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中国碳酸盐岩储集层大型化发育的地质条件与分布特征

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-11-30  浏览次数:27
核心提示:  450x104km2,其中,陆上海相盆地28个,面积约330x岩油气资源丰富,预测石油地质资源量为340x10st,天然气地质资源量为24.3X1012m3.目前,在塔里木

  450x104km2,其中,陆上海相盆地28个,面积约330x岩油气资源丰富,预测石油地质资源量为340x10st,天然气地质资源量为24.3X1012m3.目前,在塔里木、四川、鄂尔多斯和渤海湾等陆上海相盆地已累计探明石油地质储量24.35x10st,天然气地质储量1.7x1012m3,油气资源探明率仅为7%,勘探发现潜力较大。近来,中国石油天然气集团公司和中国石油化工股份有限公司在塔里木盆地塔中地区和塔北地区的奥陶系岩溶型储集层、四川盆地环开江一梁平"海槽"区的上二叠统一下三叠统礁/滩型储集层中获得了重大勘探突破,揭示中国海相碳酸盐岩层系具有良好的油气发现前景,是未来油气储量增长的重要领域之。

  中国海相碳酸盐岩的特殊性,决定了碳酸盐岩储集层形成和分布与国外有很大不同。首先,中国海相碳酸盐岩多发育于古生界和中生界偏中下部层系,位于叠合沉积盆地的深层,如塔里木盆地寒武系一奥陶系、鄂尔多斯盆地下奥陶统、四川盆地古生界和三叠系等。其次,中国海相碳酸盐岩都经历了多旋回构造运动的叠加和改造,具有沉积类型多样、年代古老、时间跨度大、埋藏深度大、埋藏-成岩历史漫长而复杂的特点,储集层成因机理较为复杂,主要体现在以下4个方面:①储集层发育受沉积相带控制,这是储集层发育的建造基础,特别是礁/滩类为主的沉积型储集层,总体而言,原始沉积建造为多类型建设性成岩和改造作用提供了约束条件,使对有效储集层的预测有章可循;②古气候对岩溶储集层和白云岩储集层的发育具有明显控制作用;③受多期次构造运动的影响,岩溶储集层多层段、大面积发育;④受漫长而多变埋藏历史的控制,储集层经历强烈的埋藏和成岩改造作用,导致储集层类型、成因和分布具多样性。由于储集层成因的复杂性,决定了中国海相碳酸盐岩有效储集层的发育具有3方面特殊性:①规模有效储集层是多种建设性成岩作用长期综合作用的结果,单成因储集层发育较少;②不同类型的储集层垂向叠置,呈多层楼房式分布;③碳酸盐岩呈规模分布的有效储集层不受埋深控制,深层仍然有物性良好的储集层呈大型化发育。

  本文基于塔里木、四川和鄂尔多斯盆地重点探区和层系300余口井的岩心和薄片观察,结合地震、录井、测井和试油等资料,系统分析了碳酸盐岩储集层类型、特征和大型化发育的地质条件,总结碳酸盐岩储集层分布的基本特征,以期进一步推动中国海相碳酸盐岩油气勘探和储量增长。

  1中国海相碳酸盐岩储集层类型与基本特征1.1储集层类型关于碳酸盐岩储集层分类至今仍有争论。从碳酸盐岩储集层类型看,中国海相碳酸盐岩层系发育的储集层类型相对齐全,国外发育的储集层类型在中国都有分布,但从占主体、呈优势发育的储集层类型而言,中国的碳酸盐岩储集层又有特殊性。本文不专门讨论碳酸盐岩储集层的分类问题,而是以便于油气勘探使用和预测评价为准则,按沉积型、成岩型和改造型对碳酸盐岩储集层进行框架分类(见表1),其中由两种和两种以上建造和改造作用形成的储集层,则视影响因素的大小,将其列为过渡型。

