萬友利， 王 劍， 譚富文， 付修根， 王忠偉

( 1. 國土資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室，四川 成都 610081； 2. 中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081； 3. 中國地質(zhì)大學(武漢) 地球科學學院，湖北 武漢 430074 )

羌塘盆地隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)布曲組白云巖儲層成因及孔隙演化特征

萬友利1,2， 王 劍1,2， 譚富文1,2， 付修根1,2， 王忠偉1,3

( 1. 國土資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室，四川 成都 610081； 2. 中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081； 3. 中國地質(zhì)大學(武漢) 地球科學學院，湖北 武漢 430074 )

利用剖面地質(zhì)調(diào)查、巖心觀察、薄片鑄體鑒定、掃描電鏡分析及物性測試等方法，結合地球化學資料綜合分析，研究羌塘盆地隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)布曲組白云巖儲層成因及孔隙演化特征。結果表明：布曲組白云巖包括保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構白云巖、晶粒白云巖和白云石充填物；晶粒白云巖中細晶、自形白云巖儲層物性最好，細晶、半自形白云巖儲層物性次之；儲集空間以晶間孔為主，局部發(fā)育晶間溶孔。布曲組沉積前的古地貌和沉積時的古氣候控制白云巖在垂向和平面上的展布，即沉積環(huán)境決定儲層的疊置形態(tài)；白云巖儲層發(fā)育于臺緣灘和臺內(nèi)淺灘環(huán)境，高位體系域晚期的咸化海水提供白云石化流體；白云巖儲層經(jīng)歷準同生階段、淺埋藏階段、中—深埋藏階段及構造熱液改造階段，淺埋藏階段是儲層孔隙發(fā)育的關鍵時期。在南羌塘地區(qū)，早白堊世晚期羌塘地塊和拉薩地塊的碰撞以剪切作用為主，形成深大斷裂，大氣淡水下滲稀釋布曲組地層水，并俘獲夏里組高87Sr/86Sr的地層流體，約74 Ma的構造熱事件提供鞍形白云石的熱源，形成鞍形白云石充填物。

孔隙演化； 儲層成因； 白云石化作用； 布曲組； 羌塘盆地

0 引言

白云巖是海相碳酸巖沉積盆地的重要儲層，在全球碳酸鹽巖油氣勘探領域占有重要地位。位于青藏高原腹地的羌塘盆地，是我國勘探程度最低的中生代海相沉積盆地，布曲組白云巖是盆地整體致密背景下的優(yōu)質(zhì)儲層。人們分別從沉積環(huán)境、白云巖成因、儲層特征等方面對該套儲層進行研究。如王成善等[1]認為古油藏帶隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)白云巖發(fā)育于生物礁組合環(huán)境。付修根等[2]認為古油藏帶扎仁地區(qū)布曲組白云巖儲層發(fā)育于局限海臺地環(huán)境。朱井泉等[3]認為古油藏帶白云巖為低溫條件下大氣降水與同期正常海水混合交代而成[4-10]。伊海生、李啟來等[5,11-12]認為布曲組白云巖儲層是羌塘盆地最有利的勘探目的層系。伊海生等[13]對古油藏帶中砂糖狀白云巖進行流體包裹體測溫、全巖和單礦物激光同位素分析，提出羌塘盆地南部布曲組白云巖成因流體為深埋藏階段高溫地層水，需要重新認識儲層的成因及控制因素。

筆者利用Qz11和Qz12井全取心資料，在剖面地質(zhì)調(diào)查、巖心觀察基礎上，根據(jù)薄片鑄體鑒定和掃描電鏡觀察結果，結合物性分析資料，分析白云巖儲層成因及孔隙演化特征，為研究區(qū)下一步勘探部署提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

羌塘盆地位于特提斯構造域東段，是發(fā)育于前寒武系“泛非結晶基底”的中生代沉積盆地[14-17]，經(jīng)歷始特提斯洋、古特提斯洋及中特提斯洋的打開與關閉過程。晚三疊世末期，隨著羌塘盆地南部班公湖—怒江洋盆的又一次打開，羌塘地塊整體處于拉張環(huán)境，發(fā)育板內(nèi)裂谷作用，形成那底崗日組火山巖、火山碎屑巖及沉凝灰?guī)r，標志羌塘中生代沉積盆地的開啟，形成3個裂陷槽[17]：塆塆梁—雀莫錯裂陷槽、肖茶卡—畢洛錯裂陷槽及吐錯—吐波錯裂陷槽，控制羌塘中生代沉積盆地的原型盆地及古地貌。之后的沉積充填過程記錄盆地經(jīng)歷裂陷階段、坳陷階段及萎縮消亡過程，同時沉積充填序列也具有對原型盆地及盆地底形的繼承性特征。

隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組是盆地坳陷階段海侵背景下發(fā)育的一套碳酸鹽巖沉積(見圖1)[17]。布曲組沉積前的中侏羅統(tǒng)莎巧木組為一套淺海陸棚環(huán)境灘壩砂沉積，形成布曲組沉積時的水下隆起區(qū)，莎巧木組沿鄂雅錯北東、畢洛錯東、昂達爾錯、其香錯西一線東西向展布，與肖茶卡—畢洛錯裂陷槽大致平行。受古地貌控制，布曲組沉積期時，南羌塘坳陷自南向北至中央隆起帶發(fā)育臺緣礁灘相、開闊臺地、局限臺地及潮坪環(huán)境碳酸鹽沉積。研究區(qū)布曲組白云巖儲層主要發(fā)育于臺緣礁灘環(huán)境的短期旋回高位體系域晚期，儲層巖性以紋層狀白云巖、晶粒白云巖為主，局部可見被亮晶方解石交代的介殼化石。

圖1 羌塘盆地構造及研究區(qū)位置Fig.1 The location of the study area in the Qiangtang basin

2 儲層特征

2.1 儲層展布

研究區(qū)布曲組白云巖發(fā)育具有南北分帶、東西分塊的特征，自西向東可分為西部隆鄂尼區(qū)塊白云巖帶、中部昂達爾錯白云巖帶和東部達卓瑪—鄂斯瑪白云巖帶。其中隆鄂尼區(qū)塊包括2個白云巖帶：隆鄂尼白云巖帶、格魯關那白云巖帶，昂達爾錯區(qū)塊包括3個白云巖帶：哈日阿隆根—巴格底加日白云巖帶、冬浪啦白云巖帶和日阿?！惞幇自茙r帶(見圖2-3)。

根據(jù)剖面地質(zhì)資料，研究區(qū)布曲組白云巖儲層在垂向上以大套白云巖為主。地質(zhì)淺鉆井(Qz12井)巖心資料表明，該井鉆遇的布曲組地層傾角較大，將風化嚴重的巖層厚度放大，單井剖面顯示白云巖發(fā)育于井深213.56 m至地表段，發(fā)育81個灰?guī)r—白云巖厘米級的短期巖性旋回，每個旋回自下而上發(fā)育薄層狀泥晶灰?guī)r→泥晶砂屑灰?guī)r→亮晶砂屑灰?guī)r→灰質(zhì)白云巖→白云巖，表現(xiàn)為受高頻相對海平面變化控制(見圖4)。平面上，在昂達爾錯區(qū)塊東部塞仁地區(qū)布曲組底部，即莎巧木組頂部以上的布曲組開始發(fā)育白云巖，向西至隆鄂尼區(qū)塊，白云巖發(fā)育層位逐漸升高，白云巖發(fā)育于布曲組頂部。

2.2 巖性特征

根據(jù)薄片鑒定結果，按照先驅(qū)灰?guī)r原始組構保留程度，將布曲組白云巖儲層分為保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構的白云巖和先驅(qū)灰?guī)r組構無法識別的晶粒白云巖，以及白云石充填物[18-19]，其中保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構的白云巖可進一步分為泥—粉晶白云巖和(殘余)顆粒白云巖。泥—粉晶白云巖主要由泥晶—粉晶級白云石組成(見圖5(a)、(c))，晶體細小，晶型結構多為半自形—它形晶體，在巖心上多呈紋層狀產(chǎn)出，局部可見似鳥眼構造(見圖5(b))，說明這種白云巖的沉積環(huán)境多與蒸發(fā)臺地有關。(殘余)顆粒白云巖的最大特點是保留或殘余先驅(qū)灰?guī)r的原始組構，研究區(qū)白云巖的顆粒以藻砂屑為主(見圖5(a)、(c))，偶見殘余藻砂屑紋層。

圖2 隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)布曲組白云巖發(fā)育特征Fig.2 The dolomite development characteristics of Buqu formation in the Long'eni-Angda'ercuo area

圖3 研究區(qū)布曲組白云巖發(fā)育段地層柱狀圖Fig.3 The stratigraphic column of the Buqu formation dolomite in the study area

晶粒白云巖是研究區(qū)白云巖儲層的主要巖性，根據(jù)白云石晶粒大小和晶體邊界形態(tài)，將其進一步分為細晶、自形白云巖，細晶、半自形白云巖和中—粗晶、它形白云巖。細晶、自形白云巖是細砂糖狀白云巖，以細晶為主，少量粉晶，晶體自形程度高，晶體邊緣可見環(huán)帶，晶體之間呈網(wǎng)絡狀相互支撐，晶間孔隙發(fā)育，縫合線不發(fā)育，部分晶體之間呈點—線接觸，說明這種白云巖的形成時間與弱壓實作用同步，部分樣品中可見殘余的砂屑幻影，其先驅(qū)灰?guī)r為水體能量較高的淺灘相沉積物(見圖5(d))。

細晶、半自形白云巖在研究區(qū)可與細晶、自形白云巖呈互層狀產(chǎn)出，鏡下觀察顯示以細晶為主，中晶次之；晶體結構雖具有平直的晶面邊界，但其自形程度較細晶、自形白云巖的降低，部分樣品可見霧心亮邊或環(huán)帶結構；由于受過度白云石化作用，晶體生成空間受到限制，導致晶體邊界變得不規(guī)則，晶體接觸關系以線接觸為主(見圖5(e))。

