外文翻譯譯文--裂縫對塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖儲層的影響

1、<p><b>　　中文4030字</b></p><p>　　出處：Science in China Series D: Earth Sciences, 2008, 51(2): 53-60</p><p>　　Influence of Ordovician carbonate reservoir beds in </p><p>

2、　　Tarim Basin by faulting</p><p>　　裂縫對塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖儲層的影響</p><p>　　奧陶系碳酸鹽巖是重要的石油及天然氣產(chǎn)層之一，但是奧陶系碳酸鹽巖的孔隙度和滲透率通常是很低的，孔隙度低于1%，滲透率低于1md。次生改造是提高碳酸鹽巖儲層性能的重要因素，塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖油氣田的研究表明，具有高產(chǎn)量、高品質(zhì)的油氣的儲層是經(jīng)歷過強烈改造的

3、，尤其是古潛山，如輪南-塔河巨型油田、和田河氣田及英買7油氣田等。</p><p>　　近十年來，大量關(guān)于塔里木盆地碳酸鹽巖巖溶作用的研究一直在進(jìn)行，因為巖溶作用是油氣形成和聚集成藏的重要因素。這些研究包括古巖溶的發(fā)育時期及其對碳酸鹽巖儲層的控制因素，古巖溶的類型及其垂向分布，巖石溶解的古環(huán)境及其控制因素，儲層的分布及發(fā)育模式，不整合風(fēng)化殼儲層的地震預(yù)測及對巖溶儲層的綜合預(yù)測。</p><p&

4、gt;　　與最近有關(guān)不整合面巖溶儲層的改善相比，本文著重于斷裂對奧陶系海相碳酸鹽巖儲層的改造。事實上，這已經(jīng)引起了一些國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。泥盆系碳酸鹽巖在加拿大的天鵝湖和阿爾伯塔盆地是一套重要的油氣儲層。在裂縫和流體通道附近有廣泛的白云石化，在通道的流體一側(cè)它影響的橫向距離有2km，裂縫附近的充填程度及基質(zhì)類型影響著儲層的性能。斷裂對碳酸鹽巖儲層的改造已經(jīng)受到了別人的重視，但只是重視一個特定的方面，例如，一項研究表明，西輪南地區(qū)奧陶系底層

5、的古巖溶明顯受到了斷裂的控制，在主斷裂中運移的熱液是碳酸鹽巖發(fā)生交代作用，形成了次生螢石帶并改善了儲層性能?？偨Y(jié)這些年來的研究，筆者發(fā)現(xiàn)奧陶系海相碳酸鹽巖儲層的改造可以分為三種主要類型：（1）次生斷層或斷層破碎帶的形成：（2）主斷層延伸到地面，連通了大氣降水，加大斷裂帶附近的碳酸鹽巖溶解和巖溶作用的程度;（3）向上流動的熱液位次生螢石帶的形成碳酸鹽巖的白云石化作用提供了物質(zhì)能量?；谶@些研究及巖心與薄片質(zhì)料，本文分析了碳酸鹽巖儲層改造的

6、方式。</p><p>　　1.斷層作用產(chǎn)生次生斷層和發(fā)達(dá)的破碎帶</p><p>　　勘探鉆井和測試表明，奧陶系碳酸鹽巖儲層在塔中82井區(qū)是礁灘相，并且油氣生產(chǎn)與斷層的發(fā)育密切相關(guān)。在塔中821井鉆井時，井漏和強烈的井涌發(fā)生在5214m到5250m井段，總漏失量達(dá)到1226m3。</p><p>　　巖心和薄片觀察表明許多裂縫的發(fā)育是多期次的，一些早起形成的裂縫被

7、后來形成的裂縫所切割（圖1）。測井質(zhì)料顯示，裂縫的發(fā)育在良里塔格組可以達(dá)到100%。</p><p>　　圖1 塔里木盆地TZ82及TZ823井鑄體薄片（a），顆粒泥晶灰?guī)r，，5371.05m（b）TZ823井鑄體薄片，泥晶灰?guī)r，構(gòu)造裂縫和溶蝕縫發(fā)育，5398.23m，O3l</p><p>　　塔中82井區(qū)由兩條主斷裂控制，塔中1號斷裂和塔中2號走滑斷裂（圖2）。這兩條斷裂也切割了奧陶

8、系碳酸鹽巖地層。通過勘探鉆井及測井資料分析地層的傾角和方位角，并利用邊緣檢測技術(shù)，對巖層頂部的異常及隱藏信息的綜合研究表明，此地區(qū)發(fā)育很多次生斷層，總計50條規(guī)模各異的斷層。由于其脆性，斷層作用主要在碳酸鹽巖中發(fā)育破碎帶和斷層。在TZ1號斷層和TZ2號走滑斷層的作用下，大小各異的次生斷層在這個地區(qū)發(fā)育，并且具明顯的N-E向和N-W向。不同走向的斷層之間的交叉明顯的改善了碳酸鹽巖儲層的性能。</p><p>　　圖