  沉积型储集层是指由沉积作用和古地理环境联合控制而形成的一类碳酸盐岩储集层,包括礁/滩储集层和沉积型白云岩储集层。礁/滩储集层可分为台缘礁/滩和台内礁/滩,有时是礁、滩共生,有时二者又可独立存在,主要见于中国四川盆地上二叠统长兴组、下三叠统飞仙关组和塔里木盆地奥陶系鹰山组、一间房组和良里塔格组,此外,鄂尔多斯盆地中上奥陶统也有发育。准同生期形成的沉积型白云岩储集层可分为蒸发潮坪和蒸发台地白云岩储集层,前者形成于潮坪环境,后者则与蒸发湖有关。蒸发潮坪白云岩储集层在塔里木盆地巴楚隆起和塔北隆起的中下寒武统、四川盆地中下三叠统嘉陵江组和雷口坡组以及鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组均有分布;蒸发台地白云岩储集层主要分布在塔里木盆地塔中一巴楚隆起和塔北隆起的中下寒武统,四川盆地石炭系黄龙组、下三叠统嘉陵江组、中三叠统雷口坡组,及鄂尔多斯盆地东部盐下和盐间的下奥陶统马家沟组。

  成岩型储集层是埋藏成岩环境中形成的碳酸盐岩储集层的总称,包括埋藏白云岩储集层和热液白云岩储集层两大类。埋藏白云岩储集层具有分布范围广、厚度大的特点,主要见于塔里木盆地塔北隆起和塔中隆起上寒武统和下奥陶统蓬莱坝组,四川盆地震旦系灯影组、下寒武统龙王庙组、下二叠统栖霞组以及鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组四段等;热液白云岩储集层在塔里木盆地塔北和塔中隆起晚海西期断裂及热液活动区发育,其分布与深大断裂带密切相关。四川盆地川中地区与基底断裂相关的栖霞组和茅口组也有部分热液白云岩储集层分布。

  改造型储集层是指碳酸盐岩暴露地表后,受大气埋藏-热液改造型白云岩储集层后生溶蚀-溶滤型岩溶储集层淡水改造而形成的较复杂的碳酸盐岩储集层。根据发育的古地貌位置和形成机理,可细分为3种类型,分别是潜山(风化壳)岩溶储集层、层间岩溶储集层和顺层岩溶储集层。改造型储集层发育的类型、空间结构与规模受不整合类型控制,即:①存在明显地形起伏的角度不整合控制潜山(风化壳)岩溶储集层的形成,如塔里木盆地轮南凸起和麦盖提斜坡区的奥陶系灰岩潜山、牙哈和英买23井区寒武系白云岩潜山,四川盆地龙岗地区三叠系雷口坡组和鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组白云岩风化壳储集层等;②碳酸盐岩地层内幕没有明显地形起伏的平行不整合控制层间岩溶储集层的形成,如塔中I号构造带奥陶系鹰山组、威远气田震旦系灯影组、川东石炭系黄龙组和鄂尔多斯盆地西缘中上奥陶统;③在古隆起的围斜地区,受顺层岩溶改造形成的储集层,称为顺层岩溶储集层,在形式上是层间岩溶的一种,但形成机理却不同,如塔北隆起南缘奥陶系的岩溶储集层。

  1.2储集层特征1.2.1沉积型储集层沉积作用和古地理环境是礁/滩储集层发育的主要控制因素,同沉积期和沉积期后的溶蚀作用、白云石化作用可以改善其储集物性。在中国陆上3大海相盆地中,礁/滩多以复合体的形式出现,根据古地理环境的差异,分为台缘礁/滩储集层和台内礁/滩储集层。

