魏巍

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宗齐酆
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1 5 年月, 第卷, 第 4 期, 页 December 5,Vol.,No.4, pp 高校地质学报 Geological Journal of China Universities DOI:.68/j.issn 内蒙查干凹陷下白垩统碎屑岩储层异常高孔带分布特征与成因分析, 魏巍, 朱筱敏,*,,, 谈明轩, 国殿斌, 苏惠, 蒋飞虎, 赵其磊,, 薛梦戈. 中国石油大学 ( 北京 ) 地球科学学院, 北京 49;. 中国石油大学 ( 北京 ) 油气资源与探测国家重点实验室, 北京 49;. 中国石化中原油田分公司石油勘探开发研究院, 濮阳 457 摘要 : 为了解查干凹陷致密背景下优质储集层的形成和分布, 文中应用岩心实测孔隙度测井孔隙度以及铸体薄片等资料, 研究了查干凹陷白垩系巴音戈壁组储层异常高孔带的分布特征及其成因结果表明, 巴音戈壁组储层纵向上发育两个异常高孔带, 深度范围为 9~ m 和 5~ m, 对应平均孔隙度分别为 7% 和 5.% 平面上, 第 I 异常高孔带储层埋藏浅, 主要分布在中央构造带扇三角洲前缘砂砾岩和细砂岩中, 第 II 异常高孔带储层埋藏较深, 主要分布在乌力吉构造带和额很洼陷的扇三角洲前缘细砂岩中不同地区异常高孔带成因不同中央构造带异常高孔带主要受大气水淋滤作用影响, 其次受有机酸作用影响 ; 乌力吉构造带异常高孔带主要受深部酸性热流改造作用影响, 热流沿毛西断裂上侵溶蚀储层中碳酸盐胶结物和长石颗粒等形成大量溶孔 ; 额很洼陷异常高孔带主要与来自深凹区的有机酸溶蚀作用有关关键字 : 异常高孔带 ; 有机酸 ; 热流体 ; 致密砂岩 ; 巴音戈壁组 ; 查干凹陷中图分类号 :P68. 文献标识码 :A 文章编号 :6-749 (5) Distribution and Origin Analysis of Anomalously High Porosity Zones of the Bayingebi Formation in the Cretaceous in the Chagan Sag WEI Wei,, ZHU Xiaomin, *, TAN Mingxuan,, GUO Dianbin,, SU Hui, JIANG Feihu, ZHAO Qilei, XUE Mengge,. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 49, China;. State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 49, China;. Research Institute of Petroleum Exploration Development, Zhongyuan oilfield company, Sinopec, Puyang 457, China Abstract: In order to identify the formation and distribution of high-quality reservoir under conditions of tight sandstone reservoirs, the distributions and origins of the anomalously high porosity zones of the Bayingebi Formation in the Cretaceous in the Chagan Sag were studied by using the data of measured porosity, logging porosity, thin sections, blue epoxyres in-impregnated thin sections and SEM. The results show that there are two anomalously high porosity zones at depths of 9- m and 5- m, respectively, with an average porosity range of 7% to 5.%. The first anomalously high porosity zone is mainly distributed in the middle-shallow horizons, and consists of fine sandstone and conglomerate reservoirs that were deposited in the fan delta front of the Central tectonic zone. The second one is distributed in the deep horizons, and consists of fine sandstone reservoirs in the fan delta front of Wuliji tectonic zone and 收稿日期 : 5--8; 修回日期 :5-7- 基金项目 : 国家油气重大专项 (ZX59--4); 国家油气重大专项 (ZX5-) 联合资助作者简介 : 魏巍, 女,988 年生, 博士, 从事储层沉积和成岩研究 ; hunqiu8854@gmail.com * 通讯作者 : 朱筱敏,96 年生, 教授, 从事沉积储层方面的教学与科研工作 ; xmzhu@cup.edu.cn

