回流渗透模式白云岩研究历史与进展

回流渗透白云岩化是一类重要的白云岩化模式,其应用广泛,成岩储集性良好,具有重要的研究意义。近年来,国内外对回流渗透模式白云岩的研究不断深入,取得了许多新的进展。作者从回流渗透模式的研究历史出发,详细讨论了其发展和应用现状,总结了该模式下白云岩的Mg来源、水文模式和沉积岩石学特征,并着重讨论了中等盐度下的回流渗透白云岩化等新的研究和应用,指出大规模的回流渗透白云岩化作用可在中等盐度的条件下形成,其强度往往受控于海平面变化。

渗透回流模式白云石化作用对碳酸盐岩储层的影响

白云石化作用对含油气的碳酸盐岩储层有明显的改造作用,而前人的研究大部分是针对白云石的成因模式,未对其形成过程给出具体描述,更未对白云石化作用对储层的改造程度做出定量分析。针对白云石化中的"渗透回流模式",建立了白云石化作用的一维模型,利用多组分、多相流溶质运移模拟软件TOUGHREACT,研究渗透回流模式对储层物性影响的深度范围。结果表明,当高Mg/Ca比的浓缩海水进入含水层后,导致方解石溶解,白云石沉淀,储层孔隙度与渗透率均比初始值大,模拟5万年时,依靠重力作用,渗透回流白云石化作用能够影响到50 m深的储层范围,产生一定规模的白云岩储层。

豹皮(斑)状碳酸盐岩分类与成因初探:以鄂尔多斯盆地马家沟组四段为例

豹皮(斑)灰岩是华北寒武系—奥陶系广泛发育的一种特殊形貌的海相碳酸盐岩,因具有显著的识别特征和成因机制而备受关注。鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组四段发育丰富的豹皮(斑)碳酸盐岩,目前已在其中识别出遗迹化石7属8种,分别是Thalssinoides network,Thalassinoides boxwork,Planolites isp.,Palaeophycus tubularis,Phycodes isp.,Chondrites isp.,Skolithos isp., Zoophycos isp.,其以Thalassinoides的2种形态类型(水平迷宫形network和三维箱状结构boxwork)占主导,属于固底底质条件的Glossifungites遗迹相。通过野外露头、岩心的宏观和微观观察,系统调研前人关于生物扰动成因碳酸盐岩的类型,依据生物扰动、生物潜穴形态特征和方解石/白云石相对含量,笔者提出了生物扰动成因豹皮(斑)状碳酸盐岩的分类方案,将其主要分为豹皮灰岩和豹斑云岩2个大类,分别对应Thalassinoides network(水平二维迷宫)和Thalassinoides boxwork(三维箱状结构)2种形态类型。鄂尔多斯盆地马家沟组四段的豹皮(斑)状碳酸盐岩主要受生物扰动和高频海平面升降下的早期成岩作用耦合控制,表现为在固底底质条件下,生物潜穴为富Mg2+卤水的白云石化流体提供了良好的运移通道,使得潜穴内部优先发生白云石化作用,而不同类型的生物潜穴及准同生和埋藏白云石化作用,最终形成了豹皮灰岩和豹斑云岩这2种类型的生物扰动成因豹皮(斑)状碳酸盐岩。

塔里木盆地东部地区寒武系白云岩成因类型

塔里木盆地东部地区(简称塔东地区)寒武系白云岩主要有泥—粉晶白云岩、细晶白云岩和中—粗晶白云岩。通过岩石学特征、有序度、碳氧同位素、锶同位素比值、阴极发光和微量元素等分析,认为该地区有4种成因的白云岩,即深水回流准同生白云岩、潮坪蒸发泵准同生白云岩、回流渗透白云岩以及深埋藏白云岩。不同类型的白云岩,其岩性及地球化学特征不同。深水回流准同生白云岩为泥—粉晶白云岩,分布在塔东盆地中,是附近的碳酸盐岩台地上蒸发浓缩形成的咸化海水在重力作用下沿海底回流到深水盆地中并使刚沉积不久的灰泥发生白云化而形成的。潮坪蒸发泵准同生白云岩亦为泥—粉晶白云岩,形成于台地潮坪环境。回流渗透白云岩为细晶白云岩,发育于潮坪准同生白云岩和蒸发岩之下。深埋藏白云岩为中—粗晶白云岩,是石灰岩在地下深处由循环流动的富含Mg2+、Ca2+的地层水白云化形成的,Mg2+、Ca2+主要来自于已经存在的白云岩的溶蚀,而非来自页岩压实排替出来的地层水。

