吐哈盆地深部砂巖儲層方解石膠結及成儲效應

關鍵詞方解石膠結物;膠結作用；深埋砂巖儲層;梧桐溝組;吐哈盆地

第一作者簡介 ，女，1996年出生，碩士研究生，沉積學，E-mail：xuhui752@163.com

通信作者，男，教授，博士生導師，E-mail：aqinth@163.com

中圖分類號P618.13文獻標志碼A

DOI： 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.057

CSTR： 32268.14/j.cjxb.62-1038.2023.057

0 引言

方解石膠結物是大多數碎屑巖中含量較為豐富的自生膠結物之一，是成巖過程中流體一巖石相互作用的產物24，其相對含量、產狀類型、賦存狀態及形成機制等對儲層質量有重要影響[5]。因此，方解石膠結物的物質來源及其對儲層質量的影響一直是近些年的研究熱點[89]。以往研究表明，方解石膠結物的沉淀可以發生在成巖作用的各個階段[，方解石膠結物的來源通常包括碳的來源和鈣離子的來源2，其中，碳源包括海洋、湖泊和大氣降水、有機質成熟度、巖漿源和細菌硫酸鹽還原等[13-15]；鈣源可能來源于地表水、碎屑顆粒（長石、碳酸鹽巖屑等）的溶解、黏土礦物的轉化、長石等鋁硅酸鹽礦物的水化作用等[16-20]。一般認為，方解石膠結物對孔隙的充填使得儲層的孔隙度和滲透率大大降低[21-22]；同時，也有學者認為不同期次的方解石膠結物對儲層質量具有不同的影響，如早期在機械壓實作用前或淺埋藏階段析出的方解石膠結物能增強碎屑骨架，有效抵御壓實作用，隨后發生溶蝕作用促進次生孔隙的形成[23-25]，而在晚期所形成的鐵方解石沉淀充填粒間或粒內孔隙，導致儲層物性變差。因此，方解石膠結物對儲層質量的影響是復雜的[26-27]。

魯克沁地區是吐哈盆地油氣勘探的重要區域。目前，在淺埋藏深度已取得了較好的油氣勘探效果，揭示出該地區具備良好的沉積物質基礎與成藏條件[2831]。隨著油氣勘探與研究工作的持續深人，逐步向更深區域的二疊系梧桐溝組等層系尋求資源。2018年，在魯克沁地區埋藏 5800～6100m 深度的YT1井梧桐溝組中獲得油氣發現，初步揭示了梧桐溝組深層致密砂巖較好的油氣勘探前景。當前該組的勘探程度非常低、研究非常薄弱，僅有的少量研究認為深埋條件下機械壓實和膠結作用是導致魯克沁地區梧桐溝組砂巖儲層致密的兩個主要因素[32]。然而，對黏土礦物、方解石、硅質等多種不同的膠結作用缺乏針對性研究。通過儲層膠結物分析發現，研究區梧桐溝組深層砂巖儲層發育不同產狀的方解石膠結物，并且不同方解石膠結物含量的儲層物性具有顯著差異。分析不同期次方解石膠結物的發育程度，及哪期是建設的、哪期是破壞性的成巖作用對明確方解石膠結物對儲層物性的潛在影響和儲層預測具有重要意義。

因此，本文選取方解石膠結物為對象，基于巖心觀察、物性分析、薄片鑒定、掃描電鏡、陰極發光等測試分析，系統開展魯克沁地區上二疊統梧桐溝組深埋儲層特征研究，詳細觀察砂巖中方解石膠結物的賦存狀態及產狀，明確方解石膠結物發育特征及期次，探討方解石膠結物成巖演化及其對儲層質量的影響。

1 地質背景

魯克沁地區位于吐哈盆地西部地區，主體處于臺北凹陷，西南為魯西凸起，東南為庫木凸起（圖1），東西長 40km ，南北寬 10～20km ，面積約為 800km^2[34] 。魯克沁地區自下而上發育3套含油層系[35-37]：依次為二疊系（梧桐溝組 P₃w ）、三疊系（克拉瑪依組 T_2?3k ）侏羅系（西山窯組 J₂x 、三間房租 J_2^S 、七克臺組 J₂q ）。在第四次資源評價中38，吐哈盆地下含油氣系統石油地質資源量為 5.25×10⁸t. ，其中二疊系為 2.19×10⁸t ，三疊系為 3.06×10⁸t ，勘探潛力大，且主要集中在臺北凹陷。

魯克沁地區是臺北凹陷唯一且最大的稠油富集帶，勘探面積約為 1 160km² ，是吐哈盆地臺北凹陷油氣勘探開發的重點地區。自1995年AC1井發現稠油油砂，三疊系克拉瑪依組一直是魯克沁地區主要稠油勘探目的層系[3941]。2012年，吐玉克區塊YB1井上二疊統梧桐溝組首次發現稠油藏，并成為該地區的主要產油層之一。目前已發現魯克沁地區二疊系和三疊系三級石油地質儲量 2.36×10⁸t ，其中探明儲量1.47×10⁸t ，具有良好的油氣勘探潛力。

魯克沁地區上二疊統梧桐溝組早期表現為斷陷和盆地，具有較高的可容納空間和充足的物源供給背景，沉積巨厚層扇三角洲水下河道砂礫巖，砂體受溝槽控制，橫向尖滅較快；中晚期轉變為構造較為穩定的凹陷盆地辮狀河三角洲沉積，砂體受坡折帶控制，發育相對較薄但橫向延展較廣[34]。縱向上，梧桐溝組自下而上可分為一段、二段和三段（圖1c）。梧桐溝組一段以分選磨圓較差、快速混雜堆積的扇三角洲砂礫巖為主，常見塊狀層理、平行層理、板狀交錯層理以及底沖刷等沉積構造，表明沉積時水動力強；梧桐溝組二段以中細砂巖和濱淺湖沉積為特征，發育棕紅色泥巖，反映水動力較弱；梧桐溝組三段下部部分發育深灰色砂礫巖，礫石磨圓較好、但分選差，反映了早期有較強水動力，物源供給再次加強[42]。儲集層主要集中在梧桐溝組一段和三段。

