一種新的巖溶期次判別方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新的巖溶期次判別方法。巖溶儲層是近期油氣勘探開發(fā)新領域，巖溶發(fā)育期次的判別一直是國內外巖溶儲層建模技術面臨的難點。由于現有的巖溶期次判別方法多以暴露標志為判別依據，但巖溶作用形式多樣，熱液等因素發(fā)生的巖溶作用因缺少暴露標志難以判別。本發(fā)明針對巖溶期次判別難題，提出一種巖溶充填物碳氧同位素判別充填期次、包裹體均一溫度判別巖溶體流體活動期次，兩者綜合最終實現客觀判斷巖溶期次的新方法。本發(fā)明建立的碳氧同位素判別圖版和包裹體均一溫度對比圖表，可準確快速地判別巖溶的發(fā)育期次，突破了傳統(tǒng)的巖溶期次判別以暴露標志為依據的局限，解決了地下深層缺乏暴露標志情況下巖溶期次判別的難題。
【專利說明】一種新的巖溶期次判別方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及巖溶儲層建模中一種新的巖溶期次判別技術，適用于海相碳酸鹽巖盆地中巖溶期次的判定。
【背景技術】
[0002]巖溶儲層是一種極為重要的油氣儲層。近期我國在塔里木、四川和鄂爾多斯三大盆地海相碳酸鹽巖的巖溶儲層獲得了一批重要發(fā)現，成為碳酸鹽巖層系最為重要的油氣儲層，但巖溶儲層建模中巖溶發(fā)育期次的判別一直是石油地質界面臨的重大難題。
[0003]前人在巖溶儲層研究方面開展了大量的研究與探索，形成了以暴露標志為主要判識依據的基本方法。常用的方法包括:露頭區(qū)通過不整合面、溶蝕痕跡等判斷巖溶作用以及可能的巖溶期次；地下主要基于地震剖面識別截斷、上超和頂超等地質現象，或者基于巖心觀察識別暴露標志及巖性突變界面等方法判別巖溶作用強弱及巖溶期次。
[0004]然而，對于缺少暴露標志的巖溶作用，如順層巖溶作用或熱液巖溶作用等，就不能利用暴露標志進行巖溶作用研究。由于巖溶系統(tǒng)中圍巖和巖溶充填物屬于不同期產物，巖石地球化學指標反映的是巖溶作用發(fā)生后的化學響應，因此可以采用巖石地球化學數據判別巖溶期次。
[0005]目前，利用碳氧同位 素值判別巖溶充填期次、利用鹽水包裹體均一溫度判別流體活動期次有報道。其中:
[0006]“松遼盆地南部長嶺斷陷二氧化碳成藏期次”(王穎，李錫瑞，曹躍，李桂俊，段偉；《中國石油勘探》，2009年04期)公開了充分利用包裹體的巖相學特征、均一溫度特征、氣體組分特征以及碳同位素特征等，對松遼盆地南部長嶺斷陷二氧化碳氣藏的成藏期次進行了分析。但該論文主要應用包裹體進行成藏期次的確定，并沒有考慮到利用鹽水包裹體得到成巖流體的特征。
[0007]“塔河地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖縫洞充填物的地球化學特征及其形成流體分析”(蔡春芳，李開開，李斌，等.《巖石學報》，2009，25 (10): 2399-2404)公開了塔河地區(qū)奧陶系方解石脈和膠結物~(87)Sr/~(86) Sr值多高于圍巖與同期海水，顯示具有外來的、富~(87)Sr的流體的貢獻。富~(87) Sr的流體可來自奧陶系抬升時期淡水對碎屑巖的淋濾作用，但也可來自深部的熱液流體。不同成因的流體所沉淀的方解石Sr含量具有明顯的差異。地層水δ?-δ~(18)0關系證實了存在淡水的混合作用。淡水的混合導致了原油的厭氧生物降解，產生低δ~(34)S的黃鐵礦與有機酸；有機酸促進了不整合面附近的巖溶作用。而方解石的均一化溫度可達150~190°C，有意義地高于地層所經歷的最高溫度，支持了存在深部熱液流體的活動，說明Sr很可能都來自寒武系或前寒武碎屑巖地層；該熱液流體促進了寒武系碳酸鹽巖發(fā)生熱化學硫酸鹽還原作用(TSR)，產生H_2S氣體和黃鐵礦，其δ~
(34)S值為18%。~22%。。該文中利用了多種地球化學特征，但是對于成巖流體研究方面，關鍵參數選擇不明確。
