雷卞軍 盧濤 王東旭 王勇 李世臨 顧紹富

(1.西南石油大學成都610050;2.長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院西安710021)

靖邊氣田馬五1-4亞段沉積微相和成巖作用研究①

雷卞軍1盧濤2王東旭2王勇2李世臨1顧紹富1

(1.西南石油大學成都610050;2.長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院西安710021)

鄂爾多斯盆地靖邊氣田馬五1～4亞段屬于陸表海蒸發(fā)碳酸鹽潮坪相。潮上帶(含)石膏結核白云巖和潮間帶上部的含石膏晶模白云巖最有利于形成儲層。馬五1－4亞段碳酸鹽巖經(jīng)歷了復雜的成巖作用，準同生期白云石化和膏化作用奠定了儲層的物質基礎;表生巖溶期選擇性溶解作用構筑了儲層的輪廓;埋藏期溶解作用和各種礦物充填作用，決定早期溶孔能否保存和儲層最終狀況。引入“負膠結物孔隙度”概念，更直觀地反映了沉積作用對馬五1－4亞段儲層發(fā)育的控制作用。將沉積微相和成巖相研究有機地結合在一起，以簡約的方式，用一套數(shù)字組合符號半定量地表達沉積微相和成巖相，在開發(fā)區(qū)塊儲層評價和預測上獲得了良好效果。

靖邊氣田馬五1－4亞段沉積微相成巖作用

0 引言

20世紀90年代以來，圍繞著鄂爾多斯盆地中部靖邊氣田的勘探與開發(fā)，已有許多研究者作過碳酸鹽巖沉積相和成巖作用方面研究［1～6］。目前，靖邊氣田馬家溝組馬五1－4亞段儲層的沉積、成巖概況已經(jīng)明了。靖邊氣田現(xiàn)正在向東和向南進行擴邊勘探和開發(fā)。沉積微相和成巖作用研究依然是區(qū)塊氣藏儲層精細描述的重要基礎工作。以往有關沉積微相和成巖作用研究基本上是以定性的和描述性的為主，這樣難以滿足儲層精細描述的需要。在近幾年靖邊氣田擴邊區(qū)馬五1－4亞段儲層綜合評價中，我們將沉積微相和成巖作用兩者研究緊密結合，在原有的工作基礎上采用了半定量或定量方法，總結歸納出一套嶄新的沉積微相和成巖相的表征方法，并將它們用于編制區(qū)塊小層沉積微相平面圖和成巖作用分區(qū)圖，在開發(fā)區(qū)塊儲層評價和預測方面取得了良好效果。

1 地層和儲層概況

鄂爾多斯盆地中部下奧陶統(tǒng)馬家溝組屬陸表海碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖沉積，其自下而上分為馬一段至馬六段，其中馬一、馬三、馬五段巖性為泥晶—細粉細白云巖、膏巖和鹽巖;馬二、馬四、馬六段巖性以泥狀灰?guī)r或粒泥狀灰?guī)r為主。中奧陶世末加里東運動使華北地臺抬升為陸地，盆地內馬家溝組頂部地層經(jīng)歷了長達1.3億多年的風化剝蝕，缺失了D、S和C1地層，至中石炭世華北地臺又整體下降，接受中、上石炭統(tǒng)海陸交互相的含煤碎屑巖沉積。馬五段頂部由古巖溶作用產(chǎn)生了層位較穩(wěn)定的溶蝕孔洞白云巖儲層。

根據(jù)馬五段沉積旋回、巖性組合特點，將馬五段從下至上劃分為:馬五10、馬五9至馬五1等十個亞段。馬五段產(chǎn)氣層分布于古風化殼的頂部馬五1－4亞段。馬五1－4亞段地層巖性為白云巖、泥質白云巖、少量膏質云巖及凝灰質泥巖。一般厚度80～110 m。靖邊氣田處在鄂爾多斯盆地中伊陜單斜單元上。古巖溶儲層發(fā)育狀況明顯受沉積微相、巖溶地貌、成巖作用及小幅度構造等因素控制和影響，通常，馬五1－4亞段僅發(fā)育幾層累計厚度為2～10 m的有效儲層。長慶油田勘探開發(fā)研究院對于與產(chǎn)氣層密切相關的馬五1－4亞段地層已有成熟的詳細劃分方案(表1)。

馬五1－4儲集巖主要為風化殼型溶蝕孔洞白云巖;另有少數(shù)粗粉晶—細晶白云巖、鳥眼孔白云巖及溶塌角礫巖;其它儲集巖類型則極少見。溶蝕孔洞白云巖儲層的原巖為含膏泥—細粉晶白云巖。表生風化殼巖溶期，含膏白云巖中的(硬)石膏結核和晶體被大氣淡水溶解成孔洞，然后被一種或幾種礦物部分充填后的殘余空間構成儲集體。粗粉晶—細晶白云巖儲集空間主要為以晶間孔，其僅見于靖邊氣田局部地區(qū)某些小層中，譬如，陜200井區(qū)馬五41小層中見較多儲集性能很好的晶粒白云巖。晶粒白云巖雖然數(shù)量很有限，但其孔、滲性都很好。其它類型的碳酸鹽巖儲層對氣藏的貢獻則相當小。

