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塔里木盆地寒武系储层成岩作用及流体演化

来源:论文帮手 作者: 发布日期:2018-04-13 11:43:57

 

 
 摘要
塔里木盆地寒武系发育一整套白云岩储层随着近年来对塔里木盆地勘探程度的深入和全世界范围内对白云岩储层研究的深入,其展现出来了巨大的勘探价值,受到了来自国内学者的更加的重视。对我国塔里木盆地寒武系储层的研究的意义是重大的,其不光为对该储层的勘探指明方向,也对我国对白云岩储层的研究有指导意义。本文主要是对塔里木盆地柯坪地区寒武系储层的研究,该地区位于塔里木盆地西北缘在柯坪冲断带上,本文以该地区多条野外露头剖面为主要的研究目标,通过野外考察与室内的多种研究手段,对该地区寒武系白云岩储层形成较为系统且全面的研究。
本文在广泛收集及消化研究资料的基础上通过对在研究区几条露头剖面所采集的大量样品制成的薄片镜下鉴定的手段,对研究区寒武系储层的特征进行研究。通过对大量薄片进行阴极发光鉴定以及部分样品的碳氧同位素测试等地球化学手段,对研究区寒武系储层的形成机理进行了探讨,通过以上对研究区寒武系储层的研究,并结合该地区的沉积背景,构造背景等地质资料,对该储层形成的控制因素进行了讨论。
根据岩石学特征并考虑其成因机理,将研究区白云岩划分为泥-微晶白云岩、粉晶白云岩、细晶白云岩、中-粗晶白云岩、残余颗粒白云岩与过渡型白云岩几种白云岩类型,并根据其成岩阶段,划分了①同生-准同生阶段;②早成岩作用阶段;③中成岩作用阶段;④晚成岩作用阶段四个成岩期次并发育有多种成岩作用,研究区储集空间以溶蚀孔缝为主,这是研究区活跃的构造运动,与多期次溶蚀流体作用的结果,通过阴极发光及碳氧同位素的研究证实了研究区寒武系储层广泛到热液作用的改造。
 
关键词:塔里木盆地寒武系储层,白云岩化,储集空间,热液作用  
 
Abstract
The development of a set of dolomite reservoirs in the Cambrian basin of Tarim Basin With the deepening of the exploration of the Tarim Basin in recent years and the deepening of the study of dolomite reservoirs around the world, it has shown great exploration value, Scholars pay more attention. The significance of the study of the Cambrian reservoirs in the Tarim Basin is significant not only for the exploration of the reservoir, but also for the study of dolomite reservoirs in China. In this paper, the study of Cambrian reservoirs in the Keping area of the Tarim Basin is located in the northwest margin of the Tarim Basin. In this paper, several field outcrop profiles in the area are the main research targets. And a variety of indoor research methods, the Cambrian dolomite reservoirs in the region to form a more systematic and comprehensive study.
Based on the extensive collection and digestion of research data, the characteristics of Cambrian reservoirs in the study area were studied by means of identification of a large number of samples collected in several outcrop profiles in the study area. The formation mechanism of the Cambrian reservoirs in the study area was discussed by the method of cathodoluminescence identification of a large number of flakes and carbon and oxygen isotope tests of some samples. Through the study of the Cambrian reservoirs in the study area, Based on the geological data such as the sedimentary background and tectonic background of the area, the controlling factors of the reservoir formation are discussed.
According to the characteristics of petrology and considering its mechanism, the dolomite is divided into mud-microcrystalline dolomite, dolomite, fine dolomite, medium-coarse dolomite, residual dolomite and transitional dolomite Several types of dolomite, And according to its diagenetic stage, divided① Tongji - quasi-homogeneous stage② Early diagenetic stage③ Diagenetic stage④ Late diagenetic stage,Four diagenetic periods and the development of a variety of diagenesis, In the study area, the reservoir space is mainly composed of dissolution pores, which is the result of active tectonic movement in the study area and the effect of multi-stage dissolution fluid. It is confirmed by the study of cathodoluminescence and carbon and oxygen isotopes. To the role of hydrothermal transformation.
Key words: Tarim Basin Cambrian reservoir, Dolomite,Storage space, Hydrothermal action
 
 
第1章引言
1.1选题依据及意义
对塔里木盆地的大规模勘探开发始自1989年,到目前阶段,已经相继探明了60多个油气藏, 发现了巨大的油气储量,近年来,对塔里木盆地的勘探更是向着深层油气储层进行。塔里木盆地寒武系发育一整套白云岩储层随着近年来对塔里木盆地勘探程度的深入和全世界范围内对白云岩储层研究的深入,其展现出来了巨大的勘探价值,受到了来自国内外学者的更加的重视,到目前,塔里木盆地的多个地区如塔河、塔中、塔北等的寒武系储层 已有多名学者对其经行了各方面的研究,并取得了非常好的成果,各项研究资料表明,塔里木盆地寒武系储层是极为优良的储集体具有巨大的勘探潜力。虽然由于塔里木盆地寒武系储层埋藏较深,以寒武系储层为目的层系的探井仍然相对较少且其地震资料也相对不够完善,整体的对塔里木盆地寒武系储层的探索程度略显薄弱 ,但就目前的研究成果中其已然表现出的巨大的勘探前景,对塔里木盆地寒武系储层的进一步研究仍然是我国下一步勘探开发,取得重大的油气进展的重要的战略布局。并且最初在沙参 2 井、塔中 1 井等钻遇寒武-奥陶系白云岩储层的井位中获得了高产油气流的结果也证实了寒武系储层的勘探前景。
塔里木盆地寒武系储层为一整套白云岩储层,到目前为止全球已探明的油气资源中有超过 50%的油气资源都聚集于碳酸盐岩储层中,而就现在的勘探程度中,已被勘探开发的油气资源白云岩储层至少占据了一半以上,在北美,这个比例甚至超过了 80%。而勘探发现的油气资源丰富的特大型油气田中,碳酸盐岩储层更是占据了很高的比例,就美国而言,其探明的91个特大型油田中接近四分之一的油气资源聚集于碳酸盐岩储层中,而北美的碳酸盐岩储层80%都是白云岩储层。如此种种数据表明,白云岩储层易成为优良的储集体的特征。由此可见,对我国塔里木盆地寒武系储层的研究的意义是重大的,其不光为对该储层的勘探指明方向,也对我国对白云岩储层的研究有指导意义。
本文主要是对塔里木盆地柯坪地区寒武系储层的研究,该地区位于塔里木盆地西北缘在柯坪冲断带上,在对塔里木盆地寒武系储层的研究的最初阶段,由于钻遇寒武系储层的井位相对较少,井下资料较为贫乏而该地区拥有多个地层出露较好的野外露头,是对研究寒武系白云岩储层极为有利的区域,本文同样以该地区多条野外露头剖面为主要的研究目标,通过野外考察与室内的多种研究手段,对该地区寒武系白云岩储层形成较为系统且全面的研究。
 
1.2国内外研究现状及存在的问题
1.2.1塔里木盆地寒武系储层勘探程度与取得的成果
对塔里木盆地的大规模勘探开发始自1989年,而开始系统的对其中寒武系储层进行研究在20 世纪 80年代中后期。,首先塔北沙雅隆起雅克拉构造地区的沙参 2 井钻遇寒武-奥陶系的碳酸盐岩地层并获得了高产工业性油气流,这一结果使得人们对寒武-奥陶系这一套白云岩储层的勘探潜力有了更高的重视,开始了对其系统的研究。在最初的研究中,由于钻井资料较少,主要是对柯坪地区多个露头的研究分析叶德胜、周棣康等【1-7】均有许多成果,到现在随着塔里木盆地各个区域寒武系储层钻井资料的丰富,对寒武系整个白云岩储层的研究都已广泛开展,沈安江、郑剑锋等对塔中等地区进行了研究【8-12】并已得到了许多研究成果。
叶德胜、周棣康等【13】通过碳氧同位素分析、包裹体测试、镜下分析等研究手段对塔北地区的寒武-奥陶系储层中白云岩的沉积特征、岩石学特征以及地球化学特征进行了深入研究,其探讨了不同的成岩流体来源及其作用机理并按其将储层中的白云岩分成了四类,分别为藻白云岩、泥微晶白云岩、结晶白云岩以及颗粒白云岩。
邵龙义、刘永福等【14】对沉积相在塔东地区寒武系白云岩储层的形成中所起的作用进行了探讨,认为储层的发育不光受成岩作用和构造作用的影响,还与该储层早期的沉积相有关,并推测白云岩储层发育最有利的沉积区域为内缓坡。
焦存礼、何志亮等【15-16】将塔里木盆地下古生界的热液白云岩与加拿大西部沉积盆地的热液白云石进行对比研究,发现其在矿物学以及地球化学等方面都具有很多相似的地方,肯定了断裂对热液白云岩发育的重要作用并认为二叠纪时期的火山喷发事件为发生热液作用的流体来源。
Jiang et al.(2016)发现寒武系白云岩是多期白云化成因的,白云石化和硬石膏的溶解作用导致了>6500m深埋白云岩的孔隙度可高达10%,支持了Cai et al. (2014)关于四川盆地飞仙关组和Jia et al .(2016)关于塔里木盆地塔中鹰山组多孔白云岩成因的结论。【17-24】
塔里木盆地柯坪地区是对塔里木盆地寒武系储层开展系统的研究最早的研究区域,因当时钻井资料较少,地震资料更是稀缺而柯坪地区有多个地层出露较好的野外露头,已有许多学者对其进行了研究,到现在资料已相对丰富,对柯平冲断带各方面的研究已取的了许多成果。
(1)发现整个柯坪冲断带发育有多套烃源岩【25】,其中Cai et al. (2009a, b; 2015; 2016)发现柯坪露头区下寒武统烃源岩C27-C29甾烷分布与塔中ZS1、ZS5井中下寒武统原油、YM2下奥陶统原油特征相似,进而认为生物标志化合物不能有效地区分中上奥陶统烃源岩与下寒武统烃源岩。他们分析了未受热化学硫酸盐还原(TSR)作用改造过原油的硫和碳同位素分布特征,认为塔里木盆地古生界的原油与下寒武统烃源岩具有很好的对比性,提出原油主要来自下寒武统烃源岩。【26-30】
(2)研究发现柯坪冲断带发育有多种类型的储层,其中主要有碳酸盐岩储层和碎屑岩储层分别发育于寒武—二叠系和志留系、石炭系; 其中上震旦—下奥陶统的储层受到热液作用的改造主要为白云岩储层【31】、还有部分硅质岩储层发育于寒武—奥陶系【32】、以及发现奥陶系发育有生物礁和古岩溶储集层【33-34】。发现在柯坪地区的石炭系到二叠系的礁灰岩储集层较为发育【35】,研究发现因为该地区的生物群发育较多【36】.
(3)对柯坪冲断带的构造背景进行了研究,发现其具有多种类型的圈闭构造,但是喜山期断裂活动的发生增大了对其进行油气勘探的风险,因断裂活动可能会破坏圈闭导致油气的流失。【37-39】
1.2.2深埋碳酸盐岩储层孔隙成因研究现状
随着勘探技术的不断提升以及对浅层和中深层油气储层的开发的逐渐完备,对深层油气储层的研究成为下一步勘探开发的重要领域【40-45】,而深埋油气储层中储集空间的生成与演化更是研究的重点。在20世纪70— 90年代,对于碳酸盐岩随着埋藏深度的加深其孔隙的变化情况的研究就已经展开了。
Schmoker和Hally【46-48】通过对南佛罗里达盆地中浅海沉积相的灰岩孔隙度与埋藏深度的关系的研究发现其孔隙度随埋深变化的关系与碎屑岩并无明显不同,由此认为在半封闭环境中岩石孔隙度随埋深的变化主要受化学压实作用的控制,与近地表成岩作用的发生并无关系。直到20世纪90年代随着研究的进行,国外学者将地温梯度和埋藏时间也列为影响岩石孔隙变化的重要因素。
Ehrenberg【49】统计了碎屑岩和碳酸盐岩中不同埋藏深度及时间的岩石孔隙度变化,经过对比研究发现(1)在埋藏深度相同时,碳酸盐岩孔隙度(P90)、(P50)、(P10)值明显比碎屑岩孔隙度差,并由此认为,随着埋藏的加深,已有孔隙的充填作用要明显大于溶蚀现象的发生,溶蚀作用在深埋藏的储层中改善储层的效果并不强。(2)无论是碎屑岩还是碳酸盐岩,随着埋藏的加深其孔隙度都会相应减小,并且同一埋藏深度埋藏时间越久,孔隙度同样会减小。(3)相比于碎屑岩储层,孔隙度为0~ 8%的碳酸盐岩储层,因为裂缝作用的存在其拥有更好的勘探潜力。
Weyl【50】认为如果埋藏的储层是一个相对封闭的系统中,在储层中白云石化作用的CO32+ 来源为方解石的同步溶解,并据此提供了了方解石溶解为白云石化提供CO32+ 由此形成了大量孔隙的案例。由于白云石本身的摩尔体积小于方解石,这种交代的过程会使得孔隙度增加13%。
然而Lucia【51】认为,白云石化作用并非是在封闭的系统中进行,进入储层的流体不仅包含白云石化所需的镁离子,同样包含有碳酸盐,所以在储层中白云石化作用不仅包含白云石交代方解石或文石使孔隙度增加的现象,同样也有白云石在孔隙中胶结沉淀的现象,白云石化作用对储层孔隙发育的影响是复杂的。许多较为致密的白云岩储层的存在同样证实了这一点。
Schmidt、Moore、Surdam和Mazzullo【52-54】等学者提出了有机酸溶蚀理论并证实了有机质在演化成熟过程中发生的脱羧基作用会释放出有机酸和CO2,CO2结合水形成的弱酸性流体和有机酸流体都会对储层发生溶蚀。 
国内外对TSR的研究【55-73】日趋成熟(蔡春芳、李洪涛,2005;蔡春芳、赵龙,2016)。TSR对储层的溶蚀机理主要认为有两种,一是释放出的H2S使得地层水浓度加大变得对碳酸盐不饱和,产生溶蚀作用或H2S结合富氧地层水产生硫酸形成溶蚀。二是H2S和地层水中的碱金属阳离子反应并释放H+,H+再结合其他酸根离子生成酸性流体,发生溶蚀作用。但也有学者认为TSR对储层的改造并不一定会使得储集性能加强,还有学者认为在高温情况下,H2S和CO2多以气态存在,并且温度越高它们溶于水的能力就越差,所以在深埋藏的储层中其作用效果有限。
蔡春芳等(2012)、Cai et al.(2014)提出,在高于120C的油气储层中,硬石膏溶解和被还原,导致了富Ca2+的弱酸性的流体的产生。实际上,硬石膏在干旱气候下是丰富的。尽管白云化的模式很多,但是多数白云岩储层与蒸发条件有关,为渗透回流成因(Sun, 1995)。数值模拟显示,灰岩白云岩化过程中,往往会伴随着硬石膏的沉淀,导致孔隙度降低高达25%。渗透回流成因的白云化作用比海水白云化作用速率高三个数量级(Jones和Xiao, 2005)。也就是说,在沉积和早成岩时期,硬石膏和石膏是丰富的,但是,现今储层中大多只有晚期再沉淀的硬石膏,早期硬石膏很可能已经都被溶解了(Qing & Mountjoy, 1994),很可能是MVT硫化物矿床硫的直接来源。石膏和硬石膏的溶解既可以发生在表生大气水环境,也可以发生在深埋环境。一些人认为储层硬石膏溶孔形成于早成岩或构造抬升暴露环境(Wang & Al-Aasm, 2002;Heydari et al., 1997; Ehrenberg et al., 2007;Nader et al., 2008)。有意思的是,这些硬石膏溶孔都与天然气中富H2S伴生,如果硬石膏都在早成岩溶解了,晚成岩期TSR反应物硫酸盐从何而来?川东北硬石膏溶解和被交代是深埋TSR产物(朱光有等,2006;蔡春芳等,2012;Cai et al., 2014)。Morad et al. (2012)则指出TSR导致了硬石膏溶解,形成了鲕模孔,在孔中含有未被完全溶蚀的硬石膏残余。鲕模孔并非大气水成因,这得到了沉淀中晶白云石的流体18O值为+2—+6‰数据(非大气水)的支持(Morad et al., 2012)。这一新解释显示深埋硬石膏被还原和溶解,有可能大多被误判为大气水成因【74-111】。
硬石膏不断的溶解和硫酸盐的还原导致Ca2+的富集,可以进一步促进去白云石化和白云石的溶解作用。实际上,墨西哥湾盆地下白垩统Edwards群, 加拿大Pine Point, 韩国Yeongweol地区下寒武统Wagok组以及上侏罗统Abenaki 白云岩 (Wierzbicki et al., 2006)深埋含油气的储层都发现去白云石(岩)化作用。Wierzbicki et al.(2006)根据所观察到的方解石交代白云石、白云石晚期溶解等现象,提出了系外来富 Ca2+、或很强酸性地层水混合的结果。Cai et al. (2014)提出富 Ca2+地层水来自石膏、硬石膏的溶解作用。
CaMg(CO3)2+CaSO4+CH4+2H+=CaCO3+Mg2++Ca2++2HCO3-+H2O        
这一反应式显示,白云石和硬石膏都发生了溶解或被方解石所交代,同时,释放出无机CO2。这是一个增孔作用,或导致了原先孔隙的再分配。这一反应式的有效性得到了川东北T1f组下列证据的支持:1) H2S的白云岩比贫H2S的灰岩具有高得多的孔隙度; 2) TSR发生期间的古CO2(记录在TSR方解石)碳同位素值比现今CO2轻;说明后期混入了碳酸盐矿物溶解提供的富13C的CO2。这是少有的例子显示了成岩晚期白云石被溶解了。其他研究显示,高温白云石(包括鞍状白云石) 被溶解了(Dravis & Muir, 1991; Qing & Mountjoy, 1994; Wierzbicki et al., 2006)。
1.3研究内容
本次论文以塔里木盆地柯坪地区为主要研究区,在广泛吸收前人研究成果的基础上,通过对野外多个剖面露头的采样及对部分钻井岩心数据的整理又使用了阴极发光、碳氧同位素分析等技术手段,对塔里木盆地寒武系碳酸盐岩储层进行了详细的研究,主要为以下几个方面:
通过对在研究区几条露头剖面的各个层位所采集的大量样品制成的薄片进行镜下观察,对所观察到的白云岩中不同的白云石晶体的岩石学特征进行描述,并据此对研究区白云岩进行分类。总结在薄片中观察到的各种成岩作用现象并参考前人对白云岩成岩作用已有的研究成果,对研究区寒武系白云岩经历的成岩作用以及该成岩作用对储层发育的影响进行描述,并对其作用阶段进行划分。总结观察到的储集空间类型,并对其生成机理进行探讨。总而言之,主要通过对薄片鉴定的手段,对研究区寒武系储层的特征进行研究。
通过对大量薄片进行阴极发光鉴定以及部分样品的碳氧同位素测试等地球化学手段,对研究区寒武系储层的形成机理进行了探讨,研究了该区域寒武系白云岩储层形成所经历的白云石化机理,讨论了各类流体的来源以及其对储层发育的影响,分为各类流体对已有的白云岩储层的溶蚀改造对储层储集空间的影响和部分流体作为白云石化流体在经历的各种白云石化机理中所起的作用,并总结哪种流体可以分别作为研究区白云岩储层溶蚀空间发育的溶蚀流体以及储层白云石化的成岩流体。
通过以上对研究区寒武系储层的研究,并结合该地区的沉积背景,构造背景等地质资料,对该储层形成的控制因素进行讨论。
1.4技术路线
 