中—粗晶、它形白云巖主要由晶體自形程度較差的它形白云石組成，以中—粗晶為主，為不徹底或者選擇性白云石化作用產(chǎn)物及中厚層狀/塊狀白云巖。不徹底或者選擇性白云石化作用產(chǎn)物屬于灰?guī)r與白云巖之間的過渡類型，鏡下觀察顯示白云巖晶粒相對較細，以細晶—中晶為主，晶體自形程度差，孔隙不發(fā)育(見圖5(f))；中厚層狀/塊狀白云巖以中—粗晶為主，白云石自形程度差，為多曲面—它形晶，晶粒之間呈凹凸接觸甚至縫合線狀接觸，孔隙以殘余晶間孔隙為主(見圖5(g))。

圖4 研究區(qū)布曲組白云巖儲層縱向上巖性結構特征(Qz12井)Fig.4 Vertical lithologic structure characteristics of Buqu formation in study area (Well Qz12)

研究區(qū)白云巖儲層孔隙中發(fā)育的膠結物包括方解石和白云石兩種。兩類膠結物對儲層具有破壞作用，文中僅分析白云石充填物。根據(jù)薄片鑒定結果，研究區(qū)白云石充填物包括細晶、自形—半自形和鞍形兩種。細晶、自形—半自形白云石充填物以細晶為主，發(fā)育平直晶面邊界，向孔隙空間方向晶體自形程度變好，晶體清澈明亮，含少量的包裹體和雜質(zhì)。鞍形白云石充填物主要發(fā)育于Qz11井595.0～598.0 m井段，以充填物切割基質(zhì)白云巖的裂縫分布為主(見圖5(h-i))，Qz12井部分井段發(fā)育的鞍形白云石充填物與圍巖的界限不明顯，鏡下觀察顯示鞍形白云巖晶體粗大，具有明顯的波狀消光，晶體表面較臟。

2.3 儲集空間類型

采用Choquette P W和Pray L C的分類方案[20]，根據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查、巖心觀察、薄片及掃描電鏡分析結果，將研究區(qū)布曲組白云巖儲層的儲集空間歸結為3種主要類型：(1)組構選擇性孔隙，如晶間孔/晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔；(2)非組構選擇性孔隙，如各類溶蝕孔洞及洞穴；(3)裂縫。

2.3.1 組構選擇性孔隙

組構選擇性孔隙主要發(fā)育膏模孔、晶間孔/晶間溶孔，其中膏?？字饕l(fā)育于保留先驅(qū)灰?guī)r組構的白云巖。雖然鏡下未見伴生的石膏等蒸發(fā)巖類，但在北羌塘坳陷嗩吶湖剖面獲取的顆粒白云巖樣品發(fā)育在石膏層之下，表明該類孔隙在研究區(qū)發(fā)育，孔隙多呈不規(guī)則狀產(chǎn)出，局部被方解石充填(見圖6(a))。晶間孔/晶間溶孔主要發(fā)育在自形程度較高的白云石晶體格架之間，其大小、形態(tài)與白云石晶體大小、自形程度和接觸方式密切相關。這類孔隙在研究區(qū)以細晶、自形白云巖中最為發(fā)育，細晶、半自形白云巖中次之，中—粗晶、它形白云巖中最差(見圖5(g))。由于細晶、自形白云巖以顆粒支撐，晶體間未被灰泥或膠結物充填的部分構成良好的儲層，孔隙形態(tài)呈多面體或四面體狀，部分晶間孔隙周圍可見明顯的白云石溶蝕現(xiàn)象，構成晶間溶孔(見圖6(b-d))。

圖5 研究區(qū)布曲組白云巖儲層巖性特征Fig.5 The lithology characteristics of the Buqu formation in the study area

2.3.2 非組構選擇性孔隙

非組構選擇性孔隙主要是指由不受巖石組分控制的、溶蝕作用形成的較大儲集空間，包括溶蝕孔洞和大型洞穴，在Qz11井574.0～600.0 m井段發(fā)育大量的針孔狀溶蝕孔，形狀不規(guī)則，分布不均勻，并且切穿原巖組構(見圖6(e))；甚至在晶間孔發(fā)育的平面、自形白云巖中，也伴生溶蝕擴大的現(xiàn)象，導致許多白云石晶粒呈漂浮狀分布其中(見圖6(d))。大型洞穴在Qz12井上發(fā)育較多，如在512.0～600.5 m井段可見多層大型溶蝕洞穴與泥晶灰?guī)r頂板的互層，為古油藏底水浸泡段*萬友利.羌塘盆地隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)布曲組白云巖儲層成因機理及有利區(qū)預測[R].2017.；在Qz12井白云巖發(fā)育層段，大型洞穴的發(fā)育多與生物體腔孔內(nèi)的溶蝕有關(見圖6(f))。

