四川盆地元坝地区上二叠统海相凝灰沉积储层特征

doi:10.11743/ogg20220412

摘要/Abstract

摘要：

通过对钻井岩屑和岩心样品的薄片鉴定、扫描电镜和能谱分析、X射线衍射分析及压汞测试，对四川盆地元坝地区上二叠统海相凝灰沉积的岩石学特征、储集空间特征和成岩作用进行了研究。研究发现，凝灰质呈0.1～10.0 mm厚的纹层，与有机质泥岩、炭质泥岩形成纹层状互层夹于生物灰岩、泥灰岩之中，构成凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质沉积岩3种岩石类型。在海水和热液共同作用下，凝灰沉积受到重结晶作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用和充填作用等一系列成岩作用的改造，形成了多种次生岩石类型。酸性热液的加入对凝灰成分产生溶蚀，水-岩反应后再次产生的碱性环境造成（铁）白云石、石膏和少量钠长石、重晶石的充填和交代，同时有利于伊利石或伊/蒙混层粘土的形成和保存，从而形成以微米级凝灰溶蚀孔和纳米级自生粘土矿物晶间孔为特征的孔隙类型。混积泥质和粘土化产物的定向性，以及凝灰沉积中发育的纹层对顺层缝的发育有重要贡献，从而有效改善了岩石的储集性能。

关键词: 岩石学特征, 成岩作用, 储集空间, 凝灰沉积, 上二叠统, 元坝地区, 四川盆地

Abstract:

The study focuses on the petrological characteristics， reservoir space characteristics and diagenesis of the Upper Permian marine tuffaceous deposits in Yuanba area， Sichuan Basin based on thin section observation， analysis of scanning electron microscope （SEM） and energy dispersive spectroscopy （EDS）， X-ray diffraction analysis， and mercury intrusion porosimetry （MIP） test. The research results indicate that the tuffaceous deposits interbedding with organic mudstones and carbonaceous mudstones are in laminae of 0.1-10.0 mm thick， and sandwiched within biogenetic limestones or marlstones， which can be classified into tuff， sedimentary tuff and tuffaceous sedimentary rocks. Under the joint effect of seawater and hydrotherm， the tuffaceous deposits have been altered by diagenetic effects such as recrystallization， cementation， metasomasis， dissolution and filling， resulting in a variety of secondary rock types. Acidic hydrotherm can dissolve tuffs and water-rock reaction serves to reproduce an alkaline environment resulting in filling or metasomasis of ferrodolomite/dolomite， gypsum， and a small amount of albite and barite. At the same time， the alkaline environment is also favorable for the formation and preservation of illite or mixed-layer illite/smectite， which in turn stimulates the formation of micrometer-scale dissolved pores in tuffs and nanometer-scale intercrystal pores in authigenic clay. In addition， the directionality of detrital and authigenetic clay minerals， and the existence of laminae in the tuffaceous deposits are conducive to the formation of bedding-parallel fractures， which have effectively improved the reservoir property of the rocks.

Key words: petrological feature, diagenesis, reservoir space, tuffaceous deposit, Upper Permian, Yuanba area, Sichuan Basin

中图分类号:

TE122.2

向芳,肖倩,喻显涛,等. 四川盆地元坝地区上二叠统海相凝灰沉积储层特征[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(4): 889-901. doi: 10.11743/ogg20220412 Fang Xiang,Qian Xiao,Xiantao Yu,et al. Reservoir characteristics of the Upper Permian marine tuffaceous deposits in Yuanba area， Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2022, 43(4): 889-901. doi: 10.11743/ogg20220412

