西南石油大学学报(自然科学版)  2019, Vol. 41 Issue (1): 33-46
古城地区鹰山组储层特征及成岩孔隙演化    [PDF全文]
张哨楠1, 黄柏文1 , 隋欢1, 叶宁2, 李映涛3    
1. 西南石油大学地球科学与技术学院, 四川 成都 610500;
2. 成都理工大学能源学院, 四川 成都 610059;
3. 中国石化西北油田分公司勘探开发研究院, 新疆 乌鲁木齐 830001
摘要: 针对古城地区鹰山组孔隙在成岩历史中演化的问题,基于岩芯描述、薄片鉴定、阴极发光、测井资料以及地球化学数据分析,对目的层岩石学特征、成岩作用和储层特征几个方面进行了研究。结果表明,古城地区鹰山组储层岩石类型以石灰岩与白云岩为主,其中,白云岩多分布于鹰山组下部,且细晶自形-半自形白云岩和中-粗晶它形白云岩表现出相对较好的孔渗性,储集空间以晶间孔隙、晶间溶孔及裂缝为主,形成的主要储层类性为裂缝型、孔隙型和裂缝-孔洞型。研究区成岩作用对储层储集性能影响较大,其中,早期胶结作用、压实压溶作用、硅化作用以及热液矿物的充填对原生孔隙起破坏作用,浅埋藏白云石化作用、破裂作用、热液溶蚀作用为建设性成岩作用。由于过渡白云石化作用的影响,白云岩晶间孔隙发育程度较低,热液溶蚀作用对优质储层的形成起关键性作用。
关键词: 塔里木盆地     古城地区     鹰山组     成岩作用     储层特征     孔隙演化    
The Reservoir Characteristics and the Pore Evolution of Yingshan Formation in Gucheng Region, Tarim Basin
ZHANG Shaonan1, HUANG Baiwen1 , SUI Huan1, YE Ning2, LI Yingtao3    
1. School of Geosciences and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China;
2. College of Energy Resources, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China;
3. Research Institute of Petroleum Exploration and Production, SINOPEC Northwest Company, Urumqi, Xinjiang 830001, China
Abstract: This study focuses on the pore evolution during the diagenetic period of the Yingshan Formation in the Gucheng region in the Tarim Basin. Specifically, the petrophysical characteristics, diagenetic effect, and reservoir characteristics of the target layers are investigated based on the analysis of core description, flake identification, cathodoluminescence, well logging data, and geochemical data. The results show that reservoir rocks of Yingshan Formation in Gucheng region are primarily composed of limestone and dolomite. Of which, the dolomite is mostly distributed in the lower section of the Yingshan Formation. Furthermore, the fine grained automorphic-semi-automorphic dolomite and medium-coarse crystalline dolomite both exhibit relatively good porosity. The reservoir space is mainly made up of intercrystalline pores, intercrystalline pores and cracks, which forms three types of reservoirs including the crack type, pore type, and crack-hole type reservoirs. The diagenetic effect has a significant impact on the storing performance of the reservoir in the research region. In particular, the early cementation, compaction and pressure dissolution, silicidation, and filling of hydrothermal minerals have a destructive effect on the primary pores. The dolomitization, rupture, and hydrothermal dissolution in the shallow burial are constructive diagenetic effects. Affected by the transitional dolomitization, the intercrystalline pores in dolomites exhibit a low degree of development. The hydrothermal dissolution effect plays a key role in the formation of high-quality reservoir.
Keywords: Tarim Basin     Gucheng region     Yingshan Formation     diagenetic effects     reservoir characteristics     pore evolution    
引言

塔里木盆地下古生界发育巨厚的碳酸盐岩地层,具有良好的生储盖组合空间配置与有利的古构造发育背景[1-2],有巨大的勘探潜力。近年来,随着对塔里木盆地下古生界储层不断深入精细研究,逐渐认识到由多期构造活动引起的走滑断裂及伴生裂缝形成[3-5]、白云岩的结构特征[6-8]和孔隙形成机理[9-12]、不同成因层序界面[13-14]以及有利沉积相带[15-16]往往对碳酸盐岩储层的形成和分布起控制作用,特别是埋藏白云石化作用[17-18],与构造作用相关的大气水溶蚀作用[19-20]、热液溶蚀作用[21]以及埋藏溶蚀作用[22-23]更是影响优质储层形成的建设性成岩作用。

