徐寧寧　邱隆偉　高青松　宋　璠　劉緒鋼　張向津　姜　維

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院　山東青島　266580；2.中國(guó)石化華北油田分公司勘探開發(fā)研究院　鄭州　450006；3.天津方聯(lián)科技發(fā)展有限公司　天津　300280；4.中石化華北油田分公司第一采氣廠　鄭州　450000)

?

大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層埋藏
—成巖演化過程

徐寧寧1邱隆偉1高青松2宋璠1劉緒鋼2張向津3姜維4

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院山東青島266580；2.中國(guó)石化華北油田分公司勘探開發(fā)研究院鄭州450006；3.天津方聯(lián)科技發(fā)展有限公司天津300280；4.中石化華北油田分公司第一采氣廠鄭州450000)

綜合運(yùn)用鑄體薄片、掃描電鏡、包裹體測(cè)溫和拉曼分析等資料和方法，從地層埋藏歷史、地溫、壓力、儲(chǔ)層成巖特征、儲(chǔ)層流體差異和物性演化等方面對(duì)大牛地氣田上古生界致密砂巖儲(chǔ)層成巖—成藏過程進(jìn)行細(xì)致解剖。研究表明：大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層埋藏成巖過程可劃分為強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)階段、復(fù)雜成巖演化階段、儲(chǔ)層定型階段和抬升—弱改造階段。四者對(duì)應(yīng)的典型特征分別為儲(chǔ)層強(qiáng)烈減孔(壓實(shí)率約22.2%～97.5%)；發(fā)生兩期油氣充注(距今約200 Ma和180 Ma)，同時(shí)成巖演化類型多樣，深刻影響儲(chǔ)層物性；發(fā)生第三期油氣充注(距今約150 Ma)，并且多數(shù)儲(chǔ)層達(dá)到致密化程度(孔隙度小于10%)；構(gòu)造大幅度抬升，張裂縫弱發(fā)育。油氣充注早于儲(chǔ)層致密化，微裂縫的發(fā)育可能為儲(chǔ)層滲透率提升的關(guān)鍵。

鄂爾多斯盆地大牛地氣田致密砂巖成巖演化流體充注

0　引言

致密砂巖儲(chǔ)層因其巨大的油氣儲(chǔ)量成為非常規(guī)能源中的主力部分，對(duì)其研究也日趨成熟。但由于其特殊的地質(zhì)條件對(duì)諸如油氣充注機(jī)制、油氣運(yùn)移模式和儲(chǔ)層物性下限等一些問題，常規(guī)儲(chǔ)層研究方法的運(yùn)用效果并不顯著。典型致密砂巖如鄂爾多斯盆地上古生界砂巖儲(chǔ)層、四川盆地上三疊統(tǒng)儲(chǔ)層因其在生儲(chǔ)蓋等方面的相似性同時(shí)被賦予“大氣區(qū)”或“大氣田”的概念[1-2]。此概念的提出便于針對(duì)致密砂巖這一特殊地質(zhì)概念給予充分的解釋空間和特定處理方式，也是針對(duì)一些懸而未決之問題的更合理化解釋。盡管如此，致密儲(chǔ)層埋藏成巖過程依舊是諸多問題研究的前提和基礎(chǔ)。因其對(duì)儲(chǔ)層物性演化的影響、對(duì)成巖—成藏耦合關(guān)系的判定有重要意義，細(xì)致解剖和精確解釋尤其是對(duì)典型致密砂巖而言顯得更加重要。

近幾年對(duì)致密儲(chǔ)層埋藏成巖過程研究成果較多[3-4]，主要集中于對(duì)成巖階段劃分[5-7]和成巖環(huán)境的演化[8-10]的總體把握。但對(duì)于是否可將埋藏成巖過程進(jìn)行階段性劃分，以及相對(duì)應(yīng)的階段性劃分方法及劃分依據(jù)和地質(zhì)條件還沒有較為確切的結(jié)論和系統(tǒng)詳細(xì)的闡述。本文主要以鄂爾多斯盆地北部大牛地氣田上古生界致密砂巖儲(chǔ)層為例，立足于地層埋藏過程中的各種先決地質(zhì)條件如溫度、壓力、流體等的變化，從成巖演化、流體充注及儲(chǔ)層孔隙度演化等角度對(duì)致密砂巖的埋藏成巖過程進(jìn)行詳細(xì)解剖，力圖恢復(fù)鄂爾多斯盆地致密儲(chǔ)層的形成過程。

1　地質(zhì)背景

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地北部伊陜斜坡東段(圖1)，為一平緩的西傾單斜構(gòu)造。其氣源巖主要為石炭系和二疊系厚層泥巖及煤層，儲(chǔ)集層段主要為石炭系太原組和二疊系山西組、下石盒子組，蓋層主要為區(qū)域性分布的石炭系和二疊系泥巖，垂向上構(gòu)成自生自儲(chǔ)型及近源型天然氣藏[11]。沉積環(huán)境為海相、海陸過渡相到陸相沉積；儲(chǔ)層巖石類型總體表現(xiàn)為低長(zhǎng)石含量、高石英含量以及高成分成熟度，其中太原組巖石類型主要為石英砂巖和巖屑石英砂巖，山西組和下石盒子組則以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主；孔隙類型以次生溶蝕孔隙為主[12]。

圖1　大牛地氣田構(gòu)造地理位置(據(jù)文獻(xiàn)[13]，有修改)Fig.1　Tectonic setting of Daniudi gas field

2　地層埋藏史及溫壓場(chǎng)演化

前人對(duì)鄂爾多斯盆地地層埋藏過程及熱演化史研究成果較多[4,14-17]。自中生代以來的構(gòu)造演化大體經(jīng)歷了中三疊世平緩構(gòu)造發(fā)育(印支運(yùn)動(dòng)期)、晚三疊世—早白堊世古隆起發(fā)育(燕山運(yùn)動(dòng)期)和現(xiàn)今斜坡形成(喜山運(yùn)動(dòng)期)3個(gè)階段[13, 18]。其中快速沉降階段發(fā)生在中—晚三疊世，在早白堊世晚期地層達(dá)到最大埋深之后，又經(jīng)歷了抬升過程[19]。

