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塔里木盆地寒武系-奥陶系深层储集体地质特征
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塔里木盆地寒武系-奥陶系深层储集体地质特征

作者：云露，曹自成，，李海英
出版社：科学出版社出版时间：2023-03-01
开本： 其他 页数： 276
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塔里木盆地寒武系-奥陶系深层储集体地质特征 版权信息

  • ISBN：9787030747631
  • 条形码：9787030747631 ; 978-7-03-074763-1
  • 装帧：一般胶版纸
  • 册数：暂无
  • 重量：暂无
  • 所属分类：
    自然科学
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塔里木盆地寒武系-奥陶系深层储集体地质特征 内容简介

陆上深层碳酸盐岩层系是当前重要的油气勘探领域之一，不同地区地质背景的特殊性决定了深层碳酸盐岩储层的复杂性。随着塔里木盆地近年来油气勘探逐渐走向立体勘探、整体评价、多层次多领域获得油气突破的战略布局，在新层位和新领域的超前地质研究准备也就显得十分必要。塔里木盆地寒武-奥陶系碳酸盐岩的平均埋深超过6000m，是未来深部油气勘探的目标之一，因此，对其进行前瞻性研究极具意义。本书以塔里木盆地寒武系-奥陶系碳酸盐岩为研究对象，采用地质、地球化学以及物探技术相结合的方法，深入探讨了不同地区寒武-奥陶系储集体地质特征，进而分析各地区各层位储层的形成、演化机制，并对区块内主要储层的分布规律进行综合总结认识。

塔里木盆地寒武系-奥陶系深层储集体地质特征 目录

目录
**章　绪论　1
**节　碳酸盐岩储集体研究现状　1
一、石灰岩储集体　1
二、白云岩储集体　4
第二节　储集体的地球物理响应、处理及预测　5
一、储集体的地球物理响应特征　5
二、储集体地震资料的处理　8
三、缝洞型储集体的建模及预测　9
第二章　地质背景　11
**节　塔里木盆地的构造运动及演化　11
一、塔里木运动　12
二、加里东运动　13
三、海西运动　13
四、印支运动　14
五、燕山运动　14
六、喜山运动　14
第二节　地层系统　14
一、寒武系　18
二、奥陶系　20
第三节　塔里木盆地寒武纪—奥陶纪古地理特征　24
一、寒武纪岩相古地理特征　25
二、奥陶纪岩相古地理特征　31
第四节　断裂特征及构造样式　42
一、盆地的主要断裂特征　42
二、断裂构造变形样式及活动期次　47
第三章　储集体地质特征　54
**节　岩石学特征　54
一、石灰岩的岩石学特征　57
二、白云岩的岩石学特征　60
三、其他岩类的岩石学特征　63
第二节　成岩作用特征　64
一、泥晶化作用　65
二、方解石胶结作用　65
三、压实压溶作用　66
四、硅化作用　67
五、热化学硫酸盐还原反应　68
六、萤石的交代、充填作用　68
七、自生黏土矿物　69
八、褐铁矿化　69
九、自生黄铁矿　69
十、白云石化作用　70
十一、过度白云石化作用　71
十二、溶蚀作用　71
十三、破裂作用　71
第三节　地球化学特征　72
一、碳氧同位素　72
二、锶同位素　74
三、流体包裹体　74
第四节　储集体空间特征　75
一、孔隙　77
二、裂缝　77
三、溶洞　78
第四章　玉北地区奥陶系碳酸盐岩储集体发育特征　101
**节　岩石组合类型及典型成岩作用　102
一、岩石组合类型　102
二、典型成岩作用　106
三、成岩作用发育规律及序列　112
