成岩演化序列與成岩階段劃分

2021-09-04 01:30:33 字數 5292 閱讀 4453

1樓:中地數媒

(一)成岩相劃分

研究自生礦物的種類及分布,對**儲層的成岩環境、儲層改造控制因素具有重要意義。塔里木北部地區白堊系碎屑岩儲層中的自生礦物膠結型別具有明顯的分帶性,據此進行了成岩相的劃分。

塔里木北部地區東、西部白堊系存在著明顯差異。西部以方解石膠結為主;北部克拉蘇構造帶碎屑岩膠結物以硬石膏和白雲石組合為主,秋里塔格構造帶碎屑岩膠結物以方解石-硬石膏為主,英買力構造帶以白雲石和方沸石組合膠結為主,陽北構造帶以方解石膠結為主,其中以白雲石和方沸石組合膠結的英買力構造帶儲層物性最好。上述白堊系不同型別膠結物的組合,從平面上可以分成強膠結擠壓緻密型成岩相、中等膠結溶解型成岩相和弱膠結強溶解成型巖相3類(圖5-15)。

1.強膠結擠壓緻密型成岩相

強膠結擠壓緻密型成岩相在塔里木北部地區主要分布在北部天山山前帶,由於靠近北部造山帶,受構造應力影響,儲層顆粒間堆積密度比較大,顆粒間多以線接觸為主。白堊系巴什基奇克組為終端扇沉積,巴西蓋組為三角洲平原、前緣沉積,沉積環境決定了儲層岩石粒級較細。強膠結緻密型成岩相在北部由西向東也分為3個帶。

1)西部方解石膠結緻密帶:以烏參1井為代表,方解石平均含量為13%。巴什基奇克組平均孔隙度為5.

17%,平均滲透率為1.45×10-3μm2;舒善河組雖然埋深較巴什基奇克組大,但平均孔隙度為9.27%,平均滲透率為5.

78×10-3μm2。此相帶處於中成岩階段a2期。

2)中北部方解石-白雲石膠結帶:主要分布在大北、吐北、克拉蘇、克孜井區。此相帶成岩作用相對最強,成岩演化處於中成岩階段b期。

由於較強的構造擠壓作用和膠結作用,使其儲層物性變差。此帶除克拉2井區巴什基奇克組區域性儲層物性較好外,其他井的岩石物性都很差。如大北1井巴什基奇克組平均孔隙度為2.

64%,平均滲透率為0.06×10-3μm2;巴西蓋組平均孔隙度為2.24%,平均滲透率為0.

093×10-3μm2;吐北2井平均孔隙度為2.66%,平均滲透率為0.416×10-3μm2。

3)東部方解石膠結帶:主要分布區域為迪那、依南井區和野雲2井區。此相帶儲層物性較差。

如迪那201井巴什基奇克組平均孔隙度為5.28%,平均滲透率為0.13×10-3μm2;野雲2井卡普沙良群平均孔隙度為3.

1%,平均滲透率為0.53×10-3μm2。成岩演化在東部為中成岩階段a2亞期。

2.中等膠結溶解型成岩相

中等膠結溶解型成岩相分布在中南部和東南部,分為兩個不同膠結物組合帶。

1)方解石-硬石膏中等膠結帶:主要分布在卻勒、羊塔克、東秋井區。此帶膠結作用中等,並有一定的溶解作用,孔隙型別以粒間溶孔和粒間孔為主,岩石物性較好。

如卻勒101井巴什基奇克組平均孔隙度為9.84%,平均滲透率為9.18×10-3μm2;羊塔1井巴什基奇克組平均孔隙度為18.

88%,平均滲透率為700×10-3μm2;東秋8井巴什基奇克組平均孔隙度為10.9%,平均滲透率為62.18×10-3μm2。

圖5-15 庫車前陸盆地白堊系膠結物組合分布

2)方解石中等膠結帶:主要分布在牙哈、臺2井、提2井區。如台2井巴什基奇克組平均孔隙度為9.

48%,平均滲透率為23.47×10-3μm2;提2井平均孔隙度為12.8%,平均滲透率為71.

8×10-3μm2。成岩演化處於中成岩階段a2亞期。

3.弱膠結強溶解型成岩相

弱膠結強溶解型成岩相主要分布在英買力構造帶、東河塘和輪南井區,整體上為方沸石-白雲石弱膠結作用帶。處於此帶的砂岩儲層膠結物含量很低,一般小於10%;孔隙發育且連通性好,孔隙以粒間孔為主,孔徑大;成岩演化處於中成岩階段a1亞期。如英買19井巴什基奇克組平均孔隙度為19.