目前,中国石化、中国石油已经在古城低凸起之上相继部署了GL1、GL2、GC6、GC7、GC8、GC9、CT1等井,并在GC6、GC8、GC9井鹰山组获得工业油气流,展现出该地区鹰山组具有良好的勘探前景[24]。但随着勘探开发的不断推进,发现研究区鹰山组储层发育往往受多种条件控制,诸多围绕储层分布和发育规律的问题及主控因素有待解决,因此,充分认识储层特征,研究成岩作用及各阶段成岩作用对储层储集空间的影响,有利于储层的预测,同时对进一步勘探开发具有重要意义。本文以古城地区鹰山组现有的重点单井实物资料为基础,借助常规测井和成像测井等地球物理探测技术,结合地球化学分析手段,参考借鉴研究区已有的科研成果和勘探经验,以岩石学特征、成岩作用类型及储集空间类型为出发点,对储层特征、成岩演化序列及孔隙演化进行深入探讨,为该区下一步油气勘探与部署提供一定的理论支撑。

1 研究区地质概况

塔里木盆地中央隆起带中东部的古城墟隆起为长期发育的继承性鼻状古隆起,被北东向断裂切割呈现出堑垒相间的断块构造格局。古城地区位于古城墟隆起西南部,西邻塔中隆起,北部与满加尔凹陷毗邻(图 1)。

图1 研究区构造位置 Fig. 1 The tectonic location of study area

钻井揭示,奥陶系发育较齐全,延续了寒武系西台东盆的沉积格局[25],自下往上依次划分为下奥陶统蓬莱坝组(O$_1p$)、中—下奥陶统鹰山组(O$_{1-2}y$)、中奥陶统一间房组(O$_2yj$)、上奥陶统吐木休克组(O$_3t$)和却尔却克组(O$_3qq$),其中,蓬莱坝组(O$_1p$)和鹰山组(O$_{1-2}y$)以白云岩、云质灰岩和石灰岩沉积为主,一间房组(O$_2yj$)顶部地层受加里东中期构造作用的影响遭受剥蚀,接着快速沉降在海平面之下,而吐木休克组(O$_3t$)含泥灰岩沉积之后却尔却克组(O$_3q$)陆棚—盆地相碎屑岩覆盖其上[26](图 2)。鹰山组与下伏蓬莱坝组、上覆一间房组整合接触,厚度为700~900m,受海侵作用的影响,由东向西为台地边缘—开阔台地—局限台地过渡相沉积,主要发育台缘滩、台内滩、台坪等亚相,纵向上由深至浅以白云岩向石灰岩过渡为特征。

图2 研究区地层发育特征 Fig. 2 The stratigrafic characteristics of study area

受加里东晚期—海西早期东南向斜向挤压作用的影响,研究区发育一系列北东向、北北东向平行排列的走滑断裂(图 1)[3],断裂倾角较大,向上断穿了蓬莱坝组、鹰山组及一间房组顶面,在上奥陶统却尔却克组泥岩地层终止,向下直插基底,具有走向与切穿层位不同、切割层位多、延伸距离长的特点(图 3),这对于深部热液流体上涌对储层进行改造具有积极作用。

图3 GC9井—GC12井—GC8井—CT1井—CT2井三维地震剖面图 Fig. 3 Seismic section of Well GC9-GC12-GC8-CT1-CT2
2 岩相学特征 2.1 岩石学特征

对研究区GL1、GL2、GL3、GC8、GC9、GC13等单井岩芯样品和取芯薄片进行统计分析,可以看出,鹰山组常见的岩石类型有颗粒灰岩、泥晶灰岩、白云质灰岩、微晶白云岩和无法识别原始结构的白云岩(即晶粒白云岩),其中,次生孔隙较发育的细晶自形—半自形白云岩和中—粗晶它形—半自形白云岩是鹰山组主要的储层岩石类型(图 4)。

图4 研究区鹰山组岩相学特征 Fig. 4 Petrographic features of Yingshan Formation in study area
2.1.1 石灰岩

颗粒灰岩在研究区鹰山组上段广泛分布,以砂屑灰岩最为发育,砂屑含量70%~90%,分选、磨圆中等,个别颗粒边缘见泥晶化,方解石明亮粗大,以嵌晶形式胶结于颗粒间(图 4a);泥晶灰岩基质主要由泥晶方解石组成,部分见微晶,为低能环境下的产物(图 4b),多见于GL2井;白云质灰岩中半自形或自形白云石呈漂浮状分布于原岩灰质中(图 4c)。