2 4 期魏巍等 : 内蒙查干凹陷下白垩统碎屑岩储层异常高孔带分布特征与成因分析 665 Ehen subsag. The origin of anomalously high porosity zone varies in different tectonic zones. The origin of high porosity zone is related to the leaching of meteoric water in Central tectonic zone, geothermal fluid dissolution in Wuliji tectonic zone, and organic acid dissolution in the Ehen subsag. Key words: Anomalously high porosity zone; organic acid; geothermal fluid; tight sandstone; Bayingebi Formation; Chagan Sag Corresponding author: ZHU Xiaomin, Professor; xmzhu@cup.edu.cn 随着常规油气勘探开发程度的不断提高, 油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越, 是石油工业发展的必然趋势 ( 邹才能等,) 在致密砂岩储层背景下, 部分孔隙度渗透率相对较高的异常孔隙发育带是致密砂岩气高产的必要条件 ( 赵彦超和郭振华,6), 也是现阶段致密砂岩油气勘探开发的首选目标 ( 戴金星等,; 邹才能等,) 在沉积盆地储层中存在异常高孔带, 这已成为不争的事实, 但其分布和成因仍是困扰地质家的难题近年来, 众多国内外学者研究表明, 微晶石英包壳粘土包壳早期油气充注超压构造作用及次生孔隙发育是致密砂岩发育异常高孔带的主要原因, 有利的构造背景与沉积相带空间配置关系是控制异常高孔隙带空间分布的主要因素 (Bloch et al.,;saller et al.,4;yuan et al., 5; 袁珍等,; 张霞等,) 查干凹陷是银根额济纳旗盆地中勘探程度最高和评价较有利的沉积单元自上世纪五十年代至今, 历经稠油到稀油的勘探, 越来越多的高产油井表明其具有丰富的资源潜力, 亟需勘探突破 ( 卫平生等,6; 魏巍等,4) 近年来, 在研究区乌力吉构造带祥 6- 祥 8 等井巴音戈壁组储层中, 发育大量的黄豆粒状大小的溶蚀孔, 孔洞中充填沥青或原油, 储量规模达 5 万吨 ( 王新民等,; 王生朗等,; 王国力和吴茂炳,5; 李聪等,; 魏巍等,4; 魏巍等,5a, b) 这种特殊的异常孔洞可形成异常高孔带, 并可形成具有商业价值的油气田因此, 分析致密砂岩储层中的异常高孔带的成因和分布, 是目前查干凹陷深层天然气勘探开发中亟待解决的问题本文在全面搜集和整理查干凹陷自勘探以来储层分析化验资料的基础上, 从 4 口新井中钻取块样品, 进行一系列的新测试, 如岩石物性粘土矿物分析等基于 58 个实测孔隙度 5 块铸体薄片和 4 块扫描电镜资料等, 研究查干凹陷巴音戈壁组储层异常高孔带的分布特征, 探讨成因, 为查干凹陷的有利储层预测和油气勘探开发提供科学的依据区域地质概况银根额济纳旗盆地 ( 简称银 - 额盆地 ) 位于四大板块 ( 塔里木哈萨克斯坦西伯利亚华北板块 ) 结合部位, 处于内蒙古自治区西部, 受阿尔金走滑断裂系的影响, 该盆地具有多隆多凹隆凹相间的基本结构, 多呈 NE 走向展布查干凹陷位于内蒙古乌拉特后旗, 银额盆地的东北端, 北西和西侧与西尼凸起为邻, 东邻楚干凸起, 东南侧紧靠狼山, 是一个勘探程度较低的凹陷, 北东长 6 km, 北西宽 4 km, 勘探面积约 km ( 图 ) 查干凹陷是一个断拗复合的中新生代凹陷, 主要发育下白垩统, 自下而上发育巴音戈壁组 ( 巴一段巴二段 ) 苏红图组 ( 苏一段苏二段 ) 和银根组, 与其下的二叠系及其上的上白垩统呈角度不整合 ( 吴少波等,; 杨国臣等, ) 其中, 苏红图组埋藏较浅, 埋深 8~ m; 下部巴音戈壁组主要埋深 6~4 m 巴音戈壁组沉积时期, 受燕山 III 幕构造运动影响, 湖盆进入初始断陷期, 主要发育近岸水下扇和扇三角洲相, 凹陷中部为较深水湖相沉积, 发育主力烃源岩苏红图组沉积初期, 受燕山 III 幕构造运动影响, 凹陷内断陷活动更强烈, 伴有多期火山喷发, 发育多套火山岩 - 滨浅湖 - 扇三角洲相沉积组合 ( 吴少波等,; 李聪等,) 银根组沉积期, 断层活动减弱, 凹陷为断 - 拗转化型, 主要发育冲积 - 河流相银根组沉积末期, 受燕山 IV 幕构造运动的影响, 凹陷发生大幅度的抬升乌兰苏海图组沉积期, 断陷活动停止, 进入稳定拗陷阶段 ( 李仁甫等, 9; 杨国臣等, ) 以构造- 沉积为背景, 查干凹陷具有二凹一凸的特点, 发育西部次凹毛墩次凸和东部次凹 ( 魏巍等,4) 其中, 西部次凹为主要勘探区, 即本文的重点研究区有效储层主要分布在巴音戈壁组碎屑岩中, 是本文重点研究层段

