孟元林，祝恒東，李新寧，吳晨亮，胡安文，趙紫桐，張磊，許丞

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2.中國(guó)石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院；3.C &C Reservoirs Inc.）

白云巖溶蝕的熱力學(xué)分析與次生孔隙帶預(yù)測(cè)
——以三塘湖盆地二疊系蘆草溝組二段致密凝灰質(zhì)白云巖為例

孟元林1，祝恒東1，李新寧2，吳晨亮3，胡安文1，趙紫桐1，張磊1，許丞1

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2.中國(guó)石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院；3.C &C Reservoirs Inc.）

針對(duì)三塘湖盆地二疊系蘆草溝組二段致密凝灰質(zhì)白云巖，研究其次生孔隙發(fā)育帶的縱向分布規(guī)律與地質(zhì)成因，利用熱力學(xué)方法預(yù)測(cè)次生孔隙發(fā)育帶橫向展布。三塘湖盆地馬朗—條湖凹陷縱向上存在3個(gè)次生孔隙發(fā)育帶，主要是干酪根脫羧形成的有機(jī)酸和黏土礦物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的無機(jī)酸共同溶蝕儲(chǔ)集層而成。通過計(jì)算盆地內(nèi)不同溫度和壓力條件下各種礦物溶蝕反應(yīng)的自由能增量，并結(jié)合蘆二段巖相分布，預(yù)測(cè)蘆二段白云巖次生孔隙發(fā)育帶的橫向展布。計(jì)算結(jié)果表明，馬朗—條湖凹陷深層白云石最易溶蝕，蘆二段凝灰質(zhì)白云巖溶蝕形成次生孔隙，其中馬朗—條湖凹陷中央為有利溶蝕帶，與半深湖—深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖重疊，有利于致密油聚集。圖6表1參28

三塘湖盆地；致密油；白云巖溶蝕；自由能增量；次生孔隙發(fā)育帶

0 引言

三塘湖盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)境內(nèi)，近年在其二疊系蘆草溝組致密儲(chǔ)集層中發(fā)現(xiàn)了工業(yè)油流和低產(chǎn)油流[1]。已發(fā)現(xiàn)的致密油井位主要位于盆地構(gòu)造高部位和斜坡帶，只有ML1井位于馬朗—條湖凹陷中央，且在蘆草溝組二段凝灰質(zhì)白云巖中發(fā)現(xiàn)低產(chǎn)油流。蘆草溝組致密儲(chǔ)集層與烴源巖具有緊密接觸的共生關(guān)系，烴源巖生成的油氣經(jīng)短距離運(yùn)移，進(jìn)入相鄰儲(chǔ)集層[1-2]。實(shí)際上，處于馬朗—條湖凹陷中央的蘆草溝組發(fā)育半深湖—深湖相的云質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖和凝灰質(zhì)白云巖，相對(duì)盆地構(gòu)造高部位和斜坡帶，其烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度更高、類型更好、成熟度更高，生成的原油黏度更低，更有利于致密油的開采。但位于凹陷中央的蘆草溝組埋深更大、儲(chǔ)集層孔隙度更低，不利于物性“甜點(diǎn)”形成，烴源巖和儲(chǔ)集層之間矛盾突出，一定程度上制約了致密油的勘探。因此，在凹陷中央尋找蘆草溝組發(fā)育的異常高孔帶或次生孔隙發(fā)育帶具有重要意義。

自從Bloch提出異常高孔帶概念以來[3]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)異常高孔帶的成因及其橫向分布預(yù)測(cè)進(jìn)行了廣泛而深入的探討[4-11]。本次研究通過計(jì)算蘆草溝組各種礦物溶蝕反應(yīng)的Gibbs自由能增量，從中選取在高溫、高壓條件下更易溶蝕的礦物，利用熱力學(xué)方法預(yù)測(cè)次生孔隙發(fā)育帶（次生孔隙形成的異常高孔帶），從而為三塘湖盆地致密油勘探提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

