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東海陸架盆地麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層成巖作用及成巖演化

2024-01-05 05:59:26卞雅倩劉金水馬文睿趙世杰秦婷婷
沉積與特提斯地質(zhì) 2023年4期
關鍵詞:碳酸鹽麗水成巖

卞雅倩,傅 強*,劉金水,馬文睿,趙世杰,秦婷婷

(1.同濟大學海洋地質(zhì)重點實驗室,上海 200092;2.中海石油(中國)有限公司上海分公司研究院,上海 200335)

0 引言

成巖作用研究是尋找不同類型儲層的重要基礎,近年來,關于成巖作用的研究取得了良好的進展,主要集中在以下3 個方面:流體與巖石的相互作用對成巖作用的影響(Yang et al.,2017;胡賀偉等,2020)、油氣充注與儲層致密化的關系(Nader et al.,2016;李杪等,2016)、高溫高壓對成巖演化的影響(李文等,2018;孟康等,2019)。同時,成巖作用研究也由定性向定量方向發(fā)展。壓實作用和膠結(jié)作用是造成深層碎屑巖儲層孔隙度和滲透率降低的主要因素,溶蝕作用雖然能在一定程度上增加儲層的孔隙度,但對儲層改造的貢獻仍有爭議(Bjorlykke et al.,2012;張振宇等,2019),因此,明確儲層成巖演化,開展儲層成巖作用與孔隙演化的定量化研究對在深層致密砂巖儲層中尋找“甜點”具有非常重要的意義(楊平,2021)。

東海陸架盆地是我國近海發(fā)育的一個大型中新生代含油氣盆地,其中麗水凹陷深層古新統(tǒng)油氣資源潛力巨大,具有良好的勘探前景(劉歡等,2021;陳志勇等,2000)。然而,受砂巖儲層物性下限的影響,麗水凹陷勘探層系向深部拓展的難度加大,因此尋找深部古新統(tǒng)優(yōu)質(zhì)儲層是麗水凹陷油氣勘探的關鍵(Wang et al.,2021;牛斌等,2017)。前人對麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層的成巖作用進行過相關的研究,這些研究表明,麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層主要的自生礦物是碳酸鹽巖,其中有機酸對長石溶解及次生溶蝕孔隙的發(fā)育具有重要的作用,膠結(jié)作用則會充填孔隙,從而使次生孔隙減少(張敏強等,2007;趙燚林等,2019)。目前關于東海陸架盆地古新統(tǒng)膠結(jié)作用、壓實作用等成巖作用與儲層致密化的關系尚不完全清楚,砂巖儲層的成巖演化對儲層物性的影響有待加強,這些問題直接影響了對該地區(qū)古新統(tǒng)儲層的認識。本文在前人研究基礎上,利用薄片鑒定、砂巖碳酸鹽膠結(jié)物碳氧同位素和物性測試等方法,對麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層的成巖作用、成巖階段與孔隙演化進行了研究。分析了古新統(tǒng)砂巖儲層的各類成巖礦物的成因,明確了麗水西凹古新統(tǒng)砂巖成巖作用類型、成巖階段對孔隙演化的影響,為麗水西凹古新統(tǒng)砂巖多種類型儲層研究以及下一步勘探提供了重要地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東海陸架盆地是在中生代殘留盆地基礎上發(fā)育起來的“東斷西超”新生代斷陷盆地,面積約1.46×104km2。麗水凹陷位于盆地西南部,可劃分為4 個構造單元,分別為麗水西凹、麗水東凹、靈峰低凸起和麗水南凹(圖1),其中麗水西凹面積約9 800 km2,沉積最厚處達12 000 m。麗水36-1 氣田的發(fā)現(xiàn)是麗水西凹油氣勘探的重大突破,該氣田是構造和巖性共同控制的復合型圈閉氣藏,探明天然氣儲量40.02×108m3,控制儲量23.30×108m3。麗水凹陷內(nèi)發(fā)育一系列 NE-NNE 向的正斷層,斷層傾向以 NW 向為主、SE 向為輔,這奠定了凹陷“東斷西超、東陡西緩”的半地塹特征(牛杏等,2021)。

