文華國，宮博識，鄭榮才，劉合年，吳 蕾，陳仁金，李世臨，陳守春

1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／沉積地質(zhì)研究院，成都 610059 2.中國石油（土庫曼斯坦）阿姆河天然氣公司，土庫曼斯坦巴格德雷 744000 3.中國石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400021

土庫曼斯坦薩曼杰佩氣田卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖沉積－成巖系統(tǒng)

文華國1，宮博識1，鄭榮才1，劉合年2，吳 蕾2，陳仁金2，李世臨3，陳守春3

1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／沉積地質(zhì)研究院，成都 610059 2.中國石油（土庫曼斯坦）阿姆河天然氣公司，土庫曼斯坦巴格德雷 744000 3.中國石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400021

以土庫曼斯坦阿姆河盆地薩曼杰佩氣田主力油、氣產(chǎn)層卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖為例，根據(jù)沉積相、成巖作用方式、成巖演化序列和相對應(yīng)的地質(zhì)作用產(chǎn)物特征，綜合研究Fe、Mn、Sr微量元素，C、O、Sr穩(wěn)定同位素，流體包裹體和陰極發(fā)光等地球化學(xué)特征反映的成巖環(huán)境和成巖流體性質(zhì)。按“水文體制”將卡洛夫－牛津階劃分為不同成巖階段的海水－淡水、壓實(shí)鹵水和深循環(huán)溫壓水3個(gè)成巖系統(tǒng)，認(rèn)為沉積－成巖系統(tǒng)與儲(chǔ)層在時(shí)空上具有良好的耦合關(guān)系，可歸結(jié)為：臺(tái)地邊緣生物礁和淺灘相控制了儲(chǔ)層的區(qū)域分布；早成巖階段淡水系統(tǒng)溶蝕作用和壓實(shí)鹵水成巖系統(tǒng)的淺埋藏白云巖化作用是形成儲(chǔ)層的基礎(chǔ)；中成巖階段的溫壓水成巖系統(tǒng)埋藏溶蝕作用、中－深埋藏白云石化作用和構(gòu)造破裂作用擴(kuò)大了儲(chǔ)層規(guī)模，提高了儲(chǔ)層質(zhì)量，對優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育貢獻(xiàn)最大。

沉積相；碳酸鹽巖；儲(chǔ)層；沉積－成巖系統(tǒng)；卡洛夫－牛津階；薩曼杰佩氣田；土庫曼斯坦

0 前言

含油氣盆地沉積－成巖系統(tǒng)與儲(chǔ)層在時(shí)間－空間上的匹配關(guān)系，是當(dāng)今沉積學(xué)及石油地質(zhì)學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一［1－4］，已發(fā)展為沉積巖石學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)與測試技術(shù)相互滲透的一門新興邊緣學(xué)科［3－5］。沉積與成巖是盆地地質(zhì)作用中兩個(gè)相連續(xù)但完全不同的地質(zhì)過程。由于成巖對沉積的繼承性，所以，從沉積微相入手研究成巖作用，能有效地為儲(chǔ)層預(yù)測提供依據(jù)［3，6］。土庫曼斯坦阿姆河盆地石油和天然氣資源極其豐富［7］，含油、氣層位為中－上侏羅統(tǒng)卡洛夫－牛津階，具備非常優(yōu)越的生、儲(chǔ)、蓋組合和成藏條件。在以往的工作中多注重于油氣勘探開發(fā)，而基礎(chǔ)地質(zhì)研究很少，資料嚴(yán)重匱乏。近年來在該地區(qū)針對卡洛夫－牛津階儲(chǔ)層特征［8］、孔隙演化與成巖作用特征［9－10］等方面已有零星的研究報(bào)道。筆者嘗試從沉積－成巖系統(tǒng)角度出發(fā)，結(jié)合Fe、Mn、Sr微量元素，C、O、Sr穩(wěn)定同位素和流體包裹體等地球化學(xué)分析手段，對該地區(qū)卡洛夫－牛津階沉積相、成巖作用與儲(chǔ)層時(shí)－空匹配關(guān)系進(jìn)行深入研究，深化該地區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育和分布規(guī)律的認(rèn)識。