三塘湖盆地是在早古生代基底上發(fā)展起來的疊合盆地，面積約2.3×104km2，由東北沖斷隆起帶、中央坳陷帶和西南逆沖推覆隆起帶組成。中央坳陷帶面積約8 000 km2，是三塘湖盆地油氣聚集的主要構(gòu)造單元，馬朗—條湖凹陷是其中最有利的區(qū)域[1]。

盆地沉積地層包括石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系。二疊系僅發(fā)育中二疊統(tǒng)，從下到上為蘆草溝組（P2l）和條湖組（P2t）。蘆草溝組主要由沉凝灰?guī)r、云質(zhì)泥巖-泥質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)白云巖和泥巖夾薄層灰?guī)r組成（見圖1），是三塘湖盆地一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，為蘆草溝組、條湖組、中上三疊統(tǒng)和中下侏羅統(tǒng)提供了豐富油源[12]。蘆草溝組中灰質(zhì)砂巖、云質(zhì)泥巖-泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r可成為致密儲(chǔ)集層，對(duì)其實(shí)施壓裂改造，獲得了工業(yè)油流或低產(chǎn)油流。

圖1 三塘湖盆地馬朗—條湖凹陷蘆二段巖相圖[1]

蘆草溝組泥巖和灰?guī)r主要分布在研究區(qū)的北部（見圖1），屬于淺湖—半深湖相沉積。泥巖呈灰色和深灰色，發(fā)育水平層理?；?guī)r主要是泥晶和微晶灰?guī)r，滴酸起泡劇烈。沉凝灰?guī)r主要分布在研究區(qū)中南部，其礦物成分主要是斜長(zhǎng)石和石英，鏡下測(cè)得斜長(zhǎng)石晶屑的牌號(hào)為31～66，屬于中基性斜長(zhǎng)石。云質(zhì)泥巖和泥質(zhì)灰?guī)r主要分布在馬朗—條湖凹陷中部的淺湖—半深湖相中，紋層發(fā)育，灰質(zhì)紋層呈灰白色，白云質(zhì)紋層常呈黃灰色，泥質(zhì)紋層顏色相對(duì)較深，為灰—深灰色?；屹|(zhì)砂巖主要發(fā)育于凹陷邊部的高能濱湖區(qū)，分選、磨圓較差，細(xì)砂—巨砂均有，但以細(xì)砂為主。凝灰質(zhì)白云巖主要發(fā)育在馬朗凹陷中央和條湖凹陷南部，白云巖主要為微晶和細(xì)晶白云巖，經(jīng)混合液染色后，部分樣品在鏡下呈淺藍(lán)—藍(lán)色，說明這些樣品含有鐵質(zhì)成分，屬于鐵白云石。

2 異常高孔帶縱向分布與成因

2.1 異常高孔帶縱向分布特征

3 743個(gè)實(shí)測(cè)孔隙度資料表明，三塘湖盆地馬朗—條湖凹陷縱向上發(fā)育3個(gè)異常高孔帶，其深度范圍分別為1 500～2 500 m、2 500～3 300 m和3 300～4 000 m（見圖2），對(duì)應(yīng)孔隙度分別為10%～25%、8%～20%、5%～15%。

2.2 異常高孔帶成因分析

研究區(qū)泥巖熱解有機(jī)CO2高值帶、生烴液態(tài)窗、高嶺石含量高值帶、黏土礦物第一和第二迅速轉(zhuǎn)化帶（伊蒙混層比為15%～50%）與3個(gè)異常高孔帶具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（見圖2）。因此，研究區(qū)異常高孔帶的形成與有機(jī)酸溶蝕和黏土礦物轉(zhuǎn)化密不可分。由于高嶺石指示酸性成巖環(huán)境，所以高嶺石發(fā)育的層段對(duì)應(yīng)次生孔隙帶發(fā)育的主要深度范圍。