靖边潜台奥陶系马五_4亚段白云化作用研究

从靖边潜台奥陶系马五段主要岩石类型出发，综合分析沉积特征和地球化学特征，认为靖边潜台奥陶系存在三种白云化作用：（1）泥粉晶云岩与硬石膏共生，形成于盐度较高的局限蒸发潮坪，为准同生白云化所形成；（2）粗粉品厶岩分伽较局限，夹于与硬石膏共生的泥粉晶云岩层之间，不与硬石膏共生，但低有序度和略富钙的特征表明其为回流渗透白云化成因；（3）岩溶风化壳较发育区的孔洞缝中大量次生方解石的残余组构表明，去白云化之前的白云石以细砂晶为主，多为自形、半自形菱面体，部分具有环带构造和“亮边雾心”，形成温度为52．30℃～78．05℃，碳氧同化素特征与典型的埋藏白云石较接近，说明其为浅-中埋藏环境下形成的白云石。这三种白云化作用中，准同生白厶化是最主要最普遍的白云化类型，其次是浅-中埋藏白云石，回流渗透白云化分布较局限。明确马五。亚段的白云化类型，对于重建岩相古地理、研究储层的形成机理、提高勘探的成功率有重要意义。

柴西下干柴沟组湖相白云岩特征及成因分析

对柴达木盆地西部地区下干柴沟组湖相白云岩的岩石组构、矿物成分、主微量元素地球化学及碳氧同位素特征进行研究,并分析白云岩成因。研究区白云岩沉积环境为浅水相对封闭湖相环境,白云岩以泥晶白云岩为主,层状、块状分布,见藻云岩、膏质白云岩及颗粒云岩,有序度普遍较低。主量元素中Mg^2+/Ca^2+比值低,Mn、Fe、Na、Sr元素含量高,指示沉积环境水体盐度较高和相对封闭;微量元素中稀土元素具有轻稀土相对富集、Eu负异常特征,反映低温浅埋藏的成岩环境;氧同位素为较低的负值,反映整体咸化水体特征,碳同位素为较低的正值或负值,主要是受到大气水影响和生物的影响。研究认为白云石形成于准同生期相对封闭咸化环境中,白云石化流体中Mg^2+主要来源于大气水的淋滤和深部卤水,少数来自于藻类的分解;Mg^2+通过蒸发、盐类矿物沉淀而富集,富Mg^2+流体通过回流渗透交代方解石发生白云石化。

川西南地区中二叠统栖霞组白云岩储层特征及成因

通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光和地球化学分析等方法,对川西南地区中二叠统栖霞组白云岩特征及成因进行了研究。研究结果表明:(1)研究区栖霞组基质白云岩主要是细—中晶白云岩,其次为粉—细晶白云岩,并伴生少量粗晶鞍形白云石。(2)研究区细—中晶白云岩与同期颗粒灰岩方解石胶结物的稀土配型模式一致,具有现代海水典型稀土配分特征,为半局限水体动荡环境下沉积的颗粒灰岩交代而成;粉—细晶白云岩具有∑REE含量较高、Ce微弱正异常、LREE整体抬升的平坦稀土配型形态特征,为半局限水体安静环境下沉积的泥晶灰岩或粒泥灰岩交代而成。不同类型白云石Fe,Mn元素含量随云化程度加深表现出协同性升高,表明其具有相同成因。(3)研究区沿坡折带发育的生屑滩滩间存在局部蒸发受限环境,形成浓缩咸化海水,发生准同生期回流渗透白云石化作用,主要形成粉—细晶白云岩;早成岩—浅埋藏期峨眉山大火成岩省岩浆活动提供异常高热,高温孔隙水与先期白云岩进一步进行水岩作用,形成细—中晶白云岩,具“雾心亮边”特征;埋藏期深部热液沿裂缝运移,在裂缝和围岩中沉淀出鞍形白云石。生屑滩导致的半局限环境与热源叠加是研究区白云岩形成的关键。