1 地質(zhì)概況

阿姆河盆地大地構(gòu)造位于中亞構(gòu)造區(qū)中西部，屬于海西期多個(gè)地體拼貼而成的圖蘭地臺(tái)東南部的一部分，為一個(gè)大型中生代疊合沉積盆地。根據(jù)構(gòu)造形態(tài)，阿姆河盆地被劃分為科佩特山前坳陷、中央卡拉庫姆隆起和查爾朱階地等幾個(gè)大型構(gòu)造單元（圖1），盆地內(nèi)主要發(fā)育北西向和北東向的2組斷裂，控制了盆地構(gòu)造格局和沉積蓋層分布特征?；诪槁裆钭兓艽蟮墓派缁鸪蓭r和變質(zhì)巖，之上廣泛發(fā)育二疊－三疊系和下侏羅統(tǒng)陸相和海陸交互的含煤碎屑巖建造，以及中、上侏羅統(tǒng)和白堊系的碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖建造。位于阿姆河盆地中偏北部的薩曼杰佩氣田中－上侏羅統(tǒng)卡洛夫－牛津階為淺水臺(tái)地碳酸鹽巖沉積，厚度330～440m，自下而上劃分為7個(gè)巖性段（圖2），儲(chǔ)層主要發(fā)育于生物礁層、礁上層、塊狀灰?guī)r層和層狀灰?guī)r層等臺(tái)地邊緣生物礁與淺灘相的生物礁灰?guī)r和顆粒灰?guī)r中，具備非常優(yōu)越的天然氣生、儲(chǔ)、蓋組合配置條件。

2 沉積相特征

研究區(qū)卡洛夫－牛津階巖性主要為灰?guī)r，可進(jìn)一步細(xì)分出泥晶灰?guī)r、顆粒灰?guī)r及礁灰?guī)r等，少數(shù)灰?guī)r發(fā)生輕微硬石膏化和白云石化，儲(chǔ)集巖主要為礁灰?guī)r與顆?；?guī)r；生物類型豐富，以各類淺水底棲的窄鹽度生物為主；造礁生物主要為厚殼蛤，次為珊瑚，少量層孔蟲和苔蘚蟲。其沉積相展布和演化特征符合里德的碳酸鹽臺(tái)地概念［12］，可劃分出局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣和臺(tái)地前緣緩斜坡等相帶，并可進(jìn)一步劃分出瀉湖、臺(tái)內(nèi)淺灘、緩斜坡、臺(tái)地邊緣淺灘、臺(tái)地邊緣礁亞相及若干微相類型（圖2）。其中：臺(tái)緣生物礁在平面上沿臺(tái)地邊緣呈丘狀和長垣狀分布，垂向上與臺(tái)緣淺灘密切共生；臺(tái)緣淺灘由于受波浪和潮汐作用共同控制，水動(dòng)力條件極強(qiáng)，以沉積亮晶顆?；?guī)r為主，灰泥組分少，有利儲(chǔ)層發(fā)育的相帶主要為臺(tái)地邊緣生物礁和淺灘。

3 成巖階段劃分與成巖作用特征

圖1 阿姆河右岸地區(qū)區(qū)域構(gòu)造略圖（據(jù)文獻(xiàn)［11］略有修改）Fig.1 Overview of areal structure of the Amu Darya right bank area（from reference［11］，slightly modified）

根據(jù)卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖成巖作用與儲(chǔ)層發(fā)育關(guān)系可劃分為破壞性和建設(shè)性兩種成巖作用類型，其中：破壞性成巖作用有壓實(shí)作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、硬石膏化作用、硅化作用、黃鐵礦化作用、天青石化作用，建設(shè)性成巖作用包括白云石化作用、重結(jié)晶作用、溶蝕作用和破裂作用［8，10］。最有利于儲(chǔ)層發(fā)育的成巖作用為白云石化作用、溶蝕作用和破裂作用。

據(jù)Sam53－1井充填縫合線的有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率測定結(jié)果［10］，Ro值為0.56%～0.74%，平均為0.63%，對應(yīng)的成巖溫度為90～100℃［13］，按現(xiàn)今地溫梯度3.2℃／100m和年平均溫度15℃推算，研究區(qū)卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖曾經(jīng)達(dá)到的最大埋藏深度區(qū)間為3 500～3 600m。參照國家碳酸鹽巖成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)（SY／T 5478－2003）［14］，認(rèn)為成巖強(qiáng)度達(dá)到中成巖階段A期，最大可達(dá)中成巖階段B期。又據(jù)流體包裹體測定結(jié)果［15］，均一溫度主體分布于90～110℃，略高于鏡質(zhì)體反射率測定的成巖溫度，也可佐證成巖強(qiáng)度為中成巖階段A－B期。根據(jù)上述成巖溫度測定和最大埋藏深度推算結(jié)果，從成巖作用的過程出發(fā)，可將卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖成巖演化劃分出同生－準(zhǔn)同生成巖階段、早成巖階段和中成巖階段。