  台缘礁/滩储集层处于台缘高能相带,生物礁与生肩滩共生,形成礁/滩复合体。四川盆地长兴组以生物礁储集层为特征,礁体类型以障积礁、骨架礁为主,礁基、礁盖生肩滩发育,是多期礁体与生肩滩的复合体,宽度较窄,厚度较大,呈带状分布,特别是礁顶生肩滩厚度更大,经白云石化后形成长兴组台地边缘*有利储集体(见a)。飞仙关组以鲕粒滩储集层为主(见b),主要发育残余鲕粒白云岩、残余鲕粒晶粒白云岩和鲕粒灰岩,储集空间以基质孔为主,包括残留粒间孔及粒间溶孔、鲕粒铸模孔等。储集层单层沉积型沉积型礁/滩储集层及沉积型白云岩储集层表1中国海相碳酸盐岩储集层成因类型与基本特征储集层类型形成机理基本特征典型实例塔里木盆地鄂尔多斯盆地四川盆地镶边台缘礁/滩储礁/滩集层缓坡退积型台内礁/滩高能礁/滩沉积受早表生大气淡水淋溶+埋藏岩溶作用综合影响岩性以生肩灰岩、颗粒灰岩为主;储集空间为生物格架孔、体腔孔和粒间孔、粒间溶孔等塔中I号带良里塔格组、鹰山组西缘、南缘中上奥陶统开江一梁平海槽两侧长兴组和飞仙关组岩性以台内生肩砂肩滩、颗粒灰岩滩为主;储集空间以基质孔为主,少量格架孔塔北一间房组、鹰山组台内长兴组一飞仙关组白云岩蒸发潮坪白云岩萨布哈白云岩+早表生大气淡水溶蚀型岩性以蒸发潮坪泥粉晶白云岩为主;储集空间以石膏结核溶孔+粒间孔为主,少量晶间孔塔北、塔中中下寒武统(和4井、牙哈10井等)下奥陶统马家沟组五段中下三叠统嘉陵江组和雷口坡组储集层蒸发台地白云岩渗透-回流白云岩+早表生大气淡水溶蚀型岩性以颗粒白云岩、藻礁白云岩为主;储集空间为铸模孔、粒间溶孔、藻礁格架孔等塔北、塔中中下寒武统(牙哈7x-1井、方1井等)东部盐下和盐间马家沟组中下三叠统嘉陵江组、雷口坡组和川东石炭系黄龙组埋藏白云岩交代作用+重结晶作用岩性以细、中、粗晶白云岩为主;塔北、塔中上寒武统及下储集空间以晶间孔、晶间溶孔为奥陶统蓬莱坝组(东河12主,少量溶蚀孔、溶洞等井、英买32井等)上寒武统三山子组,中部马家沟组四段,南缘奥陶系上震旦统灯影组和寒武系,川北下二叠统栖霞组构造-热液白云岩热液白云石化作用+热液溶蚀作用鞍状白云石,斑块状,受断裂控制;储集空间主要以残余溶蚀孔洞和晶间孔为主晚海西期断裂-热液活动区晚海西期断裂-热液活动区层间岩溶层间岩溶作用发育于巨厚碳酸盐岩层系内的古隆起及其斜坡部位,储集空间巴楚一塔中中下奥陶统威远震旦系灯影组和川东石炭系黄龙组为溶蚀孔、洞、缝和未一半充填大型溶洞鹰山组、蓬莱坝组西缘中上奥陶统和靖边气田马家沟组顺层岩溶顺层岩溶作用与潜山岩溶伴生,发育于古隆起围斜低部位,循环深度可达几百至数千米;储集空间以溶蚀孔、洞、缝和未一半充填大型溶洞为主塔北南缘鹰山组、一间房组潜山(风化壳)岩溶喀斯特岩溶+垂向、埋藏等岩溶作用发育于古隆起核部,储集空间包括缝洞、基质孔等,构成岩溶缝洞体系轮南凸起和麦盖提斜坡区的奥陶系灰岩潜山西缘中上奥陶统,靖边气田及东部盐上下奥陶统马家沟组龙岗地区三叠系雷口坡组成岩型改造型四川及塔里木盆地典型碳酸盐岩储集层显微照片厚度为1030m,孔隙度为4.0%18.7%,平均为12.5%;渗透率为0.0140-3151.00x10-3隅2,平均为18.50x10-3jim2.塔里木盆地台缘礁/滩储集层主要发育于上奥陶统良里塔格组段,为较典型的台缘礁核相,但规模和分布局限,岩性致密,有效储集层以台缘滩相颗粒灰岩为主,储集空间多是基质孔(见c、1d),少量孔洞及洞穴。储集层单层厚度为1.17.5m,平均为4.8m,孔隙度为0.06%12.74%,平均孔隙度为渗透率为4.54x10-3im2.鄂尔多斯盆地南缘中上奥陶统也发育礁/滩复合体储集层,滩顶或礁盖生屑灰岩经白云石化作用形成有效储集层,岩性以粉一细晶白云岩为主,厚度较薄,一般为540m,*大孔隙度为13.3%,渗透率*高达台内礁/滩储集层多分布于台内古地形高部位,往往礁滩共生,与台缘礁滩相比规模小、白云石化程度低(见e、1f)。四川盆地长兴组台地内部既发育规模较小的生物礁,也发育生屑滩,生物礁的礁核部分一般为灰岩,储集层物性较差,而礁顶的生屑滩一般发生强度不等的白云石化,储集物性变好。飞仙关组以鲕粒滩为主,其形成与礁的发育没有成因联系,局部发生白云石化,储集物性得到明显改善。塔里木盆地奥陶系一间房组和鹰山组广泛发育台内礁/滩储集层,以颗粒灰岩为主,颗粒成分包括鲕粒、球粒、内碎屑和生屑等。储集空间以基质孔为主,伴有少量孔洞和洞穴,有效储集层垂向上多层叠置,累计厚度1015m,平均孔隙度为5%8%.应强调的是,四川盆地在晚二叠世长兴组沉积期应该至少发育两条受当时大陆破裂作用影响、由外围海槽区伸入地台内部的有限裂陷洼地,从沉积特征与层序演化看,还不能称为海槽,称之为有限陆架环境更合适。一条是开江一梁平下陆架,另一条是蓬溪一武胜上陆架,这两条有限深水区均呈北西向延伸,向西北方向敞开,并与外海相连,向东南方向收敛变窄至消失,其中开江一梁平下陆架规模更大(见)。

