柴北緣九龍山地區(qū)侏羅系成巖作用特征

王 猛， 耿榕悅， 馬富強(qiáng)， 孫國(guó)強(qiáng)， 蔣 赟， 潘世樂(lè)

(1.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院， 蘭州 730000； 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049； 3.中國(guó)石油青海油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院， 敦煌 736202)

柴達(dá)木盆地是中國(guó)西部一個(gè)大型的中、新生代陸相含油氣盆地，盆地面積約12萬(wàn)km2，盆地內(nèi)中、新生代沉積厚度6 000～7 000 m，部分地區(qū)可達(dá)上萬(wàn)米，具有巨大的勘探開(kāi)發(fā)潛力[1-2]。柴北緣九龍山地區(qū)作為近些年來(lái)的重點(diǎn)勘探區(qū)塊，具有良好的生烴指標(biāo)。其侏羅系中、上統(tǒng)作為主力儲(chǔ)層，油頁(yè)巖和碳質(zhì)泥巖發(fā)育，是勘探開(kāi)發(fā)的有利目標(biāo)[3]。近年來(lái)勘探生產(chǎn)表明，九龍山地區(qū)侏羅系地層油源豐富，發(fā)現(xiàn)了大量油氣顯示，并獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流[4-5]。眾所周知，儲(chǔ)層成巖作用的類型及發(fā)育情況在很大程度上影響著儲(chǔ)層物性的質(zhì)量，特征復(fù)雜的成巖改造過(guò)程一定程度上控制了油氣資源的運(yùn)移和存儲(chǔ)條件等。因此成巖作用的研究是一項(xiàng)基礎(chǔ)且意義重大的工作，直接影響到后期儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)。

中外學(xué)者對(duì)柴北緣的沉積物源體系[5-7]、沉積相及沉積模式[8-9]和沉積成巖作用[10-11]等有過(guò)較為詳細(xì)的研究。如陳思遠(yuǎn)等[12]認(rèn)為九龍山地區(qū)為一新生代早期開(kāi)始發(fā)育的古隆起，斷裂多為陡傾的基底斷層，具正花狀構(gòu)造；劉一珉[13]認(rèn)為九龍山地區(qū)以辮狀河沉積為主，物源來(lái)自東北方向；王牧[3]綜合巖芯鑄體薄片分析認(rèn)為，九龍山地區(qū)成巖作用較強(qiáng)，泥質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)物控制了膠結(jié)物的含量和膠結(jié)作用的強(qiáng)弱。但限于九龍山地區(qū)勘探開(kāi)發(fā)程度較低、分析實(shí)驗(yàn)資料較少，前人并不將該區(qū)成巖作用特征作為主要研究對(duì)象，導(dǎo)致研究較為籠統(tǒng)，分析描述以定性為主、同時(shí)缺乏資料支持。尤其是對(duì)作為油氣主力層位的侏羅系地層成巖作用特征研究不足，嚴(yán)重制約了該地區(qū)進(jìn)一步地勘探開(kāi)發(fā)。

因此，在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量的巖芯樣品觀測(cè)、巖石薄片的鑒定和掃描電鏡照片的觀察辨別，并通過(guò)定量分析相關(guān)地球化學(xué)資料，首次以九龍山地區(qū)侏羅系成巖作用特征為核心研究對(duì)象，系統(tǒng)分析研究區(qū)成巖作用特征、成巖階段劃分及演化過(guò)程等。彌補(bǔ)該區(qū)成巖作用方面研究的不足，并提供相關(guān)的研究資料。以為進(jìn)一步完善柴北緣九龍山地區(qū)侏羅系儲(chǔ)層的相關(guān)研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也為該區(qū)有利儲(chǔ)層分布區(qū)的預(yù)測(cè)和勘探開(kāi)發(fā)提供一定的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地是青藏高原內(nèi)沉積巨厚的內(nèi)陸型盆地，油氣資源豐富，勘探潛力巨大。西南至昆侖山脈、北接祁連山脈、西北界為阿爾金山山脈，具有多級(jí)構(gòu)造發(fā)育、沉積物源多和構(gòu)造活動(dòng)頻繁等特點(diǎn)[14]。九龍山地區(qū)是柴達(dá)木盆地北緣斷塊帶內(nèi)的一個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，地形狹長(zhǎng)呈NW向展布，為一大型鼻狀斜坡。其西北為賽什騰山，南界為馬海凹陷，東南毗鄰綠梁山，東北為祁連山脈[3](圖1)。研究表明[15-16]，柴北緣含油氣系統(tǒng)主要以中、下侏羅統(tǒng)地層烴源巖為主。

