碎屑储集岩成岩演化过程中流体—岩石相互作用特征——以塔里木盆地西南坳陷地区为例

塔西南坳陷不同时代碎屑储集岩成岩环境经历了由酸性向碱性演变的过程,成岩环境地球化学性质的这种转变直接控制了发生在碎屑岩成岩体系中的流体—岩石相互作用特征。酸性成岩环境形成于烃源岩—储集岩系统中有机—无机反应最活跃时期,主要分布在早成岩阶段A、B期和晚成岩阶段A期,当古地温小于90℃,Ro值在<0.5%～1.3%之间,酸性的孔隙介质与骨架颗粒之间主要发生蚀变、溶解和氧化硅沉淀作用。当古地温达到90℃以上,Ro值在1.3%～>2%时,有机质脱羧基停止,有机酸发生分解,CO2来源减小,使孔隙流体性质由酸性向碱性变化,成岩环境呈碱性,这时晚期含铁碳酸盐矿物交代作用最为活跃,同时伴随自生伊利石和绿泥石沉淀、陆源伊利石重结晶成绢云母、高岭石向伊利石或绿泥石转变等作用。成岩环境在其演化过程中,由于孔隙流体性质的转变,破坏了早期成岩环境的物理化学平衡状态,使旧的成岩反应停止,新的成岩反应开始,从而形成多种矿物蚀变→交代→溶解→沉淀过程,导致碎屑储集岩结构和孔隙组合特征上的差异,流体-岩石相互作用的强度和范围决定了碎屑储集岩的储集性能及分布特征。     

塔西南坳陷碎屑储集岩成岩环境及成岩作用类型

碎屑储集岩的成岩环境是控制成岩作用类型的主要因素。根据有机质演化特征、古地温和孔隙介质的酸碱性特征,可将其划分为酸性和碱性两种成岩环境。酸性成岩环境主要分布在早成岩阶段Ａ、Ｂ期和晚成岩阶段Ａ期,古地温＜９０℃,镜煤反射率ＲＯ值在０．５％～１．３％,其所控制的成岩作用包括压实、压溶作用,胶结作用和溶解作用。碱性成岩环境主要分布在晚成岩阶段Ｂ期以后,这时古地温达到９０℃以上,ＲＯ为１．３％～２％,主要成岩作用类型包括强烈的晚期含铁碳酸岩交代作用、自生伊利石和自生绿泥石沉淀作用、陆源伊利石重结晶成绢云母、高岭石向伊利石或绿泥石转变以及构造应力作用等。不同成岩环境中由于成岩作用组合特征的不同,导致碎屑储集岩的结构和孔隙组合特征上的差异,从而影响了储层的储集性能     

准噶尔盆地克拉美丽气田滴西14井区石炭系蚀变凝灰岩储层热液作用过程及时限

为明确克拉美丽气田滴西地区石炭系蚀变熔结凝灰岩储层经历的流体作用及成岩孔隙演化过程,利用铸体薄片观察、扫描电镜、电子探针、阴极发光、荧光、微量/稀土元素分析及U-Pb同位素定年等方法技术开展综合研究.结果表明,火山碎屑物质的溶解及成岩转化为自生矿物的形成提供了物质基础;成岩过程中因埋藏、生烃、热液充注等活动而产生的成岩环境改变是控制区内孔隙形成及演化的重要因素:伴随着有机质的成熟,有机酸溶蚀形成大量晶屑铸模孔并在孔隙中沉淀出高岭石及石英;随着酸性流体向碱性转变,在溶蚀孔隙中沉淀出钠长石以及方解石,其充填作用使孔隙急剧减少;燕山中期（135±27 Ma）的构造热事件对储层形成及演化起到关键作用:高温、含硅热液流体的充注使基质中的伊利石转变为钾长石,同时二次溶解形成的Ca2+与流体携带的P5+、Ti4+、F-等离子结合形成含氟磷灰石、榍石充填孔隙,多余的SiO₂则在孔隙中沉淀出石英.随着成岩环境再次向碱性、还原环境转变,含砷黄铁矿进一步在孔隙中形成,高岭石则进一步向绿泥石转化.温度升高引起的脱玻化、黏土矿物/沸石矿物转化、重结晶作用以及溶解作用在一定程度上增加了岩石中的次生储集空间,有利于油气的储集.      

