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马桥凸起侏罗系和白垩系是准噶尔盆地油气勘探的重要层系,近几年已在该区发现了莫索湾大中型油气田和盆5井高产油气流。油气勘探的实践使石油地质学家认识到储层在油气成藏中的重要作用,芳2井钻探的失利更进一步意识到优质或相对优质砂岩储层的时空分布规律对指导油气勘探的重要意义。为此,需要研究马桥凸起侏罗系和白垩系砂岩储层的成岩-成孔演化机制,建立成岩模式。要研究的关键问题是储层的储集空间类型、储层的成岩机制和演化以及相对优质储层的分布规律。 本文从成岩物质和盆地动力作用两方面研究侏罗系和白垩系砂岩的成岩-成孔演化和成因机理,取得了以下主要认识: 1、侏罗系以原生孔隙型储层为主,是优质或相对优质储层的主要储集空间类型。其中,偏酸性成岩环境储层的溶孔较常见,可形成次生-原生孔隙型和原生-次生孔隙型储层。但其增孔作用小,尤其对渗透率的贡献更小。白垩系储层以原生孔隙为主。 2、侏罗系储层具有成分成熟度低、结构成熟度高和填隙物含量低的岩矿特征。它们是控制砂岩成岩作用和孔隙演化的内在因素,主要表现在砂岩的粒径和岩屑成分成熟度控制或影响了一定成岩环境中的水-岩反应速率、规模以及储层的抗压性和抗热性。由于该区的胶结作用弱,因此成岩物质对成岩作用的影响主要反映在成岩压实作用速率上,它产生的砂岩压实减孔量的差值可达5.5—6.0%。 3、控制砂岩成岩-成孔演化的盆地动力作用方面的因素很多,从其作用方式可分为垂向上的埋藏成岩作用和侧向上的构造挤压作用,在该区主要表现为第一种作用方式,并取决于该区的古地温场、地质作用时间、上覆负荷压力的作用方式(或储层热演化轨迹)和成岩水介质环境。在预测孔隙度时,前3个因素可用砂岩热成熟度参数定量表示之。(1)古地温场是决定砂岩成岩作用的关键因素。该区砂岩在深埋条件下仍处于较低成岩演化阶段和保存较高的孔隙度即与低古地温场有关;(2)地质作用时间和上覆负荷压力的作用方式对成岩压实作用也有明显影响,在今上覆负荷压力相同的情况下,白至系砂岩的压实程度明显小于侏罗系即主要与此因素有关;(3)偏酸性成岩环境砂岩具有快速压实阶段较早、颗粒溶蚀一压碎现象普遍而抗热性和抗压性差、自生矿物的自由生长空间较小以及储集性质较差等特点。它的化学成岩作用强于偏碱性成岩环境,并导致偏酸性成岩环境砂岩的化学一物理作用也大大加强,从而降低了砂岩的抗压性;(4)干早、半干早古气候是形成该区偏碱性成岩环境的先决条件,并造成碳酸盐和硬石膏的胶结作用较强;湿热气候是形成该区偏酸性成岩环境的先决条件,并造成高岭石的大量发育。 4、侏罗系、白蟹系砂岩的成岩模式有干早、半干早气候一偏碱性成岩水介质成因模式、湿热气候一偏酸性成岩水介质成因模式和湿热气候一中性成岩水介质成因模式等3大类。该区以前两种类型为主。 5、以粒径、塑性岩屑含量、成岩水介质和古地温场为4个成岩参量定t建立了砂岩储层的地质预测模型,结合测井定量预测模型,定量预测了储层的成岩演化速率和有利储层的分布,为油气勘探提供了靶区。其成果应用后已取得显著的经济效益。