郭 佳，曾濺輝，宋國(guó)奇，張永旺，王學(xué)軍，孟 偉

1.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 1022492.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 1022493.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 2570004.中石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015

東營(yíng)凹陷中央隆起帶烴類流體活動(dòng)在成巖作用上的響應(yīng)

郭 佳1，2，曾濺輝1，2，宋國(guó)奇3，張永旺1，2，王學(xué)軍4，孟 偉1，2

1.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
2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249
3.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000
4.中石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015

為探討成巖作用對(duì)烴類流體活動(dòng)的響應(yīng)，利用顯微觀察、包裹體測(cè)溫、掃描電鏡、陰極發(fā)光等研究方法，系統(tǒng)地研究了東營(yíng)凹陷中央隆起帶沙三段自生礦物形成與烴類流體活動(dòng)的相關(guān)性。研究表明：研究區(qū)沙三段儲(chǔ)層的成巖序列為：第一期石英次生加大邊→第一期碳酸鹽膠結(jié)物（黃鐵礦）→綠泥石薄膜→第二期碳酸鹽膠結(jié)物→第二期石英次生加大邊（第一期高嶺石）→第三期碳酸鹽膠結(jié)物→第三期石英次生加大邊（第二期高嶺石）→第四期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物（黃鐵礦）。第一期油氣充注發(fā)生于第二期碳酸鹽膠結(jié)物形成的后期，第二、三期油氣充注發(fā)生于第三期碳酸鹽膠結(jié)物形成的中后期，第四期碳酸鹽膠結(jié)物的形成標(biāo)志大規(guī)模油氣充注時(shí)期的結(jié)束。烴類流體活動(dòng)對(duì)研究區(qū)的自生高嶺石、含鐵碳酸鹽礦物（第四期碳酸鹽膠結(jié)物）、黃鐵礦等3類自生礦物的形成過(guò)程產(chǎn)生重要影響。砂巖儲(chǔ)層中，第二、三期碳酸鹽膠結(jié)物的港灣狀溶蝕現(xiàn)象、高嶺石大量發(fā)育、第四期碳酸鹽膠結(jié)物和黃鐵礦的共生組合等成巖現(xiàn)象可作為微觀上識(shí)別烴類流體活動(dòng)的標(biāo)志。含油性較好的層段，烴類流體活動(dòng)可導(dǎo)致碳酸鹽膠結(jié)物產(chǎn)生大規(guī)模的溶蝕作用，并促使長(zhǎng)石溶蝕產(chǎn)生大量高嶺石，砂泥巖界面處可見(jiàn)黃鐵礦與含鐵碳酸鹽膠結(jié)物共生；而含油性差及不含油的層段，由于缺少烴類流體提供的大量有機(jī)酸，高嶺石發(fā)育較少，早期碳酸鹽膠結(jié)物保存較好。