42%,平均滲透率為546.84×10-3μm2;輪南3井巴什基奇克組平均孔隙度為16.59%,平均滲透率為30.

03×10-3μm2。下部的卡普沙良群儲層物性也非常好。如輪南26井亞格列木組平均孔隙度為20.

53%,平均滲透率為1058×10-3μm2;英買31井巴西蓋組平均孔隙度為18.21%,平均滲透率為77.51×10-3μm2。

此成岩相為最優質儲層分布相帶。

圖5-16 白堊系方解石膠結物碳、氧同位素分布圖

(二)砂岩中方解石膠結物形成機理**

自生礦物區域上的分布規律顯示出自生礦物的組合是控制儲層物性的主要因素之一,而方解石的存在是影響儲層物性的最直接因素。早期方解石對儲存粒間體積有利,而晚期方解石是導致庫車坳陷儲層緻密的最主要原因。因此,了解方解石的形成機理及分布規律對**庫車坳陷白堊系優質儲層的分布有重要意義。

在庫車坳陷北部導致儲層物性變差的主要原因就是大量方解石膠結物的出現,可以說方解石膠結物分布在庫車坳陷的各個層段,但對儲層物性緻密起主導作用的地區主要分布在庫車坳陷的北部。如東部野雲2井,自生礦物成分比較單一,主要是方解石。由砂岩方解石膠結物中包裹體的均一溫度97~135℃顯示,方解石主要為中成岩階段的產物。

根據18口井白堊系砂岩中碳酸鹽膠結物的碳、氧同位素值投影(圖5-16)可以看出,分布在北部井下的白堊系砂岩中碳酸鹽膠結物同位素負值偏大,落在了與有機質有關的碳酸鹽範圍內,為中成岩期的產物,其成因與有機質有關,常可見吸附瀝青粘土膜外有方解石充填。而英買力、玉東2井碳、氧同位素值落在了成岩碳酸鹽範圍內,一般為早成岩期的產物。早成岩方解石在中成岩期溶蝕形成了大量溶孔,英買力井區和玉東2井區正處於中成岩階段a1期的強溶解階段,這是英買力井區、玉東2井成為優質儲層的主要原因,也證實了庫車坳陷南部成岩演化作用比北部弱。

庫車坳陷北部成岩強度大,正處於中成岩階段a2-b期的強膠結階段,這也正是北部儲層物性較南部差的原因。

(三)成岩演化序列

成岩演化序列受古溫度和成岩流體控制,不同的成岩流體控制了自生礦物的生成,因此利用自生礦物的縱向分布及平面上的展布特徵可以進行儲層**。成岩序列的分析可以幫助了解儲層的縱向成岩演化特徵。

如在克拉2氣田探井中,下白堊統常見到自生礦物演化序列為:早期為赤鐵礦浸染的顆粒包裹粘土(伊利石/蒙皂石),這種赤鐵礦粘土的成因被解釋為載有懸浮碎屑粘土和膠體鐵的沉積孔隙水的重結晶作用,因而赤鐵礦粘土為具有膠結物特性的碎屑骨架,重結晶的粘土為伊利石/蒙皂石(伊/蒙)混層,且隨深度增加伊利石增加而蒙皂石減少。其次形成自生石英和少量的增生長石,由於赤鐵礦粘土的包裹作用,其量很少。

然後以孔隙充填和顆粒交代晶體的形式形成白雲石和方解石,在白雲石和方解石之後見到含鐵白雲石,含鐵白雲石鑲邊通常出現在白雲石晶體上,形成條帶狀晶體,鐵方解石鑲邊只是偶爾在方解石晶體上被發現。方沸石可能在鐵白雲石之後被沉澱,高嶺石明顯形成於上述所有膠結物之後。克拉201井樣品含豐富的硬石膏,形成於少量的赤鐵礦粘土和石英發育之後;克拉3井樣品含少量後期孔隙充填的鈉長石膠結物,形成於赤鐵礦粘土和白雲石之後。

羊塔克、英買力和玉東鑽井樣品中的下白堊統自生礦物演化序列與克拉蘇井區相似,但也有明顯的差異:大多數樣品早期有赤鐵礦浸染的顆粒包裹粘土(伊利石/蒙皂石),部分樣品沒有赤鐵礦顆粒包裹粘土(如羊塔5井)。其次形成石英和長石次生加大,但是由於赤鐵礦粘土的包裹作用,其量特別少。

每個樣品都含痕量-中量的白雲石,且可能是下一步沉澱形成的。大多數樣品中發現了大量的方解石(英買21井為方解石,羊塔5井和玉東2井為鐵方解石、方解石)。在同一樣品中很少見白雲石和方解石共生,後期形成的方解石已經嵌入白雲石的菱形晶體。