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参考文献 33

1	Vernik L. A new type of reservoir rock in volcaniclastic sequences ［J］. AAPG Bulletin，1990，74（6）： 830-836.
2	Bergman S C， Talbot J P， Thompson P R. The Kora Miocene submarine andesite stratovolcano hydrocarbon reservoir，northern Taranaki Basin，New Zealand［C］// New Zealand Oil Exploration Conference，Proceedings. Wellington： Ministry of Commerce，1992： 178-206.
3	Levin L E. Volcanogenic and volcaniclastic reservoir rocks in Mesozoic‑Cenozoic island arcs： Examples from the Caucasus and the NW Pacific ［J］. Journal of Petroleum Geology，1995，18（3）： 267-288.
4	Schutter S R. Occurrences of hydrocarbons in and around igneous rocks［J］. Geological Society London Special Publications，2003，214（1）： 35-68.
5	Gecer B A. Diagenesis of Upper Eocene volcaniclastic rocks and its relevance to hydrocarbon exploration in the Thrace Basin，Turkey［J］. Energy Sources，2006，28（9-12）： 1039-1049.
6	Zhang J Y， Liu G D， Cao Z，et al. Characteristics and formation mechanism of multi‑source mixed sedimentary rocks in a saline lake，a case study of the Permian Lucaogou Formation in the Jimusaer Sag，northwest China［J］. Marine and Petroleum Geology，2019，102 ： 704-724.
7	操应长，姜在兴，邱隆伟. 山东惠民凹陷商741块火成岩油藏储集空间类型及形成机理探讨［J］. 岩石学报，1999， 15（1）： 129-136.
	Cao Yingchang， Jiang Zaixing， Qiu Longwei. Study on the type and origin of the reservoir space of igneous oil reservoir in Shang 741 Block，Huimin Depression，Shandong［J］. Acta Petrologica Sinica，1999，15（1）： 129-136.
8	梁官忠. 二连盆地哈南凝灰岩油藏裂缝发育特征［J］. 石油实验地质，2001，23（4）： 412-417.
	Liang Guanzhong. Fracture development of tuff reservoirs in the Hanan area of the Erlian Basin［J］. Petroleum Geology & Experiment，2001，23（4）： 412-417.
9	王金友，张世奇，赵俊青，等. 渤海湾盆地惠民凹陷临商地区火山岩储层特征［J］. 石油实验地质，2003，25（3）： 264-268.
	Wang Jinyou， Zhang Shiqi， Zhao Junqing，et al. Characteristics of volcanic rock reservoirs in the Linshang area of the Huimin Sag［J］. Petroleum Geology & Experiment，2003，25（3）： 264-268.
10	苗长盛，徐文，刘玉虎，等. 松辽盆地南部火山岩储层特征［J］. 吉林大学学报（地球科学版），2020，50（2）：635-643.
	Miao Changsheng， Xu Wen， Liu Yuhu， et al. Characteristics of volcanic reservoirs in southern Songliao Basin［J］. Journal of Jilin University （Earth Science Edition）， 2020， 50（2）： 635-643.
11	张雪，翁凯，赵晓健，等.新疆东天山卡拉塔格二叠纪火山岩成因及构造意义［J］.吉林大学学报（地球科学版），2021，51（4）： 1119-1138.
	Zhang Xue， Weng Kai， Zhao Xiaojian，et al. Permian volcanic rocks in Kalatage area， eastern Tianshan， Xinjiang： Petrogenesis and tectonic implications［J］. Journal of Jilin University （Earth Science Edition），2021，51（4）： 1119-1138.
12	王建伟，鲍志东，陈孟晋，等. 砂岩中的凝灰质填隙物分异特征及其对油气储集空间的影响——以鄂尔多斯盆地西北部二叠系为例［J］. 地质科学，2005，40（3）： 429-438.