3 666 高校地质学报卷 4 期 Fig. 图查干凹陷构造分区图 (a) 及综合柱状图 (b) Structural unit division map of the Chagan sag(a) and the stratigraphic column (b) 储层岩石学特征口井 76 块样品的薄片鉴定表明, 查干凹陷下白垩统巴音戈壁组储层主要为长石岩屑砂岩, 少量岩屑砂岩和岩屑长石砂岩 ( 图 ) 碎屑组分主要为石英长石和岩屑, 石英含量平均为 9.% 长石含量平均为 4.8%, 主要为斜长石与钾长石, 斜长石为主岩屑含量平均为 6.%, 发育花岗岩变质岩和碳酸盐岩岩屑岩石粒级变化大, 包括砾岩砂砾岩含砾砂岩细砂岩粉砂岩及泥岩等, 整体以粗粒碎屑岩为主碎屑颗粒呈棱角 - 次棱角, 分选差 - 中等颗粒支撑为主, 多为点 - 线线 - 点接触填隙物包括杂基和胶结物, 杂基以泥质为主, 平均含量为 6.5%, 胶结物以碳酸盐为主, 平均含量为.4%, 其中方解石 ( 包括含铁方解石 ) 占胶结物含量的 45%, 白 Q II I III IV V VI VII Ⅰ 为石英砂岩 ;Ⅱ 为长石石英砂岩 ;Ⅲ 为岩屑石英砂岩 ;Ⅳ 为长石砂岩 ;Ⅴ 为岩屑长石砂岩 ;Ⅵ 为长石岩屑砂岩 ;Ⅶ 为岩屑砂岩 I: Quartz arenite; II: Subfeldsarenite; III: Sublitharenite; IV: Arkose; V: Lithic arkose; VI: Feldspathic litharenite; VII: Litharenite 图 Fig. 查干凹陷下白垩统巴音戈壁组碎屑岩三角图 Ditrital composition of clastic reservoir of Bayingebi Formation in the Lower Cretaceous in the Chagan sag 8 6 4

4 4期 667 魏巍等内蒙查干凹陷下白垩统碎屑岩储层异常高孔带分布特征与成因分析云石包括含铁白云石占 54% 还有少量黄铁于孔隙型储层铸体薄片观察表明巴音戈壁组矿胶结类型主要为孔隙式胶结偶有基底胶储层储集空间类型为原生孔隙和次生孔隙以次结整体上查干凹陷下白垩统碎屑岩为近源堆生孔隙为主其中次生孔隙多为粒间溶孔占总孔隙的 45.9% 其次为残余原生粒间孔和粒内溶积具有低成分成熟度低结构成熟度和高胶结孔占总孔隙的.9% 6.4% 杂基间微孔最物含量的两低一高特征少占总孔隙的 4.78% 异常高孔带分布特征图 4 左侧是巴音戈壁组储层孔隙度随深度变 8 口井 94 件实测岩心物性数据的统计结果表化趋势图中黑色虚线代表巴音戈壁组储层的正在.9% ~4% 之间平均为 6.48% 属于致密储生粒间孔和由于胶结作用而缩小的原生粒间孔的明研究区下白垩统巴音戈壁组储层孔隙度变化常压实趋势是应用铸体薄片资料先统计出原层储层孔隙度和渗透率相关性较好呈线性关面孔率之和然后根据面孔率和孔隙度的相关曲系图 R=.65 表明储层的渗滤通道主要依线做出的一条趋势线图中黑色实线是储层孔赖于与孔隙有关的空间而非裂缝等其它通道属隙度的包络线由此清晰可见纵向上的巴音戈壁组储层发育两个异常高孔带深度范围为 9~ m 5~ m 平面上这两个高孔带在各地区内的分布特征有所差异第 I 高孔 5 L 带储层主要分布于中央构造带孔隙多为长石颗粒溶孔图 5a 和岩屑溶孔图 5b 第 II 高孔带主要分布于乌力吉构造带和额很凹陷孔隙多为碳酸盐胶结物溶孔图 5c d 其次为长石颗 N=67 N #L 5.. F 粒溶孔其中孔隙度较高的样品主要分布在乌 F 力吉构造带是目前勘探开发的重点区带岩心 < #L 观察表明在邻近毛西断裂的乌力吉构造带中大部分井钻遇巴音戈壁组储层如祥 6- 井 8~ $F)(h- μm) 图 Fig. 84 m 段祥 6- 井 767~776 m 段等发育大量查干凹陷下白垩统巴音戈壁组不同等级的溶蚀孔洞溶蚀孔洞一般有 ~ mm 储层孔隙度和渗透率关系大小少量的大于 4 mm 录井显示油斑油迹等 Reservoir porosity and permeability of Bayingebi 图 6 Formation in the Lower Cretaceous in Chagan sag km. g/l - μm 4 6 Ro % N #L.5 F F 图4 % 5 查干凹陷下白垩统巴音戈壁组储层物性的影响因素 Fig. 4 The influence of reservoir quality of Bayingebi Formation in the Lower Cretaceous in Chagan sag

668 高校地质学报卷 4期 (a) 意 7 9.7 m 长石溶蚀孔 b 意 4 675.6 m 岩屑溶孔 c 祥 888.7 m kb 碳酸盐胶结物溶蚀孔 d 意 695.

7 m; (b) Lithic fragment dissolution pores, Y4, 675.

7 m; (d) Calcite cement dissolution pores, Y, 695.45 m Fig.

the Lower Cretaceous in Chagan sag (a) 祥 6-8 m 灰色油斑砂砾岩溶孔发育 b 祥 6-775 m 灰黄色油斑砂砾岩溶孔不均匀发育 (a)

yellow conglomerate sandstone with oil stain and uneven pores, X6-, 775 m Fig.