  这两条有限深水区起因于大陆破裂作用,因而在其两侧都有呈带状分布的高地发育,形成台缘,同时伴有规模有限且横向延伸距离不等的基底断层。本文对此予以强调,旨在说明两点:①原来把现今四川盆地腹部广大地区的长兴组全部判定为台地内部沉积并不准确,有些区带视为台缘更怡当;②有限陆架深水区沉积在某些时间段(如大隆组沉积期)以相对低能相带为主,因环境稳定,适宜生物繁盛发育,应该存在烃源岩沉积。同时,在另一些时间段,随海平面变化,一些高能相带沉积也可以推进到陆架区的腹地,形成规模分布。所以不应该把深水区所有层系都视为无效四川盆地晚二叠世长兴组沉积期沉积环境与古地理图勘探层系。以上两点说明,可在四川盆地的台内区寻找长兴组沉积期台缘礁气藏,其成藏条件应比现今已有认识更好。此外,还应注意在海湾内部寻找与低能相带烃源岩有关的天然气藏。

  沉积型白云岩储集层包括蒸发潮坪白云岩和蒸发台地白云岩两类。蒸发潮坪白云岩主要发育在环潮坪环境,位于萨布哈向上变浅的沉积层段,岩性主要为含膏(石膏结核)泥一粉晶白云岩。孔隙类型主要是石膏、未白云石化灰泥或文石溶解形成的溶孔和石膏层溶解导致白云岩层垮塌所形成的砾间孔(见g、1h)。例如四川盆地雷口坡组一段蒸发潮坪白云岩,单层厚度在210m,孔隙度为0.19%4.58%,平均为1.05%;渗透率为为1.43x10-3m2.蒸发台地白云岩储集层通常与持续干旱古气候条件下形成的膏盐湖密切相关,其上覆地层多为蒸发岩,盐下白云岩就发育在这类储盖组合中。蒸发台地白云岩储集层在3大盆地均有分布,岩性主要为藻泥晶白云岩、颗粒白云岩及礁(丘)白云岩,原岩结构通常能够保留。孔隙类型包括颗粒铸模孔、粒间孔、粒间溶孔、礁(丘)格架孔及石膏溶孔(见a、3b)。以四川盆地为例,罗家寨、铁山坡和渡口河一带蒸发台地白云岩储集层累计厚度在37 201m,平均孔隙度为7.41%,渗透率为0.01x10-3准同生期沉积型白云岩储集层的形成受沉积相带和古气候控制(见),分布广泛。例如塔里木盆地塔中一巴楚隆起和塔北隆起蒸发潮坪白云岩储集层和蒸发台地白云岩储集层分布面积近8x104km2;四川盆地雷口坡组雷一段以蒸发潮坪白云岩储集层为主,残留面积15x104km2,雷三段以蒸发台地白云岩储集层为主,残留面积10x104km2. 1.2.2成岩型储集层深埋藏环境中,受高温、高压和大跨度埋藏时间的联合作用,成岩流体可以充分改造原岩,形成优质白云岩储集层,包括埋藏白云岩和热液白云岩储集层两类。埋藏白云石化通常形成两种类型的白云石:是缝合线附近形成的粗晶自形白云石,与压溶作用有关,通常分布相对分散,且不成规模;二是粗粒结晶白云石,存在着组构选择性,孔隙发育较好。例如塔里木盆地上寒武统一下奥陶统蓬莱坝组的埋藏白云岩原岩为渗透性好的颗粒灰岩,这可能与埋藏流体的运动主要集中在沉积期或沉积后弱成岩阶段形成的高孔隙-渗透率带有关。