成巖作用；烴類流體；沙三段；中央隆起帶；東營(yíng)凹陷

0 引言

烴類流體作為弱還原劑，有可能直接或間接地參與礦物的成巖作用，從而對(duì)成巖特征及儲(chǔ)層物性產(chǎn)生深刻影響。自國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)識(shí)到油氣侵位可以抑制碎屑巖儲(chǔ)層的成巖作用以來(lái)［1－2］，烴類流體活動(dòng)對(duì)成巖作用的影響受到了巖石學(xué)家和石油地質(zhì)學(xué)家的普遍關(guān)注［2－3］。前人關(guān)于烴類流體與成巖作用的研究多集中于油氣侵位對(duì)自生礦物發(fā)育的影響［4－6］，較少有學(xué)者將烴類流體活動(dòng)與自生礦物形成機(jī)制相結(jié)合，探討成巖作用對(duì)烴類流體活動(dòng)的響應(yīng)。因此，筆者綜合運(yùn)用礦物學(xué)、巖石學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)，利用顯微觀察、包裹體測(cè)溫、掃描電鏡、陰極發(fā)光等研究方法，系統(tǒng)地研究東營(yíng)凹陷中央隆起帶成巖作用與烴類流體活動(dòng)的相關(guān)性，對(duì)于明確成巖作用對(duì)烴類流體的響應(yīng)以及預(yù)測(cè)儲(chǔ)層質(zhì)量具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東營(yíng)凹陷是渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，為北陡南緩的箕狀凹陷。中央隆起帶位于東營(yíng)凹陷的中部，是走向近東西向的背斜構(gòu)造帶。其三面被洼陷所包圍，北臨民豐洼陷，南臨牛莊洼陷，西臨利津洼陷，東西長(zhǎng)60km，南北寬12km，面積為600km2（圖1）。中央隆起帶的形成是在區(qū)域和局部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制下，由陳南斷裂的伸展斷彎褶皺和塑性層拱張共同作用的結(jié)果［7－8］。中央隆起帶是古近紀(jì)發(fā)育的同沉積構(gòu)造帶，古近系包括孔店組、沙河街組和東營(yíng)組，其中沙河街組為區(qū)內(nèi)沉積厚度最大、分布最穩(wěn)定和最重要的含油氣地層單元［9－10］。根據(jù)其沉積旋回和巖性特征，將沙河街組自上而下劃分為沙四、沙三、沙二、沙一段，從沙四段到沙一段，原始沉積環(huán)境由半封閉的鹽水深湖—半深湖向三角洲再向淡水深湖—半深湖轉(zhuǎn)化，經(jīng)歷了湖退—湖進(jìn)的演化過(guò)程（圖2）［11］。其中沙三段的巖性主要為深灰色泥巖與粉砂巖的互層，以灰色厚層泥巖夾粉砂巖、細(xì)砂巖為主，其下部發(fā)育灰黑色的油頁(yè)巖，是本文研究的重點(diǎn)層位。

2 成巖作用序列

在鏡下鑒定和掃描電鏡特征研究的基礎(chǔ)上，詳細(xì)觀察了東營(yíng)凹陷中央隆起帶沙三段儲(chǔ)層的成巖作用與成巖序列。研究區(qū)的膠結(jié)作用主要表現(xiàn)為硅質(zhì)膠結(jié)和碳酸鹽膠結(jié)（圖3）。研究區(qū)的石英次生加大邊共有3期：第一期石英次生加大邊發(fā)育于成巖早期，與石英顆粒之間發(fā)育有黏土包殼，石英次生加大邊以厚度薄、發(fā)育不完整為特點(diǎn)，在沙三段較為罕見(jiàn)（圖3a）；第二期石英次生加大邊發(fā)育完整，厚度較第一期明顯增大（圖3b），在沙三段發(fā)育較為普遍；第三期石英次生加大邊厚度略小于第二期，二者之間存在黏土包殼（圖3b）。這3期石英次生加大邊的期次劃分均依據(jù)鏡下明顯的分期現(xiàn)象，但當(dāng)分期現(xiàn)象不夠明顯時(shí)，仍需包裹體測(cè)溫確定期次。

研究區(qū)的碳酸鹽膠結(jié)物共有4期：第一期碳酸鹽膠結(jié)物為泥晶，以白云石為主，經(jīng)顯微觀察顯示這期碳酸鹽膠結(jié)物形成于巖石顆粒受到充分壓實(shí)之前，伴生少量黃鐵礦顆粒（圖3c，圖4a）；第二期碳酸鹽膠結(jié)物多為微晶—巨晶，以方解石為主，多發(fā)育于砂巖碎屑顆粒間，與第一期碳酸鹽膠結(jié)物之間夾有一層綠泥石薄膜（圖3d，圖4a）；第三期多為微晶—細(xì)晶，主要為方解石、白云石和鐵白云石，以充填長(zhǎng)石溶孔（圖3e，圖4b）或交代第二期石英次生加大邊為特征（圖3f）；第四期碳酸鹽膠結(jié)物多為細(xì)晶，主要為鐵方解石和鐵白云石，以大量充填早期碳酸鹽的溶孔為特征，多在第三次石英次生加大邊后形成，可見(jiàn)這期膠結(jié)物常充填油浸染的孔隙（圖3g），并與黃鐵礦顆粒共生（圖4c）。其中第一期碳酸鹽膠結(jié)物在沙三段已基本被溶蝕，只能在較淺部的層位（沙一段）觀察其發(fā)育特征。

研究區(qū)的高嶺石可分為2期：第一期高嶺石多充填原生孔隙或長(zhǎng)石溶孔中（圖3h、圖4b）；第二期自生高嶺石在單偏光下，多呈鱗片狀，以充填第三、四期碳酸鹽膠結(jié)物的溶孔為特征（圖3i）。