金山金矿热液蚀变粘土矿物特征及水-岩反应环境研究

粘土矿物是流体作用过程中水—岩反应的产物，因此其特征反映了流体活动的特征和水-岩反应的环境。金山金矿蚀变粘土矿物主要由伊利石和绿泥石组成，其中，蚀变糜棱岩中的伊利石含量大于绿泥石含量；而蚀变超糜棱岩中的绿泥石含量大于伊利石含量。蚀变糜棱岩中伊利石的多型为2M1，超糜棱岩中为2M1和1M。金山金矿蚀变绿泥石的成份分析结果表明其为富铁绿泥石，由蠕绿泥石、铁镁绿泥石和密绿泥石组成，绿泥石中Fe、Mg质组分不仅来自围岩，而且也有一部分来自流体。利用地质温度计计算绿泥石的形成温度为206-258℃，流体的f(O2)为10^29.56～10^-31.48。本文认为金山金矿热液蚀变为酸性蚀变，其环境为还原环境，流体作用的水／岩比较高；在水—岩反应过程中，流体中的Fe、Mg、Si为带出组分。粘土矿物的形成机制为溶解—迁移—沉淀。     

致密砂岩酸性和碱性成岩环境特征及对储层物性的控制:以鄂尔多斯盆地临兴和神府地区为例

成岩流体酸碱性对砂岩次生孔隙的形成具有重要影响。从酸性和碱性成岩流体演化角度分析鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩成岩流体酸碱性对物性的控制作用。依据大量铸体薄片观察、扫描电镜、X衍射分析、常规物性测试和高压压汞,详细研究了鄂尔多斯盆地东缘临兴和神府地区上古生界致密砂岩的岩石矿物学特征、物性特征、成岩作用、孔隙成因类型和孔喉结构特征,探讨了致密砂岩储层酸性和碱性成岩流体环境的识别、分带、分布和发育的各类伴生孔隙,并分析了成岩流体环境的演化过程及物性响应特征。在埋藏过程中,工区上组合层系经历了碱性-酸性-碱性的成岩流体演变模式,下组合含煤层系经历了酸性-碱性的成岩流体演变模式。酸性成岩环境以长石溶蚀、石英加大和自生高岭石沉淀为主要特征,发育长石溶蚀孔、黏土矿物晶间孔等孔隙类型,孔喉半径较大,储层质量相对较好;碱性成岩环境以石英溶蚀、自生绿泥石沉淀为主要特征,以石英溶蚀孔、黏土矿物晶间孔为主要孔隙类型,孔喉半径较小,储层质量相对较差。酸碱过渡带致密砂岩储层介于两者之间。但是每类储层的物性和孔喉结构变化较大。成岩流体环境在纵向上呈现分带特征,自上而下发育碱性带、酸碱过渡带、酸性带、酸碱过渡带和碱性带,不同地区之间分带深度边界有差别;在酸碱过渡带中,局部地区发育酸性带、较弱酸性带和较弱碱性带。     

利津洼陷沙四上亚段深部砂岩的成岩环境演化

为研究利津洼陷沙四上亚段深部砂岩成岩环境,对岩心样品进行偏光、荧光、阴极发光显微镜和扫描电镜观察,辅以粘土矿物含量、元素含量测试.识别出酸性和碱性2种成岩环境,酸性环境以硅质沉淀、碳酸盐矿物溶解、长石溶解或蚀变为高岭石等现象组合为标志,碱性环境以碳酸盐矿物沉淀、长石次生加大、石英溶解等现象组合为标志.总体演化为:同生期,原始沉积流体造成碱性环境;早成岩期,未熟有机质演化形成短期的酸性环境,继承流体形成主体的碱性环境;中成岩A1期(埋深约2700～3200m),有机质成熟形成酸性环境;中成岩A2期(埋深约3200～4200m),深部断裂活动形成碱性环境;中成岩B期(埋深约4200～4400m),第二期充注油气的热演化形成酸性环境.     

砂宝斯金矿区多矿物脉特征及其对砂岩的改造

砂宝斯矿区的成矿围岩为长石石英砂岩，砂岩被多期次的石英脉、方解石脉和高岭石脉所穿切，这些多矿物脉是热液流体运移的结果。矿物脉形成过程中对围岩进行了热改造，使砂岩发生了压溶作用、胶结作用和溶蚀作用，形成了蚀变砂岩。由于流体酸碱性和温压的变化，孔隙水介质的性质由酸性向碱性转变，在酸性成岩环境下形成的蚀变高岭石、伊利石将转变成绿泥石、绢云母等。绢云母的大量出现，石英次生加大和自生粘土矿物的形成均是热液流体活动的产物。     

