川西坳陷雷四上亚段晶粒白云岩成岩作用和孔隙演化

谢刚平

川西坳陷雷四上亚段晶粒白云岩成岩作用和孔隙演化

谢刚平

(中石化西南油气分公司，四川 成都 610041)

[摘要]晶粒白云岩是川西坳陷雷口坡组四段上亚段最好的储集岩，其厚度大、分布广且孔隙度、渗透率高。区内晶粒白云岩成岩作用类型多样，主要有白云石化作用、压实作用、溶蚀作用、压溶作用、破裂及充填作用、胶结(充填)作用等。其中，胶结(充填)作用、特别是压实作用是导致区内晶粒白云岩储层孔隙度降低、物性变差的主要因素，而白云石化作用、溶蚀作用，特别是浅埋藏白云石化和古表生大气淡水溶蚀作用是产生次生孔隙，使储层物性变好的主要因素。有效孔隙均为次生型的，主要有晶间溶孔、不规则溶孔、晶间孔、溶缝等。

[关键词]成岩作用；孔隙演化；晶粒白云岩；川西坳陷；雷口坡组

1晶粒白云岩的基本特征

2主要成岩作用

研究表明，碳酸盐岩在成岩演化过程中极易受多类型、多期次成岩作用的改造和叠加[2, 4, 5]。因而，成岩作用是控制碳酸盐岩储层发育的最重要因素之一[6, 7]。

2.1白云石化作用

根据白云石的产状、结构构造及地球化学特征可将区内白云石化作用分为准同生白云石化作用和浅埋藏白云石化作用，其特征如下：

1)准同生白云石化作用形成的白云石以泥-微晶为主，多为非平直晶面的他形晶，晶面混浊，晶缘呈港湾状紧密镶嵌接触，阴极射线下发桔红色光。其δ13C为0.2‰～2.7‰，δ18O为-0.6‰～2.6‰；有序度为0.51～0.68，平均0.587；微量元素具中钠( Na2O质量浓度为160～670mg/L)、无铁无锰或低铁低锰的特征。

2)浅埋藏白云石化作用形成的白云石以粉-细晶为主，多为平直晶面的菱面体，表面粗糙，常具雾心亮边。该类白云石的δ13C为0.5‰～3‰，δ18O为-5‰～-7.5 ‰；有序度为0.52～0.73，平均0.655；阴极射线下，晶体中心(雾心部分)发褐色光或不发光，晶体边部(亮边部分)发桔红色光；在探针微量元素分析中，雾心部分常具高铁( FeO质量浓度为1000mg/L)、中锰(MnO质量浓度为400mg/L)特征，亮边部分常具中铁( FeO质量浓度为530mg/L )、无锰特征。

2.2压实作用

压实作用是使区内晶粒白云岩储集性能变差的主要成岩作用之一。成岩早期，压实作用使基质微孔中的孔隙水不断排出，导致孔隙度降低，沉积物体积减小，岩石密度增加，原生基质微孔几乎破坏殆尽。

2.3溶蚀作用

2)深埋溶蚀作用晶粒白云岩深埋于地下，酸性地层水在前期残余(微)孔、缝内渗流时会对其进行扩大或改造，偶见充填于溶孔中的方解石、白云石被溶蚀形成晶内溶孔。深埋溶蚀作用形成的溶孔孔径约0.1mm，溶缝宽约0.02mm，面孔率小于1%，分布不均匀，部分被沥青、黄铁矿充填。

综上，区内古表生淡水溶蚀作用较为发育，所形成的溶蚀孔、缝尽管部分被充填，但残余孔、缝经再改造后均成为了有效孔隙。

2.4压溶作用

压溶作用又称为化学压实作用，破坏储层储集性能，使孔隙度、渗透率降低[8]。镜下常见晶粒白云岩的缝合线长短不一，溶蚀缝宽窄不定，峰谷、频率变化均较大。所形成的缝合状孔隙常被泥铁质、沥青、黄铁矿等充填，未被充填者成为有效孔隙，分布不均匀。

