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济阳坳陷桩海地区下古生界深埋藏溶蚀特征及储集意义

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维普资讯 http://www.cqvip.com 油气地球物理 2007年7月 PETRoLEUM GEOPHYSICS 第5卷第3期 济阳坳陷桩海地区下古生界深埋藏 溶蚀特征及储集意义 许淑梅- 于建国- 王金铎- 韩文功 冯德永 张明振-) 1)胜利油田分公司物探研究院;2)中国海洋大学海洋地球科学学院;3)胜利油田分公司 摘要:传统观点认为济阳坳陷桩海地区下古生界碳酸盐岩中的大部分孔隙是早期大气淡水成因,晚期埋藏溶蚀对孔 隙形成来说一般只具有破坏性,因此其深埋藏期溶蚀作用形成的孔隙直到目前仍是被忽略的。本文通过对桩海地区 下古生界的岩心描述和镜下观察,探讨并总结了埋藏溶蚀作用的特征。对桩古10井下古生界储集空间发育特征进 行的分析表明,其残留马家沟组受后期埋藏溶蚀作用显著,各种次生溶蚀孔洞和扩容缝为主要孔隙类型,储集空间 类型为复合型。复合型孔隙的形成主要是孤北洼陷巨厚的第三系沉积物压释水沿边界断层向高部位的桩西潜山运 移并在埋藏条件下产生溶蚀而成。 ’ ‘ 关键词:埋藏溶蚀;储集性;下古生界;桩古10井;桩海地区 1区域地质概况及下古生界成岩特征 桩海地区主要勘探目的层为在太古界变质岩 基础上沉积的寒武、奥陶系海相碳酸盐岩建造。寒 桩海地区位于渤海湾南部的浅海海域,区域构 武系沉积旋回性明显,每套组系底部泥岩分布稳 造处于渤中坳陷与济阳坳陷过渡带的埕北低凸起 定,测井自然伽马为高值,地震剖面上表现为强振 南部。下古生界潜山(主要包括埕岛潜山、埕北30 幅、连续地震相。下寒武统为紫红色页岩夹灰色灰 潜山和桩西潜山)四周被埕北、沙南、桩东、渤中等 岩、白云岩、鲕粒灰岩,与太古界为不整合或断层接 生油洼陷环绕,有利勘探面积约900km2(图1 o 触;中寒武统上部为灰色鲕粒灰岩,底部为灰绿色 页岩、紫红色砂质页岩;上寒武统为灰色灰岩、竹叶 状灰岩、白云岩夹泥灰岩及灰质泥岩。下奥陶统为 灰白色中细晶白云岩,与上寒武统为连续沉积;中 奥陶统为灰色灰岩、豹皮灰岩,顶部为泥质白云岩、 泥质灰岩;缺失上奥陶统。 我们在对该下古生界储层孔隙特征及成岩作 用研究过程中发现了许多以前没有引起充分重视 的现象:①次生矿物萤石、重晶石、天青石、石英、铁 方解石、铁白云石等的出现及本身又遭受到后期溶 蚀,次生矿物出现的层段均为厚层溶蚀段;②岩石 和孔隙度资料与标准喀斯特模型不匹配——许多 井中出现深于离风化壳150m甚至250m钻具放空 和泥浆漏失现象,一些钻井在远离风化壳 400~1000m仍出现钻具放空和大量泥浆漏失;③稳 定同位素和包裹体测温结果也显示出深部高温溶 图1桩海地区构造位置及T 界面构造略图 蚀特征。 传统观点认为研究区下古生界碳酸盐岩中的 收稿日期:2007—02—09;修订日期:2007—04—12 作者简介:许淑梅,女,1992年毕业于吉林大学,副教授,胜利油田分公司在站博士后,主要从事沉积学研究工作。联系电话:(0546)8793013.E. mail:xusm@slof.com,通讯地址:(257002)山东省东营市北一路210号物探研究院桩孤室。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・52・ 油气地球物理 2007年7月 大部分孔隙是早期大气淡水成因,埋藏成岩作用对 增大,水的溶蚀性能增强。因此,研究区下古生界具 孔隙形成一般只具有破坏性。我们知道,原生孔隙 有发生埋藏溶蚀作用的条件。 