大港滩海区第三系湖相混积岩的成因与成岩作用特征

大港滩海第三系沙河街组一段下部分布的混积岩主要为陆源碎屑质-碳酸盐混积岩, 其次为碳酸盐质-陆源碎屑混积岩和含碳酸盐-陆源碎屑混积岩.其中白水头地区的混积岩发育于辫状河-扇三角洲前缘水下分流河道沉积体系之中,为相缘渐变混合沉积的产物;而马东-马东东地区的混积岩发育于重力流沉积体系之中,为浊流沉积的产物.本区混积岩主要经历了压实作用、胶结作用和溶蚀溶解作用.孔隙流体的化学性质经历了由碱性到酸性,最后又回到碱性的变化历程.其中海绿石、微晶方解石、部分石英溶蚀和连生方解石为碱性流体条件下的共生组合;次生加大石英、油气侵位、溶蚀溶解、高岭石为酸性条件下的共生组合;伊利石、绿泥石、钠长石化、孔隙充填方解石和白云石为碱性流体条件下的共生组合.     

惠州凹陷东部珠海组储层碱性成岩作用及孔隙演化

根据铸体薄片、扫描电镜、粒度分析、X衍射等资料,对惠州凹陷东部珠海组储层的岩石学特征、成岩作用和孔隙演化过程进行分析研究。研究认为,惠州凹陷东部珠海组储层的岩石类型以岩屑砂岩、长石质岩屑砂岩、岩屑质石英砂岩和岩屑质长石砂岩为主,结构成熟度与成分成熟度较低。砂岩埋藏过程中经历了明显的碱性成岩作用:石英的溶蚀与交代、碳酸盐矿物胶结、伊利石和绿泥石的沉淀以及钠长石化等。碱性成岩作用对孔隙的影响包括:石英溶蚀形成次生溶孔、碳酸盐胶结物沉淀损失粒间孔隙、黏土矿物沉淀形成晶间微孔。研究区珠海组主要发育粒内溶孔和粒间溶孔,原生孔隙较少。储层现今处于中成岩阶段A期,早期经历了强烈的压实作用,使其孔隙度由原始孔隙度32.1%降低至8.8%。早成岩阶段为碱性成岩环境,石英溶蚀增孔约0.5%;碳酸盐、硫酸盐、伊利石等胶结物沉淀减孔约2.3%。中成岩阶段A期为酸性成岩环境,硅质、高岭石等胶结物沉淀减孔约1.2%;长石、岩屑等溶蚀增孔约4.3%。最终,储层演化至现今孔隙度10.1%。     

铝硅酸盐矿物成岩演化对形成过渡带气的影响

生油成气的过程不只是简单的有机物之间的转化，而是无机和有机两个系统综合运动的产物，它们之间相互联系相互制约。成岩作用伊始，两系统独立演化，均受成岩环境的制约。一旦环境适合于有机物裂化分解，两系统就共同发挥作用，通过质子的转移而相互作用。由于生物热催化过渡带气埋藏浅、热演化程度不高等特点，铝硅酸盐矿物成岩作用主要表现为:砂质岩以机械压实作用、胶结作用、溶解作用、矿化交代、自生矿物充填作用为主，泥质岩最显著的变化就是矿物的成岩演化，即蒙脱石→伊／蒙混层→伊利石，及蒙脱石→绿／蒙→绿泥石的成岩演化，其实质是有机与无机相互作用，即赋存在粘土中有机质的有机酸使砂质岩发生溶解，和碎屑岩溶解孔隙水中的Ａｌ３＋替代蒙脱石晶层间的Ｓｉ４＋，形成质子酸，对有机质形成过渡带气起着催化作用。     

柴达木盆地鄂博梁Ⅲ号中新统成岩作用及沉积环境

综合运用岩石学、矿物学和元素地球化学等方法,对柴达木盆地北缘构造带鄂博梁Ⅲ号构造中新统上干柴沟组碎屑岩的成岩作用、形成环境和物质来源等进行了系统研究。发现上干柴沟组碎屑岩中碎屑颗粒间主要以点-线接触关系为主,长粒矿物被定向排列,经历过较强的压实作用。其中黏土矿物含量较高,平均达到了35.03%,主要以伊利石,绿泥石及伊-蒙混层为主。碳酸盐胶结物类型主要以方解石为主,仅含有少量白云石。碳酸盐胶结物的碳氧同位素含量测定表明,碳同位素(δ13C)分布在-6.8‰~-4.0‰之间,平均为-5.0‰;氧同位素(δ18O)分布于-11.1‰~-5.4‰,平均为-8.7‰;根据碳氧同位素含量推算古盐度Z值分布于108.34~114.89,平均值为112.77;碳酸盐沉淀温度分布在43.36℃~77.84℃,平均值为62.30℃。结合对主量元素、微量元素及有机碳含量等地球化学元素的综合分析,认为鄂博梁Ⅲ号构造带中新统上干柴沟组目前所处的成岩阶段主要为早成岩阶段B期至中成岩阶段A期,在形成早期主要以干、冷的淡水-微咸水环境为主,晚期则以要对暖、湿的淡水环境为主。     

