发展特点和白云岩储层的控制因素二叠纪七夕节在四川盆地中部形成

1介绍

碳酸盐岩储层是一种非传统的紧水库低孔隙度、低渗透率和非均质性强。碳酸盐岩储层开发塔里木盆地、四川盆地、柴达木盆地、渤海湾盆地和鄂尔多斯盆地在中国(香港et al ., 2004;陈et al ., 2012;江et al ., 2018;谢et al ., 2022)。白云石通常存放在封闭的水环境与强烈的蒸发,及其物理性质通常擅长(黄et al ., 2001;陈et al ., 2012)。因此,它是一个典型的优质碳酸盐岩储层。大量的研究表明,影响白云岩储层质量的因素包括沉积相、成岩作用、构造活动和古地貌(熊et al ., 2017;江et al ., 2018)。

近年来,随着碳酸盐岩储层的精细勘探的栖霞形成,四川盆地中部,研究人员作出了重要白云岩储层的油气发现。最近,几个井获得高产天然气流动的栖霞形成磨和Gaoshiti四川盆地中部地区,这表明,栖霞形成油气勘探和开发潜力巨大。目前,一些学者进行了很多研究的特点和成因白云岩储层在二叠纪栖霞形成,四川盆地(鲍起静Dulski。,1996年;Veizer Azmy。,1999年;迈耶et al ., 2013;Geske et al ., 2015)。一般来说,白云岩储层的成因主要包括同生白云石化作用、埋藏白云石化作用,混合水白云石化作用、构造热液白云石化作用和多阶段叠加白云石化作用(伯克et al ., 1982;Crozaz et al ., 2003;Mazumdar et al ., 2003;Morozov et al ., 2021;理查森et al ., 2022;高et al ., 2023)。人们普遍认为,在二叠纪栖霞白云岩储层的开发四川盆地的形成主要受沉积相控制,tectonic-hydrothermal和早期岩溶由多个序列接口控制。然而,这些观点不能准确解释的现象薄层白云岩储层的厚度和横向非均质性强栖霞四川盆地中部的形成。目前,没有系统的研究特点、成因和控制因素栖霞白云岩储层的形成在四川盆地中央,,很难准确地预测白云岩储层的分布。摘要岩石学、孔隙结构、物理性质和白云岩储层的地球化学特征在二叠纪栖霞形成四川盆地中部已经系统地研究基于大量的核心,薄片,物理性质和化学测试。本研究可以为天然气勘探提供理论和技术支持,栖霞形成在这一领域的发展。

2地质背景

四川盆地是一个大型的碳氢化合物在中国西部叠合盆地。它占地大约18×10⁴公里²和是一个菱形petrol-bearing盆地东北方向延伸。四川盆地的构造单元包括西方四川前陆抑郁,中间四川温柔褶皱区,北四川冲断褶皱,四川东部高陡结构区域,南四川低和陡峭的褶皱区和西南四川隆起区。研究区位于四川盆地的中间四川温柔褶皱区(图1)。

从下到上,凉山和低二叠纪栖霞开发形成的四川盆地中部和上覆地层中产二叠纪Maokou形成(图2)。凉山的形成是与底层的地层不整合接触,在接触到栖霞形成相符。凉山形成是一组shore-marsh相砂泥岩沉积与煤行封堵夹层。Maokou形成的底部是一组生物碎屑灰岩和泥晶生物碎屑灰岩矿床富含泥质成分,它们在栖霞形成平行不整合接触。栖霞形成分为两个sub-members气,气。黑暗的黑灰色泥质和生物碎屑泥晶灰岩是在气一个sub-member开发的。而灰色生物碎屑灰岩、白云岩和少量的黑色硅质质量通常发现在两sub-member气。栖霞地层的厚度是100 - 150,和开放的平台,它属于相粮食浅滩和大海(或intershoal海)碳酸盐岩。据统计,平均厚度单一shoal身体之间的粒状shoal主要是5米和1.2米,最厚可达2.1米。shoal颗粒主要是开发的气一个sub-member和顶部的中间,两sub-member气的上层部分。