圖1 東海盆地麗水凹陷地層與構造單元分布圖Fig.1 Distribution of strata and structural units in Lishui sag,East China Sea Basin

東海陸架盆地麗水西凹在白堊紀-古新世表現(xiàn)為明顯的斷陷盆地沉積序列(張武等,2020)。麗水西凹勘探范圍較廣,含油氣層系以古新統(tǒng)月桂峰組(E1y)、靈峰組(E1l)及明月峰組(E1m)為主,是東海陸架盆地勘探潛力區(qū)之一(郭永華等,2003;蘇奧等,2014)。根據(jù)前人對麗水西凹沉積相研究的認識(梁建設等,2012;田楊等,2016)和沉積相劃分方案的建議(牟傳龍,2022),認為麗水西凹古新統(tǒng)月桂峰組以湖相灰白色粉砂巖及黑色泥巖為主,靈峰組以淺海相薄層淺灰色粉砂巖與厚層灰黑色泥巖為主,明月峰組分為上、中、下三段,主要為三角洲相,發(fā)育三角洲前緣亞相的水下水流河道和分流間灣等次相。

古新統(tǒng)月桂峰組深湖亞相形成的黑色泥巖平均有機碳含量TOC 為2.1%,鏡質(zhì)體反射率RO為1.8%,有機質(zhì)類型以Ⅱ1—Ⅱ2為主(田楊等,2016),屬于高效氣源巖(殷世艷等,2014),月桂峰組頂部淺湖亞相粉砂巖是孔滲較低的致密砂巖儲層,本組沉積地質(zhì)年齡距今66.0 Ma(Zhao et al.,2021);靈峰組淺海陸棚相泥巖鏡質(zhì)體反射率在1.0%~1.3%之間,平均有機碳含量為2.0%,處于生油窗,沉積地質(zhì)年齡距今59.2 Ma(Zhao et al.,2021);明月峰組分為上、中、下三段,三角洲前緣發(fā)育的水下分流河道砂體構成了麗水36-1 氣田的主力儲層,其底界年齡距今56.0 Ma(Zhao et al.,2021)。因此,麗水西凹古新統(tǒng)縱向上構成了以靈峰組與月桂峰組黑色泥巖為烴源巖,以月桂峰組、靈峰組粉砂巖及明月峰組細砂巖為儲層的生儲蓋組合。

2 儲層基本特征

2.1 巖石學特征

前人研究表明,麗水西凹古新統(tǒng)月桂峰組至明月峰組無論海相還是陸相沉積,其主要物源均來自西側(cè)的閩浙隆起,具有近源快速堆積特征,砂巖的結(jié)構成熟度與成分成熟度均較低;而東側(cè)的靈峰凸起帶西側(cè)經(jīng)地震解釋僅發(fā)育小規(guī)模的水下扇沉積(蔡坤等,2020;田兵等,2012)。在詳細的巖心觀察基礎上,對麗水西凹古新統(tǒng)四口井(A、B、C 和D 井)和137 張薄片進行了巖石組成統(tǒng)計,結(jié)果顯示,麗水西凹古新統(tǒng)各層系主要發(fā)育兩種巖石類型:巖屑砂巖與長石質(zhì)巖屑砂巖(圖2)。其中,巖屑砂巖為主要類型,超過樣品總量的95.0%,其巖石組分以巖屑為主,平均含量為59.8%,其次為石英,平均含量為19.0%,長石為13.4%。圖2 中明顯可見,明下段與靈峰組砂巖中巖屑相對含量主要大于75%,而月桂峰組砂巖巖屑相對含量跨度大,相對含量均大于50%。碎屑粒徑主要分布在0.01~0.55 mm 之間,以中—細粒為主,呈次棱—次圓狀,分選中等,磨圓度較差。填隙物成分主要為碳酸鹽膠結(jié)物、黏土雜基、自生石英等。碳酸鹽膠結(jié)物含量平均為6%,主要為方解石、鐵方解石和片鈉鋁石;黏土雜基含量平均為2.1%,以伊利石為主,高嶺石次之;自生石英主要以石英次生加大的形式產(chǎn)出,含量平均為1.2%。

