一种新的岩溶期次判别方法
【专利摘要】本发明提供一种新的岩溶期次判别方法。岩溶储层是近期油气勘探开发新领域，岩溶发育期次的判别一直是国内外岩溶储层建模技术面临的难点。由于现有的岩溶期次判别方法多以暴露标志为判别依据，但岩溶作用形式多样，热液等因素发生的岩溶作用因缺少暴露标志难以判别。本发明针对岩溶期次判别难题，提出一种岩溶充填物碳氧同位素判别充填期次、包裹体均一温度判别岩溶体流体活动期次，两者综合最终实现客观判断岩溶期次的新方法。本发明建立的碳氧同位素判别图版和包裹体均一温度对比图表，可准确快速地判别岩溶的发育期次，突破了传统的岩溶期次判别以暴露标志为依据的局限，解决了地下深层缺乏暴露标志情况下岩溶期次判别的难题。
【专利说明】一种新的岩溶期次判别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩溶储层建模中一种新的岩溶期次判别技术，适用于海相碳酸盐岩盆地中岩溶期次的判定。
【背景技术】
[0002]岩溶储层是一种极为重要的油气储层。近期我国在塔里木、四川和鄂尔多斯三大盆地海相碳酸盐岩的岩溶储层获得了一批重要发现，成为碳酸盐岩层系最为重要的油气储层，但岩溶储层建模中岩溶发育期次的判别一直是石油地质界面临的重大难题。
[0003]前人在岩溶储层研究方面开展了大量的研究与探索，形成了以暴露标志为主要判识依据的基本方法。常用的方法包括:露头区通过不整合面、溶蚀痕迹等判断岩溶作用以及可能的岩溶期次；地下主要基于地震剖面识别截断、上超和顶超等地质现象，或者基于岩心观察识别暴露标志及岩性突变界面等方法判别岩溶作用强弱及岩溶期次。
[0004]然而，对于缺少暴露标志的岩溶作用，如顺层岩溶作用或热液岩溶作用等，就不能利用暴露标志进行岩溶作用研究。由于岩溶系统中围岩和岩溶充填物属于不同期产物，岩石地球化学指标反映的是岩溶作用发生后的化学响应，因此可以采用岩石地球化学数据判别岩溶期次。
[0005]目前，利用碳氧同位 素值判别岩溶充填期次、利用盐水包裹体均一温度判别流体活动期次有报道。其中:
[0006]“松辽盆地南部长岭断陷二氧化碳成藏期次”(王颖，李锡瑞，曹跃，李桂俊，段伟；《中国石油勘探》，2009年04期)公开了充分利用包裹体的岩相学特征、均一温度特征、气体组分特征以及碳同位素特征等，对松辽盆地南部长岭断陷二氧化碳气藏的成藏期次进行了分析。但该论文主要应用包裹体进行成藏期次的确定，并没有考虑到利用盐水包裹体得到成岩流体的特征。
[0007]“塔河地区奥陶系碳酸盐岩缝洞充填物的地球化学特征及其形成流体分析”(蔡春芳，李开开，李斌，等.《岩石学报》，2009，25 (10): 2399-2404)公开了塔河地区奥陶系方解石脉和胶结物~(87)Sr/~(86) Sr值多高于围岩与同期海水，显示具有外来的、富~(87)Sr的流体的贡献。富~(87) Sr的流体可来自奥陶系抬升时期淡水对碎屑岩的淋滤作用，但也可来自深部的热液流体。不同成因的流体所沉淀的方解石Sr含量具有明显的差异。地层水δ?-δ~(18)0关系证实了存在淡水的混合作用。淡水的混合导致了原油的厌氧生物降解，产生低δ~(34)S的黄铁矿与有机酸；有机酸促进了不整合面附近的岩溶作用。而方解石的均一化温度可达150~190°C，有意义地高于地层所经历的最高温度，支持了存在深部热液流体的活动，说明Sr很可能都来自寒武系或前寒武碎屑岩地层；该热液流体促进了寒武系碳酸盐岩发生热化学硫酸盐还原作用(TSR)，产生H_2S气体和黄铁矿，其δ~
(34)S值为18%。~22%。。该文中利用了多种地球化学特征，但是对于成岩流体研究方面，关键参数选择不明确。
