岩性油气藏  2020, Vol. 32 Issue (5): 102-112       PDF    
×
玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组沸石成因及溶蚀机制
雷海艳1,2, 樊顺3, 鲜本忠4, 孟颖1,2, 杨红霞1,2, 晏奇5, 齐婧1,2    
1. 中国石油天然气集团有限公司砾岩油气藏勘探开发重点实验室, 新疆 克拉玛依 834000;
2. 中国石油新疆油田分公司 实验检测研究院, 新疆 克拉玛依 834000;
3. 中国石油新疆油田分公司百口泉采油厂, 新疆 克拉玛依 834000;
4. 中国石油大学 (北京)地球科学学院, 北京 102249;
5. 中国石油新疆油田分公司 勘探开发研究院, 新疆 克拉玛依 834000
摘要: 为研究玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组沸石成因及溶蚀机制,开展了岩石薄片鉴定、荧光分析、场发射扫描电子显微镜观察、电子探针分析、能谱分析和包裹体测试。结果表明:①研究区沸石族矿物以浊沸石为主,片沸石次之,偶见方沸石、斜发沸石和辉沸石,沸石既有高温成因类型,也有低温成因类型。②沸石成因主要包括2类:早成岩期以火山物质蚀变为主,该类沸石胶结的岩心多疏松易散;晚成岩期以孔隙水结晶为主,岩心多致密。片沸石、方沸石、斜发沸石和辉沸石成因以凝灰质的蚀变为主,浊沸石成因既有凝灰质蚀变,又包括孔隙水结晶成因。③平面上,沸石类型及含量分布特征受控于沉积相带,溶蚀差异则受控于有机酸的供给。浊沸石多发育于扇三角洲前缘厚层粗粒砂砾岩中,片沸石多发育于扇三角洲平原前端富含凝灰质砾岩中。在接近深水区烃源岩发育区的三角洲前缘部位或裂缝发育带附近的砂砾岩储层中,浊沸石溶蚀程度高,优质储层发育。该研究成果对含沸石族储层研究和玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组油气勘探均具有指导作用。
关键词: 沸石族矿物    溶蚀孔    凝灰质蚀变    孔隙水结晶    下乌尔禾组    玛湖凹陷    
Genesis and corrosion mechanism of zeolite of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression
LEI Haiyan1,2, FAN Shun3, XIAN Benzhong4, MENG Ying1,2, YANG Hongxia1,2, YANG Qi5, QI Jing1,2    
1. Key Laboratory of Conglomerate Reservoir Exploration and Development, CNPC, Karamay 834000, Xinjiang, China;
2. Research Institute of Experiment and Detection, PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay 834000, Xinjiang, China;
3. Baikouquan Oil Production Plant, PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay 834000, Xinjiang, China;
4. College of Geosciences, China University of Petroleum(Beijing), Beijing 102249, China;
5. Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay 834000, Xinjiang, China
Abstract: In order to study the genesis and dissolution mechanism of zeolites in the Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression, thin section identification, fluorescence analysis, field emission scanning electron microscopy, electron probe analysis, energy spectrum analysis and inclusion test were carried out. The results show that:(1)The mainly zeolite group minerals in the study area are turbidite, followed by heulandite, analcite, clinoptilolite and zeolites. The zeolites have both high-temperature and low-temperature genesis types.(2)The genesis of zeolites mainly includes two types:in the early diagenetic stage, it is dominated by alteration of volcanic materials, and the cores cemented by zeolites are mostly loose and easy to disperse; in the late diagenetic stage, it is dominated by pore water crystallization, and the cores are mostly dense. Heulandite, analcite, clinoptilolite and pyroxene are mainly caused by tuffaceous alteration, while turbidites are caused by tuffaceous alteration and pore water crystallization.(3)On the plane, the type and content distribution of zeolites are controlled by the sedimentary facies, while the dissolution difference is controlled by the supply of organic acids. Most of the laumontite are developed in the thick coarse-grained glutenite of the fan delta front, and most of the heulandite is developed in the tuffaceous conglomerate in the front of the fan delta plain. In the glutenite reservoir in delta front or near fracture development zone near the deep-water source rock development area, the turbidite has high dissolution degree and high-quality reservoir development. The research results can be used to guide the study of zeolites bearing reservoirs and the exploration of oil and gas in the Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression.
Key words: zeolite group minerals    dissolved pore    tuffaceous alteration    pore water crystallization    Lower Urhe Formation    Mahu Depression    
0 引言