圖2 麗水西凹古新統(tǒng)砂巖組分三角圖(Folk,1970)Fig.2 Composition triangle of Paleocene sandstone in Lishui West Sag

2.2 儲集物性與孔隙類型

通過鉆取常規(guī)巖心柱,利用氦氣法對麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層樣品進行物性測試,測試結(jié)果表明:受沉積相、巖性、樣品粒度粗細的差異和后期成巖作用的綜合影響,麗水西凹古新統(tǒng)砂巖孔隙度差異非常大,總體分布于0.90%~29.50%之間,平均為12.60%,不同孔隙度分布頻率在4%~25%之間(圖3a)。樣品的空氣滲透率為0.01×10-3μm2~97.62×10-3μm2,平均為7.32×10-3μm2,40%的樣品低于1×10-3μm2,不同滲透率分布頻率在0.5%~30%之間(圖3b),其中A,B 井明月峰組孔隙度分布于1.97%~29.50%之間,平均為14.16%,滲透率分布于1.94×10-3μm2~97.62×10-3μm2之間,平均為26.73×10-3μm2,屬于中孔中滲儲層;C 井靈峰組孔隙度分布于0.90%~14.50%之間,平均為11.24%,滲透率分布于0.01×10-3μm2~17.52×10-3μm2之間,平均為1.48×10-3μm2,屬于中孔低滲儲層;月桂峰組只有D 井鉆遇,其孔隙度分布于2.98%~10.02%之間,平均為8.17%,滲透率分布于0.01×10-3μm2~0.49×10-3μm2之間,平均為0.15×10-3μm2,屬于低孔低滲儲層。孔滲交匯表明,麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層的孔隙度(Φ)和滲透率(K)具有良好的正相關性(Φ=3.186 1×K-27.926,R2=0.717 1),說明砂巖的滲透性受到連通的孔隙空間的影響(圖3c)。

圖3 麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層物性特征Fig.3 Physical property characteristics of Paleocene sandstone reservoir in Lishui West Sag

巖石薄片統(tǒng)計結(jié)果表明,麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層孔隙以原生孔隙為主,次生孔隙次之,偶見微裂縫發(fā)育(圖4a,b)。原生孔隙以殘余粒間孔為主,次生孔隙主要為粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔。粒間溶孔常與粒內(nèi)溶孔伴生,在明月峰組較為典型,一般由長石和巖屑等不穩(wěn)定碎屑組分溶蝕形成,偶見石英顆粒發(fā)生微弱的溶蝕形成粒間溶孔,被溶蝕的顆粒往往具有港灣狀邊緣(圖4d,e);碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕是粒間溶孔的另一個來源,其溶蝕程度往往較低,但該類型粒間孔隙的膠結(jié)物充填程度較高,導致喉道堵塞,形成大量孤立無效的粒間溶孔(圖4f,g)。粒內(nèi)溶孔主要由長石和巖屑等不穩(wěn)定組分發(fā)生粒內(nèi)溶蝕形成,在靈峰組與月桂峰組較為發(fā)育。因溶蝕程度不一,長石的粒內(nèi)溶孔的形態(tài)也存在明顯差異,可見散珠狀(圖4h)、串珠狀、窗格狀、斑狀(圖4c)、團塊狀及不規(guī)則狀(圖4i)等。麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層原生孔隙占總面孔率的30%~80%,平均60.5%,次生孔隙占總面孔率20%~40%,平均為39.5%(圖3d)。

圖4 麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層孔隙類型Fig.4 Pore types of Paleocene sandstone reservoir in Lishui West Sag