準(zhǔn)同生成巖階段典型的成巖作用 早期櫛殼狀等厚環(huán)邊膠結(jié)作用發(fā)生在準(zhǔn)同生期海水潛流帶，在原生孔隙較發(fā)育的礁、灘相灰?guī)r中，膠結(jié)物大多為方解石，主要圍繞生屑等顆粒生長或充填骨架間孔隙（圖3A），環(huán)邊厚0.05～0.15mm。準(zhǔn)同生白云巖化作用主要發(fā)育微晶白云巖（圖3B），常伴生有藻紋層、泥紋、石膏和莓狀黃鐵礦等，白云石晶體細(xì)小，呈他形，粒徑為0.02～0.04mm，其成因可用薩勃哈潮坪和灘頂?shù)缺┞董h(huán)境蒸發(fā)泵白云巖化模式加以解釋［5］。

圖2 薩曼杰佩氣田卡洛夫－牛津階沉積相－儲(chǔ)層物性綜合柱狀圖（Sam53－1井）Fig.2 Comprehensive column of sedimentary facies and reservoir characteristic of Callovian－Oxfordian Formation in Amu Darya basin（from Sam53－1well）

早成巖階段典型的成巖作用 中等粒狀－粗晶方解石膠結(jié)作用。早成巖階段早期為環(huán)邊生長的等軸粒狀方解石，主要充填生屑顆?；蚬羌荛g孔隙（圖3C），晶體干凈透明，粒徑為0.05～0.2mm；到早成巖階段晚期，由于方解石晶體繼續(xù)增生變大，形成干凈明亮的粗晶，粒徑可達(dá)0.5～2.0mm，主要充填各類剩余孔隙空間。壓實(shí)和壓溶作用，鏡下鑒定結(jié)果表明在灰?guī)r中的顆粒多呈點(diǎn)－線接觸；另外，壓溶作用主要導(dǎo)致壓溶面兩側(cè)的物質(zhì)組分出現(xiàn)差異溶解而形成縫合線（圖3D），并常見壓溶殘?jiān)涮羁p內(nèi)。淺埋藏白云巖化作用，產(chǎn)物主要為微－粉晶白云巖，局部含灰質(zhì)，白云石晶體呈漂浮狀分布于灰泥基質(zhì)之中，由于白云石化作用不徹底，導(dǎo)致晶體殘余有較多微晶方解石和雜質(zhì)（圖3E），在單偏光下晶面較污濁，晶體呈半自形，粒徑為0.03～0.1mm。

圖3 薩曼杰佩氣田卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖常見的成巖作用類型Fig.3 Sketch map of the different diagenetic in caibonate rocks of Callovian－Oxfordian in Samandepe gasfield

中成巖階段典型的成巖作用 中－深埋藏白云巖化作用，產(chǎn)物主要為粉－細(xì)晶白云巖，常常由早成巖階段灰質(zhì)白云巖演變而來，當(dāng)埋深加大，白云巖化流體繼續(xù)供給時(shí)，灰泥基質(zhì)中呈漂浮狀的白云石進(jìn)一步發(fā)生重結(jié)晶作用，往往形成半自形－自形的白云石晶體（圖3F），粒徑為0.06～0.15mm。溶蝕作用，主要發(fā)生在原生孔隙較發(fā)育的顆?；?guī)r中，以形成大量粒間溶孔和鑄?？诪橹?，局部發(fā)育沿壓溶縫或破裂縫溶蝕擴(kuò)大形成的溶縫，孔縫大部分連通性較好，伴隨有機(jī)質(zhì)成熟形成的有機(jī)酸溶蝕疊加改造，形成的非組構(gòu)選擇性溶蝕孔、縫、洞十分發(fā)育（圖3G，H）。破裂作用，由此作用形成的各類裂縫（圖3I，J）在研究區(qū)普遍發(fā)育，無論是多孔的礁灰?guī)r抑或顆?；?guī)r，甚至是致密的泥－微晶灰?guī)r，倘若裂縫發(fā)育，很大程度上可提高儲(chǔ)層的滲透性，從而非常有利于油氣運(yùn)移和聚集；硅化、硬石膏化（圖3K）、天青石化（圖3L）和次生礦物充填作用，主要充填各類孔隙和裂縫，并造成儲(chǔ)層的孔、喉被封堵而對儲(chǔ)層發(fā)育不利。

4 地球化學(xué)特征反映的成巖流體性質(zhì)

沉積物一旦進(jìn)入埋藏環(huán)境就開始進(jìn)入成巖過程；因此，沉積巖從微觀到宏觀組構(gòu)無不存在成巖作用的烙印［15］，現(xiàn)今的沉積巖常是沉積和成巖作用地質(zhì)信息疊加的結(jié)果，碳酸鹽礦物的地球化學(xué)組成能夠很好地示蹤成巖環(huán)境及其形成過程［16］。為深入了解研究區(qū)卡洛夫－牛津階儲(chǔ)層各階段成巖流體性質(zhì)、來源，并進(jìn)一步劃分成巖系統(tǒng)，有必要對各類碳酸鹽巖的Fe、Mn、Sr微量元素、C、O、Sr穩(wěn)定同位素、流體包裹體等地球化學(xué)特征展開分析。