鄂尔多斯盆地苏东地区下古生界马五_5亚段白云岩成因及特征

为研究苏东地区下古生界马五5亚段主力含气储层白云岩成因及特征,利用铸体薄片、X衍射、扫描电镜、阴极发光和微量元素分析等方法对研究区白云岩岩样进行分析。结果表明,研究区具有典型的白云石化特征:马五5亚段白云岩可分为准同生型白云岩、回流渗透型白云岩和深埋藏型白云岩3种类型;白云岩储层原生粒间孔发育,储集空间类型以晶间孔和晶间溶孔为主,可见部分非组构性溶孔和少量的膏模孔,偶见残余粒间孔;阴极发光可见泥微晶砂砾屑白云岩发光特征,说明研究区发育泥质砂砾白云岩;准同生型白云岩有序度不高,平均仅为0.443,回流渗透型白云岩具有中等有序度,平均为0.574,深埋藏型白云岩有序度高达1;白云石成分简单,经电镜分析认为Ca^(2+)和Mg^(2+)配置接近化学计量表达式CaMg(CO_3)_2的理想状态,证实X衍射所测白云岩有序度的准确性,主要微量离子特征表明回流渗透型白云岩主要发育在海水成岩介质中。

四川盆地西北部中二叠统栖霞组砂糖状白云岩特征及成因机制--以广元上寺剖面为例

四川盆地西北部中二叠统栖霞组砂糖状白云岩储层勘探获得重大突破,但钻探结果表明此类砂糖状白云岩发育层位和规模变化极大,因而对其成因的把握是这类白云岩储层分布预测的关键。本文以四川盆地西北部上寺剖面栖霞组为例,通过宏微观岩石学、碳氧同位素和电子探针分析发现砂糖状白云岩具有如下特征:①主要分为层状白云岩与斑块状白云岩两类,其中层状白云岩主要位于栖二段中部,斑状白云岩则分布较为广泛,位于栖一段底部和栖二段层状白云岩上部与下部;②层状白云岩由中-粗晶白云石构成,呈砂糖状,阴极射线下发红光,MgO/CaO为0.68,δ13CPDB和δ18OPDB均值为2.42‰与-6.18‰;③栖一段底部白云质灰岩内的白云石化斑块由细-粉晶白云石构成,阴极射线下多不发光,MgO/CaO为0.54,δ13CPDB和δ18OPDB均值为1.69‰与-1.23‰;④栖二段顶部与底部斑块均呈砂糖状,阴极射线下顶部为具有不发光的核心与发红光环带的细晶白云石组成,而底部为发暗红光的中粗晶白云石组成,MgO/CaO分别为0.59和0.68,δ13CPDB和δ18OPDB均值分别为2.16‰、-6.50‰和3.32‰、-3.75‰。基于以上野外工作与室内分析结果认为,①栖霞组底部发育两个准同生暴露面,其下为斑状岩溶系统,岩溶系统多被白云石化;②栖霞组顶部发育早成岩期暴露面,岩溶分带清晰可见,岩溶系统均被白云石化;③砂糖状白云岩是由于重卤水回流渗透白云石化与热液白云石化叠合形成,但由于岩溶发育的位置与程度的不同导致两期白云石化叠合的结果存在差异。

四川盆地东南缘中上寒武统白云岩地球化学特征及成因机制

以系统的岩石学及中上寒武统3条剖面地球化学特征对比分析为基础,认为中上寒武统白云岩主要形成于埋藏早期高盐度卤水的渗透回流交代作用,次为混合水交代成因,其主要依据体现在:1中上寒武统白云岩及灰岩Sr/Ba总体较高,仅少量数据点Sr/Ba小于1;2灰岩Na、K含量较高,灰岩Na含量高于淡水成因的美国Wisconsin中奥陶统Mifflm Member灰岩以及美国Tennessee东部Tongling地区上奥陶统灰岩,白云岩Na含量与开宁盆地巴洼阶地潮上萨布哈白云岩中Na含量相近;3m值反映出灰岩为海水沉积环境,白云岩为与潟湖相关的沉积环境;4B校值反映出该区白云岩及灰岩主要形成于咸水—半咸水沉积环境,局部受淡水作用影响。该区白云岩化过程中Sr有明显带出现象,Na、K可能也有带出现象。