圖1 九龍山地區(qū)區(qū)域位置構(gòu)造圖Fig.1 Location and construction map of Jiulongshan Area

柴達(dá)木盆地構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境主要經(jīng)歷了從早-中侏羅世的伸展構(gòu)造環(huán)境，轉(zhuǎn)變?yōu)橥碣_世-早白堊世的擠壓構(gòu)造環(huán)境[17]。從柴達(dá)木盆地北緣侏羅紀(jì)各時(shí)期的沉積相可以看出[18-19]，柴達(dá)木盆地北緣主要經(jīng)歷了早侏羅世斷陷湖盆沉積-中侏羅世坳陷湖盆沉積-晚侏羅世辮狀河流沉積。早侏羅系氣候溫暖濕潤(rùn)，辮狀河三角洲-湖泊體系發(fā)育；中侏羅系湖侵范圍增大，主要為湖泊相沉積；晚侏羅系氣候由溫暖潮濕轉(zhuǎn)變?yōu)檠谉岣珊担础⑥p狀河三角洲消失，主要為河流沉積體系[18]。

2 巖石學(xué)特征

九龍山地區(qū)中侏羅統(tǒng)下段主要發(fā)育辮狀河河流相，河床亞相較為發(fā)育[20][圖2(a)、圖2(b)]，可見(jiàn)少量河漫亞相[圖2(c)]；中、上段主要為辮狀河-辮狀河三角洲-濱淺湖沉積體系，濱淺湖較為發(fā)育[圖2(d)～圖2(f)]。上侏羅統(tǒng)主要發(fā)育濱淺湖-辮狀河三角洲-辮狀河沉積體系[圖2(g)～圖2(i)]，相比中侏羅統(tǒng)上段為一水退過(guò)程。

圖2 九龍山地區(qū)侏羅系巖芯照片F(xiàn)ig.2 Photos of Jurassic core in Jiulongshan Area

統(tǒng)計(jì)資料表明，九龍山侏羅系儲(chǔ)集巖巖石類型主要為灰色粗粒巖屑砂巖和灰色中粒長(zhǎng)石巖屑砂巖[圖3(a)]。泥質(zhì)雜基含量分布范圍5%～15%，平均含量13.4%。石英含量變化較大，分布范圍為17.81%～91.40%，平均含量50.80%；長(zhǎng)石含量分布范圍為2.50%～54.55%，平均含量16.91%；巖屑含量分布范圍4.11%～60.81%，平均含量32.29%。

研究區(qū)侏羅系儲(chǔ)集砂巖粒度較粗，中砂巖約占31.74%，粗砂巖約占27.83%[圖3(b)]。砂礫巖中膠結(jié)物含量較高，以碳酸鹽膠結(jié)物最為發(fā)育[圖4(a)]，泥質(zhì)膠結(jié)物次之。顆粒間接觸方式主要為點(diǎn)-線接觸[圖4(b)]，碎屑巖成分成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度中等-差；分選性中等-較差，磨圓以次棱角狀為主[圖4(c)]；膠結(jié)類型主要為孔隙式膠結(jié)。

圖3 九龍山地區(qū)侏羅系砂巖成分三角圖和粒度分布圖Fig.3 Triangular diagram and histogram of the Jurassic sandstone compositions in Jiulongshan Area