5 668 高校地质学报卷 4期 (a) 意 m 长石溶蚀孔 b 意 m 岩屑溶孔 c 祥 m kb 碳酸盐胶结物溶蚀孔 d 意 m 方解石胶结物溶蚀 (a) Feldspar dissolution pores, Y7, 9.7 m; (b) Lithic fragment dissolution pores, Y4, m; (c) Carbonate cement dissolution pores, X, m; (d) Calcite cement dissolution pores, Y, m Fig. 5 图 5 查干凹陷下白垩统巴音戈壁组储层微观特征 Reservoir microscopic characteristics in the Bayingebi Formation of the Lower Cretaceous in Chagan sag (a) 祥 6-8 m 灰色油斑砂砾岩溶孔发育 b 祥 m 灰黄色油斑砂砾岩溶孔不均匀发育 (a) Gray conglomerate sandstone with oil stain and massive dissolution pores, X6-, 8 m; (b) Pale yellow conglomerate sandstone with oil stain and uneven pores, X6-, 775 m Fig. 6 图 6 查干凹陷下白垩统储层典型黄豆状孔岩心照片 Typical photos of macropores of Lower Cretaceous reservoir in Chagan Depression 4 异常高孔带成因 4. 大气水淋滤作用出使溶蚀孔得以保存为溶蚀作用的持续进行提供了必要条件随着大气水流动距离的增加其淋溶能力逐渐降低并终因其所含矿物质趋于大气水对储集层的淋滤作用主要发生在不整饱和而使溶蚀作用停止因此大量溶蚀孔的产合面之下或大气水沿断裂注入地下的区域大气生只限于大气水活动区的上部这一深度范围大水从地表进入地下后溶蚀储集层中的不稳定矿物形成次生孔隙使孔隙度增高 Knut et al. 989 Ehrenberg 99 黄思静和武文慧童传新等同时在流动的过程中将溶解物质带约在距地表 5 m 杨晓宁等 4 查干凹陷中央构造带巴音戈壁组埋藏较浅主要分布在 ~ m 之间大气降水进入地层后与地层水混合降低了地层水的矿化度图

6 4 期魏巍等 : 内蒙查干凹陷下白垩统碎屑岩储层异常高孔带分布特征与成因分析 669 4) 中央构造带巴音戈壁组地层水的矿化度平均为 5.5 g/l, 远低于咸水湖的矿化度 (5 g/l) 此外, 在这一深度范围内, 地层处于早成岩阶段, 粘土矿物还没有大量转化, 混层比变化不大, 因此低矿化度水的成因与粘土矿物脱水关系不大与此同时, 中央构造带的地温梯度平均为. / m, 低于盆地的平均地温梯度值 (.5 / m) 温度较低的大气水在向下渗流的过程中, 还降低了地层的温度, 形成低地温梯度区, 佐证受大气水淋滤影响然而乌力吉构造带和额很洼陷的地温梯度平均为.8 / m, 高于盆地的平均地温梯度值 ( 左银辉等, a, b, 4; Zuo et al., 5), 故受大气水影响小综上所述, 中央构造带巴音戈壁储层埋藏浅, 地层水矿化度低, 地温梯度低, 受大气水淋滤影响形成较高孔渗带由于大气水的活跃, 溶解和淋滤浅部储层中的长石和岩屑, 形成次生孔隙 ( 图 5a,b), 构成第 I 异常高孔隙带的主要成因机制相比, 乌力吉构造带和额很洼陷巴音戈壁组埋藏较深, 地温梯度较高, 受大气水影响较小 4. 有机酸溶蚀作用巴音戈壁组形成于盆地断陷期, 发育灰色砾岩砂岩夹褐色深灰色泥岩和泥质粉砂岩, 是一套自生自储的含油气体系 ( 李聪等,; 魏巍等,4) 随着埋深和地温的增加, 额很洼陷的巴音戈壁组厚层烃源岩有机质的成熟度不断增加, 在 m 左右,R o>.5%, 干酪根开始脱羧, 生成有机酸和 CO 深凹区生成的有机酸向斜坡区运移进入储层, 使储层地层水中有机酸的含量不断增高, 溶蚀储层中的铝硅酸盐矿物和碳酸盐胶结物等, 形成次生孔隙 ( 图 5a-d) 此外, 被溶解的物质进入地层水, 可增加地层水的矿化度本文选取分布在全区的 4 口井的巴音戈壁组碎屑岩中石英愈合裂隙及方解石胶结物中的盐水包裹体进行研究结果表明, 流体包裹体均一温度主要分布在 8~5 ( 图 7) 结合研究区巴音戈壁组埋藏史和热史 ( 图 8), 该区油气充注主要发生在苏红图组和银根组沉积期, 主要处于现今 m 以下地层纵向上, 烃源岩排放有机酸的高峰段 (.5%<R o<.%) 碳酸盐胶结物含量减少段主要对应于额很洼陷和乌力吉构造带 m 以下储层 ( 第 II 异常高孔带 )( 图 4) 在 7~ m, 碳酸盐胶结物含量下降到最低, 平均含量为 5%,R o 在.% 左右, 有机质处于大量生烃排酸阶段, 次生孔隙发育, 铸体薄片中可见碳酸盐胶结物的大量溶蚀 ( 图 5c,d) 平面上, 巴音戈壁组烃源岩厚度中心位于额很洼陷东部缓坡带, 厚度超过 m, 而中央构造带东北部有效烃源岩厚度在 5 m 左右, 有机酸主要来自额很洼陷东部烃源岩, 向邻近的乌力吉构造带运移, 少量向中央构造带运移 ( 刘守川,) 因此, 巴音戈壁组泥岩干酪根排出的有机酸对储层的溶蚀作用对第 II 异常高孔带的形成起到了积极作用, 主要影响额很洼陷和乌力吉构造带储层 4. 热流体溶蚀作用查干凹陷的地质情况复杂, 火山活动频繁, 伴随着深部热流体活动 ( 卫平生等,6) 在苏图 7 查干凹陷巴音戈壁组包裹体均一温度直方图 Fig. 7 Inclusion homogenization temperature distribution of Bayingebi Formation in Chagan sag Fig. 8 图 8 查干凹陷祥井埋藏史和热史 Burial and thermal histories of Well X in Chagan sag