4.1 Fe、Mn、Sr微量元素特征

成巖過程中文石或高鎂方解石轉(zhuǎn)化為方解石，白云石化和去白云石化等作用都伴隨著微量元素在孔隙水與碳酸鹽礦物之間進(jìn)行重新分配和平衡的水－巖反應(yīng)過程［17］。因此，在碳酸鹽巖成因解釋中，F(xiàn)e、Mn、Sr等微量元素比Ca、Mg主元素更能反映沉積環(huán)境和成巖流體等方面的信息［18－19］。

1）從不同類型樣品的Fe、Mn、Sr微量元素分布范圍及平均值分析［18－19］，都具有很高的Fe含量、較高的Sr含量和較低的Mn含量，總體顯示成巖流體具有缺乏大陸淡水影響的較強(qiáng)還原性特點(diǎn)。

2）微晶灰?guī)r由于較致密，受埋藏期流體溶蝕改造作用弱，微量元素分布上大致保留了原始沉積物組成特征；顆粒灰?guī)r和礁灰?guī)r孔滲性好，受埋藏期流體溶蝕作用強(qiáng)烈，與微晶灰?guī)r比較，F(xiàn)e、Mn嚴(yán)重貧化，而Sr變化不大，顯示經(jīng)歷了低Fe、Mn的地層源流體改造［19］。

3）具較小離子半徑的Fe2＋、Mn2＋在白云巖中含量較高，而較大離子半徑的Sr2＋含量相對較低；由于白云巖中Sr2＋分配系數(shù)〈〈1，在Mg2＋／Ca2＋值的增加和Mg2＋置換Ca2＋的過程中，Sr2＋由于重新分配趨于流失，而Fe2＋、Mn2＋則相對富集，而此特征也反映了成巖流體具有較高溫度和較強(qiáng)還原性的地層源流體性質(zhì)。

4）雖然晶粒白云巖Fe2＋、Mn2＋含量與灰質(zhì)粉晶白云巖相似，但Sr2＋含量遠(yuǎn)低于灰質(zhì)白云巖，說明兩類白云巖為同一流體不同強(qiáng)度交代作用結(jié)果，Sr含量有隨白云石化強(qiáng)度加大而降低的演化特點(diǎn)。

5）充填溶洞和裂縫的方解石晶體與顆?；?guī)r和礁灰?guī)r的Fe、Mn、Sr組成特征接近，說明沉淀方解石晶體的物質(zhì)主要來源于被溶蝕的這兩類灰?guī)r。

4.2 C、O同位素特征

欠穩(wěn)定的文石、鎂方解石、原白云石等碳酸鹽沉積物在成巖過程中會(huì)發(fā)生礦物相轉(zhuǎn)變、重結(jié)晶和交代及碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀，都會(huì)使原始沉積物的C、O同位素組分發(fā)生變化。因此，成巖環(huán)境流體來源不同，碳酸鹽巖的C、O同位素組成也不同，這些差異可作為識別成巖環(huán)境和成巖流體性質(zhì)的標(biāo)志［19］。

1）從各樣品的C、O同位素分布范圍及平均值（圖4）分析，以微晶灰?guī)r為代表的正常海相灰?guī)rδ13C平均值（4.33‰）（δ13C為δ13CPDB）和δ18O平均值（－1.5‰）（δ18O為δ18OPDB）與Bartolini［20］報(bào)道的古地中海牛津階正常海相灰?guī)r的δ13C和δ18O值基本一致，表明微晶灰?guī)r形成于正常海相環(huán)境；其他類型樣品的δ13C均值（2.99‰～4.87‰）變化不大且偏正，而δ18O均值（－4.86‰～－1.5‰）變化范圍較大，且具有向高負(fù)值方向偏移的演化特點(diǎn)，反映地層中的流體隨成巖強(qiáng)度加大，具有溫度逐漸增高、δ18O呈逐漸消耗的演化趨勢。

2）Neilson等［21］對阿姆河盆地同時(shí)期碳酸鹽巖顆粒周圍的等粒狀方解石膠結(jié)物的C、O同位素微區(qū)取樣分析（圖4右圖），δ18O值分布于－8‰～0‰，顯示為淺埋藏條件下早成巖作用產(chǎn)物，δ13C值分布于0‰～6‰，與源于碳酸鹽巖骨架代表海水的碳同位素值較為吻合［21］，也佐證了早成巖期成巖流體性質(zhì)接近于地層封存的海源水性質(zhì)。