2.2.1 有機(jī)酸溶蝕

隨著泥巖中有機(jī)質(zhì)成熟度的增加，在生成油氣的同時(shí)，干酪根不斷脫羧，生成有機(jī)酸和CO2，溶于水，形成酸性熱流體，溶蝕與之相鄰儲(chǔ)集層中的長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物，形成次生孔隙（見圖3a、3b、3c）。當(dāng)碳酸鹽巖發(fā)育紋層構(gòu)造時(shí)，尤為明顯：圖3d為被熒光環(huán)氧樹脂浸染過的薄片在紫外光（UV）下拍攝的顯微照片，照片中呈暗藍(lán)色的紋層是富含有機(jī)質(zhì)的紋層，發(fā)亮熒光的紋層是白云石紋層。富含有機(jī)質(zhì)的紋層在熱演化過程中生成有機(jī)酸，溶蝕與之緊密接觸的白云石紋層，形成了許多微孔。由于這些微孔中含有熒光環(huán)氧樹脂，所以在UV光下，發(fā)明亮的熒光。

石油注入儲(chǔ)集層孔隙后，還可發(fā)生熱演化，生成部分酸性化合物，溶蝕儲(chǔ)集層形成次生孔隙。因而3個(gè)次生孔隙帶的深度范圍與生油窗有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。高孔帶的頂界深度（1 500 m）對(duì)應(yīng)生油門限，底界深度對(duì)應(yīng)有機(jī)質(zhì)大量生烴成熟階段的底界（見圖2）。

有機(jī)質(zhì)熱演化過程中脫羧、生成有機(jī)酸和CO2，并排出到相鄰儲(chǔ)集層中，導(dǎo)致泥巖有機(jī)質(zhì)中的含氧官能團(tuán)和氧元素含量不斷下降。在泥巖熱解測(cè)試中表現(xiàn)為泥巖中有機(jī)CO2含量不斷下降（干酪根中含氧基團(tuán)熱解生成的CO2含量S3減?。Ｒ虼?，泥巖的產(chǎn)酸能力可用有機(jī)CO2的含量表示[13-15]，泥巖熱解的有機(jī)CO2含量越高，泥巖的產(chǎn)酸能力和排酸能力越強(qiáng)；泥巖熱解的有機(jī)CO2含量越低，其產(chǎn)酸和排酸能力越差。據(jù)現(xiàn)有資料，三塘湖盆地深約4 180 m泥巖中的有機(jī)CO2才消耗殆盡（見圖2），因此第Ⅲ高孔帶的下限至少可以到這一深度。

圖2 三塘湖盆地馬朗—條湖凹陷異常高孔帶分布與成因分析

圖3 馬朗—條湖凹陷溶蝕作用典型照片

三塘湖盆地蘆草溝組烴源巖含有較多的殼質(zhì)組和腐泥組等富氫組分，有機(jī)質(zhì)的熱演化受到氫抑制[16]，烴指數(shù)（S0+S1）/TOC在1 500～3 700 m深度段變化很小，Ro值隨深度增加也十分緩慢（見圖2）。Williston盆地Bakken頁巖也具有相似的情況[17]。正是由于有機(jī)質(zhì)熱演化的氫抑制作用，使蘆草溝組烴源巖脫羧、產(chǎn)酸、排烴作用發(fā)生在更深的地層中，有利于深層次生孔隙發(fā)育帶的形成和致密油的儲(chǔ)集。

2.2.2 黏土礦物轉(zhuǎn)化

隨著埋深和地溫增加，黏土礦物蒙皂石經(jīng)伊蒙混層轉(zhuǎn)化為伊利石，同時(shí)排出H+（無機(jī)酸）和層間水。無機(jī)酸也可溶蝕儲(chǔ)集層，形成次生孔隙；而黏土礦物轉(zhuǎn)化脫出的層間水為酸性流體運(yùn)移和溶解物的排出提供了載體，有利于形成次生孔隙。黏土礦物轉(zhuǎn)化脫水還會(huì)導(dǎo)致黏土礦物發(fā)生層間垮塌，顆粒體積收縮，從而增加孔隙度。由圖2可見，在第Ⅱ異常高孔帶下部和第Ⅲ異常高孔帶對(duì)應(yīng)深度段，黏土礦物轉(zhuǎn)化比較迅速，即黏土礦物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的無機(jī)酸對(duì)這一深度段儲(chǔ)集層的溶蝕和次生孔隙發(fā)育帶的形成產(chǎn)生的作用最大。