川东北地区孤立台地飞仙关组优质储层形成主控因素——大气淡水淋滤及渗透回流白云石化

川东北地区在三叠系飞仙关组飞一段—飞二段沉积时期为孤立台地,发育了多个向上变浅的鲕粒滩沉积旋回,且飞二段沉积时期在孤立台地内部形成了膏质泻湖沉积。在孤立台地背景下发育的储层主要岩性为残余鲕粒泥—粉晶白云岩、残余鲕粒粉—细晶白云岩和晶粒白云岩。在向上变浅的鲕粒滩沉积旋回背景下,大气淡水淋滤导致每个向上变浅的旋回自上而下依次为:致密的泥晶白云岩→粒内溶孔(或铸模孔)型残余鲕粒泥—粉晶白云岩→残余粒间溶孔型残余鲕粒粉—细晶白云岩→晶间孔型晶粒白云岩。储层岩石学特征及地球化学分析表明,飞仙关组白云岩储层经历了2期主要的白云石化作用,第一期为渗透回流白云石化作用,第二期为埋藏白云石化作用;渗透回流白云石化增加了岩石强度、抑制压溶和胶结作用,有利于孔隙保存,而埋藏白云石化造成一定的减孔;埋藏溶蚀作用对早期孔隙进行扩溶,增加了储层渗透率,但并不大规模增加储层的整体储集空间。综合分析川东北地区沉积背景、储层岩石学特征、地球化学特征表明,大气淡水淋滤是优质储层形成的先决条件,渗透回流白云石化是优质储层保存的关键因素。

川中磨溪气田嘉陵江组“土黄色”粉晶云岩成因及其储集层形成机制

以川中磨溪气田嘉陵江组二段2亚段B层为例,系统剖析"土黄色"粉晶白云岩储集层的基本特征,讨论"土黄色"粉晶白云岩成因和储集层形成机制。测录井及取心资料分析发现,粉晶白云岩主要储集空间为晶间溶孔和晶间孔,喉道以片状为主,孔喉配置关系较好,表现出中孔低渗特征,为孔隙型储集层。白云岩成因分析发现,白云石化作用发生于成岩早期,其空间演化规律明显,垂向上自上而下白云石化程度逐渐变差,横向上随着远离卤水源白云石化程度逐渐减弱,存在过白云石化现象,渗透回流远端白云岩物性优于紧邻卤水源白云岩,说明"土黄色"粉晶云岩为渗透回流白云石化成因。储集层形成机制分析表明,白云石化作用形成的晶间孔隙为后期储集层改造提供了优质渗流通道,早期喀斯特岩溶作用对晶间孔的扩溶改造是优质储集层形成的根本原因。

鄂尔多斯盆地大牛地气田马家沟组四段白云岩特征及分布规律

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段具备良好的天然气勘探潜力,白云岩分布是马家沟组四段天然气富集的重要控制因素。盆地北部大牛地气田马家沟组四段薄层白云岩分布规律及成因机制尚不清楚,制约了储层的预测及天然气的勘探。为此,利用层序地层学理论,在准层序类型研究的基础上,建立大牛地气田马家沟组四段准层序地层格架,通过对不同类型白云岩同位素与微量元素对比分析,研究白云岩的成因及分布规律。研究结果表明:①马家沟组四段发育3种类型的准层序列,石灰岩—云质灰岩型、石灰岩—白云岩型和石灰岩—白云岩/膏岩互层型。②马家沟组四段白云岩为渗透回流成因,随着海平面的下降,古隆起周缘的蒸发作用增强,重卤水向下倾方向渗透发生渗透回流白云石化。③白云岩发育在准层序的顶部,单层厚度小但平面分布稳定,物性较好;纵向上随着海平面的下降,自下而上白云岩厚度和层数增加;横向上自西向东白云岩发生减薄甚至尖灭,古隆起附近多层白云岩叠合形成厚层白云岩。该研究成果为盆地东部马家沟组四段白云岩储层的预测提供了地质模型。

