塔里木地区生储盖组合分析

一、生油层二、储集层；储集层形成的关键：在塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩中识别出同生岩溶、风化壳岩溶、埋藏岩溶三种不同类型的古岩溶作用,综合分析认为它们是控制奥陶系碳酸盐岩储层形成的关键要素。同生期大气淡水选择性溶蚀颗粒碳酸盐岩所形成的粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔等,为储层提供了基质孔隙,储层分布受大气成岩透镜体控制,通常呈透镜体沿台地边缘高能相带断续分布。与风化壳岩溶作用有关的碳酸盐岩储层在区域上主要展布于奥陶系碳酸盐岩裸露的古潜山分布范围内,垂向上则局限于奥陶系碳酸盐岩侵蚀不整合面以下200m深度范围内。根据风化壳岩溶的垂向与横向发育特征,指出其储层垂向上主要分布于地表岩溶带的覆盖角砾岩、垂直渗流岩溶带和水平潜流岩溶带内,平面上主要发育于岩溶高地边缘、岩溶斜坡区、岩溶谷地上游区、岩溶残丘等古地貌单元。埋藏岩溶作用常与有机质热演化过程中伴生的有机酸溶蚀碳酸盐矿物有关,往往沿原有的孔缝系统进行,具有期次多、规模不等的特点,是碳酸盐岩储层优化改造的关键因素之一。1．塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩不仅厚度大、分布广、类型多,而且经历了多旋回和多期次重大的构造作用与成岩作用的改造,导致其储层的形成与演化变化多端。众所周知,碳酸盐岩储层的发育演化主要受沉积、成岩和构造三大地质因素的控制。总的来说,沉积相是储层形成的物质基础,古岩溶作用则是储层发育的关键,构造破裂作用为储层发育的纽带。根据岩芯观察、薄片鉴定、测井、录井、化验测试等资料的综合分析,本文着重阐述决定塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储层形成的古岩溶作用这一关键要素。这里所称的古岩溶作用是指古代地表水和地下水对可溶性岩石的改造过程及由此产生的地表与地下地质现象的总和[1]。按碳酸盐岩发生岩溶作用的时间与环境,通常可将它简单地划分为同生岩溶、风化壳岩溶和埋藏岩溶等三种类型。根据我们的观察和分析,这三种不同类型的岩溶作用对塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩演化均有不同程度的影响,但发育与分布不均,是储层形成不可忽视的控制因素。2．关于储层发育的沉积基础：奥陶纪塔里木盆地处于克拉通边缘坳拉槽发展阶段[2],沉积古地理格局表现为盆地)斜坡)台地体系组成的温暖海洋,总的特征是东深西浅,东部为继承性的广海陆棚到盆地沉积环境,中部与西部发育浅海镶边碳酸盐岩台地,两者之间为一狭窄的斜坡过渡带(图1)。在中部与西部广阔的碳酸盐岩台地上,堆积了1000多米厚的海相碳酸盐岩[3]。早期以发育局限海台地相白云岩为特征,中期堆积半局限)局限海台地相不等厚互层的石灰岩与白云岩,晚期演变为开阔海台地相灰岩沉积,台地边缘相的镶边体系则主要由颗粒滩和生物礁碳酸盐岩组成[4]。它们是奥陶系碳酸盐岩储层赖以形成的物质基础。然而,由于碳酸盐沉积物对成岩作用十分敏感,所以它们在沉积后很容易在胶结和压实等破坏性成岩作用的影响下演变成致密岩层,丧失其储集能力。因此,碳酸盐岩储层的形成往往与成岩过程中诸如岩溶、破裂等建设性成岩作用密切相关。3．关于同生岩溶与储层分布：同生岩溶作用发生于同生(或者准同生)大气成岩环境中。受次级沉积旋回和海平面升降变化的控制,颗粒滩、生物礁等浅水碳酸盐沉积体,尤其是在海退和向上变浅的沉积序列中,伴随海平面暂时性相对下降,时而出露海面或处于淡水透镜体内,在潮湿多雨的气候条件下,受到富含CO2的大气淡水的淋溶,形成大小不一、形态多样的各种孔隙。大气淡水既可以选择性地溶蚀由文石、高镁方解石等不稳定矿物组成的颗粒或第一期方解石胶结物,形成粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔(图2),又可发生非选择性溶蚀作用,形成溶缝和溶洞。