲嵌狀,從而使白云巖孔滲性變差。

3 結(jié)論

白云巖儲(chǔ)集層是多因素綜合作用的產(chǎn)物,其儲(chǔ)集性的好與差取決于白云巖本身的結(jié)構(gòu)特征及其經(jīng)歷后期改造的情況。發(fā)生于埋藏環(huán)境的白云石化作用有利于形成基質(zhì)物性優(yōu)越的白云巖。同時(shí),埋藏環(huán)境也為白云巖的后期改造提供了有利條件。由高能相帶沉積物在埋藏條件下形成的埋藏白云巖和熱液白云巖,以及構(gòu)造活動(dòng)和水-巖作用活躍地區(qū)的白云巖是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的重點(diǎn)勘探目標(biāo)。在深埋條件下,白云巖既可以發(fā)育大量晶間孔,又容易形成溶蝕孔洞,孔洞形成后保存情況良好,有效儲(chǔ)集空間的發(fā)育可以不明顯受白云巖埋藏深度的制約。因此,深埋環(huán)境中的白云巖仍可具備優(yōu)越的儲(chǔ)集物性,是一類重要的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層,是深部碳酸鹽巖油氣勘探的一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。加大深層、超深層白云巖的研究與勘探力度對(duì)于未來發(fā)現(xiàn)更多的油氣特別是天然氣資源無疑有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文成文過程中得到了中國石油勘探開發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)中心的大力支持,此外,中國石油塔里木油田公司、長慶油田公司、西南油氣田公司等單位給予了大力協(xié)助,在此一并表示感謝。

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Master control factors of deep high-quality dolomite reservoirs and the exploration significance

Zhang Jing,Hu Jianyi,Luo Ping,Song Jinmin

(PetroChina Research Institute ofPetroleum Ex ploration&Development,Beijing100083,China)

Dolomite is an important type of carbonate reservoirs.The understanding on the master control factors of high-quality dolomite reservoirs and the corresponding geological settings is of great significance to dolomite hydrocarbon exploration.Theories and case studies prove that the initial rock and the mechanism of dolomitization are key influential factors on the matrix physical properties of the dolomite.Karstification is the most critical process in the development of high-quality dolomite reservoir.Recent diagenesis study indicates that a great amount of intercrystal and corrosion pores and corrosion cavities can be developed and preserved in deep-seated dolomites,which can also form high quality reservoir.In conclusion,the burial dolomite and matrix replacive hydrothermal dolomite which are transformed from high energy sediments,and the dolomite in areas with active tectonics and water-rock interaction are potential high-quality reservoirs and key exploration targets.

dolomite;deep burial;quality reservoir;master control factor;exploration target

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)項(xiàng)目(2006CB202304)

TE122.2

A

1000-0747(2010)02-0203-08

張靜(1979-),女,北京市人,博士,主要從事碳酸鹽巖儲(chǔ)集層研究工作。地址:北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào),中國石油勘探開發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)中心一區(qū)414室,郵政編碼:100083。E-mail:zj_1224@petrochina.com.cn

2008-10-06

2009-12-20

(編輯 王大銳 繪圖 李秀賢)