松辽盆地下白垩统泉头组三、四段长垣地区碳酸盐胶结物发育特征

2017-05-19韩其言贺姣姣

地下水 2017年2期

关键词：长垣碳酸盐砂层

韩其言，贺姣姣

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

松辽盆地下白垩统泉头组三、四段长垣地区碳酸盐胶结物发育特征

韩其言，贺姣姣

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

泉头组位于白垩系上统下部，是松辽盆地的主要勘探对象之一，碳酸盐胶结物既是影响储层储集性的主要因素，又是储层环境变化的重要指示计，揭示碳酸盐胶结物特征对认识和评价该区致密储层具有重要意义。通过岩心描述、岩石薄片鉴定等方法，对碳酸盐胶结物的主要类型与分布特征进行了总结，结果表明：长垣地区泉头组三、四段碳酸盐胶结物主要以方解石与含(铁)方解石为主，方解石占绝大部分且发育有两期，类型主要为微晶方解石和亮晶方解石。砂层上下为泥岩层时，砂层的顶底部碳酸盐含量高，且砂层越薄，整体碳酸盐胶结物越发育，砂层上下的泥岩排出的泥岩压实水是砂层中碳酸盐胶结物的主要物质来源，也是砂体顶底碳酸盐发育的主要原因。粒度在中砂岩以下时，碳酸盐含量随着粒度的增大而轻微升高，不同的岩性制约着碳酸盐胶结物的沉淀与富集。

松辽盆地；长垣；泉头组；碳酸盐胶结物

松辽盆地位于中国东北部，总面积约为26万 km2，属于大型中、新生代陆相含油气盆地。地层从下到上可划分为：白垩系下统火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组；白垩系上统泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组(黄华清等，2006)。本次研究主要为泉头组三、四段，沉积亚相主要为三角洲平原和三角洲前缘，包括曲流河河道主体、水上分流河道主体和水下分流河道主体3种沉积微相(张庆国等，2007；胡明毅和刘仙晴，2009)。盆地包含西部斜坡区、北部倾没区、东北隆起区、东南隆起区、中央坳陷区等五个一级构造单元，本论文的主要研究区域为中央坳陷区的大庆长垣地区。

碳酸盐是碎屑岩储层中最丰富的自生矿物之一，亦是影响其储层储集性的主要胶结物；从成分上来说，碳酸盐胶结物由于其化学性质的特点，对环境酸碱度变化极其敏感，极易发生“溶解—沉淀”的往复过程，因而可以反映成岩环境酸碱度的变化，且碳酸盐胶结物中碳、氧同位素组成的差别与规律等亦可为判断其形成时的地球化学环境特征和物质来源等提供依据(姚泾利等，2011)。从空间分布来说，碳酸盐胶结物的发育将对碎屑岩的储集性能产生直接影响，且部分砂岩经强烈胶结后形成致密薄层使储层被分割呈若干小层，严重影响储层非均质性(赵小庆等，2013)。因此，对于碳酸盐胶结物在碎屑岩储集层中的发育特征的研究对油气田勘探开发具有重要的现实意义。本研究运用岩石薄片镜下观察、统计学定量数据分析等手段，探讨碳酸盐胶结物分布特征与因素。

1 碳酸盐胶结物类型

本区碳酸盐主要为方解石和(含)铁方解石，白云石类较少；方解石胶结最为常见，主要有亮晶方解石与微晶方解石两种(图1)，亮晶方解石主要呈孔隙式、连晶胶结而微晶方解石则主要呈孤立式分布，交代长石、岩屑颗粒，堵塞孔隙。统计结果显示当碳酸盐胶结物的体积分数超过4%时,储层物性明显变差。(图2)

2 碳酸盐胶结物纵向分布特征

从总体统计结果来看，碳酸盐含量总体是随深度增大而增大的，但是在1 500 m与1 850 m附近出现了高碳酸盐含量带，两个高含量带之间夹一个低含量带(图3)前者主要是晚期成岩过程中由于酸性地层水溶蚀介壳类化石后与长石类矿物发生交代反应而形成的碳酸盐；后者则主要为早期富含钙离子的孔隙水与泥岩压实水进入砂岩层形成的碳酸盐沉淀。

图2 长垣目的层孔隙度-碳酸盐含量关系图

图3 长垣碳酸盐胶结物含量总体纵向分布图

图4 长垣X井孔隙度-渗透率-碳酸盐纵向发育特征

从岩心观察来看，碳酸盐胶结物在同一口井中，其纵向上的发育情况也有一些规律；一般来说，砂层上下为泥岩层时，砂层的顶底部碳酸盐含量高(图4)，且砂层越薄，整体碳酸盐胶结物越发育。这一特征表明，砂层中碳酸盐胶结物的发育与砂层间的泥岩层中析出的钙、铁等阳离子有关，在压实过程中，泥岩层排出大量的饱和碳酸盐流体，在进入砂层中后由于其高孔渗、低孔隙压力的特点，更易于碳酸盐流体的渗流与析出沉淀。

3 碳酸盐胶结物发育的其他影响因素

3.1 粒度因素

全区不同粒度砂岩中平均碳酸盐含量对比表明，粒度在中砂岩以下时，碳酸盐含量随着粒度的增大而轻微升高(图5)，这种规律并不明显，但是总体来看这种趋势确实存在，表明该区方解石主要沉淀-富集于成岩作用与后生作用之后，岩性是控制其发育的影响因素之一；饱和碳酸盐流体进入砂层之后，由于更高粒度的砂岩可以提供更好的储集物性，更有利于碳酸盐流体渗流与沉淀。

图5 长垣目的层岩性-平均碳酸盐含量关系图

图6 长垣目的层碳酸盐含量-深度特征

3.2 深度因素

距离青一段越近，碳酸盐含量越高，而碳酸盐含量与嫩一段距离则呈现先升高后降低的规律(图6)，且峰值距离与嫩一段至青一段距离大致吻合，这一特征表明饱和碳酸盐流体可能来自于青山口组。前人认为青山口组中发育数套以生物灰岩为主的碳酸盐岩(王衡鉴等，1983)这些碳酸盐岩在经历溶解后，不仅在该层形成次生孔隙，优化其储集性，还为下伏地层带来了含有大量钙、铁离子的孔隙水为其碳酸盐胶结提供物质基础。另外，青山口组发育的大量泥岩所产生的泥岩压实水亦有利于下伏地层碳酸盐胶结物的沉淀与富集。