3 成巖作用與成巖演化

3.1 成巖作用類型

基于對巖石薄片、掃描電鏡等資料的分析,麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層主要發(fā)育壓實作用、溶蝕作用和膠結(jié)作用三種成巖作用。由于碎屑沉積物粒度較細,巖屑含量高,壓實作用在明月峰組下段表現(xiàn)為碎屑顆粒的重新排列(圖5a),在深部的靈峰組則表現(xiàn)為巖屑顆粒的塑性變形(圖5c),以及隨壓實作用增強趨于緊密,甚至由于塑性巖屑變形使得碎屑顆粒部分呈鑲嵌接觸(圖5b),同時石英顆粒等剛性碎屑在應力作用下形成碎裂(圖5d)。

圖5 麗水西凹古新統(tǒng)砂巖成巖作用類型圖版Fig.5 Diagenesis types of Paleocene sandstone in Lishui West Sag

麗水西凹古新統(tǒng)砂巖膠結(jié)作用普遍發(fā)育,其中以碳酸鹽膠結(jié)和黏土礦物膠結(jié)為主,是影響儲層物性的重要因素。碳酸鹽膠結(jié)物類型在淺海相沉積的靈峰組砂巖中以方解石(圖5e,f)為主、三角洲相沉積的明月峰組砂巖發(fā)現(xiàn)的片鈉鋁石則與巖漿成因(幔源)CO2熱流體的上涌有關(蘇奧等,2014)(圖5g)。黏土礦物膠結(jié)物主要見于明下段砂巖中,主要為高嶺石(圖5i,l)和伊利石,伊利石多呈絲狀、纖維狀、薄片狀以及絲片狀(圖5j,k),兩種黏土礦物平均含量分別為0.6%和1.5%。

古新統(tǒng)砂巖由于壓實和膠結(jié)作用造成了原生孔隙的損失,溶蝕作用極大地改善了麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層物性,次生溶蝕孔隙的形成促進了砂巖儲層孔隙的發(fā)育。溶蝕作用主要表現(xiàn)為長石顆粒溶蝕、巖屑溶蝕及膠結(jié)物溶蝕,其中,長石顆粒溶蝕現(xiàn)象最為常見,常沿解理發(fā)生溶蝕形成粒內(nèi)孔(圖5n,o),或是沿顆粒邊緣溶蝕形成粒間孔(圖5m,p)。

經(jīng)各層系成巖作用對比顯示,麗水西凹古新統(tǒng)明月峰組以及靈峰組上段受機械壓實作用和溶蝕作用影響強烈;靈峰組下段及月桂峰組埋藏較深,壓實作用強烈,同時也存在中成巖A 期的晚期的碳酸鹽膠結(jié)和黏土礦物膠結(jié)作用,使得巖石的原生孔隙大幅降低,而次生孔隙的形成主要與生烴充注有關。

3.2 成巖環(huán)境與成巖階段

碳酸鹽膠結(jié)是麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層的重要成巖作用,為了進一步分析碳酸鹽膠結(jié)對儲層物性的影響,確定麗水西凹古新統(tǒng)砂巖的成巖環(huán)境及成巖階段,利用德國賽默飛公司的MAT252 &KielⅢ設備(13C 同位素的測試精度為 0.04‰,18O 同位素測試精度為0.07‰)對麗水西凹4 口井23 塊砂巖樣品碳酸鹽膠結(jié)物進行碳、氧穩(wěn)定同位素測試(表1)。測試結(jié)果顯示:麗水西凹古新統(tǒng)砂巖樣品δ18O 值的分布范圍為-16.79‰~-8.65‰,δ13C 值的分布范圍為-5.65‰~-1.16‰。前人研究表明,隨埋藏深度與地層溫度的增加,孔隙水受到流體-巖石相互作用的影響而表現(xiàn)為具有較低的δ18O 值(Kaufman A J et al.,1995;寧括步等,2018)。作為主力烴源巖層且埋深超過3000 m 的D 井靈下段測得的δ18O 值明顯低于其它三口井,說明D 井靈下段砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物受到更加明顯的埋藏增溫影響,并且碳酸鹽膠結(jié)物中的碳同位素與烴源巖早期生烴釋放的有機酸碳同位素發(fā)生了一定程度的交換(FisherJ B et al.,1990)。