 
1.5完成的主要工作量
本次的研究工作从2015年开始进行了长时间的野外探查以及大量的室内研究工作,在最开始的准备阶段已查找并阅读了大量的文献资料,对研究区的地理位置地质概况等有了初步的了解,而后进行了长时间的野外探查,对柯坪地区的四条野外露头肖尔布拉克西沟剖面、肖尔布拉克东沟剖面、什艾日克剖面、苏盖特布拉克剖面均进行了详细的探查并拍摄了大量野外露头的照片,采集了大量的样品。在室内研究阶段通过对采集的样品所制作的大量薄片(分别有铸体片、包体片、探针片)的观察,进行了镜下观察,茜素红染色观察、阴极发光观察等对薄片的鉴定,并拍摄了近千张照片,并且进行了碳氧同位素测定,包裹体测试等手段收集了大量的数据资料。本次研究在收集到如此多的数据资料的基础上对研究区进行了绘制综合柱状图、分析成岩作用与期次、探讨孔隙成因与流体演化等研究工作。
第2章区域地质概况
2.1 研究区概况
塔里木盆地位于新疆维吾尔自治区的南部,在东经 74 o 00ˊ~91o 00ˊ和北纬 36o00ˊ~42 o 00ˊ之间,面积 56×104km2,是我国最大的内陆盆地。盆地界于天山和昆仑山系之间,周边尚有一系列其它次一级山系;东南侧为阿尔金山,东北侧为库鲁克塔格山,西北侧为柯坪塔格山。盆地中心是浩瀚的塔克拉玛干沙漠,面积达 33.7×104km2,周缘是一系列大型山前洪(冲)积平原。
塔里木盆地地处我国西北部地区的新疆维吾尔自治区南部,塔里木盆地是我国目前最大的内陆含油气盆地之一,面积达 56×104km2。塔里木盆地内的克拉玛依油气田、塔中油气田等是我国西部的重要油气田。塔里木盆地为经历多期次演化的复合盆地,其原型盆地包括有太古宇和元古宇所构成的古老的陆壳基底,其后古生界发育海相克拉通盆地沉积,到中生代和新生代则发育有前陆盆地沉积,经历上述多期次不同性质的原型盆地叠加之后形成现今的盆地构造模式(贾承造,1995)。
现代的塔里木盆地周围均发育有造山带环绕全盆地,在盆地东部边缘发育有阿尔金构造带;南部边缘发育昆仑山构造带;北部和西部边缘则为天山构造带所控制。盆地内部依据不同的构造性质主要被划分为七个以及构造单元及若干二、三级构造单元;其中七个主要的一级构造单元为在盆地北部发育的塔北隆起、盆地中部发育的塔中隆起和盆地东南部发育的东南隆起,这三个主要的隆起带;以及在盆地北部受塔北隆起控制的库车坳陷,夹于塔北隆起和中央隆起带之间的北部坳陷,发育在盆地西南部受中央隆起带和昆仑山构造带控制的西南坳陷,发育在盆地东南部受阿尔金构造带控制的东南坳陷,这四个主要的坳陷构造.
本次研究的主要工作区域为塔里木盆地西北部的柯坪—巴楚地区,在行政区划上属于新疆维吾尔自治区阿克苏地区的柯坪县和喀什地区伽师县、巴楚县和图木舒克市管辖。研究区地势呈现北高南低,平均海拔高度在 2000 米左右,发育有北东—南西走向的山系,其中包括海拔 4003 米的艾尔莎克山,山间多分布有戈壁等第四纪覆盖物。区内主要发育北部西向南东向流向的托什罕河和西南部西向东流向的喀什噶尔河。研究区为典型温带大陆性气候,平均气温 8℃,年降雨量 60 毫米,多集中在在夏、秋两季,区内居民以维吾尔族为主,柯尔克孜族和汉族次之。
 
 
图1、塔里木盆地柯坪地区及蓬莱坝剖面位置( 据谢小敏等,2009)
Fig 1.Location of Keping area and Penglaiba section in
Tarim Basin ( from Xie et al.,2009)
2.2研究区地层特征
该区寒武系主要为浅水碳酸盐岩台地沉积,下寒武统分为三个组,由下往上分别是玉尔吐斯组,肖尔布拉克组以及吾松格尔组。玉尔吐斯组底部为灰黑色含磷结核硅质岩、黑色- 灰色薄层硅质岩、磷块岩夹薄层白云质灰岩或泥灰岩透镜体,含小壳化石; 中部为黑色碳质页岩,含有小壳化石; 上部为深灰色- 灰白色薄层微晶白云岩[25, 28]。肖尔布拉克组主要为一套灰- 深灰色薄层状粉晶白云岩。吾松格尔组为土黄色泥质岩与棕灰色- 灰色薄层状白云岩互层,上部发育竹叶状白云岩与瘤状白云岩。中寒武统从下往上分为两个组,分别是沙依里克组与阿瓦塔格组。沙依里克组下部为灰- 棕灰色薄层状粉晶白云岩夹土黄色泥质岩,中部为岩溶角砾岩,上部为一套可全盆对比的灰岩( 云质灰岩) 。阿瓦塔格组主要为一套灰- 棕灰色薄层( 条带) 状粉晶白云岩与膏溶后形成的砖红色( 土黄色) 泥质岩互层。上寒武统为丘里塔格下亚群,岩性主要为白云岩,发育白云岩凝块石白云岩- 叠层石白云岩- 薄层状泥质白云岩向上变浅的米级旋回。这种米级旋回向上逐渐简单,叠层石白云岩消失,主要由白云岩与薄层状泥质白云岩组成,并且泥质白云岩层厚明显变薄。
 
图2、塔里木盆地下古生界地层综合柱状图
Fig 2.Comprehensive stratigraphic column of the Lower Paleozoic in Tarim Basin
2.3区域构造特征
塔里木盆地位于中国西北部新疆维吾尔自治区境内,为一具有陆壳变质基底的大型叠合盆地。研究区属于柯坪断隆构造区,位于塔里木盆地西北缘。元古代晚期经塔里木运动形成的古塔里木板块,自早震旦世开始发生裂解,在其北部边缘发育南天山大陆裂谷盆地。随着寒武纪- 早、中奥陶世地壳拉伸速率增大,南天山裂谷带进一步发展,导致塔里木板块与哈萨克斯坦板块分离,形成南天山陆间洋盆,柯坪地区属被动大陆边缘组成部分。从震旦纪到三叠纪,元古代形成的构造格局没有发生大的变化,尽管由于变质基底倾斜和拉张,使上覆地层的分布和性质有一定变化,但是浅海广布和海陆交汇的格局并没有改变。
图3 柯坪冲断带地理位置及构造纲要图
Figure 3.Geographical location and structural outline of Keping thrust belt
1.柯坪塔格断层; 2.柯坪塔格背斜; 3.依木干他乌断层; 4.卡拉布克塞塔格断层; 5.孔乌腊奇背斜; 6.依木干他乌南断层; 7.奥兹尔塔格断层; 8.皮羌山断层; 9.皮羌山向斜; 10.托克散阿达拜山背斜; 11.阿合齐—乌恰断层; 12.皮羌断层; 13.萨尔干断层; 14.印干断层; 15.科克布克三山断层;16.奥伊布拉克山断层
2.4区域沉积特征
 
图4 柯坪露头区沉积相展布图
Fig 4, Keping outcrop deposition facies map
如图所示,自西向东,苏盖特布拉克、肖尔布拉克和什艾日克剖面依次处于沉积古高地、沉积斜坡和沉积洼地,沉积相带依次为台地边缘、台内滩和潮坪。
储集层厚度和储地比均逐渐减小
2.5研究区重点采样露头描述
2.5.1剖面位置
  蓬莱坝剖面(也称肖尔布拉克东沟剖面)位于塔里木盆地西北缘柯坪地区,GPS 坐标为40°54'54.74"N, 79°54'2.91"E 。该剖面寒武系发育齐全,出露完整,由下至上可划分为: 下寒武统肖尔布拉克组和吾松格尔组,中寒武统沙依里克组和阿瓦塔格组,上寒武统丘里塔格下亚群。
 
肖尔布拉克西沟剖面同样位于塔里木盆地西北缘柯坪地区,GPS 坐标为40°54'45.43"N, 79°50'40.07"E,剖面发育震旦系齐格布拉克组,寒武系玉尔吐斯00组,肖尔布拉克组(顶部缺失) 。
 
什艾日克剖面的肖尔布拉克组起点为40°59'2.68"N, 79°59'37.81"E该剖面的肖尔布拉克组厚度为127米左右与肖尔布拉克剖面相近,剖面发育震旦系苏盖特布拉克组,齐格布拉克组,寒武系玉尔吐斯,肖尔布拉克组,吾松格尔组下部。
 
2.5.2露头观察
肖尔布拉克东沟剖面(蓬莱坝剖面)位于柯坪附近,该剖面寒武系发育齐全,出露完整,是研究塔里木盆地海相沉积的典型剖面,且旋回岩层分布常见。
蓬莱坝剖面肖尔布拉克组下部为深灰色、暗灰色薄层条带状粉一细晶白云岩, 有机质含量较高,水平层理发育" 白云岩比较致密, 较少有孔隙发育"上部主要为浅灰色中厚层粉一细晶白云岩,水平层理发育, 局部发育透镜状层理, 表面有针孔状的溶蚀孔, 有些区域风化后呈蜂窝孔。
通过对其野外露头的观察,发育有顺层发育的板状白云岩以及薄板状白云岩中发育的块状白云岩,主要发育有两类溶孔分别为板状白云岩中发育的顺层溶孔和发育于块状白云岩中的并不顺层发育的溶孔,此类白云岩与溶孔应与热液作用有关。溶孔顺层充填方解石并多发育方解石脉,方解石脉周位多伴生溶蚀孔隙。
 