早期白云岩化岩石学方法与地球化学方法对比与研究现状

古代海相碳酸盐岩的研究已成为油气勘探领域的焦点,国内外对白云岩化的形成机理研究方法主要是以岩石学法和地球化学法为主,本文通过这两种方法在蒸发泵白云岩化和渗透回流白云岩化中的应用进行对比分析,对这两种方法进行进一步的研究,发现地球化学方法由于容易受各种成岩作用的影响,从而得到的地球化学的数据可靠性较低,而岩石学方法或许可通过各种组构关系,对白云石的各种空间配置关系进行分级综合研究,从而指导油气勘探。

华北地台东部奥陶系蠕虫状灰岩的结构特征及成因探讨

蠕虫状灰岩是一种岩石表面具有"蠕虫体"的含云或白云质灰岩,其"蠕虫体"的成因一直存在多种解释。以华北奥陶系蠕虫状灰岩为例,通过观测野外露头剖面、分析典型样品的岩石矿物和地球化学组成,刻画蠕虫状灰岩的空间展布和蠕虫体的个体形态,对比蠕虫体和基质的主元素、微量元素、稀土元素、同位素(δ^(13)C、δ^(18)O、^(87)Sr/^(86)Sr、δ^(26)Mg)等特征。结果表明:(1)蠕虫状灰岩与白云岩地层密切相关,往往下伏于同层系白云岩地层;(2)外形上,"蠕虫体"有渗透型、充填型和浸染型三种类型。渗透型蠕虫状灰岩白云石沿裂缝、粒间缝等发育,连通性好,充填型受生物潜穴和疏松的生物碎片影响,浸染型主要与上覆地层载荷作用有关;(3)蠕虫体和基质均有较低的Sr、Fe、Mn等微量元素含量。相对基质,蠕虫体具有较高的白云石、石英、Sr同位素组成和更为分散的稀土元素特征。蠕虫体的Al_2O_3、Fe_2O_3等含量与Sr同位素呈正相关关系,与Sr含量呈负相关关系;(4)蠕虫体的δ^(26)Mg与原生或准同生成因白云石较为一致,如混合水成因白云石、湖相白云石,而与生物成因白云石δ^(26)Mg差异较大。宏观和微观证据指示,蠕虫状灰岩白云石质蠕虫体以渗透-回流为主:富镁流体渗透流经多孔灰泥质灰岩层,并在前期存在的生物钻孔、微裂缝、未固结的塑性空间内浓缩沉淀形成白云石组分,后期抬升出地表后经差异风化作用形成蠕虫体。

利津洼陷沙三上亚段白云岩成藏条件及含油特征研究

在利津洼陷沙三上亚段白云岩储层展布特征及成因等分析基础上,结合各种分析化验、试油试采资料对白云岩油藏的成藏条件及含油特征进行综合研究。研究结果表明,该套白云岩储层性能良好,主要储集空间为成岩后生变化(溶蚀作用和构造应力作用)形成的构造缝,该白云岩油藏具夹层式和互层式2种生储盖组合方式,多为短期高产的裂缝型层状油气藏。研究结果对下一步勘探研究具有一定指导意义。

川东北二叠系长兴组碳酸盐岩云化成储机制

四川盆地是我国重要的含油气盆地,其中川东北二叠系长兴组碳酸盐岩是重要的产气地层。近年来发现的普光、龙岗、元坝等天然气田是重要的西气东输基地,对国家油气战略安全具有重要贡献作用。通过野外露头样品及钻井岩心分析,对川东北二叠系长兴组碳酸盐岩云化成储机制及主控因素进行了系统梳理。研究结果表明:①川东北二叠系长兴组气藏主要是一种白云岩气藏,生物礁灰岩储集能力较差与沥青充填有关,为气源层。野外露头考察发现礁盖白云岩具有更优的储集性能,但普光长兴组顶部的白云岩为一种非礁盖白云岩,揭示了长兴顶部的纯白云岩本身就是含气储层,与生物礁关系不大。②川东北长兴组白云岩储层的储集空间包括溶洞、晶间孔、晶内溶孔和晶间缝,为成岩过程中彻底云化而成。③川东北长兴组白云岩化存在5种成因机理:暴露淡水淋滤与蒸发泵流作用、渗透回流或盐水回流台地交代作用、埋藏成岩白云岩化、热液白云岩化、风化交代白云岩化,以前两种为主。表生和早期成岩的白云岩受沉积微相控制,不同区域具有不同的成因模式。川东北生物礁常常发生白云岩化作用,尤其是生物礁顶部,白云岩化后储集性能得到较大改善。④研究区长兴组中上部白云岩气藏的发现具有重要的理论意义和工业价值,尤其是长兴组顶部的白云岩自身具有良好的天然气储集能力,在封盖条件较好的广大区域均可形成工业气藏,川东北开江—梁平海槽台缘外(包括平昌海槽)长兴组也存在发育工业大气田的潜力。