2.5破裂及充填作用

2.6胶结(充填)作用

碳酸盐胶结物的沉淀与溶解直接影响其孔隙的发育[9]。研究认为，胶结(充填)作用是破坏区内晶粒白云岩次生孔隙的主要成岩作用之一。根据胶结(充填)物成份、晶形、结构特征，可将其分成淡水胶结(充填)作用和深埋胶结作用，其特征如下：

2)深埋胶结作用镜下偶见充填于溶孔、洞、缝内的连晶或嵌晶方解石被溶蚀形成晶内溶孔。

2.7去白云石化作用

地质记录中，广泛存在去白云石化作用，即方解石对白云石的交代[10]。区内晶粒白云岩去白云石化形成的方解石有多种产状：①菱形晶方解石，去白云石化作用从白云石核心或边缘开始；②微晶方解石，其微量元素常具无FeO、无MnO的特征，阴极射线下发土黄色光；③嵌晶或连晶方解石，其微量元素表现为FeO质量浓度为220～380mg/L、MnO质量浓度为190～430mg/L，阴极射线下发棕色光或不发光。

2.8新生变形作用

新生变形作用和广泛的胶结作用通常发生在成岩中-晚期埋藏阶段[10]。区内晶粒白云岩的新生变形作用主要有2种，即组分变化而原始组构不变的新生变形作用(是由文石质泥晶基质转变为低镁方解石泥晶基质)和组分未变而原始组构发生变化的新生变形作用(泥晶基质转变成微-粉、细晶基质)。

3晶粒白云岩的成岩作用序列和孔隙演化

图1　晶粒白云岩成岩作用序列和孔隙演化图

白云岩的成岩作用序列研究表明，

区内晶粒白云岩的成岩作用序列(图1)为：灰泥→准同生白云石化→浅埋压实→埋藏白云石化→新生变形→构造抬升、卸载破裂→古表生淡水溶蚀→新生变形→去白云石化→淡水胶结(溶孔、洞、裂缝、溶缝充填)→再次埋藏压实→新生变形→压溶→再次埋藏胶结(连晶或嵌晶胶结)→深埋藏溶蚀→进气。成岩环境研究表明，区内晶粒白云岩所经历的成岩环境为：海底→浅埋藏→古大陆→再浅埋→中深埋。

假设沉积物的原始孔隙度为40%，主要孔隙类型为晶间(基质)微孔，区内晶粒白云岩的孔隙演化(图1)为：

1)海底成岩环境准同生白云石化使沉积物的孔隙度发生微小变化，该时期沉积物孔隙度为40%，主要为晶间微孔。

2)浅埋藏成岩环境压实作用使沉积物的孔隙度降到7%，而埋藏白云石化作用又使岩石的孔隙度增至16%。随后发生的压实作用和不均匀的白云石共轴生长(胶结)使岩石具有不同孔隙度:①白云石化作用形成的孔隙几乎全被白云石共轴生长(胶结)而破坏，外加压实作用，导致岩石的孔隙度极低，小于2%，且始终得不到明显改善，最终形成非储层；②白云石化形成的孔隙部分被白云石共轴生长(胶结)破坏，岩石的孔隙度为8%，主要为残余晶间孔，后经溶蚀扩大，当孔隙度大于10%时，就形成第Ⅰ类(优质)储层，当孔隙度为5%～10%时，形成第Ⅱ类(较好)储层，当孔隙度为2%～5%，形成第Ⅲ类(较差)储层。

综上所述，结合晶粒白云岩的成岩作用序列和孔隙演化研究表明：压实作用、2期胶结作用和去白云石化作用破坏了原生孔隙和部份次生孔隙；2期白云石化作用、2期溶蚀作用、破裂及压溶作用，特别是埋藏白云石化作用和古表生淡水溶蚀作用，对次生孔隙的形成起到了关键性的建设作用。

4结论

2)区内晶粒白云岩经历了多期成岩作用，主要有：压实作用、白云石化作用、溶蚀作用、压溶作用、胶结(充填)作用、破裂及充填作用等。

3)区内胶结(充填)作用、特别是压实作用是使晶粒白云岩储层物性变差、孔隙度降低的主要成岩作用；而白云石化作用、溶蚀作用则是增加储层孔隙度的主要成岩作用。

[参考文献]

[1]白国平.世界碳酸盐岩大油气田分布特征[J].古地理学报， 2006，8(2): 241～250.