或早期孔隙在深埋藏条件要保存下来必须满足以 下条件:①早期油气的进入和持续保存可作为保护 2下古生界埋藏溶蚀作用特征 膜保护原生孔隙不被改造或破坏;②储集层中存在 超压;③储集层为刚性体,不受压溶或溶蚀作用的 研究区下古生界深埋藏成岩作用主要包括物 改造;④其他不可知的特殊因素。 理,化学压实作用、胶结作用、埋藏白云石化作用、 事实上,研究区下古生界的早期孔隙并不具备 破裂作用、矿物反应作用、新生矿物形成作用、有机 上述保存条件:①从加里东期至燕山期的多期次大 质生物化学蚀变作用、干酪根化学蚀变作用、碳酸 规模构造运动使早期油气不能持续保存;②下古生 盐/硫酸盐的埋藏溶蚀作用等。本文主要研究对储 界储层中不普遍存在超压,相反,古潜山一般为低 层形成具有建设性的埋藏溶蚀作用。 压区,为油气运移的优势指向;③碳酸盐化学稳定 埋藏溶蚀作用能够产生多种多样的孔隙。这些 性差、脆性大,为非刚性体,对各种条件下的成岩作 孔隙多数是不规则和非组构选择性的,但也常表现 用均很敏感。由此可见,下古生界的早期孔隙已经 出一些选择性溶解的趋势。这种选择性溶解趋势主 受到了埋藏期成岩作用的改造。 要表现为埋藏溶蚀作用多沿先期孔隙系统发生。 研究区新生代的沉积基本形成了对古潜山的 研究区下古生界碳酸盐岩经历多期次构造运 整体封闭。现今奥陶系顶面埋深错落不一,一般在 动,埋藏成岩及溶蚀作用特征明显,其主要特征如下。 2000~3000m,裂陷区可在4000m以上,断凸区小于 (1)太古界黑云母二长片麻岩中黑云母发生溶 2000m。沙一段沉积中晚期(新生代沉积厚度 蚀,形成有效溶孔,且其溶蚀特征与上覆下古生界 2800~3000m),开始有压释水自古近系释出,受上下 碳酸盐岩的溶蚀特征相同。如埕北303井3722m的 含水层压力差驱动,压释水向奥陶系断凸区补给, 黑云母二长片麻岩中黑云母发生溶蚀,形成有效溶 并对之产生溶蚀作用;东营组一馆陶组沉积期,沙 孔(图2),这与该井3715m处的灰质角砾岩的溶蚀 三段烃源岩有机质成熟度增高,压释水有机酸含量 情况相同,并与上覆馒头组形成统一油水界面。 图2埕北303井下古生界成岩及储集空间特征 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5卷第3期 许淑梅:济阳坳陷桩海地区下古生界深埋藏溶蚀特征及储集意义 ‘53・ 图2所示的埕北303井下古生界储集空间特 征显然不能用“风化壳”来解释。最可能的情况是: 地下流体(主要包括下古生界上覆的沙三段、沙~ 段沉积物压释水)沿断层或下古生界与太古界之间 的不整合界面由古近系次级洼陷(高压区)向低压 潜山高部位的埕北303井区运移并作用于该潜山 下古生界灰岩和太古界黑云母花岗片麻岩,产生典 属有效的储集空间(图4 a)。 (4)晚期形成的粗晶裂隙充填物或颗粒间胶结 物(包括粗晶镶嵌状、嵌晶状、棱拄状方解石和粗晶 白云石以及粗晶硬石膏)被溶解形成裂缝或孔洞 (图4 b)。 (5)缝合线是埋藏条件下压溶作用的直接表 现。早期缝合线多呈水平或缓倾斜状,大致与层面 型的埋藏溶蚀,使得灰岩发生溶蚀形成岩溶角砾 或不同岩性单元界面平行,储集意义不大。晚期缝 岩,并导致太古界黑云母花岗片麻岩中易溶矿物黑 合线常垂直层面或斜交岩性界面,延伸较远,规模 云母也发生溶蚀,形成次生溶蚀孔洞。 较大,切割不同时期的缝合线、构造裂缝和溶蚀孔 馒头组大段泥岩有可能阻止深部热水进一步 洞充填物,多被泥质、沥青和原油充填。若沿缝合线 向上运移,因此,馒头组顶部微晶灰岩的热水溶蚀 扩溶形成串珠状溶孔,则可以形成良好的储集空 孔隙极不发育,且裂缝被铁方解石充填,形成铁方 间。沿缝合线的扩溶为典型的埋藏溶蚀作用标记 解石细脉。铁方解石在茜素红染色薄片中也会被染 (图5 a) 色,但其颜色为暗紫色(图2)。 (6)异形白云石、萤石、重晶石、硬石膏、天青 (2)研究区下古生界高角度缝是喜马拉雅期构 石、石英等次生热水矿物共生组合出现及再次遭受 造运动的产物111。