對(duì)巖芯鑄體薄片的觀察和統(tǒng)計(jì)表明，九龍山侏羅系砂礫巖孔隙類型主要有殘余粒間孔、粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，次生孔隙較為發(fā)育。此外可見(jiàn)少量裂隙，連通性一般，非均質(zhì)性較為明顯。

(1)殘余粒間孔：其成因主要是由于顆粒之間的相互支撐，所形成的孔隙既沒(méi)有被雜基充填也未受到后期酸性流體的溶蝕。由于研究區(qū)壓實(shí)作用較強(qiáng)，因此殘余粒間孔保存相對(duì)較少，碎屑顆粒之間主要為點(diǎn)-線接觸[圖4(d)]。

(2)粒間溶孔：可溶組分主要為長(zhǎng)石顆粒和粒間方解石膠結(jié)物等。粒間溶孔形狀不規(guī)則、大小不均、分布不均勻，在顆粒邊緣常見(jiàn)鋸齒狀或港灣狀的溶蝕殘余結(jié)構(gòu)[圖4(e)]。

(3)粒內(nèi)溶孔：主要包括巖屑溶孔和長(zhǎng)石溶孔。巖屑中的易溶組分交代了顆粒后被溶解而形成粒內(nèi)溶孔，長(zhǎng)石顆粒可被溶蝕而形成粒內(nèi)溶孔[圖4(f)]。粒內(nèi)溶孔較為常見(jiàn)，各個(gè)層位均有發(fā)育，但其連通性較差，不利于油氣運(yùn)移。

(4)裂隙：儲(chǔ)層中發(fā)育由于構(gòu)造應(yīng)力和收縮作用而形成的裂隙[圖4(g)]，此外裂隙的形成還受到沉積作用和成巖作用等的改造。裂隙的存在有效改善了儲(chǔ)集空間的連通性。

3 成巖作用類型及特征

成巖作用對(duì)儲(chǔ)集巖的滲透率和孔隙度有著重要意義，很大程度上控制了儲(chǔ)層物性質(zhì)量，對(duì)碎屑巖油氣藏的形成有著重要的意義[21]。根據(jù)鑄體薄片的鑒定、掃描電鏡和X-射線衍射分析等資料，分析表明九龍山地區(qū)成巖作用以壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用為主。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用破壞了孔隙的發(fā)育，降低了儲(chǔ)層物性質(zhì)量；溶蝕作用形成了次生孔隙，增加了儲(chǔ)集巖的孔隙度，提高了連通性，對(duì)孔隙發(fā)育起建設(shè)性作用。

3.1 壓實(shí)作用

在早期沉積物埋藏階段，壓實(shí)作用占有著顯著地位，主要表現(xiàn)為塑性形變、脆性形變、顆粒重排及壓裂縫[22]。由于上覆沉積物的逐漸增厚和靜水壓力的作用，孔隙流體被排出。顆粒之間由點(diǎn)接觸變?yōu)辄c(diǎn)-線、線接觸，孔隙體積減小，孔隙度降低。對(duì)九龍山地區(qū)鑄體薄片的鑒定結(jié)果表明，該地區(qū)經(jīng)歷了較強(qiáng)的機(jī)械壓實(shí)作用。云母和一些塑性顆粒由于強(qiáng)烈的壓實(shí)作用而發(fā)生明顯彎曲變形[圖4(h)]，部分抗壓性較強(qiáng)的剛性顆粒表面出現(xiàn)裂縫[圖4(i)]，顆粒間也大多呈點(diǎn)-線接觸。此外，由于黏土雜基的潤(rùn)滑作用，碎屑顆粒被迅速壓實(shí)，使得粒間孔隙損失較快[23]。壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層物性破壞較為嚴(yán)重，是導(dǎo)致研究區(qū)孔隙度降低的主要原因。

