（地球化学专业论文）子洲清涧气区上古生界储层成岩作用与水介质特征研究.pdf

子洲一清涧气区上古生界储层成岩作用与水介质 特征研究 摘要 本文通过大量铸体薄片观察、鉴定、统计以及利用扫描电镜、x 射线衍射等 手段，确定了子洲清涧气区上古生晃砂岩中成岩作用特征及砂岩中自生矿物主 要类型以及自生矿物的含量在研究区的分布规律，从而探讨影响上古生界砂岩自 生矿物的水介质特征。得出子洲清涧气区水介质演化可分为两个阶段，曾有过 长时问的酸性介质时期。酸性介质是由于有机质的脱羧作用和大气淡水的滤渗引 起的。推测出本区砂岩孔隙演化史可分为两个阶段：次生孔隙形成阶段、次生孔 隙丧失阶段。 研究区经历的成岩作用有机械压实作用、胶结作用、交代作用和溶蚀作用。 依据自生矿物组合、分布及形成顺序，粘土矿物转化，孔隙类型及有机质成熟度 等指标进行综合分析，认为上古生界各层组均已进入晚成岩a 亚期，大部分位 于晚成岩b 期，甚至c 期。 次生孔隙的形成主要与碳酸盆矿物、长石的溶蚀及粘土矿物的脱水作用相 关，是无机成岩作用与有机热成熟演化产生的c 0 2 和有机酸溶蚀可溶组分的结 果。水介质作用是必要条件，可溶物质的存在是充分条件。根据储层孔隙类型特 征，结合成岩作用研究，探讨了成岩作用对储集空间的影响和控制作用a 指出胶 结物虽然大面积占据了储层孔隙，但后期的溶蚀作用又提供了较多的次生孔隙， 从而提高储层质量。 根据以上研究，本文认为：除沉积作用外，成岩作用显著控制了储层质量。 在鄂尔多斯上古生界储层中，不同气层组储层质量控制因素不同；山，气层组早 期胶结物的沉淀和绿泥石包膜抵抗了压实作用，保存了粒间体积，后期的胶结物 溶蚀形成了较多的次生孔隙，提高了储层质量。 关键词：子洲一清润；上古生界；成岩作用：水介质；次生孔隙：孔隙演化；储集层特征 t h er e s e a r c ho nd i a g e n e s i sa n da q u e o u sm e d i u mi n u p p e rp a l e o z o i co fz i z h o u q i n g ji a n a b s t r a c t b yv i s u a io b s e r v a t i o n 、i d e n t i f i c a t i o na n ds t a t i s t i c so fm a n yc a s t i n gt h i ns e c t i o n s a n db ym e a n so fs c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p ea n dx - r a yd i f f r a c t i o n ，t h em a j o r t y p e s 、t h ed i s t r i b u t i o no ft h ea u t h i g e n i cm i n e r a l sa n dd i a g e n e s i so ft h eu p p e r p a l e o z o i cs a n d s t o n er e s e r v o i r si nz i z h o u - q i n g j i a ng a sa r e aa r es t u d i e da sw e l la s c h a r a c t e r so fa q u e o u sm e d i u mi n f l u e n c i n gt h ea n t h i g e n i cm i n e r a l sa b o u tt h e s a n d s t o n er e s e r v o i r si nt h e u p p e rp a l e o z o i c 1 1 l ea q u e o u sm e d i u mo ft h e z i z h o u q i n g j i a ng a sa r e as h o w st h a ti n t ot w os t a g e s i th a db e e nal o n ga c i ds t a g e s f i r s t t h ea c i dm e d i u mr e s u l t e df o r mt h ec a r b o x y l i ca c i dg e n e r a t e dd u r i n gt h e m a t u r a t i o no fk e r o g e na n dt h ep e r c o l a t i o no ft h ef r e s hw a t e rh a v i n gc a r b o nd i o x i d e s e c o n d i t sc o n c l u d e dt h a tt h eh i s t o r yo f t h ep o r ec a nb ec l a s s i f i e di n t ot w os t a g e si n t h i sa r e a t h es