	Wang Jianwei， Bao Zhidong， Chen Mengjin，et al. Differentiation of sandstones tuff fillings and its effect on porosity： An example from the Paleozoic sandstones in northwestern Ordos［J］. Chinese Journal of Geology，2005，40（3）： 429-438.
13	吴运强，常秋生，蒋宜勤，等. 气孔状火山碎屑岩储集层成因特征及油气勘探意义［J］. 新疆石油地质，2006，27（2）： 166-168.
	Wu Yunqiang， Chang Qiusheng， Jiang Yiqin，et al. Genetic characteristics of vesicular volcanic clastic reservoir of Fengcheng Formation in wellblock Xia‑72 and its significance for hydrocarbon exploration ［J］. Xinjiang Petroleum Geology，2006，27（2）： 166-168.
14	李军，王德发，范洪军. 甘肃酒泉盆地青西油田裂缝特征及成因分析［J］. 现代地质，2007，21（4）： 691-696.
	Li Jun， Wang Defa， Fan Hongjun. A description of fracture features and its formation mechanisms in Qingxi Oilfield，Jiuquan Basin，Gansu ［J］. Geoscience，2007，21（4）： 691-696.
15	李飞，程日辉，王璞珺，等. 松辽盆地东缘下白垩统营城组二段火山碎屑岩的发育特征［J］. 吉林大学学报（地球科学版），2009，39（5）： 803-810.
	Li Fei， Cheng Rihui， Wang Pujun，et al. Characteristics of volcaniclasitic rocks developed in Member 2，Yingcheng Formation，Lower Cretaceous，in the eastern margin of Songliao Basin ［J］. Journal of Jilin University（Earth Science Edition），2009，39（5）： 803-810.
16	黄玉龙，王璞珺，邵锐. 火山碎屑岩的储层物性——以松辽盆地营城组为例［J］. 吉林大学学报（地球科学版），2010，40（2）： 227-236.
	Huang Longyu， Wang Pujun， Shao Rui. Porosity and permeability of pyroclastic rocks of the Yingcheng Formation in Songliao Basin ［J］. Journal of Jilin University：（Earth Science Edition），2010，40（2）： 227-236.
17	李长志，郭佩，柯先启，等. 火山活动影响下的碱湖优质烃源岩成因及其对页岩油气勘探和开发的启示［J］. 石油与天然气地质，2021，42（6）： 1423-1434.
	Li Changzhi， Guo Pei， Ke Xianqi，et al. Genesis of high‑quality source rocks in volcano‑related alkaline lakes and implications for the exploration and development of shale oil and gas［J］. Oil & Gas Geology，2021，42（6）： 1423-1434.
18	刘晓宁，姜在兴，袁晓冬，等. 滦平盆地白垩系细粒火山物质对页岩油气形成的影响［J］. 石油与天然气地质，2022，43（2）： 390-406.
	Liu Xiaoning， Jiang Zaixing， Yuan Xiaodong，et al. Influence of the Cretaceous fine‑grained volcanic materials on shale oil/gas，Luanping Basin ［J］. Oil & Gas Geology，2022，43（2）： 390-406.
19	黎霆，诸丹诚，杨明磊，等. 热液活动对四川盆地中西部地区二叠系茅口组白云岩的影响［J］. 石油与天然气地质，2021，42（3）： 639-651.
	Li Ting， Zhu Dancheng， Yang Minglei，et al. Influence of hydrothermal activity on the Maokou Formation dolostone in the central and western Sichuan Basin ［J］. Oil & Gas Geology，2021，42（3）： 639-651.
20	陈旋，李杰，梁浩，等. 三塘湖盆地条湖组沉凝灰岩致密油藏成藏特征［J］. 新疆石油地质，2014，35（4）： 386-390.
	Chen Xuan， Li Jie， Liang Hao，et al. Hydrocarbon accumulation elements analysis of Tiaohu tuff reservoir of Middle Permian，Santang‑ hu Basin［J］. Xinjiang Petroleum Geology，2014，35（4）： 386-
390
21	马剑，黄志龙，高潇玉，等. 新疆三塘湖盆地马朗凹陷条湖组凝灰岩油藏油源分析［J］. 现代地质，2015，29（6）： 1435-1443.
	Ma Jian， Huang Zhilong， Gao Xiaoyu，et al. Oil‑source analysis of Tiaohu Formation tuff reservoirs in Malang Sag，Santanghu Basin in Xinjiang［J］. Geoscience，2015，29（6）： 1435-1443.