圖4 各類碳酸鹽巖及膠結(jié)物的C、O同位素特征Fig.4 Compared with the seawater of Callovian－Oxfordian period，δ13 C andδ18 O distribution of different types of the carbonate rocks

3）與同時(shí)期海水δ18O值比較，所有云質(zhì)灰?guī)r、晶粒白云巖、充填溶洞和裂縫的方解石樣品的δ18O值均跨越該時(shí)期正常海水δ18O值范圍（圖4），且明顯偏負(fù)。這些樣品是埋藏條件下由于溫度效應(yīng)為主導(dǎo)因素的成巖作用產(chǎn)物，依據(jù)如下：由于埋藏條件下有比近地表?xiàng)l件更高的溫度，熱同位素分餾作用會(huì)使穩(wěn)定同位素進(jìn)入白云石晶格，這樣導(dǎo)致埋藏條件的成巖流體比晚侏羅世海水具有偏負(fù)的O同位素值，利用Keith和Weber［22］鹽度指數(shù)（Z）計(jì)算公式計(jì)算的這幾類樣品的Z平均值變化范圍為133.5～135.1，均大于120，反映成巖流體均具有海源水高鹽度性質(zhì)；鄭榮才等［23］對該類白云石進(jìn)行的陰極發(fā)光性分析，認(rèn)為高的Fe2＋和Mn2＋含量，弱－極弱棕紅色－玫瑰紅色或磚紅色陰極發(fā)光性反映埋藏條件下的孔隙流體條件；與古地中海晚侏羅世海水的δ13C值相比較，這幾類巖石的δ13C值（平均值3.95‰～4.87‰）均較同時(shí)期正常海水（2.5‰～3.2‰）［20］偏正，說明這些樣品在成巖過程中地層水較當(dāng)時(shí)海水咸化，13C值呈現(xiàn)富集狀態(tài)。大量的研究成果［24－26］已經(jīng)表明：淡水作用、有機(jī)質(zhì)烴類的氧化或發(fā)酵作用均會(huì)導(dǎo)致13C的貧化；另外，若樣品中存在烴類物質(zhì)的混入，δ13C值會(huì)明顯的負(fù)偏移，而本區(qū)碳酸鹽巖的δ13C值偏正，充分說明其成巖過程早在大量烴類注入之前就已經(jīng)完成，且發(fā)生在遠(yuǎn)離大陸淡水的相對封閉的、以溫度為主控因素的海源地層水成巖系統(tǒng)中。

4）2件白堊樣品的C、O同位素特征與同期各類樣品相比具有最低的δ13C平均值和更大的δ18O負(fù)偏移幅度（圖4），Z值也為所有樣品最低值；據(jù)此2件白堊樣品都取自于含氣水層，認(rèn)為灰?guī)r儲(chǔ)層的白堊化作用與貧13C和18O的油田水成巖流體有關(guān)，熱液蝕變過程中δ18O值具有更大幅度的負(fù)偏移效應(yīng)。

4.3 Sr同位素特征

基于87Sr與86Sr質(zhì)量差太小而缺乏Sr同位素分餾效應(yīng)的原理，當(dāng)碳酸鹽礦物沉淀時(shí)，它們從流體中獲取的Sr同位素組成取決于流體的87Sr／86Sr值［18］。因此，保存在碳酸鹽礦物中的87Sr／86Sr值，為研究碳酸鹽巖地層沉積時(shí)的海水87Sr／86S值和地質(zhì)年代（Sr同位素地層）或沉淀碳酸鹽礦物的成巖流體性質(zhì)和來源［27－28］均可提供可靠的Sr同位素地球化學(xué)信息。

1）生物殼體對原始海水87Sr／86Sr值具有較好的代表性［29］，其87Sr／86Sr值（0.706 812）可作為正常海相87Sr／86Sr值的參照物（表1），在全球Sr同位素曲線上標(biāo)定的年齡為157.2Ma。

2）微晶灰?guī)r87Sr／86Sr值的變化范圍為0.703 808～0.709 776，高值部分大于該時(shí)期全球海水變化范圍（0.706 789～0.706 942），平均值（0.707 177）也略高于厚殼蛤殼體代表的原始海水87Sr／86Sr值（0.706 812）；原因與部分樣品含有較多的泥質(zhì)組分（X衍射分析結(jié)果，表明部分樣品含2%～5%的泥質(zhì)組分）、而泥質(zhì)組分中含有較高的殼源87Sr有關(guān)［30］。因此，除1件含泥最高樣品的87Sr／86Sr值受到影響外，微晶灰?guī)r的87Sr／86Sr平均值（0.706 852）對同時(shí)期海水87Sr／86Sr值的組成特征仍具有很好的代表性。