[0008]“塔河油田中下奥陶统岩溶缝洞方解石碳、氧、锶同位素地球化学特征”(刘存革，李国蓉，朱传，等.《地球科学-中国地质大学学报》，2008，33(3):377-386)中，为了探讨塔河油田中下奥陶统古岩溶产物的地球化学特征以及评价不同期次古岩溶作用的影响区域，系统分析了中下奥陶统岩溶缝洞方解石的碳、氧、锶同位素。不同产状的方解石碳、氧同位素具有明显的大气水岩溶特征，早期岩溶产物以富集13C和低87Sr/86Sr比值为特征，而海西早期岩溶产物以δ 13C分布较宽和高87Sr/86Sr比值为特征，两者的δ 180值分布均较宽.桑塔木组覆盖区比北部地区富集13C，来自围岩的13C比重加大，另一个原因是早期岩溶产物的S 13C值较高；桑塔木组覆盖区岩溶产物具有高87Sr/86Sr比值特征，说明有壳源锶的注入，主要是受海西早期岩溶作用的影响，并且高87Sr/86Sr比值特征比北部地区低，其原因是来源于围岩的重溶锶比重加大.S 13C和87Sr/86Sr在区域上的变化，结合区域地质背景，表明海西早期岩溶对北部地区和桑塔木组覆盖区均有重要的影响，是塔河油田中下奥陶统碳酸盐岩的主岩溶期，也是其储层的主要形成时期。该文利用碳、氧、锶同位素的地球化学特征分析，主要还是充填特征分析及古环境的判别上，并没有联系到溶蚀流体的发生期次，更没有联系到岩溶发育的期次。
[0009]“塔里木盆地北缘古岩溶充填物包裹体特征”(夏日元，唐建生，邹胜章，等.《中国岩溶》，2006，25(3):246-249)公开了塔里木盆地北缘露头区奥陶系碳酸盐岩中的古岩溶发育经历了从裸露到埋藏、从淡水作用到热液作用以及从湿润气候到干燥气候的变化，多期次古岩溶作用的叠加导致了充填物地球化学特征的差异性。古岩溶充填物主要有机械沉积充填物、化学淀积充填物和塌积充填物三大类。方解石和萤石包裹体的物理特征、化学相、盐度、均一温度和化学成分均具有多样性，其综合化学特性可划分为四种类型。该文中重点论述包裹体特征，并没有细致论述包裹体均一温度在判别成岩流体性质及期次上。
[0010]“矿物包裹体特征对古岩溶作用的指示性”(夏日元，唐建生.《地球学报》，2004，25(3):373-377)公开了碳酸盐岩溶蚀孔缝中充填矿物包裹体特征对古岩溶作用环境和期次具有较好的指示性。黄骅坳陷奥陶系充填矿物包裹体物理特征反映古岩溶作用环境为埋藏型，包裹体化学特征显示了古岩溶作用与有机质熟化程度有关。包裹体各项特征指标的明显差异性与古岩溶作用的多期性相对应:3种盐度类型反映了浅埋藏、中等埋藏和深埋藏3种环境；4个均一温度段与古岩溶发育的4个期次相吻合；该文章中充分利用了包裹体均一温度的作用，并且明确了该均一温度段与古岩溶发育期次的吻合。
[0011 ]《塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩缝洞系统模式及成因研究》(夏日元，邹胜章，梁彬，等.北京:地质出版社，2011)在深入分析古岩溶形成条件与控制因素基础上，初步揭示了塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶形成机制与演变规律，系统阐明了油气储集体古岩溶缝洞系统发育机理以及区域上分区差异性、垂向上分带性和时代分期性，通过古今类比建立了缝洞系统发育模式。针对古岩溶发育受多因素控制的特点，建立了综合研究方法体系。该专著中提到了古岩溶研究的多个方面，针对岩溶期次方面也提出了多个方面的影像因素，但是并没有提出一套系统的岩溶期次判别方法。
[0012]综上所述，在现有技术中，有单独利用包裹体均一温度进行成藏期次厘定和判别成岩流体活动的报道，或是利用碳氧同位素判别充填物性质的报道，或是分析包裹体特征及综合多种地球化学特征研究岩溶特征的报道。然而，这些仅利用单方面因素判别岩溶期次的技术在实际应用中并不可靠，而现有技术中并没有关于将多方面不同因素耦合起来判别岩溶作用期次的技术报道。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于提供一种新的岩溶期次判别方法，在对深层取心较少的情况下，快速准确地判别出岩溶期次，从而预测不同期次下岩溶储层的分布，建立岩溶储层地质模型。