[0008]“塔河油田中下奧陶統(tǒng)巖溶縫洞方解石碳、氧、鍶同位素地球化學特征”(劉存革，李國蓉，朱傳，等.《地球科學-中國地質大學學報》，2008，33(3):377-386)中，為了探討塔河油田中下奧陶統(tǒng)古巖溶產物的地球化學特征以及評價不同期次古巖溶作用的影響區(qū)域，系統(tǒng)分析了中下奧陶統(tǒng)巖溶縫洞方解石的碳、氧、鍶同位素。不同產狀的方解石碳、氧同位素具有明顯的大氣水巖溶特征，早期巖溶產物以富集13C和低87Sr/86Sr比值為特征，而海西早期巖溶產物以δ 13C分布較寬和高87Sr/86Sr比值為特征，兩者的δ 180值分布均較寬.桑塔木組覆蓋區(qū)比北部地區(qū)富集13C，來自圍巖的13C比重加大，另一個原因是早期巖溶產物的S 13C值較高；桑塔木組覆蓋區(qū)巖溶產物具有高87Sr/86Sr比值特征，說明有殼源鍶的注入，主要是受海西早期巖溶作用的影響，并且高87Sr/86Sr比值特征比北部地區(qū)低，其原因是來源于圍巖的重溶鍶比重加大.S 13C和87Sr/86Sr在區(qū)域上的變化，結合區(qū)域地質背景，表明海西早期巖溶對北部地區(qū)和桑塔木組覆蓋區(qū)均有重要的影響，是塔河油田中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖的主巖溶期，也是其儲層的主要形成時期。該文利用碳、氧、鍶同位素的地球化學特征分析，主要還是充填特征分析及古環(huán)境的判別上，并沒有聯系到溶蝕流體的發(fā)生期次，更沒有聯系到巖溶發(fā)育的期次。
[0009]“塔里木盆地北緣古巖溶充填物包裹體特征”(夏日元，唐建生，鄒勝章，等.《中國巖溶》，2006，25(3):246-249)公開了塔里木盆地北緣露頭區(qū)奧陶系碳酸鹽巖中的古巖溶發(fā)育經歷了從裸露到埋藏、從淡水作用到熱液作用以及從濕潤氣候到干燥氣候的變化，多期次古巖溶作用的疊加導致了充填物地球化學特征的差異性。古巖溶充填物主要有機械沉積充填物、化學淀積充填物和塌積充填物三大類。方解石和螢石包裹體的物理特征、化學相、鹽度、均一溫度和化學成分均具有多樣性，其綜合化學特性可劃分為四種類型。該文中重點論述包裹體特征，并沒有細致論述包裹體均一溫度在判別成巖流體性質及期次上。
[0010]“礦物包裹體特征對古巖溶作用的指示性”(夏日元，唐建生.《地球學報》，2004，25(3):373-377)公開了碳酸鹽巖溶蝕孔縫中充填礦物包裹體特征對古巖溶作用環(huán)境和期次具有較好的指示性。黃驊坳陷奧陶系充填礦物包裹體物理特征反映古巖溶作用環(huán)境為埋藏型，包裹體化學特征顯示了古巖溶作用與有機質熟化程度有關。包裹體各項特征指標的明顯差異性與古巖溶作用的多期性相對應:3種鹽度類型反映了淺埋藏、中等埋藏和深埋藏3種環(huán)境；4個均一溫度段與古巖溶發(fā)育的4個期次相吻合；該文章中充分利用了包裹體均一溫度的作用，并且明確了該均一溫度段與古巖溶發(fā)育期次的吻合。
[0011 ]《塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)模式及成因研究》(夏日元，鄒勝章，梁彬，等.北京:地質出版社，2011)在深入分析古巖溶形成條件與控制因素基礎上，初步揭示了塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖古巖溶形成機制與演變規(guī)律，系統(tǒng)闡明了油氣儲集體古巖溶縫洞系統(tǒng)發(fā)育機理以及區(qū)域上分區(qū)差異性、垂向上分帶性和時代分期性，通過古今類比建立了縫洞系統(tǒng)發(fā)育模式。針對古巖溶發(fā)育受多因素控制的特點，建立了綜合研究方法體系。該專著中提到了古巖溶研究的多個方面，針對巖溶期次方面也提出了多個方面的影像因素，但是并沒有提出一套系統(tǒng)的巖溶期次判別方法。
[0012]綜上所述，在現有技術中，有單獨利用包裹體均一溫度進行成藏期次厘定和判別成巖流體活動的報道，或是利用碳氧同位素判別充填物性質的報道，或是分析包裹體特征及綜合多種地球化學特征研究巖溶特征的報道。然而，這些僅利用單方面因素判別巖溶期次的技術在實際應用中并不可靠，而現有技術中并沒有關于將多方面不同因素耦合起來判別巖溶作用期次的技術報道。
【發(fā)明內容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種新的巖溶期次判別方法，在對深層取心較少的情況下，快速準確地判別出巖溶期次，從而預測不同期次下巖溶儲層的分布，建立巖溶儲層地質模型。