表1 薩曼杰佩氣田卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖Sr同位素分析數(shù)據(jù)Table 1 Distribution of Sr isotopes of carbonate rocks ofCallovian－Oxfordian stage

3）顆?；?guī)r87Sr／86Sr平均值（0.706 847）與厚殼蛤殼體（0.706 812）和微晶灰?guī)r（0.706 852）基本一致，反映顆粒灰?guī)r總體上保持了原始海水的Sr同位素組成特征，可能與顆粒灰?guī)r在沉積時(shí)水動(dòng)力條件強(qiáng)、泥質(zhì)組分被淘洗干凈、埋藏期成巖流體影響小有關(guān)，說明顆?；?guī)r仍處于以膠結(jié)、壓實(shí)和輕微溶蝕作用為主的中成巖階段，保存了較好的原始粒間孔。

4）礁灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、晶粒白云巖及縫洞充填的方解石晶體的87Sr／86Sr值具有很大的變化范圍，但它們本身的平均值接近；這一方面說明地層中存在著一種富87Sr的成巖流體，同時(shí)也證明了礁灰?guī)r的強(qiáng)烈溶蝕作用、沉積物的白云石化作用和充填溶洞、裂縫的方解石沉淀作用，都是同一富87Sr流體在不同成巖階段與不同成巖對象發(fā)生不同水－巖反應(yīng)作用的產(chǎn)物［18］。

4.4 流體包裹體特征

5件充填洞縫的方解石和天青石樣品流體包裹體均一溫度測定結(jié)果［18］有如下特點(diǎn)：

1）均一溫度分布范圍較寬，為85.2～136.3℃，平均溫度為101.1℃，分布范圍可以分為3個(gè)區(qū)間：70～＜90℃、90～＜110℃和110～140℃，主體溫度分布于90～110℃。

2）鹽度（w（NaCl））分布范圍較寬，w（NaCl）為13.07%～23.18%，平均值為19.8%，分布范圍包括10%～＜15%、15%～＜20%和20%～25%3個(gè)區(qū)間，主體分布于20%～25%。

3）據(jù)4件縫洞充填的熱液方解石樣品的氣－液兩相流體包裹體均一溫度和鹽度測定結(jié)果［18］，結(jié)合熱液方解石的δ13C和δ18O值與云質(zhì)灰?guī)r、晶粒白云巖非常接近的特點(diǎn)，可確定白云巖化和熱液方解石的沉淀發(fā)生在具備一定埋藏深度和溫壓條件的、具有熱鹵水性質(zhì)的成巖流體中，屬于深循環(huán)溫壓水系統(tǒng)中同一成巖流體在不同階段與不同對象發(fā)生不同水－巖反應(yīng)作用的產(chǎn)物。

4）流體包裹體特征反映出卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖多期次的成巖歷史，總體具有成巖強(qiáng)度加大、流體包裹體均一溫度逐漸升高的演化特點(diǎn)，可為成巖系統(tǒng)與儲(chǔ)層發(fā)育關(guān)系研究提供信息。如：準(zhǔn)同生階段海底成巖環(huán)境的樣品不含包裹體；早成巖階段近地表→淺埋藏成巖環(huán)境樣品不含或含少量均一溫度較低的液相包裹體（70～90℃）；中成巖A期中埋藏成巖環(huán)境樣品發(fā)育大量氣液兩相鹽水包裹體，均一溫度較高（90～110℃），局部出現(xiàn)熱液高嶺石充填物；而中成巖B期深埋藏成巖環(huán)境樣品不僅含大量氣液兩相鹽水包裹體和開始出現(xiàn)純氣相有機(jī)包裹體，而且均一溫度達(dá)到最高值（110～140℃）。