[0014]为达上述目的，本发明提供了一种岩溶期次判别方法，该方法主要是从岩溶体充填物碳氧同位素和流体包裹体均一温度分布特征出发，将利用碳氧同位素值判别岩溶充填期次与利用盐水包裹体均一温度判别流体活动期次综合起来，基于充填物碳氧同位素判别充填期次与流体包裹体均一温度判别流体活动期次之间的映射对应关系原理，并综合充填物之间切割关系，客观判别岩溶形成期次。该方法特别适用于海相碳酸盐岩盆地中岩溶期次的判定。
[0015]根据本发明的具体实施方案，本发明提供的岩溶期次判别方法包括步骤:
[0016]①对岩溶系统的围岩及充填物进行采集取样，对采集样品进行碳氧同位素、包裹体特征和均一温度测定；
[0017]②根据对样品进行测定得到的S13C值、δ 180值以及包裹体均一温度，建立δ 13C-S 180交会图、包裹体均一温度频率图；
[0018]③根据建立的δ 13C-S 180交会图、包裹体均一温度频率图判别充填物充填期次和流体活动期次。
[0019]根据本发明的具体实施方案，本发明的岩溶期次判别方法中，所述步骤①中还包括对样品包裹体特征和盐度值的测定。更具体地，可以是对采集的充填物样品测量S13C值和δ 18O值，其他样品测量包裹体均一温度和盐度等数据。
[0020]根据本发明的具体实施方案，本发明的岩溶期次判别方法中，所述步骤①中还包括研究岩溶系统充填物、围岩特征及其切割关系等因素。样品采集可基于岩溶系统充填物、围岩特征及其切割关系研究，按照系统、有代表性采样原则，采集新鲜、无污染样品。
[0021]根据本发明的具体实施方案，本发明的岩溶期次判别方法，所述步骤②中，主要在于对测量得到的S 13C值和δ 18O值、包裹体均一温度和盐度等数据进行整理分析，形成δ 13C- δ 18O交会图、包裹体均一温度频率图等基础分析图件。
[0022]根据本发明的具体实施方案，本发明的岩溶期次判别方法，所述步骤③中可在根据建立的S 13C-S 180交会图、包裹体均一温度频率图判别充填物充填期次和流体活动期次的基础上，进一步利用数学中的映射关系原理，结合充填物、围岩特征及其切割关系研究结果，判定岩溶发育期次。
[0023]本发明的所述步骤③，主要在于综合了实际地质现象之间的宏观关系和地球化学特征综合判别岩溶发育期次。如充填物之间的宏观切割关系体现在充填物之间的充填顺序，δ 13C- δ 18O交会图可以判别充填物的充填期次。
[0024]根据本发明的具体实施方案，本发明的岩溶期次判别方法还包括步骤:
[0025]④结合步骤②和步骤③，建立用于判定岩溶期次的碳氧同位素判别图版和均一温度对比图表。
[0026]本发明的所述步骤④中，主要是建立的碳氧同位素判别图版和均一温度对比图表可以作为一种岩溶期次判别图版，对岩溶期次进行判别。[0027]在本发明的一具体实施方案中，本发明的岩溶期次判别方法包括步骤:
[0028]①研究岩溶系统充填物、围岩特征及其切割关系，对岩溶系统内的围岩及充填物进行系统取样，对采集样品主要测试碳、氧同位素值和包裹体均一温度值，可选择性记录包裹体特征和盐度值；
[0029]②分析整理样品测定得到的S13C值、δ 18O值以及包裹体均一温度等数据，建立δ 13C- δ 18O交会图、包裹体均一温度频率图等；
[0030]③根据建立的δ 13C- δ 18O交会图、包裹体均一温度频率图等分析图件，判别充填物充填期次和流体活动期次，利用数学中的映射关系原理，结合充填物、围岩特征及其切割关系研究结果，判定岩溶发育期次；
[0031]④结合步骤②和步骤③，建立用于判定岩溶期次的碳氧同位素判别图版和均一温度对比图表。
[0032]根据本发明的具体实施方案，本发明的岩溶期次判别方法在具体实施时，应用图版进行岩溶期次判别首先通过碳氧同位素图版标定，将测量的碳氧同位素值投影到图版中，判别其所处的划定区域，从而判别出充填期次。