三塘湖盆地二疊系沉積過程中伴隨火山噴發(fā)，火山物質(zhì)水解后可形成大量蒙皂石，導(dǎo)致黏土礦物轉(zhuǎn)化緩慢（見圖2），使發(fā)生黏土礦物轉(zhuǎn)化的深度下移，排出無機(jī)酸和層間水的時(shí)間更晚，在深部為溶蝕作用提供了更加豐富的無機(jī)酸源，有利于深層次生孔隙發(fā)育帶的形成。此外，由于蘆草溝組沉積過程中伴隨火山噴發(fā)，所以儲(chǔ)集層中常含有凝灰質(zhì)成分，如馬朗—條湖凹陷中央發(fā)育的凝灰質(zhì)白云巖。蘆草溝組凝灰質(zhì)的主要成分是長(zhǎng)英質(zhì)，以中基性斜長(zhǎng)石和石英為主：一方面，石英和斜長(zhǎng)石屬于剛性顆粒，抗壓性比較強(qiáng)，有利于孔隙的保存；另一方面，火山灰水解后除了形成蒙皂石之外，其中的長(zhǎng)石被酸性流體溶蝕后，還可形成次生孔隙，有利于形成次生孔隙發(fā)育帶。

2.2.3 溶解物質(zhì)排出

蘆草溝組發(fā)育大量紋層構(gòu)造、層理縫（見圖3e）和微裂縫（見圖3f），成為酸性流體和油氣運(yùn)移的主要通道。溶解物質(zhì)通過這些通道被源源不斷地排出，保證了儲(chǔ)集層溶蝕作用的持續(xù)進(jìn)行。

2.2.4 巖性

巖性對(duì)異常高孔帶形成具有明顯的影響。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：①第Ⅲ高孔帶由蘆草溝組凝灰質(zhì)白云巖和石炭系火山熔巖組成（見圖2），二者分別占33.33%和66.67%（見表1）。其原因一方面在于深層白云石比其他礦物更易溶解形成次生孔隙（見圖3c）；另一方面火山熔巖的抗壓性能比較好，在深層保存了較高的孔隙度。②中深層白云石的溶蝕作用最強(qiáng)，在第Ⅱ高孔帶，凝灰質(zhì)白云巖及白云質(zhì)凝灰?guī)r占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，二者含量之和達(dá)75.5%。③第Ⅰ高孔帶條湖組凝灰?guī)r和蘆草溝組凝灰質(zhì)白云巖所占比例較高，同時(shí)，砂礫巖+火山角礫巖、泥質(zhì)灰?guī)r、云質(zhì)泥巖所占比例也較高，其原因一方面是碎屑巖和火山碎屑巖容易壓實(shí)，埋藏較淺時(shí)，保存了較高的孔隙度；另一方面中淺層長(zhǎng)石和灰質(zhì)成分更加易溶（見圖3a、3b）。

表1 馬朗—條湖凹陷巖性對(duì)3個(gè)高孔帶形成的控制作用

3 各種礦物溶蝕作用的熱力學(xué)計(jì)算

3.1 計(jì)算原理

由于各種礦物的化學(xué)成分不同，其在地下不同溫壓下的溶蝕特征也各異。本次研究通過計(jì)算三塘湖盆地各礦物溶蝕反應(yīng)的自由能增量，研究其溶蝕規(guī)律，以便預(yù)測(cè)次生孔隙發(fā)育帶。