3材料和方法

本研究的实验样本收集从井MX42 MX108四川盆地中部。碳和氧同位素测定使用同位素比率质谱计,δV的优势。标准的100%磷酸法用于执行碳和氧同位素测试。测试精度满足:δ¹³C <。1‰,δ¹⁸O < .02‰。锶同位素的含量进行了测定通过thermoionization同位素比率质谱计卫+。环境温度是22°C,相对湿度为66%,误差范围是.000014和.000084之间。铈和铕同位素测定使用固体同位素质谱仪ThermoFisher TRITON TI。加热温度为1000°C,离子源的真空度是1.1×10⁻⁷mbar,不到.00001质量稳定。指数法被用于同位素比例修正。

4的结果

4.1岩石学特征

二叠纪栖霞形成的岩性在四川盆地中部主要是生物碎屑灰岩和泥质生物碎屑灰岩,其次是白云石山脉有良好的储层属性。根据晶体大小、栖霞白云石山脉的形成主要是精美的水晶和水晶fine-medium白云石山脉(图3 a, B),其次是coarse-crystal白云石山脉(图3 c),mud-silt水晶白云石山脉(图3 e)和鞍状白云石山脉(图3 f)是罕见的。

粮食白云石山脉主要medium-thin层光gray-gray白云石山脉。在显微镜下,白云石晶体出现hedral和semi-hedral晶体。多晶型的晶体主要有非水晶飞机,晶体结构和轮廓不清楚(图3 c)。此外,某些晶体的形态只能承认在正交光,和大多数晶体波灭绝特征。剩余biodebris偶尔可以发现。独特的生物碎屑结构可以观察到当hedral水晶白云石山脉的一小部分恢复(图3 d),包括有孔虫、地形和珊瑚。根据观察结果,semi-hedral hedral水晶水晶飞机都是平的,大多是发现在中粗晶白云石山脉。粮食核心是脏的和环边缘的颜色通常是明亮的。如果晶体形状很好,明亮的边缘雾中心结构是显而易见的(Briais et al ., 1993;巴德,1997;香港et al ., 2004;马et al ., 2023)。

Mud-silty白云石只能观察到在栖霞的上部形成咸丰皇帝2。mud-silt粒子sand-like,大多被泥石的白云石环边缘(图3 e)。的毛孔细晶白云岩通常或semi-filled沥青。此外,它在显微镜下可观测到的核心和洞穴或可溶性接缝总是充满了鞍型白云石山脉与非水晶飞机(胡锦涛和王。,1990年;查柯和Deines。,2008年)。白云石山脉的粗粮和大型弯曲晶体表面,有波状消光特征正交极化条件下(图3 f)。

4.2孔隙的发育特征

白云岩储层的储集空间的栖霞形成中央四川主要由晶间孔、粒间溶蚀孔隙、洞穴,占60% - -80%;其次是残余粒间孔和残余颗粒内孔隙,占20% - -40%。此外,一些micro-fractures和解散扩张骨折也发达。

晶间孔是颗粒之间的空缺毛孔白云石、和白云石山脉平坦的边缘。晶间孔有不规则的多边形形状,通常表现为三角形的毛孔。这种类型的孔隙与孔隙大小从高开发频率幅mm 5毫米(图4一)。有明显的溶解毛孔内边缘的一些痕迹,和表面的比率在1%和8%之间。晶间孔隙中存在各种各样的水晶白云石山脉。他们大多是在fine-mesocrystalline和介晶质白云石山脉,和他们的主要的喉咙类型限制或片状的喉咙。

晶间孔可以强烈酸性流体的作用下溶解,然后形成晶间溶孔(图4 b, C)。白云石颗粒在孔隙边缘有明显cove-shaped解散边缘。据统计,晶间孔隙大小的溶解毛孔. 05 - 1.0毫米的范围,和表面比在2% - -11%的范围。晶间溶孔主要发达国家在cave-filled白云石山脉和针孔矩阵白云石山脉。

溶蚀孔隙是二叠纪栖霞最发达的孔隙类型形成四川盆地中部。他们出现残余溶解毛孔充满白云石或沥青。溶蚀孔隙的孔隙大小差异很大,与主孔大小从1厘米到4厘米(图4 d-f)。的millimeter-level针状的溶蚀孔隙分布均匀在当地层,在厘米级溶解毛孔有不规则和异构分布特征。洞穴大多充满宏晶方解石、中粗粒度的白云石,鞍状白云石、石英和沥青。