桩海地区下古生界碳酸盐岩中的 溶蚀[21。异形白云石、萤石和重晶石等次生热水矿物 高角度裂缝普遍存在,部分被方解石充填,但沿高 的交代充填作用在埕东断层西侧、埕岛潜山南部的 角度缝的重新溶解现象也非常常见,导致高角度缝 埕北古5井、埕北古100井、埕北古1井区及桩西 的扩容,有效孔隙空间扩大(图3 a)。沿晚期高角度 潜山桩古1O井区马家沟组灰岩洞缝中皆有发现 缝的再次溶蚀只能在埋藏条件下发生。另外,研究 (图6、7)。异形白云石呈马鞍状,边部港湾状溶蚀特 区晚期的开启斜交缝、水平缝和网状缝也常见扩溶 征明显,溶蚀洞缝被轻质油充填(图6a);萤石在单 现象,并被轻质油充填(图3 b)。 偏光下为低突起,解理发育,在正交偏光下为全消 (3)压实、压溶作用仅在碳酸盐岩埋藏条件下 光,岩心中多呈浅紫色、无色的自形一半自形晶粒 才能发生。遭受压实、压溶作用改造的颗粒部分或 状充填在50mm×100mm大型溶洞中,也可产出在 全部被溶解形成次生溶孔,表明桩海地区碳酸盐岩 扩溶的高角度构造缝及溶洞中(图6 b)。重晶石呈 的后期埋藏溶蚀特征。埕北303井3715m层段的角 板状晶形,正高突起,中等一完全解理,干涉色较低 砾岩受压溶作用改造明显,角砾间呈缝合接触,轻 (图7)。异形白云石、黄铁矿、重晶石和萤石等次生 质油沿压溶缝合线分布。受压溶改造的去云化灰岩 矿物的出现及其后的溶蚀现象是地下热水岩溶作 角砾边部部分发生溶蚀,形成次生砾间溶蚀孔洞, 用的典型标志。 (a)埕北古100井2565m角砾状白云岩沿 (b)桩古17井3900m生物泥晶灰岩沿裂缝 后期高角度缝形成缝中孔(岩心照片) 的扩溶形成网状缝(茜素红染色显微照片) 图3研究区构造裂缝及其扩溶特征 维普资讯 http://www.cqvip.com ・54・ 油气地球物理 2007年7月 (a)埕北303井3715m角砾岩中 (b)老3O井3943.71m泥晶白云质角砾岩中粗晶方解石 角砾的溶蚀(铸体显微照片) 胶结物被再次溶解形成孔隙(茜素红染色显微照片) 图4研究区碳酸盐岩溶蚀裂缝 (a)桩古1O井3590.09m泥晶白云岩中沿缝合线 (b)埕北302井3530m灰质白云岩中的 发生扩溶,溶缝被轻质油半充填(显微照片) 压溶缝合线被原油充填(岩心照片) 图5研究区沿缝合线的扩溶特征 (a)古10井3596.95m次生硅质岩中异形白云石的 (b)埕北古5井2586m高角度裂缝中晚期形成 港湾状溶蚀,溶蚀孔隙被有机质充填(显微照片) 的粗晶萤石溶解形成孔隙(岩心照片) 图6次生矿物的溶蚀特征 图7桩古10井3594.6m马家沟组硅质角砾岩中重晶石遭受溶解形成溶孔(见油斑,显微照片) 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5卷第3期 许淑梅:济阳坳陷桩海地区下古生界深埋藏溶蚀特征及储集意义 3下古生界埋藏溶蚀作用的证据 3.1均一温度证据 3.2同位素方面的证据 图10为桩古10井、桩古21井、桩古22和桩古 24井下古生界碳酸盐岩埋藏期溶洞充填粗晶方解 石的碳氧稳定同位素测试数据: ”c值为一22—.3.5; 61sO值为一17.4—一13.2。与加里东期破裂缝及印支 期裂缝充填物的同位素值相比,埋藏期溶洞充填物 碳同位素值具有明显向高值迁移、氧同位素具有向 对267个下古生界碳酸盐包裹体的均一温度 统计表明:其均一温度主要集中在90℃~150℃,且 具有“双峰”分布特征,即在90℃~110℃和 120℃~140℃区间出现两令峰值(图8),可能反应 了地下热水流体的两次溶蚀过程;岩裂缝中有机气 液两相包体和无机气液两相包体共生现象十分普 遍,并与全烃包体伴生,发黄绿色荧光,沿方解石脉 体呈条带状分布(图9),表明深部流体运移与油气 运移有密切伴生关系 。 