三塘湖盆地常見的酸性不穩(wěn)定礦物主要有碳酸鹽礦物和長(zhǎng)石。有機(jī)酸溶蝕各種碳酸鹽礦物和長(zhǎng)石的化學(xué)反應(yīng)可用下式表示[18]：2KAlSi3O8（鉀長(zhǎng)石）+2H++ H2O→Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+2K+；2NaAlSi3O8（鈉長(zhǎng)石）+2H++H2O→Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+2Na+；CaAl2Si2O8（鈣長(zhǎng)石）+2H++H2O→Al2Si2O5(OH)4+Ca2+；CaCO3（方解石）+2H+→Ca2++H2O+CO2；MgCa(CO3)2（白云石）+4H+→Ca2++Mg2++2H2O+2CO2。

在熱力學(xué)研究中，化學(xué)反應(yīng)的Gibbs自由能增量（ΔG）可作為熱力學(xué)過程方向和限度的判據(jù)，并作為過程可逆性大小的量度。當(dāng)ΔG>0時(shí)，過程不可能自動(dòng)發(fā)生；當(dāng)ΔG=0時(shí)，過程達(dá)到平衡；當(dāng)ΔG<0時(shí)，過程自動(dòng)發(fā)生。ΔG值越低，說明自動(dòng)過程越易發(fā)生，而且反應(yīng)越快。

不同溫度T和壓力p下，反應(yīng)物質(zhì)的Gibbs自由能增量ΔG可用下列方程式計(jì)算[19]：

長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物溶蝕反應(yīng)中有水參與，屬于固體-流體相反應(yīng)。對(duì)于固體-流體相反應(yīng)，通常將（1）式中的體積積分項(xiàng)分為固體相和流體相處理，即[19]：

式中下標(biāo)B表示反應(yīng)式中的任一物質(zhì)。計(jì)算涉及的熱力學(xué)參數(shù)見文獻(xiàn)[20-24]。

3.2 礦物溶蝕反應(yīng)自由能增量變化

三塘湖盆地的年平均地表溫度為12 ℃，由試油靜溫資料求得地?zé)崽荻葹?.5 ℃/100 m[1]。應(yīng)用（2）式，分別計(jì)算馬朗—條湖凹陷方解石、白云石、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石和鈣長(zhǎng)石溶蝕Gibbs自由能增量（分別為ΔGc、ΔGd、ΔGOr、ΔGAb、ΔGAn）隨深度的變化（見圖4）。

圖4 三塘湖盆地不同礦物溶蝕自由能增量與深度的關(guān)系

由圖4可見：①三塘湖盆地馬朗—條湖凹陷各種長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物溶蝕反應(yīng)的自由能增量ΔG都小于0，在地下均可被溶蝕；②ΔG隨埋深增加而減小，埋藏越深，溫度越高，壓力越大，礦物溶蝕作用越易進(jìn)行；③在3 630 m以淺，ΔG由小到大的順序?yàn)棣An、ΔGd、ΔGAb、ΔGc、ΔGOr，鈣長(zhǎng)石最易溶；在3 630 m以深，ΔG由小到大的順序?yàn)棣d、ΔGAn、ΔGAb、ΔGOr、ΔGc，白云石最易溶。由于三塘湖盆地凝灰質(zhì)的礦物成分主要是中基性斜長(zhǎng)石和石英，由此可以進(jìn)一步推論，中淺層主要發(fā)育由凝灰?guī)r溶解（主要是長(zhǎng)石的溶解）形成的次生孔隙，而中深層由白云巖溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙將更加發(fā)育。鉆井取心資料也支持這一觀點(diǎn)，3 630 m以深的白云巖溶孔明顯增多。巖心觀察與描述中，?？梢姲自剖芪g形成的孔洞（見圖3c）。理論計(jì)算和實(shí)際觀察均表明，三塘湖盆地馬朗—條湖凹陷深層發(fā)育白云巖溶蝕作用形成的次生孔隙帶。這是深埋條件下盆地中白云巖油氣儲(chǔ)集層遠(yuǎn)多于石灰?guī)r儲(chǔ)集層的主要原因。

