碳酸鹽巖儲層成因及其基本特征分析與探索

關鍵詞：碳酸鹽巖;儲集層;成因;特征;石油;因素

0 引言

截止到2020年，世界人口總數(shù)約為77億，而且以8296萬/年的速度遞增，加上經濟的快速增長，人類的生存和發(fā)展對地球上各種能源的需求量逐年增加，尤其是油氣資源。根據世界各國多年的油氣勘探開發(fā)實踐表明：在沉積巖、變質巖、巖漿巖三大巖類中都發(fā)現(xiàn)了油氣田，但是沉積巖中的油氣儲量最多，約為99%，而其中又以碳酸鹽巖為主，約占全球油氣儲量的50%。另外，碳酸鹽巖儲集層的油氣產量也非常多，約占全球油氣產量的60%。因此，碳酸鹽巖是油氣勘探中十分重要的領域，必須對其進行深入分析和研究。

1 碳酸鹽巖儲層成因類型

碳酸鹽巖儲層的分類受到巖相、成巖、構造、流體等多方面的控制，根據儲層的成因機理、主要儲滲空間類型和巖石特征將碳酸鹽巖儲層分為4種類型：礁灘型、巖溶型、裂縫型、白云巖[1，2]。

1.1 礁灘型儲集層

一般情況下，礁丘會在縱向上進行營建，最終形成隆起，在其頂部和礁前部位發(fā)育礁坪及一些生屑砂礫屑灘，而向兩側則發(fā)育礁翼和棘屑灘。其次，礁丘在橫向上逐漸變?yōu)樯靶紴┖蜑╅g海。由于海平面相對變化和礁丘隆起的影響，礁丘頂部會時常暴露在大氣淡水的環(huán)境之中，進而會受到溶蝕淋濾的雙重作用，使其在縱向上形成2個巖溶帶：①滲流巖溶帶;②潛流巖溶帶，這時已經具有一定的巖溶發(fā)育規(guī)模。與此同時，由于其他因素的影響，使得礁灘型儲層具有較好的儲集能力，如埋藏溶蝕作用、多期構造作用等。

1.2 巖溶型儲集層

巖溶指由于碳酸鹽巖中存在一些沒有飽和的、含CO2的溶液，這些溶液將碳酸鹽巖內部進行了溶解，從而最終形成了溶孔、溶洞和洞穴。在表生成巖作用的影響之下，加上水循環(huán)體系，碳酸鹽巖地層逐漸溶解，其孔隙度和滲透率不斷增加，最終形成了面狀分布的表生巖溶帶。經過長時間的淋濾溶蝕作用之后，碳酸鹽巖表生巖溶帶就成為了早期的巖溶帶。之后，這些早期的巖溶帶相互連通，進而形成了具有一定連通性的孔、縫、洞系統(tǒng)，使得碳酸鹽巖在持續(xù)溶蝕之后，成為后期相對比較成熟的巖溶帶。

1.3 裂縫型儲集層

經過長時間的構造運動，各個地質歷史時期的碳酸鹽巖暴露地表，又經過各種地質作用的改造，使其最終形成具有大量裂縫的儲集層。根據成因而言，裂縫可以劃分為2種：①構造裂縫;②風化裂縫。其中，構造裂縫在儲層中最為發(fā)育和重要，其發(fā)育程度主要受斷裂構造的影響，一般在地層褶皺、破裂等應力相對集中的區(qū)域比較發(fā)育。由于碳酸鹽巖在地表或近地表暴露，由于風化作用的影響，這些暴露的區(qū)域便會形成風化裂隙，主要分布在洞穴的頂面。

1.4 白云巖儲集層

在早期，由于滲透回流作用的影響，含泥的泥晶灰?guī)r以及泥灰?guī)r形成了塊狀厚度較大的白云巖，然后由于埋藏深度的不斷增加，溫度和壓力也在不斷增加，一些沒有受到白云巖化作用影響的灰?guī)r，會逐漸變?yōu)橐环N深埋藏高溫成因的白云巖。在此之后，在構造運動的作用下，大型斷層的活動日益增強，為白云巖化流體提供了運移通道，并且隨著埋藏深度的進一步增大，溫度和壓力也會進一步增加，不但提高了區(qū)域熱液循環(huán)的速度，而且也會增大白云巖化的作用。

