塔里木盆地塔中号坡折带奥陶统良里塔格组灰岩储层成岩作用

塔里木盆地塔中号坡折带奥陶统良里塔格组灰岩储层成岩作用

塔的中心形成于加里东部运动的中后期。这是一种几乎“s”的类型，从北向南呈东移向（见图1）。晚奥陶世良里塔格组沉积时期,该区为台地—斜坡—盆地沉积体系。该坡折带上奥陶统灰岩的成岩作用类型和成岩期次繁多、关系复杂,通过岩心、薄片、阴极发光和地球化学分析对各种成岩产物和成岩组构特征的综合研究,识别出3期12种方解石胶结物类型(见图2)。1环境自然产物第一期方解石胶结作用发生于海底成岩环境,其产物主要有微晶方解石、纤状方解石、放射纤维状方解石、束状方解石、放射轴状方解石、似球文石6种类型。1.1包壳的银圆比微晶方解石是本区上奥陶统颗粒灰岩中一种常见的胶结物类型,可直接覆于颗粒表面,也可覆于先前的泥晶套上,围绕颗粒形成一个规则等厚的包壳,呈2~20μm的薄膜,在薄片中呈暗线出现。微晶方解石胶结物质量分数较低,通常为1%~2%。对塔中Ⅰ号坡折带上奥陶统灰岩中微晶方解石基质的碳氧同位素分析表明,其氧同位素值为-0.524%(PDB),碳同位素值为0.09%(PDB)。其微晶方解石的电子探针分析表明,Mg、Sr、Al、Mn、Fe质量分数较大,这可能主要与含黏土矿物杂质及其吸附作用有关。1.2纤维状晶体的生长和电子探针分析纤维状和纤柱状方解石胶结物,主要出现于塔中Ⅰ号坡折带上奥陶统中高能滩相的亮晶颗粒灰岩和礁丘相的格架岩、礁砾屑灰岩、黏结岩的孔洞中。亮晶颗粒灰岩中,纤维状方解石和纤柱状方解石围绕颗粒长成栉壳状略式化等厚的环边,厚度通常为0.02~0.1mm。黏结岩和格架岩孔洞及隐藻凝块石灰岩的窗格孔洞中,纤维状方解石作为第一期胶结物从孔洞壁上向孔洞中心生长,纤状晶体长轴垂直于孔洞壁或颗粒表面,胶结物环边的厚度达0.02~0.50mm。纤维状和纤柱状方解石晶体多显浑浊,常含微粒状的黑色杂质,部分已经重结晶为细晶方解石,仅残留纤状或纤柱状晶体的外形。该区黏结岩和隐藻凝块石灰岩孔洞中纤维状方解石的电子探针分析结果表明,MgO、Na2O和K2O的质量分数较大,SrO质量分数变化较大,部分样品显示出高Sr的特征。其中MgO的质量分数为3820~6560μg·g-1,平均5750μg·g-1,Na2O的质量分数为100~4050μg·g-1,平均1490μg·g-1;K2O的质量分数为0~340μg·g-1;SrO的质量分数变化范围较大,为0~1280μg·g-1,有50%的样品不含Sr,有50%的样品Sr质量分数较大,达到330~1280μg·g-1。Ba、Mn、Fe的质量分数总体上较小,部分样品的Fe质量分数稍大,可能与后期的重结晶作用有关。据上奥陶统颗粒灰岩、黏结岩和礁灰岩孔洞中的纤维状等厚环边胶结物的形态,以及部分纤维状方解石中Sr、Mg、K、Na质量分数较小的特征,推断其原始胶结物为纤维状文石,主要形成于海底潜流带环境中。1.3电子探针微量元素该方解石主要出现于上奥陶统生物礁格架岩和黏结岩的孔洞中,晶体粗大,呈浑浊状,不具明显的波状消光,可长成厚达0.5~3.0mm的放射纤维状方解石胶结物的环边。其胶结作用一般可使礁灰岩中的原生孔隙减少10%~30%,甚至可填满大部分的孔隙空间。