松辽盆地南部红岗油田青山口组片钠铝石的结晶特征及成因探讨

松辽盆地南部红岗油田青山口组发育大量含片钠铝石砂岩。含片钠铝石砂岩的岩石类型为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩,砂岩中的胶结物主要为次生加大石英、方解石、片钠铝石、铁白云石和粘土矿物,成岩共生序列为粘土包壳-方解石-石英次生加大-片钠铝石-铁白云石-沥青。其中,片钠铝石多以放射状、栉状、板状等集合体充填孔隙,少量以杂乱状和板状交代长石和岩屑,且交代的碱性长石多于斜长石;此外,孔隙中的放射状片钠铝石开始生长时多呈团簇状,随埋深的增大,放射状及栉状片钠铝石的晶体平均粒度变大,板状片钠铝石的含量也增加;而片钠铝石的总含量则先增加后减少,片钠铝石的结晶特征及其含量与成岩流体的温度的高低、pH值的大小以及CO₂分压的高低等密切相关。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷幔源CO2充注对下白垩统砂岩储层质量的影响

海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统含片钠铝石砂岩部分记录了幔源CO_2-砂岩相互作用历史.为揭示幔源CO_2充注对储层质量的影响,通过偏光显微镜、扫描电镜观察和孔隙度、渗透率数据研究了海拉尔盆地乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩的岩石学和储层特征.幔源CO_2的充注导致了长石的部分溶解和片钠铝石及铁白云石的沉淀.长石的溶解形成了次生孔隙.片钠铝石以针状晶形为特征,其集合体呈束状、簇状、扇状和玫瑰花状.部分片钠铝石呈板状.片钠铝石以充填孔隙为主,少量交代长石和其他骨架碎屑颗粒.片钠铝石局部被铁白云石交代,说明铁白云石的形成晚于片钠铝石.片钠铝石的含量为1%～20%.相同深度段的含片钠铝石砂岩(n=597,h=1309.15～2140.71m)与普通砂岩(n=1550,h=1323.72～2141.3m)的孔隙度、渗透率数据统计表明,含片钠铝石砂岩的物性整体上低于普通砂岩,说明CO_2的充注导致了储层质量的改变.片钠铝石含量-孔隙度和片钠铝石含量-渗透率之间的关系,揭示片钠铝石含量是引起储层质量改变的主要因素.片钠铝石含量10%似乎是储层质量发生变化的界限,当片钠铝石含量＞10%,随片钠铝石含量增加,砂岩的孔隙度和渗透率降低;当片钠铝石含量＜10%,随片钠铝石含量增加,部分砂岩的孔隙度和渗透率表现出增加趋势.作者认为,片钠铝石含量高的砂岩长期处于高CO_2分压成岩环境,而片钠铝石含量低的砂岩则处于高CO_2分压成岩环境的时间相对较短.     

松辽盆地红岗油田白垩系青山口组含片钠铝石砂岩自生矿物共生序列

松辽盆地红岗油田白垩系青山口组发育含片钠铝石砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、阴极发光 仪、Ｘ射线衍射等多种技术手段,对含片钠铝石砂岩的碎屑成分、胶结物类型及自生矿物共生序列等特征进行 了研究。该区含片钠铝石砂岩为岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩,胶结物有次生加大长石、次生加大石英、自生 石英微晶、黏土矿物、片钠铝石、方解石、铁方解石及铁白云石。方解石的形成分为两期,第１期方解石为原 始生物碎屑颗粒溶蚀溶解的产物,第２期方解石可能与ＣＯ^２ 充注后钙长石及早期碳酸盐矿物的溶蚀溶解有关。 含片钠铝石砂岩的自生矿物共生序列为：次生加大长石、早期次生加大石英-自生石英微晶-早期高岭石、第１ 期方解石、片钠铝石-晚期次生加大石英-晚期高岭石、第２期方解石、铁方解石、铁白云石。其中ＣＯ^２ 注入 后的矿物共生组合为：片钠铝石-晚期次生加大石英-晚期高岭石、第２期方解石、铁方解石、铁白云石。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷与松辽盆地孤店C02气田含片钠铝石砂岩的岩石学特征