肖尔布拉克西沟剖面震旦系从上至下包括奇格布拉克组、苏盖特布拉克组,在野外仅见奇格布拉克组上段至中段出露;寒武系地层出露齐全,从上至下出露为上统(下丘里塔格组)、中统(阿瓦塔格组、沙衣里克组)与下统(吾松格尔组、肖尔布拉克组、玉尔吐斯组)。
下寒武统从下到上依次为玉尔吐斯组、肖尔布拉克组、吾松格尔组。下寒武统肖尔布拉克组岩性分为两段,下段为发育层状孔洞的粉屑至砂屑白云岩,厚度为 30m-40m;上段为发育微生物建造的白云岩,厚度为 80m-100m。
通过对其野外露头的观察,发育有顺层发育的板状白云岩以及薄板状白云岩中发育的块状白云岩,主要发育有两类溶孔分别为板状白云岩中发育的顺层溶孔和发育于块状白云岩中的并不顺层发育的溶孔,此类白云岩与溶孔应与热液作用有关。溶孔顺层充填方解石并多发育方解石脉,方解石脉周位多伴生溶蚀孔隙。
 
什艾日克剖面发育震旦系苏盖特布拉克组,齐格布拉克组,寒武系玉尔吐斯,肖尔布拉克组,吾松格尔组下部,透过对该剖面的野外露头观察可见其下部40米厚,为灰色薄板状白云岩,孔隙不发育,距底40米处开始发育大量顺层溶孔,伴生大量方解石脉,距底40-60米,发育大量厘米级甚至分米级顺层溶孔,溶洞,并发育第二类溶蚀孔隙。孔隙不是顺层分布,与肖尔布拉克剖面类似,可能是热液白云岩改造孔隙作用的结果。距底90-127米(上部至顶部),主要为厚层致密白云岩,溶孔较少,顶部附近发育针孔状溶孔。
第3章 寒武系储层特征
3.1岩石学特征
寒武系储层在柯坪巴楚区域的岩石类型主要为白云岩,在研究区寒武系地层中,横向上白云岩在整个研究区都有发育,纵向上白云岩则主要分布在肖尔布拉克组、沙依里克组以及下丘里塔格组中。综合分析露头及井下所得资料,可以将研究区白云岩组成划分为晶粒白云岩、残余颗粒白云岩以及过渡型白云岩三种类型,主要划分依据为白云岩晶体大小并综合考虑其结构类型和特殊构造的不同。
1、晶粒白云岩
在研究区储层中晶粒白云岩是发育最普遍的白云岩类型,它主要是由交代或者重结晶作用所生成的白云石晶粒所构成。在这种晶粒白云岩中,白云石化作用普遍进行的较为彻底,原始沉积物的结构都已被破坏。各种产状的白云岩晶粒组成的白云岩都可见,按组成白云岩的主要的白云石晶粒的大小可分为,泥-微晶白云岩、粉晶白云岩、细晶白云岩、中-粗晶白云岩和不等晶白云岩几种类型,其晶形范围也较广,从自形程度很差的它形晶到自形较好的自形晶之间都有出现。
(1)泥微晶白云岩
泥微晶白云岩的白云石的晶粒大小在 0.01mm-0.03mm之间。这种白云岩晶粒较小且接触紧密,晶形以它形-半自形晶为主,呈镶嵌状接触,晶间孔隙基本不发育,即使有少量晶间孔隙也由于这种孔隙过于细小多没有什么意义,由此可见这种泥-微晶白云岩很难作为优良的储层存在,这种白云石晶粒中常可见到鸟眼、干裂等构造特征,且有石膏或硅质伴生,判断其为蒸发潮坪的沉积环境、其白云石晶体表面较脏、晶粒较小、自形程度差也是因为其海水成岩环境,在高盐度的海水中白云石的结晶速度较快。总而言之,泥-微晶白云岩生成于(准)同生成岩阶段,成岩流体是早期的海水,孔渗条件较差,主要发育于研究区寒武系中下统的地层中。,
(2) 粉晶白云岩:
粉晶白云岩主要是由白云石晶体大小在 0.03-0.05mm 之间的粉晶白云石晶粒组成,这种白云石晶粒的自形程度仍然较低,多以它形-半自形晶体为主,较少有自形晶且自形较好者往往发育在孔隙或裂缝的周围,晶体之间通常为镶嵌状接触,较为致密。晶体表面通常较脏且常见雾心亮边结构。即白云石晶体中心处较脏,而边缘部分干净明亮的现象,这种现象是由于变化的成岩环境,成岩流体成分的迅速变化导致的,粉晶白云岩生成于浅埋藏的地层中,孔隙度仍然不高,其成岩流体应还是以早期残留的海水为主,可能是经白云石化作用交代原始沉积物产生的也可能是经流体改造重结晶产生的,主要分布于研究区寒武系中下统的地层中。
(2) 细晶白云岩:
这种白云岩主要是由大小介于0.05-0.25mm之间的白云石晶体组成,晶形范围较广,孔隙主要发育于自形较好的细晶白云石之间,且多经过了后期流体的溶蚀过大,半自形-它形的细晶白云石同样发育,且多经过了后期流体的改造,白云石晶体发育有雾心亮边结构部分可见环带结构的发育,是受后期流体改造的结果,环带结构降低孔隙度使晶体变大自形程度降低。这类白云岩储集空间以溶蚀孔洞为主,多发育于中等埋藏深度的储层中。
(3) 中-粗晶白云岩:
这类白云岩是主要由大小在 0.25-2mm 之间的中-粗晶白云石组成的,此类白云石晶体越粗其晶形一般越差,基本上以它形晶为主,并可见的环带结构的发育,部分晶体发育有数层或明或暗的环带,可见其受多次不同流体改造的特点,这类白云岩基本上发育于深埋藏的储层中,是受深埋藏的储层的高温影响生成的,还有部分中-粗晶的白云石晶体其生成机理是热液白云石化机理,研究区经历热液的侵入,热液沿断裂带在储层中运移,所以这类热液白云岩多发育于大的断裂分布的区域,并不严格受到埋藏深度储层环境温度的影响。但研究区热液侵入较晚,储层已经普遍经历了白云石化,所以这类热液白云岩发育并不广泛。还有一种特殊的中-粗晶的白云石晶体,叫做鞍形白云石,这类白云石的出现也与热液作用有关,是热液作用改造白云岩储层的结果,鞍形白云石出现的地方,往往是优质的储层。
(4) 不等晶白云岩:
不等晶白云岩指的是组成这类白云岩的白云石晶体既有泥-微晶白云石也有粉-细晶和中-粗晶的白云石晶体,晶体大小较多样,晶形以半自形-它形为主,晶体之间多以镶嵌状接触,孔隙发育。不等晶白云岩发育大概有三种原因,首先白云石晶粒交代原始沉积物,而原始沉积物分布并不均匀,如原始沉积物为砂屑灰岩,砂屑被交代为泥-微晶或粉晶白云石,而砂屑之间胶结的白云石晶粒就相对大一些多为细晶白云石。第二种原因是原始沉积物在被白云石交代之前发生了致使其晶粒结构变得不均一的成岩作用,在被白云石交代之后,交代的白云石继承了这种不均一的结构。第三种原因是早期白云石化作用之后,白云岩在埋藏过程中经历了不均一的重结晶作用,部分白云石晶粒被后期流体改造经过重结晶作用晶粒变大,而部分晶粒之间接触较紧密没有经过流体的改造。
2、残余颗粒白云岩
这种白云岩的白云石晶粒一般都较小基本上为泥-微晶白云石少量有粉晶白云石。在这些白云石晶粒中还较好地保留着原始沉积灰岩的颗粒结构,包括砂屑、鲕粒以及生屑等颗粒结构,在研究区这种类型的白云岩多发育于下丘里塔格组,少量发育于阿瓦塔格组。
3、过渡型白云岩
研究区寒武系储层经历了广泛且深入的白云石化作用,整个储层基本上都已被白云石化,还有部分过渡性白云岩存在,如(含)膏质白云岩、(含)灰质白云岩等在沙依里克组可见,(含)膏质白云岩、(含)泥质白云岩在阿瓦塔格组和吾松格尔组可见。
 
3.2成岩作用类型及特征
3.2.1成岩作用阶段划分
据资料将塔里木盆地寒武系储层成岩作用划分为以下四个阶段:①同生-准同生阶段;②早成岩作用阶段;③中成岩作用阶段;④晚成岩作用阶段。
在成岩的各个阶段所发生的标志性的成岩作用有以下几种类型:
(1) 同生-准同生阶段
1 .同生作用:指的是在沉积初期的沉积物在地表还没有被新生成的沉积物覆盖之前,沉积物与其上覆水体接触中所发生的一些化学和物理的变化。
2.准同生作用:准同生作用阶段发生在同生作用阶段刚刚结束,沉积物与上覆的水体脱离不再发生同生作用,但沉积环境没有改变的时期,发生准同生期白云石化作用。
(2) 早成岩阶段
该成岩阶段指沉积物沉积后,经历浅地表成岩作用环境的影响而后被埋藏并脱离水体的影响进入埋藏期,从近地表的埋藏环境加深至中埋藏环境经历多种成岩作用结为岩石并伴随有机质演化释放生物气的阶段。
有机质演化释放生物气,其成熟度为未成熟-半成熟。古温度小于 85℃,R0为<0.35%~0.5%。这一阶段具:
1.压实构造:进入埋藏期早期沉积物在上覆地层的压力下发生的物理上的变化比如藻纹层及化石壳层等的破裂移位;颗粒的破碎、变形;泥裂等原生孔隙的变形或消失;有机质纹层破坏等。
2.压溶构造:与压实相对在上覆压力下相互接触的岩石晶粒之间发生化学上的变化多生成缝合线构造。
3.第一期方解石胶结物:早成岩阶段进入埋藏期并不久,埋藏并不深且并未受到热液流体的影响,此时的方解石胶结物及填充物一般含有的铁离子较少,为无铁方解石且具有原生生物气包裹体。
4.第一期白云石胶结物:这一成岩阶段生成的白云石胶结物和交代白云石因生成较早,多是受埋藏、压实压溶作用可能还有早期白云石化作用所形成,多呈细晶状镶嵌结构有时可见菱形的畸形晶形,全充填或部分充填于孔隙裂缝中具有原生生物气包裹体。
5.石膏和硬石膏是最常见的硫酸盐胶结物,在成岩作用的各个阶段都有产出,在早成岩阶段的石膏和硬石膏胶结物多与蒸发作用有关
6.硅质胶结物及填充物(玉髓、石英):石英是最常见的氧化硅矿物多呈纤维状、球粒状、自形晶充填于孔缝中,玉髓实质上是隐晶石英。
7.重结晶作用:矿物组成不变、晶粒变大。
8.裂缝:以构造缝为主,产生期次较早大部分被填充。
(3) 中成岩阶段
中成岩阶段指该储层碳酸盐岩进入或正处于中-深埋藏期,在新成岩环境下发生多种成岩作用,并且伴随着有机质演化成熟形成原油-凝析油的阶段。
有机质演化形成原油-凝析油,成熟度为未成熟-高成熟。古温度>85℃~175℃,R0为>0.5%~2.0%。岩石学标志:
1.压溶构造:在中成岩阶段碳酸盐岩不在或极少可见压实构造原因会在下文详述,而压溶构造在各个成岩阶段都有发生,在中成岩阶段压溶构造缝合线中有机质荧光明显表明其有机质成熟的特征。
2.二期方解石充填物:在该成岩阶段方解石填充物中可见液态烃包裹体显示有机质成熟的特征,并且该期方解石部分富含铁离子,呈球粒状、连晶状充填于裂缝及孔隙溶洞中。
3.二期白云石胶结物:在该期白云石胶结物中可见原生液态烃包裹体显示有机质成熟度特征,晶粒一般较大晶形多样多为自形可见波状消光,填充于孔缝、溶洞中,或延裂缝交代分布。
4.石膏及硬石膏胶结物在成岩作用各个阶段都有产出但中晚期的胶结物多与早期石膏的溶解和再沉淀作用有关
5.自生萤石、重晶石:萤石多呈立方体形状,重晶石多呈板状、柱状,充填于孔隙中,表明了热液的存在。
6.溶蚀作用:在研究区寒武系储层中有多期次多种类的溶蚀作用存在对储层的改造很明显会在下文详述,在该成岩阶段有机质成熟释放的有机酸溶蚀,热卤水溶蚀等形成的粒间溶孔、晶间溶孔以及溶蚀裂缝。
7.裂缝:以构造裂缝为主,还有在构造裂缝基础上经溶蚀扩大的溶蚀缝以及经压溶作用形成的压溶缝,多被充填。
(4) 晚成岩阶段
到了晚成岩阶段储层碳酸盐岩进入或处于深埋藏期,在深埋藏成岩环境中有机质演化至过成熟阶段形成干气,碳酸盐岩在该成岩环境中发生物理、化学变化直至变质。有机质演化至形成干气,其成熟度为过成熟。古温度>175℃~200℃,R0为>2.0%~4.0%。
岩石学标志:
1.压溶构造:在此阶段形成的压溶构造缝合线中有机质荧光显示不明显显示有机质已达过成熟释放干气,与中成岩阶段的缝合线构造都是垂直或斜交层面发育。
2.方解石充填物:最晚期的方解石充填物主要充填于裂缝以及与裂缝相连的溶蚀孔洞中,方解石晶体多呈亮粗晶、粒状,在本期方解石充填物中可见原生气态烃包裹体。
3.第三期白云石胶结物:有异形白云石:鞍状,粗粒,常含铁,又称鞍状白云石。这种白云石具有弯曲解理面,可见波状消光的特征与热液作用有关,;晶粒镶嵌结构;在这一期的白云石胶结物中可见原生气态烃包裹体及沥青充填物。
4.其它充填物及交代矿物:可见重晶石、天青石、自生萤石等自生矿物与中成岩阶段相近。
5.自生、交代、充填的石英:属于第二期硅化作用呈粒状充填于热液白云岩的孔隙中或呈自形锥柱状环边或晶簇状生长。
6.重结晶作用:形成粗大晶粒。
7.裂缝:在晚成岩作用阶段生成的裂缝多呈未充填或半充填状态,是油气运移的主要通道。
3.2.2成岩作用类型特征
新生变形作用
新生变形作用,即是指白云岩的主要矿物成分不发生变化,而矿物晶体的形态和大小发生改变的单纯的重结晶作用。新生变形作用按照矿物晶体变大还是缩小可分为进变新生变形作用和退变新生变形作用两种。
进变新生变形作用使白云石晶体变大,在自形程度较好的白云石晶体中,晶间孔隙发育,为进变新生变形作用的发生提供了条件,白云岩在埋藏堆积过程中,白云石晶体经历重结晶作用,使得白云石晶体的成分不发生变化而晶体变大占据原本晶间孔隙的空间,使得孔隙度减少。
退变新生变形作用使原有的白云石晶体向更小的晶体转变的过程,这种成岩作用又可称为泥晶化作用。这种作用一般是由穿孔藻类将白云石晶体边缘穿孔,并有泥质充填。或者是晶体被泥质矿物如高镁方解石泥等包裹并连接成片,被称为泥晶套。泥晶套的存在会使得白云石化进程停滞,有利于对矿物原始结构和原始沉积环境的研究。泥晶化作用发生于(准)同生成岩阶段,虽然白云石晶体变小但都被充填对储层的发育影响不大。
 