巖石是礦物的集合體：白云巖主要由（含鐵）白云石組成，石灰?guī)r主要由（含鐵）方解石構(gòu)成，凝灰?guī)r的主要造巖礦物是各種長(zhǎng)石和石英。因而不同礦物溶解作用強(qiáng)弱的差異，必將導(dǎo)致各種巖石溶蝕作用的不同。而巖性和巖相的分布主要受沉積作用和火山噴發(fā)控制，所以沉積作用和火山活動(dòng)對(duì)溶蝕作用有一定影響。因此，結(jié)合巖相圖（見圖1）和礦物溶蝕作用ΔG等值線圖，就可預(yù)測(cè)礦物（巖石）溶蝕作用形成的次生孔隙發(fā)育帶。位于盆地中央、與優(yōu)質(zhì)烴源巖相鄰、埋深較大的異常高孔帶儲(chǔ)集層主要巖性是凝灰質(zhì)白云巖，本次研究?jī)H預(yù)測(cè)了由白云巖溶蝕作用形成的次生孔隙發(fā)育帶。用相同方法可預(yù)測(cè)其他礦物（巖石）溶蝕形成的次生孔隙發(fā)育帶。

圖5 馬朗—條湖凹陷蘆二段白云巖溶蝕自由能增量等值線圖

3.3 白云巖溶蝕反應(yīng)ΔG的橫向變化特征

為了預(yù)測(cè)蘆草溝組次生孔隙發(fā)育帶的橫向展布，以三維地震資料為基本輸入?yún)?shù)，采用0.5 km×0.5 km網(wǎng)格，計(jì)算蘆二段各節(jié)點(diǎn)（“人工井”）白云巖溶蝕的自由能增量，并繪制ΔGd等值線圖（見圖5）。由圖可見，蘆二段溶蝕反應(yīng)的ΔGd從凹陷邊緣到中央逐漸降低。凹陷中央的白云巖更易溶，并形成次生孔隙發(fā)育帶，使致密儲(chǔ)集層的物性得到改善，蘆草溝組生、儲(chǔ)之間的矛盾得到了緩解。凹陷中央埋深較大的區(qū)域同時(shí)存在優(yōu)質(zhì)烴源巖和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，并可形成致密油的聚集。

4 白云巖次生孔隙發(fā)育帶預(yù)測(cè)

由圖2和圖4可見，溶蝕作用產(chǎn)生顯著的次生孔隙，并在1 500 m（第I高孔帶的頂深）左右形成凝灰質(zhì)白云巖次生孔隙發(fā)育帶，對(duì)應(yīng)ΔGd為?102 kJ/mol。因此將ΔGd≤?102 kJ/mol且有凝灰質(zhì)白云巖發(fā)育的地區(qū)定義為次生孔隙發(fā)育帶（白云巖溶蝕形成）的平面最大分布區(qū)域。根據(jù)巖相特征和ΔGd值，將研究區(qū)分為有利區(qū)和較有利區(qū)。由圖4可見，馬朗—條湖凹陷3 630 m以深的白云巖最易溶，對(duì)應(yīng)ΔGd為?114 kJ/mol，因此將ΔGd≤?114 kJ/mol且有凝灰質(zhì)白云巖發(fā)育的地區(qū)定義為白云巖溶蝕的有利地區(qū)。將?102 kJ/mol≥ΔGd>?114 kJ/mol且有凝灰質(zhì)白云巖發(fā)育的地區(qū)定義為白云巖溶蝕的較有利地區(qū)。

通過疊合馬朗—條湖凹陷蘆二段巖相圖（見圖1）和白云巖溶蝕自由能增量ΔGd等值線圖（見圖5），預(yù)測(cè)蘆二段白云巖次生孔隙發(fā)育帶的平面分布（見圖6）。

圖6 馬朗—條湖凹陷蘆二段白云巖次生孔隙發(fā)育帶預(yù)測(cè)圖

由圖6可見，白云巖溶蝕的有利地區(qū)位于馬朗凹陷中央，該區(qū)處于半深湖—深湖相，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，類型好，成熟度高，是烴源巖最發(fā)育的地區(qū)[25-28]。有利生烴區(qū)和次生孔隙發(fā)育帶重合，非常有利于致密油的聚集。最近，新完鉆的ML1井也證實(shí)了這一觀點(diǎn)，在蘆草溝組的鉆井取心中發(fā)現(xiàn)了次生孔隙和良好的油氣顯示（見圖3c），射孔求產(chǎn)后，獲低產(chǎn)油流。