7 67 高校地质学报卷 4 期红图组沉积时期, 乌力吉构造带东侧毛墩次凸内火山活动复杂, 富含 CO 的高温热流体沿断裂从深部向上运移, 进入巴音戈壁组储层中, 导致其温度和 CO 含量升高 ph 值降低, 溶蚀储层中的碳酸盐胶结物以及长石, 形成次生孔隙 ( 图 5c) 岩心观察表明, 乌力吉构造带深部储层的异常溶蚀孔洞较小, 且互不连通, 具有热流体成因特征 ( 图 6) 薄片观察, 溶蚀孔洞主要为长石和碳酸盐胶结物溶蚀 ( 图 5c) 此外, 还发现大量的方解石化白云石化绢云母化和伊利石化等蚀变特征, 白云石可能在较高温度下因 Mg + 交代作用形成 ( 图 5d) 岳伏生 () 提出, 我国东部裂谷盆地普遍存在热液活动的热效应及成矿作用并指出在沉积盆地中, 膏盐的形成碳酸盐岩的白云岩化碎屑岩中的伊利石化硅化等均可能是深部热液流体作用的结果由此推断, 研究区有深部酸性热流体活动, 从深部地层沿毛西断裂上升, 向乌力吉构造带运移进入巴音戈壁组地层, 溶蚀储层中的铝硅酸盐矿物和碳酸盐胶结物等, 形成次生孔隙为了讨论热液作用在平面上的影响范围, 建立巴音戈壁组储层孔隙度和渗透率与毛西断裂距离的散点图 ( 图 9) 需要注意的是, 为排除岩性对储层物性的影响, 图 7 中数据点均来自含砾砂岩和砂砾岩储层结果表明 : 随着距毛西断裂的距离增加, 平均孔隙度由距断裂 km 处的 6% 迅速下降到距断裂 km 处的 % 左右 ; 平均渗透率由距断裂 km 处的 - μm 降低到距断裂 km 处的. - μm 平面上, 乌力吉构造带巴音戈壁组储层孔隙度和渗透率与毛西断裂之间的距离有着较好的相关性岩心观察表明, 距离断裂近的井段, 溶蚀孔洞较大, 直径主要分布在 ~ mm, 如祥井 57 m, 溶孔直径分布在 ~ mm, 最大溶孔直径达.5 mm; 距离断裂远的井段, 溶蚀孔洞变小, 直径普遍小于 mm, 如毛井 97 m, 最大溶孔直径达 mm 由此推断, 乌力吉构造带储层的酸源主要来自毛西断裂, 而非深凹区的有机酸可能为沿深大断裂垂向运移至上部地层的酸性热流体, 沿不整合面横向侵入沉积地层中, 随着距离热流体侵入通道 ( 毛西断裂 ) 距离的增加, 深部热流体酸度减弱, 对储层物性的改善作用减弱, 储层物性逐渐变差, 而后因其所含矿物质趋于饱和而使溶蚀作用停止在查干凹陷中部额很洼陷等远离毛西断裂区域, 储层中并未发现明显的较大的溶蚀孔洞, 可能未受深部热流体影响由此推测, 酸性热流体主要对乌力吉构造带巴音戈壁组储层物性有影响, 进而形成异常高孔带 4.4 岩性与岩相异常高孔带的形成上述几个因素之外, 我们的研究进一步表明, 岩性和岩相对其形成也有很大影响 ( 表 ) 统计结果表明, 查干凹陷巴音戈壁组储层岩性对物性的控制作用明显随着埋深的加大, 机械压实作用增强在上覆地层压力的作用下, 碎屑岩的颗粒发生位移和滑动, 碎屑颗粒之间的接触关系按点 - 线 - 缝合接触的顺序演变, 碎屑岩的孔隙度不断减小 5 口井 64 块样品分析显示, 在埋深相同的情况下, 细砂岩和砂砾岩孔隙度较高细砂岩分选中好碳酸盐胶结物含量低, 孔渗高, 如祥井 86~888 m 井段, 孔隙度平均为 8.8%, 最大为.6%, 渗透率 Fig. 9 图 9 查干凹陷巴音戈壁组储层物性与离毛西断裂距离的变化 The relationship between the Bayingebi Formation reservoir quality and the distance from Maoxi fault in Chagan sag