压实、压溶作用特征
就压实和压溶作用而言,对于储层的发育压实作用应该是一种破坏性的成岩作用,会使得矿物晶体产生形变孔隙度降低,压实作用是因为来自上覆地层的压力导致的,所以储层埋藏越深,来自上覆地层的压力越大,压实作用应该越强,但是在碳酸盐岩沉积后,胶结作用很快发生,这种胶结作用使得碳酸盐岩储层具有很强的抗压实能力,所以在研究区压实作用基本不发育仅可见少数晶体因压力产生的形变。压溶作用应是一种建设性的成岩作用,这种作用的发生同样是因为上覆地层的压力导致的,由于压力的增强,会使得晶粒接触点的溶解度增加,多会发育一种缝合线构造,研究区寒武系储层埋藏深且埋藏时间久,这种缝合线构造应该广泛发育,但这种缝合线构造作为后期流体的运移通道多已被改造。压实岩溶作用的发生均源于上覆地层的压力,由于碳酸盐岩的性质,压实作用基本不发生,压溶作用发生于中-深埋藏期的储层中。
 
胶结作用特征
胶结作用是很明显的破坏性成岩作用,它是指的颗粒碳酸盐岩中的颗粒被填隙物所固结的现象,很明显的降低了孔隙度。胶结作用在成岩的各个阶段都有发生,研究区寒武系储层经历了漫长的埋藏期,受到了多期次多种类的流体的作用,交接物多为白云石和方解石。
胶结作用在成岩的各个期次都有发生,而围绕白云石生长的环带结构一般期次较晚,将其称为过白云石化作用。
白云石化作用特征
研究区寒武系储层经历了长久且广泛的白云石化作用,整个储层基本上都已被白云石化。按照白云石化作用所生成的白云石的类型,将白云石化作用分为四期,在本章只讨论各期次白云石化作用的特征,至于其白云石化机理会在下文中进行研究,按照白云石类型,分为(准)同生期白云石化作用、浅埋藏期白云石化作用、中-深埋藏期白云石化作用和热液白云石化作用。
(准)同生期白云石化作用
在这一时期生成的白云岩,主要是由泥-微晶白云石构成的泥-微晶白云岩,这种白云岩晶粒能够较好地保存其原始结构受后期流体的改造较少,晶粒较小,多呈半自形-它形,晶体之间以镶嵌状接触,较为致密,晶间孔隙发育较差,白云石晶体多有膏岩伴生,并可见鸟眼、干裂等沉积构造,说明形成环境与蒸发潮坪有关,并且其晶粒较小也有在高盐度海水中白云石晶体结晶较快的原因。
浅埋藏期白云石化作用
在这一时期生成的白云岩,主要是由粉-细晶白云石构成的。白云石晶粒相对变大,自形程度也相对变好,多呈半自形-自形状产出,晶间孔隙发育,并经历了后期流体的改造,可见白云石晶粒具有雾心亮边和环带结构发育,其中雾心亮边结构是在成岩阶段成岩流体的变化导致的,反映的是白云石晶粒所处的变化的成岩环境,而环带结构是在成岩后经历后期流体的改造生成的,其中雾心亮边是一种渐变的状态,而环带结构是突变的状态。这一时期的粉-细晶白云岩位于浅埋藏的地层,其成岩流体主要还是残余的海水,在粉-细晶白云石中还可见一种曲面它形中-粗晶的白云石沉淀,这是后期热液作用的结果。
中-深埋藏期白云石化作用
白云岩位于中-深埋藏的储层中,主要由中-粗晶的白云石构成,其中晶粒越粗的白云石晶体,自形程度往往越差,大部分为曲面它形晶,晶体之间以镶嵌状或缝合线接触,晶间孔隙几乎不发育,还可见其在正交偏光下出现波状消光的特征,这些特征表明其所处的高温的成岩环境,可判断其位于深埋藏的储层中,部分白云石发育有多个环带结构,表明其手多期次,多种类的流体的改造。
 热液白云石化作用
研究区寒武系储层经历了热液的侵入,热液作用在储层中影响极为广泛,但热液的侵入在成岩的晚期,此时储层大都已被白云石化,所以单纯的由热液引起的白云石化作用如热液交代方解石形成白云石发生并不多,热液对储层多是发生对已有白云岩的改造,这种现象极为广泛,如白云石的重结晶,对孔隙、裂缝的填充,鞍状白云石沉淀等。目前,国内外对热液的统一的定义为高于环境温度5℃或以上的流体,其沿裂缝在储层中运移,所以各个层位的储层都可以发生热液白云石化作用。
过白云石化作用
过白云石化作用又称为白云石的胶结作用,其对于储层的发育而言,是一种破坏性的成岩作用,指的是在已有的白云石晶粒的周围再次生长出环带或次生加大边的现象,这种现象的发生势必会侵占原有的晶间孔隙的空间,使孔隙度减小,并且当空间受限时,围绕白云石晶体生长的环边并不一致会使得原本晶形自形程度高的白云石晶体,变作半自形甚至它形晶。需要注意的是,过白云石化作用生成的环边与雾心亮边结构是不同的,首先雾心亮边结构是在成岩期成岩流体的变化这个过程是连续的,而环带结构多是在成岩后又经流体的改造生成的,在核心白云石晶体与生成的环带结构之间,有明显的时间间隔。雾心亮边结构的白云石晶体一般为半自形-它形晶,而有环带结构的白云石晶体其核心处晶形一般较好。研究区寒武系经历多期次多种类的流体作用,部分白云石发育有多条性质不同的环带,证明了其经受多次流体改造的特点。
 
白云岩的硅化作用特征
在碳酸盐岩储层中硅化作用的发生很常见,研究区寒武系储层据石英的产出状态发生有两期硅化作用,第一期硅化作用多为交代成因,石英表现为微晶是由交代微晶碳酸盐岩颗粒或生物碎屑而来的,原因是储层有机质演化形成的酸性环境有利于二氧化硅的交代,所以本期次硅化作用发生于埋藏期有机质演化过程中。第二期硅化作用可见石英有两种产出形式一种是沿孔洞壁向内生长呈纤状或放射状分布,还有一种是石英与热液白云岩共同生长,石英晶形完好,晶粒较大充填于白云石的孔隙中,这两种产出状态的石英所处环境均可见热液活动的特征即热液白云岩的分布和鞍状白云石沉淀,可判断其作用时间为热液作用后期。
自生黄铁矿特征
研究区寒武系储层自生黄铁矿有两期,第一期生成于储层进入埋藏的早期,此时处于还原环境的孔隙水中的硫离子和铁离子相结合沉淀填充于孔隙中,第二期是由于热夜活动生成并填充于孔隙中的黄铁矿,多填充于受热液溶蚀的孔隙中,在填充物中占比较小,属于热液活动晚期的产物。
自生萤石、重晶石特征
自生萤石和重晶石是储层受到热液作用的证据之一,在沉积岩中,若没有热液的活动,是不可能出现这类自生矿物的,虽然其在变质岩中属于低温热液的产物,但在沉积岩中无疑是高温的矿物。研究区这类矿物含量较少充填于与热液有关的孔隙中,应是热液活动最晚期的产物。
去白云石化作用特征
去白云石化作用指的是白云石被方解石交代的现象,研究区经历多期流体作用这种现象并不少见,一般情况下方解石交代白云石是从白云石的边缘向内逐渐交代,偶尔可见白云石内部先被交代的现象,在去白云石化的过程中,会造成原有孔隙的重分配,总体上会使得孔隙度有所提升,或会出现孔隙被充填的现象。
 
溶蚀作用特征
溶蚀作用是储层储集空间发育的关键作用,研究区寒武系储层经历了广泛而且深入的溶蚀作用,溶蚀孔洞普遍发育,产生溶蚀作用的流体来源也非常广泛,有大气淡水溶蚀、有机酸溶蚀、与TSR有关的溶蚀、热液溶蚀几种溶蚀类型,这几种溶蚀流体共同进行了对储层的改造,在本章节仅讨论各种溶蚀作用的现象,对于各种流体的来源其溶蚀作用发生的机理及其对储层发育的意义将在下一章进行详细的描述。
顺层溶蚀
在研究区的多个野外露头中,可见许多顺层发育于板状白云岩中的顺层溶孔,这类溶孔在横向上具备连续性,说明这一地层在同一时期该类溶孔具有广泛发育的特征,而在纵向上可见这类溶孔与致密岩层互层产出并不连续,说明生成这种溶孔的溶蚀作用并不是持久连续的发生。又因为这类溶孔普遍沿层面具有定向性发育,所以可判断这类溶孔是早期的大气淡水溶蚀所形成,早期大气淡水对碳酸盐岩储层选择性溶蚀形成普遍发育的膏模孔,这类膏模孔在横向上连续发育但是由于作用时间不长溶孔发育不深入,溶孔发育具备定向性互相之间并不连通且溶孔形成太早易受后期成岩作用改造,若无其他孔隙或裂缝将其连通多会变为没有储集意义的死孔隙,若有其他孔隙或裂缝将其连通,这类孔隙持续受到后期流体的溶蚀扩大,就形成了这种顺层发育的顺层溶孔。而第二次大气淡水溶蚀作用发生时储层已普遍白云石化,溶蚀流体不具备选择性溶蚀的条件,多沿裂缝汇聚集中溶蚀形成沿裂缝发育的大型溶蚀孔洞。
粒间溶蚀
粒间溶蚀是在白云岩内部晶粒之间原有的孔隙的基础上进行的一种溶蚀作用,白云石晶体之间原有的晶间孔隙或者在白云石晶体之间穿过的构造裂缝及缝合线作为流体在储层中运移的运移通道多已被流体溶蚀改造,这里发生溶蚀作用的流体类形是多样的,如非常依赖大型的断裂进行作用的热液溶蚀和岩溶作用,在有机质较集中区域有机质演化释放的酸性流体,TSR作用区域产生的酸性流体等都在其中进行运移并发挥溶蚀作用。
充填白云石再溶蚀
研究区经历多期流体作用前一期充填的胶结物又被后一期流体溶蚀的现象多有发生,较后期的流体溶蚀前期流体作用的胶结物所产生的溶蚀空间充填或未充填,后期流体的胶结物与被溶蚀的前期的胶结物有明显的差别。
裂缝作用特征
裂缝作用又可称为破裂作用,是由构造作用引起的在储层中各种产状的裂缝,研究区构造作用强烈,这种构造裂缝在储层中分布广泛是流体的重要的运移通道,并且这种裂缝在成岩的各个阶段都有产出,后期发育的裂缝与前一起发育的裂缝相交的现象多有发生,根据裂缝内填充物的关系可判断两条裂缝发育的时间关系。
 
3.2.3储集空间类型特征
在塔里木盆地研究区寒武系储层中可见多种储集空间的发育,其孔隙演化非常复杂多样,究其原因首先是因为碳酸盐岩本身性质的不稳定且易受流体作用的影响,二是因为柯坪巴楚地区寒武系储层成岩作用复杂且经历了多期次多种类的流体作用的改造。这使得孔隙的演化受到多种因素的影响,即使在同一层储层中也会发育有多种类型的孔隙。通过对野外露头的观察和镜下分析,笔者首先根据储集空间的形态的不同将储集空间划分为孔隙和裂缝两大类,然后综合考虑储集空间的成因、结构等方面的因素将塔里木盆地柯坪地区寒武系储层储集空间划分为晶间孔、晶间溶孔、铸模孔、溶蚀孔洞、角砾孔及砾间溶蚀孔几种孔隙以及构造缝、成岩缝、溶蚀缝几种裂缝。下面具体介绍这几种储集空间的生成与演化特征:
孔隙
关于孔隙的分类国内外许多研究者已经做了大量的工作,综合这些对孔隙的分类方案,都受到Choquette和Proy[13]首次提出的对碳酸盐岩中空隙的分类的影响,将碳酸盐岩中的孔隙首先分为原生孔隙和次生孔隙两种类型。而在本次对研究区寒武系储层的研究中,通过对野外露头的观察采样、镜下对薄片的鉴定等手段,以及对研究区寒武系地层背景资料等的分析发现在研究区寒武系地层中原生孔隙已几乎不可见,储集空间以次生孔隙为主,原因是寒武系地层经历了多期成岩作用与流体的改造作用,原生孔隙即使没有被填充也因多种因素的影响被次生孔隙所取代。
晶间孔隙
在白云石晶体与晶体之间未经溶蚀作用扩大的孔隙叫做晶间孔,可见白云石晶体的自形程度越好其晶间孔隙就越发育,而且白云石晶体越大在白云石晶体之间的晶间孔隙就会更大,相应的其储集性能以及作为油气的运移通道的能力就会越好。晶间孔的形态较为规则主要受白云石晶体的形态以及晶体接触方式的影响,通过对薄片的镜下观察研究,成岩期次较早的泥-微晶白云岩以及粉晶白云岩因其自形程度较差并且多呈凹凸状镶嵌接触,所以较少发育有晶间孔,而即使发育有晶间孔因其白云石晶粒较小此类晶间孔也多是对储层无意义的毛细管甚至微毛细管孔隙。而在细晶白云岩以及中-粗晶白云岩中由于这两类白云岩晶粒自形程度较高所以可见晶间孔隙大量发育,这类晶间孔隙储集空间较大连通性也较好,无论是作为油气的储集空间还是作为油气的运移通道都对储层的改善起到非常积极的作用。
对晶间孔隙造成较大影响的成岩作用主要有三种,重结晶作用会造成白云石晶粒增大而增大的白云石晶粒会侵占已有的晶间孔隙的空间使晶间孔隙缩小对晶间孔造成不利的影响,同理部分中-粗晶白云石会生长环带结构侵占已有的晶间孔隙的空间,使孔隙缩小。晶间孔如果经溶蚀作用会使得原有的晶间孔隙扩大,对孔隙发育起正面积极的作用,但经溶蚀作用后组成晶间孔隙的白云石晶体的晶形会发生改变,故将其划为另一种孔隙类型,称为晶间溶孔。
晶间溶孔
晶间溶孔是在晶间孔隙的基础上发育而来的同样存在于白云石晶体之间,经过溶蚀作用该孔隙直径一般较大介于 0.01~1mm 之间,因其是经过溶蚀作用扩大晶间孔隙而来,所以该孔隙的形态并不规则,在孔隙的边缘可见因溶蚀作用形成的锯齿状形态。在研究中发现。研究区晶间孔隙与晶间溶孔往往伴生,进一步说明了晶间孔在作为流体的运移通道时对储层的改善作用。
铸模孔隙
铸模孔隙是流体选择性溶蚀的结果,流体选择性溶蚀掉原岩中的某一种组成成分,留下的具备原岩中那种被溶蚀的成分外形的孔隙。在对本研究区孔隙的研究中,所发现的最典型的铸模孔为含膏泥-粉晶白云岩在表生作用时期,其中膏质被选择性淋滤掉所生成的孔隙,在露头剖面上可见许多密集的针状溶孔,这种针状溶孔就是这种作用的结果。
在本研究区寒武系地层所发育的这种铸模孔就储集性而言,虽然这种孔隙发育比较密集,但是其多为相互之间互不连通的针状溶孔,如果有其他类型的孔隙或裂缝将其连通则有可能成为较好的储集空间,若没有其他空隙或裂缝的帮助则很可能成为没有什么意义的孔隙。在露头区这种密集的针状溶孔主要于中寒武统沙依里克组与阿瓦塔格组含膏盐段可见。
溶蚀孔洞
溶蚀孔洞是在地层中原有的孔隙、裂缝的基础上经溶蚀作用扩大所形成的孔隙,一般将溶蚀后的孔隙直径< 2 mm的称为溶孔,将经溶蚀扩大后的孔隙直径> 2 mm的称为溶洞。溶蚀孔洞未充填-充填都可见到,在研究区野外露头剖面上可见许多较大的溶蚀孔洞分布于露头的块状白云石中,并有大量方解石脉体发育可判断其应与热液作用有关。
角砾孔及砾间溶蚀孔
这种溶孔指的是白云石晶体经膏溶垮塌角砾化作用后所形成的角砾孔以及在角砾孔的基础上经溶蚀作用使孔隙增大后形成的砾间溶蚀孔。这类孔隙的大小变化范围比较大.,充填或未充填。在研究区的野外露头中此类孔隙主要发育于肖尔布拉克东沟剖面中寒武统沙依里克组与阿瓦塔格组含膏盐段,此类孔隙较大且连通性良好,可成为较好的储层。
 