研究區(qū)的溶解作用也較為常見(jiàn)，膠結(jié)物中主要的溶解對(duì)象是碳酸鹽膠結(jié)物，其溶蝕現(xiàn)象明顯，常受到烴類流體的浸染（圖3k），在烴類流體的溶蝕下，第二、三期碳酸鹽膠結(jié)物常呈港灣狀、鋸齒狀溶蝕（圖3j，l），溶蝕邊緣處殘余油膜或?yàn)r青。

綜上觀察，東營(yíng)凹陷中央隆起帶沙三段自生礦物的形成先后次序?yàn)椋旱谝黄谑⒋紊哟筮叀谝黄谔妓猁}膠結(jié)物（黃鐵礦）→綠泥石薄膜→第二期碳酸鹽膠結(jié)物→第二期石英次生加大邊（第一期高嶺石）→第三期碳酸鹽膠結(jié)物→第三期石英次生加大邊（第二期高嶺石）→第四期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物（黃鐵礦），且在第二、三期碳酸鹽膠結(jié)物形成后均可見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象，碳酸鹽膠結(jié)物被油浸染，其溶蝕過(guò)程受到烴類流體的影響，膠結(jié)物邊緣處殘余油膜或?yàn)r青。

3 烴類流體活動(dòng)時(shí)間與膠結(jié)物的形成時(shí)間

流體包裹體是儲(chǔ)層中古流體活動(dòng)和自生礦物形成過(guò)程中的產(chǎn)物，記錄了其被捕獲時(shí)的溫壓條件和流體性質(zhì)，結(jié)合熱史－埋藏史曲線，可得到油氣充注及膠結(jié)物形成的時(shí)間［12］。前人［13－14］對(duì)于東營(yíng)凹陷的油氣成藏時(shí)間已有大量的研究，普遍認(rèn)為發(fā)生3期油氣充注：第一期油氣充注發(fā)生在東營(yíng)組沉積時(shí)期，為發(fā)橙黃色熒光的低成熟油氣充注；第二期發(fā)生在館陶組沉積末期，主要為發(fā)淡黃色熒光的成熟油氣充注；第三期發(fā)生在明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期到第四紀(jì)，主要為發(fā)藍(lán)白色熒光的高成熟油氣充注。

在東營(yíng)凹陷中央隆起帶的砂巖樣品中選取10件石英次生加大邊較為發(fā)育的樣品，這些樣品經(jīng)顯微觀察多形成于中成巖階段，為第二、三期石英次生加大邊。根據(jù)所測(cè)得的石英次生加大邊中鹽水包裹體的溫度（表1），并結(jié)合前人［15］對(duì)研究區(qū)石英次生加大邊的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，認(rèn)為第二期石英次生加大邊的形成溫度主要集中在80～95℃，第三期石英次生加大邊的形成溫度主要集中在105～130℃，這個(gè)溫度區(qū)間可作為劃分石英次生加大邊期次的依據(jù)。

同時(shí)，選取含碳酸鹽膠結(jié)物較多的牛872井的樣品（薄片位置3 042.54m），經(jīng)過(guò)巖相觀察，樣品中碳酸鹽膠結(jié)物為第三期和第四期膠結(jié)物，碳酸鹽膠結(jié)物中的鹽水包裹體的均一溫度為100～120℃和130～135℃。結(jié)合牛872井的熱史－埋藏史曲線及古地溫梯度即可得知上述成巖過(guò)程中：第二期石英次生加大發(fā)生在36～12.5Ma，對(duì)應(yīng)著沙一段、東營(yíng)組及館陶組早期的沉積時(shí)期；第三期石英次生加大發(fā)生在10.5～4Ma，對(duì)應(yīng)著館陶組和明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期；第三期碳酸鹽膠結(jié)發(fā)生在12～6Ma，對(duì)應(yīng)著館陶組末期和明化鎮(zhèn)組早期；第四期碳酸鹽膠結(jié)發(fā)生在1.7～1.2Ma，對(duì)應(yīng)著第四紀(jì)（圖5）。

圖1 東營(yíng)凹陷中央隆起帶構(gòu)造位置及取樣井分布圖（據(jù)文獻(xiàn)［7］修編）Fig.1 Tectonic location of the central uplift belt of Dongying depression and locations of sampling wells（modified from reference［7］）