4.3物理特性

根据样本的物理测试结果从目标层(图5),.04%石灰石样品的最小孔隙度,而最大孔隙度是9.06%,平均孔隙度是.57%。孔隙度小于1%的样本占总样本的88.9%;而样品孔隙度大于4%的仅占总数的.6%样本。石灰石样品的最小渗透率接近0,而最大渗透率是4.75×10⁻³μm²,平均渗透率是1.05×10⁻³μm²。样品渗透率小于1×10⁻³μm²占总样本的83.4%。白云石样品,最小孔隙度是.43%,最大孔隙度是10.86%,平均孔隙度为4.12%。孔隙度大于2%的样本占总样本的70.3%。此外,最小渗透率接近0,最大值为101.6×10⁻³μm²,平均为6.32×10⁻³μm²。样品渗透率大于1×10⁻³μm²约占总样本的62.1%。

栖霞的白云石形成研究区储层性能优于石灰石。这是由于白云石的基础上形成生物碎屑灰岩由白云石化作用和其他颗粒状岩石。白云石化作用下,灰质矿物转化为白云石,和岩石的强度和压力溶解度增加。同时,溶蚀孔隙、洞穴很容易形成白云石quasi-syngenetic解散后时期。

4.4碳和氧同位素

碳酸盐岩的碳同位素分馏效应是小受温度和博士在碳酸盐沉淀的过程中,碳同位素仅略有变化,所以它可以客观地反映原始的碳同位素组成的海水。碳酸盐岩的氧同位素组成主要是由流体分离控制沉积期间,open-seal程度的沉积环境,热液在成岩作用过程和温度。温度越高,越-沉淀矿物的氧同位素。

的δ¹³C值二叠纪栖霞灰岩岩层形成的四川盆地中部的范围从2.89‰,5.23‰,平均为4.21‰;当δ¹⁸O值范围从−6.85‰−5.31‰,与平均−6.22‰。此外,δ¹³白云石山脉的C值的范围从3.68‰,5.25‰,平均为4.73‰,δ¹⁸O值范围从−8.35‰−7.02‰,与平均−6.52‰。作为一个整体,δ¹³白云石山脉和灰岩的C值位于二叠纪早期海水,而δ¹⁸O值大致或略低于同时期的海水(图6)。消极的氧同位素表明存在明显的热力学分离。此外,白云石山脉的形成可能受到水热过程的影响,即热液白云石化。

4.5锶同位素

在地质历史上,海水锶同位素的组成是时间的函数。锶同位素随时间的变化主要是由两个控制锶来源:①相对放射性锶起源提供海水古大陆硅质aluminaceous风化岩石通过河流。它有一个高^87年Sr /^86年老比(黄et al ., 2006)。②相对radiation-depleted锶通过海底由大洋中脊热液系统的传播或火山活动。它有一个低^87年Sr /^86年Sr值(黄et al ., 2006)。在海水中锶的混合时间(约马措施)远小于海水锶的剩余时间(约1 Ma)。因此,海洋锶的同位素组成是相同的世界各地。与碳和氧同位素、锶同位素不分离由于温度、压力和微生物的影响,和矿物质可以直接反映流体的同位素组成(Mazzullo 2000;李、刘。,2013年;Pajdak et al ., 2017)。

据统计,^87年Sr /^86年Sr值二叠纪栖霞的泥晶灰岩地层中部四川范围从.70661 .70755,平均.70712价值;的^87年Sr /^86年Sr值二叠纪栖霞微晶质生物碎屑灰岩的形成从.707,009 .70767,平均.70748;的^87年Sr /^86年颗粒状白云石山脉的Sr值范围从.70765 .71045,平均.70844;此外,^87年Sr /^86年鞍状白云石山脉的Sr值范围从.70765 .70939,.70832平均。

