普光氣田埋藏溶孔特征及識別標志

摘 要

摘要：普光氣田上二疊統(tǒng)長興組和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組儲層的儲集空間以次生溶孔為主，主要為晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔。埋藏溶孔是儲層主要或重要的儲集空間，識別埋藏溶孔是研究
摘要：普光氣田上二疊統(tǒng)長興組和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組儲層的儲集空間以次生溶孔為主，主要為晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔。埋藏溶孔是儲層主要或重要的儲集空間，識別埋藏溶孔是研究埋藏環(huán)境溶蝕作用機制及其對儲層貢獻大小的關(guān)鍵。基于巖心樣品的巖礦測試資料，從典型井分析入手，對普光氣田長興組和飛仙關(guān)組礁、灘相碳酸鹽巖儲層進行了成巖作用研究，確定埋藏溶蝕作用在成巖序列中的位置，借助其他成巖作用判斷埋藏溶蝕作用特征及識別標志。結(jié)果表明：這些溶蝕孔隙都形成于埋藏環(huán)境，溶孔大致分為兩期，早期溶孔中有瀝青呈襯邊狀或球狀產(chǎn)出，晚期溶孔中無瀝青充填，孔隙中異常干凈；兩期溶孔中充填礦物的流體包裹體均一溫度也截然不同，分別為111～155℃和超過176℃。這些埋藏溶孔可以根據(jù)成巖序列進行識別，進而總結(jié)出6條識別標志，用于研究埋藏溶蝕作用對普光氣田長興組飛仙關(guān)組儲層的影響和貢獻。
關(guān)鍵詞：普光氣田；晚二疊世；早三疊世；埋藏溶孔；巖心分析；孔隙成因；孔隙類型；識別標志
    早在20世紀70年代前，許多地質(zhì)學(xué)家都認為碳酸鹽巖中次生孔隙的形成主要發(fā)生在大氣環(huán)境，即成巖早期沉積物和成巖后期已成巖地層暴露于地表的大氣淡水成巖環(huán)境，但不久后，地質(zhì)學(xué)家們就認識到碳酸鹽巖在埋藏成巖環(huán)境中，同樣廣泛發(fā)育溶蝕作用。這種埋藏溶蝕作用對優(yōu)質(zhì)儲層的形成發(fā)揮了重要作用。如美國得克薩斯州德蘭盆地賓夕法尼亞系石灰?guī)r儲層中埋藏次生溶蝕孔隙度達11%[1]，鄂爾多斯盆地東部下奧陶統(tǒng)白云巖儲層中，埋藏次生孔隙占總孔隙的30%～50%[2]，塔河油田S76井下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖儲層埋藏次生溶孔孔隙度達3.1%～6.4%[3]，許多研究者對川東北石炭系、上二疊統(tǒng)長興組及下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組氣藏儲層的研究結(jié)論也認為，埋藏溶孔是儲層主要或重要的儲集空間[4～10]?？梢娐癫厝芪g作用在碳酸鹽巖儲層中的廣泛發(fā)育及其對碳酸鹽巖儲層形成的重要貢獻已為眾多地質(zhì)學(xué)家所認同。然而由于碳酸鹽巖溶蝕次生孔隙可以發(fā)育于成巖早期大氣淡水環(huán)境、埋藏環(huán)境和后期抬升暴露的表生淡水環(huán)境，而不同環(huán)境常?？梢孕纬深愋秃托螒B(tài)相似的次生孔隙。因此，如何識別埋藏溶孔是研究埋藏環(huán)境溶蝕作用機制及其對儲層貢獻大小的關(guān)鍵。
普光氣田位于川東北宣漢-達州地區(qū)黃金口構(gòu)造雙石廟-普光構(gòu)造帶(圖1)，主要含氣層位為長興組和飛仙關(guān)組(圖2)，儲層以白云巖為主，總體特征為中孔中滲、高孔高滲的優(yōu)質(zhì)儲層，儲集空間以次生溶孔為主[11～12]。前人的研究成果認為，這些次生孔隙為成巖早期大氣淡水和埋藏期溶孔[8，13～15]。通過研究筆者認為，它們都是埋藏期形成的溶孔，為此擬從埋藏溶孔的類型特征和成因分析著手，總結(jié)埋藏溶孔的識別標志，用于研究埋藏溶蝕作用對普光氣田長興組-飛仙關(guān)組儲層的影響和貢獻。
 
1 長興組-飛仙關(guān)組儲層孔隙類型及特征
