构造控制热液白云岩储层相的综述

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1、构造控制热液白云岩储层相的综述构造控制热液白云岩储层相的综述5构造控制热液白云岩储层相的综述GrahamR.Davies和LanghorneB.SmithJr.摘要构造控制的热液白云岩(HTD)储层相和相关的淋滤灰岩都是北美洲重要的油气产层,而在全球范围的勘探中也日益得到重视.这些储层分布在密歇根盆地,阿巴拉契亚盆地以及加拿大东部和美国其他盆地奥陶系(局部为志留系和泥盆系)的多个构造带,西加拿大沉积盆地的泥盆系和密西西比系地层,大西洋裂谷边缘的侏罗系以及阿拉伯湾和其他地区的侏罗系一白垩系层位.热液白云石化系指埋藏条件下的白云石化,通常深度不大,作用流体(一般都

2、是真正的盐水)的温度和压力均高于附近主岩地层的环境条件.主岩地层通常为灰岩.热液白云岩储层相成因证据的获得,需要综合使用埋藏一热作用史图,流体包裹体温度数据和就位时间的制约因素.热液白云岩储层相是热液矿床系列的组成部分,这一系列还包括了沉积一喷发型铅锌矿和以热液白云岩为主岩的密西西比河谷型硫化物矿床.以上三类矿床都明显受控于扭张和/或走滑(扭)断层,而流体流动一般均集中在扭张和膨胀的构造部位以及上盘.扭断层负花状构造上方的扭张凹陷是热液白云岩储层相的有利布井位置.交代型和孔隙充填型的鞍状白云岩都是热液白云岩储层相的典型特征.在许多储层中,基质交代白云岩和鞍状白

3、云岩差不多是在同期形成的,而且具有相同的流体和相同的温度条件.对于白云石化的横向延伸范围,所形成白云岩的结构,孔隙类型和孔隙体积而言,原始主岩相均有重大影响.角砾岩,条带状组构,剪切微裂缝和其他岩石特征均记录了此类储层的短期剪切应力和孔隙流体压力瞬时变化,在活动断层附近更是如此.高温热液的间歇性作用(脉动)可能使主灰岩的干酪根发生蚀变,这一过程可称为"强制成熟作用".基底高地,下伏砂岩(和/或碳酸盐岩?)含水层(很可能超压)以及上覆和内部的页岩封闭层和弱透水层,也都可以限制或影响HTD的就位.虽然仍存在许多问题和不确定性,尤其是在镁和盐水的来源以及质量平衡等方

4、面,但对HTD成藏层带的认识和积极探索仍在继续发展.三维地震成像和地震异常成图技术的频繁使用,再加上对构造凹陷线性走向带的斜向水平钻井,都有助于降低这种储层的勘探开发风险.一前言对于沿着线性构造发育的白云岩储层,例如美国东北部奥陶系的利马一印第安那和阿尔比恩一西庇阿(Albion-Scipio)走向带(Hurley和Budros,1990;Wickstrom等,1992;Wickstrom,1996),已开展了100多年的积极勘探.目前这类储层已有许多被解释为热液成因.过去25年来,全球对构造控制热液白云岩储层的关注在不断上升.这就导致人们重新评价许多沉积盆地

5、的白云石化模型并重新制定或修正勘探策略.6石油地质科技动态产油气的淋滤灰岩可以与热液白云岩储层伴生.可以认为这种灰岩与此类白云岩有相同成因,因而增加了有关热体系的勘探潜力.加拿大西部泥盆系高产的莱迪弗恩(Ladyfern)油气发现(Boreen和Colqu-houn,2001;Boreen和Davies,2004)就是典型的热液白云岩一淋滤灰岩储层组合.热液白云岩储层在许多盆地的不同层系都形成了油气田,例如西加沉积盆地的泥盆系和密西西比系(WCSB,图1),加拿大东部和美国东北部的密歇根和阿巴拉契亚盆地的奥陶系(局部为志留系和泥盆系),美国南部颇有争议的奥陶系

6、(埃伦伯格群,Ar—buckle群),大西洋北部和南部裂谷边缘的图1西加拿大沉积盆地南部的构造格架.图中标出了古生界主要碳酸盐岩陆架边缘和礁发育带,热液白云岩(m)油田的位置以及本文涉及的其他地点.图中还标出了相关的SEDEX和MVT硫化物矿床.构造控制热液白云岩储层相的综述7中生界碳酸盐岩,西班牙陆上和海域的白垩系等等.在阿拉伯湾地区的二叠系一三叠系和侏罗系一白垩系地层中,现已发现全球最大的油田(沙特阿拉伯的盖瓦尔FGhawar~油田)和全球最大的气田(阿拉伯湾诺斯气田)均存在构造控制热液白云岩的因素.本文的主要目的是介绍热液白云岩储层及其伴生岩相的定义和特

7、征,并论证构造和其他方面的控制因素.由于涉及这一领域的文献十分浩繁,故本文采用了大量总结性的图件和表格.本文的大部分内容是以第一作者未发表的报告为基础编写的(G.Davies,2001,未公开发表的资料,参见本文鸣谢部分).二热液白云岩的定义"热液"系指热水.White(1957,P.1638)的定义经常作为经典引用:"热液是指温度明显高于周围环境(5℃或更高)的水或液体".本文的热液是指进入主岩地层且温度高于主岩的流体或矿化产物.它是地热异常存在的证据,需要有流体流动的机理或通道.断层作用和/或裂缝作用是最常见的联动因素.对加拿大西部及世界其他地区HTD岩心

8、和露头组构(图2A.H)的观察发现,至