通过对比^87年Sr /^86年Sr值全球二叠纪的海水,这是发现^87年Sr /^86年Sr值的泥晶灰岩和泥晶生物碎屑灰岩属于海水的同一时期,而颗粒和鞍状白云石山脉高于同期的海水范围(图7)(黄et al ., 2001;江et al ., 2018)。因此,颗粒的形成和鞍状白云石山脉可能修改strontium-rich液体。

大规模的岩浆活动在四川盆地早二叠纪末的喷发和入侵是基本的岩石。反过来,热液白云石山脉的其他来源^87年Sr-rich锶同位素。当深海热液流体通过底层寒武纪陆页岩形成,这可能与混合^87年Sr-rich碎屑岩石中孔隙流体,向上迁移到二叠纪系统。最后,再结晶和热液沉淀导致^87年Sr-rich颗粒和鞍状白云石山脉内的骨折和洞穴。

4.6铈和铕同位素

欧盟和Ce异常在不同的成岩环境由于价态的变化(塞·伐斯冈萨雷斯et al .,他1995年;马谢尔、2004;哈斯et al ., 2017)。因此,他们可以用来表示不同的成岩环境。例如,Ce环境氧化还原敏感属性在水溶液和降水过程中,它通常与其他三价稀土元素分离。Ce^{3 +}公元是氧化^{4 +}在氧化条件下。Ce^{4 +}不溶性和更比其他三价稀土元素(热稳定戴维斯和史密斯。,2006年;程et al ., 2022)。的不溶性和选择性吸附Ce^{4 +}在粒子表面导致Ce的分离^{4 +}从其他稀土元素,这个过程导致的负异常Ce。

二叠纪栖霞灰岩岩层形成的δCe值在四川盆地中部的范围从百分之1.01,平均.85;虽然δEu值范围从总收入1.3,平均为1.09。白云石山脉的δCe值范围从百分之1.01,平均.89,和δEu值范围从.97点至1.98,平均为1.23。泥晶灰岩的δCe和δEu值.68点和收,分别。我们可以看到图8,当δCe小于1和δEu大于1,Ce元素有一个轻微的负异常,而欧盟元素有一个轻微的正异常。δCe和δEu值的所有样品都高于同期的海水下泥晶灰岩。它反映了白云石山脉的形成环境是氧化和高温。

5讨论

5.1白云石的起源

根据微观和二叠纪栖霞的白云石山脉形成的地球化学特征,四川盆地中部,相信白云石山脉主要形成于quasi-syngenetic时期,并改变了浅埋藏期热液的行为。依据如下:

①白云岩和灰岩之间的直接接触中可以看到栖霞形成四川盆地中部,例如,取心段磨42 4653 .46 m (图9)。这至少表明,白云石化作用发生之前解散巨大压力。

②从历史的角度来看,以往的研究发现,周围的年龄二叠纪栖霞形成的白云岩的岩石在四川盆地中部马(274.5±9.9),和栖霞形成的年龄(283.5±0。6)马∼(272.95±厚)。白云石属于栖霞形成的时代,这是最直接的证据,周围的白云岩的岩石是quasi-syngenetic时期形成的。

③从地球化学性质的角度来看,在栖霞白云石山脉形成的有序度在研究区域通常是低,这是符合的特点quasi-syngenetic白云石化作用(谭et al ., 2022)。的值^87年Sr /^86年Sr和δ¹³C的白云石山脉和灰岩属于二叠纪海水的范围。它反映了石灰石的成岩流体和白云石化作用是同源的。白云石山脉δ较低¹⁸O值和高^87年Sr /^86年Sr值比石灰石后成岩流体由于轻微的修改。此外,白云石山脉的δEu元素显示了一个轻微的正异常。积极的减少异常只出现在极端环境中。因此,它反映了白云石的液体转换阶段末与高温热液流体,与热液流体来自火山的峨嵋山的最后Maokou形成(谭et al ., 2022)。