5 結(jié)論

三塘湖盆地馬朗—條湖凹陷縱向上有3個(gè)次生孔隙發(fā)育帶，主要是由干酪根脫羧形成的有機(jī)酸和黏土礦物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的無機(jī)酸溶蝕而成。各種礦物在地下不同溫度和壓力條件下被酸溶蝕的難易程度不同，淺層鈣長(zhǎng)石最易溶，深層白云石最易溶。

通過疊合巖相圖和各種礦物溶蝕反應(yīng)的ΔG等值線圖，可預(yù)測(cè)不同礦物溶蝕作用形成的次生孔隙發(fā)育帶。三塘湖盆地蘆二段白云巖溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙發(fā)育帶位于馬朗—條湖凹陷中央，與半深湖—深湖相的優(yōu)質(zhì)烴源巖重疊，為致密油聚集的有利區(qū)域。

符號(hào)注釋：

ΔG——反應(yīng)物質(zhì)的Gibbs自由能增量，J/mol；ΔH0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)的焓變，J/mol；T——溫度，K；ΔS0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)的熵變，J/（mol·K）；ΔCp——熱容變化，J/（mol·K）；ΔV——體積變化，cm3/mol；p——壓力，MPa；ΔV0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下固體相體積變化，cm3/mol；vB——物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，無量綱；ΔVm——純流體相的體積變化，cm3/mol。

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（編輯 林敏捷 繪圖 劉方方）

Thermodynamic analyses of dolomite dissolution and prediction of the secondary porosity zones:A case study of tight tuffaceous dolomites of the second member,Permian Lucaogou Formation reservoir,Santanghu Basin,NW China

Meng Yuanlin1,Zhu Hengdong1,Li Xinning2,Wu Chenliang3,Hu Anwen1,Zhao Zitong1,Zhang Lei1,Xu Cheng1
(1.Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China;2.Research Institute of Exploration and Development,PetroChina Tuha Oilfield Company,Hami 839000,China;3.C &C Reservoirs Inc.,Houston,77036,USA)

The vertical distribution and geological origin of secondary porosity zones have been studied in the tight tuffaceous dolomites of the second member of Permian Lucaogou Formation,Santanghu Basin,Xinjiang,China,and the lateral distribution of secondary porosity zones is predicted using the thermodynamic method.There are three secondary porosity zones in Malang-Tiaohu Sag,formed by reservoir dissolution by the acids including the organic acids generated from decarboxylation of kerogen and the inorganic acids generated from the clay mineral transformations.Gibbs free energy increments of dissolution reactions for different minerals are calculated under various pressures and temperatures to investigate the lateral distribution of secondary porosity zones,combined with litho-facies distribution of the second member of the Lucaogou Formation.Calculation result shows deeply buried dolomite strata are most prone to be dissolved and secondary pores in the second member of the Lucaogou Formation have been formed by tuffaceous dolomites.In general,the most developed secondary porosity zones with favorable tight oil reservoir potentials are located in the central Malang-Tiaohu Sag,overlapped with the high-quality source rocks that are semi-deep to deep lacustrine facies in origin.

Santanghu Basin;tight oil;dolomite dissolution;free energy increment;secondary porosity zone

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（U1262106）；中國(guó)石油科技重大專項(xiàng)（2012E-34-08）；黑龍江教育廳科技研究項(xiàng)目（12541084）

TE122

：A

1000-0747(2014)06-0690-07

10.11698/PED.2014.06.06

孟元林（1961-），男，山西忻州人，博士，東北石油大學(xué)教授，主要從事成巖作用與儲(chǔ)集層方面的研究工作。地址：黑龍江省大慶市東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，郵政編碼：163318。E-mail：QHDMYL@163.com

2014-01-04

2014-08-13