從圖2中可以看出上古生界地層沉積后，大致經(jīng)歷了快速埋藏(距今300～210 Ma，列為Ⅰ階段)和多次小幅短期抬升—再沉降(距今210～140 Ma，列為Ⅱ階段)、二次快速沉降(距今140～95 Ma，列為Ⅲ階段)和后期大幅抬升(距今95 Ma～現(xiàn)今，列為Ⅳ階段)。伴隨著地層的沉降變化，地溫梯度整體有先升后降的趨勢(shì)。其中晚古生代至中生代早期(Ⅰ階段)為2.2～2.4℃/100m，中生代晚期地溫梯度3.4～4.5 ℃/100m(Ⅱ和Ⅲ階段)，新生代以來降至2.2～3.2 ℃/100m(Ⅳ階段)[14]。

石炭—二疊系烴源巖內(nèi)自晚三疊世初開始出現(xiàn)超壓，距今205 Ma(中三疊世末—晚三疊世早期)出現(xiàn)較為明顯異常高壓。晚三疊世末過剩壓力出現(xiàn)5～10 Ma的第一個(gè)高峰，之后至晚侏羅世逐漸降低。從早白堊世開始，過剩壓力復(fù)增加，至早白堊世末(距今110 Ma)形成10～20 Ma的第二個(gè)高峰。在晚白堊世末降為常壓，并一直保持至今[20]。由此，整個(gè)壓力演化可分為超壓出現(xiàn)階段(距今300～210 Ma)、超壓高峰一期(距今210～140 Ma)、超壓高峰二期(距今140～95 Ma)和常壓保持階段(距今95 Ma～現(xiàn)今)。

圖2　大牛地氣田埋藏史圖(據(jù)文獻(xiàn)[11]，有修改)Fig.2　Bruial history and division of burial diagenesis of Daniudi gas field

3　儲(chǔ)層成巖演化及流體環(huán)境

大牛地氣田上古生界致密砂巖儲(chǔ)層屬煤系地層，埋藏深度大約在2 357～2 920 m。其所處的伊陜斜坡地層鏡質(zhì)體反射率Ro值集中于0.5%～2.0%[14]。按照碎屑巖成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)(SY/T 5477—2003)，其現(xiàn)今成巖階段主要處于中成巖B期。由圖2中熱演化史(地溫等值線)和有機(jī)質(zhì)成熟史(Ro等值線)可以看出，上古生界地層自沉積以來先后經(jīng)歷早成巖階段(Ro<0.5%，0℃～85℃，距今300～220 Ma)、中成巖A1階段(0.5%

3.1成巖作用類型

壓實(shí)作用工區(qū)儲(chǔ)層歷史最大埋深曾達(dá)4 000 m，經(jīng)歷過長(zhǎng)期強(qiáng)烈的壓實(shí)作用。宏觀特征表現(xiàn)為鉆井巖芯致密普遍物性較低，微觀特征上則表現(xiàn)更為明顯。云母、泥巖及片巖、糜棱巖等淺變質(zhì)巖屑顆粒可產(chǎn)生拉伸、彎曲、被剛性顆粒嵌入等效果；碎屑顆粒分布呈壓實(shí)定向排列；顆粒間呈線接觸或凹凸接觸(圖3a)；部分剛性顆粒表面可見壓裂紋。對(duì)儲(chǔ)層壓實(shí)作用進(jìn)行量化計(jì)算，壓實(shí)率約在22.2%～97.5%之間。儲(chǔ)層因壓實(shí)作用而損失的孔隙在7.56%～33.15%之間，平均為25.3%。

膠結(jié)作用發(fā)育于成巖作用的各個(gè)階段，且類型多樣。其常見類型主要有碳酸鹽礦物、硅質(zhì)膠結(jié)物、自生黏土礦物和黃鐵礦等。交代作用主要有石英和碳酸鹽礦物及黏土礦物之間的相互交代，如石英交代黏土礦物、碳酸鹽礦物交代石英及碳酸鹽礦物之間的相互交代作用等。

碳酸鹽膠結(jié)交代作用大牛地儲(chǔ)集層碳酸鹽礦物的膠結(jié)交代作用發(fā)育。早期碳酸鹽膠結(jié)物以方解石為主，多以填充粒間孔隙的形式產(chǎn)出，有的呈連生式膠結(jié)，碎屑顆粒呈漂浮狀分布(圖3b)；局部地區(qū)發(fā)育菱鐵礦，但含量較少。晚期碳酸鹽膠結(jié)物有鐵方解石、白云石和鐵白云石等，晶粒較大，常以交代碎屑顆?；蛘咦陨ね恋V物、充填粒間孔隙的形式產(chǎn)出。

硅質(zhì)膠結(jié)作用不穩(wěn)定的鋁硅酸鹽礦物的溶蝕作用及黏土礦物間的轉(zhuǎn)化會(huì)生成大量的SiO2。這些含SiO2的流體進(jìn)入儲(chǔ)層并達(dá)到過飽和時(shí)易在孔隙中沉淀下來，形成硅質(zhì)膠結(jié)物。硅質(zhì)膠結(jié)在研究區(qū)普遍發(fā)育，含量在0～15%之間，主要有石英次生加大邊和自生石英晶體兩種產(chǎn)出形式，其常與高嶺石膠結(jié)相鄰發(fā)育。顯微鏡下可見明顯的多期次石英次生加大邊，其常呈等厚環(huán)邊狀半包裹或包裹碎屑石英顆粒，與原生石英顆粒之間可看到黏土或雜質(zhì)成分的塵線。研究區(qū)可石英發(fā)育三期次生加大(圖3c)，其中大部分石英次生加大邊為Ⅱ—Ⅲ級(jí)。自生石英晶體主要發(fā)育于粒間孔或溶蝕孔內(nèi)，呈零星狀分布，單體呈柱狀，晶粒粗細(xì)均有，最大粒徑可達(dá)70 μm，其在太原組純石英砂巖中比較發(fā)育(圖3d)。其形成時(shí)間最晚，經(jīng)包裹體分析其均一溫度可達(dá)160℃[21]。

黏土礦物膠結(jié)作用黏土礦物膠結(jié)物主要有高嶺石、伊利石、綠泥石及伊/蒙混層，主要生長(zhǎng)于孔隙中或繞于顆粒邊緣呈環(huán)邊，其晶體形態(tài)以及賦存狀態(tài)各不相同。

高嶺石根據(jù)顆粒形態(tài)、結(jié)晶程度等可分兩類，蝕變高嶺石和自生高嶺石。蝕變高嶺石一般由長(zhǎng)石蝕變而來，呈片狀或蠕蟲狀分布在顆粒表面，晶形較差，重結(jié)晶后堆積緊密，晶間孔不發(fā)育，形成時(shí)間比較早；自生高嶺石呈典型的書頁(yè)狀充填粒間孔隙，晶形較好，堆積松散，保留有良好的晶間孔(圖3i、圖4c)，是重要的儲(chǔ)集空間類型。高嶺石是在酸性地層水條件下形成的，與長(zhǎng)石、巖屑等酸性不穩(wěn)定礦物的溶解作用有關(guān)。