2.1.2 白云岩

白云岩往往由于不同的成因机制形成多样的晶体结构,从而对储集空间的发育也有不同的影响。微晶白云岩白云石含量在90%以上,岩芯上通常为深灰色,显微镜下晶体细小且较脏,由于较快的结晶速度以及后期成岩作用改造的匮乏而使得晶体间多呈镶嵌接触,孔隙不发育,难以形成优质储集体,该类白云石在研究区发育程度很低,仅GL3井可见(图 4d);细晶云岩为研究区主要的基质白云岩,根据晶体形态可分为两类:一类为自形—半自形白云岩,晶面较干净,晶体间呈点接触或线接触,晶间孔隙多见沥青质充填(图 4e),部分晶间孔和溶蚀孔洞被白云石、自生石英等矿物充填(图 4g),该类白云岩在阴极射线下白云石呈较明亮的橙红色光,反映了较低的Fe、Mn离子含量特征(图 4f),该类白云岩在研究区含量较低;另一类白云岩岩性致密,镜下白云石晶形较差(图 4h),多呈它形—半自形,晶体间多为镶嵌接触,晶间孔隙、晶间溶孔和溶蚀孔洞不发育,不具备良好的储集性能;中—粗晶白云岩岩芯多为浅灰色,呈块状或厚层状产出,镜下白云石晶体表面较浑浊,呈它形—半自形,未见明显的环带状结构,部分中—粗晶白云石正交光下具波状消光特征,晶间孔、晶间溶孔、裂缝以及溶蚀孔洞发育(图 4i图 4m),其中,裂缝与溶蚀孔洞中常见中—粗晶鞍形白云石和自生石英充填,此外,阴极射线下中—粗晶白云岩发暗红色光,溶蚀孔洞中分布的鞍形白云石发亮红色光(图 4j),可能与不同期次的成岩流体有关;碎裂化白云岩仅于GL1井可见,岩体破碎为大小不一的碎屑,以泥状为主,充填于砾级岩屑之间,没有明显的定向性分布特征,白云石碎屑多伴有硅质充填,见少量晶间孔(图 4k);不等晶白云岩由各种晶粒大小的白云石组成,多为中—粗晶和粉晶白云石的组合,方解石和石英等矿物含量很低,晶体间呈镶嵌接触,未见孔隙结构,这类白云岩的形成可能与埋藏过程中白云石化程度不均一有关(图 4l)。

2.2 成岩作用类型及特征

通过观察岩芯和薄片照片,并结合地球化学资料,总结出研究区鹰山组碳酸盐岩地层常见的成岩作用有泥晶化作用、压实压溶作用、胶结作用、白云石化作用、破裂作用、溶蚀作用及硅化作用。

2.2.1 泥晶化作用

泥晶化作用对储层的物性影响不大,多见于GL2井亮晶颗粒灰岩中,显微镜下部分颗粒边缘见深黑色泥晶套,成分为文石或高镁方解石(图 4a)。

2.2.2 压实压溶作用

压实压溶作用在灰岩地层中较为常见,造成各种原生孔隙的缩小,对储集体起破坏作用。泥微晶灰岩压实迹象难以辨认,而颗粒灰岩在压实作用影响下部分颗粒可见变形(图 4a);缝合线是研究区压溶作用最明显的标志,缝合线多平行于层面分布,呈锯齿状,主要赋存沥青质,个别表现为半自形—自形细晶白云石和沥青质共存(图 4b),该类白云石的形成可能与埋藏白云石化有关。

2.2.3 胶结作用

鹰山组上段方解石粒状胶结最为典型,多见于亮晶颗粒灰岩,颗粒间方解石明亮粗大,以嵌晶形式充填,个别颗粒见方解石胶结物充填铸模孔(图 4a),这类胶结作用通常导致原生孔隙大量消失,储集性能降低。

2.2.4 白云石化作用

白云石化作用为古城地区鹰山组最重要的成岩作用之一,其对储层的建设性作用与该地区优质储层的形成关系十分密切,通过薄片观察和地球化学等手段分析,认为研究区鹰山组内存在多期多种类型的白云石化作用,包括准同生白云石化作用、浅埋藏白云石化作用、中—深埋藏白云石化作用和热液改造白云石化作用,各类白云岩以及缝洞充填物的C、O同位素组成见表 1图 5