e c o n d a r yp o r o s i t yf o r m e da n di tr e d u c e d t h i sa r e ah a v ee x p e r i e n c e dd i a g e n e s i so fm e c h a n i c a lc o m p a c t i o n c e m e n t a t i o n , m e t a s o m a s i sa n dd i s s o l u t i o n b a s e do ns y n t h e s i sa n a l y s e so fa u t o g e n o n sm i n e r a l s a s s o c i a t i o n sa n dc l a ym i n e r a l st r a n s f o r i l la n dp o r et y p e sa sw e l la se v o l u t i o no f o r g a n i cm a t t e re t e 。1 1 壕u p p e rp a l e o z o i cs a n d s t o n eh a v ea l r e a d ye n t e r e di u t ot h el a t e d i a g e n e s i sas u b a g ea n dm o s th a v er e a c h e dt h el a t ed i a g e n e s i sbs u b a g ee v e nc s u b a g e 1 1 砖f o r m a t i o no fs e c o n d a r yp o r ec o n t r i b u t e st o f e l d s p t h i ca n dc a r b o n a t e c o r r o s i o na sw e l l 嬲d e h y d r a t i o nr e a c t i o no fc l a ym i n e r a l r e s u l t i n go fc 0 2a n d o r g a n i ca c i d ，p r o v i d i n gb yi n o r g a n i cd i a g e n e s i sa n do r g a n i ct h e r m a lm a t u r ee v o l u t i o n , c o r r o d i n gs o l u b l ec o m p o n e n t s a c c o r d i n g t ot h e c h a r a c t e r so ft h ep o r o s i t ya n d d i a g e n e s i so f t h es a n d s t o n e ，w ed i s c u s s e dt h ed i a g e n e s i s e f f e c t so rc o n t r o l l i n gf a c t o r s o nt h ep o r o s i t y i ts u g g e s tt h a tt h ec e m e n t s o c c u p i e dt h em o s tp o r o s i t ya n dd i s s o l u t i o n p r o v i d e sm o r es e c o n d r yp o r o s i t y , i ti sp o s i t i v et ot h er e s e r v o i r b a s eo na l lt h es t u d y , w ec o n c l u d eo u tt h a tt h ed i a g e n e s i sc o n t r o l st h er e s e r v o i r q u a l i t yb e s i d e ss e d i m e n t a lf a c i e s ，b e c a u s eo fl e s sc o m p a e t i i n g , m o r ec h l o r i t ec o a t i n g , l e s sc e m e n t a t i o na n dd i s s o l u t i o nt h ed i s s o l u t i o no fe a r l yc e m e n t st o g e t h e rw i t ht h e c h l o r i t ec o a t i n gg e n e r a t e da b u n d a n ts e c o n d a r yp o r o s i t yi nt h es a n d s t o n eo ft h eu p p e r p a l e o z o i es e c t i o n k e yw o r d ：z i z h o u - q i n g j i a n ；t h eu p p e rp a l e o z o i c ；d i a g e n e s i s ；a q u e o u sm e d i u m ；s e c o n d a r y p o r e ；p o r et y p e ；r e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c ； 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究牛在校攻读学 位期间论文：_ 】：= ：作的知识产权单位属于西北人学。