2 砂巖儲層特征

2.1儲層巖石類型及方解石膠結物特征

魯克沁地區梧桐溝組深部儲層砂巖類型主要為巖屑砂巖和長石巖屑砂巖，顯微鏡下估算的石英含量介于 27.0%～62.5% （均值為 46.7% ）長石含量介于2.3%～27.5% （均值為 10.6% ）、巖屑含量介于 25.0%～ 56.2% （均值為 42.7% ，主要為泥巖、千枚巖及花崗巖巖屑）;碎屑顆粒次圓一次棱狀，分選中等一好，以點接觸和線接觸為主。全巖X射線衍射結果分析顯示，梧桐溝組深層砂巖石英含量均值為 42.8% ，長石含量均值為 22.7% ，且斜長石含量高于鉀長石。填隙物均值為 9.7% ，主要由碳酸鹽膠結物、濁沸石和黏土礦物組成，黏土礦物含量較低。X射線衍射結果表明黏土礦物主要為綠泥石（均值為 51.5% ），其次為伊蒙混層（均值為 26.9% ），高嶺石和伊利石含量基本一致。

魯克沁地區梧桐溝組儲層普遍發育方解石膠結物，是該致密儲層的一個典型特征。為了深入分析方解石膠結物的發育特征，將梧桐溝組65件巖心樣品制成的普通薄片并用鐵氰化鉀和茜素紅染色劑進行染色，在偏光顯微鏡下觀察方解石膠結物產狀；再利用CL8200MK5發光顯微系統，在 18kV，200UA 、溫度 20% ，相對濕度 60% 的工作環境下，對具有代表性的48個含碳酸鹽膠結物的巖心樣品進行陰極發光（CL）觀察。顯微鏡下鑒定出3種方解石膠結物類型，包括泥晶方解石（圖2a＼～d）、連晶方解石（圖2d＼～f）和鐵方解石（圖2f＼～i）。泥晶方解石含量較低，充填在顆粒之間，呈蠕蟲狀，染色薄片鏡下為紅色，陰極發光呈暗橙色（圖2b）；連晶方解石含量占主導，充填粒間孔隙使顆粒呈漂浮狀，相鄰粒間孔所充填的該類方解石具有一致的解理，表面干凈，單偏光染色薄片鏡下為淺紅色，陰極發光呈橙色（圖2h）；鐵方解石常見充填于溶蝕孔隙中，含量亦較低，染色薄片鏡下為深紅色，陰極發光下表現為幾乎不發光（圖2h）。

2.2儲層物性及儲集空間類型

魯克沁地區上二疊統梧桐溝組深部砂巖儲層物性分析顯示，孔隙度范圍介于 4.6%～11.4% ，平均值為7.3% ，主要分布在 7.0%～9.0% ；滲透率范圍介于（0.005～17.270）×10^-3μm²， ，平均值為 1.436×10^-3μm² 主要集中在 （0.100～1.000）×10^-3μm² 范圍內。孔隙度與滲透率呈明顯的正相關關系（圖3），說明梧桐溝組深部砂巖儲層為孔隙型儲層。物性較好的樣品中方解石膠結物面積含量分布在 1.0%～8.0% ，方解石膠結物面積含量大于等于 8.0% 和小于等于 1.0% 的樣品物性均較差。

基于掃描電鏡與鑄體薄片資料對礦物的孔隙結構和形態進行了分析，發現魯克沁地區梧桐溝組儲集空間類型包括剩余原生粒間孔（圖 ^4a，b） 、次生孔隙（圖 4b～g ）微裂縫（圖4h，i）。次生孔隙以粒內溶孔為主，鑄體薄片鏡下主要表現為長石粒內溶蝕孔（圖4d，e）巖屑溶蝕孔（圖4b，f），掃描電鏡可見方解石晶體溶蝕形成的晶間孔（圖 4g ）。此外，裂縫較為發育，多為構造應力、強壓實作用下的微裂縫（圖4h）和貼粒縫（圖4i），一般沿粒間形成，個別微裂縫切穿碎屑顆粒。

3方解石膠結物成巖演化及對儲層的影響

3.1方解石膠結物期次

方解石膠結物是致密砂巖儲層中常見的膠結物類型，具有多期次、多成因、分布普遍等特點[43-44]，對儲層物性具有重要的影響。前文已述，普通薄片下觀察到方解石膠結物經鐵氰化鉀/茜紅素混合溶液染色后主要表現為淺紅色、紅色和深紅色，陰極發光下觀察到橙色、暗橙色和幾乎不發光三種不同程度的發光特性。進一步結合方解石膠結物間的交切關系及其與顆粒或者孔隙的接觸關系，判定了它們的發育期次。泥晶方解石為最早發育的I期方解石膠結物，連晶方解石為Ⅱ期方解石膠結物，鐵方解石為Ⅲ期方解石膠結物。泥晶方解石膠結物晶粒較小，呈蠕蟲狀，貼顆粒膠結，以孔隙式充填在顆粒之間（圖2a＼～d），陰極發光下顏色較弱，呈暗橙色（圖2b），為I期方解石膠結物；連晶狀方解石膠結物的晶粒粗大且潔凈，陰極發光表現為橙色（圖2h），染色照片為淺紅色一紅色（圖2c＼～f），鏡下連晶狀方解石膠結物表現為包裹I期泥晶方解石膠結物（圖2c，d），或弱交代長石顆粒（圖2c），充填剩余粒間孔隙，說明其形成時間晚于I期泥晶方解石，為Ⅱ期方解石膠結物；鐵方解石膠結物充填在溶蝕孔隙中，表明其形成于溶蝕作用之后，為Ⅲ期方解石膠結物，陰極發光下表現為幾乎不發光（圖2h），含量較少，薄片染色照片為深紅色（圖2i）。