由于大气淡水选择性地溶蚀作用通常发生于文石、高镁方解石等不稳定矿物转变为稳定的低镁方解石之前,因此,碳酸盐岩中的粒内溶孔、铸模孔等组构选择性溶孔一般被视为碳酸盐岩发生同生或准同生岩溶作用的主要识别标志之一。显然,这与碎屑岩储层在埋藏成岩环境中长石粒内溶孔和铸模孔的形成机理明显不同。4．风化壳岩溶与储层分布，风化壳岩溶的发育与重大的海平面下降或构造运动造成的陆地大面积暴露有关,常常是地层学中的主要不整合面。对于碳酸盐岩岩溶而言,风化壳岩溶和同生岩溶都是受大气淡水淋滤而发生的溶蚀,它们最大的区别在于同生岩溶发生的时间非常早,沉积物尚未完全固结成岩,碳酸盐组分的矿物成分尚未完全稳定化,而且经历的时间相对较短;而风化壳岩溶发生的时间比较晚,是对已经固结成岩、完成矿物稳定化转变后碳酸盐岩产生的岩溶作用,经历的时间可以很长。地质历史记录中的古风化壳岩溶主要是根据其广泛存在的侵蚀不整合、地下溶蚀作用及其伴生的孔洞系统和内部充填物的特征等加以识别的[5]。在塔里木盆地的塔北、塔中、玛扎塔格等地区,已在奥陶系碳酸盐岩顶部不整合面之下约200m厚地层内发现了发育程度不同的风化壳岩溶作用及其规模不等、形态各异的岩溶缝洞系统和特征的内部充填物。有关塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩风化壳岩溶作用及储层特征已取得了显著的研究进展5埋藏岩溶及其对储层的贡献，埋藏岩溶作用系指碳酸盐岩在中)深埋藏阶段主要与埋藏成岩作用相联系的溶蚀作用现象及过程,尤其是与有机质热演化过程中伴生的有机酸溶蚀碳酸盐矿物有关,有人也称之为深部溶蚀作用、热水岩溶作用、深部岩溶作用、埋藏期岩溶作用、构造期岩溶作用等。在塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩中已发现了多期次的、不同规模的埋藏岩溶作用(1)古岩溶作用是塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩储层形成的关键要素,主要包括同生岩溶、风化壳岩溶、埋藏岩溶三种不同的岩溶类型。(2)同生岩溶作用控制早期碳酸盐岩储层的形成与分布,储集空间类型以大气淡水选择性溶蚀形成的粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔等为主,其储层一般呈透镜体沿台地边缘高能相带断续分布。(3)风化壳岩溶作用是奥陶系碳酸盐岩储层形成的关键作用,它不仅为原来致密的碳酸盐岩提供了数量不等的有效储集空间,并且使现今奥陶系碳酸盐岩储层主要分布于风化壳岩溶发育范围与发育深度的框架内。(4)埋藏岩溶作用一般沿原有的孔缝系统进行,是碳酸盐岩储层优化改造的关键因素之一。三、盖层；可以作为生油层；SS1高位体系域局限台地所发育的第一套储层可作为储集层；SS1高位体系域蒸发台地所发育的第一套盖层，稳定分布于研究区，可作为良好的盖层。第二套生储盖组合为SS2，通过对SS1高位期局限台地—蒸发台地所沉积的膏泥岩、泥云岩的有机质丰度研究发现，其具备有一定的生烃能力，且分布较广，可以作为生油层。SS2海侵体系域开阔台地所发育的第二套储层可作为储集层；SS2高位体系域蒸发台地所发育的第二套盖层可作为良好的盖层。此外，第三套储层虽然在寒武系未发育盖层，但是在盆地内部，大多与奥陶系表现为连续沉积或是短暂的沉积间断，极易与奥陶系地层组成较好的生储盖组合。其中图7-6塔里木盆地中西部地区寒武系生储盖组合时空分布规律：东部地区生储盖组合时空分布规律通过塔里木盆地东部地区寒武系层序格架内沉积相及生储盖发育与分布特征研究发现（图7-7），研究区内广泛分布有较好的生油层，尤其是SS1层序内盆地相和广海陆棚相发育的泥岩和灰质泥岩都是优质的生油层，但是该区域缺乏有规模的盖层，虽然第一套储层之上发育有广海陆棚相灰质泥岩，但是其封盖性能相比泥岩和蒸发岩要差，而且其储层分布区域较小，因此该套生储盖组合的油气资源保存能力一般。值得一提的是，第二套储层发育于寒武系顶部，其分布范围相对较广，在库都布拉克剖面—英东2井—米兰1井中均有发育，虽然在寒武系不发育有利的盖层，但是从剖面和钻井来看，其上覆地层下奥陶统均表现为大面积发育的泥岩沉积，其封盖性能较好，结合储层下伏的优质生油层形成了一套完整的生储盖组合，该套生储盖组合的油气资源聚集和保存能力较好。