古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發育的控制

洪永康(遼河油田塔里木項目管理部， 遼寧 盤錦 124010)

古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發育的控制

洪永康(遼河油田塔里木項目管理部， 遼寧 盤錦 124010)

最具代表性的古氣候是干熱、干燥及濕熱、濕潤，在顯生宙時期，海水的化學成分曾有明顯周期性變化，交替出現方解石海與文石海。在我國的塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地，油氣勘探示碳酸鹽巖儲集層的發育特征和孔隙類型均與古氣候和古海洋有關，如孔隙-孔洞型白云巖儲集層最適合在干熱、干燥的文石海環境下形成；蒸發鹽鑄模孔隙型白云巖儲集層最適合在干熱、干燥的方解石海環境下形成；大型溶洞型儲集層最適合在濕熱、濕潤的方解石海環境下形成等。可以說，古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層的發育起著非常重要的控制作用。本文主要以塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地為例，探討了古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發育的控制。

古氣候；古海洋；碳酸鹽巖；巖儲集層；發育；沉積；控制

據相關研究表明，碳酸鹽巖的形成與古氣候、古海洋環境具有十分密切的關系。不過，目前學術界中對于控制碳酸鹽巖儲集層發育的地質背景的研究和探討尚比較薄弱。筆者以塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地為例，通過觀察野外剖面和巖心，以及進行一系列相關實驗分析，發現碳酸鹽沉積時的古氣候與古海洋對巖儲集層的發育具有十分重要的影響。

1 干熱、干燥的古氣候下孔隙-孔洞型白云巖儲集層的形成

大多數白云巖是通過白云石化作用形成的，而研究難點是其形成需要的Mg2+來源。目前主要認為Mg2+來源于海水、黏土礦物釋放、地球深部巖漿熱液以及有機質提供。從總體上來看，海水是最原始和最主要的來源。大多白云巖與蒸發巖具有密切關系，其于準同生期發生交代作用，被交代的沉積物為文石泥或泥晶高鎂方解石。在干熱、干燥是古氣候下，白云石化流體形成于因強烈蒸發而成的富Mg2+濃縮海水。另外像是礁白云巖等的原巖沉積時與低能量、高鹽度蒸發環境不同，其主要是在埋藏期發生白云石化作用，屬于成巖埋藏白云巖。在干熱、干燥氣候下，水中Ca2+不斷消耗、Mg2+不斷富集，促進了準同生白云巖的形成，同時還可作為富含Mg2+埋藏孔隙水，促使滲透性較好的灰巖發生白云石化。

2 文石海環境下孔隙-孔洞型白云巖儲集層的形成

當海水中c(Mg2+)與c(Ca2+)的比值小于2.2時會形成低鎂方解石，在2.2～5.3之間時會形成高鎂方解石和文石，當大于5.3時會形成文石。而在熱帶淺海地區的碳酸鹽，主要就是由高鎂方解石和文石組成的。高鎂方解石和文石的化學活動性不同，其為準穩定礦物，在成巖過程中會轉化為穩定的低鎂方解石，所以古代碳酸鹽巖的主要成分是低鎂方解石。不同的海水成分，會導致碳酸鹽巖的成巖作用方式也有不同。通過研究塔里木盆地、四川盆地及鄂爾多斯盆地等地的碳酸鹽巖儲集層發現，文石海碳酸鹽巖的基質孔隙發育程度比方解石海好。這主要是由于文石海中存在大量的易溶文石和高鎂方解石，更易在大氣淡水溶蝕過程中形成孔洞。

3 干熱、干燥的古氣候下早成巖期孔洞的形成

干熱、干燥的古氣候對儲集層發育早期起著建設性成巖的作用。在此氣候環境下，成巖流體比較匱乏，因此導致沉積物中的膠結物也比較匱乏，從而發育出大量孔隙空間，給早成巖期孔洞的形成和保持提供了有利的條件。也即是說，在干熱、干燥的古氣候下，所發育形成的碳酸鹽巖膠結物及膠結期次較少，而與之相對的濕熱、濕潤的古氣候下則正好相反。例如四川盆地震旦系燈影組的發育同生-準同生期層間巖溶，每層層間巖溶面下均發育鈣結殼，鈣結殼下則是“葡萄、花邊”構造，同時也是孔洞十分發育的好儲集層。從總體上看，該地碳酸鹽巖膠結物少、膠結期次少。而塔里木盆地奧陶系則與之相反，膠結物多、期次多，乃是典型濕熱、濕潤的古氣候下發育形成的碳酸鹽巖。

4 干熱、干燥的古氣候下方解石海及蒸發鹽鑄模孔隙型白云巖儲集層的形成

在干熱、干燥的古氣候下，原巖沉積不受古海洋環境的影響是白云巖及蒸發鹽礦物發育的一個有利因素。因此，除卻文石海以外，在干熱、干燥的古氣候下，方解石海可形成蒸發鹽鑄模孔隙型白云巖儲集層，并且其規模通常較大，如鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組就是典型例子。馬家溝組在沉積期有著多次海進及海退歷史，形成含鉀鹽盆和膏鹽盆，發育形成了含有豐富蒸發鹽礦物的泥粉晶白云巖。其特點是孔隙度高、滲透率低。

5 濕熱、濕潤的古氣候下大型溶洞型儲集層的形成

無論方解石海亦或文石海，濕熱、濕潤的古氣候均不適宜早成巖期儲集層的發育，因此也不發育易溶的蒸發鹽礦物。不過，由于構造斷裂的作用及表生期風化殼巖溶的影響，會形成一些較大規模的溶蝕縫洞，即所謂的大型溶洞型儲集層。

6 結語

綜上所述，古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發育的控制作用十分明顯。一者，干熱、干燥或是濕熱、濕潤的環境下，碳酸鹽巖儲集層的發育特征有著差異顯著；二者，冰室期-文石海沉積對碳酸鹽巖儲集層發育的控制特征明顯不同于溫室期-方解石海。

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洪永康(1989- )，男,甘肅天水人,助理工程師，本科，主要從事油田地質工作。