学校有权保留并向国家有 关部fj 或机构送交论文的复印件和电子版。本人允i ，! ：论文被贪阔和借阕。 学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存l h t r ；编本学位论文。同时，本人保 证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章律注明作者单位为两北 大学。 保密论文待解 学位论文作者舯敦帅签名：鹫 1 叫年细歹f = i i 西北大学学位论文独创性声明 学位论嫦者锵：奇髟嗲 矿年石月期t 月l j舌 鄂尔多斯毓地位于中国大陆的中西部是我国陆上第二大沉积衙地和重要的 能源基地，具有丰富的石油、天然气和煤炭资源，它已成为我圈重要的石油，天 然气生产基地之。其油气分布格局具有中生界含油、占，界含气、浅部含油、 深部含气，南部富油、中北部富气的特点。深部天然7 分和于| 卜_ 占q 三界海十 | 碳酸 盐岩和上古生界海陆相碲屑岩为主的两食，2 。e 层系。其 i 裔的打油和天然7 t 资源 是我国石油天然气工业“稳定东部、发展凶部”战略以及实施“西气东输”跨世纪工 程的重要依掘和保障之一。 一、论文选题的目的和意义 鄂尔多斯毓地由于含有丰富的石油、天然气、煤及铀等矿产资源，已经引起 了世人的广泛关注，特别是国家西气东输工程的证式启动，以及近年来对天然气 能源的需求不断增加，鄂尔多斯已经成为中外学者和地质工作者的研究热点之 一，迫切需要找出更多的类似于靖边、苏单格这样的大气 1 柬。鄂尔多斯笳地东 北部作为天然气勘探的接替区，经过近几年来地质综合研究及地震资料的精心处 理，天然气勘探已仞见成效，显示了良好的勘探耵景。近几年在榆林气嗣及其周 边钻探先后发现山2 、山l 气层，并已拿到一定规模的控制储量及预测储量。为 了扩大探明储量规模，加快该区天然气勘探步伐，对榆林气羽南部的子洲一清涧 气区储层进行全面系统的研究是十分必要的。随着勘探程度的不断深入，先后在 研究区进行过局部的沉积楣及储层评价研究。但各家所得出的结论不尽一致，特 别是对山2 砂岩体的沉积相有不同的认识。从f j 前的研究状况来看，山两组、石 盒子组、太原组和本溪组的沉积物源、沉积微柑及对储层的拧制和纵横向分南规 律等等都是当前勘探生产急需解决的理论闽题。 本文研究目的就是根掘子洲一清涧气i 孓沉积桐类型，特钳。进行全面分析，做 好全面扎实的基础地质工作，并且通过深入细敏的研究，搞清咳区上古尘界储层 的成岩作用特征，由水岩关系推断出水介质特征，通过眄哲结合研究来推断出 该区孔隙演化特征。 二、国内外现状、技术发展趋势 储层冉，i 孔隙窄和渗透；簪足计价嬲壕质f 矗的雕嘤参数，其变化与分布受众多 因素控制，总的晚束，包括沉积j 成7 两个矗盎为卜受的索( 刘宝堵等，1 9 9 2 ； 黄思静，2 0 0 1 ) 。沉积笳地的性质和i ) ( 移 王1 、境纷捌了i ) c | j 物埋减| j i 的组成、岩石 的结构和原生孔隙：成岩作j 坷则a ：沉积之后k 时m 内对沉积物进行各种成岩改 造，使其结构、成分和储集们：部发7 很人的变化。i ) 杉 作用所经历的时f 日j 相对短 而进程快；成岩作用所经历的时问相对长而进程慢。从对孔隙率和渗透率的控制 作用束晚，成岩作用的研究难度相对较人。 近年来，成岩作用研究愈来愈引起石油和地质学家的兴趣，次生孔隙的研究 也址徘| i 盗蕊篮。 庄成岩作j 1 研究f j ，l3 荫已有众多的理论 l i 比较系统的研究方法( 刘宝韬等， 1 9 9 2 ；西北大学地质系编睇，1 9 8 9 ；贾振远等泽，1 9 8 9 ) ，并获得了较多的研究成 果( b a s b a 6a 1 9 9 8 ：j u l i a nc 等2 0 0 0 ：徐北煤并1 9 9 4 ；朱【瑚华，1 9 8 5 a ，1 9 8 5 b ， 1 9 8 5 c ：黄j j i ，1 9 8 7 ) ， i i 址对- i 油的j 体斜究l 一作仍非常复杂，遭受强烈成 岩改造的致密储集层的预测目前仍然是一世界性难题。最新的研究( a l a a m s a l e m s m o r a d 和l u i ze m a t o 等，2 0 0 0 ；杨五星，荧思静等，2 0 0 0 ) 表明：不仅是随着 埋藏深度的加大，砂岩的孔隙度逐渐减少，。