白云石有序度对湖相混积碳酸盐岩储集层物性的控制作用:以柴达木盆地英西地区渐新统为例

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.03.16

现代地质 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (03): 643-652.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.03.16

白云石有序度对湖相混积碳酸盐岩储集层物性的控制作用:以柴达木盆地英西地区渐新统为例

杜江民¹(), 王青春¹, 聂万才², 罗川又², 李政¹, 盛军³

1.河北地质大学资源学院,河北石家庄 050031
2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安 710018
3.中国石油青海油田分公司勘探开发研究院,甘肃敦煌 736202

收稿日期:2018-05-20 修回日期:2018-07-23 出版日期:2019-06-23 发布日期:2019-06-24
作者简介:杜江民,男,博士,副教授,1984年出生,矿产普查与勘探专业,主要从事石油地质教学与研究工作。Email: jiangmindu@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41502127);河北省青年拔尖人才项目(BJ2018028);河北地质大学博士科研启动基金项目(BQ2017049);河北地质大学青年科技基金项目(QN201503)

Controls of the Degree of Order of Dolomite on the Physical Properties of Lacustrine-facies Diamictitic Carbonate Reservoirs:A Case Study of the Yingxi Area in the Qaidam Basin

DU Jiangmin¹(), WANG Qingchun¹, NIE Wancai², LUO Chuanyou², LI Zheng¹, SHENG Jun³

1. College of Resources, Hebei GEO University, Shijiazhuang, Hebei 050031, China
2. Exploration and Development Research Institute of Changqing Oilfield Company, PetroChina, Xi’an, Shaanxi 710018, China
3. Exploration and Development Research Institute of Qinghai Oilfield Company, PetroChina, Dunhuang, Gansu 736202, China

Received:2018-05-20 Revised:2018-07-23 Online:2019-06-23 Published:2019-06-24

摘要/Abstract

摘要：

对英西地区渐新统湖相混积碳酸盐岩储集层的物性特征及主控因素进行了分析。系统地开展了岩石矿物学特征、物性分析、孔隙结构、白云石有序度测试、无序白云石成因机理及其对储层物性的影响研究,提出英西地区渐新统储集层主要为“低孔-特低渗”型储层,其孔隙发育程度主要受控于岩石中的白云石含量,其中白云石有序度对岩石物性具有重要的控制作用。研究结果表明:(1)测井孔隙度与岩石中的白云石含量呈明显正相关关系,而与泥质含量呈负相关关系;(2)理想模式下,当岩石中白云石含量为100%时,有序白云石的分子结构决定了其孔隙度应为13%,研究区氦气法实测孔隙度与白云石含量相关关系投点图中的数据点大多分布在该理想模式线附近;(3)理想模式线上方的样品,其晶间孔多被扩大改造,有的被碎屑颗粒支撑扩大,有的被微弱溶蚀扩大,理想模式线下方的样品,其晶间孔多被黄铁矿或其他物质半充填而变小;(4)少数岩石样品的白云石含量较高但其孔隙度值较小,主要为有序度较低的白云石或者无序白云石,在白云石含量相同的条件下,有序度越高,其孔隙越发育。

关键词: 有序度, 白云石, 晶间孔, 物性, 混积碳酸盐岩, 英西地区, 柴达木盆地

Abstract:

To study the physical properties and main controlling factors of the Oligocene lacustrine-facies diamictitic carbonate reservoirs in Yingxi area, we have conducted systemic analyses on the petrology and mineralogy, physical properties, pore structure, degree of order of dolomite, formation mechanism of the disordered dolomite and its influence on the reservoir physical properties. It is suggested that the Oligocene reservoirs in the Yingxi area is mainly of low porosity and ultra-low permeability, and its pore development is mainly controlled by the dolomite content in the rocks. The degree of order of dolomite likely plays an important role in controlling the physical properties of the rocks. Our results also show that: (1) the well-log porosity is positively correlated with the dolomite content of the rocks, but negatively correlated with the clay content; (2) when the dolomite content is 100%, the molecular structure of the ordered dolomite suggests that its porosity should be 13% in the ideal model. In the correlation diagram of the measured porosity (via the helium gas method) versus the dolomite content, most of the data points are distributed near the ideal pattern line; (3) the intercrystal pores above the ideal pattern line are expanded, some are enlarged by the support of clastic particles, and some by weak dissolution; whereas the intercrystal pores below the ideal pattern line are mostly filled with pyrite or other material; (4) a few rock samples have relatively high dolomite content but smaller porosity. They are mainly composed of dolomite with low-/zero-degree of order. With the same dolomite content, the higher the degree of order is, the better developed are the pores.

Key words: degree of order, dolomite, intercrystal pores, physical properties, diamictitic carbonate rock, Yingxi area, Qaidam Basin

中图分类号:

TE122

杜江民, 王青春, 聂万才, 罗川又, 李政, 盛军. 白云石有序度对湖相混积碳酸盐岩储集层物性的控制作用:以柴达木盆地英西地区渐新统为例[J]. 现代地质, 2019, 33(03): 643-652.

DU Jiangmin, WANG Qingchun, NIE Wancai, LUO Chuanyou, LI Zheng, SHENG Jun. Controls of the Degree of Order of Dolomite on the Physical Properties of Lacustrine-facies Diamictitic Carbonate Reservoirs:A Case Study of the Yingxi Area in the Qaidam Basin[J]. Geoscience, 2019, 33(03): 643-652.

图/表 10

图1 柴达木盆地英西地区渐新世沉积模式[10]

Fig.1 Oligocene sedimentary pattern of the Yingxi area in the Qaidam Basin

表1 碳酸盐岩储层孔隙度、渗透率类型划分的行业标准

Table 1 Industry standard classification on reservoir porosity and permeability type of carbonates

孔隙度类型	孔隙度?/%	渗透率类型	渗透率K/10^-3 μm²
高	?≥20	高	K≥100
中	12≤?<20	中	10≤K<100
低	4≤?<12	低	1≤K<10
特低	?<4	特低	K<1

图2 英西地区狮41-2井渐新统测井孔隙度与白云石含量和泥质含量相关关系投点图

Fig.2 Correlation diagram of well-log porosity vs.dolomite and argillaceous contents in the Oligocene rock from Yingxi well S41-2

图3 英西地区渐新统白云石晶体形貌和晶间孔形成模式[16] (a)多种白云石晶体形貌;(b)三角形、锯齿状或其他不规则形状的晶间孔模式;(c)扫描电镜下实测晶间孔,样品编号从左到右分别为S49-1(3 678.00 m)、S3-1(4 365.55 m)、S3-1(4 365.55 m)

Fig.3 Dolomite crystal morphology and formation model of intercrystal pores of the Oligocene reservoirs at Yingxi area

图4 英西地区渐新统实测氦孔隙度与白云石含量相关关系投点图

Fig.4 Correlation diagram between the measured porosity (via helium gas method) and the dolomite content of the Oligocene rocks in Yingxi area

图5 英西地区渐新统储集层中白云石晶间孔被扩大和充填特征(经氩离子抛光后的场发射扫描电镜图片) (a)S41-2井, 4 071.86 m, 陆源碎屑与白云石组合成孔; (b)S49-1井, 3 776.40 m, 陆源碎屑与白云石组合成孔; (c)S41-6-1井, 3 857.35 m, 晶间孔被微弱溶蚀扩大; (d)S41-6-1井, 3 857.35 m, 晶间孔被微弱溶蚀扩大; (e)S41-2井, 4 071.86 m, 晶间孔被黄铁矿充填; (f)S41-2井, 4 071.86 m, 晶间孔被黄铁矿充填; (g)S49-1井, 3 780.90 m, 晶间孔被黄铁矿充填; (h)S49-1井, 3 858.50 m, 晶间孔被黄铁矿充填

