文摘
两代人的碳酸盐水泥I型(微晶方解石和白云石)和II型(主要是Fe-calcite和Fe-dolomite)在长8砂岩,鄂尔多斯盆地。长8砂岩中碳酸盐水泥密切相关有机物的溶解碳从热成熟。碳酸盐松散框架中水泥颗粒沉淀沉积后不久,晚期形成铁方解石、铁白云石和进步的葬礼。早期成岩碳酸盐水泥部分完全取代了晚期铁方解石、铁白云石。碳酸盐岩水泥更普遍观察到附近砂体常7烃源岩。与张7距离增加石油层碳酸盐水泥含量逐渐减少。然而,一些致密碳酸盐岩胶结砂岩-泥岩区域也发生在接口。解散Ca-feldspars有机acids-rich液体,连同illitization蒙脱石等粘土矿物转换,将提供2 +和毫克2 +离子碳酸盐胶结。有机酸和有限公司2丰富的液体将电荷导入水库碳氢化合物,当有限公司2由框架和酸缓冲谷物解散,碳酸盐水泥与减少沉淀有限公司2浓度。
1。介绍
鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气沉积盆地(1,2]。华北克拉通盆地是古生代前,和它成为一个孤立的湖盆中部和晚三叠世3]。一系列的湖泊和三角洲碎屑沉积物,这被称为是三叠系,沉积在此期间(3]。上三叠纪三叠系,底部中间参会形成和回低的侏罗纪延安形成(图1;(4),是一个重要的产油床在鄂尔多斯盆地(3,5]。长8砂岩(第八三叠系延长组的成员),它由braided-delta水下分流渠道,是重要的储集层单位(4]。然而,长8砂岩,经历过各种类型和程度的由碳酸盐成岩作用,如压实和胶结和粘土,是典型的致密储层低孔隙度、低渗透率、和强大的微观非均质性(曾和李2009;(4,6,7])。
了解成岩非均质性对油气勘探至关重要在致密砂岩储层8]。碳酸盐胶结作用是一个重要的具有深远影响的成岩蚀变砂岩储层质量和异质性(9- - - - - -12]。降水的碳酸盐岩化的水泥是一种重要的代理(11),它往往导致储层物性差。完全当碳酸盐水泥填充孔隙空间,储层质量会变得非常差,他们可以作为挡板或渗流流体流动壁垒13,14]。沉积岩的碳酸盐胶结可能空间不连续,产生明显的结构称为结核(11]。
水泥是主要的成岩碳酸盐矿物常8砂岩(6]。矿物学、岩石和地球化学分析结合ECS日志数据被用来描述碳酸盐岩石学和地球化学的水泥和相关特性在长8砂岩,与特殊目的的起源,碳酸盐水泥的共生和分布模式。这种多学科工作将提供洞察碳酸盐岩的分布模式内水泥硅质碎屑的继承,世界上类似的砂岩滇池流域的科学意义。
2。地质背景
鄂尔多斯盆地位于华北西部块(1,3,15),在五个省份:陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、山西(图1(一);(16])。一系列的新生代裂谷盆地分离鄂尔多斯盆地从毗邻的山脉17]。鄂尔多斯盆地可分为六个结构单元:沂蒙隆起区在北方,Weibei隆起区在南方,锦西弯曲褶皱区东部,中部伊陕斜坡,西苑仰冲区,和西方Tianhuan萧条(图1(一);(16,18- - - - - -23])。本文的研究区域位于西部鄂尔多斯盆地伊陕斜坡和Tianhuan萧条(主要是),和丰富的碳氢化合物的生产油田位于这一地区,包括济源Heshui, 464年吴部长,华驰油田电器(图1)。施埋藏历史重建的工作是基于et al ., 2012(图2),从图2它可以得出结论,三叠系的最大埋深约为100毫安,紧随其后的是一个隆起和侵蚀沉积地层的400 - 500米。