裂缝
在塔里木盆地研究区寒武系储层中,本文通过对裂缝的成因、形态等因素的判断,将裂缝分为三种类型,分别为构造缝、成岩缝和溶蚀缝。观察薄片发现,此三种裂缝在成岩作用各个阶段均有发育。
构造缝是因构造作用在应力作用下岩石发生物理破裂而产生的裂缝。构造裂缝在镜下最为常见,在露头剖面中也广泛发育,这种裂缝的缝宽变化范围很大,一般为0.1~5mm,裂缝较平直并且延伸较远,常被白云石或方解石部分或全部充填,通过薄片观察可见部分构造裂缝平行雁列、“X”剪切缝等构造特征。构造裂缝在各个成岩阶段均有发育,镜下总是可以见到后一期发育的裂缝将前一期的裂缝及裂缝充填物切割的现象。
溶蚀缝是已有的构造裂缝或成岩缝经溶蚀作用改造而形成的裂缝,这类裂缝常呈不规则的带状或串珠状,缝璧可见明显的被溶蚀的特征甚至有的地方已被溶蚀成了孔洞状,研究区寒武系地层经历了多期溶蚀作用 ,观察薄片可见溶蚀缝发育较多较普遍。
成岩缝主要是指在压溶作用下所形成的缝合线,压溶作用在埋藏期的各个成岩阶段均有发生,在前文已述不同期次压溶作用的分辨方法多为地球化学方法,在物理形态上均是形成呈锯齿状的缝合线构造,在露头区所采集的样品的薄片中,此类成岩缝也较为常见。
 
 
第4章储层形成机理
4.1碳氧同位素特征
碳氧稳定同位素法是一种可用于研究成岩环境、解释白云岩成因、划分成岩期次等的一种非常有效的地球化学方法。碳氧稳定同位素法的原理是由于在自然界中,一种元素是几种同位素组成的,不同的同位素其质量并不相同,所以当同位素被替换时,必然会有物理化学性质上的差异,这种差异就是同位素效应而在同一体系中的两种物质因这种差异的存在,会使得其中的一种物质富集其中较重的同位素,而另一种物质会富集其中的较轻的同位素,可利用这种变化对成岩环境等进项研究。
据研究碳酸盐岩中的碳氧同位素组成主要受控于介质即白云石化流体的碳氧同位素组成并且受到该流体盐度和温度的影响。根据统计表明, 不同成因白云岩的δ13C , δ18O 特征不同, 准同生超浓缩卤水白云岩δ13C , δ18O 通常为正值, 正常海水和蒸发海水形成的白云石具有高13C , 18O同位素值的特征 ;标准混合水白云岩的δ13C , δ18O 同位素分别在-10 ‰~ 3‰和-5‰~ 5 ‰之间, 在深埋藏成岩环境中随着埋藏的加深,环境温度的升高, 生成的碳酸盐岩胶结物的氧同位素组分会逐渐变轻, 大致在-11 .49 ‰~ -6 .02 ‰之间变化, 碳同位素组分变化较小,通常是因为岩石的化学压实作用使其得到了缓冲为 (-1 .63 ‰~ 2 .31 ‰);而与构造热液活动有关的鞍状白云石的δ13C , δ18O 分别为-1 .2 ‰~ -16 .8 ‰和-4 .73 ‰~ -12 .0 ‰。
本次研究碳、氧同位素样品共计10 件,样品由中国科学院地质与地球物理研究所稳定同位素地球化学实验室测试,采用 Finnigan 公司的 MAT253 同位素质谱仪检测(温度 20℃,湿度 44%),分析结果以“‰”单位表示,所报数据均为相对国际标准VPDB之值,内部标准监测显示δ13C , δ18O的标准偏差分别优于0.15‰和0.20‰。
本次碳氧同位素研究的样品全部采样自柯坪地区三条露头剖面,分别为肖尔布拉克西沟,肖尔布拉克东沟以及什艾日克剖面,主要为白云岩孔缝中充填的多期方解石和方解石脉中的方解石胶结物,具体检测结果如下表:
所测样品的碳氧同位素都明显偏负, 平均值分别为-4.24‰和-10.95‰,分布范围分别为-2.8~-5.7‰和-9.7‰~-12.3‰,所选样品部分取自白云岩孔隙受溶蚀作用改造成的不规则溶蚀孔隙中填充的方解石,较轻的δ13C、δ18O值说明在该阶段构造热液活动对孔隙演化的影响,取自方解石脉体中的样品同样具较轻的δ13C、δ18O值说明其填充于深埋藏期的成岩环境与同样受到热液作用影响。单纯由于深埋藏成岩环境导致的碳同位素组分变轻由于化学压实作用的存在其变化范围其实较小,所测样品碳同位素分布为-2.8~-5.7‰且大部分样品负值较高,表明研究区储层广泛受到热液改造的特征。
4.2阴极发光特征
阴极发光是一种可用于辨别矿物种类,区分矿物结构,划分成岩期次,探究储集空间演化规律,分析成岩流体性质等方面的重要的岩石学研究的手段,原理是利用固体物质的一种表面物理荧光现象,固体样品的表面在阴极射线(快速电子束)轰击下,由电能转化成光辐射后,产生的一种发光现象。
根据前人对碳酸盐矿物的阴极发光性的研究,碳酸盐岩矿物阴极发光的性质主要受到其Fe、Mn 含量和 Fe/  Mn 比值的影响。这其中Mn作为碳酸盐岩矿物发光的主要激活剂,其含量越高矿物在阴极射线下的发光能力越强,其含量若低于一个定值则矿物不会发光,而Fe作为碳酸盐岩矿物发光的主要猝灭剂,其含量越高,矿物在阴极射线下的发光能力就会相应减弱,直至其含量高于一个定值使矿物不发光。Fe/  Mn 比值对碳酸盐岩矿物阴极发光性的影响同样很大,许多学者对该比值对碳酸盐岩矿物阴极发光性的影响的区间作了研究。在本文中认为,通常,若碳酸盐矿物不发光,则其对这两种元素的含量Mn很低(<20×10-6)或 Fe很高(>10000×10-6),若发光较暗,则其对这两种元素的含量Mn为 20×10-6-40×10-6或 Fe 为 5000×10-6-10000×10-6,或者当Mn含量>40×10-6或 Fe 含量<5000×10-6,而Fe/ Mn 较高时。该矿物同样发较微弱的光,该比值一般时,发中等强度的光,而该比值较低时,发出较明亮的光。
1、泥微晶白云石
研究区泥微晶白云石生成于(准)同生期成岩阶段,在该时期白云石的成岩流体来源于海水,而海水中铁和锰元素含量均较低,成岩于海水环境中的泥微晶白云石也应具有较低的铁和锰含量,在实际进行的阴极发光实验中泥微晶白云石基本上不发光,少数会发出暗红色的光的特征也证实了这一点。还有一种使得白云石晶体不发光或发暗红色的光的可能是白云石晶体有很高的铁含量,但高铁含量的白云石多生成于埋藏较深的储层中,这与泥微晶白云石的成岩环境不符,在多个方面都已证实泥微晶白云石生成于(准)同生期成岩阶段,所以可得出结论,泥微晶白云石生成于海水成岩环境,具有与海水相似的低铁锰元素的特征,在阴极发光实验中不发光或发暗红色的光。
2、粉晶白云石
在阴极发光实验中观察粉晶白云石,可见其发暗红色的光且比较均一说明这种白云石成岩后再经受的成岩流体的改造较少,且其成岩较早位于浅埋藏的环境,碳酸盐岩在阴极发光中主要受到Fe、Mn 含量和 Fe/  Mn 比值的影响,据研究当碳酸盐岩中Mn含量较少时,该碳酸盐岩晶体的发光性主要受到Mn含量的影响,(准)同生期的泥微晶白云石在阴极射线下大部分不发光的特征证明了其较低Mn含量的海水成岩环境,已有研究证实后期成岩流体如大气水等比早期的海水具有更高的Fe、Mn值,所以可以判断粉晶白云石生成于浅埋藏期其成岩流体应为早期的海水与孔隙水,大气水混合后的产物。                                                                                                                                                                                                                    
3、细晶白云石
细晶白云石与粉晶白云石一样整体上发暗红色的光,但是细晶白云石在镜下观察时就可见其孔隙的发育要比粉晶白云石好的多,且这些孔隙多被后期流体溶蚀改造,在阴极发光中就可见沿孔隙的边缘白云石的发光要更亮一些,表明其被后期有更高Mn含量的流体改造的结果。此类白云石还可见雾心亮边结构的存在,在阴极射线下,具此结构的白云石晶体雾心处发暗红色的光而亮边处发光则相对明亮一些,表明此类白云石成岩时所经历的变化的成岩环境随着埋藏的加深海水在成岩中所起作用逐渐变小的特征。
4、中-粗晶白云石
研究区寒武系中-粗晶白云石在阴极发光下从发暗红色的光到发相对亮一些的红光的现象都存在。但与上文所述的晶体较小的白云石发暗红色的光的原因不同,中-粗晶白云石是中-深埋藏期的产物在这一成岩时期,海水的影响已经比较小了,成岩流体中Mn的含量也不是很低,但是随着埋藏的加深成岩流体中Fe的含量要增高的多,且研究区寒武系储层有热液作用的发生,热液中富含铁离子,所以中-粗晶白云石在阴极射线下也基本没有整体发明亮红光的存在,只有部分晶体多是受岩溶作用的影响边缘生长出在阴极射线下发明亮红光的环带。有些中粗晶白云石发育有多条明暗相间的环带,显示其受多期次多种类流体改造的特征。研究区构造作用强烈,有热液的侵入同样也有岩溶作用的发生,所以上述现象多有发生。
5、残余颗粒白云石
残余颗粒白云石也是生成于海水环境中,但由于泥晶套的存在且有残余颗粒白云石交代不强使得其Mn的含量要比海水环境高一些,相应的比起同为海水成岩环境的泥-微晶白云石在阴极射线下不发光其发光的强度要高一些。
6、不等晶白云石
在储层中有一部分白云石其晶体的大小和自形程度都不相同,但其阴极发光的能力却是差不多的,这部分白云石可判断其大小和自形程度是因埋藏深度不同,成岩环境温度的不同使其结晶速率的差异导致的,但其成岩流体应具备相似的Mn、Fe含量,且在同一次的白云石化事件中生成。
 
图22阴极发光特征
Fig.22Cathodoluminescence characteristics
4.3白云石化机理
国内外关于白云岩的成因即白云石化机理的研究现状在前文中已作详细叙述,普遍认为白云石化作用的进行对储层具有改善作用,这主要是因为首先白云岩与灰岩晶体结构本身的差异,白云岩具有更好的储集性能,随着白云石化作用的进行,储层孔隙度会增加,直至发生过白云石化作用,白云石晶体变大使的孔隙相应的会变小。其次白云石晶体具有更好的抗压实压溶作用的能力,使的较早期的孔隙可以更好的保留下来。塔里木盆地研究区寒武系储层经历了漫长的地质演化,整个储层几乎都已被白云石化,白云石化作用伴随了整个储层的演化历史,将其划分为准同生白云石化、埋藏期白云石化、热液白云石化三个期次及蒸发(毛细管浓缩)白云石化、渗透回流白云石化、混合水白云石化、埋藏白云石化、热液白云石化五种机理。
4.3.1准同生期白云石化机理
准同生白云岩形成于原始灰岩沉积物刚刚沉积后非常短暂的时间内,此时的原始灰岩沉积物富含孔隙水。准同生白云石多为泥-微晶白云石或粉晶白云石,这一时期的白云石晶体其碳氧同位素较重说明其生成环境为蒸发环境,锶同位素比值较其他白云岩低与原始海水相仿表明这一时期发生的白云石化作用的白云化流体应为为原始海水。在这一成岩时期,大致发生有三种白云石化机制。
蒸发泵白云石化:蒸发泵白云石化机理为在准同生白云石化阶段原始灰质沉积物刚刚沉积,这些刚沉积的原始灰质沉积物富含孔隙水,这些孔隙水在强蒸发作用下延毛细管向上蒸发,又因为海潮、风暴等原因不断得到海水的补充,沉积物中的石膏等矿物的沉积也使得在原始灰质孔隙水中的Mg2+/Ca2+值的升高,最终导致了这种含极高Mg2+/Ca2+值的孔隙水中白云石的沉淀并交代原始灰岩的白云石化机理。这种白云石化模式生成的多为泥微晶-粉晶白云岩,可见鸟眼等构造并常见石膏伴生。这种白云石化机理主要发生在潮坪沉积环境中。
 
图23潮坪环境蒸发云化作用模式示意图(顾家裕,2003)
渗透回流白云石化:这种白云石化机理与蒸发泵白云石化机理的不同是原始灰岩内的孔隙水随着其盐度的不断升高,密度增大,由于重力作用下沉至泻湖底发生回流,期间发生白云石化作用或交代原始灰质沉积物或在孔隙中胶结。同样生成泥微晶-粉晶白云岩,但渗透回流白云石化机制所生成的白云岩没有石膏伴生。
 