（a）I期泥晶方解石膠結物充填粒間，I期方解石膠結物包裹I期泥晶方解石，（-），YT1井，6048.82 m，P₃w¹， （b）I期泥晶方解石膠結物陰極發光呈暗橙色，Ⅱ期 方解石膠結物發橙光，（CL），YT1井， 6048.82m，P₃w¹;（c） 方解石膠結物發育，I期方解石膠結物呈弱交代性， （+），YT1 井，6047.44m，Pul;（d）方解石膠結物發 育， （+），YT1 井，5829.55 m，P₃w³;（e） Ⅱ期連晶方解石膠結物，早期方解石膠結物溶蝕， （-），YT1 井，5 829.38 m，P₃w³ ；（f）Ⅱ期連晶方解石膠結物發育，Ⅲ期方解石 充填溶蝕孔， （+），YT1 井，5 829.41 m，P₃w³;（g） Ⅱ期連晶方解石膠結物，Ⅲ期鐵方解石充填次生溶孔， （-），YT1 井， 5828.60m，P₃w³; （h）ⅡI期連晶方解石膠結物發 橙光，Ⅲ期鐵方解石膠結物幾乎不發光，（CL），YT1井， 5828.60m，P₃w³ ；（i）方解石膠結物發育，IⅡ期連晶膠結，Ⅲ期充填溶蝕孔隙， （-），YT1 井 5827.78m，P₃w³ ： calI.I期方解石膠結物;calII.I期方解石膠結物;calII.Ⅲ期方解石膠結物;cal-D.方解石膠結物溶蝕

3.2成巖作用階段及典型成巖序列

現有資料表明，研究區上二疊統梧桐溝組深部砂巖儲層成巖礦物組合特征為：顆粒間以線接觸為主，部分樣品中可見凹凸接觸關系（圖5a，b，發育溶蝕孔（圖5c）；見濁沸石（圖5a）、含鐵碳酸鹽類膠結物、石英次生加大邊（圖5b）、自生石英晶體（圖5d）等;黏土礦物包括針葉狀伊利石（圖5d）、自生高嶺石（圖5e）、綠泥石集合體（圖5f）等。鏡質體反射率 R 值介于0.77%～1.25% 。從研究區黏土礦物X射線衍射分析結果來看，黏土礦物以綠泥石為主，I/S中S介于 10% 250% ，個別樣品大于 50% ，處于有序混層帶。綜合上述成巖特征，根據碎屑巖成巖階段劃分標準（SY/T5477—2003）[45]，認為梧桐溝組深部砂巖儲層成巖階段主要處于中成巖A期，部分達到中成巖B期。

綜上分析，建立了研究區深部砂巖儲層成巖作用演化圖（圖6）。同時，結合前文已述的方解石膠結物礦物學特征和賦存狀態，以及成巖組構之間的關系，將該區砂巖儲層的成巖序列進行梳理歸納：I期方解石沉淀一早期機械壓實一長石和巖屑顆粒輕微溶解；Ⅱ期方解石沉淀一長石和巖屑強烈溶蝕、自生高嶺石發育、石英次生加大；Ⅲ期方解石充填孔隙。

3.3儲層演化模式

本文以埋深 5800～6100m 的YT1井為典型代表，對其出油井段和失利井段儲層演化進行對比研究，建立了如下儲層演化模式圖（圖7）。YT1井出油井段埋深為 5827～5830m ，主要為粗中粒巖屑砂巖和砂礫巖，碎屑顆粒多呈棱角狀一次圓狀，分選差一中等，具有低結構成熟度和成分成熟度，該深度段儲層富方解石膠結物。失利井段埋深為 6051～6055m ，主要為細中粒長石巖屑砂巖，碎屑顆粒次棱一次圓狀，分選中等一好，成分成熟度低、結構成熟度中等，方解石膠結物含量相對較少。

在準同生期，有機質未成熟，巖石呈弱一半固結狀態，原生孔隙發育，膠結作用較弱。顯微鏡下，出油井段儲層觀察到原生粒間孔中充填著泥晶狀的方解石膠結物，發育該類膠結物的砂巖碎屑顆粒以點接觸或基底式膠結為特征，常呈包殼狀裹挾碎屑顆粒（圖2c，d），指示該方解石膠結物為I期。這一階段，壓實作用使孔隙度和排水量迅速減少，對孔隙空間的影響最大。

研究區梧桐溝組砂巖主要為陸相三角洲沉積環境4，在早成巖期淺埋藏階段，成巖環境以堿性為主，巖石呈半固結一固結，沉積物呈點一線接觸。該階段砂巖仍未有較強壓實，長石發生輕微溶解，并伴隨著相應的高嶺石生成。由于深度相較于上一階段有所增加，地溫也有一定的升高，蒙皂石變得不穩定，開始向伊蒙混層轉化，轉化過程中的 Si⁴⁺，Ca²⁺，Na⁺ Fe²⁺ Mg²⁺ 等離子從蒙脫石中釋放出來，形成石英次生加大，方解石膠結物等。顯微鏡下可見出油井段儲層發育連晶狀方解石膠結物，表現為非常干凈的亮晶方解石，也從側面說明該類方解石仍然形成于不受陸源細碎屑雜基污染的埋藏階段，并且可見到連晶方解石膠結物包裹I期方解石的現象（圖2c，d），說明其產出晚于1期方解石膠結物，為Ⅱ期膠結。這一階段富方解石膠結物的砂巖儲層受壓實和膠結作用的雙重影響。