表1 靖邊氣田馬五1－4亞段小層劃分Table 1Sublayer of Ma51－4submember of Jingbian Gas Field

2 沉積概貌和沉積微相

2.1 沉積概貌

早奧陶世馬家溝期，由于鄂爾多斯盆地內陸架淺海周期性地處于與外海較好連通、受阻隔和封閉狀態(tài)，造成淺海相碳酸鹽巖和內陸架鹽湖相蒸發(fā)巖在地層垂向上交互疊置。馬五段沉積期，一方面內陸架海域是較局限的甚至有時封閉，沉積以富鎂碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖為特征;另一方面鄂爾多斯盆地板塊與鄰區(qū)板塊擠壓作用相對減弱致使內陸架下降作用減緩［7］。馬五10至馬五5亞段沉積期，內陸架海沉積的蒸發(fā)巖和碳酸鹽巖填平作用顯著，至馬五1－4亞段沉積期，沉積格局已由內陸架蒸發(fā)瀉湖和環(huán)湖潮坪，逐漸演變成為地勢較均一的陸表海臺地潮坪環(huán)境。該環(huán)境具有沉積水體較淺，分布范圍廣，波浪和潮汐流作用較弱，蒸發(fā)作用較強等特征。

(1)鄂爾多斯盆地范圍馬五1－4亞段的沉積環(huán)境為陸表海臺地蒸發(fā)潮坪，潮坪范圍非常廣闊，甚至超過了鄂爾多斯盆地范圍，仍至整個華北地區(qū)。靖邊氣田由西向東，沉積環(huán)境由潮上帶、潮間帶向潮下帶逐漸過渡，地面坡度很小(＜1°)。靖邊氣田中部和西部馬五1－4亞段以潮坪準同生白云巖為主，顆粒碳酸鹽巖極少見;而氣田東部地區(qū)(統(tǒng)5井區(qū)東部，榆31井區(qū)東部、陜200井區(qū)東部)馬五41、馬五12、馬五22小層可見到少量顆粒碳酸鹽巖，表明氣田東側沉積水體逐漸變深、水域亦相對變開闊。

(2)蒸發(fā)潮坪高分辨率層序地層成因與周期性氣候變化密切相關。馬五1－4亞段可分為5個中期基準面沉積旋回和26～28個短期基準面沉積旋回［8］。局限海域蒸發(fā)條件下的碳酸鹽沉積物的高生成率，使得含膏碳酸鹽沉積物的堆積速度總是大大超過它們所在的臺地的沉降速度。在大范圍內形成一系列向上變淺的碳酸鹽潮坪基本層序。每個米級基本層序沉積過程是:海平面上升較突然，水體迅速加深并且?guī)磔^多泥質沉積，而后較純的碳酸鹽(或含膏)快速堆積使沉積水體逐漸變淺，直至沉積界面接近海面和暴露。

(3)沉積相柱狀對比圖表明:地層和巖相有較好的對比性，即同期巖相橫向上變化很小;較大范圍內巖相垂向上變化具同步性。從馬五4至馬五1沉積水體逐漸變淺，即潮下帶亞相沉積逐漸減少，潮間和潮上帶亞相逐漸增多。馬五1－4亞沉積微相在垂向上分布受高分辨率層序地層的控制;在橫向上則受沉積微古地貌的控制。

2.2 亞相和微相特征

靖邊氣田馬五1－4亞段陸表海臺地蒸發(fā)碳酸鹽潮坪相可分為潮上帶、潮間帶和潮下帶3種亞相及18個微相(表2)。研究對象與近代類似環(huán)境的對比研究是微相劃分的主要依據(jù)之一。譬如，阿拉伯灣全新世海岸薩布哈垂向層序和地中海海岸薩布哈垂向層序均表明:蒸發(fā)潮坪潮上帶沉淀作用發(fā)生在潮坪潛水面以上的毛細管力作用帶，該帶中咸化的海水進一步濃縮成鹵水，析出(硬)石膏結核和大晶體;而潮間帶上部白云巖可含少量石膏晶體［9］。

潮上帶膏質云坪微相:巖性是(含)石膏結核泥晶—細粉晶白云巖，石膏結核近似圓狀，直徑0.5～5 mm，多數(shù)直徑1～3 mm。含量一般5%～30%。如今古風化殼近表層的白云巖中石膏結核已全部變成了溶斑。表生巖溶期石膏結核被溶成為孔洞，并且在表生期被滲流粉砂白云石、之后成巖期被亮晶方解石、流粉砂白云石、亮晶方解石、亮晶白云石和高嶺石等礦物半—全充填。白云巖中石膏結核的數(shù)量與當時海水蒸發(fā)量和補給速度有關。

潮間帶沉積微相:主要由泥晶—細粉晶白云巖組成，可含少量石膏晶模，可見藻紋層、粉屑和球粒。偶見水平紋層，由于生物擾動影響紋層常被破壞。

表2 研究區(qū)馬五1－4亞段沉積微相劃分Table 2Sedimentary microfacies of Ma51－4submember in Jingbian Gas Field

圖1 靖邊氣田馬五1－4主要成巖作用示意圖Fig.1Main diageneses of Ma51－4submember of Jingbian Gas Field

潮下帶沉積微相:主要由紋層泥—細粉晶白云巖、(含)泥質白云巖、云質泥巖、泥巖及含云質灰?guī)r組成，其中泥質云巖、云質泥巖、凝灰質泥巖約占潮下帶微相70%以上。以發(fā)育潮下低能微相為特征，潮下高能水動沉積很少;僅在東部地區(qū)少數(shù)井某些層位發(fā)現(xiàn)了少量顆粒白云巖。例如，陜200井區(qū)陜69井馬五41小層中見泥晶藻屑砂屑白云巖;G24～29井馬五22見少量亮晶砂屑白云巖。潮下帶高能水動力沉積的匱乏，表明鄂爾多斯陸表海以局限的水域為主。