    普光氣田長興組和飛仙關(guān)組儲層以白云巖為主，主要巖石類型為亮晶鮞粒白云巖、亮晶生物屑白云巖、海綿礁白云巖和幻影鮞粒(或生屑)細-粗晶白云巖、細-粗晶白云巖，孔隙類型以次生溶蝕孔隙為主。
1.1 孔隙類型
    普光氣田儲集空間以次生溶孔為主，主要為晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔，它們均為埋藏溶蝕孔隙。
1.1.1晶間溶孔
    發(fā)育于各種結(jié)晶白云巖及幻影結(jié)晶白云巖中。溶孔的發(fā)育程度與白云巖結(jié)晶程度呈正相關(guān)，白云巖結(jié)晶越粗，溶孔越發(fā)育。結(jié)晶較細的粉晶白云巖中溶孔發(fā)育較差。
1.1.2粒內(nèi)溶孔
    發(fā)育于鮞粒白云巖、生物屑白云巖和海綿礁白云巖中。鮞粒白云巖中常見鑄?？?負鮞)、環(huán)狀溶孔、新月形、半月形粒內(nèi)溶孔及其他粒內(nèi)溶孔。
    鑄模孔：以鮞?？鬃畛Ｒ姡b粒被溶成負鮞(圖3-1)，其次為生物屑鑄模孔(圖3-2)。
    環(huán)狀溶孔：發(fā)育于鮞粒中，溶孔沿鮞粒同心圈層發(fā)育成環(huán)狀。有的沿鮞粒外部圈層發(fā)育，有的沿鮞粒內(nèi)部圈層發(fā)育(圖3-3)。
    新月形、半月形溶孔：發(fā)育于鮞粒中，溶孔沿鮞粒一端發(fā)育。如鮞粒上半部被溶，下半部未溶而成半月形；當溶孔沿圈層發(fā)育，向下溶蝕更多則形成新月形溶孔(圖3-4)。
其他粒內(nèi)溶孔：發(fā)育于鮞粒、生物屑及礁白云巖造礁生物中。形狀不一，有的沿充填生物體腔孔的白云石晶體間發(fā)育，溶蝕強烈時形成生物體腔溶孔(圖3-5)。
 
1.1.3粒間溶孔
    發(fā)育于生物屑白云巖和鮞粒白云巖中，沿顆粒間膠結(jié)物晶間發(fā)育。
1.2 孔隙特征
    1) 鮞粒白云巖中的新月形、半月形及粒內(nèi)溶孔常優(yōu)先發(fā)育于鮞粒上部，形成定向特征(圖3-4)。
    2) 晶間溶孔及粒間溶孔常發(fā)育成超大孔隙及溶洞。
    3) 溶孔多順層分布。
    4) 溶孔常與構(gòu)造擠壓產(chǎn)物(裂縫、碎裂化和碎?；?伴生(圖3-6)。
    5) 晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔都可分為兩期。一期溶孔(早期埋藏溶孔)中有瀝青充填，瀝青常呈襯邊或球狀產(chǎn)出；另一期溶孔(晚期埋藏溶孔)中沒有瀝青充填，孔隙中異常干凈(圖3-7)。
    6) 溶孔中局部有少量白云石、方解石及石英充填，充填礦物中流體包裹體均一溫度表明，一期溶孔中充填礦物流體包裹體均一溫度分布范圍為111～155℃。二期溶孔中充填礦物流體包裹體均一溫度則超過176℃。
2 長興組-飛仙關(guān)組儲層孔隙成因
2.1 晶間溶孔
    成巖作用研究結(jié)果表明，普光氣田長興組-飛仙關(guān)組儲層除長興組儲層底部有少量埋藏白云化外，主要為準同生期蒸發(fā)泵或滲透回流成因白云巖。形成了原結(jié)構(gòu)保存較好的鮞粒(或生屑)白云巖、海綿礁白云巖。巖石學(xué)特征、同位素及有序度特征表明，幻影(鮞粒、生屑)結(jié)晶白云巖和結(jié)晶白云巖是準同生白云巖重結(jié)晶的產(chǎn)物。由此可見，這些結(jié)晶白云巖(及幻影結(jié)晶白云巖)中的晶間溶孔是埋藏環(huán)境中重結(jié)晶之后形成的，晶間溶蝕孔、縫是埋藏期溶蝕作用的產(chǎn)物?？煞譃閮善冢缙诼癫厝芸字杏袨r青充填，形成于原油演化成瀝青之前；晚期埋藏溶孔中清潔、干凈，無瀝青充填，形成于原油演化為瀝青之后，是晚期埋藏溶蝕產(chǎn)物。
2.2 粒內(nèi)溶孔
    與晶間溶孔一樣，粒內(nèi)溶孔可分為兩期，早期溶孔中有瀝青充填，形成于原油侵位之前；晚期溶孔中清潔、干凈，無瀝青充填，但巖石有瀝青與其伴生(圖3-8)，表明晚期溶孔形成于原油演化為瀝青之后，是晚期埋藏溶蝕產(chǎn)物。這些溶孔常與構(gòu)造擠壓作用形成的擠壓縫、碎裂及碎粒物伴生，有的鱺粒、生物屑受擠壓錯動變形，但溶孔仍保存完整的形態(tài)，沒有擠壓變形的跡象(圖3-9)，溶孔周圍的白云石常呈現(xiàn)強烈破碎，碎粒間和晶體微裂縫中充填了瀝青和后期白云石(陰極發(fā)光發(fā)亮紅色光)，而溶孔完整無變形(圖3-10)。這些特征都表明溶孔形成于構(gòu)造擠壓作用之后，也是埋藏期溶蝕的產(chǎn)物。有時見早期方解石、白云石脈(已充填的早期縫)被溶蝕，也表明粒內(nèi)孔形成于早期裂縫被充填之后。