图24渗透回流云化作用模式示意图(顾家裕,2003)
近地表混合水白云石化:巴迪奥札曼尼(1973)初次用实验验证了大气水和正常海水的混合液对白云石和方解石的饱和程度的影响。当他用 5%的海水,和 70%的地下水混合时时,白云石饱和,方解石不饱和,在混合液为 30%的海水和 70%的地下水时,白云石早已过饱和了,但方解石仍然不饱和。因此,在海水所占比例为 5~30%的混合液中,将有白云石交代方解石的现象发生,从而导致白云石交代原有的碳酸钙沉积物以及作为胶结物沉淀于孔隙内,即白云化作用。
 
图25近地表环境混合水云化作用模式示意图(顾家裕,2003)
4.3.2埋藏期白云石化机理
塔里木盆地寒武系储层埋藏深,埋藏期久,可以持续稳定的发生白云石化作用,其含镁离子的流体来源主要为早期沉积物孔隙中残留的海水,也有矿物溶解释放镁离子,流体的运移动力有在浅埋藏阶段高盐度海水的回流作用,使其持续不断地白云化上覆台地的灰岩沉积物,最终使得整个台地的灰岩沉积物全部被胶带,且随着其交代作用的进行,还有埋藏的加深,成岩流体的温度逐渐升高,其对孔隙的改造作用也逐渐加强,中-深埋藏阶段由于埋藏加深,地层温度升高,白云化流体发生热对流作用,不断改造储层生成晶粒更大的白云石晶体,并在这个阶段发生过白云石化作用。且在整个埋藏期,持续的构造作用也为成岩流体的运移提供了不断的动力。
 
图26埋藏压实流云化作用以及深部混合水云化作用模式示意图(顾家裕,2003)
4.3.3热液白云石化机理
现在国内外普遍的观点是不管白云岩石怎样生成的,如果该白云岩生成时高于周围环境5℃以上,它就是热液白云岩,同理成岩流体高5℃以上就认为是热液。由此可知,热液白云岩在各个成岩带都有可能产出,并不一定是在深埋藏的成岩环境中。而且据目前的研究可知,热液白云岩的发育往往伴随着大的断层的存在,若没有大的断层或断裂带为最初的热液流体提供通道,热液流体将无法进入到最初较为致密的储层中,热液白云岩化也就无从谈起了。进入储层中的热液流体富含Mg2+沿段层运移,所以热液白云岩的发育并不仅限于深埋藏的某一段储层且多发育于大的断裂或溶蚀孔洞的位置。热液白云岩一般情况下为中-粗晶白云岩,在热液白云岩中会结晶沉淀有一种有特殊结构的白云石,这种特殊结构的白云石晶体较粗且晶形多为马鞍形,所以这种白云石晶体又多被称为-——鞍状白云石,这种白云石在镜下可见其晶面弯曲变形,表面比较干净,晶体多含包裹体,且在正交偏光下有波状消光的特征。研究区寒武系储层经历多期构造作用断层和断裂带多有发育,可见明显的热液侵入的特征,在储层储集空间的演化中,热液溶蚀可说是溶蚀孔洞大量发育的主要原因,但是就研究区白云岩储层的发育来说,热液白云岩化机理并不能说是主要的白云岩发育机理,虽然热液白云岩在研究区同样也有发育但是因研究区埋藏期久、埋藏深,在热液侵入储层之前早已经历了漫长且广泛的白云石化作用,储层多已被白云石化,所以热液白云石化在研究区多为次生作用如过白云石化作用,鞍形白云石的沉淀等,通过对研究区露头以及薄片的观察,研究区热液白云岩多发育于较大的溶蚀孔洞周围或延裂缝带分布,白云岩晶体为中-粗晶,可见鞍状白云石发育,具波状消光特征。在热液白云岩及鞍状白云石发育的地方,往往是优质的储集体。
4.4储层形成机理
4.4.1白云石化作用对储层的影响
在前文已详细叙述了研究区寒武系储层在各个阶段的白云石化机理,由于寒武系储层埋藏期久、白云石化流体来源多,经历了多期构造作用形成了大量的构造裂缝使得白云石化流体在储层中的运移通道丰富,所以在研究区寒武系的整个储层基本上都已被白云石化。正因为白云石化作用在储层中如此广泛而且深入地进行,所以国内外学者对于白云石化作用对储层的影响的研究一直很活跃。一般的认为随着储层的被白云石化,储层的孔隙度和渗透率是会增加的,这首先是因为白云石晶粒与原始沉积灰岩晶粒在结构上的差异,这种差异导致的随着原始灰岩被白云石化流体白云石化,储层的孔隙度会随之增加,其次在前文中已作叙述白云石在储层中较快发生胶结作用,而胶结作用的发生使得白云石晶粒的抗压实能力较强,由此早期的孔隙结构可以较好地保存下来,在深层的储层中由于受到来自上覆地层的压力更大这种抗压实能力的表现尤为重要,在研究区寒武系储层中压实作用也仅发生于早期成岩阶段。紧就这样看的话白云石化作用对储层的影响应该是积极正面的,但是实际情况要复杂得多,白云石化作用在早期确实起着积极正面的对储层发育的影响,但是随着过白云化作用的发生,白云石晶粒变大相应的孔隙就会缩小,在油气勘探中孔隙度好的白云岩储层虽然很多,但是孔隙度差白云岩发育非常紧凑的白云岩储层也不少,由此可见白云石化作用对储层发育的影响是复杂的,不可一概而论的。
研究区寒武系储层白云石化作用进行的时间久、方式多样尤其是在本研究区沉积后期经历了热液的侵入使得过白云石化作用普遍地发生,但是该储层埋藏深的特点也使得白云石的抗压实能力显得尤为重要,总体而言白云石化作用对研究区储层的影响可以说是中性的,于是其他地质作用对储层的改造就比较重要了。
4.4.2大气淡水溶蚀作用对储层的影响
大气淡水溶蚀在研究区寒武系储层的发育上还是占据着比较重要的地位的,在野外探查中,对研究区的几条露头观察都可看到许多顺层发育的顺层溶孔发育,这种顺层溶孔就应是大气淡水溶蚀的结果。大气淡水溶蚀对储层的发育应有两次溶蚀作用的发生,第一次是在(准)同时期成岩作用阶段,第二次是在储层进入埋藏期后又因为构造作用的影响是地层抬升再次暴露在地表的表生成岩阶段,两次大气淡水溶蚀作用对储层发育的影响是不同的,由这两次大气淡水溶蚀作用所形成的储集空间对储层的意义也有很大区别。
(1)第一次的大气淡水溶蚀作用发生在(准)同生期成岩阶段,在这一阶段白云石化作用刚刚发生,原岩还未被完全白云石化或者说白云石化作用进行的并不彻底,此时所形成的碳酸盐岩中许多组分被大气淡水选择性溶蚀掉形成具备被溶蚀物质外形的铸模孔隙,此类孔隙在(准)同生阶段应是广泛发育其在横向上具备连续性,但其溶蚀作用主要发生于地表作用时间不长且并不深入,所以这类孔隙在纵向上应是与致密岩层互层产出。由第一次大气淡水溶蚀作用形成的这类孔隙对储层的意义是,首先这类孔隙由于其生成较早受到了后期大量成岩作用的改造,易被充填或胶结而且这次溶蚀作用所形成的溶孔多是密集发育的针状孔,相互之间并不连通,若没有其他孔隙或裂缝的帮助极易变为没有什么意义的死孔隙,所以这类溶孔作为储集空间的意义往往并不大,但是若有其他裂缝或孔隙与这些早期的铸模孔隙相连通,这些铸模孔不光是可以作为储集空间存在关键是这些铸模孔中所留下来的流体是储层进入埋藏期后重要的流体来源。
(2)第二次大气淡水溶蚀作用发生在由于构造作用使地层抬升出露地表的表生作用阶段这次溶蚀作用又称作岩溶作用,这一次大气淡水溶蚀作用所形成的溶孔比第一次大气淡水溶蚀作用形成的溶孔其储集意义可要大得多,在这一次的溶蚀作用中,由于地表的白云岩已经经历了埋藏期早已完全被白云石化,白云石晶体比较稳定,所以大气淡水并不具备选择性溶蚀的条件。而这一次大气淡水溶蚀的发生主要是由于构造作用使地层抬升暴露地表所致,意味着大的不整合面的存在,所以其作用时间比较长,而大的不整合面意味着大的断层及断裂带的存在,这些断裂带是大气淡水进入地层的通道,因为是延断裂带进入地层,这一次的大气淡水溶蚀作用深度比较高,而大气淡水在断裂处汇聚集中进入地层共同作用往往容易形成较大型的溶蚀孔洞。总体而言,这一次的大气淡水溶蚀作用即岩溶作用具有作用时间长、作用深度深、多形成较大型的溶蚀孔洞且与构造作用密切相关的特点,其所形成的大型的溶蚀孔洞是非常好的储集空间,其在地层内运移的通道同样也是良好的油气运移通道,由此可见第二次大气淡水溶蚀作用对储层的发育具有非常好的意义,研究区构造作用多发,经历了这一期的大气淡水溶蚀作用,其对研究区寒武系储层的演化具有重要的意义。
4.4.3有机酸溶蚀作用
有机酸溶蚀理论在地球化学学科的发展中提出的较早,但是就其在储层发育中所起的作用仍然存在争议。该理论认为随着储层埋藏深度的增加,有机质在演化过程中会释放出二氧化碳并形成弱酸性流体,而且有机质的演化也会释放出有机酸,这种由有机质演化所形成的弱酸性流体和有机酸会对白云石进行溶蚀,进而产生或扩大储集空间。这种有机酸溶蚀的理论最早是加拿大学者Volkmar Schmidt(1979)提出的,其在研究中发现白云岩等碳酸岩类会受到来自有机质演化中释放出的酸性溶液的溶蚀形成溶蚀空间,但是仍被很多学者质疑其作用效果,可提出质疑的例子有很多,比如说,与藻类活动密切相关的碳酸盐岩储层中,围绕藻类中有机质的演化,应该形成大量集中发育的溶孔,但在实际情况中这类溶孔并未见到。研究区寒武系储层的演化伴随着有机质的演化成熟,在部分薄片中可以见到沥青质的存在,但在沥青质的周围,同样并未见到因有机酸的溶蚀作用而大量集中发育的溶孔,所以可以认为有机酸的溶蚀作用在本研究区寒武系储层中的确存在但并非研究区寒武系储层储集空间演化的主要作用。
 
4.4.4与TSR有关的溶蚀
TSR即热化学硫酸盐还原反应,是指水溶相硫酸盐和烃类在温度条件下所发生的氧化还原反应和BSR是在有硫酸盐还原细菌参与下的反应。在这个氧化还原反应过程中,有机质被部分或完全破坏并相应氧化产生水、二氧化碳以及碳酸盐岩矿物,而硫酸盐矿物在反应中会产生还原形式的硫,包括元素硫和H2S以及可能会生成有机含硫化合物。这两种与氧化还原反应的区别主要是,BSR是硫酸盐还原细菌参与下的低温反应;而TSR则是在温度高于130℃下非生物的反应。BSR因为有硫酸盐还原细菌参与反应过程所以该反应所需的环境温度相应会降低一些并且硫酸盐还原细菌的代谢作用要求环境温度也不可以过高,一般在0-80℃之间,而TSR没有硫酸盐还原细菌的参与反应要求的环境温度较高,一般大于130℃位于深埋藏的储层中,所以确定储集空间的演化与TSR有关的前提之一就是储层中深埋溶蚀的特征。 这BSR和TSR 的产物都含有酸性流体H2S 和 CO2,TSR成因的H2S和CO2酸性流体被实验模拟证实,可以促进白云岩和灰岩的溶解作用(马永生等,2007)。蔡春芳等(2012)、Cai et al.(2014)提出,在高于120C的油气储层中,富Ca2+的弱酸性的流体能促使白云石变得不稳定,其中Ca2+来自硬石膏不断的溶解作用。
CaMg(CO3)2+CaSO4+CH4+2H+=CaCO3+Mg2++Ca2++2HCO3-+H2O        
这一反应式显示,白云石和硬石膏都发生了溶解或被方解石所交代,这是一个增孔作用,或导致了原先孔隙的再分配。
由此可以看出TSR对储层孔隙发育的正面影响是多方面的,首先TSR成因的H2S和CO2酸性流体对储层的溶蚀作用可以扩大已有的孔隙,而在TSR发生比较强烈的地方,该处的流体含极高的H2S和CO2存在,流体会延周围与其连通的孔隙或裂缝运移进一步扩大其溶蚀作用的范围,而在该处若有大的断层或断裂带经过并与其连通,该处富含H2S和CO2的流体会沿此大的断裂向上层地层进行运移,使此TSR成因的H2S和CO2酸性流体的溶蚀作用影响范围进一步扩大到上层地层中,所以TSR虽然其作用发生的位置仅限于深埋储层中,但其影响范围却有可能扩大到上层的地层中有断层经过的区域,研究区寒武系储层构造作用频发断层发育,断层经过的上统地层中,断裂带周围溶蚀孔洞发育较好,可能受到来自TSR成因的H2S和CO2酸性流体的影响。
而根据蔡春芳等(2012)、Cai et al.(2014)提出的理论TSR使得储层中的白云石和溶解硫酸盐即硬石膏不断溶解或被方解石交代,导致原生孔隙的增大或孔隙的再分配,可以明显的改善储层。可见在这个反应中,溶解硫酸盐即硬石膏的存在是反应进行的关键因素,富Ca2+的弱酸性的流体能促使白云石变得不稳定。而关于硬石膏的存在与否,对白云石的溶解的影响前人已经做了许多研究,黄思静等(1996)做过关于这种影响的实验,实验是将白云石分别置于没有石膏的溶液以及含有石膏的溶液中,将其在两种溶液中溶解的状态进行对比,对比结果显示,白云石在前者中的溶解状态较差,而后者比前者明显溶解状态好很多,证实石膏的存在对白云石的溶解是有帮助的。但是还有研究证明,石膏对白云石溶解的这种影响只在环境温度较低时明显,随着环境温度的升高效果开始不明显甚至开始起反作用。在研究区寒武系储层中可见因硬石膏被选择性溶蚀发育而来的膏模孔,且寒武系储层埋藏深、时间久,发生上述反应的条件是充足的,而在镜下观察时可见发育有膏模孔的层段周围溶蚀孔隙确实发育较好,可判断其与上述作用的发生有关。
上文可以说明TSR在研究区寒武系储层发育中确实是存在并有积极作用的,但就研究区整个寒武系地层莱说,TSR作用对储层的影响还是区域性的,TSR成因的H2S和CO2酸性流体对上层地层的溶蚀依赖于断层的存在,而白云石和硬石膏的溶解或被方解石交代的现象依赖富Ca2+的弱酸性的流体的存在而在研究区寒武系地层中石膏的溶解现象也并不普遍仍有很多含膏地层中的石膏保存完好,所以可以说TSR作用对研究区寒武系储层的改善起到重要作用,但其并非研究区寒武系储层发育为优良储层的主要因素。
4.4.5热液溶蚀作用对储层的影响
对于热液流体目前国内外学者基本统一将其定义为高于该流体所在的环境温度5℃或以上温度的流体,在这个较统一的对热液的定义中并没有提及对环境的温度有所要求,所以热液对储层发育的影响并不限于深埋藏的储层,而是只要热液流体可以运移到的区域包括浅埋藏甚至近地表的地层,都可能有热液溶蚀作用的存在。在前文对热液白云石化作用的研究中同样证实了这一点。自2006 年 AAPG推出了一期特刊,首次探讨了热液对于白云岩储层的影响,提出部分热液溶蚀作用机理到目前热液作用仍是国内外研究的热点,并相继发现了许多与热液溶蚀作用相关的储层。
与热液白云石化相同,热液溶蚀作用发生的先决条件就是热液的存在,而大的断层的存在是由火山作用生成的岩浆热液进入到白云岩储层并在储层中运移的基础。所以由热液溶蚀作用所生成的溶蚀孔洞也多在断裂带的周围发育密集。而与热液白云石化不同的是,研究区寒武系储层在热液侵入之前已经经历了长时间的埋藏期,多种白云石化作用已经进行的较为广泛且深入,所以热液白云石化并不是主要的白云石化作用甚至在热液作用后期,热液流体对白云石的改造作用还会使得已有的白云石晶体加大,对储层的发育起到负面的影响,热液溶蚀作用在研究区寒武系储层储集空间的发育中具有极为重要的地位,热液溶蚀作用对白云岩储层的溶蚀有两种方式,首先侵入到储层中的热液本身就是酸性流体,其对储层的溶蚀效果非常明显,还有就是侵入的热液与储层中原本就有的流体接触,两者混合会导致地层中原本就有的流体的温度急剧提升,加大了该流体的化学腐蚀性,使得原本的溶蚀空间进一步扩大。研究区构造作用强烈,储层中广泛发育有大量的裂缝及断裂,为热液流体在储层中的运移提供了良好的条件,储层中溶蚀孔洞发育极好可以说热液溶蚀作用起到了最为重要的作用。
 