2.3.3 裂縫

研究區(qū)白云巖儲層裂縫包括構造縫、溶蝕縫和成巖縫。其中構造縫與新構造運動有關，在巖心上表現(xiàn)為多期裂縫相互交汊且呈樹枝狀、網(wǎng)狀分布，有些樣品構造縫相互連通，有后期構造縫切割早期構造縫現(xiàn)象，縫壁一般比較平直,延伸較遠，大多數(shù)被方解石和瀝青充填或半充填，少數(shù)被泥質(zhì)、氧化鐵等充填(見圖6(g))。白云巖儲層受溶蝕改造作用強烈，可沿構造微縫發(fā)育成溶蝕縫，也可沿連通的孔隙或者構造縫進一步溶蝕擴大形成網(wǎng)狀分布的溶蝕縫(見圖6(g-h))；受壓實作用、重結晶作用影響，白云巖儲層往往形成縫面彎曲、形狀不規(guī)則的縫隙。成巖縫多在灰?guī)r段中以縫合線的形式產(chǎn)出(見圖6(i))，延伸不大且分布極少。

圖6 研究區(qū)布曲組白云儲層儲集空間特征Fig.6 The pore types of the Buqu formation dolomite reservoir in the study area

2.4 儲層物性

根據(jù)研究區(qū)68件樣品的白云巖、灰?guī)r及過渡性巖類的實測結果(見圖7)，結合羌塘盆地碳酸鹽巖儲層分類評價標準，白云巖主要為Ⅱ類和Ⅲ類儲層，孔隙度為0.436%～11.447%，平均為4.774%，其中有55%的樣品孔隙度分布在2.000%～6.000%之間，有33%的樣品孔隙度分布在6.000%～12.000%之間，以中—低等孔隙度為主；滲透率為(0.001～28.432)×10-3μm2，平均為2.907×10-3μm2，其中有66%的樣品滲透率分布在(0.002～0.250)×10-3μm2之間，有22%的樣品滲透率超過1.000×10-3μm2，以中—低滲為主?；?guī)r多為Ⅲ類或Ⅳ類儲層(非儲層)，孔隙度為0.088%～4.267%，平均為1.702%，其中有78%的樣品孔隙度小于2.000%，剩余22%的樣品孔隙度分布在2.000%～6.000%之間，以低—特低孔隙度為主；滲透率為(0.002～0.077)×10-3μm2，平均為0.016×10-3μm2，以特低滲為主。過渡性巖類孔隙度為1.025%～5.026%，平均為2.448%，以低—特低孔為主；滲透率為(0.003～0.060)×10-3μm2，平均為0.017×10-3μm2，以特低滲為主。

圖7 研究區(qū)布曲組碳酸鹽巖儲層孔隙度與滲透率關系

Fig.7 Pore and permeability correlation diagram of the Buqu formation in the study area

白云巖孔隙度和滲透率的最大值、最小值和平均值高于灰?guī)r的，同時白云巖孔隙度相較于灰?guī)r相對集中分布在較高孔隙度區(qū)域，滲透率分布也有類似規(guī)律，表明白云石化作用在一定程度上能夠改善儲層質(zhì)量。在白云巖中，儲層物性具有較大的差異。根據(jù)薄片鑒定結果，物性好的白云巖儲層主要為晶間孔、晶間溶孔發(fā)育的細晶、自形白云巖和細晶、半自形白云巖儲層。

3 儲層成因

3.1 沉積環(huán)境

3.1.1 古地貌

晚三疊世末期，隨著班公湖—怒江洋盆的又一次打開，羌塘盆地發(fā)育3個裂陷槽，形成“地塹—地壘”相間的地貌特征，控制盆地的原型及格局，后期的沉積充填過程繼承盆地開啟時的古地貌特征。隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)北靠肖茶卡—畢洛錯裂陷槽、南臨班公湖—怒江洋盆，早—中侏羅世時期，沉積曲色組、色哇組和莎巧木組地層。其中，莎巧木組沿鄂縱錯北東、畢洛錯東、昂達爾錯、其香錯西一線分布，是雀莫錯晚期半深水棚環(huán)境發(fā)育的一套灘壩相陸源碎屑沉積，在地貌上形成2～3個大致東西向平行展布的水下隆起區(qū)，布曲組在水下隆起區(qū)肖茶卡—畢洛錯裂陷槽位置水體較深，為沉積(降)中心；布曲組沉積早期，肖茶卡—畢洛錯一帶水體較深，向東至昂達爾錯、塞仁地區(qū)水體逐漸變淺(見圖2)。

布曲組沉積時期，沿鄂縱錯北東、畢洛錯東、昂達爾錯、其香錯西一線分布的莎巧木組形成水下隆起區(qū)，布曲組繼承性發(fā)育碳酸巖臺地的臺緣礁灘相沉積，沿此線往北至中央隆起帶發(fā)育碳酸鹽巖開闊臺地→局限臺地→蒸發(fā)臺地→潮坪環(huán)境。在塞仁地區(qū)的昂罷存咚剖面，莎巧木組發(fā)育灰黑色鈣質(zhì)泥巖，推測為潟湖環(huán)境沉積；布曲組沉積早期，該地區(qū)為局限水體，蒸發(fā)海水為白云石化流體。向西至肖茶卡—畢洛錯，水體逐漸變深，布曲組沉積早期難以發(fā)生白云石化作用。布曲組沉積前的古地貌形態(tài)控制布曲組的沉積環(huán)境、沉積微相展布及白云巖發(fā)育的地區(qū)和層段。