玛湖凹陷沉积岩多为砾岩、砂岩和泥岩,由于受区域沉积和构造运动的双重条件控制,凹陷内形成的油藏往往为构造背景下的砾岩油藏,主力产层集中在三叠系百口泉组和二叠系上、下乌尔禾组,多套砂体叠置连片,各个砂体的特征存在差异,大面积含油,形成了多个油藏群。现阶段已先后探明玛北、盐北、达巴松、艾湖和玛南等5个油藏群,具有巨大的勘探潜力。通过对二叠系下乌尔禾组进行精细研究,可发现地层中含大量的沸石族矿物,不同种类和成因的沸石,其分布特征及溶蚀程度差异较大,各井所钻遇的储层质量差异明显,试油试采产能差异大。试油结果表明,含浊沸石储层既有高产、也有低产;片沸石胶结带的岩石致密,溶蚀孔隙不发育,油气产量低。研究区关于沸石族矿物对储层性质及产量的影响研究较为薄弱。

学者们对沸石的成因、转化和成岩改造进行过详细的研究。Hay[1]对世界多地沸石族矿物的成因和分布进行了分析,认为沸石族矿物主要是由火山物质转化而来。Moncure等[2]对美国内华达州沸石类矿物的纵向分带性展开了系统研究,查明了影响该分带性的具体原因,且对沸石的成岩序列和成岩模式开展了精细刻画。张立飞[3-4]对陕北三叠系延长统浊沸石成因进行了详细解剖,认为该区浊沸石是埋藏变质过程中砂岩孔隙被堵塞或隔绝后,在没有外来组分(H2O和CO2除外)的加入和带出的条件下,由胶结物间或胶结物与碎屑矿物间反应所形成。朱国华[5-6]研究了陕北延长组砂体中浊沸石的形成机理,发现浊沸石形成温度的上限低于80.0 ℃,从此打破了浊沸石带是石油勘探死亡线的观点,同时发现浊沸石溶蚀带多为油气高产区。朱世发等[7-8]、孙玉善等[9]对准噶尔盆地西北缘克-夏地区二叠系的沸石族矿物的形成和溶蚀作用也开展了研究,认为该区沸石族矿物以方沸石为主,其次为片沸石和浊沸石,并划分了各类沸石在平面上的主要分布区,且认为方沸石溶蚀对储层质量改善较为明显,片沸石胶结易导致储层致密。上述研究确认了储层质量、试油产能与储层中沸石种类、含量及其溶蚀程度关系密切,但是对于不同沸石族矿物之间的共生分布关系和溶蚀规律方面的研究尚不够深入,对于沸石溶蚀作用与油气富集之间的关系认识程度低。为了明确玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组沸石族矿物的分布规律与差异溶蚀机理,笔者对研究区目的层开展系统取样和分析测试工作,以期深化含沸石类储层研究和指导其油气勘探与开发。

1 地质概况

玛湖凹陷位于准噶尔盆地西北缘,晚石炭-早二叠世,由于受哈萨克斯坦板块的俯冲和碰撞,准噶尔盆地西北缘形成了碰撞隆起带和相邻的大型陆内坳陷,玛湖凹陷初现雏形,其间伴随着大量火山岩的喷发和岩浆侵入。到二叠纪中后期,由于持续性构造隆升作用,东北部的陆梁隆起带和西北部的扎伊尔山和哈拉阿拉特山持续为凹陷区提供着充足的物源。玛北地区下乌尔禾组(P2w)发育了4个砾岩扇群,分别是玛东斜坡的夏盐扇和玛东扇、玛西斜坡的夏子街扇和黄羊泉扇(图 1)。地层由下至上化分为4段,分别为乌一段、乌二段、乌三段和乌四段,本次研究将乌四段作为主要研究对象。

下载原图 图 1 玛湖凹陷地理位置(a)及研究层段综合柱状图(b) Fig. 1 Location of the study area(a)and stratigraphic column of target layer(b)in Mahu Depression
2 储层特征

通过对玛湖凹陷内34口取心井长度约为516 m的岩心进行观察,磨制了近400个岩石薄片和荧光薄片,并进行显微镜鉴定,结合场发射扫描电镜、电子探针、能谱分析和包裹体测试等实验技术对工区内的沸石族矿物进行了深入研究(表 1)。

下载CSV 表 1 研究资料统计数据 Table 1 Research data statistics
2.1 岩石学特征

玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组以粗粒沉积为主,岩性包括粗砂岩、砾质砂岩、砂质砾岩和砾岩,另见少量呈薄层分布的粉-细砂岩和泥岩,砾石结构成熟度低,次棱角-次圆状,杂基或颗粒支撑,具牵引流和重力流交互沉积的特征(图 2)。