滨里海盆地东缘石炭系KT-Ⅰ油层组白云岩地球化学特征

哈萨克斯坦滨里海盆地东缘上石炭统KT-Ⅰ油层组主要发育局限海台地—开阔海台地碳酸盐沉积,间夹蒸发岩层。由于区域性白云石化作用,KT-Ⅰ油层组中白云岩广泛分布,为主要油气储集层。研究表明,白云岩中白云石为泥晶、粉晶或细晶,半自形—他形;略富钙,有序度较低(0.336～0.504);δ18OPDB值在-1.06‰～+2.45‰之间,比石炭纪海水(δ18OPDB值介于-1‰～-2‰之间)偏正;δ13CPDB值在+3.36‰～+5.94‰之间,与石炭纪海水(δ13CPDB值介于+3.1‰～+4.7‰之间)接近;锶同位素值接近石炭纪海水(87Sr/86Sr值在0.7082～0.7088之间);微量元素Mn含量平均为92.57μg/g,Fe含量平均为447.52μg/g,接近被交代的灰岩含量;Na和K含量的平均值分别为198.80μg/g和5.89μg/g,显示交代流体为蒸发海水。上述岩石学和地球化学资料表明,研究区石炭系KT-Ⅰ油层组白云岩具有渗透—回流机理白云岩的特征。

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段5亚段斑化白云岩成因

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组五段5亚段发现大量不均一斑化白云岩,多口钻井油气显示良好,成为油气勘探关注的热点,但成因机理尚未明确。依据岩石学特征,辅以地球化学分析,研究了斑化白云岩成因。斑化白云岩可分为不均匀斑化白云岩、明显斑化含灰云岩和略微斑化灰质云岩3类,根据云斑的形态特征认为云斑构造受到生物扰动所致,白云岩斑点与基质的阴极发光相同;斑化白云岩总体具有较高的Fe,Mn,Na和较低的Sr含量,斑点与基质的Fe,Mn和Sr的含量无明显差别;斑化白云岩δ^(13)C值与同期海水相同,δ^(18)O值均偏负,三类白云岩无明显差别;^(87)Sr/^(86)Sr比值高于同期海水。岩石学和地球化学特征表明生物扰动使岩石不均一,扰动程度影响斑化程度,斑化白云岩系生物扰动灰岩经高盐度海水渗透回流白云石化作用而成,白云岩再埋藏后经历了重结晶作用改造。

鄂尔多斯盆地中东部米脂地区奥陶系马五_5亚段叠层石白云岩特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地中东部米脂地区马五_(5)亚段底部发育一套叠层石白云岩,是研究微生物岩及微生物白云岩化作用的良好素材。通过岩石学、矿物学、阴极发光、扫描电镜、碳氧锶同位素及地球化学等分析,对米脂地区奥陶系马五_(5)亚段叠层石白云岩进行了研究,确定了马五_(5)亚段沉积环境,并探讨了该套叠层石白云岩的成因及其地质意义。研究结果表明:①研究区叠层石按形态特征可划分为柱状与枝状,白云石晶体呈微—粉晶,阴极发光为暗红色,扫描电镜下见白云石呈粒状产出。②叠层石白云岩的δ^(13)C值(-4.15‰~-0.80‰)位于同期海水值范围内,δ^(18)O值(-13.19‰~-6.62‰)与同期海水值相比明显偏负;^(87)Sr/^(86)Sr值(0.7089~0.7098)较同期海水偏高;Fe,Mn,Na含量均相对较高,Sr含量相对较低,显示其白云石化流体主要为海源性流体,混有大气淡水,为潮间—潮下带的浅埋藏渗透回流作用的产物。③海侵初期海水盐度转换的潮间带为叠层石白云岩油气勘探的有利区域。