隨著成巖作用的不斷進行，進入中成巖階段，隨著埋深逐漸增加，沉積物呈點一線、線接觸，有機質逐漸成熟。此過程中生成大量有機酸和 CO₂ ，導致長石、早期碳酸鹽膠結物和富鋁硅酸鹽等礦物溶解，形成大量溶蝕孔，為成巖作用中晚期提供了 Ca²⁺ ，蒙皂石通過伊蒙混層向伊利石轉化過程中釋放部分 Fe³⁺ 形成Ⅲ期方解石膠結物充填在溶蝕孔隙中（圖2i），含量相對于Ⅱ期連晶方解石較少。這一階段溶蝕作用能有效改善儲集性能，雖然Ⅲ期方解石膠結物占據部分溶蝕孔隙空間，但因其數量有限及溶蝕作用的發育，整體上孔隙度有所增加。

3.4方解石膠結物對儲層的影響

成巖過程中機械壓實的物理作用和礦物溶解沉淀的化學作用是砂巖儲層致密化的主要因素。研究區深部儲集砂巖埋深介于 4500～6000m ，普遍受到強烈的壓實改造作用，物性通常較差。從方解石膠結物與儲層發育的顯著關系可知，方解石膠結物的沉淀與溶解是研究區影響儲層非均質性的關鍵成巖因素。魯克沁地區梧桐溝組深埋砂巖儲集層的方解石膠結物含量與孔隙度整體上沒有明顯的相關性，表明其對儲層質量的影響較為復雜。

Π（a） 剩余原生粒間孔，藍色鑄體， （-） ，L23井，4526.38 Ω_m，P3w¹ ；（b）剩余原生粒間孔、巖屑溶孔，藍色鑄體，（-），L23井，4524.87m， P₃w¹ ;（c）粒間溶孔和粒內溶孔，藍色鑄體，（-），L23井，4525.12m，Pul;（d）長石溶蝕孔，方解石膠結物，藍色鑄體，（-），YT1井， 6048.50m ;（e）長石溶蝕微孔發育，掃描電鏡，YT1井， 6049.79m P₃w¹ ；（f）溶蝕孔發育，見方解石膠結，藍色鑄體，（-），YT1井，5827.78 m，P₃w³; （g）方解石晶體溶蝕，可見粒間微縫，毛發狀伊利石附著于碎屑顆粒表面，掃描電鏡，L23井，4524.32m，Pu1;（h）微裂縫，藍色鑄體， （-），YT1 井，5829.83m ΔP₃w³ ；（i）砂礫巖顆粒貼粒縫發育，YT1井，5828.54 m，P₃w³ ;inter-P（RP）.剩余原生粒間孔;1-P.巖屑溶孔；inter-P.粒間孔；intra-P.粒內孔；f-P.長石溶孔；inter-CP.晶間孔;Mc.微裂縫；Gs.貼粒縫

根據薄片統計，方解石膠結物含量在 1.0%～8.0% 之間的儲層孔隙度均值為 7.7% ，滲透率均值為 1.5× 10^-3μm² ;膠結物含量大于 8.0% 時，大量孔隙被方解石充填，孔隙度均值小于 6.2% ，滲透率均值小于 0.3× 10^-3μm² ；膠結物含量小于 1.0% 時，儲層壓實作用非常強，致密化嚴重，孔隙度均值小于 6.3% ，滲透率均值小于 0.4×10^-3μm² 。由此可見，膠結物含量介于1.0%～8.0% 的儲層物性相對較好，且含量在 1.0%

8.0% 之間的方解石膠結物含量與孔隙度呈正相關（圖8）。過度膠結使原有孔隙完全占據（圖9a），另一方面，因其埋藏較深，研究區儲集砂巖經歷了強烈的壓實作用，膠結較弱的地方會因缺少膠結物的支撐而使碎屑顆粒壓實的更加緊密（圖9b），從而導致儲層質量差，甚至為非儲層。因此，梧桐溝組深埋儲層的方解石膠結作用屬于保持性成巖作用，既有建設性責獻，亦有破壞性作用。以往大量的研究表明，主壓實作用前的早成巖階段形成的方解石膠結物能保存砂巖中的原生孔隙，在后期成巖作用過程中，可能進一步溶蝕釋放次生孔隙，改善儲層質量[24-25]。

（a）粒間充填濁沸石，鑄體薄片，（-），YT1井，6048.59 m，P₃w¹ ；（b）石英次生加大，鑄體薄片， （+），YT1 井，6048.70m，Pu1；（c）長石顆粒沿解理被溶蝕，形成格架狀長石溶蝕孔隙，掃描電鏡，YT1井， ，5970.98m P₃w³; （d）針葉狀伊利石附著于碎屑顆粒表面，自生石英晶體充填于碎屑顆粒之間，掃描電鏡，L23井， 4525.17m P₃w³ ；（e）溶蝕孔隙中見絮狀高嶺石集合體，掃描電鏡，YT1井，5 828.93m，P₃w³ ；（f）片狀綠泥石集合體充填于粒間孔隙中，掃描電鏡，YT1井，6054.64 m，P₃w¹ TZ-c.濁沸石膠結物;Qc.石英;f-P.長石溶蝕孔;I.伊利石；K.高嶺石;chl.綠泥石