j 深度增大到2 5 0 0 m 后，使孔隙度 的减少l 划素! j ! | j 主要是瓜实作用和f i 英胶结作) l j ( e h r e n b e r g ，1 9 9 0 ) ，在埋藏过程中 的砂岩的孔隙也可能得到保存，其主要有利闪素包括： ( 1 ) 早期的，均匀分布及局部碳酸盐和钉蜒胶结作用( d er o s 等，1 9 9 4 ； s o u z a 等，1 9 9 5 ) ； ( 2 ) 翘j l i ( c h a p m a n 1 9 8 7 ：b r o w n 等1 9 8 9 ) ： ( 3 ) 秸l ：包膜的仔f i i ( m o r a e s 和d er o s ，1 9 9 0 ；e h r e n b e r g ，1 9 9 3 ) ； ( 4 ) 浅埋减油气的侵位。 其中，局部胶结作刚和超压作用在抑制爪实作用过程中起着非常重要的作 用，然而粘_ l 包膜的出现却i 叮以抑制l i 英次 l h l l 大。油气的侵位则被认为是通过 胶结作f 1 和化学压实作用的相互影响柬抑制成? 作用过程( g l a s m a n n 等，1 9 8 9 ； r o b i n s o n 和g l u y a s ，19 9 2 ) 。 全球海i 严皿变化、构造沉降沉髟 物补给和l7 ( 候，娈化等备种动力学因素所控 制的相对海平面变化，不仅造成层序内部沉积体系域发生有序的变化，而且使其 沉积介质或原生孑l 隙水( 主要包括p h 值、e h 值和含特度) 也产，士相应的变化。而 沉积介质或原生孔隙水的p h 值、e h 值和含盐度对同! 期和早期成岩作用具有直 接的控制作用，并对深埋藏过程中的中、晚期成岩作用、孔隙演化具有重要影响。 在次生孔隙的形成方面，也取得了较多的成果，毛要包括： ( 1 ) 当温度和压力不变时，孔隙水的稀释或不n d 离f 比的变化都可以引起矿 物的溶解； ( 2 ) 大气水的注入、有机质热演化等都能产，c 0 2 使孔隙水中富合c 0 2 ，形 成碳酸| 丁以降低其p h 值，造成睃溶r 组分的溶解： ( 3 ) 有机质热演化释放出羧酸，能使酸溶性组分，尤其是6 酸特溶解，并且 溶解铝能以有机络合物的方式迁移( 如【a 1 ( c 2 0 4 ) 。】) ； ( 4 ) 硅酸盐的水解作用； f 5 ) 冷却地层水的流动造成碳酸茄矿物的溶解； ( 6 ) 粘士矿物的转化产生的氢离子可降1 6 , ? l 隙水的p h 值，导致酸溶性组分的 溶解； ( 7 ) 温度和压力的变化也可以影响矿物的溶解度( 黄思静等，2 0 0 1 ；刘。叠瑶等， 1 9 9 2 ：b l o c h 。s 1 9 9 4 ；b e t h k e , c m ，s m a r s h a k 1 9 9 0 ：d e m i n g d e t a 1 1 9 9 2 ) 。 这些机制对于岩石中不稳定组分的溶蚀和次尘孔隙成凶的解释都有十分重 要的意义。 鄂尔多斯瓮地是我国著名的含油气翁地，作为湖洎= i 角洲储层三叠系延长组 是鄂尔多斯衙地主力石油产层之。然丽，由 二沉私! 期后龠地牛 j 对稳定的持续沉 降造成了延长组砂岩的强烈压实作用，保存的原生孔隙较少，因此，成岩作用及 其有关的储层岩石学和次生孔隙研究就成了鄂尔多斯 ； ；：地延长组砂岩储层质量 预测中最为重要的工作。对此，前人( 如朱圈4 # ，黄月明等) 曾作了大量研究，尤 其是对浊沸石与储集性的关系有了较深的认泌，并_ 【f ) ( 得了令融人瞩目的成果( 朱 国华，1 9 8 5 a 1 9 8 5 b ，1 9 8 5 c ；黄月明，1 9 8 7 ) 。 三、研究内容和思路 沦文的卜要研究 4 容仃以下几个，j + 而： ( 1 ) 鄂尔多斯瓮地子洲一清涧气区上占生界储层砂7 的岩石学特征及成岩作用 以偏光疆微镜f 对山- f i 普通薄片和铸俸薄片研究为隳础，往。蓖并结合扫描电子显 微镜，眄h 极发光分析平x 射线衍射分析，常，微砬厄素及嗣位素组成特征，更 在收集前人碎_ | f | i 岩成：；- 1 1 q 1 6 j f 究成果的堆础j ：，采样、分析化验，研究各种成岩 作用，明确了成岩阶段的期次，进行成岩阶段划分，并分析成岩相与沉积相之问 关系。 ( 2 ) 探讨主要自，t 矿物的形成、含量、分柿等特征，在此基础上讨论影响自 生矿物的水介质特征及其在孔隙演化中的作j j 。 ( 3 ) 对子洲一清涧气区l i 生界储联的乱隙类型以及影响因素作系统的分 析。 国内外碎屑岩水介质研究成果很少，改论文足存边摸索边研究的基础上完成 的人鞋研究成粜，特别是在牲础资料矗i f i i ，收集了t 叮脱的原始地球化学数据，为 论文的完成打下的基础。| f 司时，也逐渐i 螂确了沦文的研究思路，确定了可行的成 岩层序研究流程，建立了奉论文影f 究思路和技术路线图( 图o 一1 ) 。 四、完成的工作量 本工作是基于中石油长庆油阳分公司勘探丌发研究院与西北大学承担完成 的合i 可科研项 j ”子洲一清涧气区j r 发毕期储脎综合评价”中进行的。完成的工作 主要包括：岩心观察和描述、样品采集，样牖分析、普通薄片和铸体薄片观察， 显微照片，绘制图表，阅滇中外文文献，阅读外史文献等等，具体完成的数量参 见表o 1 ，返哆堆础，i ：作为沦文的顺利完成打i - 了，降史的壤础。 