埋藏白云岩储集层孔隙类型以晶间孔、晶间溶孔为主,可有少量溶蚀孔洞(见c、3d),孔隙度可能较高。如塔里木盆地蓬莱坝组发育的埋藏白云岩储集层,有效储集层厚度多在35m,垂向上多套叠置。根据1083块样品统计,孔隙度大于2.5%的样品占18%,孔隙度*高可达12.2%.埋藏白云石化作用可以发生在埋藏成岩演化的不同阶段,形成的白云岩无论是结晶程度还是连续性与规模都有很大不同。总体趋势是随着埋藏深度加大,白云石化作用的时间加长,白云石化的程度提高,白云石的结晶体逐渐变粗,形成细、中、粗晶不同粒级白云岩,储集物性进一步变好,白云岩的连续性和规模也进一步变好。

  目前仅在塔里木盆地见到规模分布的热液白云岩储集层,这与塔里木盆地丰富的热液活动有关。塔里木盆地热液活动具有多期次性,但主要活动期与二叠纪全盆地广泛的岩浆活动有关。以塔中鹰山组为例,热液白云岩储集层以粗晶白云岩为主,孔隙类型主要是晶间孔、晶间溶孔(见e),此外由于热液流体的溶蚀性,还可形成一定规模的溶蚀孔洞,孔洞内常见鞍状白云石、萤石、重晶石、天青石等热液矿物(见f)塔里木盆地塔中地区中古9井单层有效储集层厚度*大达16m,孔隙度*大达16.1%,*大渗透率达637x10-3pm2.热液流体以断裂、不整合面和渗透性较好的岩石为通道,所以热液白云岩储集层多分布在主断裂带附近(见),相比其他类型的白云岩储集层,其分布具有一定局限性。

  塔里木盆地上寒武统一下奥陶统蓬莱坝组埋藏白云岩储集层及受断裂控制的热液白云岩储集层展布面积近3x1045x104km2,相比于准同生期形成的沉积型白云岩储集层,埋藏-热液改造型白云岩晶粒粗,晶间孔更为发育,但其形成和分布规律相对复杂。

  1.2.3改造型储集层大气淡水溶蚀作用改造暴露碳酸盐岩,形成了复杂的缝-洞储集层系统(多产生于灰岩层系中)和孔洞储集层系统(多产生在白云岩层系中)。灰岩潜山(风化壳)岩溶、层间岩溶和顺层岩溶3类储集层的形成均受控于大气水的溶蚀作用,所以储集空间的表现形式也相对一致,主要由不同规模的洞-缝系统构成,缝洞体积约占岩石总体积的6%10%.溶洞以坍塌型和碎屑物充填型为主,常成群出现。洞穴坍塌后在其围岩中形成的破碎带(角砾岩带)是有效储集层的重要组成部分,其直径约为洞穴直径的4.5倍。溶洞和裂缝的充填物中仍见有多种有效孔隙,如基质孔、粒间孔塔里木盆地典型碳酸盐岩储集层显微照片塔里木盆地蒸发潮坪及蒸发台地白云岩储集层发育模式图塔里木盆地塔中地区埋藏白云岩储集层和热液白云岩储集层发育模式图及溶孔等(见g)。白云岩层系中的储集层发育特征有所不同,首先是以发育地貌起伏不大的风化壳为特征,溶洞系统不发育,多以孤立洞穴为主;其次是围岩往往为各种多孔白云岩,也是较好的储集层(见h)。尽管表生岩溶形成的缝洞储集层多分布在不整合面之下050m,但是受多期构造活动的影响,可形成多层溶洞系统。