3.2 膠結(jié)作用

在成巖作用的各個(gè)階段膠結(jié)作用均有發(fā)育，具有明顯的世代性[14]。膠結(jié)物充填于儲(chǔ)層孔隙之中，減少了孔隙空間、縮小了孔喉半徑，是降低儲(chǔ)層孔隙度和滲透率的主要原因之一[21]。九龍山地區(qū)侏羅系儲(chǔ)層膠結(jié)作用種類多樣且分布廣泛，其中以碳酸鹽膠結(jié)、黏土膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)為主。

3.2.1 碳酸鹽膠結(jié)

九龍山地區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物類型較多，主要包括方解石、白云石、鐵方解石、鐵白云石、菱鐵礦和菱鎂礦等，其中方解石最為普遍。早期成巖階段沉積物中鈣離子豐度較高，方解石膠結(jié)物則是由孔隙水中的鈣離子析出沉淀而形成的[4, 24]。早期碳酸鹽膠結(jié)物自形程度較差，以泥晶-微晶方解石、白云石為主，常散布于松散接觸的顆粒之間，或呈環(huán)邊狀圍繞著碎屑顆粒分布[圖4(j)]。有效地抵御了機(jī)械壓實(shí)作用對(duì)于儲(chǔ)層孔隙的破壞。成巖階段中晚期形成的膠結(jié)物一般晶粒較大、含鐵量較高，主要呈粉晶-粗晶狀，常見(jiàn)鐵白云石、鐵方解石[圖4(k)]。伴隨著酸性流體的進(jìn)入，易發(fā)生溶蝕和蝕變作用，從而形成大量次生孔隙，改善了儲(chǔ)層物性。而白云石和鐵白云石埋藏較深，多以半自形微晶或粉晶為主，其對(duì)儲(chǔ)層物性有明顯的抑制作用。

3.2.2 黏土膠結(jié)

九龍山地區(qū)黏土礦物種類多樣、含量變化范圍大、分布范圍廣，常見(jiàn)高嶺石、伊利石、綠泥石和伊-蒙混層等黏土礦物[23]。

(1)高嶺石。九龍山地區(qū)黏土礦物中50%以上為高嶺石，且成熟度較高，是黏土膠結(jié)物的主要成分[4, 20]。其形成環(huán)境要求為酸性環(huán)境，地層中的孔隙水和其他黏土礦物轉(zhuǎn)變過(guò)程中所產(chǎn)生豐富的SiO2和Al3+,為高嶺石的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[14]。九龍山地區(qū)高嶺石晶間結(jié)構(gòu)較松，多呈書(shū)頁(yè)狀和蠕蟲(chóng)狀，以孔隙填充的形式存在于殘余粒間孔和次生溶蝕孔中[圖5(a)]，造成孔隙堵塞。

(2)伊利石。研究區(qū)伊利石分布范圍較廣，在各種不同成分的砂礫巖中均有發(fā)現(xiàn)，其可在富含K+的弱堿性流體環(huán)境下，由高嶺石轉(zhuǎn)變而來(lái)。在碎屑巖膠結(jié)物中，伊利石主要呈現(xiàn)鱗片狀、羽毛狀或絲縷狀[圖5(b)]。伊利石常在孔隙中構(gòu)成絲縷狀網(wǎng)絡(luò)，其易被水沖移而堵塞喉道。隨著埋藏深度的不斷加深，伊利石結(jié)晶程度越來(lái)越好，最后轉(zhuǎn)化成絹云母[21]。