3 成巖作用和成巖環(huán)境

靖邊氣田馬五1－4亞段經(jīng)歷了近地表成巖環(huán)境(海底、潮坪、大氣水)、表生成巖環(huán)境、淺—中埋藏成巖環(huán)境、深埋藏成巖環(huán)境(圖1)。

3.1 近地表成巖環(huán)境主要成巖作用

蒸發(fā)潮坪中主要成巖作用是準同生白云石化作用和準同生膏化作用，顆粒碳酸鹽巖海底膠結作用極少發(fā)生。潮上帶和潮間帶上部文石質泥或高鎂方解石泥，在地表氧化條件下，通過“毛細管濃縮模式”被抽吸的鹵水鎂離子交代形成準同生白云石，其特征是灰黃、土黃色，泥晶—細粉晶，晶體較臟，泥質含量較高，白云巖呈頁狀、薄層或中層狀產(chǎn)出。X衍射分析表明準同生白云巖為略富鈣的白云石，有序度較低。并且在陰極發(fā)光下通常不發(fā)光或發(fā)不均勻的暗淡紅色光。另一方面，咸水瀉湖中還原條件下可直接沉淀形成含鐵白云石。這種條件下，灰色、深灰色白云巖呈層狀、透鏡狀、斷續(xù)紋層狀夾于石膏或石鹽巖中。

蒸發(fā)潮坪中常見準同生膏化作用。潮上帶咸化的海水進一步濃縮成鹵水，硫酸鈣達到過飽和，因此有大量石膏晶體析出，并交代白云石。在高日照溫度和超咸鹵水條件下，準同生石膏很快脫水轉變?yōu)橛彩唷３鄙蠋У挠彩嘟Y核呈近圓狀，其中常包含未被完全交代的準同生白云石。間歇性暴露大氣的潮間帶上部常形成細棒狀硬石膏晶體。

陸表海潮坪是一種較低能的潮坪環(huán)境，海底膠結作用不發(fā)育，偶見砂屑白云巖中有少量馬牙狀膠結物。另外，未見與強水動條件相伴的顆粒泥晶化作用。

潮坪環(huán)境沉積物會短暫暴露于大氣，接受大氣淡水作用可能引起溶蝕作用，但由于大氣淡水進入沉積物中與鹵水混合很易達到飽和狀態(tài)。因此，蒸發(fā)潮坪中早期的淡水溶解作用是極有限的，可以忽略不計。

3.2 表生成巖環(huán)境主要成巖作用

在馬家溝組沉積之后，華北地臺整體抬升，馬家溝組遭受長達1.3億年的風化剝蝕作用。靖邊氣田主體處于古巖溶地貌的斜坡上，其西邊是巖溶侵蝕高地，東邊是巖溶平原和盆地。馬五1－2亞段以滲流帶選擇性溶解作用為主;馬五3－4亞段潛流帶溶蝕作用相對發(fā)育。由于是干早氣候條件下裸露的風化殼巖溶作用，溶蝕垮塌角礫巖雖在馬五1－4亞段均可見，但總體上不甚發(fā)育，落水洞和地下暗河地貌更是見不到。季節(jié)性地表涇流相對發(fā)育及下切作用較明顯，古溝槽是涇流的匯聚之處。支溝槽由東向西延伸、會聚成主溝槽，近東西向展布，大致與古地形傾斜方向一致。

干早氣候條件下常年雨水不充沛，表生成巖環(huán)境經(jīng)歷的主要是選擇性溶解作用、少量溶蝕角礫化、去白云石化作用、滲流粉砂白云石等充填作用等。選擇性溶解作用使巖石中石膏結核和晶體膏被溶解成孔洞。許多石膏晶模今仍保持著其完好的晶形而無擴溶現(xiàn)象。地表淡水淋濾下還發(fā)生了去白云石化作用，去白云石化作用常形成粗粒狀方解石，灰?guī)r中保留較多泥晶白云石殘余。

(硬)石膏結核被溶蝕成成孔洞時伴隨著滲流粉砂白云石充填，其一部分來自石膏結核中包裹的白云石晶粒，另一部分來自滲流通道帶來的白云石晶粒。

3.3 淺—中埋藏成巖環(huán)境的主要成巖作用

淺埋藏成巖環(huán)境，馬五1－4亞段經(jīng)歷了成巖作用包括:泥質充填作用、壓實作用、早期亮晶方解石膠結和石英膠結、新生變形和重結晶作用。淺埋藏階段壓實作用對馬五1－4亞段白云巖影響不大，顯微鏡下偶見顆粒白云巖中鮞?；蛏靶悸詾閴罕狻，F(xiàn)今白云巖中石膏結核模和石膏晶?；颈３衷瓲钗醋冃?說明進入埋藏階段時，顆粒白云巖尚未完全固結，而準同生含膏白云巖已基本固結成巖。溶孔中發(fā)生早期亮晶方解石膠結，早期細粒狀白云石膠結。淺埋藏環(huán)境，晚石炭世含煤沼澤盆地的酸性底層水向下滲流溶蝕，進一步改造溶縫、溶洞。在略酸性地層水條件下會產(chǎn)出少量自生石英(地層水中SiO2含量不多)。在古侵蝕面之下30 m范圍內，由與碳酸鹽古風化殼有關的自生礦物高嶺石，呈六邊形集合體充填于較大溶孔(圖版Ⅰ-6)和裂縫中。

