古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發育的控制

陳俊杰（遼河油田公司勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010）

古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發育的控制

陳俊杰（遼河油田公司勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010）

碳酸鹽巖儲集層的發育主要離不開干熱/干燥或濕熱/濕潤兩類氣候。海水的化學成分曾經在顯生宙時期具有過明顯周期性變化，其中循環交替出現方解石海和文石海。在塔里木盆地等進行實地油氣勘探發現，古氣候和古海洋對碳酸鹽巖儲集層有著十分巨大的影響，其發育特征和孔隙類型均與此有關。總的來說，干熱/干燥的文石海環境下，有利于孔隙-孔洞型白云巖儲集層的形成；干熱/干燥的方解石海環境下，有利于蒸發鹽鑄模孔隙型白云巖儲集層的形成；濕熱/濕潤的方解石海環境下，有利于大型溶洞型儲集層的形成。由此可見，碳酸鹽巖儲集層的發育受古氣候與古海洋的聯合控制。本文基于對我國塔里木盆地等的實地勘探結果，對古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發育的控制進行了分析。

古氣候；古海洋；方解石海；文石海；碳酸鹽巖儲集層；發育

雖然據有關研究證明，碳酸鹽巖儲集層的發育受古氣候和古海洋的影響很大，然而關于這方面的專門探討目前尚比較少，尤其缺乏對控制海相碳酸鹽巖儲集層發育與沉積的相關地質背景的研究。筆者以我國塔里木盆地等為例，通過實地勘探，對野外剖面和巖心進行觀察，并做一系列實驗分析，發現碳酸鹽巖儲集層的發育受古氣候與古海洋的聯合控制，二者均對其具有十分重要的影響。以下就來淺要分析一下相關問題。

1 干熱/干燥環境下孔隙-孔洞型白云巖儲集層的發育

白云巖的發育形成，大部分都是受白云石化的作用，而對這方面的研究難點，主要集中在白云巖發育形成所需要的Mg2+來源。現階段，一般認為白云巖發育形成所需要的Mg2+乃是來源于海水、黏土礦物及深層巖漿熱液等，其中，最原始和最主要的來源是海水。白云巖與蒸發巖往往具有著較為密切的關系，在準同生期，這類白云巖發生交代作用，文石泥或泥晶高鎂方解石即為被交代的沉積物。在干熱/干燥環境下，由于強烈的蒸發而成的富含Mg2+的濃縮海水，形成了白云石化流體。而礁白云巖等的白云石化作用則主要是在埋藏期發生的，因此這類屬于成巖埋藏白云巖。干熱/干燥環境下水中的Ca2+會一直消耗，同時Mg2+則會不斷富集，久而久之促成了準同生白云巖的發育。

2 文石海背景下孔隙-孔洞型白云巖儲集層的發育

一般當海水中的c（Mg2+)：c（Ca2+)＜2.2時，會發育出低鎂方解石；c（Mg2+)：c（Ca2+)在2.2-5.3之間時，會發育出高鎂方解石和文石；c（Mg2+)：c（Ca2+)＞5.3時，會發育出文石。高鎂方解石和文石組成了熱帶淺海地區的碳酸鹽，在成巖過程中，兩者會逐漸轉化成為穩定的低鎂方解石，而古代碳酸鹽巖則由此形成。碳酸鹽巖的成巖作用方式與海水成分也有一定關系。研究發現，通常文石海碳酸鹽巖的基質孔隙發育更好，方解石則比之較差。之所以會如此，主要是因為文石海中的易溶文石和高鎂方解石含量較高，所以更易形成孔洞。

3 干熱/干燥環境下早成巖期孔洞的發育

在儲集層發育早期，干熱/干燥的環境起著相當大的作用。在干熱/干燥環境下，成巖流體一般非常匱乏，相應的，其沉積物中的膠結物也較少，因而使得大量孔隙空間得以發育形成，而這即是早成巖期孔洞發育的有利條件。如一些同生-準同生期層間巖溶，在每層層間巖溶面下，均可發現發育鈣結殼，屬于孔洞十分發育的優等儲集層。而相反，在濕熱/濕潤環境下，膠結期次則較多，如塔里木盆地的奧陶系即是如此。

4 干熱/干燥環境下方解石海及蒸發鹽鑄模孔隙型白云巖儲集層的發育

干熱/干燥的環境下，白云巖及蒸發鹽礦物若想很好地發育，一個重要有利因素是原巖沉積不受古海洋環境的影響。所以，在干熱/干燥的古氣候下，除文石海以外，方解石海可發育成為規模較大的蒸發鹽鑄模孔隙型白云巖儲集層。例如，我國的鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組，在沉積期曾經多次海進海退，因此而形成了含鉀鹽盆和膏鹽盆，發育出了泥粉晶白云巖，其中富含蒸發鹽礦物，具有孔隙度高、滲透率低之特點，乃是典型例子。

5 濕熱/濕潤環境下大型溶洞型儲集層的發育

在濕熱/濕潤環境下，既不適合于方解石海早成巖期儲集層的發育，也不適合于文石海早成巖期儲集層的發育，所以自然亦不能發育出易溶的蒸發鹽礦物。但是，由于表生期風化殼巖溶的影響，加之受構造斷裂的作用，可能會形成一些溶蝕縫洞，并且規模通常較大，這些即是大型溶洞型儲集層。

6 結語

綜上所述，根據現有的相關研究，加上實地勘探結果，均表明古氣候與古海洋在很大程度上影響和控制著碳酸鹽巖儲集層的發育。首先碳酸鹽巖儲集層在干熱/干燥或是濕熱/濕潤的古氣候環境下的發育特征有著顯著的差異；其次冰室期-文石海沉積與溫室期-方解石海對碳酸鹽巖儲集層發育的控制特征有著十分明顯的不同。站在古海洋和古氣候的角度出發，對二者對碳酸鹽巖儲集層發育的控制進行研究，具有十分深遠的意義。因此，未來仍需繼續深入研究這方面問題。

[1]張靜，張寶民，單秀琴.古氣候與古海洋對碳酸鹽巖儲集層發育的控制[J].石油勘探與開發，2014，01:121-128.

[2]劉樹根，宋金民，羅平，QING Hairuo，林彤，孫瑋，李智武，王浩，彭瀚霖，余永強，龍翼，萬元博.四川盆地深層微生物碳酸鹽巖儲層特征及其油氣勘探前景[J].成都理工大學學報（自然科學版），2016，02:129-152.