下载原图 图 2 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组典型岩心照片 (a)砾石呈叠瓦状排列,牵引流沉积,玛009井,3 732.50 m;(b)正粒序,牵引流沉积,玛009井,3 726.60 m;(c)砾石呈漂浮状,泥质杂基支撑,碎屑流沉积,玛西1井,3 745.65 m;(d)砾石呈漂浮状,碎屑流沉积,玛18井,4 069.80 m Fig. 2 Typical core photographs of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression

岩石薄片鉴定结果显示,砾石成分以火山岩、火山碎屑岩为主,其中火山物质中又以凝灰岩岩屑为主[图 3(a)]。砾石粒径为4~64 mm,分选差,混杂结构,碎屑(砂、砾)支撑和杂基支撑,成分成熟度低。沸石族矿物为储层中的主要胶结物,其中浊沸石出现频率最高,片沸石次之[图 3(b)]。

下载原图 图 3 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组储层岩石矿物组分(a)及各扇体的胶结物含量(b) Fig. 3 Rock mineral components(a)and cement content of each fan(b)of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression
2.2 储集空间类型和物性

玛湖凹陷下乌尔禾组孔隙类型包括原生粒间孔和次生溶蚀孔2类[10],次生溶蚀孔又以浊沸石溶孔为主,见少量微裂缝。岩心样品的物性分析结果显示,孔隙度为5.00%~19.10%,平均为8.42%,渗透率为0.01~1 428.20 mD,平均为2.78 mD(图 4),整体上可划归为低孔低渗型储层。

下载原图 图 4 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组储层孔隙度(a)和渗透率(b)分布直方图 Fig. 4 Histogram of porosity(a)and permeability(b)distribution of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression
3 沸石族矿物及成因 3.1 沸石族矿物

玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组中沸石族矿物类型以浊沸石为主、片沸石次之,二者常伴生出现。通过偏光显微镜、扫描电镜和能谱等多手段检测,个别井中见到斜发沸石、方沸石以及辉沸石。沸石族矿物普遍以胶结物和裂隙充填物的形式产出。

浊沸石的自形程度较高,常呈板柱状和连片状晶体,主要以半充填-全充填的形式在粒间孔隙中析出,其形成时期多晚于绿泥石和片沸石[图 5(a)],早于方解石。成岩后期经过地层水和有机酸双重作用,浊沸石发生全部溶蚀或部分溶蚀,呈现出不规则形态的溶蚀孔隙[图 5(b)]。场发射扫描电镜下,浊沸石常为自形的板状或板柱状,多期沸石的接触部位常见微小的晶间缝发育[图 6(a)],在裂缝发育层段常见浊沸石发生溶蚀[图 6(b)]。

下载原图 图 5 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组沸石族矿物微观特征 (a)砾岩,浊沸石溶孔和绿泥石膜,夏盐2井,4 717.90 m,单偏光;(b)砂质砾岩,浊沸石溶孔,玛607井,4 103.50 m,铸体薄片,单偏光;(c)砂质砾岩,片沸石与残留凝灰质,盐北2井,4 468.70 m,单偏光;(d)中粒岩屑砂岩,片沸石膜,玛218井,4 008.83 m,正交偏光;(e)细粒岩屑砂岩,片沸石交代长石,盐北2井,4 290.44 m,单偏光;(f)砂质砾岩,方沸石与残留凝灰质,玛3井,3 342.50 m,单偏光;(g)砾岩,穿插双晶辉沸石,玛009井,3 782.30 m,正交偏光;(h)砾岩,斜发沸石,玛217井,4 005.80 m,正交偏光;(i)砾岩,浊沸石与火山物质杂基,夏盐2井,4 718.00 m,单偏光;(j)砂质砾岩,绿泥石与浊沸石,玛201井,3 636.06 m,单偏光;(k)砾岩,示顶底结构,盐北4井,3 913.20 m,单偏光;(l)泥质细砂岩,成岩缝充填浊沸石,盐北4井,3 646.75 m,正交偏光 Fig. 5 Micro characteristics of zeolite group minerals of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression
下载原图 图 6 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组岩石微观特征 (a)中粗粒岩屑砂岩,浊沸石中的裂缝,扫描电镜照片,玛607井,4 104.75 m;(b)中粗粒岩屑砂岩,浊沸石溶孔,玛607井,4 104.75 m,扫描电镜照片;(c)砾岩,辉沸石与伊蒙混层共生,玛009井,3 782.30 m,扫描电镜照片;(d)砂质砾岩,片状斜发沸石,玛009井,3 939.50 m,扫描电镜照片;(e)砾岩,多期浊沸石,盐北4井,3 915.00 m,扫描电镜照片;(f)砾岩,浊沸石中的包裹体盐001井,5 985.20 m;(g)砾岩,浊沸石中的包裹体,玛201井,3 648.18 m;(h)砂质砾岩,早期油,玛201井,3 649.64 m,荧光薄片;(i)砂质砾岩,晚期油,玛217井,4 004.32 m,荧光薄片 Fig. 6 Micro characteristics of rocks of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression

片沸石在扇三角洲平原较为发育,多见于杂基含量较高的砾岩中,显微镜正交偏光下多呈褐色和黄褐色。片沸石常呈现出2种形态:他形泥晶片沸石,呈半充填或全充填于细粒砂岩中的碎屑颗粒间[图 5(c)];自形细-中晶片沸石,多出现在粒径较粗的砂岩或砾岩中,多垂直颗粒边缘生长,与其他类型填隙物一起充填于孔隙中[图 5(d)]。偶见片沸石交代长石碎屑和岩屑[图 5(e)]。

方沸石在研究区不太发育,仅见于靠近湖盆边缘的玛3井中。研究区所见方沸石与蚀变凝灰质共生[图 5(f)],扫描电镜下观测到溶蚀现象不明显。朱世发等[7-8]认为准噶尔盆地西北缘二叠系方沸石最为发育,且方沸石溶蚀带为该区次生孔隙的发育带,其采样井85453井和85095井位于湖盆边缘的克百五-八区,而本次研究的区域则位于玛湖凹陷内部,由此可见,从湖盆边缘往内部过渡,方沸石有逐渐减少的趋势。

辉沸石见于玛009井附近,晶体常呈平行的板状或片状,单偏光下为灰色和灰黄色,正交偏光下干涉色为一级黄白,负延性,负低突起,可见穿插双晶[图 5(g)],与方解石伴生充填于孔隙中。扫描电镜下可见辉沸石多为刀片状,与伊蒙混层共生[图 6(c)]。

斜发沸石在研究区也不发育,偶见于个别井段(玛009井和玛218井)。晶体多为细小针柱状,多为浅黄褐色,负低-中突起,正延性,多与片沸石共生[图 5(h)]。扫描电镜下斜发沸石多为片状[图 6 (d)]。能谱分析结果显示,斜发沸石含少量的铁。

3.2 浊沸石包裹体均一温度

通过对玛湖凹陷4口井二叠系下乌尔禾组17个浊沸石包裹体进行测温分析,发现研究区浊沸石形成温度为54.4~115.6 ℃,与前期研究的西北缘克-夏地区沸石形成温度一致(表 2)。包裹体宿主矿物颗粒较粗,填隙物主要为浊沸石和绿泥石。包裹体主要分布在浊沸石颗粒表面,单个或成串分布,整体丰度低,单相多,气液两相包裹体相对较少,包裹体直径普遍偏小,一般在1~5 μm左右,最大不超过8 μm,为无机相[图 6(f)-(g)]。

下载CSV 表 2 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组浊沸石中包裹体特征及相关测试数据 Table 2 Characteristics of inclusions in laumontite and related test data of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression
3.3 沸石成因分析

朱国华[5]认为80.0 ℃可以作为划分浊沸石高、低温成因的分界标准,由此可见,玛湖地区下乌尔禾组砂砾岩中浊沸石既存在高温成因,也存在低温成因。将浊沸石包体均一温度低于80.0 ℃者归为埋藏早期的低温成因,高于80.0 ℃者归于埋藏晚期的高温成因,且同一口井同一深度的浊沸石内各包裹体均一温度差异较大,最低温度为56.4 ℃,最高温度为115.6 ℃,为不同成岩时期形成,即同一个样品中浊沸石的成因可能存在2期或以上。

准噶尔盆地西北缘沸石的成因可分为以下2种:第1种是矿物转化成因[5, 11-13],斜长石的钠长石化过程中,生成浊沸石,其化学方程式为:

NaAlSi3O8·CaAl2Si2O8(斜长石)+2SiO2(石英)+4H2O→CaAl2Si4O12·4H2O(浊沸石)+NaAlSi3O8(钠长石)