[0014]為達上述目的，本發(fā)明提供了一種巖溶期次判別方法，該方法主要是從巖溶體充填物碳氧同位素和流體包裹體均一溫度分布特征出發(fā)，將利用碳氧同位素值判別巖溶充填期次與利用鹽水包裹體均一溫度判別流體活動期次綜合起來，基于充填物碳氧同位素判別充填期次與流體包裹體均一溫度判別流體活動期次之間的映射對應關系原理，并綜合充填物之間切割關系，客觀判別巖溶形成期次。該方法特別適用于海相碳酸鹽巖盆地中巖溶期次的判定。
[0015]根據本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明提供的巖溶期次判別方法包括步驟:
[0016]①對巖溶系統(tǒng)的圍巖及充填物進行采集取樣，對采集樣品進行碳氧同位素、包裹體特征和均一溫度測定；
[0017]②根據對樣品進行測定得到的S13C值、δ 180值以及包裹體均一溫度，建立δ 13C-S 180交會圖、包裹體均一溫度頻率圖；
[0018]③根據建立的δ 13C-S 180交會圖、包裹體均一溫度頻率圖判別充填物充填期次和流體活動期次。
[0019]根據本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的巖溶期次判別方法中，所述步驟①中還包括對樣品包裹體特征和鹽度值的測定。更具體地，可以是對采集的充填物樣品測量S13C值和δ 18O值，其他樣品測量包裹體均一溫度和鹽度等數據。
[0020]根據本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的巖溶期次判別方法中，所述步驟①中還包括研究巖溶系統(tǒng)充填物、圍巖特征及其切割關系等因素。樣品采集可基于巖溶系統(tǒng)充填物、圍巖特征及其切割關系研究，按照系統(tǒng)、有代表性采樣原則，采集新鮮、無污染樣品。
[0021]根據本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的巖溶期次判別方法，所述步驟②中，主要在于對測量得到的S 13C值和δ 18O值、包裹體均一溫度和鹽度等數據進行整理分析，形成δ 13C- δ 18O交會圖、包裹體均一溫度頻率圖等基礎分析圖件。
[0022]根據本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的巖溶期次判別方法，所述步驟③中可在根據建立的S 13C-S 180交會圖、包裹體均一溫度頻率圖判別充填物充填期次和流體活動期次的基礎上，進一步利用數學中的映射關系原理，結合充填物、圍巖特征及其切割關系研究結果，判定巖溶發(fā)育期次。
[0023]本發(fā)明的所述步驟③，主要在于綜合了實際地質現象之間的宏觀關系和地球化學特征綜合判別巖溶發(fā)育期次。如充填物之間的宏觀切割關系體現在充填物之間的充填順序，δ 13C- δ 18O交會圖可以判別充填物的充填期次。
[0024]根據本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的巖溶期次判別方法還包括步驟:
[0025]④結合步驟②和步驟③，建立用于判定巖溶期次的碳氧同位素判別圖版和均一溫度對比圖表。
[0026]本發(fā)明的所述步驟④中，主要是建立的碳氧同位素判別圖版和均一溫度對比圖表可以作為一種巖溶期次判別圖版，對巖溶期次進行判別。[0027]在本發(fā)明的一具體實施方案中，本發(fā)明的巖溶期次判別方法包括步驟:
[0028]①研究巖溶系統(tǒng)充填物、圍巖特征及其切割關系，對巖溶系統(tǒng)內的圍巖及充填物進行系統(tǒng)取樣，對采集樣品主要測試碳、氧同位素值和包裹體均一溫度值，可選擇性記錄包裹體特征和鹽度值；
[0029]②分析整理樣品測定得到的S13C值、δ 18O值以及包裹體均一溫度等數據，建立δ 13C- δ 18O交會圖、包裹體均一溫度頻率圖等；
[0030]③根據建立的δ 13C- δ 18O交會圖、包裹體均一溫度頻率圖等分析圖件，判別充填物充填期次和流體活動期次，利用數學中的映射關系原理，結合充填物、圍巖特征及其切割關系研究結果，判定巖溶發(fā)育期次；
[0031]④結合步驟②和步驟③，建立用于判定巖溶期次的碳氧同位素判別圖版和均一溫度對比圖表。