5.2白云岩储层发育的控制因素

(1)颗粒shaol油藏开发的影响

二叠纪栖霞四川盆地的形成主要是开发的平台优势,开放平台和垂度条件。最主要的沉积微相组合的二叠纪栖霞四川中部地区形成的沉积序列封堵夹层interbeach-sea和intra-platform浅滩的开放平台。此外,它是纵向反映岩石组合类型组成的微晶质岩石向上逐渐过渡到岩石颗粒(图2)。平台内的颗粒shoal主要分布在Longnusi,磨和Gaoshiti区域,及其岩性主要包括颗粒灰岩、残余颗粒白云岩、白云石灰岩和callitic白云石。低能源non-granular岩石高原始孔隙度在沉积阶段。然而,压实和胶结的影响下浅埋的早期阶段,最初的毛孔很难被保留由于快速压实。因此,很难岩溶水进入储层在成岩阶段。细粒度的岩石代表冲水能量。筛选后,沉积物的比例很低,颗粒之间的接触往往点线路类型。因此,最初的毛孔在浅埋藏阶段保存完好。孔隙发育层是一个高渗层,允许通过岩溶水,这可以促进岩溶水的水岩相互作用沿晶间孔。此外,孔洞型或洞发育类型储层具有良好的渗透形成。

研究表明,颗粒浅滩沉积古地貌控制的。粒状浅滩一般开发高地区的古地貌沉积水的能量高的地方。浅滩相的厚度大于高地区的斜坡地区。细粒度的浅滩不仅是油藏开发的物质基础,但也提供了一个重要的载体主要储集空间。生物碎屑颗粒本身包含体腔孔,粒间孔隙是由粒子形成的积累。这些原生孔隙的有效储集空间的一个重要组成部分,也是推动发展quasi-syngenesis溶蚀孔隙。

(2)序列接口对储层的纵向分布

二叠纪栖霞形成的沉积周期在四川盆地中部非常清楚(图9)。在每个周期的高水位期系统束,高能存款等晶石的碎屑灰岩和白云石山脉是发达。高水位期海平面下降期间系统,开发的细粒度的浅滩高地区的古地貌很容易暴露。在这个时候,一些可溶性矿物质如high-magnesium方解石和霰石是由大气淡水溶解和孔隙层和溶蚀孔隙形成沿层理。顶部的序列接口,溶解毛孔很大,底部,都有几乎没有生物碎屑泥晶灰岩溶蚀孔隙。然后,形成典型的高频周期(图9)。应该注意的是,并不是每一个高频周期顶部白云岩发育,但白云石是所有发达顶部的高频周期。这也证实了δ¹⁸O分析数据,这表明白云石(意味着−6.52%)比石灰石-(意味着−6.22%)。这是因为栖霞的白云石形成研究区通常是发达的高频周期,也就是说,顶部的高频周期。同时,海平面的下降不可避免地导致水体逐渐限制高地区的古地貌。由于逐渐浓缩毫克^{2 +}在海水蒸发,Mg^{2 +}沿着预先存在的丰富的液体进入颗粒shoal灰岩溶蚀孔隙,然后导致渗透回流白云石化作用的细粒度的浅滩石灰岩。这也是为什么栖霞溶蚀孔隙的形成主要存在于白云石山脉。

(3)发展quasi-syngenetic溶蚀对储层的影响

Quasi-syngenetic解散是一个关键的高质量的形成碳酸盐岩储层成岩作用过程。粒状浅滩暴露于大气淡水成岩环境下高频海平面变化。此时,流体在岩石的孔隙主要是大气淡水溶解是重要的在这个阶段。不稳定矿物面料容易选择性溶解,促进次生溶蚀孔隙的形成。quasi-syngenetic解散不仅促进发展的早期的次生孔隙,但也提供了一个良好的渗滤通道后成岩流体。

quasi-syngenetic溶解形成的水库有强壮的纵向差异。由于频繁的海平面的上升和下降,quasi-syngenetic解散的时间是非常有限的,每个阶段的喀斯特作用粒状shoal只能达到一定深度。的表面下解散,解散大气淡水强,大量的溶蚀孔隙和洞穴形成。然而,对于较低的颗粒shoal远离表面溶解,溶解毛孔是欠发达地区由于疲软的解散。溶解毛孔是主要孔隙类型。此外,之间存在着正相关的沉积旋回粒状浅滩和发展程度的毛孔和物理属性。