點狀的孔隙充填的方沸石是一種很少量的膠結物,方沸石在碳酸鹽膠結物之後形成。孔隙充填的硬石膏豐富,硬石膏形成於白雲石、方沸石和黃鐵礦膠結物之後並環繞之。在個別樣品中可觀察到白雲石頂部有痕量的綠泥石並被方沸石包圍,高嶺石明顯消失。

(四)成岩階段劃分

結合成岩演化序列和有機質熱演化引數、礦物包裹體均一溫度等對白堊系成岩演化階段進行了劃分,並分析了其在平面上的展布特徵。碎屑岩儲層主體處於中成岩階段,不同地區有一定差異(表5-6;圖5-17,圖5-18)。

表5-6 粘土礦物分析結果

續表注:pa為坡縷石;an為蛇紋石;s為蒙皂石;i/s為伊/蒙混層;i為伊利石;k為高嶺石;c為綠泥石;c/s為綠/蒙混層。

1.早成岩階段b期

主要分布在英買力構造帶和東河塘、輪南井區。處於早成岩階段b期的儲層所經受的最大古地溫小於85℃;一般伊/蒙混層為無序混層,蒙皂石含量大於50%;孔隙型別以原生粒間孔為主,少量溶孔。英買19井粒間孔佔79.

3%,次生孔佔21.7%;英買1井原生孔佔絕對優勢,為78.6%。

分布在此區域的儲層為最優質儲層。

2.中成岩階段a期

中成岩a期是尋找油層的主要層段。為了更有利於對儲層的評價,將中成岩階段a期分為a1和a2兩個亞期。a1亞期為有機質低成熟階段,a2亞期為有機質成熟階段。

a1亞期:分布在此成岩階段的儲層經受的最大古地溫小於110℃,伊/蒙混層礦物中蒙皂石含量為35%~50%,有機質低成熟。白堊系儲層主要分布在此成岩階段,如英買力構造、東河塘、輪南井區的白堊系。

雖然處於同一成岩階段,但儲層物性的差異比較大,分析其原因主要是由於北部儲層靠近造山帶,受構造擠壓強,顆粒堆積密度大,不利於流體的流通,導致膠結物含量增高。

a2亞期:分布在此成岩階段的地層所經受的最大古溫度為110~140℃,伊/蒙混層礦物中蒙皂石含量為15%~35%,有機質成熟。白堊系處於此階段的區域包括西部的烏參1井區、卻勒井區以及東南部地區的牙哈、提2井、提3井、臺1井、臺2井等井區。

與a1亞期相似,雖然處於同一成岩演化階段,但膠結物組合與孔隙組合型別存在著差異,導致儲層物性差別很大。如西部的烏參1井白堊係以方解石膠結為主。克拉2井儲層物性的優與差不是受控於成岩熱演化程度。

同處於a2亞期,南部的白堊系儲層好於北部的古近系儲層,如卻勒101井巴什基奇克組平均孔隙度為9.84%,平均滲透率為9.18×10-3μm2;東秋8井巴什基奇克組平均孔隙度為10.

9%,平均滲透率為62.18×10-3μm2。東部地區白堊系儲層也好於北部白堊系儲層,如台2井巴什基奇克組5172.

75~5282.28m井段平均孔隙度為9.48%,平均滲透率為23.

47×10-3μm2;提2井巴什基奇克組5203.63~5308.73m井段平均孔隙度為12.

8%,平均滲透率為71.8×10-3μm2。

圖5-17 成岩階段劃分

圖5-18 庫生前陸盆地白堊系成岩階段分割槽

3.中成岩階段b期

分布在此成岩階段的地層所經受的最大古溫度大於140℃,伊/蒙混層中蒙皂石含量小於15%,有機質高成熟,為凝析油濕氣階段。根據實際資料分析,庫車坳陷北部白堊系儲層已進入了中成岩階段b期,在克拉2井、克拉3井利用包裹體測定的最大均一溫度均大於140℃。在庫車坳陷北部發現大量的天然氣,這與成岩演化階段是一致的。

中成岩階段b期成岩作用強,導致儲層緻密,如克拉2井卡普沙良群3992.54~4069.412m井段平均孔隙度為9.

43%,平均滲透率為0.95×10-3μm2。西部吐格爾明地區受後期構造影響抬公升較高,白堊系埋深明顯變淺,如吐孜1井2572.

23~2577.73m井段平均孔隙度為15.62%,平均滲透率為2.

41×10-3μm2,儘管埋深很淺但儲層物性也不是非常好。野雲2井卡普沙良群5986.15~6070.

68m井段平均孔隙度為3.1%,平均滲透率為0.53×10-3μm2。

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