[0032]根據本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的巖溶期次判別方法在具體實施時，應用圖版進行巖溶期次判別首先通過碳氧同位素圖版標定，將測量的碳氧同位素值投影到圖版中，判別其所處的劃定區(qū)域，從而判別出充填期次。
[0033]根據本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的巖溶期次判別方法在具體實施時，均一溫度對比圖表的判別主要是對比研究區(qū)與圖版劃定范圍內的平均均一溫度值的頻率分布圖，明確溶蝕所發(fā)生的期次，進而可以確定巖溶期次。
[0034]本發(fā)明所述的巖溶期次判別新方法，利用了大量分析化驗資料，結合巖石之間的宏觀特征，對投影δ 13C- δ 18O交會圖進行區(qū)塊劃分，從而判別充填期次；通過分析包裹體平均均一溫度值，對頻率圖劃分不同的范圍，從而判定流體活動期次。建立了用于巖溶期次判別的碳氧同位素判別圖版和包裹體均一溫度對比圖表。方法內涵體現在將多種不同地球化學特征數據有機結合，最終實現對巖溶發(fā)育期次的客觀判別，提高了巖溶期次的判別精度和準確性。
[0035]本案發(fā)明人憑借綜合多種方法耦合進行儲層建模的經驗，將多因素耦合。其中，包裹體判別出的流體活動期次可為破壞性的或者建設性的，而碳氧同位素判別出的充填期次可以充填在同一期建設性成巖流體活動下。在本發(fā)明中充分利用了數學中的映射關系，具體指充填作用和流體活動期次之間的匹配關系進行映射和對比，結合巖石充填切割之間的宏觀關系，進而判別出巖溶發(fā)育期次，在實例中具體說明。
[0036]具體實施過程中通過對單個包裹體特征分析，建立單個包裹體片下均一溫度峰值分布范圍，建立多種不同的峰值分布范圍，最終通過統(tǒng)計多個包裹體平均均一溫度數據建立不同平均均一溫度峰值直方圖。對于碳氧同位素圖版的建立中主要考慮樣品選擇的純凈性。
[0037]綜上所述，本發(fā)明提出了一種利用巖溶充填物的碳氧同位素值判別巖溶充填期次、利用鹽水包裹體均一溫度判別巖溶體流體活動期次，綜合兩者之間對應關系判別巖溶期次新方法。在本發(fā)明的一具體實施例中，利用本發(fā)明的方法，對塔里木盆地碳酸鹽巖巖溶儲層進行了研究，相關研究表明，利用本發(fā)明建立的碳氧同位素圖版和均一溫度對比圖表，可準確快速地判別巖溶發(fā)育的期次，突破了傳統(tǒng)的巖溶期次判別多以巖心宏觀證據或者地球物理識別暴露標準的局限，為缺少暴露標志區(qū)巖溶期次判定提供了有效的圖版支持，有效地解決了順層和熱液等巖溶作用期次判別的難題。本發(fā)明的方法特別適用于海相碳酸鹽巖盆地中巖溶期次的判定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1本發(fā)明中巖溶期次判別方法的流程示意圖；
[0039]圖2本發(fā)明中巖溶期次判別方法的實施過程示意圖；
[0040]圖3單個包裹體片中均一溫度統(tǒng)計直方圖；
[0041]圖4均一溫度范圍在75?90°C之間的包裹體特征；
[0042]圖5均一溫度范圍在105?115°C之間的包裹體特征；
[0043]圖6均一溫度范圍在125?135°C之間的包裹體特征；
[0044]圖7均一溫度范圍在145?155°C之間的包裹體特征；
[0045]圖8均一溫度范圍在170°C以上的包裹體特征；
[0046]圖9均一溫度分布頻率圖；
[0047]圖10碳氧同位素圖版；
[0048]圖11巖石之間的相互切割關系；
[0049]圖12哈拉哈塘地區(qū)碳氧同位素標定圖；
[0050]圖13哈拉哈塘平均均一溫度分布頻率圖；
[0051]圖14塔河油田碳氧同位素標定圖；
[0052]圖15塔河油田平均均一溫度分布頻率圖。
【具體實施方式】
[0053]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合實施例及附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。
[0054]請參見圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的巖溶期次判別方法的實施主要包括以下步驟:
[0055]①研究巖溶系統(tǒng)充填物、圍巖特征及其切割關系，對巖溶系統(tǒng)內的圍巖及充填物進行系統(tǒng)取樣，對采集樣品進行碳氧同位素、古鹽度以及包裹體特征和均一溫度等測定；
[0056]②分析整理樣品測定得到的S13C值、δ 18O值以及包裹體均一溫度等數據，建立δ 13C- δ 18O交會圖、包裹體均一溫度頻率圖等；
[0057]③根據建立的δ 13C- δ 18O交會圖、包裹體均一溫度頻率圖等分析圖件，判別充填物充填期次和流體活動期次，利用數學中的映射關系原理，結合充填物、圍巖特征及其切割關系研究結果，判定巖溶發(fā)育期次；
[0058]④結合步驟②和步驟③，建立用于判定巖溶期次的碳氧同位素判別圖版和均一溫度對比圖表。
[0059]本發(fā)明中以塔里木盆地西北緣大量露頭資料為基礎，采集了 150個碳氧同位素樣品，建立碳氧同位素判別圖版；其中對應有55個樣品進行包裹體分析，建立包裹體均一溫度對比圖表。具體實施過程見下文。
[0060]首先，對單個包體片進行分析主要檢測結晶方解石中的流體包裹體，如西克爾地區(qū)某一包體片中檢測到結晶方解石晶體中兩幕鹽水包裹體(表I)。其中兩幕鹽水包裹體中，第一幕鹽水包裹體均一溫度范圍為85.4-94.1°C，平均均一溫度為90.(TC;第二幕鹽水包裹體均一溫度范圍為128.1-137.2°C，平均均一溫度為132.9°C，從而建立單個包裹體均一溫度分布直方圖(圖3)。
[0061]表1單個方解石片中鹽水包裹體均一溫度測試表
[0062]
【權利要求】
1.一種巖溶期次判別方法，該方法包括步驟: ①對巖溶系統(tǒng)的圍巖及充填物進行采集取樣，對采集樣品進行碳氧同位素和均一溫度測定； ②根據對樣品進行測定得到的S13C值、δ180值以及包裹體均一溫度數據，建立δ 13C- δ 180交會圖、包裹體均一溫度頻率圖； ③根據建立的S13C-S 180交會圖、包裹體均一溫度頻率圖判別充填物充填期次和流體活動期次。
2.根據權利要求1所述的巖溶期次判別方法，其特征在于，所述步驟①中還包括對樣品包裹體特征和鹽度值的測定。
3.根據權利要求1所述的巖溶期次判別方法，其特征在于，所述步驟①中還包括研究巖溶系統(tǒng)充填物、圍巖特征及其切割關系，所述步驟③中在根據建立的δ 13C-S 180交會圖、包裹體均一溫度頻率圖判別充填物充填期次和流體活動期次的基礎上，進一步利用數學中的映射關系原理，結合充填物、圍巖特征及其切割關系研究結果，判定巖溶發(fā)育期次。
4.根據權利要求1所述的巖溶期次判別方法，該方法還包括步驟: ④結合步驟②和步驟③，建立用于判定巖溶期次的碳氧同位素判別圖版和均一溫度對比圖表。
5.根據權利要求1所述的巖溶期次判別方法，該方法包括如下步驟: ①研究巖溶系統(tǒng)充填物、圍巖特征及其切割關系，對巖溶系統(tǒng)的圍巖及充填物進行系統(tǒng)取樣，對采集樣品進行碳氧同位素、包裹體特征和均一溫度測定； ②分析整理樣品測定得到的S13C值、δ180值以及包裹體均一溫度、鹽度等數據，建立δ 13C- δ 180交會圖、包裹體均一溫度頻率圖等； ③根據建立的S13C-S 180交會圖、包裹體均一溫度頻率圖判別充填物充填期次和流體活動期次，利用數學中的映射關系原理，結合充填物、圍巖特征及其切割關系研究結果，判定巖溶發(fā)育期次； ④結合步驟②和步驟③，建立用于判定巖溶期次的碳氧同位素判別圖版和均一溫度對比圖表。
6.根據權利要求4或5所述的巖溶期次判別方法，其特征在于，應用圖版進行巖溶期次判別首先通過碳氧同位素圖版標定，將測量的碳氧同位素值投影到圖版中，判別其所處的劃定區(qū)域，從而判別出充填期次。
7.根據權利要求4或6所述的巖溶期次判別方法，其特征在于，均一溫度對比圖表的判別主要是對比研究區(qū)與圖版劃定范圍內的平均均一溫度值的頻率分布圖，明確溶蝕所發(fā)生的期次，進而可以確定巖溶期次。
8.根據權利要求1所述的巖溶期次判別方法，該方法是用于海相碳酸鹽巖盆地中巖溶期次的判定。
【文檔編號】G01N33/24GK103776981SQ201310652473
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】胡素云, 石書緣, 姜華, 劉偉, 徐兆輝 申請人:中國石油天然氣股份有限公司