埕北302井下古生界地面原油密度为 0.7865~0.8038 ̄em。,平均为0.7962 ̄em。;地面原油 粘度为1.21~1.92mPa・S,平均为1.59mPa・s;含硫 0.01%~0.04%,平均为0.03%;凝固点为8 ̄C~23qc: 为来自沙三段、沙一段烃源岩低密度、低粘度、低含 硫轻质原油。上述原油性质表明图9中油气运移密 切伴生的流体极可能是下古生界上覆的沙三段、沙 一段沉积物压释水。 6。 48 。 婪:4 12 O 7O 8O 90 100 110 120 130 140 150 160 均一温度/℃ 图8研究区下古生界储层包裹体均一温度分布图 图9埕北302井4002m结晶灰岩中有机和无机气 液两相包体共生,呈条带状沿裂缝分布 低值迁移的特征 。同位素数据也支持研究区下古 生界的深埋藏期溶蚀作用的存在。 桩西古潜山溶洞充填物 一 PDB‰ ~,拍8 14 12—10—8—6 4 2— 0 、,  ’。 。 ’ ’  。6’ 。 ,、PDB 勇 _l/./厂 ,: × 、\ 一 2 、・ 、 4 山期裂缝(构造)、 f==)●@, 或喜马拉雅期) 、、、 , 早期破裂缝(风化,溶蚀) 6 印支期裂缝(构造+风化) 、 一 8 :低角度斜交充填缝 奇花岗岩垂直缝 风化全充填缝1fl ・溶蚀孔洞中半充填方解石 煌斑岩垂直缝、斜交缝@风化期全充填缝 半充填有效缝 云斑(溶洞),热液 ●桩古10 ●桩古21 桩古22 ●桩古24 图l0研究区下古生界溶洞充填方解石稳定同位素特 征(据李丕龙rl1,2003,彩色点数据为本研究新加入) 4下古生界埋藏溶蚀作用的储集意 义(以桩古1O井为例) 桩古10井位于桩西潜山,夹持在EW向的桩古 斜47断层一桩南断层和NW向的桩古29断层和 NE向长堤断层之间,钻遇下古生界马家沟组1 10m。 测井解释结果是下古生界均为储层,但包括I类和 II类储层,综合解释结果几乎全为油层(图11)。 桩古l0井下古生界最为明显的特征是岩溶角 砾岩发育,在3575~3612m之间有37m厚的层段全 部为角砾岩,角砾成分为泥晶灰岩,胶结物成分为 硅质和泥质,裂缝、溶孔发育。该井下古生界最为典 型的埋藏溶蚀特征是:①大多角砾岩层段发生硅 化,形成硅化角砾岩(硅质交代作用主要形成于埋 藏阶段,石英交代物的量很高,个别层段几乎全部 成为次生硅质岩。石英交代充填物发育层段溶蚀孔 洞非常发育,为储集性极好的油层。上覆第三系砂 岩在成岩期,其中的蒙脱石转变为伊利石,提供大 维普资讯 http://www.cqvip.com 油气地球物理 2007年7月 量的酸性孔隙水,同时上覆第三系砂质沉积物压实 时,石英颗粒受压溶作用部分硅质溶出,形成碳酸 岩盐的硅质交代);②硅化角砾岩层段内不但裂缝 是埋藏溶蚀作用的典型标志)。 桩古l0井残留的马家沟组受后期热水溶蚀作 用特别显著,各种溶蚀洞、扩溶缝和溶孔为主要储 集空间,储集空间类型为复合型。桩古l0井西南侧 以桩古29断层为边界断层与孤北洼陷沟通。孤北 发育,且压溶作用明显,由压溶作用形成的缝合线 被轻质油充填,沿缝合线具有进一步的后期溶蚀现 象;③在许多层段出现大量次生矿物,如重晶石和 萤石等,且重晶石和萤石等次生热水矿物的再溶蚀 洼陷巨厚的古近系地层压释水先于油气排出,沿边 界断层向高部位的桩西潜山运移,作用于该潜山的 现象明显(石英、重晶石和萤石等次生热水矿物的 下古生界,产生典型的埋藏溶蚀现象,形成各种次 出现及其后的溶蚀现象和沿缝合线的后期溶蚀都 生溶蚀孔隙扩大了储集空间。 图l1桩古10井成岩及储集空间特征 5结语 自包裹体的均一温度和碳、氧稳定同位素测试数 据。结晶灰岩裂缝中有机气液两相包体和无机气液 (1)桩海地区下古生界埋藏溶蚀作用的主要特 两相包体共生,包体均一温度在1 15%~155%之 征包括:太古界黑云母二长片麻岩中黑云母发生溶 间,发黄绿色荧光,盐水包体中气体和液体均含有 蚀,形成有效溶孔,且其溶蚀特征与上覆下古生界 一定量的cH4,表明深部流体运移与油气运移有密 碳酸盐岩的溶蚀特征相同,并具有统一油水界面; 切的伴生关系。