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南屯组与松辽盆地孤店CO2气田泉头组发育大量含片钠铝石砂岩.通过偏光显微镜、扫描电镜、茜素红-S染色、X射线衍射、电子探针与INCA能谱分析等,对含片钠铝石砂岩的骨架碎屑组分、胶结物与自生矿物、成岩共生序列等岩石学特征进行了系统研究.研究表明,含片钠铝石砂岩的岩石类型为长石砂岩和岩屑长石砂岩,粒度以细粒、细-中粒为主,分选差-中等.砂岩中胶结物主要为次生加大石英、自生石英、片钠铝石、铁白云石和牯土矿物.其中,片钠铝石最高可达砂岩总体积的22%,在砂岩中或以放射状、束状、菊花状、杂乱毛发状、毛球状、板状等集合体充填孔隙,或呈束状和板状交代长石和岩屑.电子探针与INCA能谱综合分析表明,片钠铝石主要由Na、AI、O、C等组成.在含片钠铝石砂岩中,成岩共生序列依次为牯土矿物包壳-次生加大石英、自生石英、自生高岭石-油气充注-CO2充注-片钠铝石-铁白云石.其中,CO2注入前形成的自生矿物组合主要为次生加大石英、自生石英和自生高岭石,C02注入后形成的自生矿物组合主要为片钠铝石和铁白云石.     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷与松辽盆地孤店CO2气田含片钠铝石砂岩的岩石学特征

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南屯组与松辽盆地孤店CO₂气田泉头组发育大量含片钠铝石砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、茜素红-S染色、X射线衍射、电子探针与INCA能谱分析等,对含片钠铝石砂岩的骨架碎屑组分、胶结物与自生矿物、成岩共生序列等岩石学特征进行了系统研究。研究表明,含片钠铝石砂岩的岩石类型为长石砂岩和岩屑长石砂岩,粒度以细粒、细-中粒为主,分选差-中等。砂岩中胶结物主要为次生加大石英、自生石英、片钠铝石、铁白云石和粘土矿物。其中,片钠铝石最高可达砂岩总体积的22％在砂岩中或以放射状、束状、菊花状、杂乱毛发状、毛球状、板状等集合体充填孔隙,或呈束状和板状交代长石和岩屑。电子探针与INCA能谱综合分析表明,片钠铝石主要由Na、Al、O、C等组成。在含片钠铝石砂岩中,成岩共生序列依次为粘土矿物包壳-次生加大石英、自生石英、自生高岭石-油气充注-CO₂充注-片钠铝石-铁白云石。其中,CO₂注入前形成的自生矿物组合主要为次生加大石英、自生石英和自生高岭石,CO₂注入后形成的自生矿物组合主要为片钠铝石和铁白云石。     

贝尔凹陷沉凝灰岩储层片钠铝石前体矿物研究

为拓展CO2封存的储层选取范围,研究CO2充注过的储层中矿物的赋存状态,通过薄片鉴定、扫描电镜分析、X--射线衍射分析及铸体图像分析等技术对贝尔凹陷含片钠铝石储层进行了系统研究。研究区发育片钠铝石的岩石类型为沉凝灰岩,储层深度范围为882.26~941.4 m,该类储层发育有2类9种储集空间类型,以次生孔隙为主,属于低孔低渗储层。岩石骨架碎屑颗粒石英、长石、岩屑均有不同程度溶蚀;自生矿物以片钠铝石、铁白云石和菱铁矿为主。片钠铝石主要以充填溶蚀孔隙或交代颗粒的形式产出。综合研究区岩相学、矿物含量和热力学分析结果,长石和片钠铝石的生成具有亲缘性,为片钠铝石的形成提供了必要的元素和生长空间。     