22	马新华，李国辉，应丹琳，等. 四川盆地二叠系火成岩分布及含气性［J］. 石油勘探与开发，2019，46（2）： 216-225.
	Ma Xinhua， Li Guohui， Ying Danlin， et al. Distribution and gas⁃bearing properties of Permian igneous rocks in Sichuan Basin，SW China［J］. Petroleum Exploration and Development，2019，46（2）： 216-225.
23	胡东风. 四川盆地元坝地区茅口组台缘浅滩天然气勘探的突破与启示［J］. 天然气工业，2019，39（3）： 1-10.
	Hu Dongfeng. Breakthrough in natural gas exploration in the platform margin shoal at the Maokou Fm in the Yuanba area，Sichuan Basin，and its implications［J］. Natural Gas Industry，2019，39（3）： 1-10.
24	曾允孚，夏文杰. 沉积岩石学［M］. 北京：地质出版社，1986，143-151.
	Zeng Yunfu， Xia Wenjie. Sedimentary petrology ［M］. Beijing： Geological Publishing House，1986，143-151.
25	孙善平，刘永顺，钟蓉，等. 火山碎屑岩分类评述及火山沉积学研究展望［J］. 岩石矿物学杂志，2001，20（3）： 313-317+328.
	Sun Shanping， Liu Yongshun， Zhong Rong，et al. Classification of pyroclastic rocks and trend of volcanic sedimentology： A review［J］. Acta Petrologica et Mineralogica， 2001， 20（3）： 313-317+
328
26	郭欣欣，刘立，曲希玉，等. CO₂流体对火山碎屑岩改造作用的实验研究［J］. 岩石矿物学杂志，2013，32（2）： 189-196.
	Guo Xinxin， Liu Li， Qu Xiyu，et al. Experimental researches on the reformation of volcanic clastic rocks by CO₂ fluid water ［J］. Acta Petrologica et Mineralogica，2013，32（2）： 189-196.
27	郭欣欣，刘立，曲希玉，等. 碱性地层水对火山碎屑岩改造作用的实验研究［J］. 石油实验地质，2013，35（3）： 314-319.
	Guo Xinxin， Liu Li， Qu Xiyu，et al. Experimental study on reformation of volcanic clastic rocks by alkaline formation water［J］. Petroleum Geology & Experiment，2013，35（3）： 314-319.
28	白玛曲宗，韦恒叶，韦雪梅，等. 恩施剖面G-L界线自生石膏与钠长石成因［J］. 东华理工大学学报（自然科学版），2017，40（4）： 355-361.
	Bai Maquzong， Wei Hengye， Wei Xuemei，et al. Origin of authigenic gypsum and albite at G-L boundary in Enshi Section ［J］. Journal of East China University of Technology （Natural Seience)，2017，40（4）： 355-361.
29	Mills R A， Elderfield H. Rare earth element geochemistry of hydrothermal deposits from the active TAG Mound，26° N Mid‑Atlantic Ridge［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta，1995，59（17）： 3511-3524.
30	Fisher R V. Submarine volcaniclastic rocks［J］. Geological Socie‑ ty，1984，16（1）： 5-27.
31	Lanson B， Sakharov B A， Claret F，et al. Diagenetic smectite‑to⁃illite transition in clay‑rich sediments： A reappraisal of X‑ray diffraction results using the multi‑specimen method［J］. American Journal of Science，2009，309（6）： 476-516.
32	Hong D D， Cao J， Wu T， et al. Authigenic clay mi‑ nerals and calcite dissolution influence reservoir quality in tight sandstones： Insights from the central Junggar Basin， NW China ［J］. Energy Geoscience， 2020， 1（1-2）： 8-19.
33	Deconinck J F， Crasquin S， Bruneau L，et al. Diagenesis of clay minerals and K‑bentonites in Late Permian/Early Triassic sediments of the Sichuan Basin （Chaotian Section， Central China）［J］. Journal of Asian Earth Sciences，2014，81： 28-37.