幽0 - 1 论文岍究思路羁啦术路线把嗍 表o - 1 论文完成工作星一览表 工作项目完成数量工作项目完成数量 观察描述岩芯1 5 6 0 米作三角图、统计图等2 5 件 采羹样品 2 0 5 件成岩序列图l 张 磨制薄片 2 0 0 件 成岩相图3 张 收集薄片3 8 9 件孔隙演化图2 张 显微照相6 0 0 件作表格1 8 张 阴极发光薄片分析4 0 件阅读中文文献2 9 篇 微量元素分析3 0 件阅读外文文献3 0 篇 第一章子洲一清涧气区地质概况 在成笳阶段聚秘的成矿物质被埋减后，随着地球化学环境和温压条件的变 化，与沉积物的埋藏成岩变化同步，成矿物质j r 始向各种能源矿产转化，进一步 聚集成藏随后进入成减阶段。浚阶段足能源矿广形成的天键环节，对同瓮共存多 种能源矿产的乍成富粲州、境和成减机胛进行研究就镀得特别蓖委。 鄂尔多斯毹地属人华北铭地的一部分，q l 乍代后期逐渐与华北瓮地分离，并 演化为大型内陆翁地。它地跨陕、甘、宁、蒙、晋丘省区，北跨乌兰格尔基岩凸 起与河套稿地为邻，南越渭北挠裙带与渭河 ； ：地十i l 塑，东接晋西挠褶带与吕梁隆 起呼应，西经冲断构造带0 六盘山、银川翁地对峙，轮廓壁矩形，面积2 5 x 1 0 4 k m 2 。 一、盆地演化特征 鄂尔多斯衙地是m 北向展抽i 的好一形内陆坳陷笳地( 罔1 1 ) ，为古生代地台 及台缘坳陷i j 【f 1 新生代台内坳陷叠合的人掣兜j t 通往地，基底为太古代、早元古 代变质岩结晶基底，基底之上有中晚几占代、i o i 乍代、中，代、新生代的盖层沉 积，具明显的二元结构( 杨俊杰，2 0 0 2 ) 。结晶壤底比较复杂。岩类众多，同位素 年龄分和于1 4 0 3 8 0 m a ；沉积盏层时代较令，属多旋叫型。除缺失志留泥盆系 外，从寒武系至第三系均有沉积。在地质历史t l j 占尘代时陔毓地是华北地台的 西部主要组成部分，中生代因同时遭受印支运动导致的华北地台解体和西缘冲断 带左旋走滑作用影响，致使鄂尔多斯衙地在挤瓜和剪切作用下发生弯曲拗陷，并 沿西缘冲断带下滑，形成两深东浅，南低北高的地向斜，晚三叠世丌始演化为大 型内陆湖泊衙地。燕“j 旋旧中期，彷地i 爆揶受剑 i ：挤使毓地坳陷部位逐渐向东迁 移，笳地东部逐渐抬升，从而与华北彷地分离，成为独苞的鄂尔多斯靛地。喜山 旋回，瓮地周缘发生断陷，翁地均衡t ：升，最终构造格局的宅体是一个区域性的 西倾犬帮斜。 此，鄂尔多斯孺地经历了早 i 乍代陆农j f = 、晚t i 乍代滨海平原、中生代内 陆湖衙和新生代周边断陷四个发育阶段。其整个占7 - 代经历了早古生代海相碳酸 盐岩沉积环境，晚古乍代从石炭纪到一：卺纪经历了一个山海陆过渡环境转变为陆 相环境的过程，i 气候经历了晚石炭f f j = 温暖潮濉、早二叠世温热潮湿到晚二叠世 6 干热气候的演化过程。 幽卜1 鄂尔多斯盆地区域构造单元划分发研究x f 一苜 7 二、区域构造单元划分 由于鄂尔多斯岔地是奠基于两种不同忭质的构造睢元t 形成和发展起来的， 因而衙地的构造特征既表现有地台基底稳定性的一面，又表现有过渡带基底活动 件的而，遂形成瓮地内部勺边缘两种不l i i ：i 的手f ：j 边面貌。袄铤地震、地面地质及 钻探资料的综合，可将彷地内划分为人个级构造币元( 图1 1 ) ，即北部的伊盟 隆起，东部的野两挠褶带，南部的渭北降起，【f i i 缘相邻产m 的天环拗陷和西缘逆 冲带，还有r | 1 部榆林地 x 产洲- i f i - 自i , j2 引x 所处的陂北斜坡带。 陕北斜坡 属f 稳定的地台丛底，形成j “一r l 呼t i t _ ，呈平缓西倾的大单斜， 倾角仅为l o 5 。历次构造运动对本区的影响均较微弱，构造断裂不发育，以 向东丌几的舁状构造为主。鼻状隆起规模大小小，隆起的轴长2 1 0 k i n ，轴宽 o 5 3 5 k i n ，两翼倾角o 2 1 2 。，隆起幅度2 1 0 m ，鼻状隆起构造的起伏形态 和倾没方向0 斜坡带的倾向近于一致。这唑鼻状隆起j 研究区三角洲砂体有机配 合，往往是油气聚集的有利场所，少量的背斜构造也大多两翼平缓，成排性差， 幅度锻均小于4 0 m ( 贺f 1 新，2 0 0 3 ) 。 三、上古生界地层划分 本次研究过程中，在小层对比中，为了达到精细准确的目的，对研究区9 0 多口片的测仆资料及阁j 分录j f 资料分析对比后选取分布于研究区不同位置、层 位较全、自然电位、自然伽玛及声波时筹等曲线特征明显的井作标准井，采用的 是岩白地层对比的方法。通常是在同一_ ；! ) c 移 研、境唯兀内寻找岩性标志层，并结合 岩石组合、沉积旋回和古生物化石进行划分对比，同时由于鄂尔多斯上古生界沉 积时，衙地构造甲缓，适j 的考虑等高程及厚度原则，合理的分出了研究层位本 溪组、太原组、l 【j 两f l t 雨jf 4 i 盒子纽l 盒# 段，划分结泉见表1 一l 。 