塔中Ⅰ号坡折带上奥陶统不同灰岩类型孔洞中放射纤维状方解石的电子探针微量元素分析表明(见表1),MgO质量分数较大,SrO、BaO质量分数多数为0;总体上Na、K变化具有一致性,Fe、Mn质量分数可能与含杂质有关,因放射纤维状方解石后期均遭受了不同程度的重结晶作用的影响。在光性和形态上呈放射状的方解石,所具有的相对较高的Mg、K、Na质量分数的特征,表明其形成于海底环境中。1.4微量元素特征本区的束状方解石和放射轴状方解石多出现于礁丘相的黏结岩、格架岩等岩性的孔洞中。放射轴状方解石多出现于孔洞中的纤维状、束状方解石胶结物之外,或增生于纤维状、束状方解石的晶体终端上,出现菱形晶端,或通过胶结不整合面生长于纤维状方解石之外,也可在先期放射轴状方解石胶结物之上直接反复生长,在宏观上形成由多层放射轴状方解石组成的皮壳状构造。束状方解石长达0.5~2mm,可直接生长于孔洞壁上,或生长于先期的细小纤状方解石之外。不同井区黏结岩和骨架礁灰岩孔洞中放射轴状方解石不同部位的电子探针微量元素分析表明,晶体不同部位的微量元素质量分数和阴极发光具有明显的差异(见表2)。晶体中下部Mg、Sr、Na质量分数较大且不含Fe、Mn,阴极发光性上显示出不发光—昏暗;晶体顶端及外缘MgO、SrO、Na2O质量分数相对降小,而MnO和FeO质量分数变大,且愈向外缘,Mg、Sr、Na质量分数愈减小,Fe质量分数愈变大,阴极发光上晶体顶端和外缘发暗橙—橙光。这一特征反映了放射轴状方解石在生长过程中介质环境的变化。塔中42井5483.6m和5555.7m2个黏结岩孔洞中放射轴状方解石的碳氧同位素值的测定结果表明,其δ13C值变化范围为0.165%~0.204%(PDB),δ18O值变化范围为-0.564%~-0.581%(PDB),与中晚奥陶世海相泥晶灰岩的碳氧同位素值接近,表明其均形成于海底环境中。1.5海洋胶结物的制备与礁有关的球粒状纤维裙和球文石,通常被看作是原生文石海洋胶结物,随后经重结晶作用变为方解石。部分球粒状纤维胶结物的外围,可见有纤维状方解石围绕其生长。2孔隙结构及微量元素大气水成岩环境中既可发生溶蚀作用,也可造成方解石沉淀。由于该成岩环境介质条件的繁杂多变,使得方解石胶结物结构类型较多。在大气水渗流带中生成的填隙物有2种类型。一种是由细粒状方解石组成的新月型或悬垂型胶结物,新月型胶结物位于颗粒之间,呈弧形;悬垂型胶结物多沿颗粒底部生长,呈钟形。另一种是由泥晶碳酸盐、细粒生物碎屑组成的粉砂级碎屑充填物,充填于粒间溶孔或早期孔洞的底部。大气潜流带中可形成以等轴细粒状、等厚叶片状、刃状或犬牙状、菱形、六面体粉—细晶方解石为代表的第二期胶结物,这些胶结物可以沿充填原生孔隙的纤状环边胶结物的外缘生长,并与之呈胶结不整合接触,也可作为“第一期”胶结物充填于早期大气淡水溶蚀形成的次生孔隙中。在该成岩环境中,常见的另一种胶结物是棘屑颗粒上共轴生长的方解石,晶体洁净明亮,以棘屑颗粒为中心生长,几乎包围整个棘屑颗粒。塔中Ⅰ号坡折带上奥陶统不同的颗粒灰岩和礁灰岩溶孔、溶洞中粗叶片状方解石、犬牙状方解石和细粒等轴状方解石的电子探针微量元素分析结果表明:MgO质量分数为560~1720μg·g-1,平均982μg·g-1;SrO质量分数为0~470μg·g-1,平均184μg·g-1,大部分样品中不含Sr;Na2O质量分数变化范围较大,为0~770μg·g-1,平均278μg·g-1;K2O质量分数为0~60μg·g-1,平均12μg·g-1;多数样品中不含Mn,个别样品中MnO质量分数可达660μg·g-1;FeO质量分数值较低,为0~280μg·g-1。