可見，方解石膠結物對儲層的影響并不是一概而論，需要結合期次和成因具體分析當前環境下的影響。基于前文的分析，結合梧桐溝組方解石膠結物的成巖演化及孔隙演化過程，揭示其對儲層演化的影響。1期方解石含量較少，主要以充填原生粒間孔的形式出現，常呈包殼狀裹挾碎屑顆粒，說明其較早就為巖石骨架起到了抗壓支撐作用。Ⅱ期連晶方解石呈孔隙式充填顆粒間，碎屑顆粒呈點一線接觸，即砂巖已遭受過一定程度的壓實改造作用。通過對富方解石膠結物砂巖儲層與含方解石膠結物砂巖儲層的演化對比，前兩期方解石膠結物相對發育的儲層物性較好，此外，魯克沁地區梧桐溝組深部儲層超過 4500m ，但仍保存剩余原生粒間孔（圖4a），表明其雖然阻礙了孔隙間的連通性，但也對顆粒起到了支撐作用，使得深埋藏下儲層的原生孔隙得以保存，主要起抗壓實作用；而Ⅲ期方解石膠結物充填在長石溶蝕產生的節理縫中，占據強壓實作用下改善砂巖儲層物性的次生溶孔之中，但Ⅲ期方解石的沉淀也通過促進長石溶蝕而提高了溶蝕孔隙。同時，前面提到埋藏期的酸性流體也會溶蝕早期方解石膠結物，并釋放早期占據的粒間孔而提高儲層物性。這一效應可以較好地解釋部分深埋儲層仍發育無顆粒支撐的連通孔隙，即早期通過方解石膠結物固結的砂巖通過膠結物溶蝕再釋放有可能在深埋條件下發育該類粒間孔隙。

前文已述，連晶方解石膠結物主要在早成巖階段形成，其對深埋優質儲層形成具有關鍵作用。與之相關的砂巖儲層與沉積期湖盆相帶有關，主要為三角洲沉積環境的前緣水下分流河道4。這可能是因為三角洲前緣長期處于水下，從而相關的砂體在沉積期至淺埋藏期具有較活躍的孔隙水，有利于早期方解石膠結。綜上，認為具有一定規模的水下分流河道沉積相與方解石成巖相耦合，有效保持了粒間孔，后期的方解石溶蝕作用釋放了部分原生粒間孔，成為深埋條件下良好儲層的重要因素。

4結論

（1）吐哈盆地魯克沁地區梧桐溝組砂巖類型為巖屑砂巖和長石巖屑砂巖，分選中等一好，碎屑顆粒（a）方解石過度膠結和切穿顆粒的微裂縫，（-），YT1井，5825.70 m，P₃w³ （b）含方解石膠結物，顆粒間線一凹凸接觸， （-） ，YT1井，6049.68 m，P₃w¹ ;cal.方解石膠結物；Lc.線接觸；Bc.凹凸接觸呈次圓一次棱狀，以點一線接觸為主。孔隙類型以原生粒間孔、溶蝕孔和裂縫發育為主，孔隙度范圍介于 4.6%～11.4% ，平均值為 7.3% ；滲透率范圍介于號 （0.005～17.270）×10^-3μm²"，平均值為 1.436×10^-3μm²"孔隙度主要分布在 7.0%～9.0% ；滲透率主要集中在（0.100～1.000）×10^-3μm²"范圍內，屬于特低孔特低滲砂巖儲層。

（2）根據礦物學特征，可將魯克沁地區梧桐溝組方解石膠結物劃分為3期。I期方解石膠結物主要以孔隙式充填在顆粒間，與Ⅱ期連晶方解石共同起到了支撐顆粒的作用，提高了砂巖的抗壓實能力；Ⅲ期方解石膠結物充填在次生溶孔中，導致儲層物性較差。

（3）魯克沁地區梧桐溝組深部砂巖儲層具有顯著的方解石膠結作用，占主導的Ⅱ期方解石膠結物含量與優質儲層發育密切相關，含量在 1%～8% 的儲層物性較好，過少或過多均會導致儲層質量較差。三角洲前緣水下分流河道沉積相與方解石成巖相的耦合作用，控制著深埋條件下優質儲層的發育。

致謝感謝勘探開發研究院提供的寶貴資料，感謝三位審稿專家及編輯部老師提出的寶貴建設性修改意見。

參考文獻（References）

[1］呂成福，李小燕，陳國俊，等．酒東坳陷下白堊統砂巖中碳酸 鹽膠結物特征與儲層物性[J].沉積學報，2011，29（6）：1138- 1144.[Lü Chengfu，Li Xiaoyan，Chen Guojun， et al. Characteristics of carbonate cements and reservoiy quality of the Lower Cretaceous sandstone in Jiudong Sag[J]. Acta Sedimentologica Sinica，2011，29（6）： 1138-1144.]

[2]Wang Q，He S，WangFR，et al. Carbonate cementation-dissolution in dep-seated sandstones near the overpressure top in central Junggar Basin，Xinjiang，NW China[J].Chinese Journal of Geochemistry，2009，28（1）： 86-96.

[3]Wang J，Cao YC，LiuKY，etal.Pore fluid evolution，distribution and water-rock interactions of carbonate cements in red-bed sandstone reservoirs in the Dongying Depression， China[J].Marine and Petroleum Geology，2016，72： 279-294.

[4]LiuYF，Hu WX，Cao J，et al.Fluid-rock interaction and its effects on the Upper Triassic tight sandstones in the Sichuan Basin，China： Insights from petrographic and geochemical study of carbonatecements[J].Sedimentary Geology， 2019，383： 121-135.

[5]Taylor K G， Gawthorpe R L，Curtis C D，et al. Carbonate cementation in a sequence-stratigraphic framework： Upper Cretaceous sandstones，Book Clifs，Utah-Colorado[J].Journal of Sedimentary Research，2000，70（2）： 360-372.

[6]Cui YF，Jones SJ，Saville C，et al.The role played by carbonatecementation in controlling reservoir quality of the Triassic Skagerrak Formation， Norway[J].Marine and Petroleum Geology，2017，85： 316-331.