鄂尔多斯盆地是一个轻轻蘸,非常稳定的克拉通内盆地(32]。周围的阴山和秦岭山脉被认为是上三叠纪的主要产地fluvial-deltaic序列(17]。勘探开发方面的目的,可以细分为三叠系延长10张10张的油藏单元1从底部到顶部基于标记床、岩性组合、沉积周期,这些油藏单元联系[相符4,17,19,33,34]。其中,长7油层沉积在深湖环境(5,35,36),和张7石油层是好很好的烃源岩(2,37]。部分从张10张8代表一个海侵沉积序列在浅水的层面上,而这些从张6张2回归序列沉积在湖衰落阶段(5],常1油层沉积准平原期间(17]。长8砂岩的岩性主要由灰色细黑暗中等粒度的砂岩和粉砂岩夹泥岩(6]。可以观察到平行层理和楔形的交错层理细-中等粒度的砂岩,这些干净的砂岩形成于一个相对较高的水能源环境,例如,三角洲前缘的水下分流河道和河口坝(27,28,38]。平行层理的粉砂岩主要沉积在远端酒吧微相。相比之下,水平层理可以观察到在黑暗中泥岩、代表低水能源环境(6]。
3所示。样品和方法
核心样本和收集相关的薄片从超过120口井油田西部鄂尔多斯盆地。标准现代绳索抽日志包含伽马射线(GR)、自然电位(SP),体积密度(穴),补偿中子(CNL),井眼补偿声波(AC)和电阻率日志(RT和Rxo)。core-to-log深度匹配是由关联的GR签名核心描述。ECS测井资料可在157等井,成96年,37岁的悦豪22日郑53,习禁止28,236。
地球化学ECS测井工具使用一个标准的镅铍)的(。安贝认为中子源和铋发芽(BGO)探测器测量释放伽马射线(39]。通过处理测量γ射线能量光谱使用氧化物闭合方法,ECS可以提供矿物学信息包括某些碳酸盐成分的质量分数,粘土,Q-F-M(石英、长石和云母)、菱铁矿、黄铁矿、硬石膏、盐,和煤(39,40]。与标准的日志数据集相比,高垂直分辨率(1.5英尺),裸眼井ECS测井可以提供洞察预测碳酸盐的分布井缺少核心控制。
核心样品和一些切割样品收集非核心间隔的代表。从岩石成岩作用和储层解释核心数据和分析。共1735个样本的分析He-porosity和透气性。然而,只有242个样本的岩性,和这242个样本也测量了碳酸盐含量。
阴极发光(CL)分析抛光薄片描述不同水泥代使用Technosyn冷阴极荧光仪。
代表薄片与偏光显微镜检查是点统计样本(300分)计算相对大量的碎屑框架谷物、矩阵、自生水泥、间质矿物,孔隙度。检查数量和分布的孔隙度、薄片和红色染料树脂浸渍。区分碳酸的矿物学水泥,他们与茜素红S和铁氰化钾染色鉴定铁白云石山脉,铁存在方解石,nonferroan存在方解石在薄片。
4所示。结果
4.1。储层特征
长8砂岩被归类为岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩根据民间(1980)(6]。碎屑矿物学是由石英(主要是单晶),和占主导地位的长石组成Ca-feldspars Na-feldspars。主要类型的岩石碎片主要由火山岩和变质岩的片段,片段(赖et al ., 2014;(6])。平均的砂岩是中等粒度的细粒度组件,通常nonequant,适度进行排序。稍有棱角的颗粒形状近圆形,颗粒接触的类型是由平面类型(数据3(一个)和3 (b))。然而,一些样本显示凹凸的粮食联系人由于其丰富柔软的岩石碎片(图3 (c);(6])。薄片分析(存在红色环氧)表明,在长8油层孔隙系统的主要和次要的起源。除了剩下的主晶间孔隙度(数据3 (d),3 (e),3 (f)),由于部分变量的二次颗粒内的孔隙度普遍解散碎屑框架谷物(长石组成和岩石碎片)发生在许多样本(数据3 (e)和3 (f))[6,41]。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
储层的岩性主要控制财产的长8砂岩。图4显示了不同岩性的渗透率和孔隙度交会图法在长8储层。可以得出的结论是,中等粒度的砂岩样品平均孔隙度和渗透率最高,而储层质量的粉砂岩和泥岩是贫穷。相比之下,细粒度砂岩显示广泛的孔隙度和渗透率由于各种成岩碳酸盐胶结等修改。一些中等粒度的砂岩也显示储层物性差,这是建议经历了广泛的碳酸盐胶结(图4)。