表1 研究区各类白云岩及缝洞充填物碳、氧同位素值 Tab. 1 Oxygen and carbon isotopic values of each type of dolostone in study area
图5 研究区各类白云岩碳-氧同位素交汇图 Fig. 5 Cross-plot of oxygen and carbon isotope values for each type of dolostones in study area

(1) 准同生白云石化作用

该阶段主要形成微晶它形白云岩(图 4d),未见孔隙发育。δ13CVPDB为-0.30~-0.20‰,平均在-0.25‰,δ18OVPDB为-5.30~-5.10‰,平均在-5.20‰,都与同期海水值接近[27],一是说明该白云石化过程没有外来有机碳加入,二是成岩流体仍以海水为主。与同期泥(微)灰岩进行对比,微晶白云石δ18OVPDB值偏低,而δ13CVPDB值相对富集(图 5),可能由于渗透回流白云石化过程中海水中δ13CVPDB优先进入矿物导致。

(2) 浅埋藏白云石化作用

该阶段形成的细晶白云岩为研究区鹰山组最主要的一类白云岩。显微镜下自形—半自形细晶白云岩(图 4e)可能是由于基岩在白云石化流体不断供给并且成岩温度不太高的条件下形成,晶间孔隙发育且常见沥青充填,此外,缝合线中也可见自形细晶白云石分布(图 4b),说明白云石化发生在埋藏期压实压溶作用之后;但随着白云石化流体逐渐过饱和,埋深加大,温度升高,自形程度较好的基质白云石最终发育它形或半自形的晶体形态(图 4h)。δ13CVPDB为-1.73~0.88‰,平均值-1.28‰,δ18OVPDB为-6.09~-5.58‰,平均值-5.84‰,基本与同期海水值相当[28],但相较于同生期白云岩,粉—细晶云岩δ18OVPDB表现为明显的负偏移(图 5),也表明了成岩环境由偏氧化环境进入半氧化—半还原环境。

(3) 中—深埋藏白云石化作用

该阶段形成的白云石晶粒粗大,主要为中—粗晶白云石(0.25~2.00mm)(图 4i),晶体表面较为污浊,它形—半自形为主,晶体间呈镶嵌接触或线接触,部分白云石正交光下可见波状消光,晶间孔、晶间溶孔、裂缝以及溶蚀孔洞均发育。这类白云石多由于其在埋藏的过程中受持续高温云化流体的影响,晶体边界大多变得不平直或发生曲面化[29]形成,δ13CVPDB为-1.90~1.17‰,平均-1.59‰,无显著变化,δ18OVPDB为-6.30~-6.00‰,平均-6.14‰,相对准同生期和浅埋藏两个阶段偏负的特征(图 5)也说明,该白云石化作用与中—深埋藏条件下的温度较高有关。

(4) 热液改造白云石化作用

这类白云石化作用下主要以鞍形白云石发育为特征,多以充填物的形式生长于裂缝或溶蚀孔洞中(图 4j图 4o),晶体呈中—粗晶马鞍状,正交偏光下波状消光明显,阴极射线下发亮红色光,与深埋藏条件下中—粗晶白云岩具有明显不同的发光性,δ18OVPDB值与深埋藏条件下中—粗晶白云石δ18OVPDB值相比明显偏低(图 5)也说明了形成缝洞内鞍形白云石的热液流体类型与形成前述中—粗晶白云石的热液流体类型不同,可能与深大断裂岩浆活动有关[30]。此外,充填于缝洞中的粗晶方解石δ18OVPDB值偏低,为-11.02~10.20‰,平均-10.61‰,并与鞍形白云石δ18OVPDB值具有相似性,因此,可能为同一期热液的产物。

2.2.5 破裂作用

研究区鹰山期发生了多次构造运动,形成了多期次且不同类型的裂缝[3],以水平缝、斜交缝为主,垂直缝较少。通过对岩芯的观察,裂缝密度约15~条/m,部分裂缝被方解石、泥质、鞍形白云石、自生石英(图 4g图 4n图 4o)半充填或全充填,充填物的多样性反映了研究区成岩流体的多变性。该作用下裂缝的产生既形成了有效的储集空间,又沟通了原本的储集空间,虽然对储层孔隙度影响不大,但是对于渗透率的影响显着,可以大幅改善储层的渗透能力,有利于油气运移。