[7］陳波，陳汾君，馬進業，等．冷湖地區上干柴溝組儲層碳酸鹽 膠結物特征及地質意義[J].大慶石油地質與開發，2016，35 （5）：28-33.[Chen Bo，Chen Fenjun，Ma Jinye，et al. Characteristics and their geological significances of the carbonate cements in Shangganchaigou-Formation reservoirs of Lenghu area[J]. Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing，2016， 35 （5）： 28-33. ]

[8]Dutton S P. Calcite cement in Permian deep-water sandstones， Delaware Basin，west Texas：Origin，distribution，and effect on reservoir properties[J]. AAPG Bulletin， 2008， 92（6）： 765-787.

[9]Lai J，Wang G W，Chen J，et al. Corrigendum to “origin and distribution of carbonate cement in tight sandstones： The Upper Triassic Yanchang Formation Chang8oil layer inwest Ordos Basin， China\"[J]. Geofluids，2018，2018：8650963.

[10］肖曉光，秦蘭芝，張武，等．西湖凹陷平湖組碳酸鹽膠結物 形成機制及其對儲層的影響[J]．地質科學，2021，56（4）： 1062-1076.[Xiao Xiaoguang，Qin Lanzhi， Zhang Wu，et al. The origin of carbonate cements and the influence on reservoir qualityof Pinghu Formation in Xihu Sag[J]. Chinese Journal of Geology，2021， 56（4）： 1062-1076.]

[11]Mansour A S， Rifai R I， Shaaban M N. Geochemical constraint on the origin of the multi-mineralogic carbonate cements in the subsurfaceMiddle Jurassic sandstones，Central Sinai，Egypt[J]. Journal of Geochemical Exploration，2014，143：163-173.

[12]LiangHR，XuFH， Xu G S，et al.Geochemical characteristics and origins of the diagenetic fluids of the Permian Changxing Formation calcites in the southeastern Sichuan Basin： Evidence from petrography，inclusionsand Sr，CandO isotopes [J].Marine and Petroleum Geology，2019，103： 564-580. [13］張莊，龐江，楊映濤，等．川西坳陷中段須家河組四段砂巖 中碳酸鹽膠結物碳、氧同位素特征及成因探討[J].地質學 報，2022，96（6）：2094-2106.[Zhang Zhuang，Pang Jiang， Yang Yingtao，etal.Carbon and oxygen isotope characteristics and genesis of carbonate cements in sandstone of the 4th member of the Xujiahe Formation in the central western Sichuan Depression， Sichuan Basin， China[J]. Acta Geologica Sinica，

2022，96（6）： 2094-2106.]

[14]Zhu SF，Yue H， Zhu X M， et al.Dolomitization of felsic volcaniclasticrocks in continental strata：A study fromtheLower Cretaceous of theA'nan Sag in Er'lian Basin，China[J].Sedimentary Geology，2017，353：13-27.

[15] Schmid S，WordenRH，FisherQJ，etal.Carbon isotope stratigraphy using carbonate cements in the triassic sherwood sandstone group： Corrib field，west of Ireland[J]. Chemical Geology，2005，225（1）： 137-155. [16］王代富，羅靜蘭，陳淑慧，等．珠江口盆地白云凹陷深層砂 巖儲層中碳酸鹽膠結作用及成因探討[J]．地質學報，2017，

91（9）：2079-2090.[Wang Daifu，Luo Jinglan，Chen Shuhui，et al.Carbonate cementation and origin analysis of deep sandstone reservoirsinthe Baiyun Sag，Pearl River Mouth Basin [J].Acta Geologica Sinica，2017，91（9）： 2079-2090.] [17］姚涇利，王琪，張瑞，等．鄂爾多斯盆地中部延長組砂巖中 碳酸鹽膠結物成因與分布規律研究[J].天然氣地球科學，

2011，22（6）：943-950.[Yao Jingli，Wang Qi，Zhang Rui，et al.Origin and spatial distribution of carbonate cements in Yanchang Fm.（Triassic） sandstones within the lacustrine center of OrdosBasin，NW China[J].Natural Gas Geoscience，2011，22 （6）： 943-950. ] [18］袁珍，李文厚．鄂爾多斯盆地東南緣上三疊統延長組砂巖 方解石膠結物成因[J]．吉林大學學報（地球科學版），2011，

41（增刊1）：17-23.[YuanZhen，LiWenhou.Originofcalcite cement in the sandstone reservoirs of the Upper Triassic Yanchang Formation in southeast of Ordos Basin[J].Journal of Jilin University （Earth Science Edition），2011，41（Suppl.1）：

17-23.] [19］王琪，郝樂偉，陳國俊，等．白云凹陷珠海組砂巖中碳酸鹽 膠結物的形成機理[J].石油學報，2010，31（4）：553-558. [Wang Qi，Hao Lewei，Chen Guojun，et al.Forming mechanism of carbonate cements in siliciclastic sandstone of Zhuhai Formation in Baiyun Sag[J].Acta Petrolei Sinica，2010，31（4）：

553-558.]

[20] Mcbride EFM，Milliken KL.Giant calcite-cemented concretions，Dakota Formation，central Kansas，USA[J].Sedimentology，2006，53（5）： 1161-1179.

[21］郭鵬戈，屈紅軍，楊歡，等．鄂爾多斯盆地東部山西組山2 段膠結物特征及其對儲層物性的影響[J].地質科技情報， 2017，36（2）： 51-57.[Guo Pengge，Qu Hongjun，Yang Huan， etal.Characteristics of cement and itsinfluence on reservoir physical property of Shan-2 member of Shanxi Formation in the eastern Ordos Basin[J].Geological Science and Technology Information，2017，36（2）： 51-57.]

[22]Taylor TR，GilesMR，HathonLA，et al.Sandstone diagenesisand reservoir quality prediction： models，myths，and reality [J].AAPG Bulletin. 2010， 94（8）：1093-1132.