  3类岩溶储集层平面分布都有一定规模,例如塔里木盆地轮南构造带奥陶系鹰山组灰岩潜山储集层分布面积1561km2,牙哈潜山构造带和英买32潜山构造带寒武系白云岩风化壳储集层分布面积分别为1和980km2.岩溶储集层除分布范围广外,还有多期次发育的特点,如塔里木盆地下古生界发育4幕顺层岩溶(见)分别是:蓬莱坝组顶(I)、鹰山组顶()、一间房组顶(I)和良里塔格组顶(IV)。塔中一巴楚地区以I、幕为主,有效勘探面积5x104km2;塔北南缘奥陶系以、I幕*为重要,并且叠加了海西期顺层岩溶的改造,有效勘探面积约1x104km2.四川盆地和鄂尔多斯盆地潜山岩溶储集层不发育,以白云岩风化壳储集层为主,如龙岗地区中三叠统雷口坡组白塔里木盆地多类储集层孔隙建造机理与分布模式图云岩风化壳储集层分布面积约8x104km2;鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组白云岩被石炭系砂泥岩覆盖,分2碳酸盐岩储集层形成机理笔者针对中国塔里木、四川和鄂尔多斯3大盆地发育的3类海相碳酸盐岩储集层,总结提出了海相碳酸盐岩有效储集层发育机理,其中礁/滩和岩溶储集层主要有6种孔隙建造机理(见),白云岩储集层主要有4种孔隙建造机理。多数孔隙建造机理在中已有讨论,此处不再赘述。顺层岩溶是近几年根据塔里木盆地塔北地区勘探实践提出的一种新的岩溶储集层类型,在此对其形成机理作重点介绍。

  顺层岩溶多在碳酸盐岩古隆起的围斜部位发育,空间上与潜山岩溶相邻,其形成需具备两个必要条件:一是围斜部位的碳酸盐岩层系内存在层间岩溶面或与三级层序界面有关的表生期岩溶面,从而为后期地下水的侧向顺层渗流和扩溶提供了先决条件;二是来源于邻区构造高部位潜山岩溶水的巨大压差助推了顺层石炭系奥陶系寒武系承压深潜流的形成,其循环深度可达几百至数千米,但其排泄主要靠断裂,沿断裂带向上覆岩层排注,并可在地表形成承压泉(群)。由于该类岩溶水属承压水,水动力强,所以具有强烈的溶蚀性。此外,断裂在水的排泄过程中发挥了导流通道作用,因而在断裂带附近往往形成强烈岩溶发育带(见)。该类岩溶发育区远离物源,因而具有充填程度低的特点,离古潜山越远,溶洞充填程度越低。

  塔里木盆地塔北围斜顺层岩溶发育模式图顺层岩溶发育的两个必要条件说明,对这类储集层分布规律的认识应该把握好两点:一是古隆起围斜部位,在原始沉积阶段往往也是高能相带发育区,一些颗粒碳酸盐岩,如颗粒灰岩、生屑灰岩等呈宽相带分布,其中的孔隙为承压潜流的形成提供了重要条件。

  所以一部分顺层岩溶实际上是颗粒碳酸盐岩在粒间孔基础上建设性改造作用的结果。二是顺层岩溶的分布可以沿着古隆起的斜坡向下延伸,完全可以延伸到滞水区,即台向斜的低部位。所以,在现今构造的低部位,不排除存在顺层岩溶储集层的可能。具体分布应根据各盆地的地质情况具体落实。顺层岩溶的发现,使勘探领域与深度都发生了很大变化。

  中国海相碳酸盐岩层系多位于叠合盆地的中深层,时代老、埋藏深,经历了漫长的埋藏-成岩史和多旋回构造运动的叠加改造,不同的孔隙建造机理在特定的地质历史阶段对深部储集层的发育都发挥了重要作用,现在所形成的规模有效储集层是多种建设性成岩作用长期综合作用的结果。