中埋藏成巖環(huán)境，埋深約1 000～2 600 m，地溫50～100℃。馬五1－4亞段經(jīng)歷的成巖作用包括:烴類成熟早期溶蝕作用;溶孔中充填礦物有亮晶方解石、自形亮晶白云石膠結物、自生礦物高嶺石。烴類成熟早期有機質釋放出大量有機酸和CO2，地層水呈弱酸性溶解能力增加，對溶孔中早期充填的滲流粉砂白云石、方解石膠結物(圖版Ⅰ-3)和白云石膠結物進行溶解。溶孔中充填的滲流粉砂白云石被溶成“蜂巢狀”或“超大孔隙”(圖版Ⅰ-1，2)。當?shù)貙铀刑妓猁}達到飽和狀態(tài)時，發(fā)生亮晶方解石膠結或亮晶白云石膠結，中期亮晶方解石陰極發(fā)光下呈精致的環(huán)帶狀發(fā)光。自形亮晶白云石膠結物在陰極射線下發(fā)昏暗紅光—明亮紅光。淺—中淺藏環(huán)境還發(fā)生了埋藏白云石化作用，但僅影響局部地區(qū)，產(chǎn)生了數(shù)量不多的粗粉晶—細晶白云巖。

3.4 深埋藏成巖環(huán)境的主要成巖作用

深埋藏成巖環(huán)境，埋深大于2 600 m，地溫100～160℃甚至更高。烴源巖進入生油窗且油侵入儲集空間，隨溫度上升烴類將發(fā)生裂解，焦瀝青開始生成。溶孔中充填礦物有晚期亮晶方解石(圖版Ⅰ-5)、鞍狀白云石、螢石。晚期亮晶方解石膠結物不發(fā)光，較多Fe2+進入亮晶方解石，造成Fe/Mn值過高而使方解石不發(fā)光。鞍狀白云石具有彎曲的晶格和解理，呈掃描式波狀消光(圖版Ⅰ-4)，形成溫度110～150℃，富含F(xiàn)e2+，在陰極射線下不發(fā)光。螢石(CaF)和晚期黃鐵礦是地下熱液礦物。少量螢石充填溶孔盈余空間(圖版Ⅰ-7);黃鐵礦常沿馬家溝組頂部不整合面縫洞系統(tǒng)侵染。晚期(硬)石膏充填孔隙或交代亮晶方解石(圖版Ⅰ-7)，常保留著方解石的晶體輪廓。在維持孔隙水酸性條件下，高嶺石向結晶程度較高的地開石轉變，微晶間孔略有增加。

淺—中深埋藏成巖環(huán)境中馬五1－4亞段經(jīng)歷了如此復雜的各種成巖作用。但決定白云巖中早期表生溶孔能否得以保存，影響儲層質量的成巖事件是:①埋藏溶解作用發(fā)育程度;②礦物充填作用(充填礦物種類和充填程度)。這兩類成巖作用是相互聯(lián)系的。當淺—中埋藏階段溶解作用發(fā)育時，溶孔中滲流粉砂白云石和早期亮晶方解石遭溶蝕，甚至早期溶孔有所擴大，地層水介質略偏酸性，抑制亮晶方解石沉淀、僅有少量自生石英形成，或許有少量高嶺石、地開石充填，溶孔保存得較好，為油氣充注提供條件，最終形成溶蝕孔洞白云巖儲層。當淺—中埋藏階段溶解作用欠發(fā)育時，溶孔中滲流粉砂白云石和早期亮晶方解石基本保持原狀，地層水介質略偏堿性，大量亮晶方解石及鞍狀白云石充填，不利于儲集空間的保存，溶蝕孔洞甚至被完全填滿殆盡。上述是兩個端元情況，實際許多情況是介于這兩個端元之間的。螢石、黃鐵礦及伊利石充填孔隙，(硬)石膏交代方解石等現(xiàn)象較少見，其對儲層孔隙演化整體上影響較小。

4 沉積—成巖微相研究方法

碳酸鹽巖沉積微相與成巖相兩者是具有內在聯(lián)系的。靖邊氣田馬家溝組頂部風化殼型儲層成巖作用途徑和產(chǎn)物對儲層的影響目前已比較清楚。潮上帶和潮間帶上部準同生白云巖及硬石膏結核和晶體是形成儲層的物質基礎;表生巖溶期馬五1－2亞段白云巖中膏質全被選擇性溶解則構筑了儲層的基本輪廓;埋藏期溶解作用對早期溶蝕孔洞進行改造;淺—中深埋藏成巖期充填礦物種類和數(shù)量，決定著溶蝕孔洞能否保存和儲層最終狀態(tài)。

區(qū)塊儲層綜合評價中，將沉積微相和成巖相兩者有機地結合在一起。以簡約的方式，用一套簡明的數(shù)字組合符號半定量地表達沉積微相和主要成巖作用。譬如，對于一些潮下帶和潮間帶下部不大可能成為儲層的巖石類型，以簡單數(shù)字符號組合表示巖相，其成巖相表達略去。潮上帶(含)膏質泥晶—細粉晶白云巖和潮間帶上部含膏泥晶—細粉晶白云巖，其成巖變化較復雜，不同區(qū)塊不同小層的成巖途徑和結果有多種，因此用多重數(shù)字符號組合來表征沉積微相和成巖相。沉積—成巖微相研究方法是本文的創(chuàng)新點，它的優(yōu)點在于通過數(shù)字符號組合，半定量地表達了以往描述性的沉積成巖內容，并應用于編制沉積微相展布圖和成巖作用分區(qū)圖，儲層發(fā)育的有利區(qū)帶一目了然。該方法在靖邊氣田區(qū)塊儲層預測上取得了較好的效果，便于應用和推廣。

