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1、国密级中国科学院大学U n i v e r s i t yo f C h i n e s eA c a d e m yo f S c i e n c e s博士学位论文作者姓名：张盔指导教师：皇基窒班塞虽学位类别：堡堂埴学科专业：矿物学、岩石学、矿床学研究所：主垦挝堂隧垫厦皇垫蔓塑堡班宝压兰捌迪氢童递型塞主：坠2 0 1 3 年0 5 月B yZ h a n gJ i eAD i s s e r t a t i o n T h e s i sS u b m i t t e dt oT h eU n i v e r s i t yo fC h i n e s eA c a d e m yo fS
2、 c i e n c e sI np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tF o rt h ed e g r e eo fD o c t o ro fN a t u r a lS c i e n c eL a n z h o uC e n t e rf o rO i la n dG a sR e s o u r c e s ，I n s i t i t u t eo fG e o l o g ya n dG e o p h y s i c s ，C A S0 5 ，2 0 1 3蚍声明嬲本人声明所呈交的学位论
3、文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中科院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：豸氏盘签字日期：砌1 3 年箩月乡。臼学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中科院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权中科院地质与地球
4、物理研究所兰州油气资源研究中心可以将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、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：昌艮杰导师签名：签字日期：p 1 3 年)Z i乍“霞臼品lm缝C黔0强弱塑转鼎! i靠懿状，纤l V艟f 2 01 7 0性化黼靠缝行气 爱石攒合形状前己述及，在碎屑岩的成岩过程中，随着成岩环境和成岩作用的不同，出现不同组合、不同类型白生矿物，所以自生矿物不仅可提供有关成岩过程中水介质性质的演变资料，同时也具有一定地质温度计意义。本文主要针对环玛湖三叠系碎屑岩的成岩作用特征进行研究，因此在成岩阶段的
5、划分上主要依据钻井岩芯的普通薄片、铸体薄片、扫描电镜和电子探针分析，同时结合储集岩的孔渗分析、准噶尔盆地玛北地区三叠系百口泉组优质储层发育条件及成因机理研究压汞分析及其它分析化验资料进行了分析。将玛北地区三叠系百口泉组的碎屑岩的成岩阶段可划分为早成岩阶段( A 期、B 期) 和晚成岩阶段( A 期、B 期) 两个阶段，各阶段的具体特征如下：( 1 ) 早成岩阶段早成岩阶段A 期：岩石随着埋深的增加，压实作用强度逐渐变大，自生矿物以伊蒙混层为主，方解石在这一阶段看是发育，溶蚀作用不发育，成岩环境呈弱碱性，孔隙类型以原生孔隙为主，孔隙度在这一阶段逐渐的减小。早成岩阶段B 期：压实作用逐渐增加，自生