第5章储层控制因素
5.1沉积环境对储层的影响
沉积环境对储层形成的影响可以说是最为重要的,任何一个储层,在其成长阶段无论是其主要的成岩作用的发生亦或是其储集空间的演化形成,沉积相在其中都起到极为关键的作用,可以这样说沉积相是所有储层发育的基础。
研究区寒武系储层分布于三个沉积相带上,分别为开阔台地、局限台地和蒸发台地三种沉积相,其中研究区上寒武统丘里塔格组沉积相为开阔台地相,沉积环境为开阔台地环境,在沉积过程中,开阔台地环境水体较开阔,水动力较强,沉积物多为各种砾屑碳酸盐岩沉积,可进一步分为颗粒滩和开阔潮坪两种微相,两种微相呈互层状产出。
研究区下寒武统吾松格尔组主要为局限台地相沉积,沉积物主要为泥-粉晶白云岩,位于障壁岛后的潟湖及其周边潮坪环境,水体受限,潮汐作用较弱。中寒武统阿瓦塔格组和纱依里克组在蒸发台地相带,此相带的沉积环境为在炎热气候下的台地潮上带和内陆湖泊地带,沉积物主要为呈互层状产出的石膏和白云岩沉积物。
5.2构造作用对储层的影响
如果说沉积是储层形成的基础,沉积相的种类是储层所发生的成岩作用的决定因素的话,那么构造作用就是一个良好的储层演化的基础,构造作用的发生对储层中储集空间的形成与演化,油气运移通道的形成与演化均起到关键性的作用,尤其是油气的运移,有构造作用所形成的构造裂缝可以说是油气运移的主要通道。塔里木盆地柯坪地区在地质演化史上经历了许多次的构造作用,由构造作用进行的对储层改造的效果非常明显。笔者在对研究区寒武系储层进行研究的过程中,在镜下观察时发现该储层中构造裂缝极其发育且有多期次,各种规模的裂缝都有发育的特征,不同期次的裂缝交叉其中充填着不同期次的填充物的现象经常可见。并且在前文中已有交代储层在进入埋藏期后构造作用的发生为流体在储层中的运移提供了动力,虽然并非作为主要的动力存在。
由构造作用所产生的构造裂缝在储层的演化中占据了极其重要的地位,首先裂缝本身就可以作为储集空间存在,其次裂缝为成岩流体在储层中的运移提供了通道,在前文中已有描述,据对热液白云岩化作用的研究,热液白云岩化作用的发生往往与大的断裂带即大的断层的发育密切相关,热液流体最初进入储层的主要通道就是大的断裂带,热液白云岩往往发育在断层的周围,而鞍状白云石的发育也与热液作用密切相关,而据研究鞍状白云石的出现又往往意味着优质储层的发育,由此可见构造作用对储层发育的重要性。而研究区寒武系储层,裂缝发育极多,热液溶蚀对储层的改造现象非常明显,由此可知构造作用对研究区寒武系储层的重要性。
 5.3成岩作用的影响
塔里木盆的寒武系储层度过了漫长的演化过程,受到多种因素的影响,经历了多种成岩作用对储层的改造,研究区经历的成岩作用类型在上文已有叙述,总的来说,可根据这些成岩作用对储层储集空间发育的影响将其分为建设性的成岩作用和破坏性的成岩作用两种,其中对储层的发育有明显的建设性效果的有多期次及种类的溶蚀作用、破裂作用、压溶作用、早期的白云石化作用等,对储层的发育有明显破坏性的有胶结作用、过白云石化作用、自生矿物的充填等,研究区寒武系储层埋藏时间久,上述无论建设性的或破坏性的成岩作用均多有发生,该储层在这些成岩作用的共同影响下发展出了如今的储集体特征。
 