[0033]根据本发明的具体实施方案，本发明的岩溶期次判别方法在具体实施时，均一温度对比图表的判别主要是对比研究区与图版划定范围内的平均均一温度值的频率分布图，明确溶蚀所发生的期次，进而可以确定岩溶期次。
[0034]本发明所述的岩溶期次判别新方法，利用了大量分析化验资料，结合岩石之间的宏观特征，对投影δ 13C- δ 18O交会图进行区块划分，从而判别充填期次；通过分析包裹体平均均一温度值，对频率图划分不同的范围，从而判定流体活动期次。建立了用于岩溶期次判别的碳氧同位素判别图版和包裹体均一温度对比图表。方法内涵体现在将多种不同地球化学特征数据有机结合，最终实现对岩溶发育期次的客观判别，提高了岩溶期次的判别精度和准确性。
[0035]本案发明人凭借综合多种方法耦合进行储层建模的经验，将多因素耦合。其中，包裹体判别出的流体活动期次可为破坏性的或者建设性的，而碳氧同位素判别出的充填期次可以充填在同一期建设性成岩流体活动下。在本发明中充分利用了数学中的映射关系，具体指充填作用和流体活动期次之间的匹配关系进行映射和对比，结合岩石充填切割之间的宏观关系，进而判别出岩溶发育期次，在实例中具体说明。
[0036]具体实施过程中通过对单个包裹体特征分析，建立单个包裹体片下均一温度峰值分布范围，建立多种不同的峰值分布范围，最终通过统计多个包裹体平均均一温度数据建立不同平均均一温度峰值直方图。对于碳氧同位素图版的建立中主要考虑样品选择的纯净性。
[0037]综上所述，本发明提出了一种利用岩溶充填物的碳氧同位素值判别岩溶充填期次、利用盐水包裹体均一温度判别岩溶体流体活动期次，综合两者之间对应关系判别岩溶期次新方法。在本发明的一具体实施例中，利用本发明的方法，对塔里木盆地碳酸盐岩岩溶储层进行了研究，相关研究表明，利用本发明建立的碳氧同位素图版和均一温度对比图表，可准确快速地判别岩溶发育的期次，突破了传统的岩溶期次判别多以岩心宏观证据或者地球物理识别暴露标准的局限，为缺少暴露标志区岩溶期次判定提供了有效的图版支持，有效地解决了顺层和热液等岩溶作用期次判别的难题。本发明的方法特别适用于海相碳酸盐岩盆地中岩溶期次的判定。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1本发明中岩溶期次判别方法的流程示意图；
[0039]图2本发明中岩溶期次判别方法的实施过程示意图；
[0040]图3单个包裹体片中均一温度统计直方图；
[0041]图4均一温度范围在75?90°C之间的包裹体特征；
[0042]图5均一温度范围在105?115°C之间的包裹体特征；
[0043]图6均一温度范围在125?135°C之间的包裹体特征；
[0044]图7均一温度范围在145?155°C之间的包裹体特征；
[0045]图8均一温度范围在170°C以上的包裹体特征；
[0046]图9均一温度分布频率图；
[0047]图10碳氧同位素图版；
[0048]图11岩石之间的相互切割关系；
[0049]图12哈拉哈塘地区碳氧同位素标定图；
[0050]图13哈拉哈塘平均均一温度分布频率图；
[0051]图14塔河油田碳氧同位素标定图；
[0052]图15塔河油田平均均一温度分布频率图。
【具体实施方式】
[0053]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
[0054]请参见图1和图2所示，本发明提供的岩溶期次判别方法的实施主要包括以下步骤:
[0055]①研究岩溶系统充填物、围岩特征及其切割关系，对岩溶系统内的围岩及充填物进行系统取样，对采集样品进行碳氧同位素、古盐度以及包裹体特征和均一温度等测定；
[0056]②分析整理样品测定得到的S13C值、δ 18O值以及包裹体均一温度等数据，建立δ 13C- δ 18O交会图、包裹体均一温度频率图等；