下古生界碳酸盐岩埋藏期溶洞充填 遭受压实、压溶改造的颗粒部分或全部溶解形成孑L 粗晶方解石的6bc值为一2.2—一3.5;8180值为 隙;晚期形成的粗晶胶结物被溶解形成孔隙;晚期 一l7.4—一l3.2。其与典型埋藏条件下的同位素特征 开启斜交缝、高角度缝和网状缝扩溶并被轻质原油 值相似。上述地球化学数据支持下古生界埋藏溶蚀 充填;细晶白云岩不规则溶解形成晶间孔或晶间溶 作用的存在。 孔;缝合线的出现及沿缝合线的扩溶;萤石、重晶 (3)第三系沉积物压释水是深部溶蚀作用的主 石、硬石膏、天青石和石英等次生矿物共生组合的 要流体来源。压释水溶蚀作用具有超前性,其较强 出现及溶蚀。 发育时期早于烃源岩排烃高峰。压释水对岩溶介质 (2)桩海地区下古生界深部溶蚀作用的证据来 扩溶改造,为烃类进入与运移创造条件。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5卷第3期 许淑梅:济阳坳陷桩海地区下古生界深埋藏溶蚀特征及储集意义 ・57・ 参考文献 Oilfield Branch Co.,Dongying 257022,China,2.Ocean uni— 【1]李丕龙,张善文,王永诗等著.多样性潜山成因、成藏与勘 versity ofChina,Qingdao 266100,China) 探——以济阳坳陷为例.北京:石油工业出版社,2003 Abstract:Traditional point of view believes that pore of car— [2】肖荣阁,张汉城,陈卉泉等.热水沉积岩及矿物岩石标志.地 bonate is caused by corrosion of early stage freshwater,late 学前缘,2001,8(4):379-385 buried modification only destroy the pore.So pore in carbon— 【3]夏日元,唐健生.黄骅坳陷奥陶系古岩溶发育演化模式.石 ate caused by late buried modification of Zhuanghai area in 油勘探与开发,2000,3l(1):51-53 Jiyang Depression has been neglected.The characters of late 【4]钱一雄,陈跃,陈强路等.塔中西北部奥陶系碳酸盐岩埋藏溶 buried modification are discussed through core description 蚀作用.石油学报。2006,27(3):47-5l and microscope observation.After the development c ̄aracter [5]5 李振宏,郑聪斌.古岩溶演化过程及对油气储集空间的影 ofreservoir space ofthe Well Zhuanggul0 is analyzed,we be— 响.天然气地球科学,2004,15(3):247 ̄252 lieve that M ̄iagou Formation beared signiifcant deep lfuids [6] 强子同.碳酸盐岩储层地质学.