伊利石分布廣泛，常以鱗片狀、發(fā)絲狀分布在粒間孔隙或者以顆粒包膜分布于顆粒邊緣(圖3e)。在掃描電鏡下常見到絲縷狀的伊利石形成搭橋堵塞喉道。綠泥石形成時(shí)間較早，呈環(huán)邊包裹顆粒(圖3f，i)，掃描電鏡下呈玫瑰花狀或絨球狀，可一定程度上抑制石英次生加大的發(fā)生，同時(shí)具有一定的抗壓實(shí)性。

溶蝕作用工區(qū)儲(chǔ)層發(fā)生多期不同程度的溶蝕作用，所形成的次生孔隙對(duì)改善儲(chǔ)集層物性有積極作用。薄片觀察和激光拉曼光譜分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)經(jīng)歷了酸堿交替的成巖環(huán)境。不僅有長(zhǎng)石、巖屑等酸性不穩(wěn)定礦物的溶蝕(圖3 h)，也有石英溶蝕為代表的堿性溶蝕現(xiàn)象，此種現(xiàn)象在前人的研究中也得到了印證[22-24]。大牛地氣田儲(chǔ)層中堿性溶蝕程度相對(duì)較高，標(biāo)志主要有石英顆粒邊緣的不規(guī)則或港灣狀溶蝕、石英次生加大邊的溶蝕和石英質(zhì)巖屑被溶蝕成蜂窩狀孔隙(圖3g)。而且石英顆粒發(fā)生溶蝕的部位碳位碳酸鹽膠結(jié)物并不發(fā)生溶蝕，這同時(shí)可作為酸堿環(huán)境判別的證據(jù)[25]。

圖3　大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層成巖作用特征CAL.方解石；QOG.石英次生加大邊；AQ.自形石英晶體；HYD.水云母；CHL.綠泥石；PER.條紋長(zhǎng)石；KAO.高嶺石a.顆粒間緊密接觸，大18井，2 771.20 m，C3t，×100(+)；b.方解石膠結(jié)充填粒間，大49井，2 662.59 m，P1x，×50(-)；c.石英三期次生加大邊，大28井，2 535.85 m，P1x，×200(+)；d.自形石英晶體，大47井，2 438.15 m，C3t，×50(-)；e.粒間水云母分布，大28井，2 554.26 m，P1x，×200(+)；f.綠泥石包膜，大26井，2 404.90 m，P1x，×110；g.石英顆粒發(fā)育溶蝕，大61井，2 652.60 m，P1x，×100(-)；h.條紋長(zhǎng)石被交代鈣質(zhì)，大47井，2 420.50 m，C3t，×200(+)；i.綠泥石包膜及高嶺石膠結(jié)，DK13井，2 663.72 m，P1x，×400；j.大49井，2 662.59 m，裂縫切穿粒間方解石膠結(jié)物，無充填物，開度約35 μm，P1x，×50(-)；k.大23井，2 657.90 m，裂縫切穿石英顆粒，無充填物，開度約15 μm，P1s，×50(-)；l.大24井，2 667.65 m，裂縫切穿粒石英顆粒及塑形巖屑顆粒，無充填物，開度約15 μm ，P1x，×50(-)。其中f和i為背散射照片，j和l為為普通偏光薄片照片，其余為鑄體薄片照片。Fig.3　Characteristic of diagenesis on Upper Paleozoic reservoir in Daniudi gas field

裂縫發(fā)育大牛地上古生界地層在早白堊世經(jīng)歷最大埋深之后發(fā)生大幅度的構(gòu)造抬升作用，抬升距離約為1 000 m。儲(chǔ)層在抬升過程中因壓力部分釋放而產(chǎn)生張裂縫，在微觀特征上有明顯體現(xiàn)(圖3j，k，l)。但裂縫的產(chǎn)狀有較大差異，普遍表現(xiàn)為剛性顆粒如石英、變質(zhì)巖巖屑的開度較小的粒內(nèi)裂紋。而對(duì)儲(chǔ)層物性特征有明顯改善的開度較大、延伸距離較長(zhǎng)的裂縫則發(fā)育相對(duì)較少。

3.2成巖序列與成巖演化

通過觀察儲(chǔ)層中不同自生礦物的相互接觸關(guān)系及共生組合關(guān)系，以及溶蝕充填特征來判定成巖序列是被普遍采用的簡(jiǎn)單易行方法[25-26]。鄂爾多斯盆地上古生界系煤系地層，可參考石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)碎屑巖成巖階段劃分(SY/T 5477—2003)中對(duì)于酸性水介質(zhì)(含煤地層)碎屑巖各成巖階段所發(fā)育的現(xiàn)象。

現(xiàn)今的高成分成熟度的儲(chǔ)層巖石特征是成巖期長(zhǎng)石大量溶解殆盡的結(jié)果[27-28]。部分粗碎屑以及絕大部分細(xì)粒高雜基含量碎屑巖中仍可觀察到殘余長(zhǎng)石的形態(tài)。如圖4a中長(zhǎng)石顆粒發(fā)生溶蝕形成次生孔隙，以及圖4b呈短柱狀形態(tài)的長(zhǎng)石發(fā)生整體溶蝕而形成的似鑄?？?，孔內(nèi)所分布的高嶺石膠結(jié)有可能即為長(zhǎng)石溶蝕的產(chǎn)物。同時(shí)流體可在粒間形成晶間孔式高嶺石膠結(jié)(圖4c)。高嶺石的主要成因?yàn)殚L(zhǎng)石類礦物的酸性溶蝕[27-29]。早期方解石膠結(jié)外圍分布有晶間孔式高嶺石膠結(jié)(圖4d)，石英次生加大邊外緣分布有方解石膠結(jié)，同時(shí)方解石內(nèi)部整體呈原始顆粒狀的晶間孔式高嶺石膠結(jié)群體分布(圖4e)，通過這些現(xiàn)象可判定其成巖作用先后順序?yàn)樵缙诜浇馐z結(jié)—早期高嶺石膠結(jié)—石英次生加大—方解石膠結(jié)—晚期高嶺石膠結(jié)。圖4f中石英次生加大邊最先發(fā)育，其次方解石膠結(jié)包裹的石英顆粒發(fā)生部分溶解，這說明成巖作用的先后順序?yàn)槭⒋紊哟?長(zhǎng)石溶解—方解石膠結(jié)—石英溶解。圖4g中整體晶間孔式高嶺石膠結(jié)包圍方解石膠結(jié)和自生石英晶體，同時(shí)方解石有溶蝕現(xiàn)象，則成巖作用順序?yàn)樽陨⒕w—方解石膠結(jié)—高嶺石膠結(jié)。圖4h中方解石膠結(jié)外緣為鐵白云石，然后是黃鐵礦膠結(jié)。成巖作用先后為方解石膠結(jié)—鐵白云石膠結(jié)—黃鐵礦膠結(jié)。圖4i中綠泥石薄膜的外圍分布有呈書頁(yè)狀形態(tài)的自生高嶺石礦物。成巖作用先后為綠泥石薄膜—高嶺石。因此，通過上述的判定儲(chǔ)層成巖綜合序列應(yīng)為綠泥石薄膜/菱鐵礦膠結(jié)—早期石英加大/自生高嶺石—早期方解石膠結(jié)—長(zhǎng)石溶解—石英次生加大/高嶺石膠結(jié)—方解石膠結(jié)—硅質(zhì)部分溶蝕—白云石/鐵白云石膠結(jié)—自生石英晶體—黃鐵礦膠結(jié)。