3.1.2 古氣候

人們根據(jù)珊瑚分異度和碳酸鹽巖豐度從赤道向兩級方向顯著降低的現(xiàn)象[21-23]，證實侏羅系的溫度與所處緯度帶有關，即古氣溫從赤道附近低緯度地區(qū)向兩極方向呈明顯降低趨勢。總體上，侏羅世氣候比較溫和，早侏羅世晚期氣溫較高，且高溫地區(qū)主要出現(xiàn)在低緯度的特提斯洋地區(qū)；至中侏羅世巴柔階—巴通階，在高緯度地區(qū)發(fā)育季節(jié)性冰川；在巴通階(168～166 Ma)全球海平面總體快速上升的背景下，存在短期海平面下降過程；與之對應，在海水鍶同位素87Sr/86Sr整體降低的過程中，出現(xiàn)短時期的87Sr/86Sr快速上升過程[24]，特提斯域西段巴黎盆地及伊比利亞半島對該期全球性海退也有明顯的沉積響應。侏羅系時期，羌塘盆地位于赤道以北的低緯度地區(qū)[25]，為方解石海環(huán)境[26-27]，巴通階布曲組沉積時，盆地南部的班公湖—怒江洋海水快速入侵，在炎熱、半干旱—半潮濕的古氣候背景[28-30]下發(fā)育海相碳酸鹽巖；高位體系域晚期，莎巧木組水下隆起阻礙研究區(qū)水體與班公湖—怒江洋盆海水的循環(huán)，在研究區(qū)形成咸化海水，研究區(qū)晶粒白云巖中氣液兩相包裹體的鹽度達到22%，也說明白云巖化流體為咸化的海水，即布曲組沉積時期的古氣候條件控制白云巖化流體的來源。

綜上所述，在南羌塘地區(qū)，布曲組碳酸鹽巖受古地貌和古氣候共同控制，自鄂縱錯北東、畢洛錯東、昂達爾錯、其香錯西一線向北至中央隆起帶，發(fā)育臺緣礁灘相、開闊臺地、局限臺地、蒸發(fā)臺地及潮坪相碳酸鹽巖。其中，臺緣礁灘及開闊臺地、局限臺地環(huán)境發(fā)育的臺內(nèi)淺灘是發(fā)育白云巖儲層的基礎，在炎熱、半干旱—半潮濕的古氣候條件下，高位體系域晚期的蒸發(fā)海水提供白云石化流體；在蒸發(fā)臺地和潮坪相碳酸鹽巖中，也發(fā)育與蒸發(fā)海水有關的白云巖儲層。

3.2 白云石化作用

3.2.1 白云石質(zhì)量分數(shù)

Murray R C在研究加拿大Midale油田的白云巖儲層時發(fā)現(xiàn)，當白云石質(zhì)量分數(shù)小于50%時，隨著質(zhì)量分數(shù)的增加，儲層孔隙度降低；當白云石質(zhì)量分數(shù)超過50%、小于90%時，隨著質(zhì)量分數(shù)的增加，儲層孔隙度增加，可增大至30%。此現(xiàn)象被解釋為大量白云石的生成導致晶體間網(wǎng)絡支撐體系發(fā)育，保存儲集空間[31]。黃擎宇在研究塔里木盆地寒武系—奧陶系白云巖儲層時發(fā)現(xiàn)，當白云石質(zhì)量分數(shù)達到90%～95%時，儲層孔隙最為發(fā)育，面孔率達到22%，同時質(zhì)量分數(shù)較少的白云石對儲層孔隙度影響不明顯，白云巖儲層中白云石化強度與儲層孔隙度變化存在一定的關系[32]。

研究區(qū)59片鑄體薄片的鑒定結果表明，當白云石質(zhì)量分數(shù)低于40%時，對白云石的面孔率無影響。當白云石質(zhì)量分數(shù)超過40%、低于90%時，含有較多白云石的樣品雖然面孔率達到1%，但隨著白云石質(zhì)量分數(shù)的增加，樣品的總面孔率未增加，并且增加的儲集空間多為灰?guī)r溶蝕的孔隙，與白云石的發(fā)育關系不明。當白云石質(zhì)量分數(shù)達到90%～96%時，面孔率最為發(fā)育(見圖8)，最大面孔率達到16%，即對布曲組碳酸鹽巖儲層，只有白云石化作用較為徹底的巖石才具有發(fā)育孔隙的基礎；如果僅僅少量發(fā)生白云石化或者部分發(fā)生白云石化，則對儲層的儲集空間影響不大。