这种成因与长石的压溶作用密切相关,其形成的必要基础条件是岩石中必须含有大量的长石,但研究区的岩石类型以砾岩为主,骨架颗粒成分主要是凝灰岩,其次为安山岩,见少量的霏细岩和花岗岩等,长石体积分数普遍低于10%。因此该类型的矿物转化形成的沸石在研究区是极少的。第2种是火山物质蚀变成因[8, 14-19],在火山碎屑水化蚀变为绿鳞石的过程中,形成了碱性环境和活化SiO2,同时生成含水较多的斜发沸石。通过岩石薄片鉴定、场发射扫描电镜分析、能谱分析和电子探针元素分析等发现,研究区砾岩中斜发沸石多与片沸石共生。李振华等[20]研究认为,斜发沸石后期会向片沸石和方沸石转化。因此,火山物质蚀变为研究区沸石的主要成因,且晚期高温成因的沸石主要为孔隙水结晶而成。

3.3.1 火山物质蚀变成因

火山物质蚀变成因的沸石多形成于早成岩期,沸石呈粒状集合体,多与黏土矿物共生,且黏土矿物还保留火山尘的特性[图 5(i)],此类沸石胶结的岩心疏松易散,填隙物中火山物质蚀变成因矿物按结晶先后顺序依次为片沸石、绿泥石和浊沸石,这种结晶顺序与铁元素含量有关(表 3)。研究区的片沸石最早结晶,且普遍含铁,呈现橘红色等氧化色[图 5(d)];随着环境中含铁量的降低,浊沸石逐渐结晶,含少量铁元素,偏光显微镜下呈一级灰干涉色,少量浊沸石解理缝偶呈淡橘红色[图 5(j)]。

下载CSV 表 3 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组各类型沸石的电子探针元素分析数据 Table 3 EPMA element analysis of different types of zeolites of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression
3.3.2 孔隙水结晶成因

晚成岩期孔隙水结晶成因的沸石主要为浊沸石,多呈大型板状集合体,干净无杂质[21-22]。由于凝灰质密度较大,优先沉淀聚集在矿物碎屑表面,浊沸石在后期富集,作为胶结物析出,可见明显的示顶底结构[参见图 5(k)]。在偏光显微镜和扫描电镜下观察,可见浊沸石呈多期次性,因早期的浊沸石受酸性流体的溶蚀作用,后期孔隙水在溶蚀孔洞中富集,促成了第2期沸石的形成[参见图 6(e)]。成岩缝中的浊沸石与孔隙中的浊沸石在正交偏光下的消光特征基本一致,应为同期浊沸石大晶体溶蚀再胶结而成[参见图 5(l)]。含孔隙水结晶成因沸石的岩心大多较为致密,不易松散。构造高部位的浊沸石多为早期蚀变成因,溶蚀孔发育,储层质量较好。溶蚀形成的矿物离子随孔隙水下渗,在构造低部位重结晶,导致相对深部的岩石胶结致密,储层质量较差,从而导致该类浊沸石胶结段的含油性较差。

3.4 沸石分布特征

通过岩石薄片鉴定结果统计,玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组四段沸石在空间分布上具有以下特征:①扇三角洲平原亚相的砾岩储层中,泥质组分为粒间主要填隙物,沸石族矿物含量较少(图 7);②扇三角洲平原亚相前端的碎屑颗粒,受到水体不断的淘洗,砾岩颗粒间发育少量孔隙,见大量的火山物质杂基沉淀,主要发育片沸石和少许的浊沸石;③扇三角洲前缘亚相的砾岩,由于原始物性较好,地层流体交换频繁,有利于自生浊沸石的析出,浊沸石含量较高;④扇三角洲前缘亚相远端的岩石,由于埋深较大,成岩作用强烈,主要为钠长石发育区。

下载原图 图 7 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组片沸石(a)和浊沸石(b)的平面分布特征 Fig. 7 Plane distribution characteristics of heulandite(a)and laumontite(b)of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression

研究区片沸石主要见于玛005井、玛002井、玛东2井、玛218井和玛217井,其体积分数平均为0.5%~5.0%。由扇三角洲平原到前缘,浊沸石平均含量有依次增高的趋势,主要发育于以下4个区域:①玛东斜坡夏盐2井和盐001井一带,浊沸石体积分数为0.5%~6.0%;②玛东斜坡区盐北4井、玛217井和玛218井一带,体积分数为1.0%~ 7.0%;③玛北斜坡区玛003井和玛4井一带,浊沸石体积分数为0.5%~4.0%;④玛北斜坡区玛607井一带,浊沸石体积分数为0.5%~5.0%。

4 沸石族矿物的溶蚀作用 4.1 沸石族矿物的溶蚀差异性

玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组不同区域和不同深度储层中,沸石矿物的溶蚀作用存在较大差异。夏盐2井4 717.76 m岩心中,浊沸石发育较多的溶蚀孔隙,后期被沥青质充填,而该井4 978.00 m岩心中,孔隙水结晶成因的浊沸石大量发育,岩石胶结致密,溶蚀孔不发育。盐北7井3 881.39 m岩心为含砂砾岩,浊沸石胶结物体积分数为14.0%,岩石有效孔隙度为10.90%;该井3 885.84 m岩心为含砂砾岩,浊沸石胶结物体积分数为4.0%,片沸石体积分数为2.0%,岩石有效孔隙度为4.30%。

