李艷杰,李強(qiáng) (中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江大慶 163712)

塔木察格盆地塔南凹陷次生孔隙特征及控制因素分析

李艷杰,李強(qiáng) (中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江大慶 163712)

塔南凹陷儲(chǔ)層發(fā)育2個(gè)次生孔隙帶,利用研究區(qū)物性、巖心、掃描電鏡及鑄體薄片等資料,對(duì)塔南凹陷次生孔隙的特征及控制因素進(jìn)行了分析,為該研究區(qū)進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)、尋找有利儲(chǔ)層發(fā)育帶提供地質(zhì)依據(jù)。研究表明,塔南凹陷次生孔隙主要是溶蝕孔隙,包括溶蝕粒間孔隙、溶蝕粒內(nèi)孔隙、填隙物內(nèi)溶蝕孔和溶蝕裂縫孔隙;有機(jī)質(zhì)熱演化、斷裂作用、成巖作用、不整合面上下的淋濾作用是該研究區(qū)次生孔隙發(fā)育的主控因素。

塔南凹陷;次生孔隙;溶蝕;控制因素

隨著油氣勘探的開發(fā)和深入的研究,人們發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)層中次生孔隙的發(fā)育是普遍的,但不同含油氣盆地地質(zhì)條件不同,控制次生孔隙的因素不同,因而次生孔隙分布及成因存在很大差異[1-2]。塔南凹陷位于海拉爾-塔木察格盆地(簡(jiǎn)稱海塔盆地)中部斷陷帶最南端,面積2500km2,由3個(gè)半地塹、半地壘組成的東斷西超寬緩的復(fù)雜箕狀斷陷,形成北東向展布的3個(gè)構(gòu)造帶、3個(gè)次凹和1個(gè)斜坡帶[3]。隨著近年來勘探的深入,在塔南油田已發(fā)現(xiàn)多套含油層位,主要集中在銅缽廟組、南屯組。下面,筆者根據(jù)物性、巖心、掃描電鏡觀察及鑄體薄片等資料,對(duì)塔南凹陷次生孔隙的特征及控制因素進(jìn)行了分析,以便為該研究區(qū)的勘探開發(fā)提供幫助。

1 次生孔隙發(fā)育特征

圖1 塔南凹陷儲(chǔ)層孔隙度隨深度變化圖

1.1 分布層位

塔南凹陷儲(chǔ)層孔隙度隨深度變化圖如圖1所示。從圖1可以看出,塔南凹陷儲(chǔ)層次生孔隙帶主要集中表現(xiàn)為2個(gè)異常高孔隙度帶,深度分別為1800～2200m和2700～3000m(見圖2),主要分布在南屯組一段和銅缽廟組上部。

1.2 巖性特征

塔南凹陷銅缽廟組～南屯組巖石類型主要由正常碎屑巖和火山碎屑巖組成,其中正常碎屑巖包括普通砂巖和礫巖,火山碎屑巖包括凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)礫巖、凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r等。南屯組一段巖性以正常碎屑巖為主(約占74%),發(fā)育少量的火山碎屑巖(約占26%);銅缽廟組巖石類型主要為火山碎屑巖,火山碎屑巖中以凝灰質(zhì)砂巖及沉凝灰?guī)r為主(分別占25.82%和26.15%),其次是普通碎屑巖。

1.3 次生孔隙類型

通過鑄體薄片分析和掃描電鏡觀察,認(rèn)為塔南凹陷次生孔隙類型主要為溶蝕孔隙,包括溶蝕粒間孔隙和溶蝕粒內(nèi)孔隙(長(zhǎng)石粒內(nèi)溶蝕孔隙、巖屑粒內(nèi)溶蝕孔隙、火山物質(zhì)溶蝕孔隙)。此外,還有填隙物內(nèi)溶蝕孔隙和溶蝕裂縫孔隙[4]。

2 次生孔隙發(fā)育的主控因素

2.1 烴源巖中有機(jī)質(zhì)熱演化對(duì)次生孔隙發(fā)育的控制

研究表明,有機(jī)質(zhì)在成熟過程中發(fā)生脫羧反應(yīng)而產(chǎn)生大量有機(jī)酸和。塔南凹陷烴源巖埋深在1500m進(jìn)入生油門限,埋深增加到2300m時(shí),有機(jī)質(zhì)演化進(jìn)入生油高峰。塔南凹陷次生孔隙發(fā)育帶與有機(jī)質(zhì)開始轉(zhuǎn)化為烴類的深度相對(duì)應(yīng),即與有機(jī)質(zhì)大量產(chǎn)生有機(jī)酸的深度一致,位于生烴灶中心或周邊的儲(chǔ)層最容易被有機(jī)酸所溶蝕而產(chǎn)生次生溶孔。塔南凹陷銅缽廟鑄體薄片和掃描電鏡下普遍見到碎屑長(zhǎng)石或晶屑發(fā)生強(qiáng)烈溶蝕溶解的現(xiàn)象,其上可見密集的溶蝕孔洞,孔洞邊緣不規(guī)則(分別見圖2(a)～圖2(c))。