2 碳酸鹽巖儲層基本特征

2.1 礁灘型儲集層

這種儲集層的巖石類型主要有2種：①礁灰?guī)r類;②顆粒灰?guī)r類。

而儲集空間主要有5種：①大型溶洞;②溶蝕孔洞;③粒內孔;④粒間孔;⑤裂縫。

礁灘體儲集層的發(fā)育主要的控制因素有3種：①沉積微相;②早期暴露蜂窩狀溶蝕;③構造作用。第一種因素可以控制碳酸鹽巖儲集層的巖性和結構，進而對其原生孔隙的發(fā)育起到了決定作用。第二種因素是形成優(yōu)質儲集層的重要因素，使儲層形成了大量的溶孔、溶縫。第三種因素是改善礁灘體儲層儲集性能的關鍵因素，使儲層形成非常好的縫洞系統(tǒng)，為碳酸鹽巖油氣藏的形成奠定了一定的基礎。

2.2 巖溶型儲集層

由于所處地區(qū)不同，巖溶型儲集層的儲集性能也各不相同，而且其成藏組合也不一樣，主要有3個特點：①巖溶高地區(qū)域的溶蝕孔洞比較發(fā)育，但遮擋條件較差;②巖溶高地區(qū)域的一些邊緣和斜坡地區(qū)，是十分有利的油氣成藏帶;③巖溶洼地區(qū)域，大部分的孔洞都被充填、連通性比較差。由于溶洞、孔洞及它們的充填物電阻率比較低，電成像測井通常表現(xiàn)為黑色--棕色的高導特征，而圍巖的電阻率比較高，電成像測井表現(xiàn)為淺棕--亮黃色[3，4]。巖溶型儲集層在地震剖面上具有強振幅或亮點，弱振幅或暗點，雜亂反射以及平點等特點，其次，巖溶型儲集層會對地震波的能量進行吸收，導致地震資料的頻率降低，溶蝕縫洞表現(xiàn)為“強串珠”，如圖1所示。

2.3 裂縫型儲集層

裂縫型儲集層主要發(fā)育于致密、性脆、質純的碳酸鹽巖之中，而且裂縫的類型以構造裂縫為主。這些裂縫可以構成縱橫交錯的裂縫網絡體系，不但能夠成為油氣儲集的空間，而且也能夠成為油氣滲濾的良好通道。

2.4 白云巖儲集層

白云巖儲集層的儲集性能比較好，主要的儲層類型有4種：①晶間孔;②晶間溶孔;③溶蝕孔洞;④溶縫。這種儲集層絕大多數(shù)都具有埋藏成因的特征，其平均溫度不會大于目前埋藏深度的溫度，一般不會超過150℃。白云巖儲集層的儲集空間類型比較單調，在一定程度上限制了其儲集性能。

3 結語

總而言之，碳酸鹽巖儲層的成因類型較多，其基本特征也各不相同，因此，在實際勘探開發(fā)過程中，應該根據對應的類型和特征，采取相應的勘探開發(fā)技術和方案，降低各種因素的影響，不但要提高勘探開發(fā)的成功率，而且要降低勘探開發(fā)的成本，促進油田企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]吳涵，丁熊.碳酸鹽巖儲層的成因類型——以四川盆地中三疊世雷口坡組為例[C].第十五屆全國古地理學及沉積學學術會議摘要集，2018：22.

[2]張靜，張寶民，單秀琴.深層碳酸鹽巖儲層基本特征與成因[C].第八屆中國含油氣系統(tǒng)與油氣藏學術會議論文摘要匯編，2015：216-217.

[3]黃蕾.湖相碳酸鹽巖儲層及成因機理研究[D].成都：西南石油大學，2016.

[4]龔曉星.碳酸鹽巖早成巖巖溶作用與油氣儲集層的形成[N].中國礦業(yè)報，2019-10-23（007）.

作者簡介：

程哲（1992- ），男，漢族，河南新野人，碩士在讀，主要從事礦物學、巖石學、礦床學方面的研究工作。