2.3 粒間溶孔
    分布于生物屑白云巖及鮞粒白云巖中的粒間溶孔，沿粒間膠結(jié)物晶間發(fā)育，巖石仍保持原結(jié)構(gòu)，膠結(jié)物也仍保存了纖柱狀-粒狀向心增大的特征。因此溶孔發(fā)育于粒狀膠結(jié)物白云化之后，也是埋藏溶孔。與粒內(nèi)溶孔一樣，有的粒間溶孔中無瀝青分布，而溶孔附近有瀝青，表明它們?yōu)橥砥诼癫厝芸?圖3-11)。
    另外，各類溶孔中均見到充填于早期埋藏溶孔的礦物(白云石、方解石)被溶蝕，也印證了各類溶孔均發(fā)生過晚期埋藏溶蝕。
    前人認為鮞粒內(nèi)溶孔多形成于成巖早期大氣淡水溶蝕[8，13，15]。研究表明，普光氣田長興組-飛仙關(guān)組儲層確實曾經(jīng)發(fā)生過成巖早期大氣淡水溶蝕，但該期孔隙與原生粒間孔一起，大多在成巖早期-淺埋期膠結(jié)充填，少量殘留的早期溶孔在構(gòu)造擠壓作用下也已變形消失。前述粒內(nèi)溶孔與構(gòu)造擠壓裂縫、碎裂和碎粒作用伴生，但溶孔未變形，以及溶孔中無瀝青而溶孔附近有瀝青分布等現(xiàn)象，均表明這些粒內(nèi)孔都是埋藏溶蝕作用的產(chǎn)物。
3 長興組-飛仙關(guān)組儲層埋藏溶孔的識別標志
    S.J.Mazzullo和P.M.Harris(1995)指出，僅僅根據(jù)孔隙類型來判別中、深成巖作用(埋藏成巖作用)的成因是不可能的，最好的方法是將溶解作用與成巖序列中的其他成巖作用聯(lián)系起來。筆者對普光長興組-飛仙關(guān)組儲層埋藏溶蝕的識別主要也根據(jù)成巖序列來判斷，即：溶蝕孔、縫與其他成巖事件的關(guān)系進行判斷。識別標志總結(jié)如下：
    1) 埋藏期形成的礦物被溶蝕。如早期張裂縫中充填的白云石、方解石被溶蝕，充填于早期埋藏孔的礦物被溶蝕，表明溶孔形成于更晚的埋藏期。
    2) 細-粗晶的結(jié)晶白云巖(及幻影結(jié)晶白云巖)被溶蝕。這類白云巖為早期白云化后在埋藏階段重結(jié)晶形成，白云巖被溶蝕表明溶蝕作用發(fā)生于重結(jié)晶之后，為埋藏溶蝕。
    3) 在普遍發(fā)育構(gòu)造擠壓作用的地層中，溶孔完整未變形。表明溶孔形成于構(gòu)造擠壓作用之后。
    4) 沿構(gòu)造擠壓縫、碎裂縫及碎粒間發(fā)育的溶孔(洞、縫)。表明其形成于擠壓構(gòu)造作用之后，為埋藏溶孔。
    5) 保存較好、未變形的孔隙中無瀝青充填，而附近有瀝青產(chǎn)出。表明該類孔隙為發(fā)育于石油演化為瀝青之后的晚期埋藏溶蝕孔隙。
    6) 早期埋藏溶孔中有瀝青充填，而晚期埋藏溶孔中異常干凈。這是區(qū)分早期和晚期埋藏溶孔的標志之一。
4 結(jié)論
    1) 普光氣田長興組-飛仙關(guān)組儲層主要孔隙類型有晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔(鑄?？住⑿略滦?、半月形、生物體腔孔等)和粒間溶孔，它們都是埋藏期形成的溶孔。
    2) 普光氣田長興組-飛仙關(guān)組儲層埋藏溶孔有兩期。早期埋藏溶孔形成于構(gòu)造擠壓作用之后，大量石油充注之前；晚期埋藏溶孔形成于石油聚集并演化為瀝青之后，后期白云石、方解石及石英等礦物充填之前。
    3) 埋藏溶孔可以根據(jù)成巖序列來進行識別，將溶解作用與成巖序列中的其他成巖作用聯(lián)系起來，總結(jié)出了6條識別標志用于判斷。
    研究中得到中國石化南方公司和國土資源部成都地礦所的支持和幫助，特此衷心感謝!
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(本文作者：管宏林 王恕一 蔣小瓊 中國石化勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所)