圖4　大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層不同自生礦物間接觸關(guān)系a.溶蝕殘余的斜長(zhǎng)石顆粒，大69井，2 559.48 m，P1x，×50(+)；b.綠泥石包膜及分布其間的鑲嵌接觸式高嶺石膠結(jié)，DK13井，2 678.24 m，P1x，×100(-)；c.粒間晶間孔式高嶺石膠結(jié)，DK18井，2 689.10 m，P1x，×50(-)；d.方解石膠結(jié)及高嶺石膠結(jié)，大4井，2 745.75 m，P1x，×230；e.石英次生加大邊及方解石膠結(jié)，且后者被溶蝕之部位分布有晶間孔式高嶺石，大50井，2 662.60 m，P1x，×100(+)；f.石英顆粒的溶蝕與粒間大面積方解石膠結(jié)，大50井，2 662.60 m，P1x，×100(-)；g.高嶺石、自形石英及方解石膠結(jié)，大36井，2 473.11 m，P1x，×200(-)；h.方解石、鐵白云石及黃鐵礦膠結(jié)，大23井，2 772.30 m，C3t，×50(-)；i.綠泥石及高嶺石膠結(jié)，DK13井，2 663.72 m，P1x，×400。其中d和i為背散射照片，其余均為普通鑄體薄片所攝制照片。Fig.4　Contacting relationship between different authigentic minerals in Daniudi gas field

圖5　大牛地氣田上古生界成巖共生序列圖Fig.5　Diagenesis sequence of Upper Paleozoic reservoir in Daniudi gas field

按照成巖演化的順序，不同自生礦物組合和表現(xiàn)特征具有階段性特征(圖5)。其中早成巖B期早期的煤系地層導(dǎo)致弱酸性—酸性的成巖環(huán)境，基性斜長(zhǎng)石發(fā)生早期溶解，隨后由于長(zhǎng)期而緩慢的成巖消耗，酸性減弱而堿性增強(qiáng)。成巖序列為綠泥石薄膜/菱鐵礦膠結(jié)—早期石英加大/自生高嶺石—早期方解石膠結(jié)，此一階段對(duì)應(yīng)于強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)期；而至中成巖A1期則成巖表現(xiàn)較為復(fù)雜。成巖序列表現(xiàn)為長(zhǎng)石溶解—石英次生加大/高嶺石膠結(jié)—方解石膠結(jié)—硅質(zhì)部分溶蝕，多期膠結(jié)和溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層改造作用明顯，此一階段為復(fù)雜成巖演化階段；至中成巖A2期，長(zhǎng)時(shí)間成巖消耗導(dǎo)致流體逐漸呈現(xiàn)弱堿性—堿性。成巖序列以白云石/鐵白云石膠結(jié)—自生石英晶體—黃鐵礦膠結(jié)，此一階段為儲(chǔ)層定型階段，多數(shù)儲(chǔ)層地質(zhì)特征已趨于穩(wěn)定；至中成巖B期，成巖特征已無明顯改變，因抬升而形成的微裂縫較為顯著，此為抬升—弱構(gòu)造階段。

3.3成巖流體與成巖環(huán)境

包裹體測(cè)溫和激光拉曼光譜測(cè)定成為研究?jī)?chǔ)層成巖作用和成巖流體的有效方法。通過透射光和熒光顯微鏡對(duì)發(fā)育于石英次生加大邊和石英微裂隙中的包裹體進(jìn)行巖相觀察并測(cè)定其均一溫度。包裹體均一過程采用英國(guó)Linkam公司TS2600冷熱臺(tái)，可測(cè)溫度范圍為-196℃～600℃。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)樣品校正，100℃ 以下誤差為0.1℃，以上誤差為0.5℃。

鏡下所觀察到的包裹體主要賦存于石英微裂隙和石英加大邊中，尤以前者居多。其種類以鹽水包裹體、氣態(tài)烴包裹體、液態(tài)烴包裹體和CO2包裹體為主。其中鹽水包裹體，個(gè)體較小，呈串珠狀分布于石英顆粒裂隙中。直徑約3～13 μm，透射光下無色，形態(tài)以圓形或不規(guī)則形狀為主(圖6a，b)；液態(tài)烴包裹體透射光下多呈現(xiàn)褐色，主要分布于石英加大邊中，直徑范圍5～12 μm，熒光下呈藍(lán)白光(圖6c，d)；氣態(tài)烴包裹體透射光下多呈現(xiàn)褐色，主要有沿石英顆粒裂隙分布和分布于石英加大邊中的包裹體群，粒徑范圍3～10 μm，有熒光顯示但強(qiáng)度較弱(圖6e)。CO2包裹體由氣態(tài)CO2、液態(tài)CO2和鹽水溶液組成，主要分布于石英次生加大邊中，常呈現(xiàn)灰黑色，半透明—不透明(圖6f)。

圖6　大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層包裹體顯微照片a.大8井，2 749.95 m，微裂縫內(nèi)鹽水包裹體，熒光下無反應(yīng)；b.大15井，2 767.0 m，鹽水包裹體；c.大50井，2 638.80 m，含液態(tài)烴包裹體；d.大15井，2 767.2 m，含液態(tài)烴包裹體；e.大28井，2 539.85 m，微裂縫內(nèi)氣態(tài)烴包裹體；f.大15井，2 695.90 m，石英加大邊中CO2三相包裹體。Fig.6　Micrograph of fluid inclusion of Upper Paleozoic reservoir in Daniudi gas field