4.1 潮下帶沉積—成巖微相

1-1深灰、灰色具紋層泥—細粉晶白云巖。水平紋層或近水平微波狀紋層，含少量陸源泥或細粉砂，可能有生物潛穴。經(jīng)歷的成巖作用以早期白云石化、壓實作用和重結晶作用為主。重結晶作用使晶粒不均勻地略變粗。巖性致密均勻。

1-2均勻泥晶白云巖，結構均一、細膩、無明顯紋層。經(jīng)歷的成巖作用與微相1-1相似。巖性致密均勻。

1-3顆粒白云巖，該微相在靖邊氣田產(chǎn)出少?？梢约毞譃?-3-A(鮞粒白云巖)和1-3-B(砂屑白云巖)。成巖作用主要為近地表白云巖化、早期海底細粒狀白云質膠結作用、壓實作用和新生變形作用。鮞粒結構基本保存。巖性一般致密均勻。

1-4礫屑白云巖，礫屑為單一的泥晶白云石成分，或者夾有一些灰質，礫屑磨圓較好。填隙物為通常為白云石基質。經(jīng)歷了白云石化作用，同生礫屑化作用，海底膠結作用很弱，壓實作用中等，巖性致密。

1-5云質泥巖，較均一，常具水平紋層，規(guī)則或不規(guī)則。經(jīng)歷了早期云化作用、壓實作用。巖性致密均勻。

1-6(含)泥質白云巖，結構較均一，有規(guī)則紋層。經(jīng)歷成巖作用與微相1-5相似。巖性致密均勻。

4.2 潮間帶沉積—成巖微相

4.2.1 無膏泥晶—細粉晶白云巖類

2-1藻紋層泥—細粉晶白云巖，富泥紋層、富屑紋層規(guī)則相間，多呈波狀。可有生物擾動跡象。經(jīng)歷成巖作用以早期白云石化、壓實作用和重結晶作用為主。重結晶作用使晶粒不均勻略變粗。巖性致密均勻。

2-2鳥眼泥—細粉晶白云巖，具鳥眼孔或窗格孔，可為粒狀白云石充填(2-2-A)或粒狀方解石充填(2-2-B)。經(jīng)歷早期白云石化、早期充填作用、壓實作用和重結晶作用，鳥眼孔極少保存下來。巖性致密均勻。

2-3塊狀泥—細粉晶白云巖，晶粒均一而結構粗糙，為強烈生物擾動所致。所經(jīng)歷成巖作用與微相2-1相似。

2-4球粒泥—細粉晶白云巖，可分亮晶球粒云巖和泥晶球粒云巖。所經(jīng)歷成巖作用是早期白云石化、海底膠結作用、壓實作用和重結晶作用。巖性致密均勻。

2-5隱藻粒屑白云巖，富含有機質的隱藻絲狀體和隱藻屑。所經(jīng)歷成巖作用與微相2-1相似。

2-6晶粒白云巖，包括粉晶、細晶白云巖。晶粒白云巖一般比較純，泥質含量極少，晶粒大小較均一，晶粒為它形—半自形。晶粒白云巖是成巖交代作用造成的。考慮到其中未見有顆粒結構殘余和幻影，泥質含量極少;又不含石膏結核和晶體印模和幻影，沒有潮上帶或潮下帶的痕跡，暫且將細晶(粗粉晶)白云巖放在潮間帶。晶粒白云巖常形成孔滲性較好的儲層。

4.2.2 含石膏晶模泥晶—細粉晶白云巖類

蒸發(fā)潮坪潮間帶上部產(chǎn)原巖為(含)石膏晶模泥晶—細粉晶白云巖。石膏晶模呈板狀、長條狀或細棒狀，含量5%～30%。該類微相經(jīng)歷的主要成巖作用是表生巖溶期的溶解作用、后來的各種礦物充填作用，壓實作用相對弱，常見白云巖中板狀、長條狀晶模完全沒有變形?？紫赌芊癖４嫒Q于晶模溶孔中充填的礦物種類和程度。晶模溶孔被礦物質全充填、半充填和未充填的現(xiàn)象都較常見。這一類沉積—成巖微相用下列式表示:

3-(1，2，3……)-0，1，2，3，4式1式中前面數(shù)字3表示原巖為含石膏晶體泥晶—細粉晶白云巖。括號中數(shù)字1、2、3……表示晶模溶孔中充填的礦物;式后面的數(shù)字表示溶孔的充填程度。其表達方式與下面敘述的潮上帶沉積—成巖微相完全一致，而且后者較為典型，故在此不贅述。

4.3 潮上帶沉積—成巖微相

潮上帶亞相沉積的是(含)膏質泥晶—細粉晶白云巖，其經(jīng)歷的對孔隙演化起關鍵作用的成巖作用是:表生期淡水溶解后成為溶蝕孔洞白云巖，其之后各成巖期各種礦物充填作用;受壓實作用微弱，今石膏結核溶孔基本上保持圓狀和近似圓狀而未壓扁，在進入埋藏環(huán)境之前白云巖已基本固結成巖。一般來說，馬五1－2含膏白云巖中(硬)石膏一般都遭溶解，孔隙是否能以保存主要取決于充填礦物類型和充填程度。用下面式子表示其沉積—成巖微相:

4-(1，2，3……)-0，1，2，3，4式2

式中前面數(shù)字4表示原巖為(含)石膏結核泥晶—細粉晶白云巖。括號中數(shù)字1，2，3……表示溶孔中充填礦物:1表示溶孔被滲流粉砂白云石充填;2溶孔被粗晶或塊狀白云石充填;包括白色亮晶白云石和鞍狀白云石;3溶孔被亮晶方解石充填;亮晶方解石是分布最廣、數(shù)量多的膠結物，其充填作用顯著。4表示溶孔被石英、玉髓硅質礦物充填，絕大多數(shù)情況是石英。5溶孔被粘土礦物充填，多數(shù)是高嶺石—地開石，掃描電鏡下可見少量伊利石。6溶孔被滲流方解石充填，這種情況不常見，滲流粉砂方解石可能是滲流粉砂白云石被交代形成的。7溶孔被石膏和硬石膏充填，或者是未溶解完殘留的石膏和硬石膏。8溶孔被螢石充填。膏核溶孔常被幾種礦物充填，括號中最前面的數(shù)字代表主要充填礦物，后面數(shù)字代表的充填礦物數(shù)量依次減少。

式1和式2后面的數(shù)字表示溶孔礦物充填程度。0表示溶孔完全未被充填，這種情況是罕見的，多少有一點礦物充填;1表示弱充填(充填礦物占原溶孔體積＜30%);2代表中等程度充填(充填礦物占原溶孔體積30%～70%);3代表示表示強充填(70%～95%);4代表全充填(充填礦物占原溶孔體積＞95%)。

例:某白云巖樣品，石膏結核溶孔被滲流粉砂白云石、石英及高嶺石半充填(充填物占溶孔50%)，其沉積—成巖微相表達式為4-(1、4、5)-2。

4.4 其它沉積—成巖微相

5-1巖溶角礫巖，角礫以白云巖為主，分選和磨圓很差。有些角礫上可見原先溶孔或藻紋層。角礫間被滲流粉砂白云石、粘土質充填，或者被亮晶方解石和亮晶白云石膠結。少數(shù)情況下巖溶角礫能成為儲層，儲集空間是被白云石部分膠結充填的殘留礫間孔。

5-2次生晶?；?guī)r，次生去白云石化是一種表生環(huán)境的次生成巖作用，原巖是本區(qū)潮間、潮上帶甚至潮下帶準同生白云巖，經(jīng)歷去白云石化成為次生晶粒灰?guī)r。次生方解石晶粒較粗，其中常包含殘留泥晶白云石。因氧化作用次生晶?；?guī)r呈褐紅色。

5 “負膠結物孔隙度”和溶蝕孔洞充填物統(tǒng)計

Rosenfled研究碎屑巖時提出負膠結物孔隙度概念(minus cement porosity)，定義為“把膠結物全部溶掉后所得的孔隙度”，即在膠結作用發(fā)生之前砂的孔隙度［10］。此引申此概念來研究碳酸鹽巖風化殼型儲層。在加里東期表生巖溶環(huán)境下，泥—細粉晶白云巖中石膏結核和石膏晶體被選擇性溶解形成最初溶蝕孔洞，后來被幾種礦物部分充填(少數(shù)情況礦物充填全部孔洞)而成為儲集層。埋藏環(huán)境下溶解作用對早期溶孔中充填礦物進行溶蝕改造，晚期溶解基本上未超出早期溶孔的范圍。本文將現(xiàn)今薄片的面孔率，加上溶孔中所有膠結物面積，稱之為馬五1－4亞段的“負膠結物孔隙度”，后來構造裂縫形成的儲集空間不在統(tǒng)計內。表生成巖期未被溶解掉的白云巖中硬石膏結核(晶體)是潛在的“孔隙”(圖版Ⅰ-8)，它還能反映表生巖溶期的溶蝕淋濾強度，因此也將它們放在“負膠結物孔隙度”統(tǒng)計中?！柏撃z結物孔隙度”近似等于表生巖溶期白云巖的孔隙度，也近似等于準同生期馬五1－4亞段白云巖中硬石膏含量。“負膠結物孔隙度”是沉積微相對儲層的控制作用在薄片中的表現(xiàn)，應用于靖邊氣田馬五1－4亞段儲層研究，效果較好。

對陜200井區(qū)馬五31、馬五21、馬五41、馬五22四個主力產(chǎn)層的薄片“負膠結物孔隙度”與“面孔率”的進行統(tǒng)計。馬五31、馬五21、馬五41小層中“負膠結物孔隙度”與“面孔率”呈正比關系。并且從圖中可以看出，馬五31小層沉積微相條件最佳，其“負膠結物孔隙度”值≥15%占38.64%;馬五21小層“負膠結物孔隙度”值≥15%僅占8.51%;而馬五41小層“負膠結物孔隙度”值≥15%僅占18.75%。需要說明的是馬五41小層中，“負膠結物孔隙度”與“面孔率”完全相等的數(shù)據(jù)(18∶18，7∶7，3∶3)來自靖邊氣田中為數(shù)不多的細晶白云巖或粗粉晶白云巖，儲集空間為晶間孔和晶間溶孔，屬于晶粒白云巖孔隙系統(tǒng)。馬五22小層的“負膠結物孔隙度”與“面孔率”相關性不明顯，甚至是呈負相關，暗示著其儲層成因與其它主力產(chǎn)層有些差別。馬五22小層白云巖常發(fā)育水平紋理，其抗張強度比無紋層白云巖要小2/3。巖心觀察表明本區(qū)馬五22中白云巖水平裂縫較發(fā)育，巖心常呈薄餅狀，常構成孔隙—裂縫型儲層。

圖2 靖邊氣田陜200井區(qū)白云巖"負膠結物孔隙度"與面孔率之間的關系Fig.2“Minus cement porosity”and surface porosity of the dolomite of Shan 200 wellblock of Jingbian Gas Field

6 成巖作用分區(qū)評價(以陜200井區(qū)馬五31小層為例)