3.2.2 白云石晶體結構

根據(jù)不同結構類型對白云巖物性的影響，保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構的白云巖孔隙度為1.701%～6.239%，滲透率為(0.015～0.041)×10-3μm2，其中發(fā)育溶蝕孔隙的白云巖孔隙度較不發(fā)育溶蝕孔隙的白云巖的高，但其滲透率變化不大；細晶、自形白云巖孔隙度為3.477%～11.447%，平均為7.322%，滲透率為(0.043～24.874)×10-3μm2，平均為7.170×10-3μm2；細晶、半自形白云巖孔隙度為1.854%～7.634%，平均為3.970%，滲透率為(0.010～2.109)×10-3μm2，平均為0.378×10-3μm2；中—粗晶、它形白云巖的孔隙度為1.851%～3.638%，平均為2.596%，滲透率為(0.016～0.159)×10-3μm2，平均為0.063×10-3μm2?；?guī)r樣品為顆粒灰?guī)r、亮晶顆?；?guī)r，其孔隙度為0.559%～2.862%，平均為1.685%，滲透率為(0.002～0.046)×10-3μm2，平均為0.013×10-3μm2。過渡性巖類孔隙度為0.436%～2.943%，平均為1.163%，滲透率為(0.001～0.020)×10-3μm2，平均為0.007×10-3μm2(見圖9)。白云巖的物性好于灰?guī)r及過渡性巖類的，細晶、自形白云巖物性最好，細晶、半自形白云巖物性次之，保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構白云巖的物性與中—粗晶、它形白云巖的物性相當。

圖8 研究區(qū)布曲組白云巖儲層白云石質(zhì)量分數(shù)與面孔率關系

Fig.8 The content of dolomite and surface porosity in the Buqu formation in the study area

圖9 研究區(qū)不同類型白云巖孔隙度與滲透率關系Fig.9 Pore and permeability correlation diagram of the different type dolomite in the study area

鏡下觀察顯示，細晶、自形白云巖儲層以晶間孔、晶間溶孔為主，縫合線不發(fā)育，說明細晶、自形白云巖形成于壓溶作用出現(xiàn)之前，即發(fā)育于淺埋藏階段。該階段上覆地層的壓力不大，形成的白云巖晶體能夠大幅提高地層的抗壓實強度，保留大量的晶間孔，為后期流體運移提供通道。細晶、半自形白云巖儲層也以晶間孔為主，由于白云石晶體開始曲面化或者出現(xiàn)過度白云石化，占據(jù)一定的孔隙體積，使其物性較細晶、自形白云巖儲層有所降低。中—粗晶、它形白云巖儲層物性較細晶、半自行白云巖的更差，雖然白云石晶粒變得粗大，但白云石晶體的曲面化占據(jù)大量的晶間孔，甚至堵塞喉道，降低儲層的孔隙度和滲透率。保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構白云巖中，儲集空間以晶間孔和晶間溶孔為主，晶間溶孔發(fā)育于準同生階段，以溶蝕蒸發(fā)型鹽類為主，不發(fā)育晶間溶孔的儲層物性較差。

4 孔隙演化過程

白云石化流體對先驅(qū)灰?guī)r及儲層的改造，受先驅(qū)灰?guī)r的組構、白云石化流體濃度、成巖系統(tǒng)的開放—封閉程度，以及白云石化作用的成巖溫度等因素共同控制。由于隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)古油藏帶布曲組白云巖遭受多期次成巖流體的改造，因此不同階段的白云石化過程對儲層儲集空間及物性的影響各不相同。利用薄片鑒定、掃描電鏡觀察、陰極發(fā)光分析、流體包裹體測溫、元素地球化學及同位素地球化學資料，分析白云巖儲層中各自生礦物(包括白云石)的沉淀序列，根據(jù)畢洛錯地區(qū)埋藏史的恢復成果*李亞林.羌塘盆地隆升剝蝕及其油氣地質(zhì)意義[R].2016.，隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)白云巖儲層經(jīng)歷準同生/同生階段、淺埋藏階段、中—深埋藏白云石化及構造熱液白云石作用4個階段(見圖10)，結合不同成巖演化階段討論研究區(qū)白云巖儲層的孔隙演化特征。

4.1 準同生/同生階段

在開放的成巖系統(tǒng)中，以機械壓實作用為主，先驅(qū)灰?guī)r中的流體快速排出，孔隙度急劇下降。若該期發(fā)育白云巖，則白云石化流體以同期蒸發(fā)海水為主，Mg2+/Ca2+值高，白云石的成核速率遠大于白云石的沉淀生長速率，外部來源的CO32-不斷補充，白云石化過程以CaCO3+Mg2++CO32-→CaMg(CO3)2的方式進行，白云石對方解石的交代并非為等摩爾交代方式，白云石化的結果是固相的白云石體積不斷增大。白云石孔隙主要來自先驅(qū)灰?guī)r的繼承，造成白云石化作用，不僅不能增加孔隙，反而在一定程度上造成孔隙度的降低。白云石化作用發(fā)生后，若遭受大氣淡水淋濾，則大氣淡水對白云石孔隙中的一些蒸發(fā)巖類是不飽和的，可以將溶蝕淋濾掉，即能夠在一定程度上增加儲層的總孔隙。這與研究區(qū)泥—微晶白云巖晶間孔隙不發(fā)育、但局部發(fā)育溶蝕孔隙的現(xiàn)象一致，晶間孔隙為白云石化過程中殘余的先驅(qū)灰?guī)r占據(jù)的孔隙空間，而溶蝕孔隙多為后期外來流體溶蝕增加的孔隙。