圖2 東營(yíng)凹陷中央隆起帶沙河街組巖性柱狀圖Fig.2 Lithological column of the Shahejie Formation in central uplift belt of Dongying depression

圖3 東營(yíng)凹陷砂巖儲(chǔ)層膠結(jié)物薄片顯微照片F(xiàn)ig.3 Thin section photomicrographs of cements in sandstone reservoirs of the Dongying depression

圖4 典型碳酸鹽膠結(jié)物及其共生礦物的電子探針背散射圖像照片F(xiàn)ig.4 Photos showing host rock and EPMA back-scattered images of typical carbonate cement

圖5 東營(yíng)凹陷中央隆起帶砂巖成巖－埋藏歷史示意圖Fig.5 Diagenesis-buried history schematic diagram of sandstone in the central uplift belt of Dongying depression

由此，結(jié)合已知的油氣充注時(shí)間，通過(guò)對(duì)大量薄片中烴類包裹體、多期膠結(jié)物的成巖特征及其與瀝青、油膜的形成次序的觀察認(rèn)為：研究區(qū)在早期的壓實(shí)作用下，出現(xiàn)第一期碳酸鹽膠結(jié)物，隨著埋深的增加，出現(xiàn)以富綠泥石為主的黏土礦物薄膜，這體現(xiàn)了泥巖壓實(shí)排水的過(guò)程；在盆地持續(xù)沉降階段，主要烴源巖進(jìn)入了成烴門(mén)限，發(fā)生第一期烴類流體活動(dòng)，使前2期的碳酸鹽膠結(jié)物發(fā)生溶蝕；在東營(yíng)期地層抬升后，第三期碳酸鹽膠結(jié)物形成，部分第三期碳酸鹽膠結(jié)物受到油的浸染，說(shuō)明第三期碳酸鹽膠結(jié)物形成于第二期油氣充注的前期和中期；第四期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物出現(xiàn)標(biāo)志著古流體由酸性向堿性轉(zhuǎn)化，含鐵碳酸鹽膠結(jié)物常充填早期碳酸鹽的溶孔以及含瀝青、油膜的次生孔隙，說(shuō)明第四期碳酸鹽膠結(jié)物出現(xiàn)在第三期油氣充注的中后期。由此，把膠結(jié)物的成巖序列與油氣充注時(shí)間的研究成果相結(jié)合，歸納出東營(yíng)凹陷中央隆起帶的成巖序列和烴類流體活動(dòng)的模式（圖6）。

表1 沙三段膠結(jié)物中鹽水包裹體溫度Table 1 Temperature of salt-water inclusions in the cement in the Third Member of Shahejie Formation

圖6 東營(yíng)凹陷中央隆起帶成巖序列和烴類流體活動(dòng)模式Fig.6 Diagenetic sequence and activity patterns of ancient fluid in the central uplift belt of Dongying depression

4 烴類流體在自生礦物成巖上的響應(yīng)

4.1 烴類流體在自生礦物含量上的響應(yīng)

根據(jù)以上對(duì)各膠結(jié)物形成時(shí)間的分析，高嶺石、含鐵碳酸鹽膠結(jié)物、第二、三期石英次生加大邊及晚期黃鐵礦均形成于烴類流體活動(dòng)的時(shí)間范圍內(nèi)，其發(fā)育形成過(guò)程可能受到烴類流體的影響。王偉慶等［16］曾對(duì)東營(yíng)凹陷的自生礦物進(jìn)行熒光測(cè)試，證實(shí)鐵白云石和高嶺石具有良好的熒光顯示，其他成巖礦物中僅少部分如鐵方解石等具有微弱的熒光顯示，這也說(shuō)明高嶺石及含鐵碳酸鹽礦物的成巖演化過(guò)程受到烴類流體的影響較多。