2.2.6 溶蚀作用

热液溶蚀作用为研究区鹰山组主要的溶蚀作用,主要发生于埋藏阶段大量基质白云石形成之后,主要表现形式为大量非组构选择性溶蚀孔洞,以及热液矿物对溶蚀孔洞的充填。溶蚀孔洞大小不一、形状各异,孔径大多集中在0.10~2.00mm(图 4i图 4m),溶蚀孔洞中见鞍形白云石、方解石、自生石英等热液矿物充填或半充填,且方解石沉淀多晚于鞍形白云石(图 4j图 4o)。此外,鞍形白云石δ18OVPDB值偏负,若按地层水的δ18OVPDB值为0计算,则要求成岩温度达128.5℃[31],而正常埋藏难以达到此温度,说明这类鞍形白云石的形成受深部来源热液的影响。

2.2.7 硅化作用

研究区鹰山组硅化作用属于破坏储层的成岩作用,部分裂缝与溶蚀孔洞中可见硅质以微晶质到细晶质的形式充填其中,粒径由缝洞壁到缝洞中心逐渐变大(图 4g),并且常常与鞍形白云石伴生,说明其成因应该与热液相关;此外也见微晶或隐晶质石英与构造破裂产生的白云石碎屑共生,白云石呈漂浮状分布于硅质中(图 4k),可能是由于构造作用产生的裂缝在导致白云岩发生破碎的同时又沟通了深部富含硅质的热流体,热流体在上涌过程中温度与压力降低,二氧化硅过饱和,硅质快速沉淀形成。

3 储层特征化 3.1 储集空间类型

根据对岩芯、薄片的观察和分析鉴定,并且借助FMI成像测井资料的识别判断,认为研究区鹰山组原岩原生孔隙在经历强烈的压实压溶和胶结作用等成岩作用下基本消失,现存储集空间主要由后期形成的裂缝、晶间孔、晶间溶孔和溶洞构成。

3.1.1 裂缝

裂缝是研究区鹰山组内重要的储渗空间,按照成因可以分为构造缝、溶蚀缝和成岩缝。构造缝在GL2井、GC8井均大量发育,以斜交缝、水平裂缝为主,较少见到垂直裂缝,缝面平直,宽度多在0.010~ 3.000mm变化,往往多条并排出现,在鹰山组颗粒灰岩与白云岩段均有发育,部分构造缝被鞍形白云石、方解石、自生石英、沥青等充填(图 4g图 4n图 4o),为无效缝;溶蚀缝主要是侵蚀性流体沿早期的裂缝渗流,使之发生溶蚀扩大形成,研究区GC13、GC14井鹰山组下段均见发育,FMI成像图中高导缝缝壁多呈不规则状,宽窄变化明显,局部发育为洞状的特征(图 8);成岩缝主要是指研究区基岩受压溶作用所形成的缝合线,缝宽约0.001~1.000mm,多分布于鹰山组上段灰岩地层中,多被泥质、有机质或黄铁矿充填,局部见细晶自形或半自形白云石分布(图 4b),多数为无效缝,对储集性能改善的意义不大。

3.1.2 晶间孔和晶间溶孔

晶间孔隙与晶间溶孔发育于研究区鹰山组下段白云岩地层中,细—粗晶白云岩中均可见。晶间孔隙直径较小,约0.01~0.05mm,孔隙边界平直,多存在于细晶自形—半自形白云岩中,部分中—粗晶白云岩也可见由鞍形白云石形成的搭建结构而保留下来的晶间孔隙,局部见有机质充填其中(图 4e图 4j),但这类孔隙在研究区内总体出现频率较低,仅在GL1井、GC8井可见;晶间溶孔为晶间孔隙溶蚀扩大形成,在岩芯上呈针孔状,镜下直径相对晶间孔隙较大,约0.05~2.00mm,形态多呈不规则港湾状(图 4i图 4m)。此外,部分晶间孔隙和晶间溶孔中可见被埋藏阶段形成的方解石、石英、鞍形白云石等各类自生矿物充填破坏的现象。

3.1.3 溶洞

研究区充填程度较低的溶洞仅在GC8井鹰山组下段中—粗晶白云岩中可见,直径在2.00mm以上(图 4m),边缘呈港湾状特征,且与裂缝和孔隙伴生。多数溶洞则被鞍形白云石和粗晶方解石完全充填,不具备储集能力(图 4o)。