[2] 吴世祥，李宏涛，龙胜祥，等.川西雷口坡组碳酸盐岩储层特征及成岩作用[J].石油与天然气地质， 2011，32(4): 542～550.

[3] 董北雄，邓明.川西地区中三叠统雷口坡组岩相古地理[J].矿物岩石，1994，13(4): 46～53.

[4] 胡文瑄，陈琪，王小林，等.白云岩储层形成演化过程中不同流体作用的稀土元素判别模式[J].石油与天然气地质， 2010，31(6): 810～818.

[5] 王英华.碳酸盐岩成岩作用与孔隙演化[J].沉积学报， 1992，10(3): 85～95.

[6] 郭彤楼.川东北地区飞仙关组鲕滩储层成岩作用——以宣汉-达县及元坝区块为例[J].石油与天然气地质， 2010，31(5): 620～631.

[7] 高林.碳酸盐岩成岩史及其对储层的控制作用——以普光气田为例[J].石油与天然气地质， 2008，29(6): 733～739.

[8] 徐北煤，卢冰.硅质碎屑岩中碳酸盐胶结物及其对储层的控制作用的研究[J].沉积学报， 1994，12(3): 56～66.

[9] Taylor T R.The influence of calcite dissolution on reservoir porosity in Miocene sandstones, Picaroon Field, offshore Texas Gulf Coast[J].Journal of Sedimentary Research， 1990, 60(3): 322～334.

[10] 黄思静，杨俊杰，张文正，等.去白云化作用机理的实验模拟探讨[J].成都地质学院学报， 1993，34(4): 81～86.

[编辑]邓磊

[引著格式]谢刚平.川西坳陷雷四上亚段晶粒白云岩成岩作用和孔隙演化[J].长江大学学报(自科版) ,2015,12(17):24～26,53.

19 Structural Evolution and the Significance of Oil and Gas Analysis of Heshan Sag of the Deep-water Area in the North of South China Sea

Ji Mo，Yang Haizhang，Zeng Qingbo(FirstAuthor’sAddress:GeneralResearchInstitute，CNOOC，Beijing100027，China)

Abstract:Heshan Sag was developed on the crust of ocean-crust transition zone on the margin of continental shelf in the north of South China Sea，its research was still at the initial stage.The structural characteristics，its evolution history，paleogeomorphology and source rocks were analyzed comprehensively based on the 2D seismic interpretation.Study shows that based on its structure，Heshan Sag can be divided into the north half-graben zone and south depression zone.The evolution history can be classified into four stages，that is，continental margin fault-depression stage，oceanic crust spreading stage，oceanic crust stagnation stage and continental margin slope stage.Deposit in the Enping Formation of Heshan Sag was a limited sedimentary environment，which was favorable for reservoir formation.During the sedimentary period of Zhuhai Formation，the sand-shale of delta and deepwater turbidite fan are the favorable reservoir-caprock assemblages.The favorable exploration area can be concluded as the anticline trap and fault anticline trap in the north Heshan Sag，the EW-trending faults are induced by differential subsidences during the spreading of Shuangfeng Basin (northwest sub-basin).

Key words:deep-water in the north of South China Sea；Heshan Sag；sag structure；evolution history

[基金项目]国家油气重大专项(2011ZX05005-003)。

[作者简介]吴雪平(1969-)，男，高级工程师，现主要从事钻完井技术研究和管理工作，wuxp1968@163.com。 郑园新(1971-)，男，工程师，长期从事地震资料储层预测及综合研究工作，yahoo8103@qq.com。

[收稿日期]2015-02-10 2014-11-26

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)17-0024-03

[中图分类号]TE122.2