5 沉積－成巖系統(tǒng)與儲(chǔ)層發(fā)育關(guān)系

5.1 成巖系統(tǒng)劃分

基于成巖作用與流體之間存在的密切關(guān)系，以流體性質(zhì)和活動(dòng)特征為依據(jù)進(jìn)行成巖系統(tǒng)的劃分有其恰當(dāng)之處［2］。綜合上述各成巖階段特征產(chǎn)物的地球化學(xué)特征所反映的成巖作用方式、成巖階段、成巖環(huán)境和成巖流體性質(zhì)，按“水文體制”與相對應(yīng)的地質(zhì)作用過程和相應(yīng)的水化學(xué)與成巖反應(yīng)及其組合特征［2］，將研究區(qū)卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖的成巖演化劃分為海水－淡水、封存壓實(shí)鹵水、深循環(huán)溫壓水3個(gè)系統(tǒng)（圖5）。其中：早期等厚環(huán)邊膠結(jié)作用、準(zhǔn)同生期白云石化作用發(fā)生在海水成巖系統(tǒng)，成巖流體具有低溫海源水性質(zhì)，早成巖期中等粒狀－粗晶方解石膠結(jié)、溶蝕作用為典型的大氣淡水成巖系統(tǒng)產(chǎn)物，成巖流體具有淡化的大氣水成巖流體性質(zhì)；壓實(shí)、壓溶作用和淺埋藏白云石化作用發(fā)生在封存壓實(shí)鹵水成巖系統(tǒng)中，成巖環(huán)境具有還原性，成巖流體具有濃縮海水的性質(zhì)和逐漸增溫的演化趨勢；中成巖期－深埋藏白云石化、溶蝕作用、熱液硅化、高嶺石化和熱液方解石充填作用發(fā)生在深循環(huán)溫壓水成巖系統(tǒng)中，成巖環(huán)境為相對封閉、缺乏大陸淡水影響的、以溫度為主控因素的埋藏環(huán)境。3個(gè)系統(tǒng)彼此并不孤立，互為聯(lián)系，對各類碳酸鹽巖多期作用、連續(xù)改造。

圖5 研究區(qū)成巖系統(tǒng)劃分及成巖演化模式Fig.5 Diagenesis systems division and evolution pattern of of Callovian－Oxfordian stage

5.2 沉積－成巖系統(tǒng)與儲(chǔ)層發(fā)育耦合關(guān)系

1）研究區(qū)卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖儲(chǔ)層受沉積相帶的控制，尤其是原生孔隙的發(fā)育主要位于臺(tái)地邊緣生物礁和淺灘相帶（圖2），是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的基礎(chǔ)，綜合不同沉積微相和巖石類型的物性分析資料［18］可以看出：卡洛夫－牛津階碳酸鹽巖孔隙度為0.2%～24.2%，平均值為9.8%，滲透率變化范圍較大，分布在（0.01～3 155.3）×10－3μm2，平均值為54.0×10－3μm2，以臺(tái)地邊緣生物礁灰?guī)r孔滲為最高，大多數(shù)為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；次為臺(tái)地邊緣淺灘和臺(tái)內(nèi)淺灘相帶中的亮晶生物屑灰?guī)r、白云質(zhì)生物屑灰?guī)r、微－亮晶砂屑生物屑灰?guī)r和鮞粒灰?guī)r，大多數(shù)為好儲(chǔ)層；臺(tái)地前緣淺水緩坡、灰泥丘和開闊臺(tái)地灘間等微相的微晶生物屑球?；?guī)r和生物屑微晶灰?guī)r大多數(shù)為較好－中等儲(chǔ)層；而開闊和局限臺(tái)地諸微相的微晶灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r大多數(shù)為差或非儲(chǔ)層。

2）準(zhǔn)同生階段的海水（孔隙水）成巖系統(tǒng)，以壓實(shí)作用和膠結(jié)作用為主，原生的粒間孔和粒內(nèi)孔大部分被充填而孔隙不發(fā)育。

3）早成巖早期階段的淡水成巖系統(tǒng)，以中等粒狀－粗晶方解石膠結(jié)作用和溶蝕作用為主，受大氣淡水影響，膠結(jié)作用主要表現(xiàn)為中等粒狀－粗晶方解石膠結(jié)充填各類剩余孔隙空間，對儲(chǔ)層發(fā)育極為不利，而早期溶蝕作用也可形成粒間溶孔、鑄?？缀蜕锕羌苋芸椎却紊紫抖鴮?chǔ)層發(fā)育有利；早成巖中、晚期階段的壓實(shí)封存鹵水成巖系統(tǒng)，盡管壓實(shí)、壓溶和進(jìn)一步的膠結(jié)作用使大部分原生孔隙遭到充填破壞，但該時(shí)期大范圍的埋藏白云巖化及重結(jié)晶作用有利于晶間孔的發(fā)育。

4）中成巖階段的深循環(huán)溫壓水成巖系統(tǒng)，以連晶膠結(jié)作用、埋藏溶蝕作用、重結(jié)晶作用、白堊化作用、中－深埋藏白云石化作用和構(gòu)造破裂作用為主。其中：中成巖階段A期，開始出現(xiàn)的溶蝕、壓裂和重結(jié)晶作用，可新增2%～5%的次生孔隙，包括粒間擴(kuò)溶孔、粒內(nèi)溶孔，鑄?？住毫芽p和裂溶縫，特別是中－深埋藏白云石化作用可新增3%～5%的晶間孔，對改善儲(chǔ)層局部的孔、滲性有重要意義；中成巖階段B期，受燕山晚期和喜山早期的構(gòu)造作用影響，發(fā)育的構(gòu)造裂縫不僅有效地改善了儲(chǔ)層孔滲性［31］，同時(shí)沿裂縫進(jìn)行的深部成巖熱流體的溶擴(kuò)作用更導(dǎo)致包括超大溶孔、溶洞及裂溶縫在內(nèi)的各種次生孔隙的普遍發(fā)育，從而形成了薩曼杰佩氣田卡洛夫－牛津階以次生孔隙為主、剩余原生孔隙為輔的裂縫－孔隙型礁、灘相優(yōu)質(zhì)灰?guī)r儲(chǔ)層。