(3)綠泥石。自生綠泥石在砂巖中多呈顆粒包膜或孔隙襯邊形式產(chǎn)出，研究區(qū)綠泥石集合體常見(jiàn)呈鱗片狀和絨球狀產(chǎn)出[25][圖5(c)]。綠泥石為富鐵、富鎂的硅酸鹽礦物，形成環(huán)境主要為富鐵的堿性水介質(zhì)環(huán)境中，因此鐵含量的高低影響著綠泥石的自形程度。根據(jù)電鏡資料，靠近碎屑顆粒的綠泥石自形程度較低，越接近孔隙，綠泥石自形程度越高。一方面，以孔隙襯邊形式產(chǎn)出的綠泥石抑制了其他膠結(jié)物的早期沉淀，增強(qiáng)了碎屑顆粒的抗壓實(shí)能力，對(duì)儲(chǔ)層物性起建設(shè)性作用;另一方面，分布于較大孔隙之中的綠泥石集合體堵塞了油氣運(yùn)移通道，降低了孔隙連通性，從而降低了儲(chǔ)層的物性質(zhì)量。研究區(qū)綠泥石主要呈現(xiàn)出降低儲(chǔ)層物性質(zhì)量的一面。

(4)伊-蒙混層。伊-蒙混層是蒙脫石向伊利石過(guò)渡的中間產(chǎn)物，呈蜂窩狀或棉絮狀[圖5(d)]。混層晶格中的礦物含量比例決定了混層形態(tài)。若晶格中富含伊利石層，則形態(tài)近似于伊利石，呈不規(guī)則的片狀，否則呈類似于蒙脫石的波狀[21]。研究區(qū)伊-蒙混層隨著深度的增加整體呈現(xiàn)出由少變多繼而再變少的演化特點(diǎn)，多以孔隙墊襯和填充的形式產(chǎn)出。

3.2.3 硅質(zhì)膠結(jié)

九龍山地區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)物普遍發(fā)育，石英是最常見(jiàn)的硅質(zhì)膠結(jié)物，在侏羅系儲(chǔ)集巖中平均含量可達(dá)50.80%。由于侏羅系儲(chǔ)層砂巖成分成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度較差，不利于石英次生加大的廣泛形成，因此硅質(zhì)膠結(jié)物常見(jiàn)自形的小石英晶體[圖5(e)]。常充填于粒內(nèi)溶孔、粒間孔壁和一些緊密接觸的碎屑顆粒之間[圖5(f)]。九龍山地區(qū)長(zhǎng)石風(fēng)化嚴(yán)重，其向高嶺石轉(zhuǎn)變時(shí)可釋放出二氧化硅，這為硅質(zhì)膠結(jié)物的形成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。硅質(zhì)膠結(jié)物雖然在一定程度上提高了儲(chǔ)層砂巖的抗壓實(shí)能力，但由于其主要充填于各種孔隙之中，還是降低了儲(chǔ)層的孔隙度。

3.3 溶蝕作用

碎屑巖儲(chǔ)層內(nèi)的任何組分，在一定的流體介質(zhì)環(huán)境和溫壓條件下，都會(huì)發(fā)生不同程度的溶蝕[14]。溶蝕作用的結(jié)果形成了多種次生孔隙和裂隙[26]，是提高儲(chǔ)層孔隙度，改善儲(chǔ)層物性條件的重要成巖作用。有機(jī)質(zhì)在成巖作用中后期會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，使得流體環(huán)境呈弱酸-酸性，從而對(duì)可溶組分進(jìn)行大量溶蝕。對(duì)九龍山侏羅系儲(chǔ)層砂巖的鑄體薄片觀察研究表明，研究區(qū)碎屑巖中可供溶蝕的組分豐富，主要包括碎屑顆粒和碳酸鹽膠結(jié)物。其中碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕是孔隙度提升、儲(chǔ)集條件改善的重要因素。研究區(qū)由于溶蝕作用的改造形成了多種次生孔隙，主要包括粒間溶蝕孔隙[圖4(e)]、粒內(nèi)溶蝕孔隙[圖4(f)]和粒緣溶蝕孔隙[圖4(l)]等，它們是重要的油氣儲(chǔ)集空間。