對(duì)146個(gè)包裹體進(jìn)行其均一溫度的測(cè)定并統(tǒng)計(jì)其數(shù)據(jù)分布，發(fā)現(xiàn)大致存在88℃～96℃、100℃～108℃和112℃～120℃三個(gè)溫度區(qū)間(圖7)。結(jié)合地層埋藏史及熱史曲線，可推測(cè)所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)時(shí)間分別為距今距今約200 Ma、180 Ma和150 Ma。由此可見，儲(chǔ)層埋藏過程中大致存在三期顯著的流體充注事件，前兩期集中于復(fù)雜成巖演化階段而第三期集中于儲(chǔ)層定型階段。

對(duì)儲(chǔ)層成巖環(huán)境的判定一方面可通過總結(jié)反映其變化的一系列成巖礦物的形成與消亡現(xiàn)象；另一方面可通過激光拉曼光譜的方法直接測(cè)定流體包裹體中的流體成分。實(shí)驗(yàn)所采用法國(guó)J.Y.公司LabRam—010激光拉曼光譜儀，該儀器采用顯微共焦系統(tǒng)和CC信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其光學(xué)分辨率約1.5 cm-1。實(shí)驗(yàn)所用激光光源波長(zhǎng)為514.5 nm，共焦孔為1 000 μm，狹縫400 μm，積分時(shí)間為50 s，積分次數(shù)為5次，實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為19℃。

按照前述埋藏—成巖階段劃分結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同階段具不同的流體充注特征。隨演化程度增加，煤成熟過程中依次產(chǎn)生CO2、C2+烴類和甲烷[10]。整體具早期CO2充注(強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)階段)，中期高碳飽和烴充注(復(fù)雜成巖演化階段)和晚期甲烷氣體充注(儲(chǔ)層定型階段)的特征，與前人研究成果相一致[9-10]，充注時(shí)間集中于早三疊世、侏羅世和早白堊世。如圖8所示，其中a為早期石英加大邊內(nèi)包裹體的拉曼光譜圖，其均一溫度約為83.2℃，顯示主要充注成分為CO2；b為石英微裂隙中包裹體拉曼圖譜，其均一溫度為95.92℃，有機(jī)組分以高碳飽和烴為主；c為石英微裂隙中包裹體拉曼圖譜，其均一溫度為113.1℃，充注成分主要為CH4。

圖7　大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層包裹體均一溫度分布直方圖Fig.7　Distribution of homogenization temperature of Upper Paleozoic reservoir in Daniudi gas field

圖8　大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層激光拉曼分析譜圖a：DK18井，2 694.30 m，液態(tài)含CO2包裹體，P1x； b：DK22井，2 734.64 m，液態(tài)烴類包裹體，C3t；c：大8井，2 749.95 m，氣態(tài)烴類包裹體，C3t。Fig.8　Laser Raman resonant measurements on Upper Paleozoic reservoir in Daniudi gas field

4　儲(chǔ)層致密化

不同成巖相類型的儲(chǔ)層其后期埋藏過程中孔隙—成巖演化有別，雜基含量、分選、粒度及原始組分等對(duì)其影響較大，前人針對(duì)鄂爾多斯上古生界致密砂巖提出過中粗粒巖屑砂巖之強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)、中粗粒巖屑石英砂巖之強(qiáng)硅質(zhì)膠結(jié)較強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)以及細(xì)粒(長(zhǎng)石)巖屑砂巖之強(qiáng)壓實(shí)較強(qiáng)硅質(zhì)膠結(jié)的致密化模式[30]。本文以強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)強(qiáng)硅質(zhì)膠結(jié)的細(xì)粒砂巖為例，對(duì)其孔隙—成巖演化過程進(jìn)行說明(圖9)。

大牛地氣田致密砂巖儲(chǔ)層從沉積埋藏開始到三疊紀(jì)中期，處于快速埋藏強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)階段，隨埋藏深度增加，儲(chǔ)層所經(jīng)受的壓實(shí)程度不斷增強(qiáng)，原生孔隙迅速大量減少，物性明顯降低；同時(shí)該階段處于早成巖B期，早期膠結(jié)作用較弱，主要是碳酸鹽及黏土包殼膠結(jié)，使原生孔隙體積進(jìn)一步減小。根據(jù)Beard和Weyl對(duì)不同分選的儲(chǔ)集砂巖的初始孔隙度計(jì)算關(guān)系式φ原=20.91+22.90/S0[31]計(jì)算得原始孔隙度在35.22%左右，早期快速壓實(shí)使原始孔隙度下降了22%以上。

從三疊紀(jì)晚期開始，儲(chǔ)層進(jìn)入中成巖A期，即復(fù)雜成巖演化階段。有機(jī)質(zhì)演化至低熟—成熟階段，熱脫羧作用產(chǎn)生的有機(jī)酸進(jìn)入地層。成巖環(huán)境由此呈現(xiàn)酸性，長(zhǎng)石、巖屑、早期碳酸鹽膠結(jié)物等不穩(wěn)定礦物發(fā)生溶蝕，孔隙度大幅度增加。后期堿性溶蝕加強(qiáng)，產(chǎn)生一定量的次生孔隙。溶蝕作用使孔隙度增加約5%，儲(chǔ)層物性得到有效改善。儲(chǔ)層定型階段以晚期膠結(jié)作用為主導(dǎo)致了儲(chǔ)層物性持續(xù)降低。至最后抬升—弱改造階段，儲(chǔ)層局部發(fā)育裂縫，一定程度上改善儲(chǔ)層物性。

5　結(jié)論

根據(jù)前述對(duì)儲(chǔ)層埋藏過程、儲(chǔ)層成巖演化、儲(chǔ)層物性的研究，認(rèn)為大牛地氣田上古生界致密砂巖儲(chǔ)層成巖—成藏過程可劃分為四個(gè)階段。分別為強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)階段、復(fù)雜成巖演化階段、儲(chǔ)層定型階段和抬升—弱改造階段。判定的依據(jù)主要有埋藏過程及溫壓場(chǎng)、儲(chǔ)層成巖特征和成巖流體和孔隙度等。各節(jié)點(diǎn)的選取主要依據(jù)埋藏史曲線斜率、有機(jī)質(zhì)演化程度、溫壓場(chǎng)和成巖—孔隙過程的變化。