[0057]③根据建立的δ 13C- δ 18O交会图、包裹体均一温度频率图等分析图件，判别充填物充填期次和流体活动期次，利用数学中的映射关系原理，结合充填物、围岩特征及其切割关系研究结果，判定岩溶发育期次；
[0058]④结合步骤②和步骤③，建立用于判定岩溶期次的碳氧同位素判别图版和均一温度对比图表。
[0059]本发明中以塔里木盆地西北缘大量露头资料为基础，采集了 150个碳氧同位素样品，建立碳氧同位素判别图版；其中对应有55个样品进行包裹体分析，建立包裹体均一温度对比图表。具体实施过程见下文。
[0060]首先，对单个包体片进行分析主要检测结晶方解石中的流体包裹体，如西克尔地区某一包体片中检测到结晶方解石晶体中两幕盐水包裹体(表I)。其中两幕盐水包裹体中，第一幕盐水包裹体均一温度范围为85.4-94.1°C，平均均一温度为90.(TC;第二幕盐水包裹体均一温度范围为128.1-137.2°C，平均均一温度为132.9°C，从而建立单个包裹体均一温度分布直方图(图3)。
[0061]表1单个方解石片中盐水包裹体均一温度测试表
[0062]
【权利要求】
1.一种岩溶期次判别方法，该方法包括步骤: ①对岩溶系统的围岩及充填物进行采集取样，对采集样品进行碳氧同位素和均一温度测定； ②根据对样品进行测定得到的S13C值、δ180值以及包裹体均一温度数据，建立δ 13C- δ 180交会图、包裹体均一温度频率图； ③根据建立的S13C-S 180交会图、包裹体均一温度频率图判别充填物充填期次和流体活动期次。
2.根据权利要求1所述的岩溶期次判别方法，其特征在于，所述步骤①中还包括对样品包裹体特征和盐度值的测定。
3.根据权利要求1所述的岩溶期次判别方法，其特征在于，所述步骤①中还包括研究岩溶系统充填物、围岩特征及其切割关系，所述步骤③中在根据建立的δ 13C-S 180交会图、包裹体均一温度频率图判别充填物充填期次和流体活动期次的基础上，进一步利用数学中的映射关系原理，结合充填物、围岩特征及其切割关系研究结果，判定岩溶发育期次。
4.根据权利要求1所述的岩溶期次判别方法，该方法还包括步骤: ④结合步骤②和步骤③，建立用于判定岩溶期次的碳氧同位素判别图版和均一温度对比图表。
5.根据权利要求1所述的岩溶期次判别方法，该方法包括如下步骤: ①研究岩溶系统充填物、围岩特征及其切割关系，对岩溶系统的围岩及充填物进行系统取样，对采集样品进行碳氧同位素、包裹体特征和均一温度测定； ②分析整理样品测定得到的S13C值、δ180值以及包裹体均一温度、盐度等数据，建立δ 13C- δ 180交会图、包裹体均一温度频率图等； ③根据建立的S13C-S 180交会图、包裹体均一温度频率图判别充填物充填期次和流体活动期次，利用数学中的映射关系原理，结合充填物、围岩特征及其切割关系研究结果，判定岩溶发育期次； ④结合步骤②和步骤③，建立用于判定岩溶期次的碳氧同位素判别图版和均一温度对比图表。
6.根据权利要求4或5所述的岩溶期次判别方法，其特征在于，应用图版进行岩溶期次判别首先通过碳氧同位素图版标定，将测量的碳氧同位素值投影到图版中，判别其所处的划定区域，从而判别出充填期次。
7.根据权利要求4或6所述的岩溶期次判别方法，其特征在于，均一温度对比图表的判别主要是对比研究区与图版划定范围内的平均均一温度值的频率分布图，明确溶蚀所发生的期次，进而可以确定岩溶期次。
8.根据权利要求1所述的岩溶期次判别方法，该方法是用于海相碳酸盐岩盆地中岩溶期次的判定。
【文档编号】G01N33/24GK103776981SQ201310652473
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】胡素云, 石书缘, 姜华, 刘伟, 徐兆辉 申请人:中国石油天然气股份有限公司