测试点号	元素的原子数百分比/%
测试点号	C	O	Mg	Al	Si	K	Ca	Ti	Fe	Na	Mn	S	Cl
Spot 1	24.06	60.99	3.61	0.21	0.29	—	7.02	—	3.70	—	0.12	—	—
Spot 2	11.84	60.95	0.85	9.33	13.78	2.28	0.42	0.28	0.27	—	—	—	—
Spot 3	19.19	55.96	0.55	7.39	10.62	1.61	—	—	—	0.34	—	—	—
Spot 4	14.38	47.33	0.86	12.11	19.72	4.73	—	—	0.87	—	—	—	—
Spot 5	85.88	11.02	0.12	0.50	1.07	0.14	—	—	—	—	—	0.11	0.09
Spot 6	13.04	58.38	—	0.52	0.78	—	13.49	—	0.20	—	—	13.59	—

岩石类型	样品深度/m	矿物成分含量/%
岩石类型	样品深度/m	粘土矿物	石英	斜长石	方解石	白云石*	菱铁矿	黄铁矿	重晶石	石膏	硬石膏
粘土化和云化有机质晶屑-玻屑凝灰岩	6 935.5	47.2	20.8	5.5	1.2	10.1	0.7	13.1	0.3	0.2	0.9
含凝灰有机质泥岩	6 936.3	43.2	24.6	3.9	0.8	20.8	0.5	5.1	0.3	—	0.8

样品号	井深/m	薄片鉴定岩性	孔、缝类型在薄片中的面积比/%
样品号	井深/m	薄片鉴定岩性	铸模孔	凝灰质溶孔	（铁）白云石溶孔	炭屑残余孔	总面孔率	裂缝面缝率
		平均值/%	5.21	4.67	1.50	2.17	6.15	4.50
B0	6 934.72	含有机质含硅含凝灰生屑灰岩	1.00	—	—	—	1.00	—
B1	6 934.77	凝灰质炭质粉-细云岩（原岩为炭质凝灰岩）	6.00	—	—	—	6.00	—
B2-1	6 934.98	含云灰岩	—	—	—	—	—	—
B2-2	6 935.11	含凝灰有机质粉-细晶云岩	—	—	—	—	—	0.50
B2-3	6 935.16	含灰含有机质凝灰质云岩（原岩为有机质晶屑- 玻屑凝灰岩）	—	3.00	2.00	—	5.00	0.50
B3	6 935.22	含生屑含有机质含凝灰微晶云岩	—	—	—	—	—	2.50
B3-1	6 935.25	含膏凝灰质有机质不等晶云岩（原岩为含生屑有机质玻屑-岩屑凝灰岩）	—	—	—	—	—	5.00
B4	6 935.38	凝灰质有机质微-粉晶云岩	—	—	—	—	—	5.00
B5	6 935.50	含膏含凝灰炭质粉晶云岩（原岩为炭质玻屑凝灰岩）	—	—	—	—	—	4.00
B5-1	6 935.52	凝灰质有机质微-粉晶云岩	4.00	—	—	1.00	5.00	—
B5-2	6 935.54	含膏含有机质含凝灰细-粉晶云岩（原岩为有机质晶屑-玻屑凝灰岩）	—	—	—	—	—	10.00
B5-3	6 935.56	含膏炭质凝灰质云岩（原岩为炭质玻屑凝灰岩）	—	6.00	0.50	0.50	7.00	7.00
B6	6 935.69	含凝灰云质有机质泥岩	2.50	—	—	—	2.50	5.50
B6-1	6 935.72	含膏含炭云质玻屑凝灰岩	—	5.00	2.00	—	7.00	5.50
B7	6 936.01	含凝灰云质有机质泥岩	10.00	—	—	—	10.00	—
B8	6 936.53	含凝灰云质有机质泥岩	6.00	—	—	5.00	11.00	—
B9	6 936.75	含凝灰云质有机质泥岩	7.00	—	—	—	7.00	4.00