3.2 储层物性特征

统计研究区鹰山组119块岩样,鹰山组上段实测孔隙度为0.20%~3.70%,主要在0.20%~1.00%,平均为0.81%;渗透率为0.002~ 2.360mD,主要在0.001~0.010mD,平均为0.121mD。而下段实测孔隙度为0.70%~5.50%,大多分布于0.70%~2.00%,平均为1.53%;实测渗透率为0.003~11.500mD,主要分布在0.003~1.000mD,平均约为0.967mD。由此可得鹰山组上段基质岩样整体表现出低孔低渗的特征,而下段虽然较上段表现出相对较好的物性特征,但84.5%的样品实测孔隙度小于2.00%、实测渗透率小于1.000mD,储层物性仍然不佳。此外个别样品出现实测渗透率异常偏高的现象,最高可达11.500mD,可能由于岩芯样品上裂缝或微裂缝较多导致(表 2图 6)。

表2 研究区鹰山组上、下段孔隙度和渗透率特征 Tab. 2 Porosity and permeability in upper and lower parts of Yingshan Formation in study area
图6 研究区鹰山组储层物性分布频率 Fig. 6 Distribution frequency of reservoir property in study area

此外,通过对64块石灰岩和白云岩岩芯样品实测孔隙度和渗透率分别统计得出:石灰岩孔隙度为0.30%~0.90%,平均在0.48%;渗透率为0.003~0.740mD,平均在0.073mD,主要分布于0.003~0.100mD。白云岩孔隙度为0.10%~5.50%,平均在1.67%,主要分布在0.50%~2.00%;渗透率为0.002~11.500mD,主要分布在0.002~1.000mD。同时,研究区不同类型的白云岩物性也有明显差异,其中,中—粗晶白云岩物性最好,孔隙度主要分布在2.00%~5.00%,渗透率主要分布在0.010~10.000mD;细晶白云岩次之;微晶白云岩物性最差,孔隙度大多低于1.00%,渗透率大多低于0.100mD(表 3图 7)[32]

表3 研究区鹰山组灰岩、不同类型白云岩孔隙度和渗透率特征 Tab. 3 Porosity and permeability in limestone and different types of dolomite in study area
图7 研究区鹰山组储层物性分布频率 Fig. 7 Distribution frequency of reservoir property in study area

故优质储层可能多发育于研究区鹰山组下段细晶白云岩或中—粗晶白云岩地层中,石灰岩因其低孔低渗的特征,往往作为封盖层存在。

3.3 储层类型

根据古城地区鹰山组不同的储集空间组合关系,结合测井、钻井及录井资料,可将碳酸盐岩储集层划分为裂缝型、孔隙型和裂缝-溶蚀孔洞型。

裂缝型储层中大量发育的裂缝既是油气的运移通道又构成主要的储集空间,研究区鹰山组裂缝型储层主要分布于研究区鹰山组上段,如GC14井6~503.00~6~506.00m、GC16井6~042.00~6~056.00m段。常规测井响应中自然伽马值呈平稳低值,约10~30~API,电阻率呈低—中值且深、浅侧向电阻率差距较小,声波时差和中子孔隙度值略有增大,密度值无明显变化,成像测井上可见裂缝呈深色正弦曲线或对称出现的黑色直线(图 8)。

图8 GC14井鹰山组裂缝型储层特征综合柱状图 Fig. 8 The characteristic of fractured reservoir of Well GC14

孔隙型储层储集空间以溶蚀孔隙为主,晶间孔隙次之,常规测井响应特征一般为低伽马,密度值在较高背景下出现降低,声波时差与中子孔隙度有所增大,电阻率与深侧向电阻率降低,成像测井上呈较密集的深色的斑点,孔隙型储层在研究区GC16井6~417.00~6~423.00m、古城14井6~362.00~ 6~368.00m等井段发育。

裂缝-溶蚀孔洞型储层储集空间由大小不一的溶蚀孔洞和与其相连的裂缝构成,主要在研究区鹰山组下段分布,如GC8井6~065.00~6~085.00m、GC9井}6~090.23~6~102.48m等井段。常规测井响应中自然伽马曲线呈低值且变化平缓,井径曲线有略微扩径的特征,自然伽马值局部略有升高但整体较平稳,深、浅侧向电阻率值偏低且存在明显差异,声波时差和中子孔隙度有所升高,密度测井值降低,成像测井图像上该类储层多表现为深色正弦曲线及大量黑色的不规则斑点或团块(图 9)。

