土库曼斯坦阿姆合盆地萨曼杰佩气田卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩地球化学特征

论文导读:：沉积-成岩环境和成岩流体性质不同。卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩地球化学特征。为萨曼杰佩气田重要的储层类型之一。
论文关键词：Fe、Sr、Mn微量元素，C、O、Sr同位素，成岩流体，卡洛夫-牛津阶，萨曼杰佩气田，土库曼斯坦
 

0 前言

海相碳酸盐岩微量元素和碳、氧、锶稳定同位素地球化学方法，被广泛地应用于研究全球海平面变化、古环境，成岩演化历史和流体性质^[1-3]，国内外已积累有不少研究成果，如Veizer 和Fritz 等（1986）建立了古生代至中生代可反映全球海平面变化的碳、氧同位素地层曲线^[4]；Mcarthur和Howarth 等（2001）建立了可用于精细标定地层年代的锶同位素地层曲线^[5]；Green 和Mountjoy等（2005）利用锶同位素对加拿大西部盆地泥盆系和密西西比系白云岩储层成因^[6]和Swart等（2005）对阿拉伯海湾地区侏罗系—白垩系白云岩储层成因^[7]进行的研究；郑荣才等利用不同溶蚀强度和结构组分的岩溶岩与胶结物微量元素和碳、氧、锶同位素的差异，分析了川东地区上石炭统黄龙组古岩溶储层流体性质、来源、演化规律和进行成岩系统划分^[8-11]；胡忠贵等利用碳、氧、锶稳定同位素研究了川东北地区上二叠统长兴组与下三叠统飞仙关组白云岩储层的成因及其与油气成藏的关系^[12-15]；李荣西等和刘建清等利用碳、氧同位素分别对黔西南地区三叠系碳酸盐岩和羌唐盆地上侏罗进行的层序地层学研究^[16、17]；姚泾利等利用碳、氧同位素解释了鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组马五段白云岩

储层成因^[18]等成果。土库曼斯坦中石油阿姆河右岸合同区萨曼杰佩气田为前苏联时期曾开发过的超大型天然气藏，含气层为上侏罗统卡洛夫－牛津阶浅水台地相的碳酸盐岩沉积建造，具备非常优越的天然气生、储、盖组合配置关系和优越的下生-中储-上盖封闭式圈闭成藏条件，但在前苏联时期仅注重于天然气开发，而对基础地质研究很少开展，资料非常匮乏。因此，对该气田卡洛夫－牛津阶碳酸盐岩进行微量元素和碳、氧、锶稳定同位素地球化学特征研究，有助于揭示该气田碳酸盐岩沉积、成岩和储层特征等方面的信息地质论文，提高储层预测评价精度和勘探开发效益。

1 地质概况

1.1 区域构造特征

阿姆河盆地（图1A）是图兰地台东南部的一个大型富油气盆地^[19]，根据构造和岩性特征，该盆地通常被划分为基底、过渡层和地台盖层三个构造层系（图1B）：基底为古生界火成岩和变质岩，埋深变化大，最浅处的卡拉库姆隆起不足2000m，最深的北卡拉比里坳陷可达14000m以上；过渡层为广泛沉积的二叠－三叠系陆源含煤碎屑岩建造，厚度变化很大，由北向南变厚，在盆地南缘的科佩特山前坳陷最大厚度可达12000m；地台盖层由广泛发育的中生代侏罗系、白垩系和古近系碳酸盐岩、蒸发岩和砂岩、泥岩、煤层互层组成。盆地内主要发育北西向和北东向两组断裂，控制了构造格局和沉积盖层的分布特征中国知网论文数据库。根据基底形态和断裂构造特征，阿姆河盆地被划分为科佩塔特山前坳陷、中央卡拉库姆隆起、马里谢拉赫隆起、巴加德任坳陷和查尔朱阶地等众多大型构造单元，萨曼杰佩气田即位于毗邻巴加德任坳陷的查尔朱阶地西南边缘带（图1A）。

1.2 地层发育状况

盆地内侏罗系、白垩系和古近系岩性组合很复杂，包括海岸平原-泻湖沼泽相含煤碎屑岩，滨、浅海相混积岩，开阔-局限台地相碳酸盐岩和蒸发台地相膏盐岩等。中上侏罗统卡洛夫-牛津阶为萨曼杰佩气田最重要的产气层位，该地层单元与下伏中侏罗统泻湖-沼泽相的含煤碎屑岩地层呈超覆不整合接触，与上覆上侏罗统基末利阶高尔达克组的厚层膏盐岩地层为连续沉积。其本身为一套台地前缘缓斜坡→台地边缘礁、滩→蒸发台地相的碳酸盐岩-膏盐岩沉积组合，自下而上可划分为礁下层(XVa1层)、致密层（Z层）、生物礁层（XVa2层）、礁上层（XVhp层）、块状灰岩层（XVm层）、层状灰岩层（XVp层）和灰岩石膏层（XVac层）7个岩性段（图2）。下伏中侏罗统煤系地层为主力烃源岩层，储层主要发育于相当牛津阶的生物礁层、礁上层、块状灰岩层和层状灰岩层等岩性段，而上覆灰岩石膏层与高尔达克组的厚层膏盐岩共同构成了广泛发育的区域性致密盖层，因此，萨曼杰佩气田卡洛夫-牛津阶具备极其优越的天然气生、储、盖组合配置关系和成藏条件。