8 4 期魏巍等 : 内蒙查干凹陷下白垩统碎屑岩储层异常高孔带分布特征与成因分析 67 Table 表查干凹陷巴音戈壁组异常高孔带特征及分布 Characteristics of anomalously high porosity zones of Bayingebi Formation in Chagan sag 高孔带 I (9~ m) II (5~ m) 孔隙度 (%).~5. 7.(78).~. 5.(8) 渗透率 ( - μm) ~ 9.4(78) ~.5.(5) 岩性砂砾岩 :9.% 细砂岩 :5.6% 粉砂岩 :4.4% 砂砾岩 :.% 细砂岩 :7.% 粉砂岩 :.7% 沉积相扇三角洲前缘 : 水下分流河道 :9.4% 席状砂和河口坝 :4.9% 河道间 :.47 扇三角洲前缘 : 水下分流河道 :5.% 河道间 :.47 分布范围中央构造带乌力吉构造带额很洼陷最高为. - μm 之间 ; 其次为含砾不等粒砂岩和砂砾岩, 孔渗变化较大, 如祥 6- 井 6~ 98 m 井段, 孔隙度平均为 6.%, 变化在.6%~.8% 之间, 渗透率平均为 μm, 变化在 (.~85.67) - μm 之间, 非均质性强, 属于相对不利的储层原因分析,() 对于粒度适中分选性较好胶结量较低的岩石颗粒, 其孔渗性较好 () 砂砾岩的粒度粗, 形成于水动力条件比较强的环境, 泥质充填物大多不易随之沉积, 岩石渗透率相对较高 (Beard and Wey, 97;Bloch and Helmod,995), 一方面抗压实能力相对较强 ( 寿建峰等,5), 另一方面有利于沉积后期形成大量早期碳酸盐胶结物, 可被晚期有机酸溶蚀, 产生大量次生孔隙, 形成较好储集空间因此, 岩性也是影响研究区储层异常高孔带成因的重要因素之一统计表明, 查干凹陷巴音戈壁组碎屑岩储集层的物性与沉积特征密切相关 ( 表 ) 研究区异常高孔带主要分布在扇三角洲前缘亚相, 这是由于扇三角洲前缘水动力强, 储集层以砂砾岩和细砂岩沉积为主, 颗粒分选和磨圆好, 原始孔隙发育较好, 有利于有机酸溶蚀储集层形成溶解物质的排出, 使溶蚀作用可持续发生此外, 扇三角洲前缘砂体紧临湖相泥岩, 有利于泥岩排出的有机酸顺利进入储集层中, 溶蚀储集层, 形成次生孔隙目前已发现了工业气流的探井主要分布在扇三角洲前缘亚相此外, 在同一沉积亚相, 由于水动力条件的变化, 岩性不同, 不同沉积微相砂体孔渗也有差异比如在巴音戈壁组扇三角洲前缘亚相中, 水下分流河道为优势沉积, 形成于水动力强的沉积环境, 以砂砾岩和细砂岩为主, 孔渗较高, 平均孔渗分别为 4.7% 和 μm, 是最有利的油气储集砂体 ; 其次为扇三角洲前缘席状砂和河口坝砂体, 主要发育细砂岩和粉砂岩, 平均孔隙度分别为.57% 7.7%, 平均渗透率分别为 μm.8 - μm, 属于较有利的油气储集砂体综上所述, 查干凹陷巴音戈壁组储层异常高孔带的成因主要是大气水淋滤有机酸溶蚀深部热流体岩性和岩相其中热流体和岩性是查干凹陷异常高孔带形成的特有的地质因素, 对该地区异常高孔带的形成具有十分重要的意义此外, 不同异常高孔带储层的分布和成因不同 : 第 I 高孔带的储层埋藏浅 (9~ m), 主要位于中央构造带的扇三角洲前缘, 岩性主要是砂砾岩和细砂岩, 刚性颗粒含量占总颗粒含量大于 7%, 具有较好的抗压性, 主要受大气水淋滤作用影响, 其次受有机酸作用影响, 溶蚀孔隙主要为长石溶孔 ; 第 II 高孔带的储层埋藏较深 (5~ m), 主要位于乌力吉构造带和额很洼陷, 分布于扇三角洲前缘细砂岩, 其中, 乌力吉构造带储层的异常高孔带主要受深部酸性热流改造作用影响, 热流携带着大量的 H 和 CO 等气体, 沿毛西断裂发生垂向运移, 而后沿不整合面发生横向运移, 侵入沉积地层并溶蚀储层中长石碳酸盐等矿物, 形成溶孔随着横向运移距离的增加, 热流体对储层物性的改善作用减弱, 额很洼陷的异常高孔带主要为来自深凹区的有机酸溶蚀而成查干凹陷属于断坳结构盆地, 具有早期快速沉积后期多期抬升的特点, 其内部缓坡带 ( 中央构造带 ) 和陡坡带 ( 乌力吉构造带 ) 储层特征也不同结合前人研究 ( 魏巍等,4; 左银辉等,4;Wei et al., 5), 综合考虑查干凹陷构造背景沉积体系和成岩作用, 建立巴音戈壁组储层成因和分布的综合模式图 ( 图 ) 中央构造带巴音戈壁组储层碎屑物质搬运距离较远, 结构