第二节　成岩流体地球化学特征　112
一、大气淡水的地球化学特征　112
二、热液流体的地球化学特征　114
第三节　储集体发育特征　117
一、储集体物性特征　117
二、储集体类型　119
三、储集体地震响应特征　123
四、储集体分布规律　127
第四节　储集体主控因素　130
一、表生岩溶作用的影响　130
二、热液作用的影响　132
三、断裂及裂缝对储层发育的控制作用　134
第五章　顺北地区深层奥陶系碳酸盐岩储集体发育特征　136
**节　岩石类型及典型成岩作用　136
一、岩石类型　136
二、典型成岩作用　136
三、成岩作用发育规律及序列　141
第二节　成岩流体地球化学特征　144
一、碳氧同位素特征　144
二、稀土元素特征　145
三、方解石成因分析　148
四、地球化学对成岩流体演化的约束　149
第三节　储集体特征　149
一、储集体物性　149
二、储集体类型划分　151
三、储集体地震响应特征　154
第四节　储集性影响因素分析　156
一、走滑断裂控缝作用　156
二、断裂-裂缝-流体耦合性的讨论　159
第六章　顺南—古隆地区奥陶系碳酸盐岩储集体发育特征　163
**节　储集体岩石组合类型和典型成岩作用　164
一、岩石组合类型　164
二、典型成岩作用　166
三、成岩作用发育规律及序列　171
第二节　成岩流体地球化学特征　172
一、大气淡水溶蚀存在的地球化学证据　172
二、富硅热液流体的地球化学特征　174
第三节　储集体特征　176
一、储集体物性　176
二、储集体类型　179
三、储集体地震响应　181
四、储集体平面展布特征　186
第四节　储集性影响因素分析　187
一、大气淡水对储集体的贡献　187
二、深部热液流体对储集体的贡献　189
三、走滑断裂的控储作用　190
第七章　塔河地区寒武系—奥陶系储集体发育特征　194
**节　岩石组合类型及典型成岩作用　195
一、岩石组合类型　195
二、典型成岩作用　197
三、成岩演化序列　202
第二节　成岩流体地球化学特征　204
一、岩溶期次识别　204
二、热液流体的地球化学特征　206
第三节　储集体发育特征　209
一、储集物性　209
二、储集体类型　211
三、储集体地震响应特征　214
四、储集体发育分布规律　219
第四节　储集体发育主控因素　223
一、溶蚀作用的影响　223
二、断裂对储集体的控制作用　225
第八章　寒武系—奥陶系储集体发育模式　230
**节　准同生期大气淡水溶蚀的储集体模式　230
一、发育标志及特征　230
二、同生期溶蚀作用的机制及发育模式　231
第二节　风化壳岩溶作用的储集体模式　233
一、区域上岩溶作用的差异性　233
二、岩溶结构带与古地貌　239
三、岩溶作用的储集体模式　240
第三节　断裂控制下的储集体模式　243
一、断控深缓流储集体发育模式　243
二、断控热液型储集体发育模式　244
三、断裂增容型储集体发育模式　249
第四节　储集体发育规律与有利区带评价　251
一、三端元解释模型　251
二、一间房组—鹰山组上段　252
三、鹰山组下段　255
四、蓬莱坝组　257
五、上寒武统下丘里塔格组　260
参考文献　262
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塔里木盆地寒武系-奥陶系深层储集体地质特征 节选