(1) 強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)階段經(jīng)歷中三疊世印支運(yùn)動(dòng)，屬快速埋藏過程；時(shí)間跨度為距今300～210 Ma，地溫梯度2.2～2.4 ℃/100m，地溫范圍0℃～85℃，同時(shí)超壓呈醞釀與蓄勢(shì)狀態(tài)；處早成巖期，有機(jī)質(zhì)處未成熟—低熟階段(Ro<0.5%)；成巖序列以強(qiáng)壓實(shí)和早期弱硅質(zhì)膠結(jié)為主，儲(chǔ)層孔隙度發(fā)生大幅度減少，壓實(shí)率約在22.2%～97.5%之間。

圖9　大牛地氣田致密砂巖儲(chǔ)層成巖—孔隙演化史圖Fig.9　Evolution of tight sandstone porosity in Daniudi gas field

(2) 復(fù)雜成巖演化階段經(jīng)歷晚三疊世—晚侏羅世早中期燕山運(yùn)動(dòng)，地層多次小幅抬升并再沉降；時(shí)間跨度為距今210～140 Ma，地溫梯度3.4～4.5 ℃/100m，地溫范圍85℃～110℃，出現(xiàn)第一次超壓高峰；主要處于中成巖A1期，經(jīng)歷多期油氣充注和復(fù)雜的成巖演化過程，酸堿成巖環(huán)境交替出現(xiàn)，儲(chǔ)層孔隙度繼續(xù)減少但幅度變小。

(3) 儲(chǔ)層定型階段經(jīng)歷早白堊世中晚期燕山運(yùn)動(dòng)，地層出現(xiàn)二次穩(wěn)定沉降；時(shí)間跨度為距今140～95 Ma，地溫梯度3.4～4.5 ℃/100m，地溫范圍110℃～160℃，出現(xiàn)第二次超壓高峰；主要處于中成巖A2早中期，晚期碳酸鹽膠結(jié)發(fā)育，成巖環(huán)境轉(zhuǎn)為弱堿性，儲(chǔ)層孔隙度逐漸達(dá)至致密化(小于10%)。

(4) 抬升—弱改造階段經(jīng)歷晚白堊世以來喜山運(yùn)動(dòng)，地層大幅度抬升；時(shí)間跨度為95 Ma～現(xiàn)今，地溫梯度2.2～3.2 ℃/100m，地溫大于160℃，屬常壓保持階段；主要處于中成巖A2晚期和中成巖B期，儲(chǔ)層孔隙度沒有發(fā)生顯著變化。致密儲(chǔ)層整體格局形成，地層抬升過程中形成的微裂縫有可能成為儲(chǔ)層滲透率顯著提升的關(guān)鍵。

大牛地上古生界致密儲(chǔ)層先后經(jīng)歷強(qiáng)機(jī)械壓實(shí)階段、復(fù)雜成巖演化階段、儲(chǔ)層定型階段和抬升—弱改造階段。每個(gè)階段地層埋藏過程、溫壓場(chǎng)特征、成巖表現(xiàn)特征、成巖流體與成巖環(huán)境以及儲(chǔ)層物性有顯著性差異。尤其在復(fù)雜成巖演化階段，多數(shù)儲(chǔ)層經(jīng)歷多期流體充注同時(shí)逐漸致密化。對(duì)于深刻認(rèn)識(shí)致密儲(chǔ)層形成過程中的多種地質(zhì)屬性及特征的演化過程有重要意義。

References)

1鄒才能，陶士振，張響響，等. 中國(guó)低孔滲大氣區(qū)地質(zhì)特征、控制因素和成藏機(jī)制[J]. 中國(guó)科學(xué)(D輯)：地球科學(xué)，2009，39(11)：1607-1624. [Zou Caineng, Tao Shizheng, Zhang Xiangxiang, et al. Geologic characteristics, controlling factors and hydrocarbon accumulation mechanisms of China’s Large Gas Provinces of low porosity and permeability[J]. Science China(Seri. D): Earth Sciences, 2009, 39(11): 1607-1624.]

2戴金星，于聰，黃士鵬，等. 中國(guó)大氣田的地質(zhì)和地球化學(xué)若干特征[J]. 石油勘探與開發(fā)，2014，41(1)：1-13. [Dai Jinxing, Yu Cong, Huang Shipeng, et al. Geological and geochemical characteristics of large gas fields in China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2014,41(1): 1-13. ]

3李嶸，張娣，朱麗霞. 四川盆地川西坳陷須家河組砂巖致密化研究[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33(3)：274-281. [Li Rong, Zhang Di, Zhu Lixia. Densification of Upper Triassic Xujiahe tight sandstones, western Sichuan, China[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2011, 33(3): 274-281. ]

4陳瑞銀，羅曉容，陳占坤，等. 鄂爾多斯盆地埋藏演化史恢復(fù)[J]. 石油學(xué)報(bào)，2006，27(2)：43-47. [Chen Ruiyin, Luo Xiaorong, Chen Zhankun, et al. Restoration of burial history of four periods in Ordos Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2006, 27(2): 43-47. ]

5林春明，張霞，周健，等. 鄂爾多斯盆地大牛地氣田下石盒子組儲(chǔ)層成巖作用特征[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展，2011，26(2)：212-223. [Lin Chunming, Zhang Xia, Zhou Jian, et al. Diagenesis characteristics of the reservoir sandstones in Lower Shihezi Formation from Daniudi gas field, Ordos Basin[J]. Advances in Earth Science, 2011, 26(2): 212-223. ]

6王京，趙彥超，劉琨，等. 鄂爾多斯盆地塔巴廟地區(qū)上古生界砂巖儲(chǔ)層“酸性+堿性”疊加溶蝕作用與儲(chǔ)層質(zhì)量主控因素[J]. 地球科學(xué)-中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，31(2)：221-228. [Wang Jing, Zhao Yanchao, Liu Kun, et al. Superimposing controls of acidic and alkaline dissolutions on sandstone reservoir quality of the Paleozoic Xiashihezi and Shanxi Formations in Tabamiao area, Ordos Basin[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 2006, 31(2): 221-228. ]

7楊小萍，張惠燕. 鄂爾多斯盆地烏蘭格爾隆起南坡石盒子組儲(chǔ)層成巖孔隙演化史[J]. 西北地質(zhì)，1998，19(2)：28-34. [Yang Xiaoping, Zhang Huiyan. The study on sandstone diagenesis and pore evolution of Shihezi Formation in southern Wulangeer Uplift, Ordos Basin[J]. Northwestern Geology, 1998, 19(2): 28-34. ]