图9 GC8井鹰山组裂缝-孔洞型储层特征综合柱状图 Fig. 9 The characteristic of fractured-porous reservoir of Well GC8
4 成岩演化序列及孔隙演化

通过对研究区不同时期成岩作用、形成的成岩矿物及其地球化学特征的分析,建立了鹰山组碳酸盐岩的成岩演化序列及孔隙演化特征,如图 10图 11所示。

图10 研究区鹰山组成岩演化序列 Fig. 10 Diagenetic sequence evolution of Yingshan Formation in study area
图11 研究区鹰山组孔隙演化示意图 Fig. 11 Porosity evolution of Yingshan Formation in study area

研究区同生或准同生期海水潜流环境下颗粒沉积以后出现不同程度的泥晶化,泥晶化对孔隙无明显影响;由于海水对方解石过饱和,海底胶结作用的发生使原生孔隙大量消失;而古城地区西部沉积环境为蒸发作用相对较强的局限台地,在海水盐度增加和Mg2+过饱和条件下,半咸水渗透回流使已经沉积的灰泥发生白云石化形成它形微晶白云石,未形成晶间孔型储集空间。

早成岩期成岩流体从海水逐渐转化为孔隙水,粒状方解石胶结物大量形成;在残余海水中的Mg2+的影响下,灰岩大量被交代形成自形程度较高的粉—细晶白云岩,此时大规模白云石化成为主要的成岩作用,晶间孔隙发育且连通性好,为后期侵蚀性流体改造原岩提供空间;随着白云石化流体不断供给,自形—半自形白云石逐渐开始向它形晶转变,晶间孔隙逐渐减小。但由于浅埋藏白云石化作用发生于较早期,云化作用的不彻底性使得部分灰质的残余依然可见。

中晚成岩期成岩流体已经开始表现出地层水的地化属性,由于地层的持续埋藏使得温度不断升高,白云石突破动力学屏障发生过度白云石化作用,晶体逐渐转变为它形中—粗晶白云石,晶体间形成紧密接触的镶嵌关系,使得早期形成的晶间孔隙被进一步破坏;晚期热液流体沿加里东、海西期构造运动形成的裂缝系统进入成岩体系,热液流体初期对白云石不饱和导致原岩白云石发生溶蚀作用,形成大小不一的溶蚀孔洞,使致密岩层重新具有有效的储集空间;但随着溶蚀作用的不断进行,流体性质变为对白云岩过饱和,部分裂缝和溶蚀孔洞被结晶析出的中—粗晶鞍形白云石充填,同时伴随着自生石英等热液矿物的沉淀,随后最后一期方解石充填残余的储集空间。

5 结论

(1) 古城地区鹰山组主要由石灰岩、白云岩组成,上部主要沉积各类颗粒灰岩(以亮晶砂屑灰岩为主)和泥晶灰岩,局部见白云质灰岩。较纯的晶粒白云岩则主要发育于鹰山组下段,由于其晶体的结构差异可细分为微晶它形白云岩、细晶自形—半自形白云岩、细晶它形—半自形白云岩、中—粗晶它形白云岩。

(2) 研究区鹰山组成岩作用中胶结作用、压实压溶作用、硅化作用、中—深埋藏白云石化作用和热液矿物(石英、鞍形白云石、方解石等)的充填等对储集空间起破坏性作用,而浅埋藏白云石化作用、破裂作用和热液溶蚀作用则是优质储层形成的重要因素。

(3) 研究区鹰山组储层储集空间类型多样,包括晶间孔、晶间溶孔、溶洞和裂缝等,其中晶间孔、晶间溶孔和裂缝是主要的储集空间类型,构成裂缝型、孔隙型和裂缝—溶蚀孔洞性这3类主要的储层类型,且主要发育于鹰山组下段白云岩中。

(4) 研究区鹰山组白云岩中孔隙的形成主要与浅埋藏白云石化和中—深埋藏阶段热液溶蚀作用有关,但由于埋藏阶段白云石化流体的不断供给以及随着埋藏加大引起的低温升高导致多数早期形成的晶间孔隙被不断破坏,故热液溶蚀是研究区鹰山组优质储层的关键因素。

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