對(duì)東營(yíng)凹陷高嶺石的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其分布特征進(jìn)行研究，證實(shí)該區(qū)高嶺石的發(fā)育受有機(jī)質(zhì)的熱演化影響較多［17］。東營(yíng)凹陷高嶺石發(fā)育的深度范圍對(duì)應(yīng)著有機(jī)質(zhì)的熱裂解階段，此階段烴類流體活動(dòng)強(qiáng)烈，有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸可促進(jìn)高嶺石的大量發(fā)育［18］。統(tǒng)計(jì)研究區(qū)沙三段（2.5～3.5km）共計(jì)214個(gè)樣品的高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)與試油結(jié)果的相關(guān)性，綜合含水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在5%以下的油層中高嶺石的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51%；綜合含水超過(guò)20%的油水同層中的高嶺石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.4%；含油飽和度在30%～40%的低產(chǎn)油層中高嶺石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.6%；以產(chǎn)水為主帶油花的含油水層中高嶺石的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%；純水層中高嶺石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%（圖7）。隨著含油飽和度的下降，有機(jī)酸的含量逐漸降低，從油層到水層，高嶺石的平均含量具有遞減的趨勢(shì)。其中，油水同層中高嶺石的平均含量略高于油層，這可能與油層的含油飽和度過(guò)高、烴類流體的活動(dòng)性減弱有關(guān)。而油水同層中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)20%，其酸性流體的活動(dòng)性增強(qiáng)，從而產(chǎn)生更多的高嶺石，因此油水同層中高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)略高于油層。高嶺石與試油結(jié)果的相關(guān)性也可說(shuō)明其形成與烴類流體活動(dòng)關(guān)系密切。

圖7 東營(yíng)凹陷中央隆起帶不同試油結(jié)果下的高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.7 Kaolinite contents in different well test in central uplift belt of Dongying depression

隨著埋深的增加，烴源巖有機(jī)質(zhì)演化程度逐漸升高，孔隙流體的性質(zhì)由酸性向堿性轉(zhuǎn)變。黏土礦物的轉(zhuǎn)化作用使成巖流體中 Mg、Fe、Ca離子的濃度升高，為第四期碳酸鹽的形成提供了物質(zhì)來(lái)源：

烴類流體作為一種還原性流體會(huì)將黏土礦物轉(zhuǎn)化形成的Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe2＋，這時(shí)孔隙水中大量的Mg、Ca與Fe2＋結(jié)合，導(dǎo)致大量的鐵方解石和鐵白云石的生成。此時(shí)孔隙水中應(yīng)存在大量烴類流體還原的Fe2＋，易與孔隙水中的H2S等氣體結(jié)合形成黃鐵礦顆粒，這在樣品的巖相觀察中得到了驗(yàn)證（圖4c）。通過(guò)包裹體的巖相觀察，含烴包裹體的碳酸鹽礦物主要為第四期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物，這種現(xiàn)象顯示第四期碳酸鹽膠結(jié)物與烴類組分之間存在同期生長(zhǎng)關(guān)系（圖8），這也證明烴類流體與第四期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物的形成關(guān)系密切。

圖8 第四期碳酸鹽膠結(jié)物富含烴類包裹體（牛105，3 046.0m）Fig.8 A large number of hydrocarbon inclusions in the fourth period of carbonate cements （Niu105，3 046.0m）

黃鐵礦作為第一期和第四期碳酸鹽膠結(jié)物的共生礦物較為常見(jiàn)，根據(jù)電子探針背散射圖像可識(shí)別黃鐵礦的成巖特征（圖4a、c）：第一期黃鐵礦形成于早期綠泥石薄膜形成之前，此處綠泥石的晶形較差，形成于成巖作用早期，根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)綠泥石的研究成果［19－20］，早期沉淀結(jié)晶的綠泥石形成溫度為31～63℃，因此推斷這期黃鐵礦的形成與成巖早期甲烷細(xì)菌對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解作用相關(guān)；而與第四期碳酸鹽膠結(jié)物共生的黃鐵礦形成溫度為130～135℃，處于有機(jī)質(zhì)的高成熟階段，此處的黃鐵礦與烴類流體的關(guān)系較為密切，是有機(jī)質(zhì)熱化學(xué)分解產(chǎn)生的H2S與烴類流體還原作用產(chǎn)生的大量Fe2＋反應(yīng)的產(chǎn)物［21］。

由此可知，高嶺石、含鐵碳酸鹽礦物及晚期的黃鐵礦3類自生礦物是研究區(qū)與烴類活動(dòng)密切相關(guān)的自生礦物，其形成過(guò)程、含量等均與烴類流體活動(dòng)密切相關(guān)，記錄了烴類流體活動(dòng)的豐富信息，是儲(chǔ)層成巖和成藏研究的重要結(jié)合點(diǎn)。

4.2 烴類流體在自生礦物成巖現(xiàn)象上的響應(yīng)

