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《中国地质大学》 2011年
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四川盆地和塔里木盆地典型碳酸盐岩储层的溶解动力学实验与储层评价研究

王炜  
【摘要】:碳酸盐岩油气储层是全球油气资源的主要储集体,对油气勘探十分重要,其地质研究的核心问题就是储层孔隙的形成与演化。通过对典型碳酸盐岩在不同物化条件下的溶解实验,可以厘清碳酸盐岩溶解的控制因素,进而探讨岩石中孔-洞-缝的发育规律,对于储层空间分布的预测与储层成藏评价具有十分重要的现实意义。 塔里木盆地和四川盆地是我国重要的含油气盆地。这两个盆地内都沉积有大量的海相碳酸盐岩,其中又以下古生界的寒武-奥陶系碳酸盐岩和中生界的二叠-三叠系碳酸盐岩最为发育,是最重要的油气勘探层系。由于各类地质作用的影响,使得区内碳酸盐岩储层非均质性很强,孔洞缝发育演化复杂。 本文选取塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组细晶白云岩、一间房组团粒灰岩、丘里塔格下亚群纹层状白云岩和四川盆地二叠系长兴组鲕粒白云岩和生屑灰岩、三叠系飞仙关组鲕粒灰岩等典型碳酸盐岩储层样品,分别通过常温常压下平衡式溶解动力学实验和高温高压下流动式溶解动力学实验研究,以寻找良好储层的主控因素和时空分布规律。 碳酸盐岩粉末样品在常温常压下的溶解实验结果表明:在表生环境下,灰岩的溶解速率明显大于白云岩的溶解速率。四川盆地碳酸盐岩地层中最容易溶蚀的是二叠系长兴组生物碎屑灰岩,次为三叠系飞仙关组鲕粒灰岩和白云岩化鲕粒灰岩,最弱的是长兴组鲕粒白云岩;塔里木盆地中,最容易溶蚀的是寒武系一间房组团粒灰岩,次为寒武系丘里塔格下亚群纹层状中晶白云岩和肖尔布拉克组细晶白云岩,最弱的是寒武系丘里塔格下亚群中的中-粗晶白云岩。此外,随着温度的升高,碳酸盐岩的溶解速率均增大,并且对于同一岩性的碳酸盐岩,粒径越小溶蚀越快。 碳酸盐岩柱体样品在高温高压下的溶解实验结果表明:在埋藏环境下,白云岩的溶蚀依旧弱于灰岩的溶蚀。四川盆地的鲕粒灰岩在100-150℃之间出现溶解速率最大值,根据川东北地温梯度,深度大约在3000m左右,所以该区段是最有利生成溶蚀孔隙的区间,而白云岩化在20%-40%的鲕粒灰岩,溶蚀随温度的升高而加剧,其形成良好储层的地段可能要更深;塔里木盆地内白云岩的溶蚀速率与温度成正比关系,当温度超过150℃时,白云岩中Mg离子的溶蚀速率都要高于Ca离子的溶蚀速率,说明在高温条件下白云石比方解石溶蚀剧烈,其溶解速率转折温度点可能在200℃,依据塔里木盆地低温梯度,可以推测有利于白云岩储层溶蚀作用的埋藏深度大概为5000-8000m。另外,碳酸盐岩的溶蚀与地下流体的流速成正比,而压力对碳酸盐岩的溶解速率的影响比较复杂,总的来说压力对碳酸盐岩溶解的影响是通过影响地质流体中的离子间接产生作用。 同时,通过对典型碳酸盐岩溶蚀前后的扫描电镜(SEM)图像分析表明:碳酸盐岩原有的构造裂隙、缝合线、孔洞等将进一步发生溶蚀,成为有利的油气运移和储集场所;非白云质鲕粒灰岩溶蚀过程相对均一,形成的溶蚀孔洞较少,而白云岩化的鲕粒灰岩,容易在白云岩化鲕粒之间形成粒间溶孔,围绕鲕粒形成环状溶蚀沟,鲕粒内部形成粒内溶孔、鲕模孔等,这些孔洞将会是油气储集与运移的主要空间;纹层状白云岩溶蚀过程中次生孔隙最容易发育,为良好的油气勘探对象;其次为硅质粗晶白云岩,然后为中-粗晶白云岩和细晶白云岩;团粒灰岩溶蚀属于整体性溶蚀,较难形成溶蚀孔洞。此外,石英等杂质对岩石结构起到支撑作用有利于次生孔隙的保存。
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