**章　绪论 大型油气田是指*终可采储量合计达到5×108bbl（1bbl=0.159m3）的油气田（李春荣等，2007），据白国平（2006）的统计，在全世界已勘探发现的877个大型油气田中，以碳酸盐岩作为储集体的油气田有283个，尽管碳酸盐岩大型油气田的数量相对碎屑岩较少，但石油和天然气的可采储量分别占总可采储量的48.66%和45.26%。据IHS公司统计，碳酸盐岩油气资源量约占全球油气资源量的70%，探明可采储量约占50%，产量约占60%（李阳等，2018；宋芊和金之钧，2000）。中国碳酸盐岩油气资源也十分丰富，塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地、柴达木盆地、渤海湾盆地等都在碳酸盐岩层系中获得突破，探明的石油和天然气可采储量分别占全国的5.5%和33%（李阳等，2018；谢锦龙等，2009）。与北美、中东等地区的碳酸盐岩储层相比，中国的油气藏表现出地质时代老、埋藏深等特点，因此勘探和开发的难度更大（李阳等，2018）。国内大部分碳酸盐岩油气藏都是以裂缝-溶洞-溶孔型为主，在纵向上和横向上非均质性非常强，基本上没有统一的油水界面及压力系统，因此已不能沿用储层的概念来描述这些油气藏，它们在空间上的叠置关系呈现出独立的储集空间集合体特征。碳酸盐岩储集体的分类方案较多，如罗平等（2008）将碳酸盐岩储集体分为礁滩、台内滩、岩溶和白云岩四大类；赵宗举等（2008，2007）则根据储层成岩类型将碳酸盐岩储集体分为古风化壳岩溶、礁滩和白云岩三大类；赵文智等（2012）则按照石油工业的预测评价将碳酸盐岩储集体分为沉积型、成岩型和改造型三大类。本书综合上述分类，将碳酸盐岩油气藏的储集体类型按沉积和成因类型分为生物礁、颗粒滩、白云岩、岩溶及断控-热液改造5种。 **节　碳酸盐岩储集体研究现状 一、石灰岩储集体 （一）生物礁储集体 对生物礁进行系统、科学的地质学、生物学研究可以追溯到18世纪末和19世纪初（赵邦六等，2009；钟建华等，2005；Lyell，1841），之后，学者从生物堆积、生长特征、抗风浪性、生长位置、生物礁分类、生物礁成岩过程等方面对生物礁进行了系统的研究（范嘉松，1996；Dunham，1970）。 生物礁是油气资源的有利富集场所，因其格架孔、裂缝和溶洞发育，而利于形成良好的生物礁储集体。此外，据吕俏凤（2012）的统计，世界上绝大多数生物礁储集体距烃源岩位置近，生储盖条件匹配良好，因此，生物礁油气藏的勘探与开发引起了石油地质学家的巨大兴趣。生物礁油气藏的勘探开发始于20世纪初的北美地区（王才良，2000），20世纪七八十年代是生物礁油气藏勘探开发的高峰期，在北美、中东等地区发现和识别出多个生物礁油气藏，据董治斌（2015）统计，全世界173个沉积盆地中，探明了约1000个生物礁油田；生物礁油气田的储量占世界油气田储量的10%（张兵，2010）。生物礁油气田往往体量巨大，如20世纪初在墨西哥发现的阿尔苏4号井日产原油可达3300t，20世纪90年代在里海北部发现的卡萨冈生物礁油田储量达到70×108t（李梅，2012）。部分生物礁储层的孔隙在早成岩阶段损失非常严重，Prezbindowski（1985）估计美国墨西哥湾生物礁储层的原生孔隙在埋藏达到100m之前就因为海相胶结作用损失了21%，而其后的成岩作用仅损失了9%；Walls和Burrowes（1985）也发现放射状方解石（往往是海相成因）是影响西加盆地中-上志留统生物礁储层物性的*重要因素。 近20年国外学者对生物礁的研究已取得了较大的突破，国内学者也做了大量的研究工作，对于研究区礁滩相储集体，主要研究了如图1-1所示的几个方面。 对于塔里木盆地的生物礁，经过多年的研究，取得了很大的进展，归纳起来有以下几点。 （1）明确了塔中地区生物礁演化的定位，确定了造礁生物的组成，并以各门类生物的生态学特征对其进行了分类和总结。 （2）通过钻井岩性特征、测井响应、古生物和地震资料等对礁滩型储集体进行识别，并系统地归纳了其在各项资料上的反映特征。 （3）对比了礁滩型储集体中不同亚相储集体物性的差别。 （4）建立浅水高能滩亚相储集体和礁亚相储集体的成岩-孔隙演化模式。 （5）总结了多种因素共同控制礁滩型储集体的发育，包括有利的岩石组合、沉积作用、溶蚀作用（大气淡水溶蚀作用、表生期不整合岩溶、埋藏溶蚀）、多期的油气运移、构造作用等。 （6）建立礁滩型储集体地质-地球物理的识别模型，并投入实际勘探中应用，用以预测有利储集体的分布。 （二）颗粒滩储集体 颗粒滩储集体在碳酸盐岩油气藏中占非常重要的地位，全世界范围的油气勘探工作揭示，有相当规模和数量的油气藏以滩相碳酸盐岩作为主要的储层，如沙特阿拉伯的加瓦尔油田、阿联酋和卡塔尔的上侏罗统阿拉伯组油气田、美国海湾地区的侏罗系碳酸盐岩油气田、四川盆地的普光气田等（聂杞连，2016）。 国内外学者对颗粒滩的形成环境、岩相古地理及颗粒滩的成岩演化控制因素进行了大量的研究，认为颗粒滩可以形成于台缘斜坡、台地内部、缓坡（内缓坡和中缓坡）等水动力条件较高的环境下（文晓涛，2014；刘宝和，2008），颗粒滩的形成和演化受到古地貌、古气候、海平面变化等因素的影响（谭秀成等，2011；王兴志，2002）。古地貌决定了不同构造位置的水动力条件，从而控制了发育于高能碳酸盐岩颗粒滩储层的形成位置，经过强水动力条件的冲刷，颗粒滩相灰泥含量极少，容易形成良好的原生粒间孔。干旱或潮湿的气候下碳酸盐岩台地中大气淡水的注入有显著的差别，潮湿环境中，大量的大气淡水注入有利于准同生溶蚀作用的发生，在滩相沉积物中形成大量的铸模孔（Ehrenberg et al.，2008）。 （三）岩溶储集体 岩溶储集体在全球的油气勘探中有重要的地位，有相当数量的油气田以岩溶储层为主（张春林，2013），如美国阿纳达科油田、阿联酋布哈萨油田、我国的塔河油田等（刘存革等，2008）。岩溶储集体的储集空间一般为超出岩心和薄片大小的孔洞缝体系，具有非常强烈的非均质性（沈安江等，2016a）。国内外学者在碳酸盐岩沉积学和成岩作用的基础上，对古岩溶的识别标志及其发育规律进行了研究，并将现代岩溶的岩石学特征、地球化学特征引入古岩溶储层的研究中，对古岩溶作用的形成机理和大气水的成岩作用等方面进行了探讨（傅恒等，2017；钱一雄等，2007；Loucks，1999；Longman，1980）。此外，地震技术被用于岩溶储层的识别和预测，碳氧锶同位素、微量元素、流体包裹体等地球化学手段也被用于研究古老大气淡水的流体性质（白晓亮，2012；吴茂炳等，2007；刘存革等，2007）。 岩溶是指碳酸盐岩岩体暴露于大气淡水成岩环境中，由对碳酸盐岩不饱和的地表水和地下水对可溶性岩石的溶解、淋滤、侵蚀、搬运和沉积等一系列地质作用的综合（白晓亮，2012）。大气淡水活动相关的岩溶作用按照活动的成岩阶段主要为（准）同生岩溶和表生岩溶。准同生岩溶发生于准同生成岩环境中，受沉积旋回和海平面升降变化的控制，潮坪、颗粒滩等浅水沉积物在海退沉积序列中，露出海面或处于大气淡水透镜体内，受到大气淡水的淋滤和溶蚀，形成各类孔隙，常见铸模孔等组构选择性孔隙。表生岩溶发生于表生成岩环境中，主要是指受海平面升降和构造运动的抬升影响，已经固结成岩的碳酸盐岩抬升至地表，接受大气淡水的淋滤和溶蚀，常形成大规模的溶洞。Loucks（1999）建立了相应的岩溶模式（图1-2），并根据洞穴深度，纵向上较老的地层发育*新的洞穴，较新的地层发育*老的洞穴，由下至上地对洞穴的充填物及潜流带-被动潜水面-渗流带的特征进行了详尽的描述与讨论。 （四）断裂-热液储集体 与构造运动、断裂活动相关的热液进入碳酸盐岩储层后，可能发生的改造包括白云石化、萤石化、硅化及热液淋滤（Ramaker et al.，2014；Cai et al.，2008；Jin et al.，2006；Packard et al.