4.2。碳酸盐岩水泥
在长8砂岩碳酸盐骨骼颗粒是罕见。碳酸盐胶结作用对储层非均质性和质量有深远的影响,这常常导致贫穷的储层质量(图5)。显微镜下观察,总在长8砂岩碳酸盐水泥含量范围从微量(< 1%)与5.1%的平均24.0%,有一个趋势,薄片孔隙度将下降迅速增加碳酸盐水泥含量(图5)。当碳酸盐水泥含量大于5.0%,薄片孔隙度很低(< 3.0%)(图5)和碳酸薄片孔隙度小于1.0%时,水泥含量大于15.0%;因此,可以得出结论,碳酸盐胶结是其中一个主要原因导致长8砂岩的储层物性差。此外,在图5,也有一些样品碳酸盐含量较低的水泥但薄片孔隙度较低,这些样品是建议那些紧密压实(图5),它可以证明云母以及平面变形的颗粒接触(数字3 (b)和3 (c))。根据传统插头样品分析,碳酸盐含量也产生负面影响的core-measured孔隙度(图6)。图6展品core-measured孔隙度对碳酸盐水泥含量绘制各种岩性在长8砂岩。通常,粉砂岩孔隙度最低,由于广泛的碳酸盐水泥,而细粒度砂岩碳酸盐水泥含量相对低于中等粒度的砂岩。样本丰富碳酸盐水泥孔隙度非常低,这是与观测图一致4。泥岩碳酸盐水泥含量最低;然而,在泥岩孔隙度很低由于广泛的成岩压实(图等的修改6)。
碳酸盐岩水泥通常观察到已经取代了其他碎屑组件,如长石和岩屑颗粒(数字7(一)和7 (b);(41])。看来碳酸盐水泥以及压实已集体控制砂岩的储层质量演化[10]。碳酸盐岩中水泥、方解石和Fe-calcite长8砂岩的主要水泥类型,体积大量从微量(< 1%)岩石的24.0%,平均为3.73%,而白云石山脉和Fe-dolomites相对较少的观察(范围:跟踪到14.0%,平均为1.37%)。根据薄片岩石学,存在三种类型的碳酸盐水泥的砂岩长8砂岩:(1)碳酸盐作为主要孔隙充填组分;(2)碳酸盐取代框架谷物;和(3)碳酸盐沉淀在粒间孔隙其他水泥类型(之前或之后的数字7(一)- - - - - -7 (d))。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(我)
(j)
薄片碳酸岩相学和CL分析证实,两代人的水泥是公认的和以后被称为I型(主要是孔隙充填和grain-replacing方解石和次要白云石)和II型(主要grain-replacing Fe-calcite, Fe-dolomite和小数量的方解石,水泥和碳酸盐沉淀在粒间孔)。I型倾向于填补毛孔相对较大或替换框架谷物(数字7 (c)和7 (d))[6]。早期成岩水泥可能支持框架谷物和防止广泛的压实(42),导致浮动谷物纹理和高容量高无胶结孔隙度(43]。孔隙充填水泥建议有沉淀之前重要的早期成岩压实,从而支持来源(44,45];然而,碳酸盐水泥取代框架谷物也显著的压实后沉淀。他们显示鲜艳的橙红色和黄色发光模式下阴极发光分析(数据7 (e)和7 (f))。II型往往占据更小在满满的砂岩粒间孔隙,或者在某些情况下,部分或完全取代了碎屑颗粒(数字7 (g)和7 (h))。他们通常沉淀的边缘既存的I型碳酸盐岩水泥、指示降水在相当大的压实,因此中期形成的起源(44]。岩相学和CL分析表明,方解石是经常被铁方解石,表明形成的时机Fe-calcite在方解石(数字7 (e)- - - - - -7 (h))。孤立Fe-calcite也发生在晶内的长石溶蚀孔隙(图7 (g)),这表明,水库经历过解散Fe-calcite的降水12]。II型碳酸盐可以从I型碳酸盐岩水泥因为他们杰出的表现沉闷的红色/橙色颜色和有疤的发光模式由于铁和锰离子的存在(数字7(我)和7 (j))。薄片分析表明,没有观察到解散碳酸盐水泥。