4 成巖階段劃分及演化序列

劃分成巖階段需要綜合考慮顆粒間的接觸關(guān)系特征、自生黏土礦物的成分、黏土礦物之間的組合關(guān)系特征、不同孔隙類型的組合特征等參數(shù)[14]。前人對(duì)九龍山地區(qū)侏羅系儲(chǔ)層成巖階段劃分主要依據(jù)鑄體薄片觀察和掃描電鏡照片觀察，具有一定的偶然性。劃分手段以定性為主，缺乏定量分析，并且劃分依據(jù)較為單一，論述不足、缺乏說(shuō)服力。本文成巖階段劃分從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定量分析出發(fā)，綜合了成巖溫度、顆粒接觸關(guān)系、自生黏土礦物成分、孔隙類型特征等多項(xiàng)指標(biāo)，科學(xué)地分析并劃分了成巖階段，同時(shí)建立了成巖演化序列，具有較強(qiáng)的說(shuō)服力。

4.1 成巖階段劃分

成巖溫度作為獨(dú)立的定量指標(biāo)，不受其他因素影響，可以輔助進(jìn)行成巖階段的劃分。Shackleton等[27]在前人研究基礎(chǔ)上，總結(jié)出據(jù)氧同位素來(lái)估算古溫度公式為

T=16.9-4.38(δc-δw)+0.1(δc-δw)2

(1)

式(1)中：δc為測(cè)得樣品中δ18O值，PDB標(biāo)準(zhǔn)，‰；δw為當(dāng)時(shí)的海水δ18O值，SMOW標(biāo)準(zhǔn)，‰，δw的值取0。將九龍山地區(qū)侏羅系砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物的氧同位素值代入式(1)，計(jì)算結(jié)果如表1所示。根據(jù)式(1)計(jì)算出的九龍山地區(qū)侏羅系砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物形成時(shí)的古溫度最大值為126.55 ℃，最小值為78.50 ℃，平均值為105.86 ℃。

九龍山地區(qū)侏羅系砂巖黏土礦物主要包括高嶺石、伊利石和綠泥石。根據(jù)X-射線衍射分析(表2)，黏土礦物含量4.80%～29.40%，平均含量14.60%；伊-蒙混層中蒙脫石層含量較低，平均為9.57%。

表2 柴達(dá)木盆地九龍山地區(qū)侏羅系砂巖X-射線衍射分析數(shù)據(jù)Table 2 X-ray diffraction analysis data of Jurassic sandstones in Jiulongshan Area

隨著埋藏深度的增大，溫度和壓力逐漸增大，有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱脫羧基作用釋放出二氧化碳。當(dāng)其溶于層間水、吸附水等之中時(shí)，會(huì)形成具有較強(qiáng)腐蝕能力的有機(jī)酸和碳酸溶液，從而形成酸性-弱酸性的成巖環(huán)境[28]。以碳酸鹽膠結(jié)物和長(zhǎng)石為代表的可溶性組分，在這種環(huán)境中會(huì)被大量溶蝕，從而形成大量次生孔隙。

上述研究表明了，碳酸鹽膠結(jié)物形成時(shí)的古溫度平均值為105.86 ℃；伊-蒙混層中蒙脫石含量較低，平均為9.57%；常見(jiàn)粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，次生孔隙發(fā)育；碎屑顆粒間的接觸類型主要為點(diǎn)-線接觸，大量的塑性顆粒或云母被擠壓變形，剛性顆粒趨向緊密堆積，可見(jiàn)部分剛性顆粒被壓裂，說(shuō)明成巖過(guò)程中經(jīng)歷了較強(qiáng)的壓實(shí)作用；黏土礦物以書(shū)頁(yè)狀高嶺石為主，其中伊-蒙混層、伊利石和綠泥石等成熟度較高的黏土礦物含量居多；可見(jiàn)石英加大Ⅱ～Ⅲ級(jí)，呈弱酸性成巖環(huán)境。因此，根據(jù)碎屑巖成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)[22]并綜合多項(xiàng)指標(biāo)，認(rèn)為九龍山地區(qū)侏羅系儲(chǔ)層主要處于中成巖階段A期。