，2001；Rogers and Longman，2001；Qing and Mountjoy，1992，1994），沉积盆地中，Machel 和Lonnee（2002）沿用了White（1957）的定义，将热液定义为温度高于环境温度的流体，因此，热液仅仅是一个描述流体温度状态的名词，热液进入储层与碳酸盐岩发生的水岩反应取决于流体性质，可能提高也可能降低储层的孔隙度和渗透率。自20世纪以来，全世界范围内在碳酸盐岩储层内识别出了大量与断裂-热液活动有关的储集体，Lu X等（2017）也提出了断溶体的概念用以描述这类储集体。 关于断裂-热液储层的研究主要集中在断裂-流体活动发生的时间、流体来源、流体规模等问题上，然而，受限于沉积盆地定年难度较大、示踪手段有限及沉积成岩因素的多期叠加改造，这些问题仍存在较大争议。例如：①伴随着断裂活动，热液的来源可能有很多种，如深循环的大气淡水（Qing and Mountjoy，1992）、下伏碎屑岩中的孔隙水（Davies and Smith，2006）、与岩浆活动相关的流体（Jiang et al.，2015；Zhu et al.，2015）等，这些流体对原碳酸盐岩的饱和度并不明确，能否形成新的次生孔隙在各个地区有显著的不同；②部分学者则认为地下流体对碳酸盐岩的不饱和度非常低（约1000ppm），因此溶解碳酸盐矿物并形成新的次生孔隙需要非常大的流体通量，如不饱和度以100ppm计算的话，在单位体积灰岩中溶蚀形成1%的孔隙度需要270倍的流体与灰岩充分发生反应（Ehrenberg et al.，2012），而埋藏环境中往往难以解释相应的水动力学机制，因此，这些学者认为断裂-热液活动相关的储层中断裂的增容作用是形成储层的主要机制（Ehrenberg et al.，2016，2012，2009；Bjrlykke and Jahren，2012）。 二、白云岩储集体 灰岩的白云石化是碳酸钙被碳酸镁钙交代的过程，实质上是文石/方解石的溶蚀和白云石的沉淀过程（Putnis，2015）。一方面，白云石化的碳酸盐岩储集体会很大程度上继承原始灰岩储集体（颗粒滩、生物礁、岩溶、断控储集体）的特征；另一方面，大规模的白云石化（交代作用）需要大量的流体对镁离子和钙离子进行搬运，与大气淡水的活动相似，这类长期的、大规模的流体活动可能改变储层的储集空间。在很长一段时间内，白云岩被认为具有比灰岩更高的孔隙度和渗透率（Blatt et al.，1972），因此白云岩在油气勘探中的重要性不言而喻。然而，此后的研究发现，并不是所有的白云岩都具有良好的储集性能。例如，Schmoker和Halley（1982）通过对南佛罗里达的新生代白云岩（埋藏深度小于1km）的研究发现，白云岩的孔隙度与临近的灰岩的孔隙度相近，甚至更低；同时，也有一些未经历显著埋藏的、年轻的白云岩非常致密（Lucia and Major，1994）。这些例子说明，白云岩并不天然具有比灰岩更好的储集性能，因此，在石油勘探过程中，地质学家需要预测的不是白云岩发育在哪些（构造、层序）位置，而是要预测优质白云岩储层发育在哪些位置（Sun，1995）。 白云岩油气藏实际上在很大程度上继承了上文所述的生物礁、颗粒滩和岩溶油气藏的特点。除此之外，灰岩的白云石化过程会对储集体有以下几点重要的改造。 （1）等摩尔交代。1mol的白云石交代1mol的方解石时，原始灰岩的体积会减小大约13%（Van Tuyl，1914），即灰岩被白云岩等摩尔交代时，孔隙度能够增加约13%（如原岩的孔隙度可以从40%增加到45%）。尽管这种模式过于理想化，并且很难证明在实际情况下白云石化是等摩尔交代形成的（Machel，2004），一些未经历显著埋藏却非常致密的白云岩也证

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