5。讨论
5.1。同位素分析和碳酸盐水泥的起源
确定碳酸盐岩水泥的起源可以提高我们的能力来预测其分布(刘et al ., 2015)。碳酸盐水泥的批量同位素签名将会提供一些额外的线索澄清他们的起源43,46]。公布的结果显示史等。29日王),et al。30.),血et al。27),而田et al。28),δ13C值(PDB)在范围从−8.51到1.00−3.55的平均,而δ18从−22.9 O值(PDB)范围−10.58和平均−19.62(图8)。
碳酸盐岩水泥的同位素分析表明,相对较轻的氧和碳同位素。消极的δ13C值可以归因于不同的来源和/或流程,如碳的推导在埋藏过程中有机质的热成熟(10,47,48]。
所有碳酸盐水泥类型有非常负面的δ18O值(图8)。损耗的δ18O在碳酸盐是归因于(我)大气水的入侵;(2)沉淀和再结晶温度升高时;和(3)微生物的氧同位素分馏44]。较轻的氧同位素和消极的δ13在长8砂岩C值可能会建议淡水影响碳酸盐的角色发展。然而,三叠系一直以来不断埋大于2公里初始沉积(图2),没有不整合开发的长8砂岩;因此常8砂岩从未暴露于表面和大气冲洗。相比之下,再沉淀和再结晶在埋葬在葬礼和温度(增加)会导致更多负面的转变δ18O值(49]。高18O-depleted签名,负δ13C值,高铁和Mg内容表明置换晚期碳酸盐水泥(Fe-calcite和Fe-dolomite)包括Fe-dolomite和Fe-calcite形成在埋藏条件下通过早期成岩碳酸盐的替代水泥的影响深地层水(45]。积极的δ13C值的白云石水泥在长8砂岩兼容早期海相碳酸盐氧同位素(图8;(27])。
5.2。碳酸盐岩水泥的共生序列
很难精确定义的时机胶结过程(45,50]。两个碳酸盐岩的成岩阶段水泥承认根据岩石和结构关系和元素和稳定同位素组成:深度浅成岩早期阶段由孔隙充填grain-replacing方解石和白云石,和已故的中期形成的深埋藏成岩阶段,由铁方解石、铁白云石取代框架谷物和沉淀在粒间孔隙。成岩早期成岩变化还包括机械压实和高岭石的形成和颗粒涂层绿泥石,而中期形成的成岩作用特点是持续的机械压实、解散框架由有机酸、谷物和随后的降水的石英、伊利石等粘土矿物和混合层伊利石/蒙脱石(图9)。沉积后,机械压实发生,导致显著减少晶间孔隙度(51]。然后颗粒涂层形成绿泥石,一些高岭石沉淀由于长石蚀变。在mesodiagenesis,机械压实继续减少晶间孔隙度。与进步的葬礼和增加温度,有机酸冲进水库,和长石组成溶解形成晶内的溶蚀孔隙(4]。作为石英长石溶解的副产品,水泥和伊利石等粘土矿物伊利石/蒙皂石和混合层沉淀(图9;(6])。
碳酸盐岩的存在松散框架中水泥颗粒表明,胶结开始后不久沉积(45]。轻微的负δ13白云石和方解石水泥的C值将显示其降水略有减少条件与有机碳来源于soil-derived有限公司小的贡献2(45]。事实上,土壤有限公司2也可以给耗尽δ13C值,这取决于土壤有限公司2被纳入成岩流体。
进步的葬礼,晚期铁方解石、铁白云石形成(数字7 (e)和7 (f))。CL分析下,早期成岩碳酸盐水泥通常观察到部分完全取代铁方解石、铁白云石(数字7 (g)和7 (h))。改变的早期成岩碳酸盐水泥流体富含铁和/或毫克被视为一种后期降水II型碳酸盐在葬礼的45]。长8砂岩埋深度超过2000米,建议有经验丰富的各种类型和程度的成岩作用,如压实胶结,溶解在漫长的地质历史。同位素组成也可能被修改在埋藏成岩作用,热演化等有机物在进步的葬礼和增加温度(52]。
5.3。碳酸盐岩水泥的分布模式