[23] Liu YF，Hu WX，Cao J，et al.Diagenetic constraints on the heterogeneity of tight sandstone reservoirs： A case study on the Upper Triassic Xujiahe Formation in the Sichuan Basin，southwest China[J].Marine and Petroleum Geology，2018，92： 650-669.

[24] Luo L，Gao X，Meng W，et al.The origin and alteration of calcite cement in tight sandstones of the Jurassic Shishugou Group，Fukang Sag， Junggar Basin， NW China： Implications for fluid-rock interactions and porosity evolution[J].Australian Journal of Earth Sciences，2018， 65（3）： 427-445.

[25] 盛軍，孫衛，解騰云，等．蘇里格氣田東南部盒8段儲層成 巖作用研究及其孔隙演化模式定量分析[J]．地質科技情 報，2015，34（1）：20-27.[Sheng Jun，Sun Wei， Xie Tengyun， et al.Diagenesis of He-8 reservoir and its quantitative analysis of porosity evolution model in southeast Sulige gas field[J]. Geological Science and Technology Information，2015，34（1）： 20-27.]

[26] Xie DL，Yao SP， Cao J， etal.Origin of calcite cements and their impact on reservoir heterogeneity in the Triassc Yanchang Formation， Ordos Basin， China：A combined petrological and geochemical study[J]. Marine and Petroleum Geology，2020， 117： 104376.

[27]Yang T，CaoYC，Fris H，et al.Genesis and distribution patternof carbonate cementsin lacustrine deep-water gravity-flow sandstone reservoirs in the third member of the Shahejie Formation in the Dongying Sag， Jiyang Depression，eastern China[J]. Marine and Petroleum Geology，2018，92，547-564.

[28] 李思辰，劉俊田，卿忠，等．魯克沁構造帶二疊系稠油油藏 特征與主控因素[J].石油地質與工程，2015，29（4）：19-22， 26.[Li Sichen，Liu Juntian，Qing Zhong，et al.Characteristics andmain controlling factors of Permian heavy oil reservoirsin Lukeqin structure zone[J]. Petroleum Geology and Engineering，2015，29（4）： 19-22，26.]

[29］吳昊．魯克沁地區二疊系梧桐溝組沉積體系研究[D].青 島：中國石油大學（華東），2016.［WuHao.Studyon sedimentary system of Permian Wutonggou Formation in Lukeqin area[D]. Qingdao： China University of Petroleum （East China）， 2016.]

[30］武超，李宏偉，盛雙占，等．吐哈盆地魯克沁構造帶二疊系： 三疊系油氣成藏特征與主控因素[J].中國石油勘探，2021， 26（4）：137-148.[Wu Chao，Li Hongwei，Sheng Shuangzhan， etal.Characteristicsand maincontrollingfactorsofhydrocarbon accumulation of Permian-Triassic in Lukeqin structural Zone，Tuha Basin[J].China Petroleum Exploration，2021，26 （4）： 137-148.]

［31］茍紅光．吐哈盆地魯克沁—玉北地區二疊系油氣成藏規律 研究[J].石油天然氣學報，2015，37（5）：1-5.[Gou Hongguang. Study on hydrocarbon accumulation law of Permian in Lukeqin-Yubei area，Turpan-Hami Basin[J].Journal of Oil and Gas Technology，2015，37（5）：1-5.]

[32］程金婷．吐哈盆地臺北凹陷二疊系梧桐溝組儲層特征[D]. 北京：中國石油大學（北京），2021.［Cheng Jinting.Reservoir characteristics of Wutonggou Formation in Permian， Taipei Sag，Turpan-Hami Basin[D].Beijing：China University of Petroleum （Beijing），2021.]

[33］司學強，李亞哲，王少霞，等．新疆吐哈盆地魯克沁地區二 疊系梧桐溝組沉積特征及沉積模式[J].古地理學報，2018， 20（5）：803-814.[Si Xueqiang，Li Yazhe，Wang Shaoxia，et al.Sedimentary characteristicsand modelsof thePermian Wutonggou Formation in Lukqin area，Turpan-Hami Basin，Xinjiang[J]. Journal of Palaeogeography，2018，20（5）： 803-814.]

[34］李偉，梁世君，姜均偉，等．吐魯番坳陷魯克沁稠油油藏形 成及演化特征[J].石油學報，2006，27（6）：14-18.[LiWei， Liang Shijun，Jiang Junwei，et al.Special migrationand accumulation of heavy oil reservoir in Lukeqin area of Turpan Depression[J]. Acta Petrolei Sinica， 2006，27（6）：14-18.]

[35］茍紅光，張品，佘家朝，等．吐哈盆地石油地質條件、資源潛 力及勘探方向[J].海相油氣地質，2019，24（2）：85-96. [Gou Hongguang，Zhang Pin， She Jiachao，et al.Petroleum geological conditions，resource potential and exploration directionin Turpan-Hami Basin[J]. MarineOrigin Petroleum Geology，2019，24（2）： 85-96.]

[36］陳旋，胡前澤．魯克沁地區稀油成藏規律研究[J]．吐哈油 氣，2009，14（4）：307-310.[Chen Xuan，Hu Qianze.Study on accumulation rule of thin oil in Lukeqin area[J].Tuha Oil amp; （204 Gas，2009，14（4）：307-310.]

[37］李逸群，鞠傳學，張憲國．吐哈盆地魯克沁中西區侏羅系沉 積特征[J].中國石油大學勝利學院學報，2016，30（1）：19- 21，28.[Li Yiqun，Ju Chuanxue， Zhang Xianguo.Sedimentary characteristics of Jurassc in the Middle and western part of Lukeqin，Turpan-Hami Basin[J].Journal of Shengli College ChinaUniversity ofPetroleum，2016，30（1）：19-21，28.]

[38］李建忠．第四次油氣資源評價[M].北京：石油工業出版 社，2019.［Li Jianzhong. Fourth assessment for oil and gas resource[J].Beijing： Petroleum Industry Press，2019.]