山东东营:石油大学出版社,1998 modification.Secondary modification cavity,fissure and bore 【7]Locks R G.Paleocave carbonate reservoir:Ori#as,burial—depth act as primary reservoir,the reservoirs are complex types.The modiifcations,spatial complexity,and reservoir implications. complex pores caused by press・-dispel・-watemtthetertiarysedi・・ AAPG Bulletin,1999,83(1 1):1795-1834 mentgcchich transported through boundary fault to highness of Buried modiifcation Characters of Paleozoic Zhuangxi buried hill and caused the buried modification pore, carbonateanditsreservoir significanceinZhuan# ̄i came from Gubei sag. Area,JiyangDepression Key words:Buried modiifcation,reservoir character,Paleo— xu SHu—mei ・2)r1.Geophysical Research Institute ofShengli zoic,Well Zhuanggn10 and Zhuanghai area. 《油气地球物理》第二届编委会会议纪要 2007年7月6日,《油气地球物理》第二届编委会在胜利物探研究院隆重召开。油田分公司副经理、总地质师、编委会主任 张善文.局副总工程师、编委会副主任韩文功及编委会全体委员出席会议,本刊优秀作者参加了大会,会议还邀请到了油田新闻 出版办公室的领导和部分友好编辑部的代表 会场庄重而热烈 物探院王延光院长致开幕词。他说:《油气地球物理》自2003年创刊以来,始终坚持正确的办刊宗旨,刊物质量不断提升,在 活跃油田学术气氛、传播地球物理新方法、新技术、新成果方面发挥了重要作用,已成为油田锻炼人才、培养人才和发现人才的 一个实战平台;4年前,她是油田内部资料,今天,她已获得山东省内部资料准印证,我们期待她在不远的将来全国公开发行。 张善文主任宣布了《油气地球物理》第二届编委会名单(详见本期封四介绍),并向王延光院长颁发了主编聘书。韩文功副主 任宣读了《油气地球物理》编委会章程。在欢快的if,曲中,编委会向优秀作者颁发了获奖证书。 常务副主编付瑾平代表编辑部作了“求真继续当好人才伯乐.进取争取期刊跨越发展”的工作报告。报告总结了自创刊以 来编辑部在扩大稿源、提升质量、拓宽信息容量以及贴近作者当好伯乐方面所做的工作;指出《油气地球物理》目前面临的主要 问题是缺乏优质稿源,希望编委们帮助期刊推荐优秀成果、培养优秀作者.与编辑部共同打造一个实用的、集采集/处理/解释/ 综合应用到效果反馈为一体的物探技术综合信息交流平台:认为编辑部近期工作的重点一是现场的组稿与约稿(注重技术、方 法、成果的实用性),二是全面提升办刊人员的专业素质(为期刊的全面升级做好内部资源储备)。 王延光主编介绍了下一步办刊计划,他表示将制定相应的政策措施,帮助编辑部落实各项发展目标。接着,编委们就《油气 地球物理》的发展进行了大讨论,一致认为,在各级领导、编委、专家的大力支持下,有广大读者、作者和各界朋友的帮助,《油气 地球物理》一定能够办出特色.走向全国 最后,张善文主任作了重要讲话。他说,《油气地球物理》经过了4年的发展,办出了水平,办出了特色,获得了业界的广泛好 评。针对下一步工作.一是要认真落实好有关的政策措施;二是编辑部要扩大内外交流,拓宽办刊思路;三是希望编委们能够发 挥更大的作用。 李明高 

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