6 結(jié)論

1）土庫曼斯坦薩曼杰佩氣田卡洛夫－牛津階屬于淺水臺(tái)地相沉積，有利儲(chǔ)層發(fā)育的相帶主要為臺(tái)地邊緣生物礁和淺灘。

2）碳酸鹽巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了同生－準(zhǔn)同生階段、早成巖階段、中成巖階段的成巖演化，中成巖階段的多期次白云巖化、溶蝕作用和破裂作用是提高和改善儲(chǔ)集性能的重要因素。

3）按“水文體制”與相對應(yīng)的成巖作用方式、成巖演化序列和相對應(yīng)的地質(zhì)作用產(chǎn)物及組合特征，可劃分出海水－淡水、壓實(shí)鹵水、深循環(huán)溫壓水3個(gè)不同階段和物理化學(xué)環(huán)境的，但連續(xù)演化的成巖系統(tǒng)。

4）沉積－成巖系統(tǒng)與儲(chǔ)層在時(shí)空上具有良好的耦合關(guān)系：臺(tái)地邊緣生物礁和淺灘相控制了儲(chǔ)層的區(qū)域分布；早成巖階段淡水系統(tǒng)早期溶蝕作用、壓實(shí)鹵水成巖系統(tǒng)的淺埋藏白云巖化作用是形成儲(chǔ)層的基礎(chǔ)；中成巖階段的溫壓水成巖系統(tǒng)埋藏溶蝕作用、中－深埋藏白云化作用和構(gòu)造破裂作用擴(kuò)大了儲(chǔ)層規(guī)模、提高了儲(chǔ)層質(zhì)量，對優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育貢獻(xiàn)最大。

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Deposition and Diagenetic System of Carbonate in Callovian－Oxfordian of Samandepe Gasfield，Turkmenistan

Wen Hua－guo1，Gong Bo－shi1，Zheng Rong－cai1，Liu He－nian2，Wu Lei2，Chen Re－jin2，Li Shi－lin3，Chen Shou－chun3

1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservior Geology and Exploitation，CDUT；Institute o f Sedimentary Geology／Chengdu University of Technology；Chengdu 610059，China 2.China Petroleum Amu Darya Gas Corporation，Bagtiyarlyk 744000，Turkmenistan 3.Chongqing Gas District of Southwest Oil and Gas Company of CNPC，Chongqing 400021，China

Taking for example the main oil and gas production formations of carbonate in Callovian－Oxfordian of Samandepe gas field，Amu Darya basin，Turkmenistan，and settings about the sedimentary facies，diagenesis means，diagenetic evolution sequence and corresponding products of geologic process，the authors make a comprehensive research on diagenetic environment and diagenetic fluid property reflected by the geochemical behavior，such as trace element，F(xiàn)e，Mn，Sr，stable isotope，C，O，Sr，fluid inclusion，and cathode luminescence.According to the“hydrologic system”，Callovian－Oxfordianare divided into three diagenetic system，seawater－freshwater，compaction brine and deep cycle temperature and pressure water in different diagenetic stage.The deposition and diagenetic system have agood coupling relationship with reservoir in the space and time，which can be classified as：①Platform edge reef and shallow facies control the regional distribution of reservoir.②The early－denudation of fresh water system，and the shallow burial dolomitization of compaction brine diagenetic system in earlydiagenetic stage are the key to forming reservoir.③Buried denudation of the diagenetic system of temperature and pressure water，middle－deep buried dolomitization and tectonic disruption action in middiagenetic stage enlarge the reservoir scale，promote the reservoir quality，and contribute greatly to the development of high－grade reservoir.

sedimentary facies；carbonatites；reservoirs；depositional and diagenetic system；Callovian－Oxfordian；Samandepe gas field；Turkmenistan

book=2012,ebook=711

P618.13

A

1671－5888（2012） 04－0991－12

2011－10－23

國家科技重大專項(xiàng)（2008ZX05030－003－02）；國家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目（41002033）；成都理工大學(xué)中青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（HG0092）

文華國（1979－），男，副教授，在站博士后，主要從事沉積學(xué)與石油地質(zhì)學(xué)的教學(xué)和科研工作，E－mail：wenhuaguo＠yahoo.cn。