根據(jù)測井解釋數(shù)據(jù)和生產(chǎn)測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計，陜200井區(qū)馬五1－4亞段中馬五31小層是最重要的產(chǎn)氣層，它是馬五段儲層評價的重點。在薄片鑒定和溶蝕孔隙充填物統(tǒng)計基礎上，編制了陜200井區(qū)馬五31溶蝕孔洞充填物分布圖(圖3)。以餅狀圖方式表示了區(qū)塊中白云巖“負膠結物孔隙度”、面孔率和溶孔中充填礦物分布情況。為了簡明，對充填礦物進行了歸類，石膏和硬石膏歸為一類;自生石英與隱晶質玉髓歸為一類;滲流粉砂白云石和亮晶白云石膠結物歸為一類;高嶺石—地開石、黃鐵礦、以及不常見的螢石、伊利石及伊蒙混層礦物統(tǒng)統(tǒng)歸入“其它”一類。

在沉積—成巖微相分析和溶蝕孔洞充填物統(tǒng)計基礎上，編制了陜200井區(qū)馬五31成巖作用分區(qū)圖(圖4)。其它幾個小層(馬五22、馬五41、馬五21)由于薄片數(shù)量少，僅編制了沉積—成巖微相分布圖(篇幅所限未展示)。

根據(jù)沉積—成巖微相分布情況，溶蝕孔洞和礦物充填情況，陜200井區(qū)馬五31劃分了A、B、C區(qū)3個成巖區(qū)(圖4)。

A區(qū)位于陜200井區(qū)的西部，潮上帶膏質云坪(白云巖中原始石膏含量≥15%)和潮上帶含膏云坪(白云巖中原始石膏含量15%～5%)，沉積微相帶較為有利?！柏撃z結物孔隙度”較高(平均16.93%)，面孔率也較高(平均5.76%)。屬于溶蝕作用強且強—半充填區(qū)。北半?yún)^(qū)溶孔中充填物以滲流粉砂白云石為主，其次為石英、高嶺石和亮晶方解石。沉積—成巖微相:4-(1，4，3)-2，3;4-(1，4，5)-3;4-(1，5，4)-2，3。南半?yún)^(qū)溶孔中充填物以滲流粉砂白云石為主，其次為亮晶白云石和亮晶方解石。沉積—成巖微相:4-(1)-2;4-(1，2，4)-2;4-(1，5，4)-3。A區(qū)儲層發(fā)育條件最好，北面的G16-19井附近和南面的陜21井附近屬于比較成熟的開發(fā)區(qū)，布井較密且已獲得較多中高產(chǎn)氣井，其余布井較稀的地區(qū)應有較好的開發(fā)前景。

圖4 靖邊氣田陜200井區(qū)馬五31成巖作用分區(qū)圖圖中簡寫說明:滲白:滲流粉砂白云石;硅質:自生石英及玉髓;亮方:亮晶方解石Fig.4 Distribution graph of diageneses of Ma513sublayer of Shan200 wellblock of Jingbian Gas Field

B區(qū)位于陜200井區(qū)北東部(圖4)，“負膠結物孔隙度”中等至低(平均9.76%)，面孔率中等(平均2.24%)，屬于溶蝕孔不太發(fā)育且半—強充填區(qū)。溶孔中充填物以滲流粉砂白云石為主，其次為石英、亮晶方解石、高嶺石，而且向東溶孔中充填物亮晶方解石明顯增多(圖3)。B區(qū)儲層發(fā)育條件不如A區(qū)好，向東溶孔充填作用增強不利于儲層發(fā)育，B區(qū)目前布井較稀，獲得工業(yè)氣流以中、低產(chǎn)井為主。B區(qū)仍有一定的開發(fā)潛力。

C區(qū)位于陜200井區(qū)東南部(圖4)，有三口探井。從陜285井少量薄片來看，溶孔被亮晶方解石和滲流粉砂白云石強—全充填，對儲層發(fā)育不利。

7 結論和認識

(1)鄂爾多斯盆地靖邊氣田馬五1－4亞段屬于陸表海臺地蒸發(fā)潮坪相，其分潮上、潮間、潮下三個亞相和若干個微相。有利于形成儲層的巖相是:①潮上帶(含)石膏結核泥—細粉晶白云巖;②潮間帶含石膏晶模泥—細粉晶白云巖;③晶粒白云巖可能源自潮間帶沉積，其數(shù)量很少且分布局限。

(2)馬五1－4亞段碳酸鹽巖經(jīng)歷了近地表環(huán)境、表生巖溶成巖環(huán)境、淺—中深埋藏成巖環(huán)境多種成巖作用。對儲層形成和演化起關鍵作用是:準同生期白云石化和膏化作用奠定了儲層的物質基礎;表生巖溶期是碳酸鹽巖風化殼儲層形成的關鍵時期，對白云巖中膏質選擇性溶蝕形成了儲層的基本輪廓;淺—中埋藏期溶解作用對早期孔洞進行了改造;埋藏期孔洞縫礦物充填的種類和數(shù)量決定著早期溶蝕孔洞能否保存和儲層最終狀況。另外，為數(shù)不多的晶粒白云巖是埋藏條件下形成的。

(3)在靖邊氣田小區(qū)塊馬五1－4亞段儲層綜合評價中，將沉積微相和成巖相研究有機地結合在一起。在沉積微相基礎上，加強了對白云巖早期溶蝕孔洞能否保存的埋藏溶解作用和礦物充填作用的研究。以簡約的方式，用一套簡明的數(shù)字組合符號，半定量地表示沉積微相和成巖相。該方法便于統(tǒng)計和掌握儲層溶蝕孔洞充填物分布情況，由此而改進了小層成巖作用分區(qū)圖的作圖方法，在分區(qū)塊評價和預測馬五1－4亞段儲層上取得了良好效果。