2 样品类型及特征

样品取自Sam53-1井取芯段，按结构-成因分类^[20]和对所取样品进行了薄片鉴定，确保了样品的可靠性和代表性。所取样品被划分为石灰岩、白云岩和方解石晶体三大类，其中石灰岩细分为微晶灰岩、颗粒灰岩和礁灰岩3类，白云岩被细分为灰质粉晶白云岩和具粉-细晶结构的晶粒白云岩2类。

2.1 泥-微晶灰岩类

由泥晶-微晶方解石组成地质论文，形成于局限和开阔台地潮下及前缘缓斜坡等低能环境。岩性较为致密，仅在局部发育有溶孔和溶缝，除裂缝发育带，一般为不利于储层发育的岩性（图3-A）。

2.2 颗粒灰岩类

此类灰岩可细分为微-亮晶生物屑灰岩、微-亮晶砂屑生物屑灰岩、微-亮晶砾屑生物屑灰岩、微-亮晶鲕粒灰岩、微-亮晶球粒生物屑灰岩、微-亮晶核形石生物屑（球粒）灰岩、微晶（含）生物屑球粒灰岩等复合颗粒灰岩类等，以生物屑灰岩最丰富，生物屑类型主要有厚壳蛤、珊瑚、苔藓虫、

有孔虫、腕足、棘屑、红绿藻、蓝绿藻等，含少量头足类、骨针和钙球。部分生物屑具硅化和石膏

化现象。此类型岩石大部分经历了弱-中等强度的胶结、压实、溶蚀、重结晶和局部的白云石化等成岩作用改造，具有较发育的原生粒间孔、剩余原生粒间孔、粒间和粒内溶孔及裂缝组合（图3-B、-C、-D、-E），以原生粒间孔最为发育，孔隙度为6％～16％，平均值10.06％，渗透率（0.01～423.8）×10^-3μ㎡，平均值16.13×10^-3μm²地质论文，为萨曼杰佩气田重要的储层类型之一。

2.3 礁灰岩类

此类灰岩发育在块状灰岩层和生物礁层，造架生物主要为厚壳蛤和珊瑚，其中厚壳蛤含量＞50%，次为红藻、苔藓虫、海绵，偶见层孔虫，珊瑚、红藻、苔藓虫。造架生物泥晶化强烈，骨骼和体腔内被溶蚀的现象非常普遍中国知网论文数据库。这种以厚壳蛤和珊瑚为主的骨架和粘结礁灰岩在高能水体中具有很强的抗浪性，骨架间局部被亮晶方解石胶结，更多的是被浪蚀形成的生物碎屑和灰泥充填。成岩期的溶蚀作用强烈，溶蚀孔洞和裂缝都非常发育（图3F-G）。孔隙度为6.0％～28.6％，平均值16％，渗透率为（0.06～3155.3）×10^-3μ㎡之间，平均值306.9×10^-3μ㎡，为最有利储层发育的岩石类型。

2.4 含灰（灰质）粉晶白云岩类

此类型发育在礁上层，有轻微的硅化和硬石膏化现象，主要岩石类型有弱硅化残余生物屑海绵骨针灰质白云岩、弱硅化残余生物屑灰质白云岩、弱硅化灰质粉晶白云岩（图3H）和弱硅化、硬石膏化粉-细晶灰质白云岩。由于岩石遭受的硅化、膏化和白云石化程度不均匀和不彻底，在岩石中可见到成团分布的残余灰泥，或在白云石晶体间残余有泥晶方解石。这类岩石的孔隙度＜4%，渗透率＜1×10^-3μ㎡，为不太利于储层发育的岩性。

2.5 晶粒白云岩类

该类岩石在礁上层和生物礁层中均有出现，以具白云石化程度很高的粉-细晶级的晶粒结构为特征，岩性以粉-细晶白云岩为主，由大小为0.03～0.15mm的半自形-自形晶白云石组成，岩石多呈块状，晶间孔和晶间溶孔较发育，局部可见残余生物屑结构和硬石膏化、天青石化现象（图3I）。该类型孔隙度为4.0～10％地质论文，平均值6％，渗透率为（0.06～22.6）×10^-3μ㎡之间，平均值12×10^-3μ㎡，是有利储层发育岩性，但由于其厚度不大，分布范围小，储集意义非常有限。

3 卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩地球化学特征

3.1.Fe、Mn、Sr微量元素特征

3.1.1 基本原理

微量元素在大地构造学、地层学、古生物学、矿床学、环境地质学和油气地质学方面有着广泛应用，如成岩过程中文石或高镁方解石转化为方解石，白云石化和去白云石化等作用，都伴随着水－岩反应过程中微量元素在孔隙水与碳酸盐矿物之间进行重新分配和平衡^[1-3]。因此，在碳酸盐岩的成因解释中，Fe、Mn、Sr等微量元素比Ca、Mg主元素更能反映方解石和白云石成因方面的信息。

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