9 67 高校地质学报卷 4 期 Fig. 图构造 - 沉积 - 成岩综合控制下的储层成因分布模式图 Reservoir origin and distribution model under the integrated control of structure-sedimentary-diagenesis 成熟度较好, 原始物性较好乌力吉构造带靠近毛西断层, 主要为近源快速堆积的产物, 原始物性较差随着埋深增加, 压实作用增强, 储层原始孔隙度减小, 中央构造带由于储层结构成熟度高, 抗压实能力强, 原生孔隙相对保存较好, 此外, 由于大气水淋滤作用, 导致中央构造带异常孔隙发育而乌力吉构造带由于结构成熟度低, 杂基含量高, 储层极易被压实致密后期, 额很洼陷烃源岩开始排酸, 进入中央构造带和乌力吉构造带溶蚀储层, 形成次生孔隙同时, 毛西断裂附近火山活动强烈, 深部酸性热流体沿毛西断裂上升, 进入乌力吉构造带溶蚀储层, 从而形成黄豆状溶蚀孔而后额很洼陷有机质进入成熟阶段, 大量生烃在压力作用下, 烃类进入异常孔隙发育区发生油气充注, 烃类占据储层次生孔隙, 延缓了胶结和压实作用, 进而保护孔隙, 最终形成相对优质储层 5 结论查干凹陷巴音戈壁组纵向上发育两个异常高孔带, 深度范围分别为 9~ m 和 5~ m, 异常高孔带的成因包括大气水淋滤有机酸溶蚀深部热流体岩性和岩相, 不同高孔带特征及成因不同 : ) 第 I 异常高孔带埋藏浅, 主要分布在中央构造带扇三角洲前缘的砂砾岩和细砂岩中, 地层水矿化度低, 地温梯度低, 次生孔隙受大气水淋滤作用影响较大, 其次受有机酸溶蚀作用影响, 以长石溶孔为主 ) 第 II 异常高孔带埋藏深, 主要分布在乌力吉构造带和额很洼陷其中, 乌力吉构造带储层的异常高孔带主要分布于扇三角洲前缘的细砂岩和砂砾岩中, 受深部酸性热流改造作用影响较大, 溶蚀孔洞大小不等, 且互不连通, 主要为碳酸盐胶结物溶孔, 是研究区主要油气储集区, 额很洼陷的异常高孔带主要分布在扇三角洲前缘的细砂岩, 为有机酸溶蚀成因 ) 综合分析查干凹陷构造背景沉积体系和成岩作用, 巴音戈壁组储层物性较差中央构造带主要受压实和胶结作用影响, 优质储层形成主要受有利沉积相带和大气水淋滤作用共同控制, 乌力吉构造带由于沉积方面先天劣势, 导致储层