浊沸石相对片沸石更容易遭受后期的溶蚀作用,片沸石基本上不发生溶蚀。各类型沸石胶结物的分布直接控制着溶蚀孔隙的发育。因此,泥质和片沸石发育的扇三角洲平原亚相的岩石,其溶蚀程度明显小于扇三角洲前缘内环带浊沸石发育区的岩石。

4.2 溶蚀作用的主控因素

沉积相带控制着沸石矿物的类型及分布,进而可能影响沸石矿物的溶蚀程度和储层质量。除此之外,有机酸流体的长期和充分供给为沸石的溶蚀提供了有利条件[23-28]。结合研究区浊沸石油水包裹体测试结果、荧光薄片分析数据和原油物性分析,可以判断研究区曾发生过2期油气充注。同一地区同一层系中不同期次的油气充注的岩心,在荧光显微镜下呈现不同的颜色,早期充注的油气,在荧光下发黄色光[参见图 6(h)],晚期充注的油气在荧光下发亮蓝色光[图 6(i)]。盐北1井二叠系下乌尔禾组4 029.00~4 052.00 m原油密度为0.875 g/cm3,为成熟原油;玛202井二叠系下乌尔禾组3 778.00~ 3 802.00 m原油密度为0.834 g/cm3,为高成熟原油。多期原油充注可为地层持续提供有机酸,并为储层改造创造了良好条件。

浅层浊沸石胶结段位于烃源岩的上倾方向,低密度的有机酸向上运移可以导致浅层段浊沸石发生溶蚀作用,致使岩石疏松,而深层浊沸石胶结的岩石较为致密(图 8)。显微镜下可见上部火山物质蚀变普遍,浊沸石多以片状集合体的形式产出,晶体之间存在较大缝隙,溶蚀现象普遍,孔隙较为发育,脱水干裂易散;下部浊沸石为后期孔隙水成因,晶体多呈大型板状,溶蚀孔不发育,岩石较为致密。

下载原图 图 8 玛湖凹陷二叠系下乌尔禾组2种成因浊沸石的胶结程度对比 Fig. 8 Comparison of cementation degree between two kinds of turbidites of Lower Urhe Formation of Permian in Mahu Depression
5 结论

(1) 玛湖地区二叠系下乌尔禾组发育5种类型的沸石矿物,其中浊沸石和片沸石含量较多,常见浊沸石与片沸石共生,偶见少量的方沸石、辉沸石和斜发沸石。

(2) 玛湖地区二叠系下乌尔禾组沸石主要包括2种成因类型:早成岩期以火山物质蚀变为主,该类沸石胶结的岩石多疏松易散;晚成岩期以孔隙水结晶为主,该类沸石胶结的岩石多致密。

(3) 玛湖地区二叠系下乌尔禾组沸石类型及含量受控于沉积相带,沸石的溶蚀程度主要受控于有机酸的供给。扇三角洲前缘相带,浊沸石较发育,扇三角洲平原相带,片沸较发育;紧邻深水烃源岩发育区的三角洲前缘相带或裂缝发育带附近的砂砾岩储层中,浊沸石溶蚀程度高、储层质量好。