(4)引申“負膠結物孔隙度”概念，更直觀地反映沉積作用對靖邊氣田馬五1－4儲層發(fā)育的影響。將現(xiàn)今薄片的面孔率，加溶孔中所有膠結物面積，稱之為馬五1－4亞段的“負膠結物孔隙度”，后來構造裂縫形成的儲集空間不計在內?！柏撃z結物孔隙度”近似等于表生巖溶期馬五1－4亞段白云巖的孔隙度，也近似等于準同生期白云巖中硬石膏含量。因此，“負膠結物孔隙度”是沉積微相對儲層的控制作用在薄片中的表現(xiàn)，應用于靖邊氣田馬五1－4亞段儲層研究，效果較好。

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Research on the Sedimentary Microfacies and Diageneses of Ma51-4Submember in Jingbian Gas Field

LEI Bian-jun1LU Tao2WANG Dong-xu2WANG Yong2LI Shi-lin1GU Shao-fu1
(1.Southwest Petroleum University，Chengdu 610500; 2.Research Institute of Petroleum Exploration＆Development of Changqing Oilfield Company，Xi＇an 710021)

Majiagou Formation of the middle part of Ordos Basin belong to epeiric sea carbonatites and evaporates.Majiagou Formation have Ma1 Ma6 Member(from bottom to top)，Ma1，Ma3，Ma5 Members are micrite-fine powder dolomite，gyprock and saline.Ma2，Ma4，Ma6 Members are mainly micrite limestone or wackestone.Caledonian event uplift North China Platform since last stage of Middle Ordovician.The top of Majiagou Formation in Ordos Basin udergo weather worn in 1300 million endurance.Weathered crust dolomite reservoir of the top of Ma5 Member are produced by dissolution of ancient karst.Ma5 member divided into Ma510，Ma59…Ma51from bottom to top.The producing pay allocation in Ma51－4?submember which are top of weather crust.Ma51-4submember have thick 80～110 m，are dolomite，argillaceous dolomite，minor gypseous dolomite andtuffaceous mudstone.The reservoir rock of Ma51-4submember are mainly corrosion pore and hole dolomite，valid reservoir are grand total 2～10 m，which initial rock are gypseous micrite-fine powder dolomite.

Ma 51－4submember of Jinbian Gas Field in Ordos Basin belong to evaporated carbonate tidal flat facies，which divided into three subfacies:supratital zone，intertital zone，infratital zone，and 18 microfacies.The microfacies that are favour of developing reservoirs are supratidal zone dolomite which have anhydrite noddle and upper part intertidal zone dolomite which have anhydrite crystal.Ma51-4Submember had undergone various diageneses.Penecontemporaneous dolomitization and gypsification that settled material base of reservoirs.Epidiagenesis selective dissolution of gypseous dolomite constructs the ambit of reservoirs.anhydrite noddle and crystal in dolomite selectively dissolved by meteoric fresh water and create pore and hole.Dissolved pore and hole what partly fill by one or some mineral form reservoirs.Early stage dissolution pore and hole are reconstructed by burial period dissolution，fill mineral sort and amount that determine the preservation condition of dissolution pore and the feature of reservoirs.

Call in“minus cement porosity”，it directly reflects sedimentary that control reservoir Ma51-4Submember.Combining of research microfacies and diagenesis facies，use concise numerical symbol that express semiquantitatively sedimentary microfacies and diagenesis facies.Used that in compilation microfacies chart and diagenesis partition chart，beneficial area for reservoir is so clearly.That method acquire approved effect on the evaluation and forecasing reservoir of Jingbian Gas Field.

Jingbian Gas Field;Ma51-4submember;sedimentary microfacies;diagenesis

book=6,ebook=469

雷卞軍男1955年出生教授沉積學與儲層地質E-mail:ediword@163.com

P512.2

A

圖版Ⅰ說明:1.白云巖溶孔中充填少量滲流粉砂白云石(V)和自形石英(Q)，可見少量瀝青。陜175井，3-117/157，馬五31，單偏光(紅色鑄體薄片)。2.石膏晶?？茁癫厝芙饴晕U大，有少量白云石膠結物，孔壁上有瀝青。陜175井，3-116/157，馬五31，單偏光(紅色鑄體薄片)。3.溶孔中充填滲流粉砂白云石和亮晶方解石，兩者明顯被埋藏溶解呈蠶食狀。G05-15井，3 113.07 m，馬五31，正交偏光。4.白云巖溶孔中的自形亮晶白云石(D)和鞍狀白云石(S)，后者具彎曲的晶格和解理，呈掃描式波狀消光。陜69井，3 168.94 m，馬五31，正交偏光(紅色鑄體)，×100。5.石膏結核溶孔被全充填，下部是滲流白云質粉砂(V)，上部是亮晶方解石(C)，單偏光，統(tǒng)12井，4-6/ 80，2 991.13 m，馬五41。6.溶孔被滲流粉砂白云石(V)和高嶺石(K)半—強充填。G22-21井，2-50/107，馬五31，單偏光(紅色鑄體)，× 100。7.溶塌角礫巖礫間孔隙被細?！至Ａ辆Х浇馐?C)、硬石膏(Ah)和螢石(F)全充填。陜10井，6-6/38，馬五22。單偏光(茜素紅染色)，×25。8.白云巖中硬石膏結核(Ah)，其包含白云石粉晶。陜10井，8-11/54，馬五1a4，正交偏光，×25。

1000-0550(2010)06-1153-12

①四川省重點學科建設項目(SZD0414)資助

2009-07-09;收修改稿日期:2009-11-04