l 、本溪组( c 2 b ) ： 本溪组平行不整合覆盖于马家沟狄岩之i ：，以奥陶系风化壳之上的铁铝土岩 之底为其底界，j j i 琊以分巾稳定的9 4 煤层j 人j i i f l l _ k 分，沉积厚度3 1 0 7 5 0 m ， 平均厚5 1 4 m 。 岩性主要为深灰色、狄色中砂岩，深厌色泥岩、碳质泥岩，央薄层狄岩、泥 灰岩及薄煤层，局部央生物砰屑狄岩( 畔沟狄岩) ，顶部为分布稳定的9 “煤层，下 部为灰色铝t 质泥岩和砂泥，富含黄铁矿，具岩芯观察，这类黄铁矿主要来源于 j x l 化、剥蚀沉积物的残余富集。 表i - 1 子洲一清涧气区石炭系一二叠系中下统地层特征 地层 地层j 度 平均j ， 系组段气层组 ( m ) 度 者性特征 ( m ) 盒# 。 1 7 4 5 6 2 8 9浅灰色含砾粗砂岩，灰色中一 f f 诺子盒。车j i 牲砂岩、灰绿色岩屑_ i 英砂 缃 ( m ) 盒? 9 6 3 7 7 2 8 9 岩及灰色、深灰色泥岩及粉砂 质泥岩。 山， 山i 5 , 4 2 9 61 5 1灰色、深灰色砂泥岩丘层，r - 二( i n ) 山j 25 ，6 - 2 51 6 5 部砂体托度车f i ，住备气层绗内 止粒序也较发育。 山 山i 9 3 2 4 1 7 8 番 阳 山2 。6 ，6 - 2 7 71 6 o 灰向色、灰色、深灰色砂岩、 纽 泥岩不等 ，层夹黑笆碳质 系 ( i n )山。 泥岩及煤线、煤层f 部砂体 ( f f i ) 山卢9 3 2 41 9 5 发育，托度较辊，粗一中砂岩发 山= 1 0 5 - 3 7 42 2 ，5 育。 灰色、灰锔色、黑色灰岩、泥 太原纲( i 1 1 ) 2 3 ，4 7 3 34 5 3质灰岩、，t 物碎鸫灰岩细一中 粒砂岩及泥质砂岩，夹薄煤层 彳i ：要为灰色中砂岩，深灰色、灰 炭本溪组( m ) 3 1 0 7 5 05 1 4色泥岩、碳质泥岩，夹薄培灰 系岩，泥灰岩及煤层。 2 、太原组( p i t ) 包括四次海侵形成的灰岩及海退形成的泥岩或煤层，其中“庙沟灰岩”有时相 变“桥头砂岩”，“斜道扶岩”有时相变为“七取沟砂岩“。 岩性为灰色、灰褐色、黑色狄岩、泥质狄岩、生物砰屑狄岩，火细一巾粒砂 岩及泥质砂岩局部火薄煤层。厚度为2 3 4 7 3 3 m ：f 均厚4 5 3 m 。自然伽玛 及声波时差在灰岩段为平直状低值，声波时差侄煤j 。：段为尖峰状高值。 3 、山西组( p i s h ) 以骆驼脖子砂岩之底为其顶界，下部一般以北佾沟砂岩之底为底界，在北佾 沟砂岩缺失或不发育的井( 如榆9 、洲5 、洲6 、榆2 8 井) ，以太原组项部的黑 色海相泥岩或灰岩之顶为底界。岩性主要为灰色、深狄色泥岩、砂质泥岩，细 中砂岩不等厚互层，下部央黑色碳质泥岩及煤线、煤层，下部砂体发育，粒度较 粗，粗一中砂岩发育，出下向上粒度变小，具有石英禽毓减小，岩屑含量增加的 趋势。厚8 0 1 2 0 m ，按沉积旋回自下而上分为i j2 、l l il 段山2 段厚4 0 6 0 m ， 般有5 个成煤期，形成l 5 号煤j z ：，测井h f i 线为商时差、大井径、低密度， 低伽玛、低电位，反映了煤层沉积的特点；丽“t 测蚱曲线相对平缓，起伏不大， 没有突然跳跃的增值现象，区域上为。套! 期洲6 d 缘干1 j 砂泥岩沉积。 山西组是重要的成煤期，尤其是山2 段形成了厚度较大，区域性延伸的多层 煤层或煤线，这些广泛分柿的煤层不仅为天然t 的牛成提供了充足的气源，而且 在区域l 分布稳定，从而使煤层成为地j 2 - 划分平对比的良好轫；志层。依据山西组 的岩性组【合、旋特n e 测j r 响应- 叮以将山曲巍i 从卜j 而上划分为山2 和山：两段。 山2 段的一个显著特征是含有3 5 层脬度较大。域延伸稳定的煤层。这些 区域性分钿的煤层不仪成为划分【“2 承l i i ii 的卡，j ：志，也足l b2 段内进行亚段划分 和对比的晕要依据。 研究区山2 是匝婴的禽e 层段，为了对山2 进行储层规模的沉积相及微相的 研究，依据岩性组合、旋凹特征及测井响应将山2 进一步划分为三个亚段：从上 向下依次为山2 1 、山2 2 、山2 3 。 ( 1 ) 山2 气层组：厚1 0 5 3 7 4 m ，平均厚2 2 5 m ，以三角洲莳缘水下分流 河道广泛发厶i 为特征，泥质含量十h 对减小，在：中曲j ：形成“砂包泥”的现象，水下 分流河道砂体的叠置加积现象十分普遍，形成厚层砂体测井曲线多为箱形、钟 形的组合，砂体分审广，取芯段含气较好，多见7 t ，足f 洲一清涧的主力产层之 一，与太原组多以底 i ；砂岩的冲刷面为界，少数底砂岩4 i 发商时，以分流问湾泥 岩、粉砂质泥岩为底界。顶鄢煤层分和较稳定，厚l 4 m ，在本区多数井钻遇， 是划分山2 2 和山2 3 的重要标志。 ( 2 ) 山2 2 气层组：厚9 0 3 2 4 m ，平均j 孕1 9 5 m ，为水f 分流河道与分流 i 口j 湾交互沉积，含2 3 层煤层，在纵削邮 i 砂体连通性较差，多数为单井钻 遇，或2 3 口井钻遇。在横剖面中，砂体连通相对较好，单层砂厚3 8 m ，取 芯中大部分砂体含气，含气性较好，是子洲清涧气区产气层之一。