参考文献
[1]
HAY R L. Zeolites and zeolites reactions in sedimentary. New York: Geological Society of America, 1966: 1-85.
[2]
MONCURE G K, SURDAM R C, MCKAGUE H L. Zeolite diagenesis below Pahute Mesa, Nevada Test Site. Clays Clay Miner, 1981, 29: 385-396.
[3]
张立飞. 陕北鄂尔多斯盆地埋藏变质作用研究. 地质学报, 1992, 66(4): 339-351.
ZHANG L F. Burial metamorphism of the Ordos Basin in northern Shaanxi. Acta Geologica Sinica, 1992, 66(4): 339-351.
[4]
张立飞. 陕北三叠系延长统浊沸石的成因及形成条件的理论计算. 岩石学报, 1992, 8(2): 145-153.
ZHANG L F. Origin of laumontite and condition for its formation in Triassic Yanchang Series, north Shaanxi. Acta Petrologica Sinica, 1992, 8(2): 145-153.
[5]
朱国华. 陕北延长统砂体成岩作用与油气富集的关系. 石油勘探与开发, 1985(6): 1-9.
ZHU G H. Relations between the accumulation of hydrocarbons and the diagenesis of Yanchang sandbodies in Shaanxi province. Petroleum Exploration and Development, 1985(6): 1-9.
[6]
朱国华. 陕北浊沸石次生孔隙砂体的形成与油气关系. 石油学报, 1985(6): 1-8.
ZHU G H. Formation of laumontite sandbodies with secondary porosity and their relationship with hydrocarbons. Acta Petrolei Sinica, 1985(6): 1-8.
[7]
朱世发, 朱筱敏, 王绪龙, 等. 准噶尔盆地西北缘二叠系沸石矿物成岩作用及对油气意义. 中国科学:地球科学, 2011, 41(11): 1602-1612.
ZHU S F, ZHU X M, WANG X L, et al. Zeolite diagenesis and its control on petroleum reservoir quality of Permian in northwestern margin of Junggar Basin. Science China:Earth Science, 2011, 41(11): 1602-1612.
[8]
朱世发, 朱筱敏, 刘学超, 等. 油气储层火山物质蚀变产物及其对储集空间的影响:以准噶尔盆地克-夏地区下二叠统为例. 石油学报, 2014, 35(2): 276-285.
ZHU S F, ZHU X M, LIU X C, et al. Alteration products of volcanic materials and their influence on reservoir space in hydrocarbon reservoirs:Evidence from Lower Permian strata in KeXia region, Junggar Basin. Acta Petrolei Sinica, 2014, 35(2): 276-285.
[9]
孙玉善, 刘新年, 张艳秋, 等. 中国西部地区方沸石胶结相与碎屑岩次生优质储集层形成机制. 古地理学报, 2014, 16(4): 517-526.
SUN Y S, LIU X N, ZHANG Y Q, et al. Analcite cementation facies and forming mechanism of high-quality secondary clastic rock reservoirs in western China. Journal of Palaeogeography(Chinese Edition), 2014, 16(4): 517-526.
[10]
李佳思, 付磊, 张金龙, 等. 准噶尔盆地乌夏地区中上二叠统碎屑岩成岩作用及次生孔隙演化. 岩性油气藏, 2019, 31(6): 54-66.
LI J S, FU L, ZHANG J L, et al. Diagenesis and secondary pore evolution of Middle Upper Permian clastic rocks in Wuxia area, Junggar Basin. Lithologic Reservoirs, 2019, 31(6): 54-66.
[11]
杨晓萍, 张宝民, 雷振宇, 等. 含油气盆地中浊沸石的形成与分布及其对油气勘探的意义. 中国石油勘探, 2006, 11(2): 33-38.
YANG X P, ZHANG B M, LEI Z Y, et al. Formation and distribution of laumontite cement in petroliferous basin and its significance for oil-gas exploration. China Petroleum Exploration, 2006, 11(2): 33-38.
[12]
杨晓萍, 裘怿楠. 鄂尔多斯盆地上三叠统延长组浊沸石的形成机理、分布规律与油气关系. 沉积学报, 2002, 20(4): 628-632.
YANG X P, QIU Y N. Formation process and distribution of laumontite in Yanchang Formation(Upper Triassic)of Ordos Basin. Acta Sedimentologica Sinica, 2002, 20(4): 628-632.
[13]
叶博, 梁晓伟, 牛小兵, 等. 鄂尔多斯盆地华庆地区三叠系长9砂岩成岩相研究. 西安科技大学学报, 2013, 33(3): 298-306.
YE B, LIANG X W, NIU X B, et al. Diagenetic facies of Chang 9 sandstone of Triassic in Huaqing area of Ordos Basin. Journal of Xi'an University of Science and Technology, 2013, 33(3): 298-306.
[14]
单祥, 郭华军, 郭旭光, 等. 低渗透储层孔隙结构影响因素及其定量评价:以准噶尔盆地金龙地区二叠系上乌尔禾组二段为例. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(3): 637-649.
SHAN X, GUO H J, GUO X G, et al. Influencing factors and quantitative assessment of pore structure in low permeability reservoir:a case study of 2nd member of Permian Upper Urhe Formation in Jinlong area, Junggar Basin. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2019, 49(3): 637-649.
[15]