通过观察岩心的磨42岁,发现中间的孔通常发达和上循环的细粒度的浅滩。岩心孔隙度和渗透率的变化有明显特征的多个沉积周期(图9)。溶解在白云岩储层的发展密切相关,高频率海平面的变化,也就是说,它显示了quasi-syngenetic解散的特点。的主要原因是:1)从的角度核心,quasi-syngenetic溶解表现为溶蚀孔隙的形成分布沿织品,和大多数的毛孔是发达在浅滩上周期;2)从薄片观察,quasi-syngenetic解散是主要表现为扩张毛孔粒间和biocoelomic毛孔等。不同等级的溶蚀孔隙发育良好(图3 f,4 b)。

5.3白云岩储层的分布规律

根据先前的研究,二叠纪栖霞的白云石山脉形成的四川盆地的特点是薄的单层厚度和横向非均质性强(田et al ., 2015)。然而,在这项研究中,白云石山脉与几米到10米的厚度是发达的二叠纪栖霞四川盆地中部的形成。例如,厚度的白云石山脉地区井磨42岁11磨,磨了磨10日21日位于所有大于10米。根据well-connecting概要文件图10开发,白云石山脉的哈勃太空望远镜于SQ1井Gaoshi 18和Gaoshi GS16。白云石山脉通常位于栖霞形成的中间部分。此外,白云石山脉的哈勃太空望远镜SQ2开发井磨31 x1和磨42。白云石山脉通常位于栖霞的顶部形成10 - 20米的距离。两个相邻的白云岩储层井也有类似的职位发展。这表明二叠纪栖霞的白云石山脉形成四川盆地中部某地区有良好的横向连续性。

根据上述研究,白云岩储层的发展受到很多因素的影响。paleogeomorphic高地paleo-sedimentary时期占主导地位的地形单元的发展粮食浅滩。海平面下降期间,高水平的领域,高的谷物浅滩位置是最容易暴露,然后溶解形成早期的毛孔。这些毛孔提供渠道早期白云石化作用和白云石化作用有利于早期早期孔隙的保存。另一方面,水能源高地区的古地貌沉积时期很高,因此,沉积厚度明显高于周边地区。因此,众多的地区沉积厚度的栖霞形成的有利地区白云岩储层的开发。白云岩储层的平面分布所示图11。

首先,宏观分布范围的栖霞形成的白云岩是预测的古地貌恢复。此外,白云岩储层的平面分布的预测可以根据白云岩储层的地震响应。最后,白云岩储层的分布预测的地质和地震的结果。研究中的白云石浅滩区分布在飞机团,他们覆盖总面积1940公里²。钻粉暴露的白云岩储层的厚度是分布在6 m-12 m和白云岩储层的厚度显示Gaoshi 128是16.7米。此外,几个井等井磨31 x1,磨42岁Gaoshi 18日咸丰皇帝两咸丰皇帝4,获得高产量gasflow。这表明二叠纪栖霞的白云石山脉形成中央四川盆地油气勘探和开发潜力巨大。

6结论

(1)开发的白云石山脉在二叠纪栖霞形成四川盆地中部的小单层厚度和多层次发展的特点,并与石灰岩封堵夹层。储层类型主要是细晶白云岩和细中结晶白云岩,储集空间主要是晶间孔和洞穴。此外,储层物理性质具有中等孔隙度和高渗透介质。

(2)Quasi-syngenetic白云石化作用的主要来源是白云石在目标层,和白云石略修改热水溶液的Maokou形成时期。栖霞形成的白云岩储层的开发研究领域是受古地貌、沉积和成岩作用。

(3)开发的细粒度的浅滩相高地区的古地貌为白云岩储层的形成提供了物质基础。高频序列界面控件白云岩储层在高水位期系统的开发。此外,quasi-syngenetic解散提高的发展早期的次生孔隙和提供一个有效的渠道在后期成岩流体的迁移。

(4)正交的方向水平沉积,白云石山脉的单层厚度薄的特点,层间的多个序列和石灰岩。研究中的白云石浅滩区分布在飞机团,油气勘探潜力巨大。

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。

作者的贡献

KT负责本文的观点和QW、JC,客户至上,YQ, YZ负责实验。

的利益冲突

作者KT、QW、JC、司法院YQ和YZ受雇于石油勘探开发研究院西北分公司。

出版商的注意

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