东北及邻区中生代盆地片钠铝石的分布、产状及其油气地质意义

东北及邻区中生代地层中的片钠铝石分布于海拉尔盆地、塔木察格盆地、二连盆地、开鲁盆地和阜新盆地的早白垩世地层及松辽盆地南部的早白垩世晚期-晚白垩世早期地层中。片钠铝石主要发育在油气储层或CO₂气储层中富含长石的砂岩和火山碎屑岩中。在含片钠铝石砂岩和火山碎屑岩中,片钠铝石以放射状、束状、杂乱毛发状、球状和板状等集合体充填孔隙,或呈束状和板状交代长石和岩屑。片钠铝石及其共生的铁白云石都是最晚形成的自生矿物组合。越来越多的证据表明,片钠铝石是富CO₂流体的指示矿物,记录了CO₂和油气双重充注现象。在含片钠铝石碎屑岩中可以解读出CO₂充注的时间和CO₂分压的变化。     

东北及邻区中生代盆地片钠铝石的分布、产状及其油气地质意义

东北及邻区中生代地层中的片钠铝石分布于海拉尔盆地、塔木察格盆地、二连盆地、开鲁盆地和阜新盆地的早白垩世地层及松辽盆地南部的早白垩世晚期-晚白垩世早期地层中.片钠铝石主要发育在油气储层或CO2气储层中富含长石的砂岩和火山碎屑岩中.在含片钠铝石砂岩和火山碎屑岩中,片钠铝石以放射状、束状、杂乱毛发状、球状和板状等集合体充填孔隙,或呈束状和板状交代长石和岩屑.片钠铝石及其共生的铁白云石都是最晚形成的自生矿物组合.越来越多的证据表明,片钠铝石是富CO2流体的指示矿物,记录了CO2和油气双重充注现象.在含片钠铝石碎屑岩中可以解读出CO2充注的时间和CO2分压的变化.     

松辽盆地白垩系砂岩长石碎屑的钠长石化作用

松辽盆地白垩系砂岩以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为特征。砂岩中发育长石碎屑、岩屑等不稳定组分，而且随着埋藏深度加深（成岩作用加强）钾长石逐渐减少并最终在2700m以下消失。斜长石碎屑中钠长石组分逐渐增多，钙长石组分逐渐减少，最终形成纯钠端元的钠长石。在成岩过程中长石碎屑的钠长石化主要有3种方式：①由离子交代作用导致长石碎屑的钠长石化；②长石碎屑边缘钠长石次生生长；③与长石碎屑溶解伴生的新生钠长石作用。结合热动力学平衡原理分析，斜长石的钠长石化基本不受成岩温度和压力的制约，而钾长石的钠长石化需要较高的成岩温度和压力作用才能进行。因此，斜长石的钠长石化可见于成岩早期，而钾长石的钠长石化只发生于成岩晚期。     

莺歌海盆地乐东区片钠铝石特征及其对浅层CO2充注的指示

作为天然CO₂的示踪矿物,片钠铝石的形成与CO₂充注密切相关.莺歌海盆地乐东区乐东X构造莺歌海组-黄流组CO₂气藏内发育含片钠铝石砂岩,在开展的岩石学和地球化学研究基础上,确定了研究区片钠铝石的产状和纵向分布特征,分析了形成片钠铝石的“碳来源”和气水条件,进而探讨了与片钠铝石具有成因联系的CO₂的成因.乐东X构造含片钠铝石砂岩为细—极细粒长石石英砂岩和岩屑石英砂岩,片钠铝石主要以充填孔隙及交代颗粒的形式产出,是成岩共生序列中形成较晚的自生矿物之一.在纵向上,片钠铝石仅集中发育于高含CO₂气层的底部以及其下的水层中,这一分布特征以地质实例的形式证实了片钠铝石的形成需要水的参与.研究区浅层CO₂充注后形成的碳酸盐矿物为片钠铝石和铁白云石.片钠铝石的碳氧同位素特征表明形成片钠铝石的“碳”与LDX构造气层中CO₂具有相同的碳来源,以无机幔源成因CO₂为主.红河断裂以及莺歌海盆地中央坳陷内一系列底辟构造及伴生的垂向裂隙可能为CO₂的运移通道.      