样品号	井深/m	岩性	孔隙度/%	渗透率/（10^-3 μm²）
B0	6 934.72	含有机质含硅含凝灰生屑灰岩	4.11	0.000 11
B2-1	6 935.06	含云灰岩	2.64	0.000 19
B2-3	6 935.16	含灰含有机质凝灰质云岩（原岩为有机质晶屑-玻屑凝灰岩）	7.29	0.000 11
B6	6 935.69	含凝灰云质有机质泥岩	10.01	0.015 50
B7-1	6 936.13	含凝灰云质有机质泥岩	11.60	0.000 39

[1]	刘双莲. 页岩气“双甜点”参数测井评价方法[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(4): 1005-1012.
[2]	陈旭, 胡明毅, 徐昌海, 王大玮. 四川盆地开江-梁平海槽周缘晚二叠世长兴期台缘礁滩沉积结构及其差异性[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(4): 833-844.
[3]	朱世发, 贾业, 马立驰, 崔殿, 景安语, 佟欢. 渤海湾盆地济阳坳陷中生界复杂岩性风化壳储层特征、质量控因与甜点模型[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(3): 514-527.
[4]	岳亮, 孟庆强, 刘自亮, 杨威, 金惠, 沈芳, 张军建, 刘四兵. 致密砂岩储层物性及非均质性特征[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(3): 597-609.
[5]	张宇, 曹清古, 罗开平, 李龙龙, 刘金连. 四川盆地二叠系茅口组油气藏勘探发现与启示[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(3): 610-620.
[6]	张心罡, 庞宏, 庞雄奇, 陈君青, 吴松, 马奎友, 张思玉. 四川盆地上二叠统龙潭组烃源岩生、排烃特征及资源潜力[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(3): 621-632.
[7]	葛勋, 郭彤楼, 马永生, 王国力, 黎茂稳, 余小群, 赵培荣, 温真桃, 王鹏. 四川盆地东南缘林滩场地区上奥陶统五峰组-龙马溪组页岩气储层甜点预测[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(3): 633-647.
[8]	徐亮, 杨威, 姜振学, 陈冬霞, 王耀华, 鲁健康, 赵明珠, 李兰. 四川盆地川西坳陷三叠系须家河组页岩有机孔演化及成因[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(2): 325-340.
[9]	苏成鹏, 何莹, 宋晓波, 董波, 吴小奇. 四川盆地川西气田中三叠统雷口坡组气藏气源再认识[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(2): 341-352.
[10]	王濡岳, 胡宗全, 龙胜祥, 杜伟, 吴靖, 邬忠虎, 聂海宽, 王鹏威, 孙川翔, 赵建华. 四川盆地上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩储层特征与演化机制[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(2): 353-364.
[11]	李纯泉, 陈红汉, 肖雪薇, 汪泽成, 姜华. 四川盆地中部高石梯-磨溪地区震旦系灯影组储层沥青拉曼光谱分析[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(2): 456-466.
[12]	乔占峰, 张哨楠, 沈安江, 佘敏, 黄理力, 李文正, 邵冠铭, 戴传瑞. 塔里木和四川盆地白云岩规模优质储层形成与发育控制因素[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(1): 92-104.
[13]	李双建, 杨天博, 韩月卿, 高平, 沃玉进, 何治亮. 四川盆地中二叠统热液白云岩化作用及其储层改造意义[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(6): 1265-1280.
[14]	马新华, 闫海军, 陈京元, 何东博, 徐伟. 四川盆地安岳气田震旦系气藏叠合岩溶发育模式与主控因素[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(6): 1281-1294, 1333.
[15]	王濡岳, 胡宗全, 周彤, 包汉勇, 吴靖, 杜伟, 何建华, 王鹏威, 陈前. 四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩裂缝发育特征及其控储意义[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(6): 1295-1306.