4.2 淺埋藏階段

進入淺埋藏階段，研究區(qū)成巖系統(tǒng)處于半開放—半封閉的環(huán)境，白云石化流體以中等蒸發(fā)為主，Mg2+/Ca2+值適中，白云石的成核速率與白云石的沉淀生長速率相當，外部來源的CO32-受限。這一階段的CO32-主要來自于沉積物中的方解石溶解，若CO32-完全來自于灰?guī)r中方解石的溶解，則白云石化過程以2CaCO3+Mg2+→2CaMg(CO3)2方式進行，即等摩爾交代。在這一過程中，白云石交代方解石后，可以增加約13%的孔隙體積。在淺埋藏階段，成巖系統(tǒng)并不是完全封閉的，與上覆水體或者外界或多或少存在物質(zhì)交換，孔隙流體中往往帶來部分上覆水體的CO32-，白云石化過程以(2-x)CaCO3+Mg2++xCO32-→CaMg(CO3)2+(1-x)Ca2+的方式進行(x為白云石化過程碳酸鹽的摩爾質(zhì)量)。若僅外來少量的CO32-，那么云化后的體積變化不明顯，即白云石化過程是對先驅(qū)灰?guī)r儲集空間的繼承和調(diào)整，不產(chǎn)生新的儲集空間。研究區(qū)發(fā)育細晶、自形白云巖交代先驅(qū)灰?guī)r，形成砂糖狀白云巖：一方面是白云石化過程對先驅(qū)灰?guī)r儲集空間的繼承和調(diào)整，同時也存在白云石化增加孔隙的過程；另一方面形成的白云石晶體具有更高的抗壓實強度，并且白云石的晶體網(wǎng)格系統(tǒng)能夠保存晶間孔隙，最終儲集空間得以保存。

隨著盆地的持續(xù)沉降，埋藏深度逐漸增大，雖然與上覆水體的物質(zhì)交換逐漸降低，但在相鄰富有機質(zhì)地層中有機質(zhì)熱化釋放出有機酸，對富集的方解石進行溶蝕，能夠持續(xù)提供CO32-。若地層流體中Mg2+富余，白云石化過程往往以Ca2++Mg2++2CO32-→CaMg(CO3)2的方式進行，開始發(fā)育過度白云石化，增加的白云石開始占據(jù)白云石晶體間的孔隙，降低白云巖儲層的孔隙度。對于白云石本身，前一階段形成的細晶、自形白云石開始向細晶、半自形白云石轉變。

圖10 研究區(qū)布曲組白云巖儲層成巖演化序列及孔隙演化特征Fig.10 Diagenetic sequence and porosity evolution of the Buqu formation in study area

4.3 中—深埋藏階段

進入中—深埋藏階段，成巖系統(tǒng)完成進入封閉環(huán)境，雖然在理論上存在等摩爾交代的條件，但成巖流體中Mg2+已被大量消耗。雖然流體中Mg2+/Ca2+還能滿足埋藏深度成巖溫度條件下白云石化作用的發(fā)生，但這一階段交代白云石的發(fā)育逐漸變?yōu)榇我?，主要以白云石的重結晶為主，根據(jù)形成的中—粗晶、它形白云巖孔隙特征，重結晶并未增加晶間孔隙，白云巖的孔隙發(fā)育主要與后期的溶蝕作用有關。此外，該階段有機質(zhì)熱演化排出大量有機酸，對相鄰地層的方解石進行溶蝕，能夠源源不斷提供Ca2+和CO32-，過度白云石化作用還可進行，對早期形成的孔隙進行破壞。在中—深埋藏階段，白云巖中并未形成新的儲集空間，儲層發(fā)育以對早期形成的儲集空間調(diào)整為主，在局部可形成高效儲層；有溶蝕就有沉淀，在形成局部發(fā)育的高效儲層的同時，在地層流體運移低勢區(qū)往往伴隨沉淀，如白云石或者方解石能夠沿著孔隙系統(tǒng)順暢的通道運移到低勢區(qū)沉淀，充填儲集空間，從而形成致密層段。

根據(jù)白云巖地球化學特征，晶間孔隙發(fā)育的白云巖大多為細晶、自形白云巖，少量為細晶、半自形白云巖，白云巖具有和同期海水相關的C—O—Sr同位素組成，而溶蝕孔洞發(fā)育的白云巖具有較低的O同位素和較高的Sr同位素組成，如研究區(qū)以東的達卓瑪?shù)貐^(qū)，雖然發(fā)育晶粒白云巖，但其氧同位素δ18OPDB小于-8‰，87Sr/86Sr大于0.708 3，說明以晶間孔為主的細晶、自形白云巖和細晶、半自形白云巖為白云石化流體交代先驅(qū)灰?guī)r時保存下來的孔隙，受外來溶蝕性流體的改造并不明顯，而達卓瑪?shù)貐^(qū)發(fā)育溶蝕孔的白云巖多受到外來溶蝕性流體的改造。