10 4 期魏巍等 : 内蒙查干凹陷下白垩统碎屑岩储层异常高孔带分布特征与成因分析 67 原始孔隙较差, 但由于火山运动伴随的深部酸性热流体发生溶蚀作用, 形成次生孔隙, 从而形成乌力吉构造带的相对优质储层参考文献 (References): 戴金星, 倪云燕, 吴小奇.. 中国致密砂岩气及在勘探开发上的重要意义 [J]. 石油勘探与开发,9(): 黄思静, 武文慧.. 大气水在碎屑岩次生孔隙形成中的作用以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例 [J]. 地球科学 : 中国地质大学学报,8(4): 李聪, 王德仁, 蒋飞虎.. 查干凹陷巴音戈壁组沉积演化及有利砂体分布预测 [J]. 中国地质,4(4): 李仁甫, 陈清棠, 范迎风, 等. 9. 内蒙古查干凹陷下白垩统层序地层格架与沉积体系分布 [J]. 现代地质,(5): 刘守川.. 银 - 额盆地查干凹陷烃源岩及油气资源评价 [D]. 成都理工大学,7. 寿建峰, 张惠良, 斯春松, 等. 5. 砂岩动力成岩作用 [M]. 北京 : 石油工业出版社,7-4. 童传新, 孟元林, 谢玉洪, 等.. 莺歌海盆地异常高孔带分布与成因分析 [J]. 矿物岩石地球化学通报,(6): 王国力, 吴茂炳.5. 查干凹陷下白垩统含油气系统特征及勘探方向 [J]. 石油与天然气地质,6(): 王生朗, 马维民, 竺知新, 等.. 银根 - 额济纳旗盆地查干凹陷构造 - 沉积格架与油气勘探方向 [J] 石油实验地质,4(4): 96-. 王新民, 郭彦如, 马龙, 等.. 银 - 额盆地侏罗白垩系油气超系统特征及其勘探方向 [J]. 地球科学进展,6(4): 卫平生, 张虎权, 陈启林.6. 银根 - 额济纳旗盆地油气地质特征及勘探前景 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 魏巍, 朱筱敏, 国殿斌, 等. 4. 银 - 额盆地查干凹陷下白垩统碎屑岩储层成岩作用及对储层物性的影响 [J]. 天然气地球科学,5(): 魏巍, 朱筱敏, 谈明轩, 等.5a. 查干凹陷下白垩统扇三角洲相储层特征及物性影响因素 [J]. 石油与天然气地质,6(): 魏巍, 朱筱敏, 谈明轩, 等.5b. 查干凹陷下白垩统砂岩储层碳酸盐胶结物成岩期次及形成机理 [J]. 地球化学,44(6):-. 吴少波, 白玉宝, 杨友运.. 内蒙古银根盆地下白垩统沉积相 [J]. 古地理学报,5(): 6-4. 杨国臣, 焦大庆, 肖斌, 等.. 查干凹陷白垩系至新生界不整合类型和特征 [J]. 科技导报,(): 4-5. 袁珍, 李文厚, 郭艳琴.. 鄂尔多斯盆地东南缘延长组石油充注对砂岩储层成岩演化的影响 [J]. 高校地质学报,7(4): 杨晓宁, 陈洪德, 寿建峰, 等. 4. 碎屑岩次生孔隙形成机制 [J]. 大庆石油学院学报,8(): 4-7. 张霞, 林春明, 陈召佑, 等.. 鄂尔多斯盆地镇泾区块延长组长 8 油层组砂岩储层特征 [J]. 高校地质学报,8(): 8-4. 赵彦超, 郭振华. 6. 大牛地气田致密砂岩气层的异常高孔隙带特征与成因 [J]. 天然气工业,6(): 邹才能, 朱如凯, 吴松涛.. 常规与非常规油气聚集类型特征机理及展望以中国致密油和致密气为例 [J]. 石油学报,(): 左银辉, 李新军, 孙雨, 等. 4. 查干凹陷热史及油气成藏期次 [J]. 地质与勘探,5(): 左银辉, 马维民, 邓已寻, 等. a. 查干凹陷中新生代热史及烃源岩热演化 [J]. 地球科学 ( 中国地质大学学报 ),8(): 左银辉, 邱楠生, 邓已寻, 等. b. 查干凹陷大地热流 [J]. 地球物理学报,56(9): 8-5. Beard D C and Weyl P K. 97. Influence of texture on porosity and permeability of unconsolidated sand [J]. AAPG Bulletin,57(): Bloch S and Helmod K P.995.Approaches to predicting reservoir quality in sandstones [J].AAPG Bulletin,79(): Bloch S,Lander R H and Bonnell L.. Anomalously high porosity and permeability in deeply buried sandstone reservoirs:origin and predictability [J].AAPG Bulletin,86(): -8. Cross T A High-resolution stratigraphic correlation from the perspective of base-level cycles and sediment accommodation [A]. Proceedings of northwestern European sequence stratigraphy congress [C]. Paris Editions Technique:- Ehrenberg S N. 99. Preservation of anomalously high porosity in deep buried sandstones by grain-coating:example from the Norwegian Continental Shelf [J].AAPG Bulletin,77(7): Saller A H,Pollitt D and Dickson J A D. 4. Diagenesis and porosity development in the First Eocene reservoir at the giant Wafra Field, Partitioned Zone,Saudi Arabia and Kuwait [J].AAPG bulletin,98(6): 85-. Wei W, Zhu X M, Tan M X, et al. 5. Diagenetic and porosity evolution of conglomerate sandstones in Bayingebi Formation of the Lower Cretaceous, Chagan Sag, China-Mongolia frontier area[j]. Marine and Petroleum Geology, 66: 998- Yuan G,Gluyas J,Cao Y,et al. 5. Diagenesis and reservoir quality evolution of the Eocene sandstones in the northern Dongying Sag,Bohai Bay Basin,East China [J].Marine and Petroleum Geology,6: Zuo Y H,Qiu N S,Chang J,et al. 5. Geothermal regime and source rock thermal evolution in the Chagan sag,inner Mongolia,northern China [J]. Marine and Petroleum Geology, 59:

4 : Fig.1 PositionofShanansaginBohaiBayBasin 12.75% 0.80~ % 2.26% 2.24% ( 2) X 10% ; ;F. ;R. ;Q. 2 Fig.2 Triangulardiagramfor

4 : Fig.1 PositionofShanansaginBohaiBayBasin 12.75% 0.80~ % 2.26% 2.24% ( 2) X 10% ; ;F. ;R. ;Q. 2 Fig.2 Triangulardiagramfor 36 4 2017 7 GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.36 No.4 Jul. 2017 doi:10.19509/j.cnki.dzkq.2017.0420. [J]. 201736(4):160-165. ( ) 300459) : 93 A 3000m : ; ; ; :TE122.2 :A :1000-7849(2017)04-0160-06