9、2 TZ82地區(qū)晚奧陶系良里塔格組頂面斷層分布平面圖</p><p>　　在輪南-塔河地區(qū)的多期構(gòu)造運動形成了一些主要斷裂。沿著主斷裂密集地發(fā)育了一些斷層，這些多期次或多組系的斷層彼此切割形成了一個斷層網(wǎng)（圖3）。斷層的類型包括構(gòu)造節(jié)理縫、巖溶裂縫及成巖縫，主斷裂是密集分布的，高角度構(gòu)造節(jié)理縫，這都是一種有效的儲集空間和滲濾通道。這些斷層有三個走向，NE,NEE（近EW）及NNW（近NS），與區(qū)域主斷裂走向一致

10、。Lungu9井巖心鑄體薄片切片顯示了多期次的斷裂，早起形成的斷裂被后來形成的斷裂所切割（圖4（a））。在塔河油田沙9井巖心上觀察到了早奧陶系鷹山組（O1y）儲層的許多裂縫及裂縫里的油跡顯示（圖4（b））。</p><p>　　圖3 桑塔木斷裂區(qū)奧陶系頂面斷層分布圖</p><p>　　圖4 塔河油田井巖心鑄體薄片及巖心（a）Lungu9井，深度：5751.55m，巖心鑄體薄片，被后期

11、裂縫切割的早期裂縫。（b）沙7井，深度：5711.3m，早奧陶系鷹山組巖心，灰黃色泥晶灰?guī)r，裂縫及裂縫中的油跡顯示。</p><p>　　在鉆探沙47井時，在5367.75―5372.75m井段發(fā)生了泥漿漏失，漏失量達(dá)到了1345.73。儲層發(fā)育與斷層及由形成良好儲集空間的構(gòu)造作用所引起的后生改造有關(guān)。巖心觀察顯示，風(fēng)化破碎角礫巖發(fā)育是很常見的，且風(fēng)化角礫巖的厚度高達(dá)14.1米。根據(jù)裂縫的形態(tài)，這些裂縫可以分為高

12、角度裂縫、垂直裂縫及不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫，前者較大、較寬，前者是較大的和更廣泛的，最大寬度可高達(dá)1-2厘米。裂縫壁平直的，延伸得很遠(yuǎn)，它的形成與風(fēng)化改造有關(guān)。</p><p>　　2.斷層導(dǎo)致的交代作用形成了次生螢石沉積</p><p>　　塔中隆起的西部深大斷裂的長期活動和沿著斷層的二疊紀(jì)侵入或巖漿噴發(fā)活動導(dǎo)致了強烈的熱液活動，從而引起了強烈的區(qū)域碳酸鹽巖的破裂和變形。大量事實表明，深層地?zé)?/p>

13、流體存在于塔中地區(qū)西部，是來自盆地深部的。在沿著深斷裂侵入盆地后，碳酸鹽巖發(fā)生交代作用。深部的地?zé)崃黧w主要包括以FH形式存在的氟及CO2。塔中45井在6100井段鉆遇了20m厚的具有發(fā)達(dá)孔洞的螢石礦（圖5）。深大斷裂存在于這個區(qū)域，二疊系火成巖是在該區(qū)域的塔中21和塔中TZ18井區(qū)發(fā)育。塔中45井中的螢石礦可能是由碳酸鹽巖與來自沿斷層深處而來的含氟化物的熱液。用化學(xué)定量來說，一個CaCO3分子被交代形成一個螢石（CaF2）分子和一個水（

14、H2O）分子。不考慮其他因素，如果方解石被螢石替換了，其孔隙空間增加了26.4％。當(dāng)然，這只是理論上的計算；實際情況要復(fù)雜得多。但不可否認(rèn)的事實是，碳酸鹽巖向螢石的轉(zhuǎn)變，尤其是在形成大的螢石礦帶時對碳酸鹽巖儲層性能的改善其了重要的作用。</p><p>　　圖5 塔中45井巖心照片及他厘米盆地碳酸鹽巖儲層深部熱液改造模式圖</p><p>　　在塔里木盆地南部的奧陶系碳酸鹽巖露頭和一間房

15、組西部地區(qū)發(fā)現(xiàn)了螢石礦物孔洞（圖6）。在這些露頭地區(qū)，我們可以看到大規(guī)模的逆沖斷層及距離這些礦洞七八公里遠(yuǎn)的暴露的二疊系火山巖。主斷裂和火山通道發(fā)生交代作用的（物質(zhì)）來源（通道）。當(dāng)深部地?zé)崃黧w與碳酸鹽巖發(fā)生交代作用之時，不僅礦物成分，而且新礦的占有空間發(fā)生了變化，從而改變了儲層的性能。當(dāng)然，儲層性能的變化會因為不同的交代作用類型而變得完全不同。一些會因為新礦物體積的減小而提高儲層的性能，而另一些則因為新礦物體積的膨脹而降低儲層的性能。