8劉小洪，馮明友，羅靜蘭，等. 鄂爾多斯盆地烏審召地區(qū)盒8、山1段儲(chǔ)層流體包裹體特征及其意義[J]. 石油與天然氣地質(zhì)，2010，31(3)：360-366，374. [Liu Xiaohong, Feng Mingyou, Luo Jinglan, et al. Characteristics of fluid inclusions in reservoirs in the eighth member of the Shihezi Formation and the first member of the Shanxi Formation in Uxin Ju area, the Ordos Basin and their significance[J]. Oil & Gas Geology, 2010, 31(3): 360-366, 374. ]

9張文忠，郭彥如，湯達(dá)禎，等. 蘇里格氣田上古生界儲(chǔ)層流體包裹體特征及成藏期次劃分[J]. 石油學(xué)報(bào)，2009，30(5)：685-691. [Zhang Wenzhong, Guo Yanru, Tang Dazhen, et al. Characteristics of fluid inclusions and determination of gas accumulation period in the Upper Paleozoic reservoirs of Sulige gas field[J]. Acta Petrolei Sinica, 2009, 30(5): 685-691. ]

10李劍，羅霞，單秀琴，等. 鄂爾多斯盆地上古生界天然氣成藏特征[J]. 石油勘探與開發(fā)，2005，32(4)：54-59. [Li Jian, Luo Xia, Shan Xiuqin, et al. Natural gas accumulation in the Upper Paleozoic of Ordos Basin, China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2005, 32(4): 54-59. ]

11楊智，何生，鄒才能，等. 鄂爾多斯盆地北部大牛地氣田成巖成藏耦合關(guān)系[J]. 石油學(xué)報(bào)，2010，31(3)：373-378，385. [Yang Zhi, He Sheng, Zou Caineng, et al. Coupling relationship between reservoir diagenesis and natural gas accumulation of Daniudi Gas Field in north Ordos Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2010, 31(3): 373-378, 385. ]

12付金華，魏新善，南珺祥，等. 鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣田儲(chǔ)集層特征與成因[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2013，15(4)：529-538. [Fu Jinhua, Wei Xinshan, Nan Junxiang, et al. Characteristics and origin of reservoirs of gas fields in the Upper Paleozoic tight sandstone, Ordos Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2013, 15(4): 529-538. ]

13趙靖舟，王力，孫兵華，等. 鄂爾多斯盆地東部構(gòu)造演化對(duì)上古生界大氣田形成的控制作用[J]. 天然氣地球科學(xué)，2010，21(6)：875-881. [Zhao Jingzhou, Wang Li, Sun Binghua, et al. Effect of structural evolution on the formation and distribution of Upper Paleozoic giant gas fields in the east Ordos Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2010, 21(6): 875-881. ]

14任戰(zhàn)利. 鄂爾多斯盆地?zé)嵫莼放c油氣關(guān)系的研究[J]. 石油學(xué)報(bào)，1996，17(1)：17-24. [Ren Zhanli. Research on the relations between geothermal history and oil-gas accumulation in the Ordos Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 1996, 17(1): 17-24. ]

15任戰(zhàn)利，趙重遠(yuǎn)，張軍，等. 鄂爾多斯盆地古地溫研究[J]. 沉積學(xué)報(bào)，1994，12(1)：56-65. [Ren Zhanli, Zhao Zhongyuan, Zhang Jun, et al. Research on paleotemperature in the Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1994, 12(1): 56-65. ]

16任戰(zhàn)利. 利用磷灰石裂變徑跡法研究鄂爾多斯盆地地?zé)崾穂J]. 地球物理學(xué)報(bào)，1995，38(3)：339-349. [Ren Zhanli. Thermal history of Ordos Basin assessed by apatite fission track analysis[J]. Acta Geophysica Sinica, 1995, 38(3): 339-349. ]

17周江羽，吳沖龍，韓志軍. 鄂爾多斯盆地的地?zé)釄?chǎng)特征與有機(jī)質(zhì)成熟史[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，1998，20(1)：20-24. [Zhou Jiangyu, Wu Chonglong, Han Zhijun. Geothermal field and maturing history of organic matter in the Ordos Basin[J]. Petroleum Geology & Experiment, 1998, 20(1): 20-24. ]

18劉新社. 鄂爾多斯盆地東部上古生界巖性氣藏形成機(jī)理[D]. 西安：西北大學(xué)，2008. [Liu Xinshe. The accumulation mechanism of lithologic gas reservoir of the Upper Paleozoic in eastern Ordos Basin[D]. Xi’an: Northwestern University, 2008. ]

19于強(qiáng). 鄂爾多斯盆地中東部地區(qū)古生界熱演化史與天然氣成藏[D]. 西安：西北大學(xué)，2012. [Yu Qiang. The Paleozoic thermal evolution history and natural gas accumulation of the central and eastern parts of Ordos Basin[D]. Xi’an: Northwestern University, 2012. ]

20李仲東. 鄂爾多斯盆地北部上古生界壓力異常及其與天然氣成藏關(guān)系研究[D]. 成都：成都理工大學(xué)，2006. [Li Zhongdong. Reseacrh on the relationship between abnormal pressure and gas accumulation in Upper Paleozoic of northern Ordos Basin[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2006. ]

21畢明威，陳世悅，周兆華，等. 蘇里格氣田蘇6區(qū)塊盒8段致密砂巖儲(chǔ)層次生孔隙成因探討[J]. 中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，39(1)：8-16. [Bi Mingwei, Chen Shiyue, Zhou Zhaohua, et al. Genesis of secondary pores of tight sandstone reservoir in He 8th Member in Su 6 area of Sulige gas field[J]. Journal of China University of Petroleum: Edition of Natural Science, 2015, 39(1): 8-16. ]

22劉偉新，王延斌，張文濤，等. 鄂爾多斯大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層成巖作用與產(chǎn)能關(guān)系研究[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，30(6)：557-563. [Liu Weixin, Wang Yanbin, Zhang Wentao, et al. The relationship between the diagenesis of Upper Palaeozoic reservoir sandstones and the production capacity in Daniudi gas field, Ordos Basin[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2008, 30(6): 557-563. ]

23趙彥超，郭振華. 大牛地氣田致密砂巖氣層的異常高孔隙帶特征與成因[J]. 天然氣工業(yè)，2006，26(11)：62-65. [Zhao Yanchao, Guo Zhenhua. Characteristics and origins of high-porosity zones in tight gas sand in Daniudi gas field, the Ordos Basin[J]. Natural Gas Industry, 2006, 26(11): 62-65. ]