圖9 東營(yíng)凹陷中央隆起帶含油儲(chǔ)層中自生礦物巖相特征Fig.9 Lithofacies features of authigenic minerals of oil reservoir in the central uplift belt of Dongying depression

高嶺石的發(fā)育和碳酸鹽巖膠結(jié)物的溶蝕是酸性流體作用的結(jié)果，由于研究區(qū)沙三段的古流體主要是與湖相碳酸鹽巖有關(guān)的沉積水，受到外來(lái)流體（大氣水、地幔流體）的影響極小，因此酸性流體的主要來(lái)源為有機(jī)酸。根據(jù)巖相觀察可見(jiàn)，第二、三期碳酸鹽膠結(jié)物的溶解現(xiàn)象與其被烴類流體浸染的現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生，說(shuō)明第二、三期的碳酸鹽膠結(jié)物溶解應(yīng)與烴類流體活動(dòng)相關(guān)，這兩期碳酸鹽膠結(jié)物的港灣狀溶蝕現(xiàn)象可作為烴類流體活動(dòng)的標(biāo)志。在陰極發(fā)光下含油儲(chǔ)層中的靛藍(lán)色高嶺石通常大量發(fā)育（圖9a），桔紅色的第二期碳酸鹽膠結(jié)物基本被溶蝕，或僅殘余少量被溶蝕的港灣狀第三期碳酸鹽膠結(jié)物（圖9b）。第四期碳酸鹽膠結(jié)物和黃鐵礦的共生組合與烴類流體關(guān)系密切，這種共生現(xiàn)象也可作為微觀上識(shí)別烴類流體活動(dòng)的標(biāo)志（圖9c）。

圖10 牛35井自生礦物成巖特征及其與油水層分布的關(guān)系Fig.10 Diagenetic features of authigenic minerals in well Niu 35and its relationship with distribution of oil and water layer

這3類膠結(jié)物成巖現(xiàn)象與烴類流體的聯(lián)系，在宏觀上也有所展現(xiàn)，圖10可反映牛35井濁積砂體中油水層的成巖特征差異。在含油性較好的砂體內(nèi)部（薄片位置3 069.2m），烴類流體活動(dòng)可導(dǎo)致碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕殆盡，并促使長(zhǎng)石溶蝕產(chǎn)生大量高嶺石；在油層邊緣的砂泥界面處，由于烴類流體還原黏土礦物產(chǎn)生的Fe2＋可與泥巖中的 Mg、Ca反應(yīng)，多生成含鐵碳酸鹽膠結(jié)物（薄片位置2 998.4m）；在含油性差及不含油的層段，由于缺少烴類流體提供的大量有機(jī)酸，高嶺石發(fā)育較少，早期碳酸鹽膠結(jié)物保存較好，少被溶蝕（薄片位置2 942.8m）。

由此可知，形成過(guò)程受到烴類流體影響較大的膠結(jié)物的成巖特征可以在微觀及宏觀上示蹤烴類流體的活動(dòng)。大量高嶺石發(fā)育（極少見(jiàn)碳酸鹽膠結(jié)物），第四期碳酸鹽膠結(jié)物與黃鐵礦共生組合，第二、三期碳酸鹽膠結(jié)物的港灣狀溶蝕等成巖現(xiàn)象，可以作為地質(zhì)歷史時(shí)期烴類流體活動(dòng)的標(biāo)志。

5 結(jié)論

1）研究區(qū)自生礦物的成巖序列為：第一期石英次生加大邊→第一期碳酸鹽膠結(jié)物（早期黃鐵礦）→綠泥石薄膜→第二期碳酸鹽膠結(jié)物→第二期石英次生加大邊（第一期高嶺石）→第三期碳酸鹽膠結(jié)物→第三期石英次生加大邊（第二期高嶺石）→第四期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物（晚期黃鐵礦）。

2）第一期油氣充注發(fā)生于第二期碳酸鹽膠結(jié)物形成的后期，第二、三期油氣充注發(fā)生于第三期碳酸鹽膠結(jié)物形成的中后期，第四期碳酸鹽膠結(jié)物的形成標(biāo)志大規(guī)模油氣充注時(shí)期的結(jié)束。