在山2 2 发育 2 - 3 层区域性分布的煤培( 煤线) ，尤其是il l2 2 坝部的煤层在研究区分布率较高， 是划分 i l 2 与山2 2 7c 层组重业丰，j i 忠j 。；。 ( 3 ) 山2 1 c 层约l ：厚6 6 2 7 7 m ，甲均j 乍1 6 o m ，厚度相对较小，砂体多 分白在中下部，下部砂体冲刷面发育，冲l f ；i j 山2 2 坝部的泥岩或煤层，岩芯中见气 显示的并：i ：多。 山l 顶界是钉盒f 组骆驼脖子砂岩的底部，j ：钉盒f 组与山l 之间存在明 0 显的沉积间断和显著的气候差异，山西组气候温暖湿润，石盒子组的气候变得干 旱炎热，岩性上有一定的差异：同时，瓮地发育的f = 煤组。由于其厚度变化较大， 在研究区山t 不发育区域性的厚层的煤层，少数升- 仅见较薄的煤线，横向的连续 性较差。 山j 段也具有明显的旋回特征，依掘与山2 划分7 t 联钎i 同样的原则可把山 l 划分为三个亚段，从下p j _ k 依次为山1 3 、山1 2 ，l ui 。 ( 1 ) 山1 3 气层组：厚9 o 3 2 4 m ，平均厚1 7 8 m ，主要为水下分流河道发 育的砂泥互层沉积砂体层数较多，单层厚度较大，砂体横向延伸性好，尤其是 顺着水下分流河道方向，砂体多呈连片状产出。 ( 2 ) 山1 2 气层组：厚5 6 2 5 o m 。平均厚1 6 1 m ，主要为一套砂泥互层沉 积，砂体较山1 1 期发育，砂体连通性较好，砂体层数较多。分隔性较强取芯井 部分含气，含气性较差。 ( 3 ) 山l 气层组：厚5 4 2 9 6 m ，平均厚1 5 1 m ，为三三角洲前缘沉积，以 分流j 日j 湾拥对发育为特征；细粒沉积分前j 较厂，砂体分和较硒限但有砂体的井 区，砂体连通性较好，整体上看，自然伽玛以锯齿，f 直状中、高值为主，只是 在砂岩段表现为钟形或箱形。 4 、下石盒子组 底部以“骆驼脖砂岩”之底与山西组为界，顶部以“桃花泥岩”之顶与上石盒子 组为界主要为一套浅狄色、灰绿色含砾羊h 砂岩，灰绿色中糈砂岩及灰绿色岩屑 质石英砂岩，央杂色泥岩，几乎无可采煤层，厚度一般1 2 0 1 6 0 m 。 盒8 主要为套辫状河三角洲前缘沉积，岩性为浅灰色含砾孝h 砂岩、灰色中 一粗粒砂岩、灰绿色岩屑石英砂岩及厌色、深灰色泥岩及粉砂质泥岩。车豇度较裉， 物性较好，是本区上占生界主力产气层段之。根拼沉彩 旋m 划分从下到j ：划分 为盒8 2 和盒s 。 ( 1 ) 盒8 2 ：地层厚9 6 3 7 7 m ，平均2 8 9 m ，是辫状河三角洲水下分流河道 沉积最发育的时期。从研究区西北到东南，地层厚度变薄，水下分流河道位置与 地层厚度高值区有较好的对应关系。岩性蔓要为浅灰绿色、灰色含砾中粗砂岩、 灰色细砂岩央灰色及杂色泥岩。由3 5 层砂岩组成，厚度多为8 t 2 m ，砂体分 布广，多呈块状、叠胃连片状产出。砂岩底部冲刷新较普遍。从曲线形态七看下 粗上细，底部砂岩比较稳定，厚度为5 l o m ，自然伽玛曲线为钟状或箱状，与 卜- 部地层较埸【式分：n ：茗芯h 砂岩为浅狄绿也，岔砾fj 粒径较大，与山西组 顶部的深灰色泥岩、粉砂质；_ f i 三岩差别明显。 ( 2 ) 盒8 ：地层厚1 7 o 4 5 6 m ，平均2 8 9 m ，足一套以砂岩为主的辫状河 三角洲水下分流河道沉积。砂体层数较多，f h 脬度不大，多在l 5 m 之问。砂 体连通性较好。住纵剖面上。砂体大多连通，j i 楚个则井砂体孤立产出。砂体在 横剖面上的连通性较纵剖面好。 第二章储集层沉积体系特征 沉积环境和沉积相决定着地层的岩石类型、岩石组合及其纵横向分布，决定 莠储层的发育和分布。因此，沉积相研究，特别是沉积微相的研究是进行储层结 构和砂体空f 、日j 展布格局的重要基础。 第一节储集层岩石学特征 砂岩是陆源碎屑岩的主要岩石类型，主要来源于母岩机械破砰的产物，是反 映物质来源的重要标志。 一、砂岩类型及特征 1 本溪组 以石英砂岩、岩屑石英砂岩为主，少量岩p ；砂岩，磨闽度以次棱、次棱次 圆状为主，以孔隙式、加大孑l 隙式胶结，分选好一i f 】，砂善粒度一般为o 4 l 1 0 6 m m ，最大1 2 8 m m ( 表2 1 ；图2 1 ，2 ，3 ，4 ) 。 2 太原组 主妥为岩屑石英砂岩、岩届砂岩，石英砂岩，分选好一中，磨圆次棱一次蹰， 砂岩中碎屑成分以石英、岩屑为主，岩屑含量较本溪组有所升高，基本不含长石 ( 仅为o ，4 ) ，砂岩粒度一般为o 4 3 o 9 2 m m ，最大1 3 5 m m ( 表2 一l ；图2 3 ， 4 。5 6 ) 。 3 山西组 岩石以中料砂岩、含砾 h 砂岩、粗臣粒砂岩为主，其次为细中粒砂岩、细 粒砂岩，少量砾质砂岩或细砾岩。砂岩粒度一般为o 3 9 0 9 8m m ，最大1 4 1m m ， 砂岩分选较好，磨圆度多为次棱角状及次圆状，分选好中等，颗粒支撑，颗粒 i b j 接触关系以线接触为主，粒日j 粘t 杂基允填，f f ! 杂艇禽艟较低，普遍低j ：1 5 。 粒胶结物主要见方解石，但含量较低，仪局部层段方解石胶结并交代碎腾成为 钙质砂岩( 表2 1 ；图2 3 ，4 ，5 ，6 ) 。 