正如上面所讨论的,没有碳酸盐岩碎片在薄片观察;因此,碳酸盐ECS探测到日志主要是水泥。根据ECS的解释结果数据,有一个向下的减少大量的碳酸盐水泥在长8砂岩(数字10和11)。致密碳酸盐岩胶结区与碳酸盐水泥超过10%相对附近浅埋和上覆Chang 7烃源岩。随着距离长7油层,碳酸盐水泥含量逐渐减少(数字10和11)。然而,也有一些碳酸盐胶结区域进一步下降,这些层碳酸盐水泥比例高的主要是砂岩-泥岩与联系人(数字10和11),例如,2345 - 2350米深度间隔图10和2528 - 2529 m深度间隔图11。地区高百分比的碳酸盐胶结砂岩通常发生在砂岩体的边缘,在砂岩夹到泥岩(9,53]。自砂岩储层与层间的泥岩很容易受到各种来源的液体,砂岩-泥岩的接口是强的区域水岩相互作用[11,12]。
成岩矿物集合体从ECS测井资料表明,碳酸盐岩水泥高度地带性分布,一般局限于薄床或结核,碳酸盐水泥更普遍观察到在砂体中相邻的Chang 7烃源岩(数据10和11)。I型碳酸盐沉淀在早期成岩阶段在整个长8砂岩,导致碳酸盐水泥的高度地带性分布,而晚期碳酸盐水泥主要与泥岩相关联的长7油层。碳同位素有限公司2从火山岩−5 + 7之间;从碳酸盐分解−3.5,+ 3.57之间;从碳酸水泥的泥岩之间应该是15 -−−9;从有机质的热演化应该−20左右,更消极54,55]。通过同位素分析(图8),它可以得出结论,Fe-calcite应该来自于碳酸盐岩水泥泥岩的来源。尤其是晚期碳酸盐水泥(Fe-calcite和Fe-dolomite)主要是与版本相关的酸性液体泥岩间隔。有机酸代从泥岩在晚期墓葬将导致减少环境中,这是有利于晚期碳酸盐胶结(56]。因此这些晚期碳酸盐(Fe-calcite和Fe-dolomite)水泥类型与热演化的泥岩和Ca的可用性2 +、镁2 +,菲2 +在地层水(例如,57])。
Chang的泥岩和页岩油7石油层被认为是最好的烃源岩(Chang 8砂岩储层35,37]。有机酸和有限公司2产生的热成熟的烃源岩会首先收取到砂岩毗邻Chang 7泥岩和页岩,这些有机酸和有限公司2主要由长石缓冲(尤其是Ca-feldspar谷物)和岩石碎片(pH值将由硅酸盐缓冲)附近砂体常7石油层。长石溶蚀孔隙而普遍观察到碳酸盐没有解散的证据(数据3 (d),3 (e),3 (f))。除了解散Ca-feldspars, illitization的蒙脱石等粘土矿物的转换也伴随着Ca的释放2 +和毫克2 +为解决方案(12,53]。碳酸盐岩水泥(主要是II型)将沉淀浓缩的Ca2 +和毫克2 +离子和减少有限公司2浓度下铁Mn-reducing,低氧硫酸盐还原地球化学条件(57- - - - - -60]。随着埋藏深度和温度增加,有机酸脱酸的分解会增强,和更多的粘土矿物转化会发生12]。附近更多的砂体上覆Chang 7泥岩更有利于晚期碳酸盐胶结。这些碳酸盐水泥类型将填补孔隙度,框架谷物以前溶解。
6。结论
(1)两代人的碳酸盐水泥被认为I型(方解石和白云石)和II型(主要是Fe-calcites和Fe-dolomites)。(2)碳酸盐岩水泥密切相关有机物的溶解碳从热成熟。高温埋藏成岩作用将进一步导致负面的转变δ18O值。(3)碳酸盐岩水泥更普遍观察到附近砂体常7烃源岩。解散Ca-feldspars有机acids-rich液体,连同illitization蒙脱石,提供了Ca2 +和毫克2 +碳酸离子碳酸盐胶结,水泥与减少沉淀有限公司2浓度。
的利益冲突
不存在任何利益冲突的提交的手稿。
确认
作者承认中国石油长庆油田公司和中石油石油勘探开发研究院提供样本和数据访问和权限发布这项工作。这项研究得到了国家自然科学基金(没有。41472115)和科学基金会中国石油大学,北京(没有。2462017 yjrc023)。作者感谢施Yujiang志强毛教授和教授的数据支持。