4.2 成巖演化序列

通過(guò)對(duì)九龍山地區(qū)侏羅儲(chǔ)層成巖作用特征和形成條件的分析，結(jié)合重點(diǎn)探井的巖芯薄片、掃描電鏡觀察和其他分析化驗(yàn)資料，建立了研究區(qū)侏羅系的成巖序列：初期少量的黏土雜基沉淀→早期方解石開(kāi)始膠結(jié)→機(jī)械壓實(shí)作用改造→少量硅質(zhì)膠結(jié)物出現(xiàn)→酸性流體侵入、流體環(huán)境發(fā)生改變→方解石等發(fā)生強(qiáng)烈溶蝕→后期大量油氣侵入→少量晚期方解石膠結(jié)物形成(圖6)。

沉積物埋藏初期研究區(qū)水動(dòng)力作用較強(qiáng)且變化大，只有少量黏土雜基沉淀了下來(lái)，而咸水湖盆的沉積環(huán)境利于早期方解石膠結(jié)物的形成。由于成巖階段早期壓實(shí)作用影響較大，使得原始孔隙大量減少，原始孔隙減少了約為50%(圖7)，同時(shí)膠結(jié)作用也減少了約22%的原始孔隙(圖7)。碳酸鹽膠結(jié)物雖然降低了儲(chǔ)層的孔隙度，但由于其抗壓實(shí)作用，在早成巖階段晚期仍保留了20%左右的原生孔隙(圖6)。之后酸性流體侵入，方解石等碳酸鹽類膠結(jié)物發(fā)生大量溶蝕，產(chǎn)生了大量的次生孔隙，其溶蝕作用所增加的孔隙度可達(dá)40%以上，有效地改善了儲(chǔ)層的物性[29]。經(jīng)過(guò)溶蝕作用的改造后，儲(chǔ)層孔隙度明顯提高，為大量油氣的侵入奠定了良好基礎(chǔ)。

圖7 九龍山地區(qū)侏羅系砂巖壓實(shí)作用和 膠結(jié)作用與孔隙度關(guān)系Fig.7 Diagram showing the relationship between compaction cementation and porosity of the Jurassic reservoir rocks in Jiulongshan Area

5 結(jié)論

(1)柴北緣九龍山地區(qū)侏羅系碎屑巖儲(chǔ)層以砂巖為主，粒度較粗；儲(chǔ)集巖巖石類型主要為灰色粗粒巖屑砂巖和灰色中粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度中等-差；次生孔隙發(fā)育，顆粒接觸關(guān)

系以點(diǎn)-線接觸為主。九龍山地區(qū)侏羅統(tǒng)主要發(fā)育辮狀河-辮狀河三角洲-濱淺湖沉積體系。

(2)成巖作用類型主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。研究區(qū)經(jīng)歷了較強(qiáng)的壓實(shí)作用改造；碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)膠結(jié)作用以及后期次生孔隙的形成有著重要的意義；硅質(zhì)膠結(jié)物普遍發(fā)育。

(3)九龍山地區(qū)儲(chǔ)集巖成巖作用較強(qiáng)，目前主要處于中成巖階段A期。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用在不同程度上破壞了原生孔隙：壓實(shí)作用減少了約50%的原生孔隙，膠結(jié)作用減少了約22%的原生孔隙。由于后期溶蝕作用的改造，產(chǎn)生了大量次生孔隙，改善了儲(chǔ)層的物性條件。

(4)首次以九龍山地區(qū)侏羅系的成巖作用為核心研究對(duì)象，通過(guò)大量的巖芯樣品觀測(cè)、巖石薄片鑒定和掃描電鏡照片觀察辨別、相關(guān)地球化學(xué)資料分析計(jì)算等，采用定性和定量相結(jié)合的方法詳細(xì)研究了該區(qū)成巖作用特征、成巖階段劃分及演化過(guò)程等。彌補(bǔ)了該區(qū)成巖作用方面研究的不足，并提供了相關(guān)的研究資料。