[39］宋玉旺．魯克沁稠油富集帶油氣分布規律及勘探潛力[J]. 石油地質與工程，2009，23（4）：1-5.[Song Yuwang.Hydrocarbon distribution and exploration potential ofheavy oil in Lukeqing oilfield[J].Petroleum Geology and Engineering，

2009，23（4）： 1-5.] [40] 趙文智，李偉，張研.吐哈盆地魯克沁稠油藏成藏過程初探 與勘探意義[J].石油勘探與開發，1998，25（2）：1-3.[Zhao Wenzhi，LiWei，ZhangYan.A preliminarystudyon the formingprocessofLükqin heavy oil pool and itsexploratory significance to Turpan-Hami Basin[J].Petroleum Exploration and Development， 1998，25（2）：1-3.] [41]金愛民，樓章華，朱蓉，等．吐哈盆地魯克沁構造帶稠油成 藏機理[J].浙江大學學報（理學版），2006，33（4）：464-468. [JinAimin，Lou Zhanghua， Zhu Rong，etal. Formation mechanismofheavyoil reservoirsinLukeqinstructurebelt，theTurpan-Hami Basin[J]. Journal of Zhejiang University（Science Edition），2006，33（4）： 464-468. ] [42]任敏華，楊少春，宋璠，等．魯克沁油田梧桐溝組砂礫巖儲 層夾層特征及分布[J].河南科學，2016，34（5）：792-797. [RenMinhua，Yang Shaochun，Song Fan，etal.Interlayer characteristicsand distribution of sand-conglomerate reservoirsof Wutonggou Formation in Lukeqin oilfield[J].Henan Science，

2016，34（5）： 792-797.]

[43] BrigaudB，DurletC，DeconinckJF，etal.The originand timingof multiphase cementationin carbonates：Impact of regionalscale geodynamic eventson theMiddle Jurassic Limestones diagenesis （Paris Basin，France）[J]．Sedimentary Geology， 2009，222（3/4）： 161-180.

[44] LiuG Z，HuG C， Shi XZ，et al.Carbonate cementation patternsand diagenetic reservoir facies of the Triassic Yanchang Formationdeep-water sandstonein the Huanglingarea of the OrdosBasin，northwestChina[J].Journal ofPetroleumScience andEngineering，2021，203：108608.

[45] 國家經濟貿易委員會.SY/T5477—2003碎屑巖成巖階段 劃分[S].北京：石油工業出版社，2003.[OilandGasIndustryStandard ofthePeople's Republic ofChina.SY/T 5477- 2003 the division of diagenetic stages in clastic rocks[S]. Beijing：PetroleumIndustry Press，2003.]

[46] 王永超.吐哈盆地臺北凹陷二疊系梧桐溝組沉積相研究 [D].青島：中國石油大學（華東），2020.［WangYongchao. Study on sedimentary facies of the Permian Wutonggou Formation in Taibei Depression，Tuha Basin[D].Qingdao：China University ofPetroleum （East China），2020.]

Abstract：[Objective] The Upper Permian WutonggouFormation in the Lukeqin area of the Turpan-Hami Basin has good oil and gas exploration potential，making itakey deep exploration target inthe Turpan-Hami Basin.Diagenetic analysis showsthat calcitecement isone of the main authigenic minerals developed inthe reservoirof the Wutonggou Formation in this area，butmore work on the precise analysis isstillrecommended to improveourunderstandingof its diagenetic period and how it affectsthereservoirquality.[Methods]Because thecalcite cementis anabundant authigeniccements inmost clastic rocks，it is also the productoffluidrock interaction during diagenesis，during which its relative content，occurrence type，occurrence，state and formation mechanism would likely exert huge impacts on reservoir quality.Combined with the previous study that concluded that mechanical compaction and cementation underdeepburialconditions are the two main factorsafecting thequalityof the Wutonggou Formationsandstone reservoir inthe Lukeqinarea，we presentthethinsection identification，physical propertyanalysis，scanning electronmicroscopy，cathodoluminescence，andother testing methods ofthe Wutonggou Formationinthe Lukeqin area，TurpanHami Basin.We systematically investigated the period and diagenetic evolution of common calcitecements in the deep sandstone reservoir of this period and discussed the influence of calcite cement on reservoir quality.[Results] The photomicrographs and statistics show a clearpositive corelation between theporosity and permeability，indicatingthat the sandstone reservoirof the Wutonggou Formation is porous.The calcite cement content most favorable for reservoir development of the Wutonggou Formation reservoir in Lukeqin area is 1% 8% .More than 8.0% samples show that the primary pores are almost filled with calcite，while less than 1.0% samples indicate that the compaction is too strong andunfavorable forreservoirdevelopment；Photomicrographs also exhibitaflling relationship that indicates three stages of calcite cement；the first stage is argillaceous calcite with 25% ；the second stage is calcite cemented by continuous crystal with 60% ；and stage Il is calcite filled with feldspar and other intragranular solution pores with 15% . There is no distinct positive or negative correlation between calcite cement and physical properties ， which indicates that it belongs toret entive diagenesis inthe form ofpore filing，which couldoccupytheremaining intergranular pores whileenhancingtheirabilitytoresistcompactionof the clastic particleskeleton.This is also consistent with a large numberof earlier studiesthat the calcitecement formed in theearlydiagenetic stage before he main compaction can preserve the primary pores inthe sandstone，which may further dissolveand release the secondary pores to improve the reservoir quality in the later diagenetic process.[Conclusions] Therefore，we suggest that thecalcitecement is thekeyfactor forthedevelopmentof deep sandstonereservoirsof theWutonggouFormation in the Lukeqin area.

Key words：calcite cement;cementation; deep sandstone reservoir;Wutonggou Formation; Turpan-Hami Basin