参考文献
【1】叶德胜,王恕一,张希明等.新疆塔里木地北部储层沉积、成岩特征及储层评价[M].成都科技大学出版社,1995. 
【2】 叶 德 胜 . 塔 里 木 盆 地 北 部 寒 武 ~ 奥 陶 系 碳 酸 盐 岩 的 深 部 溶 蚀 作 用 [J]. 沉 积 学报,1994,12(1):66~71. 
【3】于炳松,塔里木盆地北部寒武—奥陶纪层序地层格架[J].矿物学报,1996,16(3):298~303. 
【4】周世新,王先彬,妥进才,等.深层油气勘探现状和研究进展[J].天然气地球科学,1999,10 (6):1~8. 
【5】邵龙义 . 碳酸盐岩氧、碳同位素与古温度等的关系 [J]. 中国矿业大学学报 ,1994,23 (1):39~45. 
【6】 樊 太 亮 , 塔 里 木 盆 地 北 部 震 旦 系 ~ 古 生 界 层 序 地 层 特 征 [J]. 石 油 与 天 然 气 地质,1997,8(2):120~127. 
【7】艾华国,兰林英,等.塔里木盆地不整合面下的碳酸盐岩成岩作用及孔隙特征[J].新疆石油地质,1998,19(2):112~120. 
【8】沈昭国,陈永武,郭建华.塔里木盆地下古生界白云石成因机理及模式探讨[J].新疆石油地质,1995,16(4):319~323. 
【9】吴仕强,朱井泉,王国学,等.塔里木盆地寒武~奥陶系白云岩结构构造类型及其形成机理[J].岩石学报,2008,24(6):1390~1400. 
【10】张静,见义,罗平等.深埋优质白云岩储集层发育的主控因素与勘探意义[J].石油勘探与开发,2010,37(2):203~210. 
【11】朱井泉,吴仕强,王国学,等.塔里木盆地寒武一奥陶系主要白云岩类型及孔隙发育特征[J].地学前缘,2008,15 (2):67~79. 
【12】黄文辉,杨敏等.塔中地区寒武系~奥陶系碳酸盐岩 Sr 元素和 Sr 同位素特征[J].地球科学~中国地质大学学报
,2006.11,31(6):839~844.
【13】顾家裕,朱筱敏,贾进华,等.塔里木盆地沉积与储层[M].北京:石油工业出版,2003.185~204. 
【14】叶德胜,王根长,林忠民等.塔里木盆地北部寒武—奥陶系碳酸盐岩储层特征及油气前景[M].成都:四川大学出版社,2000. 
【15】刘永福,桑洪,孙雄伟,等.塔里木盆地东部震旦~寒武白云岩类型及成因[J].西南石油大学学报:自然科学版,2008,30(5):27~31. 
【16】 焦存礼 , 何治亮 , 邢秀娟等 . 塔里木盆地构造热液白云岩及其储层意义 [J]. 岩石学报,2011,27( 1):277~284.
【17】蔡春芳等, 2012. 川东北飞仙关组甲烷为主的 TSR 及其同位素分馏作用. 岩石学报 28(3): 889-894.
【18】蔡春芳等,1997. 塔里木盆地流体-岩石相互作用研究。地质出版社,155页.
【19】杜金虎等, 2014. 川中古隆起龙王庙组特大型气田战略发现与理论技术创新. 石油勘探与开发 (3):268-277.
【20】黄文明等, 2009. 四川盆地寒武系储层特征及优质储层形成机理. 石油与天然气地质, 30(5):566-575.
【21】黄文明等, 2011. 深层海相碳酸盐岩优质储层的形成、保存和破坏机制——以四川盆地震旦系—志留系为例. 地质科学 (3): 875-895.
【22】金民东等, 2015. 四川盆地磨溪—高石梯地区下寒武统龙王庙组颗粒滩特征及分布规律. 古地理学报 (3):347-358.
【23】金民东等, 2014. 四川磨溪—高石梯地区龙王庙组滩控岩溶型储集层特征及控制因素.石油勘探与开发, 41(6):650-660.
【24】李凌,等, 2008. 海平面升降对威远寒武系滩相储层的影响. 天然气工业, 28(4):19-21.
【25】马安来,金之钧,张水昌,等. 塔里木盆地寒武—奥陶系烃源岩的分子地球化学特征[J]. 地球化学,2006,35( 6) : 593-601
【26】李双建等, 2014. 四川盆地寒武系盐相关构造及其控油气作用[J]. 石油与天然气地质 (5):622-631.
【27】刘树根等, 2008. 四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题[J]. 岩性油气藏, 20(2):6-15.
【28】刘树根等, 2014. 四川盆地龙王庙组优质储层形成与分布的主控因素。成都理工大学学报(自然科学版), 41, 657-670.
【29】马腾, 谭秀成, 李凌,等. 四川盆地及邻区下寒武统龙王庙组颗粒滩沉积特征与空间分布. 古地理学报, 2015, 17(2):213-228.
【30】梅冥相等, 2006. 上扬子区下寒武统的层序地层格架及其形成的古地理背景. 现代地质, 20(2):195-208.
【31】邢凤存,张文淮,李思田. 热流体对深埋白云岩储集性影响及其油气勘探意义———塔里木盆地柯坪露头区研究[J]. 岩石学报,2011,27( 1) : 266-276
【32】陆朋朋,罗平,阳正熙,等. 柯坪断隆寒武—奥陶系硅质岩特征及储层分析[J]. 新疆地质,2012,30 ( 3) : 329-334
【33】刘伟,罗平,顾家裕,等. 塔里木盆地西克尔地区古岩溶储层露头表征[J]. 地质学报,2010,84( 8) : 1215-1222
【34】周刚,郑荣才,罗平,等. 塔里木盆地西克尔地区中奥陶统鹰山组生物礁沉积特征[J]. 新疆石油地质,2010,31( 4) : 365-368
【35】新疆地质矿产局地质矿产研究所,中国地质科学院地质研究所.新疆柯坪地区石炭系、二叠系及其生物群[M]. 北京: 海洋出版社,1987
【36】罗金海,车自成,周新源,等. 塔里木盆地西北缘二叠系礁灰岩的时空分布特征及其油气地质意义[J]. 地质论评,2007,53( 5) :600-607
【37】杨庚. 塔里木西北缘北西向古隆起的存在及油气勘探前景[J].新疆地质,2003,21( 2) : 157-162
【38】马德明,陈江力,曾昌民,等. 塔里木盆地西北缘柯坪冲断带的构造变形特征[J]. 地质力学学报,2007,13( 4) : 340-347
【39】王国林,李曰俊,孙建华,等. 塔里木盆地西北缘柯坪冲断带构造变形特征[J]. 地质科学,2009,44: 50-62
【40】妥进才,王先彬,周世新,等.深层油气勘探现状与研究进展[J].天然气地球科学, 1999, 10(6): 1-8.
【41】 石昕,戴金星,赵文智.深层油气藏勘探前景分析[ J].中国石油勘探, 2005, 10(1): 1-10.
【42】 谢锦龙,黄冲,王晓星.中国碳酸盐岩油气藏探明储量分布特征[J].海相油气地质, 2009, 14(2): 24-30.
【43】 张抗.塔河油田的发现及其地质意义[ J].石油与天然气地质, 1999, 20(2): 120-124.
【44】 周新源,王招明,杨海军,等.塔中奥陶系大型凝析气田的勘探和发现[J].海相油气地质, 2006, 11(1): 45-51.
【45】 马永生,郭旭升,郭彤楼,等.四川盆地普光大型气田的发现与勘探启示[J]. 2005, 51(4): 477-480.
【46】Schmoker J W, Hally R B. Carbonate porosity versus depth:A predictable relation for South Florida[J]. AAPG Bulletin,1982, 66(12): 2561-2570.
【47】] Hally R B, Schmoker J W. High-porosity Cenozoic carbonaterocks of south Florida: Progressive loss of porosity withdepth[J]. AAPG Bulletin, 1983, 67(2): 191-200.
【48】 Scholle P A, Hally R B. Burial diagenesis: Out of sight, outof mind[M]∥ Schneidermann N, Harris P M. Carbonate Ce-ments. SEPM 1985, 36(9): 309-334.
【49】Ehrenberg S N, Nadeau P H. Sandstone vs carbonate petro-leum reservoirs: A global perspective on porosity-depth andporosity-permeability relationships[ J]. AAPG Bulletin,2005, 89(4): 435-445.
【50】Weyl P K. Porosity through dolomitization: Conservation-of-mass requirements[ J]. Journal of Sedimentary Petrology,1960, 30: 85-90.
【51】Lucia, F J. Carbonate Reservoir Characterization: An Inte-grated Approach[M]. New York: Springer, 2007.
【52】Schmidt V, McDonald D A. The role of secondary porosity inthe course of sandstone diagenesis[J].SEPM Special Publica-tion, 1979, 26: 175-207.
【53】 Surdam R C, Boese S W, Crossey L J. The chemistry of sec-ondary porosity[J]. AAPG Memoir, 1984, 37: 127-150.
【54】 Mazzullo S J, Harris P M. Mesogenetic dissolution: Its rolein porosity development in carbonate reservoirs[ J]. AAPGBulletin, 1992, 76: 607-620.
【55】马永生,郭彤楼,朱光有,等.硫化氢对碳酸盐岩储层溶蚀改造作用的模拟实验证据:以川东飞仙关组为例[J].科学通报, 2007, 52(增刊): 136-141.
【56】 王一刚,窦立荣,文应初,等.四川盆地东北部三叠系飞仙关组高含硫气藏H2S成因研究[J].地球化学, 2002, 31(6):517-524.
【57】 朱光有,张水昌,梁英波,等.川东北飞仙关组H2S的分布与古环境的关系[J].石油勘探与开发, 2005, 32(4): 65-69.
【58】 朱光有,张水昌,梁英波,等.川东北地区飞仙关组高含H2S天然气TSR成因的同位素证据[ J].中国科学: D辑,2005, 35(1): 65-69.
【59】 朱光有,张水昌,梁英波,等.川东北飞仙关组高含H2S气藏特征与对烃类的消耗作用[ J].沉积学报, 2006, 24(2):300-308.
【60】 朱光有,张水昌,马永生,等. TSR(H2S)对石油天然气工业的积极性研究: H2S的形成过程促进储层次生孔隙的发育[J].地学前缘, 2006, 13(3): 141-149.
【61】 杜春国,郝芳,邹华耀,等.热化学硫酸盐还原作用对碳酸盐岩气藏的化学改造:以川东北地区长兴组—飞仙关组气藏为例[J].地质学报, 2007, 81(1): 119-126.
【62】 武芳芳,朱光有,张水昌,等.塔里木盆地塔中I号断裂带西缘奥陶系油气成藏与主控因素研究[J].地质评论, 2010, 56(3): 339-348.
【63】蔡春芳,邬光辉,李开开,等.塔中地区古生界热化学硫酸盐还原作用与原油中硫的成因[J].矿物岩石地球化学通报,
2007, 26(1): 44-48.
【64】李开开,蔡春芳,蔡镠璐,等.塔中地区上奥陶统热液流体与热化学硫酸盐还原作用[J].石油与天然气地质, 2008, 29(2): 217-222.
【65】 朱光有,戴金星,张水昌,等.含硫化氢天然气的形成机制及分布规律研究[J].天然气地球科学, 2004, 15(2): 166-170.
【66】 Cal C F, Wang J Y, Gu J Y. Fluid-Rock Interaction in Chi-nese Sedimentary Basins[J]. Journal of the graduate school ofthe Chinese Academy of Sciences, 2005, 22(2): 239-247.
【67】 Machel H G. Bacterial thermochemical sulfate reduction indiagenetic settings: Old and new insights[ J]. SedimentaryGeology, 2001, 140: 143-175.
【68】 丁康乐,李术元,岳长涛,等.硫酸盐热化学还原反应的研究进展[J].石油大学学报:自然科学版, 2005, 29(1): 150-155.
【69】 Hao F, Guo T L,Zhu Y M, et al. Evidence for multiple sta-ges of oil cracking and thermochemical sulfate reduction in thePuguang gas field, Sichuan Basin, China[ J]. AAPG Bulle-tin, 2008, 92: 611-637.
【70】 Hill C A. H2S-related porosity and sulfuric acid oil-field karst[J]. AAPG Memoir, 1995, 37: 301-305.
【71】 黄思静, Qing H R,胡作维,等.四川盆地东北部三叠系飞仙关组硫酸盐还原作用对碳酸盐成岩作用的影响[ J].沉积学报, 2007, 25(6): 815-824.
【72】 张建勇,刘文汇,范明,等. TSR产物对碳酸盐岩储层是否具有改良作用:实验地质学的依据[ J].海相油气地质,2008, 13(2): 57-61.
【73】 Sassen R, Moore C H. Framework of hydrocarbon genera-tion and destruction in eastern Smackover trend[ J]. AAPGBulletin, 1988, 72: 649-663.
【74】Anderson, G.M., Garven, G., 1987. Sulfate - sulfide - carbonate associations in Mississippi Valley-type lead-zinic deposits. Economic Geology 82, 482-488.
【75】Anderson, G.M., Thom, J., 2008. The role of thermochemical sulfate reduction in the origin of Mississippi Valley-type deposits. II. Carbonate–sulfide relationships. Geofluids 8, 27–34
【76】Budai, J.M., Lohmann, K.C., Owen, R.M., 1984. Burial dedolomite in the Mississipian Madison limestone, Wyoming and Utah thrust belt. J. Sed. Petrol. 54, 276–288.
【77】Cai, C.F., Li, KK, Li, H.T., Zhang, B.S., 2008. Evidence for cross formational hot brine flow from integrated 87Sr86Sr, REE and fluid inclusions of the Ordovician veins in Central Tarim. Applied Geochemistry 23, 2226-2235
【78】Cai, C.F., He, W.X., Jiang, L., Li, K.K., Xiang, L., Jia, L.Q., 2014. Petrological and geochemical constraints on porosity difference between Lower Triassic sour- and sweet-gas carbonate reservoirs in the Sichuan Basin. Marine and Petroleum Geology 56, 34-50. 
【79】Jiang, L., Worden, R.H., Cai C.F., Shen, A.J., Crowley, S.F., Xu, Z.H., 2017. Diagenesis of an evaporite-related carbonate reservoir in deeply buried Cambrian strata, Tarim Basin, Northwest China. AAPG (in press).
【80】Cai, C.F., Zhang, C.M., Cai, L.L., Wu, G.H., Jiang, L., Xu, Z.M., Li, K.K., Ma, A.L., Chen, L.X., 2009c. Origins of Palaeozoic oils in the Tarim Basin: Evidence from sulfur isotopes and biomarkers. Chemical Geology 268,197-210. 
【81】蔡春芳, 李开开, 李斌, 蔡镠璐, 姜磊,2009b.塔河地区奥陶系碳酸盐岩缝洞充填物的地球化学特征及其形成流体分析. 岩石学报 25(10), 2399-2404. 
【82】Cai, C.F., Li KK., Ma, A.L., Zhang, C.M., Xu, Z.M., Worden, R.H., Wu, G.H., Zhang, B.S., Chen, L.X., 2009a. Distinguishing Cambrian from Upper Ordovician source rocks: Evidence from sulfur isotopes and biomarkers in the Tarim Basin. Organic Geochemistry 40, 755-768.
【83】Cai, C.F., Amrani, A., Worden, R.H., Xiao, Q.L., Wang, T.K., Gvirtzman, Z., Li, H.X., Said-Ahmad, W., Jia, L.Q. , 2016. Sulfur isotopic compositions of individual organosulfur compounds and their genetic links in the Lower Paleozoic petroleum pools of the Tarim Basin, NW China. Geochimica et Cosmochimica Acta, 182, 88–108.
【84】Cai, C.F., Xiao, Q.L., Fang, C.C., Wang, T.K., He, W.X., Li, H.X. , 2016. The effect of thermochemical sulfate reduction on formation and isomerization of thiadiamondoids and diamondoids in the Lower Paleozoic petroleum pools of the Tarim Basin, NW China. Organic Geochemistry, 101, 49–62.
【85】Jia, L.Q., Cai, C.F., Jiang, L., Zhang, L., Li, H.X., Zhang, W. , 2016. Petrological and geochemical constraints on diagenesis and mesogenetic dissolution of the Ordovician carbonate reservoirs in the Tazhong area, Tarim Basin, NW China. Marine and Petroleum Geology, 78, 271-290 
【86】Jiang, L., Cai, C.F., Worden, R.H., Crowley, S. F., Jia, L.Q., Zhang, K., Duncan, I.J., 2016. Multiphase dolomitization of deeply buried Cambrian petroleum reservoirs, Tarim Basin, Northwest China. Sedimentology 63, 2130-2157.
【87】蔡春芳、赵龙,2016. 热化学硫酸盐还原作用及其对油气与储集层的改造作用:进展与问题。矿物岩石地球化学通报 35(5),851-859。
【88】李开开,蔡春芳,蔡镠鏴,2008. 塔中地区上奥陶统热液流体与热化学硫酸盐还原作用.石油与天然气地质,2(29):217-222 
【89】Cai, C.F., Hu, G.Y., Li, H.X., Jiang, L., He, W.X., Zhang, B.S., Jia, L.Q., Wang, T.K, 2015c. Origins and fates of H2S in the Cambrian and Ordovician in Tazhong area: evidence from sulfur isotopes, fluid inclusions and production data. Marine and Petroleum Geology, 67, 408-418.
【90】Cai, C.F., Zhang, C.M., Worden, R.H., Wang, T.K., Li, H.X., Jiang, L., Huang S.Y., Zhang, B.S., 2015b Application of sulfur and carbon isotopes to oil–source rock correlation: A case study from the Tazhong area, Tarim Basin, China. Organic Geochemistry, 83-84,140-152.
【91】Cai, C.F., Xiang, L., Yuan, Y.Y., He, X.Y., Chu, X.L., Chen, Y., Xu, C.L, 2015a. Marine C, S and N biogeochemical processes in the redox-stratified Early Cambrian Yangtze ocean. Journal of the Geological Society (London), 172 (3), 390-406. 
【92】Dravis, J.J., Muir, I.D., 1991. Pervasive burial dissolution of early and late dolomites in Devonian pools, Alberta, Western Canada. AAPG Bull. 75, 564-564.
【93】Davies, G.R., Smith, L.B., 2006. Structurally controlled hydrothermal dolomite reservoir facies: An overview. AAPG Bull. 90, 1641–1690.
【94】Ehrenberg, S. N., Eberli, G. P., Keramati, M., Moallemi, S. A., 2006. Porosity-permeability relationships in interlayered limestone-dolostone reservoirs. AAPG Bull. 90, 91-114.
【95】Ehrenberg,S.N., Walderhaug, O., Bjørlykke, K., 2012. Carbonate porosity creation by mesogenetic dissolution: Reality or illusion? AAPG Bull. 96, 217–233.
【96】Eltom, H., Abdullatif, O., Makkawi, M., Al-Ramadan, K., Abdulraziq, A., 2015. Porosity evolution within high-resolution sequence stratigraphy and diagenesis framework: outcrop analog of the upper Jurassic Arab-D reservoir, Central Saudi Arabia. Arabian Journal of Geosciences 8, 1669-1690.
【97】Fu, Q.L., Qing, H.R., Bergman, K. M., Yang, C., 2008. Dedolomitization and calcite cementation in the Middle Devonian Winnipegosis Formation in Central Saskatchewan, Canada. Sedimentology 55, 1623–1642.
【98】Gregg J M and Shelton K L, 1989. Minor-and trace-element distributions in the Bonneterre Dolomite (Cambrian), southeast Missouri: Evidence for possible multiple-basin fluid sources and pathways during lead-zinc mineralization. Geological Society of America, 101 (2): 221-230
【99】Heasley, E.C., Worden, R.H., Hendry, J.P., 2000. Cement distribution in a carbonate reservoir: recognition of a palaeo oil-water contact and its relationship to reservoir quality in the Humbly Grove field, onshore, UK. Marine and Petroleum Geology 17, 639–654.
【100】Heydari, E., 1997a. The role of burial diagenesis in hydrocarbon destruction and H2S accumulation, upper Jurassic Smackover Formation, Black Creek Field, Mississippi. AAPG Bull. 81, 26-45.
【101】Heydari, E., 2003. Meteoric versus burial control on porosity evolution of the Smackover Formation. AAPG Bull. 87, 1779-1797.
【102】Jiang, L., Cai, C.F., Worden, R.H., Li, K.K., Xiang, L., Chu, X.L., Shen, A.J., Li, W.J, 2015. Rare earth element and yttrium (REY) geochemistry in carbonate reservoirs during deep burial diagenesis: Implications for REY mobility during thermochemical sulfate reduction. Chemical Geology, 415, 87–101. 
【103】Jiang, L., Worden, R.H., Cai, C.F., 2015 Generation of isotopically and compositionally distinct water during thermochemical sulfate reduction (TSR) in carbonate reservoirs: Triassic Feixianguan Formation, Sichuan Basin, China. Geochimica et Cosmochimica Acta, 169, 249-262.
【104】Jiang, L., Pan, W., Cai, C.F., Jia, L.Q., Pan, L., Wang, T.K., Li, H. X., Chen, S. L., Chen, Y. , 2015 Fluid mixing induced by hydrothermal activity in the ordovician carbonates in Tarim Basin, China. Geofluids, 169, 249-262.
【105】Jia, L.Q., Cai, C.F., Yang, H., Li, H.X., Wang, T., Zhang, B., Jiang, L., Tao, X.W. , 2015 Thermochemical and bacterial sulfate reduction in the Cambrian and Lower Ordovician carbonates in the Tazhong Area, Tarim Basin, NW China: Evidence from fluid inclusions, C, S and Sr isotopic data. Geofluids, 15, 421–437. 
【106】Jones, J.D., Xiao, Y., 2005. Dolomitization, anhydrite cementation, and porosity evolution in a reflux system: Insights from reactive transport models. AAPG Bull. 89, 577-601.
【107】Li, K.K., Cai, C.F., Jiang, L., Cai, L.L., Jia, L.Q., Zhang, B., Xiang, L., Yuan, Y.Y., 2012. Sr evolution in the Upper Permian and Lower Triassic carbonates, Northeast Sichuan Basin, China: constraints from chemistry, isotope and fluid inclusions. Applied Geochemistry 27, 2409- 2424.
【108】Luhmann, A.J., Kong, X.Z., Tutolo, B.M., Garapati, N., Bagley, B.C., Saar, M.O., Seyfried Jr., W.E., 2014. Experimental dissolution of dolomite by CO2-charged brine at 100 °C and 150 bar: Evolution of porosity, permeability, and reactive surface area. Chemical Geology 380, 145-160.
【109】Moore, C.H., Druckman, Y., 1981. Burial diagenesis and porosity evolution, Upper Jurassic Smackover, Arkansas and Louisiana: AAPG Bull. 65, 597-628.
【110】Morad S, Al-Aasm IS, Nader FH, Ceriani A, Gasparrini M, Mansurbeg H, 2012. Impact of diagenesis on the spatial and temporal distribution of reservoir quality in the Jurassic Arab D and C Members, offshore Abu Dhabi oilfield, United Arab Emirates. GeoArabia, 17, 17–56.
【111】Nader, F. H., Boever, E. De, Gasparrini, L. M., et al., 2013. Quantification of diagenesis impact on the reservoir properties of the Jurassic Arab D and C Members (Offshore, U.A.E.). Geofluids 13, 204–220.