  3中国碳酸盐岩储集层大型化发育的地质条件与分布规律储集层大型化发育是指储集层以较大连续延伸范围和多层楼房式叠置分布的方式大规模发育,可以是单一储集层类型的规模分布,也可以是不同类型储集层侧向上的相互交替或侧变和垂向上的叠置发育,一般分布范围多在数千至数万平方千米以上。由于不同类型碳酸盐岩储集层形成的控制因素不同,它们大型化发育的地质条件和分布规律也有差异,明确这些差异,对于预测和评价有利储集层分布具有重要意义。

  3.1沉积型储集层生物礁、颗粒滩或礁/滩复合体是沉积型碳酸盐岩储集层的主体。在中国陆上3大海相沉积盆地内,这类储集层大型化发育的条件有:①台缘带多形成于大陆破裂产生的陆内隆坳结合部,如塔里木盆地的塔中地区,四川盆地开江一梁平"海槽〃两侧以及鄂尔多斯盆地南部与渭北隆起相关的台缘带,因而整体规模较大,这为沉积型储集层的规模发育创造了条件;②台缘带的继承稳定保持为沉积型储集层在空间上多层段集中发育创造了条件,如四川盆地上二叠统长兴组礁体与下三叠统飞仙关组鲕粒滩在垂向上的集中发育,塔里木盆地塔中和塔北地区奥陶系良里塔格组、间房组和鹰山组的礁/滩体等;③同沉积阶段和沉积期后的层间与顺层岩溶作用对储集空间的建设性改造在沉积型碳酸盐岩储集层大型化发育过程中也发挥了重要作用。可见,继承性发育的碳酸盐岩台地边缘、低倾斜度的缓坡古地貌背景和相对宽缓的开阔台地内水动力高能区控制了礁/滩体的规模分布。这类规模发育的礁/滩体在层序分布上往往位于稳定的海平面上升或下降期,礁/滩体以加积一进积或者退积方式生长,形成阶梯状分布的礁/滩复合体。例如塔里木盆地塔北地区轮南东部寒武系台缘共发育5期礁/滩体,自西向东进积距离达20km;四川盆地环开江一梁平"海槽"台缘礁/滩体长850km,宽24km,厚约300500m,总面积近2x104km2,有利勘探面积20005000km2.中缓坡常形成带状分布的高能颗粒滩,海平面变化造成高能相带迁移,*终形成大面积分布的颗粒滩,如塔北地区一间房组。沉积型白云岩储集层的规模分布受沉积相带和古气候条件控制,炎热气候背景下蒸发潮坪和蒸发台地环境是有利的储集层发育区。

  沉积型礁/滩储集层和白云岩储集层的有效储集空间主要来自早期表生大气淡水对不稳定碳酸盐矿物和膏盐岩的溶解,有效储集层分布在三级/四级层序界面之下台缘或台内礁/滩序列中,如塔中地区的良里塔格组台缘礁/滩体,有效储集层在垂向上呈多套叠置;或是分布在三级/四级层序界面之下潮坪一台内向上变浅序列的碳酸盐沉积序列中,以四川盆地中三叠统雷口坡组、下三叠统飞仙关组*为典型,具有带状或面状分布的特点,垂向上呈多套叠置分布。

  3.2成岩型储集层埋藏白云岩和热液白云岩是成岩型碳酸盐岩储集层的两种主要类型,规模有效储集层发育的地质条件有:①多孔的高能礁/滩相沉积为深层规模有效白云岩储集层的发育提供了物质基础和空间;②一系列断裂和不整合面成为埋藏流体或深层热液流体侵入的通道,也为垂向上呈串珠状、平面上呈带状-栅状分布的有效储集体大范围分布创造了条件。中国陆上3大海相沉积盆地成岩型碳酸盐岩储集层大型化发育的原因有:①碳酸盐岩发育时代偏老,多分布于震旦系古生界,特别是寒武系一奥陶系,埋藏较深,经历的埋藏历史较长,因而埋藏白云石化作用比较充分,白云岩的连续性好,规模较大;②台地内部隆坳分异较明显,基底断裂较发育,加之古老盆地多经历了多期重大构造运动作用,来自深部的热液源上涌通道比较发育且上涌频次较多,易发生大规模的埋藏-热液岩溶作用;③台地内部由于原始沉积阶段隆坳分异,致使相带分异明显,特别是高能相带与闭塞一半闭塞环境中膏盐岩发育,这些原始沉积条件为颗粒型碳酸盐岩发育创造了条件,也为大范围发生埋藏白云石化作用提供了空间,是成岩型储集层大型化发育的重要条件之。