总体上讲,Mg、Sr和Na值较低,反映了来自大气淡水的稀释作用特征。不含Fe、Mn或其质量分数较小,表明了近地表的氧化和弱氧化环境。3基性双亚基质岩孔隙第三期方解石胶结物的共同特征是晶体明亮粗大,一般大于0.1mm,以单晶或嵌晶形式充填于孔隙或孔洞的中心部位,与第一期、第二期方解石呈胶结不整合接触,或直接与颗粒或洞壁接触,这一期方解石多见于中高能滩颗粒灰岩和生物礁灰岩孔洞中,虽然质量分数不大,但往往导致原生孔隙、次生孔隙降低,从而影响储层的储集性能。根据胶结物的组构和成分特征,可识别出以下3种不同类型。3.1心之外环带的发育环带状方解石以阴极发光下明显发育环带为特征,一般以细晶—中粗晶为主,在不发光的核心之外,发育有2~3个由亮橙光与暗橙光或不发光交替组成的环带。不发光环带中Fe和Mg的质量分数较大,而发光环带中的Mn、Sr、K质量分数较大,反映了环带方解石是在介质条件多变的环境中形成的,其主要形成于大气水潜流带—浅埋藏的区域地下水作用环境中。3.2电子探针成分粗粒亮晶方解石多呈中粗—巨晶它形、半自形或镶嵌状充填于孔洞中央,在未充填满的孔洞中,也可见到发育较好的晶形。电子探针成分分析表明,其成分变化较大,同位素分析也显示其δ13C和δ18O值的变化也较大。从总体上来看,Fe、Mn质量分数较大,阴极发光以昏暗光、暗橙光和不发光为特征,δ18O值明显偏负,含有大量的两相流体包体,且均一温度较高,可以反映出其形成于埋藏环境中。3.3个方解石大晶体的发育嵌晶方解石以具有嵌含组构为特征,即一个方解石大晶体包含有若干个颗粒,这些颗粒常发育有应力双晶,阴极发光以暗淡发光为主,反映其主要形成于埋藏环境中。4结合水处理对孔隙发育的影响4.1降低基岩孔隙类型成岩作用早期阶段,原始粒间孔发育良好,原始孔隙度25%~40%。海底胶结阶段,纤状方解石围绕颗粒边缘生长,形成栉壳状的环边胶结物,导致原生粒间孔缩小,孔隙度降低到5%~15%,孔隙类型以残余粒间孔为主。当海平面相对下降时,粒屑滩出露海面,进入大气成岩环境,在大气渗流带和潜水面附近,由于大气淡水的选择性溶蚀作用,形成粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等溶蚀孔缝,使孔隙度增加了10%~15%。在大气潜流带中下部,第二期叶片状、刃状、犬牙状、等轴细粒状及共轴增生的方解石胶结物在孔隙中的充填,导致孔隙度降至10%~25%。此后,良里塔格组中、下部的多数滩体进入浅埋藏阶段,发生浅埋藏压实、压溶和胶结作用,从而导致孔隙缩减10%~15%。4.2胶结充填孔隙类型在随后的渐进埋藏过程中,由于压实压溶作用、胶结作用使孔隙缩减,埋藏胶结物主要为细晶粒间方解石,晶面平直,呈等轴粒状,向孔隙中心变大。埋藏胶结物质量分数一般为8%~15%,经晚加里东期埋藏胶结作用之后,孔隙度降至5%~12%,孔隙类型主要为残余的粒间溶蚀、粒间溶孔和铸模孔。在埋藏胶结作用强烈的层段,可使大多数的孔隙消失(见图3)。5研究了成岩组构特征和胶结类型1)塔中Ⅰ号坡折带上奥陶统灰岩在成岩环境中发生