3）高嶺石、含鐵碳酸鹽礦物（第四期碳酸鹽膠結(jié)物）、黃鐵礦等3類自生礦物是與烴類活動(dòng)具有成因關(guān)系的成巖礦物，其形成與烴類流體活動(dòng)密切相關(guān)，是成巖與成藏作用研究的一個(gè)重要結(jié)合點(diǎn)。隨著含油飽和度的下降，有機(jī)酸的含量逐漸降低，從油層到水層，高嶺石的平均含量具有遞減的趨勢(shì)。

4）第二、三期碳酸鹽膠結(jié)物的港灣狀溶蝕、高嶺石大量發(fā)育，第四期碳酸鹽膠結(jié)物與黃鐵礦共生等成巖現(xiàn)象，可作為識(shí)別地質(zhì)歷史時(shí)期烴類流體活動(dòng)的標(biāo)志，從而在微觀和宏觀上示蹤油氣活動(dòng)。

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Response of Diagenesis to Hydrocarbon Fluid Flow in Central Uplift Belt of Dongying Depression

Guo Jia1，2，Zeng Jianhui1，2，Song Guoqi3，Zhang Yongwang1，2，Wang Xuejun4，Meng Wei1，2

1.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China
2.CollegeofGeosciences，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China
3.ShengliOilFieldBranchCompany，SINOPEC，Dongying257000，Shandong，China
4.GeologicalScientificResearchInstituteofShengliOilfield，SINOPEC，Dongying257015，Shandong，China

In order to find out the response of diagenesis to hydrocarbon fluid flowin the Third Member of Shahejie Formation in central uplift belt of Dongying depression，the relationshipbetween the formation of authigenic minerals and hydrocarbon fluids flow were analyzed based on the results of microscopic observation，inclusion thermometry， scanning electron microscope and cathode luminescence.the diagenetic sequence is：the first period of quartz overgrowth→the first period of carbonate cements（pyrite particles）→a layer of chlorite film→the second period of carbonate cements→the second period of quartz overgrowth（the first period of kaolinite）→the third period of carbonate cements→the third period of quartz overgrowth（the second period of kaolinite）→the fourth period of ferric carbonate cements（pyrite particles）.The first hydrocarbon filling occurred duringthe later stage of the second period of carbonate cements formation.The second and third hydrocarbon filling occurred duringthe mid-to-late stage of the third period of carbonate cements formation.The formation of the fourth period of carbonate cements representsthe end of large-scale hydrocarbon filling.Hydrocarbon fluid has great impact on the formation of three types of authigenic minerals in the study area，including authigenic kaolinite，ferric carbonate minerals and pyrite.In the sandstone reservoir，the activity of hydrocarbon fluid can be identified by various diagenetic phenomena，such as embayed corrosion of the second and the third period of carbonate cements，large growth of kaolinite，and paragenetic association of the fourth period of carbonate cements and the pyrite.In the sandstone strata with high oil saturation，hydrocarbon fluid may lead to large-scale corrosion of carbonate cements and the corrosion of feldspar，which causeagreat formationof kaolinite.In addition，paragenetic association of ferric carbonate cements and pyrite can be observed at the interface of sandstone and mudstone.However，in the strata with low oil saturation or oil-free，due to lacking of organic acid provided by hydrocarbon fluid，kaolinite is less developed，and the early period of carbonate cements is well preserved.

diagenesis；hydrocarbon fluid；the Third Member of Shahejie Formation；central uplift belt；Dongying depression

10.13278/j.cnki.jjuese.201404106

P618.13

A

郭佳，曾濺輝，宋國(guó)奇，等.東營(yíng)凹陷中央隆起帶烴類流體活動(dòng)在成巖作用上的響應(yīng).吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2014，44（4）：1123-1133.

10.13278/j.cnki.jjuese.201404106.

Guo Jia，Zeng Jianhui，Song Guoqi，et al.Response of Diagenesis to Hydrocarbon Fluid Flow in Central Uplift Belt of Dongying Depression.Journal of Jilin University：Earth Science Edition，2014，44（4）：1123-1133.doi：10.13278/j.cnki.jjuese.201404106.

2014-03-06

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41172128）；國(guó)家油氣重大專項(xiàng)（2011ZX05006-001）

郭佳（1985—，女，博士研究生，主要從事油氣藏形成機(jī)理與分布規(guī)律的研究，E-mail：guojia1116＠163.com

曾濺輝（1962—，男，教授，博士，主要從事油氣藏形成機(jī)理與分布規(guī)律的研究，E-mail：zjh3851＠163.com。

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