圖2 有機(jī)酸溶蝕形成的次生孔隙

2.2 同沉積斷裂對(duì)次生孔隙發(fā)育的控制

斷裂作用對(duì)儲(chǔ)層次生孔隙的影響主要表現(xiàn)在以下2個(gè)方面:①斷層活動(dòng)形成裂縫,有利于次生孔隙的形成,提高儲(chǔ)層孔隙度和滲透率;②同沉積活動(dòng)的大斷裂長(zhǎng)期與地表溝通,大氣降水、地下水通過活動(dòng)的斷裂帶向下滲透,與周邊儲(chǔ)層連通,并與地下流體相互共溶、交換,相互流通交換的流體中往往帶有各種酸性介質(zhì)(如、有機(jī)酸等),由此對(duì)斷裂附近的儲(chǔ)層進(jìn)行溶蝕,進(jìn)而形成次生孔隙。

2.3 成巖演化階段對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

該研究區(qū)儲(chǔ)層主要經(jīng)歷了壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕等作用。成巖作用對(duì)儲(chǔ)層次生孔隙的影響主要表現(xiàn)為溶蝕作用,其有效地改善了儲(chǔ)層物性,是形成次生孔隙的重要原因,也是對(duì)次生孔隙發(fā)育最重要的建設(shè)性成巖作用[6-7]。在早成巖階段,由于強(qiáng)烈的壓實(shí)作用,使巖石中原生孔隙損失、滲透率變差;在晚成巖階段,隨著地層埋藏深度增加,此時(shí)有機(jī)質(zhì)熱演化脫羧基作用而形成大量的有機(jī)酸和CO2進(jìn)入孔隙流體中,使孔隙水呈酸性,因而在晚成巖過程中較容易出現(xiàn)溶蝕現(xiàn)象,從而產(chǎn)生次生孔隙[8-9]。

2.4 不整合面對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

由于長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕和地表水的淋濾、溶蝕,不整合面之下通常發(fā)育有厚度不等的風(fēng)化淋濾帶,進(jìn)而形成大量次生孔隙。塔19-46-1井的2645m處為T3(銅缽廟組頂)不整合面,T3之下為多套大段的銅缽廟組凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖及薄層泥巖,且有好的油氣顯示。在T3不整合面之下的2713.14、2713.65和2673.49m處凝灰質(zhì)砂巖中,可見到明顯的巖石風(fēng)化淋濾溶蝕現(xiàn)象(見圖3(a)～圖3(c))。在塔19-57井的T3不整合面之上地層孔隙度不到10%,而T3不整合面處孔隙度突然增大到15%以上(見圖4),其原因是由于其位于不整合面之下附近,通過風(fēng)化淋濾作用使其具有較好的孔滲性,從而成為有效儲(chǔ)層。

3 結(jié)論

1)塔南凹陷儲(chǔ)層次生孔隙帶主要集中表現(xiàn)為2個(gè)異常高孔隙帶,深度分別為1800～2200m和為2700～3000m,主要分布在南屯組一段和銅缽廟組上部。

圖3 巖石風(fēng)化淋濾溶蝕現(xiàn)象

2)塔南凹陷次生孔隙主要是溶蝕孔隙,包括溶蝕粒間孔隙和溶蝕粒內(nèi)孔隙(長(zhǎng)石粒內(nèi)溶蝕孔隙、巖屑粒內(nèi)溶蝕孔隙、火山物質(zhì)溶蝕孔隙)。

3)位于烴源灶中或周邊的儲(chǔ)層容易被有機(jī)質(zhì)熱演化過程中產(chǎn)生的大量有機(jī)酸溶蝕而產(chǎn)生次生溶孔。

4)斷層活動(dòng)形成裂縫,進(jìn)而提高儲(chǔ)層孔隙度和滲透率,同時(shí)斷層可作為酸性水活動(dòng)的良好通道并溝通烴源巖與砂巖體之間的流體運(yùn)動(dòng),這有利于次生孔隙的形成。

5)由于長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕和地表水的淋濾、溶蝕,不整合面之下通常發(fā)育厚度不等的風(fēng)化淋濾帶,從而形成大量次生孔隙。

圖4 塔19-57井孔隙度與深度的關(guān)系圖

[1]郭春清,沈忠民,張林曄,等.砂巖儲(chǔ)層中有機(jī)酸對(duì)主要礦物的溶蝕作用及機(jī)理研究綜述[J].地質(zhì)地球化學(xué),2003,31(3): 53-57.

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[編輯]李啟棟

TE122.23

A

1673-1409(2014)26-0045-03

2014-03-13

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2008ZX05001-001)。

李艷杰(1975-),女,碩士,工程師,現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)方面的研究工作。