表1 東海盆地麗水西凹古新統(tǒng)砂巖碳酸鹽巖膠結(jié)物同位素分析結(jié)果Table 1 Isotopic analysis results of carbonate cements in Paleocene sandstone reservoir in Lishui West Sag,East China Sea Basin

Keith 和Weber 利用碳酸鹽的同位素成分隨鹽度變化的原理推導出如下方程式來區(qū)分咸水成巖環(huán)境和淡水成巖環(huán)境(Keith and Weber,1964):

式中 δ13C 和δ18O 采用的是PDB 標準,當Z≥120時是咸水環(huán)境,Z<120 時是淡水環(huán)境。公式中Z值的主要影響因素是δ13C,受δ18O 影響相對較小。因為δ13C 受成巖作用影響相對較小,所以可以反映沉積環(huán)境變化,δ18O 受成巖作用影響明顯,一般很難反映原始沉積環(huán)境,特別是考慮到氧同位素受埋藏增溫和成巖作用影響發(fā)生相當程度的負偏,因此需要對原始沉積環(huán)境下的氧同位素進行假設,假設研究區(qū)古近紀水體平均δ18O=0(Veizer J et al,1999),計算得出麗水西凹古新統(tǒng)砂巖沉積時碳酸鹽膠結(jié)物Z值為111.91~124.92(表1)。其中D 井靈下段為116.69~117.98,C 井靈上段為120.11~121.48,B井明下段為119.09~124.92,A 井明下段為111.91~123.16。上述表明麗水西凹古新統(tǒng)靈下段砂巖儲層碳酸鹽巖膠結(jié)物沉淀時的孔隙水屬于淡水環(huán)境,靈上段與明月峰組砂巖儲層碳酸鹽巖膠結(jié)物形成于混合水成巖環(huán)境。

在成巖孔隙流體與礦物間平衡條件下,碳酸鈣和水的氧同位素組成不同,在地質(zhì)歷史時間不早于侏羅紀的條件下,砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物與孔隙水之間氧同位素的分餾交換可以忽略不計,據(jù)此可確定砂巖中碳酸鹽巖膠結(jié)物沉淀形成時的古成巖溫度,公式如下(楊平等,2018;周根陶等,2000):

式中:δ18Oc為實測的樣品中的δ18O 值,δ18Ow為標準樣品形成時介質(zhì)水的δ18O 值,采用SMOW 標準,計算結(jié)果如表1 所示。由于地層水在埋藏環(huán)境下δ18O 均發(fā)生不同程度的濃縮,式中流體的δ18O(SMOW)值取δ16O 消耗的地層水的數(shù)據(jù)為2‰(K.Wallmann,2001;張敏強,2007)。

結(jié)果顯示:麗水西凹古新統(tǒng)砂巖碳酸鹽氧同位素計算反映的成巖溫度跨度較大,在76.38~141℃之間,平均溫度集中在98℃左右(表1)。對照中國石油天然氣成巖階段劃分行業(yè)標準(SY/T5477—92),麗水西凹古新統(tǒng)砂巖碳酸鹽膠結(jié)作用主要形成于早成巖B 期到中成巖A 期,其中A 井、B 井古新統(tǒng)明月峰組下段砂巖和C 井的靈峰組上段砂巖碳酸鹽膠結(jié)作用主要形成于早成巖B 期(65~85℃),D 井靈峰組下段砂巖碳酸鹽膠結(jié)作用形成于中成巖A 期(85~140℃)。

各層砂巖儲層物性和氧同位素數(shù)據(jù)分析表明:在埋深相對較淺的明下段,發(fā)生碳酸鹽膠結(jié)作用的溫度范圍為77.90~99.52℃,實測砂巖的孔隙度與滲透率較高,孔隙度為11.1%~18.2%,滲透率為1.41×10-3μm2~28.21×10-3μm2;在埋深超過3 000 m的靈下段,碳酸鹽記錄的成巖溫度為127.01~141.75℃,隨著埋藏深度的增大和成巖溫度的上升,儲層物性明顯降低(圖6a,b),孔隙度為6.0%~8.6%,滲透率為0.18×10-3μm2~0.55×10-3μm2。