CHIPERA S J, GOFF F, GOFF C J, et al. Zeolitization of intracaldera sediments and rhyolitic rocks in the 1.25 Ma lake of Valles Caldera, New Mexico, USA. Journal of Volcanology & Geothermal Research, 2008, 178(2): 317-330.
[16]
NOH J H, BOLES J R. Origin of zeolite cements in the Miocene sandstones, North Tejon oil fields, California. Journal of Sedimentary Petrology, 1993, 63(2): 248-260.
[17]
WOPFNER H, MARKWORT S, SEMKIWA P M. Early diagenetic laumontite in the Lower Triassic Manda Beds of the Ruhuhu Basin, Southern Tanzania. Journal of Sedimentary Petrology, 1991, 61(1): 65-72.
[18]
HORNE R R. Authigenic prehnite, laumontite and chlorite in the Lower Cretaceous sediments of south-eastern Alexander Island. British Antarctic Survey Bulletin, 1968, 18: 1-10.
[19]
杨晓萍, 张保民, 陶士振, 等. 四川盆地侏罗系沙溪庙组浊沸石特征及油气勘探意义. 石油勘探与开发, 2005, 32(3): 37-40.
YANG X P, ZHANG B M, TAO S Z, et al. Laumontite and its significance for petroleum exploration in Jurassic Shaximiao reservoir, Sichuan Basin. Petroleum Exploration and Development, 2005, 32(3): 37-40.
[20]
李振华, 邱隆伟, 师政, 等. 准噶尔盆地中拐地区佳二段沸石类矿物成岩作用及其对油气成藏的意义. 中国石油大学学报(自然科学版), 2014, 38(1): 1-7.
LI Z H, QIU L W, SHI Z, et al. Diagenesis zeolite minerals and its significance for hydrocarbon accumulation in the second member of Jiamuhe Formation of Zhongguai area, Junggar Basin. Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science), 2014, 38(1): 1-7.
[21]
晏奇, 雷海艳, 鲜本忠, 等. 母岩性质对砾岩储层中自生绿泥石发育的影响及油气储层意义:以准噶尔盆地玛湖凹陷玛北地区下乌尔禾组为例. 沉积学报, 2020, 38(2): 367-378.
YAN Q, LEI H Y, XIAN B Z, et al. Influence of source rock properties on the development of authigenic chlorite in conglomerate reservoirs and its significance for oil and gas reservoirs:a case study from the Lower Urhe Formation in the Mahu Depression, Junggar Basin. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(2): 367-378.
[22]
杨红霞, 王剑, 田雨铜, 等. 玛湖凹陷斜坡区下乌尔禾组沸石类矿物形成机理. 新疆石油地质, 2019, 40(6): 111-118.
YANG H X, WANG J, TIAN Y T, et al. Forming mechanism of zeolites in Lower Urhe Formation in slope area of Mahu Depression. Xinjiang Petroleum Geology, 2019, 40(6): 111-118.
[23]
孟元林, 梁洪涛, 魏巍, 等. 浊沸石溶蚀过程的热力学计算与次生孔隙发育带预测:以徐家围子断陷深层为例. 沉积学报, 2013, 31(3): 509-515.
MENG Y L, LIANG H T, WEI W, et al. Thermodynamic calculations of the laumontite dissolution and prediction of secondary porosity zones:a case study of horizon of Xujiaweizi Fault Depression. Acta Sedimentologica Sinica, 2013, 31(3): 509-515.
[24]
SURDAM R C, CROSSEY L J, HAGEN E S, et al. Organicinorganic and sandstone diageneses. AAPG Bulletin, 1989, 73(1): 1-23.
[25]
SURDAM R C, CROSSEY L J, HAGEN E S, et al. Organicinorganic and sandstone diageneses. AAPG Bulletin, 1989, 73(1): 1-23.
[26]
黄思静, 张萌, 朱世全, 等. 砂岩孔隙成因对孔隙度/渗透率关系的控制作用:以鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组为例. 成都理工大学学报(自然科学版), 2004, 31(6): 648-653.
HUANG S J, ZHANG M, ZHU S Q, et al. Control of origin of pores over relationship of porosity to permeability in sandstone reservoir:a case study from Yangchang sandstone of Triassic of eastern Gansu, Ordos Basin. Journal of Chengdu University of Technology(Science & Technology Edition), 2004, 31(6): 648-653.
[27]
HEYDARI E, WADE W J. Massive recrystallization of lowMg calcite at high temperatures in hydrocarbon source rocks:Implications for organic acids as factors in diagenesis. AAPG Bulletin, 2002, 86(7): 1285-1303.
[28]
刘曦翔, 张哨楠, 杨鹏, 等. 龙凤山地区营城组深层优质储层形成机理. 岩性油气藏, 2017, 29(2): 117-124.
LIU X X, ZHANG S N, YANG P, et al. Formation mechanism of deep high-quality reservoirs of Yingcheng Formation in Longfengshan area, Songliao Basin. Lithologic Reservoirs, 2017, 29(2): 117-124.