4.4 構造熱液改造階段

在隆鄂尼地區(qū)的砂糖狀白云巖中發(fā)育大量的鞍形白云石，Qz11井和Qz12井鉆井取心資料上也有鞍形白云石充填裂縫，一般認為鞍形白云巖與熱液活動有關。肖茶卡組烴源巖在中侏羅世初期開始生烴，晚侏羅世中期(約157 Ma)進入濕氣階段。布曲組烴源巖在中侏羅世末期(148 Ma)開始生烴，早白堊世(約143 Ma)達到生油高峰，與畢洛錯地區(qū)埋藏史的恢復成果一致(見圖10)，在布曲組白云巖儲層成巖演化序列上，到早白堊世，已形成白云巖儲層，生成的烴類近源充注在白云巖儲層中而形成油藏。早白堊世晚期，由于拉薩地塊與羌塘地塊碰撞，在北羌塘坳陷形成擠壓環(huán)境，在南羌塘坳陷(即研究區(qū))形成拉張背景，發(fā)育深大斷裂，溝通大氣淡水，同時也造成古油藏的破壞，下滲的大氣淡水經(jīng)過夏里組碎屑巖地層時，俘獲高87Sr/86Sr的夏里組地層水，并將它帶入布曲組地層，對地層流體進行稀釋，隨后的擠壓背景使得深大斷裂關閉[33-36]，直至新構造運動強烈的擠壓背景形成構造熱點[37-38]。如賽幫集—那小祁優(yōu)薩農(nóng)根剖面中侵入的安山玢巖(74 Ma)，驅(qū)動布曲組中已稀釋的流體再次發(fā)生白云石化作用，形成鞍形白云石充填物，但未見硅質(zhì)充填物，因此排除來自深部硅質(zhì)熱流體參與的可能(硅質(zhì)熱流體本身的礦化度不高)。

在地球化學方面，鞍形白云石充填物的均一溫度較高，其鹽度分布范圍較大，從低于正常海水的鹽度到正常海水2～3倍的鹽度，87Sr/86Sr遠高于同期海水的，O同位素組成明顯低于中—粗晶、它形白云石的，并且C同位素組成已經(jīng)不在同期海相方解石的C同位素組成范圍內(nèi)，說明鞍形白云石的形成與外來流體有關，并且在Qz11井發(fā)育鞍形白云石的井段見到大量的溶蝕針孔，可能與參與形成鞍形白云石的外來流體溶蝕有關。對于白云石發(fā)育部位，白云石是以裂縫、孔洞充填物的形式產(chǎn)出，對儲層是起破壞性作用的；外來流體為大氣淡水下滲有關的流體，對碳酸鹽巖礦物是不飽和的，進入布曲組地層，對白云巖進行溶蝕，形成大量的溶蝕孔洞，其發(fā)育受斷裂系統(tǒng)和溝通的早期形成的白云巖儲層發(fā)育情況共同控制。

5 結論

(1)羌塘盆地隆鄂尼—昂達爾錯地區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組白云巖儲層巖石類型分為保留先驅(qū)灰?guī)r原始組構的白云巖和晶粒白云巖，晶粒白云巖可以進一步分為細晶、自形白云巖，細晶、半自形白云巖及中—粗晶、它形白云巖；儲集空間以晶間孔、晶間溶孔為主。

(2)布曲組沉積前的古地貌特征和沉積期的古氣候條件，共同控制研究區(qū)布曲組沉積環(huán)境和白云石化流體來源，進而控制白云巖儲層的發(fā)育層段及平面分布，發(fā)育在高位體系域晚期的白云巖儲層以多期薄層疊置為特征。

(3)布曲組白云巖經(jīng)歷準同生階段、淺埋藏階段、中—深埋藏階段和構造熱液改造階段等白云巖化作用，其中淺埋藏階段發(fā)育的細晶、自形白云巖是物性最好的儲層，淺埋藏階段晚期的細晶、半自形白云巖儲層的物性次之，中—深埋藏階段白云巖化過程以重結晶為主，儲層物性變差。

(4)早白堊世晚期拉薩地塊與羌塘地塊的碰撞在研究區(qū)造成剪切應力，形成深大斷裂，大氣淡水下滲將布曲組中地層水稀釋，在新構造運動的構造熱時期(約74 Ma)，形成鞍形白云石充填物。

(5)布曲組白云巖儲層孔隙的形成與準同生階段大氣淡水淋濾、淺埋藏階段白云石化作用有關，但準同生階段大氣淡水淋濾形成的孔隙大部分被后期方解石充填；淺埋藏階段白云石化作用是儲層發(fā)育的關鍵，孔隙主要來自于對先驅(qū)灰?guī)r的繼承和調(diào)整。

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2017-02-21；編輯：朱秀杰

國家科技重大專項(2011ZX05004-001)；國家油氣基礎性公益性地質(zhì)調(diào)查項目(121201010000161110)；中國地質(zhì)調(diào)查局項目(1212011221114)

萬友利(1984-),男,博士,助理研究員,主要從事儲層地質(zhì)與儲層地球化學方面的研究。

王 劍,E-mail: w1962jian@163.com

TE122.1

A

2095-4107(2017)03-0021-13

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.03.003