圖6 麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層成巖溫度、物性與碳酸鹽膠結(jié)物碳氧同位素交匯圖Fig.6 Relationship between diagenetic temperature and physical properties of Paleocene sandstone reservoir,and carbon and oxygen isotope projection of carbonate cement in Lishui West Sag

各層砂巖碳氧同位素分析表明:A、B 井明下段和C 井的大部分樣品落于碳氧同位素交會圖的Ⅰ1區(qū)和Ⅱ1區(qū)邊界附近(圖6c),碳同位素分布在-3.86‰~-1.16‰?yún)^(qū)間的樣品反映了表生期大氣降水中無機碳源和陸源碎屑的影響(Curtis,1978),而分布在-7.51‰~-4.01‰?yún)^(qū)間的樣品具有明顯的碳同位素負偏,明顯與烴類活動有關(蘭葉芳等,2016)。從D 井靈下段碳氧同位素數(shù)值來看,該部分樣品碳同位素值分布在-5.66‰~-4.55‰之間,氧同位素值分布在-16.80‰~-15.13‰之間,投點主要集中于與有機酸脫羧作用有關的區(qū)域(Ⅱ2區(qū))。上述反映D 井靈下段砂巖碳酸鹽膠結(jié)作用發(fā)生在埋藏深度更大、古地溫更高的環(huán)境,相對負偏的碳同位素反映了深埋環(huán)境下含烴流體活動具有增強的特征(圖5o),具備深埋環(huán)境下有機酸溶蝕的條件(王大銳,2000)。

3.3 成巖序列與孔隙演化

結(jié)合巖石薄片鑒定、成巖作用特征及成巖環(huán)境分析,利用成巖礦物間的相互關系,可以推知麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層主要經(jīng)歷了淺層早期機械壓實、早期泥晶方解石沉淀膠結(jié)、中期成巖流體酸化、中晚期石英次生加大、晚期鐵質(zhì)碳酸鹽膠結(jié)物重結(jié)晶充填等成巖序列(圖7a),不同成巖作用在不同的成巖階段對儲層孔隙具有不同的影響,成巖早期主要發(fā)生壓實作用,儲層孔隙度減小;膠結(jié)作用主要發(fā)生在成巖中期,儲層孔隙度進一步降低,而溶蝕作用則有效地改善了儲層孔隙度。

砂巖儲層孔隙經(jīng)過古地溫、沉積流體等成巖環(huán)境的變化以及各種成巖作用的改造,演變成現(xiàn)今的儲集空間。巖石中雜基含量與巖石碎屑組成對壓實作用產(chǎn)生重要影響,碎屑巖中石英等穩(wěn)定礦物含量越高,碎屑巖在成巖過程中則會保持相對穩(wěn)定的物性;反之,在壓實作用下,儲層的孔隙度整體上隨深度的增加而迅速減?。ùo靜等,2020)。膠結(jié)作用對儲層物性的影響主要反映在膠結(jié)物含量變化對儲集物性的影響,古新統(tǒng)砂巖的膠結(jié)物主要有黏土礦物和碳酸鹽礦物,總體上隨著黏土礦物和碳酸鹽礦物含量的增加,孔隙度有減小的趨勢(圖7b)(張敏強等,2007;趙燚林等,2019)。

麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層孔隙演化主要受壓實作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用等成巖作用的影響。經(jīng)詳細計算,壓實作用損失的孔隙度平均為18.3%,碳酸鹽、黏土礦物膠結(jié)損失的孔隙度平均為10.6%,麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層壓實作用減小的孔隙度明顯大于膠結(jié)作用所減小的孔隙度,長石、巖屑顆粒以及成巖礦物的溶蝕對孔隙改善的平均幅度為4.8%(表2)。

3.4 成巖演化對儲層的影響

基于巖心鑄體薄片、掃描電鏡等資料,考慮各種成巖礦物的形態(tài)類型、結(jié)構特點以及孔隙分布特征,總結(jié)出麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層的3 種成巖演化類型,明確了成巖演化對儲層的影響。