砂岩中研屑成分以石英、岩屑为主，长石较少( 含量 。 表2 - 1 本溪组一盒。段砂岩类型及成熟度 j 差忙 盒g i l i 两组太蟓组本溪组 样品数 5 l2 j 74 41 0 次挫 8 8 28 0 25 6 ，89 0 0 磨次棱一次圆 7 82 71 8 21 0 o 圆次圊3 ，91 4 8 2 0 5 度 次唰一次钕 0 01 24 5 救一次拨 0 01 20 o 好 5 4 9 6 3 4 6 托26 0 0 分 、妤一巾等 2 7 选 巾一好 2 ，o 叶1】5 72 7 6 ：；1 8 2 0 0 性 巾一#3 9 斧 2 3 j6 2o 02 0 0 0 4 5o ：j 9 0 4 30 4 1 孝立般 释 1 3 0o 9 8o 9 21 0 6 最大1 9 l 1 4 li 3 51 2 8 砂打炎砂岩 7 83 8 11 1 44 4 4 岩岩j | i 石荧砂岩1 9 6 5l5 6 84 4 4 类 岩脚砂岩 7 0 65 5 6：j 1 81 1 1 删 k4 ；l ；m 砂；： 2 o1 2 f l 英 飞9 0 2r j7 5 、 5 0 4 5 6 7 ：f 2 55 0 7 5 幽2 - i山州翔砂岩成份分类投点图 f i 荽 t 9 0 20 7 5 5 0 k 1 2 55 07 5 z hr ： | 圣i2 - 2 盒s 段砂岩成份分类投点幽 lf i 英砂岩2 长i i 质f i 英砂岩3 岩庠号质_ i 英砂岩 4k i i 砂岩5 岩屑质长i 砂岩6 = ：i 顺；幅砂楮7 岩屑砂岩 本溪组、太原组基本不含长石，山西组及盒8 段砂岩中长石含量普遍较低， 所见长石多为钾长石类，如正长石、微斜长石和条纹长石，斜长石较少。主要为 来自中酸性岩浆岩和火山岩的双品纹细而密的中酸性长石。长石高岭石化严蘑， 大部分长石已蚀变为商岭石。长石蚀变为高岭f i ，保持长彳i 颗粒外形，部分受挤 压后变形呈假杂基状。此类高岭石生长紧密，晶删隙极小，般镜下不易观察到。 它们是研究区山西组及盒8 段砂岩中商岭石的卜耍来源( 表2 1 ：图2 3 ，4 ，5 ， 6 ) 。 同时，从本次的分析结果来看( 图2 7 ，8 ) 从本溪组一盒8 段。石英含量由 降低的趋势，而岩屑和长石有增高的趋势，而在各气层组内部，石英及岩眉的这 种趋势又有定的偏爱，也有町能受各7e 层组【的什6 数量限制，但整体上显示出 本区从石炭系一二叠系砂岩的成份成熟度和结构成熟度均有由高变低的趋势，这 变化小仪h 螽示了不时期来源物成份钉一。定的眷肄，也说明了母岩成份与各时 期构造背景、古地形特征和古地理格局密切十u 父，钉炭纪时，研究区受海侵影响， 岸线外移，大部分来源于元古界的物质注入笳地，搬运距离相对较长，且又受波 浪、潮流的反复改造，砂体的成份和结构成熟度相对较高；而二叠纪，由于北缘 古陆大副上升，水系活跃，来源于太占界，元占界等物质大量卸入瓮地，搬运距 离短，所以，砂体的成份成熟度和结构成熟度变等。 l 警i2 - 3 本溪纲一盒s 段砂岩类删 l 刘2 - 4 本溪自f 斑8 段砂7 瞬删瞍 幽2 - 5 本溪组一盒s 段砂嚣分选性 幽2 - 6 本溪组一盒8 段砂岩札i 争比较 幽2 7 本溪组盒s 段砂岩成分 7 二、岩屑类型特征 | 玺i2 - 8 山2 1 盒3 t 壕细砂2 成分 岩屑的类型及含晕能够准确地反映物源的岩性、风化作用的类型、程度及 搬运距离。研究k 岩心类j l ! ! 含量统计灰 埘农2 - 2 ，3 ：图2 - 9 ，l o ) ，本溪组盒s 段砂岩的岩j f - i 类t i ! ! 钉7 浆岩、变质枵和0 c 干j 7 7 m i 。其吖1 以变质岩岩屑含量最大， 为6 1 1 8 5 6 ，平均7 5 2 ，主要有变质岩、石英岩、片岩、千枚岩、板岩、 变质石英岩、变质砂岩等，沉积岩岩盾育砂岩、泥岩、狄岩及白云岩，含量为 1 4 2 0 5 ，平均9 7 。岩浆岩岩眉以喷发岩为差，含量为1 2 5 1 8 4 ，平 均1 5 1 。住ij i 曲白【符7e 层组中变质“i tj “, h 卅i ；含量为6 1 1 8 3 6 ，平均7 7 3 ： 沉积岩岩屑含量为o 1 7 1 ，平均4 。5 ：岩浆岩岩盾含量为1 0 3 2 3 1 平均 1 8 2 ；在平面上，出于岩屑中不稳定组分主要来源f 东北部，从北向南岩屑含 量降低。 表2 - 2 本溪组一盒* 段岩属类型及含量f ) 层位村品数英总量k 山岩肼 岩浆岩变质岩沉积岩 j f ：【i 5 l5 8 i1 62 io 1 667 835 i 山两f u2 5 75 8 3i91 881 846 1 1 2 0 5 太娘纽 4 56 2 2 0 413 ，7 2 98 5 614 奉演纽1 06 8 30“j61 257 59l l6 在纵向上，从本溪组盒s ，岩屑含量由低到高，而在山西组的各气层组内， 从下向上岩屑含量由低变高的趋势不明硅，显示h j 各个气层组沉积期，母岩成 份与各时期构造背景、古地形特征和f i 地删格j 6 晰切相天，也可能受各气层组 取样所