含片钠铝石砂岩的基本特征及地质意义

含片钠铝石砂岩是一种含片钠铝石自生矿物的砂岩，一般为富含长石的砂岩，与片钠铝石稳定共生的自生矿物主要为铁白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物。砂岩中片钠铝石的含量变化较大，其存在与否不受砂岩结构的制约。含片钠铝石砂岩往往分布在断裂和岩浆岩体附近，既可以作为CO2气储层，又可以作为油气储层。含片钠铝石砂岩是一种具有特殊地质意义的砂岩，表现为：①含片钠铝石砂岩记录了深、浅部层圈之间及烃源岩—储层之间的物质转移；②在含油CO2气藏和油藏中，含片钠铝石砂岩记录了CO2与油气双重充注，其中含油CO2气藏中的含片钠铝石砂岩记录了CO2充注驱油现象；③含片钠铝石砂岩是进行CO2地下储存研究的理想的天然实验室。     

Controlling factors for dawsonite diagenesis: a case study of the Binnan Region in Dongying Sag,Bohai Bay Basin,China

Authigenic minerals and the diagenetic sequence of the dawsonite-bearing sandstones from the Binnan Region of the Dongying Sag, Bohai Bay Basin, China were studied to understand the formation of dawsonite, as a possible mechanism for mineral trapping of CO₂ in carbon capture and storage (CCS) programmes. Authigenic minerals include quartz overgrowth, dawsonite (5–15 vol%), calcite, ferrocalcite and ankerite. The major rock types are medium- to fine-grained arkose, feldspathic litharenite and lithic arkose. Quantitative analysis suggests that the burial depth and feldspar content are the two dominant controlling factors of the growth of dawsonite. The dawsonite content increases initially before decreasing with burial depth, with the peak dawsonite content occurring at approximately 1500 m depth. This trend is probably due to increases in temperature and pCO₂ with the burial depth and contributes to the formation of dawsonite. However, the pCO₂ content and stability of dawsonite decrease with increasing distance from the centre of the gas reservoir. When the formation temperature exceeds the upper limit of the preservation temperature of dawsonite, the dawsonite is suppressed, while the dissolution of dawsonite is promoted. Overall, the dawsonite content exhibits a positive correlation with the feldspar content. The dissolution of feldspar makes both Na⁺ and Al³⁺ available and creates the accommodation space necessary for dawsonite growth. In addition, feldspar dissolution also neutralises the acidity of the thermal fluid present, which again facilitates the growth and preservation of the dawsonite.     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩捕获CO_2总量的估算

为揭示CO2地质埋存过程中砂岩对于CO2以矿物形式的捕获能力,以海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统铜钵庙—南屯组含片钠铝石砂岩为研究对象,基于含片钠铝石砂岩的时空分布,结合片钠铝石的含量和分子式开展了砂岩以片钠铝石形式固存CO2总量的研究。研究表明,海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统铜钵庙—南屯组中片钠铝石资源总量约为81.9亿t,含片钠铝石砂岩捕获的CO2总量约为25.0亿t。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷片钠铝石及研究意义

海拉尔盆地乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩与CO2气井、燕山期花岗岩的分布一致,均产于苏仁诺尔构造带乌西断裂控制的区域.在偏光显微镜和扫描电镜下观察发现片钠铝石的产状有3种:①部分或全部交代长石、石英等碎屑颗粒,多呈长柱状、片板状集合体;②作为胶结物充填于碎屑颗粒间的孔隙中,呈放射状、束状、毛发状、菊花状集合体;③充填在碎屑矿物的溶洞或裂隙中,呈纤维状集合体.含片钠铝石砂岩的成岩共生序次和油气包裹体及现今地层水特征均表明,片钠铝石的生长时间晚于任何其它自生矿物.电子探针及INCA能谱仪分析表明,片钠铝石主要由Na、Al、O、C等组成.研究表明,海拉尔盆地乌尔逊凹陷片钠铝石可作为深部CO2热流体活动的示踪矿物.