Fig.5 Expansion and filling characteristics of intercrystal pores in the Oligocene dolomite reservoirs in Yingxi area

图6 白云石晶格组成示意图[22,27-28] (a)具有化学计量的白云石的理想结构,层状碳酸根被钙、镁离子交替层分离着;(b)非理想状态晶格组成示意图显示了水分子是如何优先键合到生长的微晶表面上的阳离子Ca和Mg上的。因为钙离子不像镁离子那样具有强水合性,而是趋向于被纳入镁离子层从而创建一个典型的钙质白云石。碳酸根离子未被水化,但是必须有足够的能量去取代邻近阳离子层的水分子

Fig.6 Schematic sketch of dolomite lattice

表2 英西地区渐新统白云石有序度测试结果数据表

Table 2 Degree of order of the Oligocene dolomite in the Yingxi area

井号	深度/m	层位	氦孔隙度/ %	视密度/ (g/cm³)	白云石含量/ %	I(015) 反射强度	I(110) 反射强度	白云石有序度
S41-2	4 197.24	$E 3 2$	1.705	2.693 189	65.5	0	670	0.00
S41-2	4 198.11	$E 3 2$	1.276	2.749 779	70.0	0	721	0.00
S41-2	4 198.80	$E 3 2$	1.848	2.684 673	63.1	0	575	0.00
S41-2	4 198.92	$E 3 2$	1.785	2.698 383	64.6	228	683	0.33
S41-2	4 203.61	$E 3 2$	1.72	2.686 639	68.2	304	654	0.46
S41-2	4 204.05	$E 3 2$	1.858	2.678 940	60.8	310	695	0.45
S41-2	4 205.69	$E 3 2$	1.556	2.688 074	71.3	0	737	0.00
S41-2	4 205.79	$E 3 2$	1.604	2.701 509	63.6	0	674	0.00
S41-2	4 206.48	$E 3 2$	1.588	2.728 038	75.7	321	880	0.36
S41-2	4 206.92	$E 3 2$	1.675	2.720 311	77.3	230	691	0.33

表2 英西地区渐新统白云石有序度测试结果数据表

Table 2 Degree of order of the Oligocene dolomite in the Yingxi area

井号	深度/m	层位	氦孔隙度/ %	视密度/ (g/cm³)	白云石含量/ %	I(015) 反射强度	I(110) 反射强度	白云石有序度
S41-2	4 197.24	$E 3 2$	1.705	2.693 189	65.5	0	670	0.00
S41-2	4 198.11	$E 3 2$	1.276	2.749 779	70.0	0	721	0.00
S41-2	4 198.80	$E 3 2$	1.848	2.684 673	63.1	0	575	0.00
S41-2	4 198.92	$E 3 2$	1.785	2.698 383	64.6	228	683	0.33
S41-2	4 203.61	$E 3 2$	1.72	2.686 639	68.2	304	654	0.46
S41-2	4 204.05	$E 3 2$	1.858	2.678 940	60.8	310	695	0.45
S41-2	4 205.69	$E 3 2$	1.556	2.688 074	71.3	0	737	0.00
S41-2	4 205.79	$E 3 2$	1.604	2.701 509	63.6	0	674	0.00
S41-2	4 206.48	$E 3 2$	1.588	2.728 038	75.7	321	880	0.36
S41-2	4 206.92	$E 3 2$	1.675	2.720 311	77.3	230	691	0.33

图7 英西地区渐新统无序白云石的X射线衍射图谱(S41-2井,4 198.80 m,有序度为0)

Fig.7 XRD spectra of the Oligocene disorder dolomite in the Yingxi area

图8 英西地区渐新统无序白云石的扫描电镜图片(S41-2井,4 198.80 m,有序度为0)

Fig.8 SEM images of the Oligocene disorder dolomite in the Yingxi area

参考文献 31

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