川东北三叠系深埋白云岩TSR对储层孔隙发育的贡献研究

Triassic dolomite reservoirs in Northeast Sichuan Basin are characterized by deep burial, H2S enrichment and high porosity. The high-quality reservoirs are preliminaly consided to develop on high original porous dolomite and further have been improved by solution of dolomite and anhydrite during thermochemical sulfate reduction (TSR). However, it requires further convincing evidence and quantitative characterization. There exists conspicuous difference between 13C-depleted TSR-CO2 and carbonate-released CO2 with heavier δ13C values, thus, significant carbonate dissolution during TSR can be determined by comparison of δ13C values of CO2 from pre-TSR, TSR and present reservoirs. Therefore, this study will be focused on comparison of the limestone reservoirs (non-TSR) in Heba area and dolomite reservoirs (TSR) in Puguang area. Detailed work will be conducted on: 1) δ13C values comparision of diagenetic minerals and their CO2 inclusions captured during pre-TSR and TSR stages, and CO2 in the present gas pools; 2) investigation of the carbon isotope behaviors of CO2 during TSR; 3) establishment of recognition criteria for deep buried secondary porosity, especially for TSR-porosity; 4) providing evidence for dissolution of carbonate during TSR and assessment of TSR contribution on the present porosity. The results will make a great insight into TSR mechanism, application to predict porous dolomite and thus be of theoretical and practical significance.

川东北三叠系白云岩储层以深埋、富H2S、孔隙发育为特征。该优质储层的发育，初步认为是在原有良好物性的基础上，后期又因热化学硫酸盐还原作用（TSR），导致白云石、硬石膏等矿物溶解改造形成的。然而需要确凿的证据支持以及相应的定量数据表征。由于TSR-CO2富12C，而碳酸盐矿物溶解释放的CO2偏重；如果有足够量的碳酸盐矿物发生溶解，TSR前、TSR期间以及现今天然气CO2碳同位素组成，应有所不同。基于这一思路，拟对比研究非TSR区（河坝）灰岩与TSR区（普光）白云岩，以及普光井区白云岩储层中TSR前、TSR期间成岩矿物及其捕获的CO2包裹体、现今天然气CO2碳同位素组成，阐明δ13C值的演变特征。同时建立TSR成因孔隙的识别标志，提供TSR期间碳酸盐矿物是否发生溶解的可靠证据，估算TSR对储层孔隙度的贡献。研究结果将更深入挖掘TSR作用机理，并能够应用于深埋优质白云岩预测，具有理论与实际意义。

近年来，国内外一系列与蒸发岩伴生的高含H2S碳酸盐岩天然气藏的相继发现使得热化学硫酸盐还原作用（TSR）及其与碳酸盐岩油气成藏的关系成为该领域的前沿和热点之一。然而迄今并不清楚TSR在这些油气藏的形成与演化过程中的作用。本研究在建立川东北地区成岩序列基础上，结合获取的流体包裹体、同位素及微量元素地球化学数据，认为TSR阶段发生了古流体Sr元素的持续富集以及盐度的急剧降低，这种流体性质的明显变化预示TSR作用可能引发强烈的水-岩反应。继而研究提供了TSR期间碳酸盐岩矿物溶解的证据：1）相对晚期成岩矿物发生了溶解；2）现今气藏CO2碳同位素偏正，而并非有机CO2特征。然而研究表明，大规模碳酸盐矿物的溶解并非发生于沉降期TSR作用阶段，这为方解石群体包裹体CO2碳同位素值（-14.6‰~-3.7‰）接近于所报道的TSR方解石碳同位素值的特征所证实。而在喜山期抬升阶段，构造高点迁移导致成岩流体的流动，并破坏了水-岩平衡体系，促使了碳酸盐岩的溶解 TSR成因的CO2气体很可能参与了碳酸盐岩的溶解过程，导致现今气藏中CO2浓度明显低于H2S，同时具有碳同位素正偏特征。研究还显示，对于不同地区而言，储层中碱金属离子的丰富程度以及TSR后构造运动对储层的封闭与开放体系的影响等方面的因素都对TSR改造储层孔隙的作用效应产生重大影响。研究成果有利于深化深埋白云岩储层孔隙改造机理的认识，对预测深部优质碳酸盐岩储层的发育，对我国海相油气勘探也具有现实的指导意义。