24劉小洪，羅靜蘭，張三，等. 榆林—神木地區(qū)上古生界盒8段及山2段氣層的成巖作用和成巖相[J]. 石油與天然氣地質(zhì)，2006，27(2)：200-208. [Liu Xiaohong, Luo Jinglan, Zhang San, et al. Diagenesis and diagenetic facies of gas reservoirs in the Upper Paleozoic 8th member of Shihezi Fm and 2nd member of Shanxi Fm in Yulin-Shenmu area, Ordos Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2006, 27(2): 200-208. ]

25張善文，袁靜，隋風(fēng)貴，等. 東營(yíng)凹陷北部沙河街組四段深部?jī)?chǔ)層多重成巖環(huán)境及演化模式[J]. 地質(zhì)科學(xué)，2008，43(3)：576-587，602. [Zhang Shanwen, Yuan Jing, Sui Fenggui, et al. Multiple diagenetic environments and evolution model in deep formation of the 4th Member, Shahejie Formation in the northern Dongying sag[J]. Chinese Journal of Geology, 2008, 43(3): 576-587, 602. ]

26操應(yīng)長(zhǎng)，陳林，王艷忠，等. 東營(yíng)凹陷民豐北帶古近系沙三段成巖演化及其對(duì)儲(chǔ)層物性的影響[J]. 中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，35(5)：6-13. [Cao Yingchang, Chen Lin, Wang Yanzhong, et al. Diagenetic evolution of Es3reservoir and its influence on property in the northern Minfeng sub-sag of Dongying sag[J]. Journal of China University of Petroleum: Edition of Natural Science, 2011, 35(5): 6-13. ]

27黃思靜，黃可可，馮文立，等. 成巖過程中長(zhǎng)石、高嶺石、伊利石之間的物質(zhì)交換與次生孔隙的形成：來自鄂爾多斯盆地上古生界和川西凹陷三疊系須家河組的研究[J]. 地球化學(xué)，2009，38(5)：498-506. [Huang Sijing, Huang Keke, Feng Wenli, et al. Mass exchanges among feldspar, kaolinite and illite and their influences on secondary porosity formation in clastic diagenesis-a case study on the Upper Paleozoic, Ordos Basin and Xujiahe Formation, western Sichuan depression[J]. Geochimica, 2009, 38(5): 498-506. ]

28黃思靜，佟宏鵬，黃可可，等. 陰極發(fā)光分析在恢復(fù)砂巖碎屑長(zhǎng)石含量中的應(yīng)用——鄂爾多斯盆地上古生界和川西凹陷三疊系須家河組的研究[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展，2008，23(10)：1013-1019. [Huang Sijing, Tong Hongpeng, Huang Keke, et al. Application of cathodoluminescence analyse to the recovery of feldspar content in sandstone-a case study of Upper Paleozoic of Ordos Basin and Xujiahe Formation of western Sichuan depression, Sichuan Basin[J]. Advances in Earth Science, 2008, 23(10): 1013-1019. ]

29應(yīng)鳳祥，羅平，何東博. 中國(guó)含油氣盆地碎屑巖儲(chǔ)集層成巖作用與成巖數(shù)值模擬[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2004：1-293. [Ying Fengxiang, Luo Ping, He Dongbo. Clastic Reservoir Diagenesis and Diagenetic Numerical Simulation of China's Oil and Gas Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2004: 1-293. ]

30畢明威，陳世悅，周兆華，等. 鄂爾多斯盆地蘇里格氣田蘇6區(qū)塊二疊系下石盒子組8段砂巖儲(chǔ)層致密成因模式[J]. 地質(zhì)論評(píng)，2015，61(3)：599-613. [Bi Mingwei, Chen Shiyue, Zhou Zhaohua, et al. Densification modes of sandstone reservoir in the 8th Member of the lower Shihezi Formation, Permian, in Su-6 Area of Sulige Gas Field, Ordos Basin[J]. Geological Review, 2015, 61(3): 599-613.]

31Beard D C, Weyl P K. Influence of texture on porosity and permeability of unconsolidated sand[J]. AAPG Bulletin, 1973, 57(2): 349-369.

Research on Evolution of Burial Diagenesis of Tight Reservior of the Upper Paleozoic in Daniudi Gas Field

XU NingNing1QIU LongWei1GAO QingSong2SONG Fan1LIU XuGang2ZHANG XiangJin3JIANG Wei4

(1. School of Geoscience,China University of Petroleum(Huadong), Qingdao, Shandong 266580,China;2. Petroleum Exploration and Production Research Institute of the North China Oil and Gas Company of SINOPEC, Zhengzhou 450006, China;3. Tianjin Fanglian Technology Development Co.Ltd, Tianjin 300280, China;4. The First Gas Recovery Plant, Huabei Oil field Company, SINOPEC Co.Ltd, Zhengzhou, 450000, China)

Based on casting thin sections, scanning electron microscope, clay mineral X-ray diffraction, cathodeluminescence, fluid inclusion and laser-raman spectrum, the paper reveals the process of evolution of burial diagenesis of tight reservoir of the Upper Paleozoic in Daniudi Gas Field from aspects including burial history, temperature, pressure, diagenetic feature of reservoir, diagenesis fluid and porosity evolution of reservior. The research shows the process of burial diagenesis can be divided to four stages. They are rapid burial stage (a) in which the effect of decreasing of primary porosity was remarkable(compaction rates ranged from 30% to 97.5%), complexly diagenetic stage(b) in which there were two phases of gas charging (B.P. 200 Ma and B.P 180 Ma) ; definition stage for reservoir characteristic (c) when there was one phase of gas charging (B.P. 140 Ma) and reservoir tended towards stability and tight and stage of being weak-reworked for reservoir (d) when amplitude of tectonic uplift was about one kilometer and tension fissure weakly developed. Porosity of most reservoir decreased to 10%, and became tight. With several times of gas charging, the reservoir appeared to present the diagenetic and accumulational model of being tight when gas charging. Hydrpcarbon-changing happened before reservoir's being tight. Microfractures may be the key factor for improving reservoir's permeability.

Ordos Basin; Daniudi gas field; tight sandstone; diagenetic evolution; fluid charging

A

1000-0550(2016)04-0735-12

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.014

2015-07-31； 收修改稿日期： 2015-11-14

國(guó)家油氣重大專項(xiàng)(2011ZX05009-002)[Foundation: Major Project of National Oil and Gas, No.2011ZX05009-002]

徐寧寧男1988年出生博士研究生油氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)E-mail：december_13000@126.com

邱隆偉男教授E-mail：qiulwsd@163.com

TE122.2