16、</p><p>　　圖6 塔里木盆地西北緣在Kerping地區(qū)螢石礦孔洞</p><p>　　此外，受附近的深大斷裂和巖漿通道的深層地?zé)崃黧w影響，深部石灰石發(fā)生熱液白云石化作用，隨之而來的就是埋藏巖溶作用，這顯然提高了儲層性能。高品質(zhì)的奧陶系儲層在牙哈-英買力地區(qū)塔北（北塔里木盆地）隆起的西部形成與深部熱液白云巖化有關(guān)。儲集層的形成過程分為兩個階段，在第一階段，熱液中的鎂離子可以替換出

17、原生石灰?guī)r中的鈣離子（埋深超過3500m或溫度達(dá)到85-150℃），并且石灰?guī)r可轉(zhuǎn)化為深埋熱液白云巖。根據(jù)理論上的計算，當(dāng)石灰?guī)r中的一個方解石分子被一個白云石分子替換時，其孔隙度可以提高13%；在第二階段，深埋熱液白云巖能夠發(fā)生溶解，溶解空隙將為儲層提供更多的空間，所以第二個階段對深埋熱液白云巖儲層是非常重要的。這兩種類型的儲層，或儲層發(fā)育的兩個階段彼此交替。</p><p>　　3.隨斷層深度增加的表生巖溶作用

18、</p><p>　　塔里木盆地經(jīng)歷了幾個時期隆起和侵蝕，尤其是古隆起的高位置已經(jīng)不止一次經(jīng)歷過的侵蝕過程，如牙哈斷裂帶，北塔北（北塔）的英買力低凸起斜坡隆起，和或直接覆蓋在寒武系地層之上的侏羅系或白堊系地層。在輪南低凸起的高位置缺少上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系和部分下石炭系地層。在塔中1號潛山和塔中隆起帶，石炭系的泥巖直接覆蓋了下奧陶統(tǒng)的潛山。沉積波動分析顯示，在這么長的一個沉積間斷里發(fā)生了幾次垂直升降運動和幾期巖

19、溶作用。不整合面的形成是抬升侵蝕的結(jié)果，并且被整合面附近的地下水增多，這很容易形成淺層古巖溶。</p><p>　　剝蝕厚度越大，持續(xù)的時間越長，溶解作用的影響就越大，這有利于形成厚層儲層。塔北隆起輪南斷裂帶的上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖受到了風(fēng)化淋濾的影響，所以在不整合面之下儲層的孔-縫-洞型的巖溶儲層是十分發(fā)育的，并且油氣的形成主要是在在不整合面下200米之內(nèi)。最大的巖溶厚度可以達(dá)到250m，在塔中1號潛山不整合面之下的

20、高品質(zhì)儲層的厚度可以達(dá)到100m。</p><p>　　延伸到地表的斷層也可以增強巖溶作用。喜馬拉雅運動是巴楚凸起的主要形成階段，它也是圈閉形成和斷層活動的主要時期。Mazartage斷裂構(gòu)造帶就是巴楚隆起上一個典型的形成與喜馬拉雅運動的圈閉，是位于南北兩條逆斷層之間中央部位北邊的一個突起的奧陶系斷壘，從側(cè)面上看是一個“Y”字形的構(gòu)造。在斷壘上有一個復(fù)合的high relief buried hill。西Maza

21、rtage斷裂構(gòu)造帶的走向是NW，東部Mazartage斷層構(gòu)造帶的走向是從EW到NWW向。它延伸約130公里，切斷了新近紀(jì)阿圖什組的最新層（圖7）。位于Mazartage斷層構(gòu)造帶的和田河氣田是由奧陶系潛山和上覆石炭系地層組成。潛山氣體柱的高度是由巖溶儲層控制，高達(dá)的450m。巖心質(zhì)料顯示，馬4井的巖溶作用發(fā)生在風(fēng)化殼之下750m。和田河潛山裂縫發(fā)育良好，并與后期擠壓和斷裂密切相關(guān)。</p><p>　　圖7

22、 塔里木盆地巴楚地區(qū)過馬4井的地震剖面</p><p>　　通過比較奧陶系碳酸鹽巖的曝露時間和附近的主要輪南低凸起的主斷層的活動時間（表1），即塔中1號斷層和Mazartage斷裂帶，晚期強烈的斷層活動或許是和田河潛山在不整合面之下750仍能發(fā)育良好的縫-洞系統(tǒng)的重要原因。一方面，斷層活動引起碳酸鹽巖發(fā)生破裂，形成良好的裂縫系統(tǒng)；另一方面，Mazartage斷裂在下第三系地層沉積之前到達(dá)地表，加強了大氣淡水沿斷層

23、的侵入，并增強了巖溶的深度和寬度。</p><p><b>　　4.結(jié)論</b></p><p>　　塔里木盆地碳酸鹽巖的基質(zhì)空隙度并不發(fā)育，即使是在礁或碳酸鹽巖礁體。高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素是次生空隙、裂縫和洞穴的發(fā)育程度。與風(fēng)化淋濾和長時間暴露地表有關(guān)的巖溶作用無疑改善儲層性能的重要途徑，并且不整合型潛山依然是石油和天然氣勘探的重要線索。</p><