6、矿物包括高岭石、绿泥石和石英的自生加大、沸石类矿物。溶蚀作用在这一阶段的晚期开始，同时也有烃类的侵位。成岩环境为转变为弱酸性，由于还是受压实和胶结作用的影响较大，所以孔隙度仍然是在减小。( 2 ) 晚成岩阶段晚成岩阶段A 期：开始出现硫酸盐类矿物，由于烃类侵位等的作用，处在了弱酸性的成岩环境中，溶蚀作用强烈，次生孔隙开始大量的出现，岩层物性得到改善，孔隙度在这一阶段有所增加。晚成岩阶段B 期：在此阶段中，处于成岩作用的的晚期，溶蚀作用强度降低，自生矿物中绿泥石、高岭石等的发育，造成了储集空间的进一步的减小。玛北地区三叠系百口泉组地层埋藏程度常常达到2 2 0 0 m 3 8 0 0 m ，碎屑
7、岩普遍经受了较强的压实作用改造，碎屑颗粒大都以点接触一线接触为主，砂岩和砾岩的物性普遍较差，其中原生孔隙已大量丧失，仅在砂岩中见到较发育的原生粒间孔，次生孔隙成为其中最主要的孔隙类型。在该地区碎屑岩中其中富含火山岩岩屑，方沸石和片沸石等自生矿物普遍发育，方解石胶结物常见，含铁方解石和白云石等晚期碳酸盐胶结物罕见。碎屑岩中碳酸盐类、沸石类和长石类等易溶矿物含量非常高，这些矿物( 特别是碳酸盐类矿物) 的溶蚀作用是该地区砂岩和砾岩次生孔隙的主要成因类型。此外在砂岩和砾岩的粒间孔隙中，高岭石、伊利石和绿泥石等自生粘土也比较常见。通过对玛北地区三叠系百口泉组储集岩成岩特征及孔隙类型的研究，建立了该区储
8、层成岩序列及孔隙演化模式( 图4 2 1 ，图4 2 2 ) ，并通过研究，基本上确定了上述层位储集岩所处的成岩阶段主要为晚成岩阶段B 期，部分埋藏较浅的储集岩则处于晚成岩阶段A 期。主要依据有：S 6第叫啦端层特征搞进1 ) 储集岩埋藏深度较大主要为2 2 0 0 m 3 8 0 0 m ，碎屑颗粒以线接触为主，压实作川对物性影响大。2 ) 砂岩储集空间主要为残余粒间孔、粒问和粒内溶孔。常见K 石和沸钉类矿物发生溶蚀作用，次生 L 隙所占比例较大。3 ) 砂岩粒问孔中发育的粘士矿物为峙页状高岭右、伊利右和绿泥打，蒙脱打及混层粘十矿物罕见。4 ) 砂岩粒间孔中常发育沸石类自生矿物，片常有溶蚀现
9、象。5 ) 石英颗粒的打英次生加大及粒间孔中自牛石英晶体比较常见 m 洲撕l |瓣ji 玳 洲 。耕I ：I?“ I” ii1YI，。；“一0 0鲫一 苎 6 1 1 妊叁讧4 f J2 【】罔4 2 1 蚂湖叫陷玛北地区i 稳系百泉组储层成岩序列”型乇坐古业J 坐蠹峨端陶42 2 玛湖川陷= 替系百L I 泉组储层孔隙演化模式罔 、a 地珊n 地M = 叠系目L I 泉m 优质储K 髓玎条件腱成目机m 研究45 优质储层研究通过老井复查及正钻井逐步证实百口泉组百段上部( 高阻段) 即扇三角洲前缘相砂体整体大【酊积含油( 剧42 3 ) ，我们将根据己研究的沉秘相和成岩作用特征，来探讨该组段的
10、主控因素和成洲机理。I l4R k 罔42 3 玛涧_ l 陷一番系百u 泉组助探成粜图沉积作用过程决定了该地区具有良好的圈闭条件：1 ) 具备良好的顶底板条件( 图42 4 )百段L 部( 高阻段) 为卣_ 二段的扇二角洲前缘分流河道叫沉积或前扇i 角洲湖相泥岩沉积，孔隙度和渗透率等物性较差。而百一段下部为低阻段的扇三角洲平原丰H 致密砂砾岩沉税，物性条件同样较差。这就为发育期中的高阻段即扇三角洲前缘相沉积提供了很好的泥岩顶板和致密砂砾岩底板条件。从整个研究区纵向连井沉积相剖面来看，研究区自东向西，由扇三角洲平原相过渡为扇二角洲d 口缘亚相，至研究区两部则为扇间湖卡目的泥岩为丰沉积。优质储层
11、砂体由厚层块状变为指状，夹在扇= 三角洲平原亚十H 豉密砂砾岩和扇问湖相的抛岩巾问，形成很好的储盖组合模式。第旧章储J ；特征描述J L L L 土上土。图42 4 玛湖I u I 陷= 叠系百口泉组百：段顶底板结构陶2 ) 三面遮挡具备整体含油的宏观成藏背景( 图42 5 )从( 图) 中看可阻看出，玛北油田北侧为乌夏断裂带，形成断裂遮挡条件，尔侧为扇二角洲平原亚相的致密砂砾岩形成的岩性遮挡条件，而西侧则是以扇问的湖干H 泥岩分割带为遮挡。宏观上形成了良好的三面遮挡条件，具备了整体含有的成藏背景。，、，一了罔42 5 玛湖附i 叠系百口泉组、F 而结构图3 ) 构造平缓，储层致密为大而积成藏