類型一:以機械壓實作用為主。主要分布于埋深2 500 m 以上的明月峰組砂巖,成巖溫度在76~92℃之間,處于成巖早期,砂巖顆粒疏松,原生孔隙保存良好。隨著埋藏加深,顆粒的排列逐漸緊密,原生孔隙被自生黏土礦物充填,儲層變得致密。隨著成巖作用的繼續(xù)進行,長石等不穩(wěn)定碎屑顆粒受到輕微的溶蝕;部分剛性顆粒被壓裂,該類成巖演化類型對應的儲層性能較差(圖8a)。

類型二:以不穩(wěn)定碎屑溶蝕作用為主。這種類型主要分布于埋深2 200~2 700 m 的明月峰組下段及靈峰組上段,成巖溫度在89~99℃之間,處于成巖早期。該類成巖作用發(fā)生在顆粒直徑較大,分選較好,孔滲性能較好的儲集層中,經(jīng)歷的壓實作用較弱,原生孔隙保存較好,溶蝕作用較強,儲層物性較好。沉積早期,砂巖顆粒疏松,雜基及塑性巖屑含量高,主要的成巖礦物為方解石和長石溶蝕伴生的高嶺石,它們僅充填于儲層中少量的孔隙,對儲層的孔滲影響不大(圖8b)。

類型三:以碳酸鹽巖與黏土礦物膠結(jié)作用為主。該類型在埋深超過3300 m 的靈峰組下段砂巖中較為發(fā)育,成巖溫度較高,分布于120~141℃之間。成巖作用類型主要為碳酸鹽巖與黏土礦物膠結(jié),孔隙充填物以方解石、鐵方解石、片鈉鋁石、高嶺石與伊利石為主。次生溶蝕孔隙數(shù)量極少,少量殘余原生孔隙和長石溶孔為主要的儲集空間。因原生孔隙絕大部分被膠結(jié)物所充填,且溶蝕程度較低,只能依靠長石等不穩(wěn)定碎屑的次生溶孔和殘余原生孔隙提供有限的儲集空間,故該成巖演化類型的儲層的孔滲性能相對較差(圖8c)。

4 結(jié)論

(1)麗水西凹古新統(tǒng)砂巖以淺海-三角洲相中-細粒巖屑砂巖為主,成分成熟度與結(jié)構成熟度較低,礦物組成以巖屑為主,石英和長石次之。在明月峰組,形成了以原生孔隙為主、次生孔隙發(fā)育的中孔中滲儲層;而月桂峰組則發(fā)育了低孔低滲的致密砂巖儲層。

(2)麗水西凹古新統(tǒng)砂巖經(jīng)歷了機械壓實、碳酸鹽巖和黏土礦物膠結(jié)、長石溶蝕等成巖作用。靈峰組下段砂巖儲層碳酸鹽膠結(jié)物形成于淡水成巖環(huán)境,明月峰組及靈峰組上段砂巖儲層碳酸鹽膠結(jié)物形成于混合水成巖環(huán)境,恢復的成巖溫度介于76~141℃之間。明月峰組下段及靈峰組上段砂巖處于早成巖B 期階段,靈峰組下段及月桂峰組砂巖處于中成巖A 期。

(3)麗水西凹古新統(tǒng)砂巖儲層經(jīng)歷了壓實減孔(-18.3%)、早期膠結(jié)減孔(-3.9%)、溶蝕增孔(+4.8%)、晚期膠結(jié)減孔(-6.7%)的孔隙演化過程。各套儲層經(jīng)歷了差異化的成巖演化過程,分別發(fā)育以機械壓實作用、碳酸鹽巖與黏土礦物膠結(jié)作用、不穩(wěn)定碎屑溶蝕作用為主要特征的成巖演化類型,其中不穩(wěn)定碎屑溶蝕作用有利于形成優(yōu)質(zhì)儲層。明月峰組下段及靈峰組上段砂巖發(fā)育常規(guī)優(yōu)質(zhì)儲層,靈峰組下段和月桂峰組砂巖則以更具勘探難度的非常規(guī)致密砂巖儲層為主。

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