  沉积期或沉积期后发育的高孔隙度-渗透率带*易发生埋藏白云石化作用,通常在原始沉积相带(高能礁/滩相)约束下呈条带状或层状大范围分布。热液改造型储集层的分布与深大断裂密切相关,虽然热液也会沿着不整合面横向运移,但运移的有效距离不同,远离热液流体源(深大断裂)的区域,热液改造白云岩的发育程度和规模等都有较大差异,应视具体地质情况而定。

  3.3改造型储集层多旋回构造运动、大型古隆起的发育和温暖潮湿的古气候环境是改造型碳酸盐岩储集层大型化发育的条件:①海相克拉通盆地的相对古老性,使盆地在漫长的地质历史中历经多期大规模的构造变革运动,因此发育多期大型角度不整合及平行不整合,这为改造型储集层的多期发育创造了条件。②中国陆上3大海相沉积盆地内部构造面貌总体呈大隆起和大坳陷间列发育格局,但构造起伏规模并不大,而古隆起的斜坡范围则相当大。因而在多期构造变动中,形成的不整合范围很大,改造型储集层的分布范围亦相当可观。

  ③盆地内发育的古隆起多是原始沉积阶段的古地貌高地,因而如前述,高能沉积呈宽缓相带分布于古隆起高部位一围斜部位,且古隆起在地质历史中有较长时期暴露于大气之中,地表水易沿着有渗透能力的碳酸盐岩层系发生大范围顺层渗滤,并发生溶蚀,也是似层状改造型碳酸盐岩储集层大型化发育的重要条件。

  大型古隆起是岩溶储集层发育的*有利部位,古隆起核心形成潜山型岩溶储集层,围斜部位则形成顺层岩溶储集层,分布范围广。近期研究表明,塔里木盆地塔北地区南部斜坡部位奥陶系良里塔格组、一间房组和鹰山组岩溶储集层分布面积达2x104km2以上;鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组白云岩风化壳储集层分布面积达8.5x104km2以上,目前探明、控制和预测天然气地质储量面积已达0.8x104km2以上。

  4结论中国海相碳酸盐岩层系多位于叠合沉积盆地的中深层,具有年代老、埋深大、成岩历史漫长而复杂及储集层类型齐全的特点,但规模、有效储集层主要有3类:沉积型礁/滩及白云岩储集层、后生溶蚀-溶滤型储集层和埋藏-热液改造型白云岩储集层。沉积型礁/滩及白云岩储集层以发育基质孔为特征,后生溶蚀-溶滤型储集层以缝-洞系统或孔-洞系统为特征,埋藏-热液改造型白云岩储集层以晶间孔、晶间溶孔为主,伴生少量的缝洞。这3类储集层都可形成大型油气田(群)。

  除沉积相、古气候和古地貌外,碳酸盐岩储集层在深层呈规模发育的主要控制因素还有层间/层内的溶蚀-溶滤作用和埋藏白云石化与热液的联合作用。深层有效储集层的分布规律是:沿不整合面和沉积间断面分布,后生溶蚀-溶滤型储集层从古隆起高部位直延伸到斜坡低部位;平面上呈似层状大面积分布,垂向上受多期岩溶作用控制多套叠置呈楼房式分布,非均质性明显;埋藏白云石化作用受原始沉积相带约束,在深层形成条带状或层状分布的有效储集体,规模比较大,可依据沉积环境的重建和成岩机理研究,结合地球物理反演等新方法,如白云岩含量定量评价技术,进行白云岩储集层有利分布区预测评价;与热液作用相关的储集层多沿深大断裂分布,形成垂向上呈串珠状、平面上呈带状-栅状分布的有效储集体,分布不受埋深限制。

 
 
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