12、创造了基本条件( 图42 6 )该区构造较为、F 缓，地层倾角平均约为43 度，在d I 前形成了两级的台阶。为物源在该区的沉积创造了良好的地彤条件。物性斤而：孔隙度则是以6 1 0 为主，渗透率甲均值在i 个段摹本部以o ，5 m D 左右，性差别不大，部归属于致密储层。S 9准噶、# 地- 北地K 嚣系“tl 泉自I 优质储屠发自荣件成l q 机H - 研究利1 油气藏的保存而不利于油气的运移，这就为该区的成藏创造了基本的岩忖! 条件。图42 6 玛湖陷2 叠系百口泉组古地貌罔成岩作用过程决定了该地区储层具有良好的物性条件：1 ) 百般扇三角洲前缘水下分流河道相砂体( 高阻段) 溶蚀作用发
13、育较好形成优良的储层：2 ) 百一段扇i 角洲平原( 低阻段) 胶结作用较发育；形成致密的底部遮挡3 ) 百三段前缘河道间微相或滨浅湖相，物性相对较差，形成良好的盖层：罔42 7 玛湖陷= 甍系订口泉组扎隙变化罔研究区百泉组前缘储集砂体戗余粒间孔含量较高，溶蚀孔隙非常育( 图42 7弟日章储特自 ：揣进鬻擞黝w 瓣。紧1 一，船高嚣? ：饿“罔42 9 玛湖H 陷一替系订口泉维高m 【段扎隙特祉图从研究区I 1 选取的重点井薄片资料可以看 l l 玛北地区百u 泉组百：段上部商阻储层分选中等，具有一定磨圆度。粒| 1 j 】孔和粒问、粒内溶孔发育，孔隙吼道准噶尔盆地玛J E 地区一叠系d II
14、 泉组优质“ 塔发仃条件故成幽机碰口院较耕1 ，孔隙中泥质杂基含量低( 蚓42 94 , 3 I 玛湖州陷- 拜采可IJ 泉组低l l l l I l 段孔隙特训哥角洲前缘如自牛件粘十杂基笫啦储层特越描进而从研究区三替系百u 泉组百一段( T 山。) F 部扇三角洲平原低阻段的薄片资料可以看出，该层的储层分选较差，粒度粗。仅见少量粒间溶孔，粒间杂基含量较高，伊蒙 昆层发育，压实作用较强，胶结作用发育，颗粒常呈线接触( 图43 1 ) 。h ，_ ，_ l 。t - 1 诵r ； 豳r 姻| _ I | I 一，k ，； 两r i 。I 。目* 十i R r o精昔：”1 0 一图43 2 阿段
15、高低阻阻段概率粒度埘比圈从玛J 匕地区三替系百一段的概率粒度曲线中可以看出，扇一角洲前缘相砂体T 山。1 ( 高阻段) 储层，其粒度概率曲线斜率较陡，具有明显的两段式结构说明其分选较好。而低阻段扇三角洲平原剌砂体的曲线斜率较缓，两段式结构不明显，说明该层段分选较差( 图43 2 ) 。 O 。O自i3 00 0 L 一，H 自* n#自n女# 目nR 目镕nz 自镕n# 目n图4 ”再段高低阻阻段孔隙类型对比图研究区的铸体薄片资科一- J 以看 j ，高阻段以粒内溶孔、剩余粒间孔和粒间溶孔为主，而低m 段则是以裂缝、界面孔和粒内溶孔为主t 反映前缘砂体( 高阻段)M 撕。：，弭艮准噶尔盆地玛北
16、地区= 叠系日I 】泉组优质储层笈自条件及J 因机日研究次生溶蚀孔隙发育( 溶孔是第一储集孔隙类型) L b ：2 ( 低阻段) 以裂缝、界面孔为主要孔隙类型，溶蚀孔不发育( 图43 3 ) 。IlI lIII J L JlI II II图43 4 自二段高阻段与丁贞底部孔隙类型对比图玛北地区三叠系百口泉组砾岩和砂岩储层储集空间类型复杂，包括粒内溶孔( 占1 9 ) 、剩余粒间孔( 占1 8 ) 、基质中溶孔( 占1 8 ) 、界面孔( 占1 0 ) 、晶间孔( 占9 ) 、微裂缝( 占1 0 ) 等还有少量粒问孔、粒间溶孔、粒内孔隙等。其中粒内溶孔、剩余粒间孔、基质中溶孔是最主要的孔隙类型，反应出研究区百口泉组储层物性受到沉积环境和成岩作用的共同影响，并以后者影响较大。而百二段上部高阻段的粒间溶孔含量要明显的高于下部低阻段的含量( 图43 4 ) 。说明在百1