苏里格气田东二区砂岩成岩作用与致密储层成因

鄂尔多斯盆地苏里格气田东二区主力气层储层岩性致密,成为制约该区天然气勘探开发的主要因素。为了查明储层物性变差的主要原因,利用砂岩薄片、铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射分析等实验手段,深入研究了对苏里格气田东二区主力气层二叠系山西组山1段、石盒子组盒8段储层砂体的岩石学特征与成岩作用。研究发现,储层砂体以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主,砂岩成熟度较低;研究区砂岩成岩作用主要有压实作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用。结论认为:成岩作用达到中成岩阶段B期;早成岩的压实作用是孔隙度降低的主要原因之一;中成岩期A期在酸性介质条件下由溶蚀作用形成的次生孔隙对砂岩的储集性能具有明显的改善作用;中成岩B期的胶结作用是储层物性变差的最主要原因。     

鄂尔多斯盆地马岭油田长8_1储层不同成岩相类型可动流体赋存特征分析

针对鄂尔多斯盆地马岭油田长8_1储层微观非均质性强、微观孔隙结构复杂、流体分布特征差异性明显等问题,利用核磁共振技术对不同成岩相类型储层可动流体进行定量评价,辅助以常规物性、图像孔隙、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞和恒速压汞等微观实验,分析不同类型的成岩相可动流体赋存特征差异性及其主控因素。研究结果表明,研究区主要分成四种成岩相,分别为绿泥石+伊利石胶结-粒间孔相、伊利石+高岭石胶结-粒间孔+溶蚀相、绿泥石+伊利石胶结-溶蚀相和碳酸盐胶结致密相。四种不同成岩相类型的微观孔隙结构有着明显的差异,微观孔隙结构差异是造成可动流体饱和度差异的主要因素。不同成岩相类型的储层渗透率与可动流体参数的相关性较强,储层物性越好,可动流体参数变化幅度越大;孔喉半径大小、孔喉半径比、分选系数、孔喉进汞饱和度以及粘土矿物的充填是影响不同成岩相类型可动流体赋存特征差异的主控因素。其中有效喉道半径、孔喉进汞饱和度、孔喉半径比是影响可动流体饱和度的主要因素,分选系数对可动流体饱和度影响较明显,储层物性对可动流体饱和度的影响较小。     

塔里木盆地西南坳陷昆仑山前古近系卡拉塔尔组储层沉积特征及其预测评价

塔里木盆地西南缘沿西昆仑山前古近系卡拉塔尔组沉积巨厚的碳酸盐岩与碎屑岩混层,分布范围西至喀什、东至叶城县克里阳地区,有3次大规模的海侵海退,即3个沉积微旋回;沉积储层展布的划分以同由路克、和什拉甫为界,同由路克地区为海湾泻湖区,七美干至和什拉甫为台地至台地边缘的碳酸盐岩沉积区,和什拉甫至普司格为碳酸盐岩与碎屑岩混合沉积区;成岩环境有浅海海底成岩环境、潮坪成岩环境、大气淡水成岩环境和埋藏成岩环境;因成岩白云石化作用形成的细晶白云岩伴生的晶间孔隙与因混合白云石化作用形成的粉晶砂屑白云岩、泥晶粉晶腹足云灰岩被溶蚀产生的粒内孔隙和粒间孔隙皆为较好的储层类型;评价结果显示:喀什凹陷卡拉塔尔组碎屑岩储层大部分具有超低孔超低渗的特点,碳酸盐岩储层属于超低孔特低渗储层,叶城凹陷卡拉塔尔组为特低孔特低渗储层。     

碎屑岩储集层溶蚀型次生孔隙发育的影响因素分析

溶蚀型次生孔隙是碎屑岩储集层的一种重要孔隙类型,溶蚀型次生孔隙的形成机制是石油地质学家很感兴趣的问题之一。本文运用吐哈盆地北部坳陷与民和盆地巴州坳陷碎屑岩储集层的分析测试资料,对研究区碎屑岩储集层溶蚀型次生孔隙发育状况的主要影响因素进行了分析,阐明了原生有效碎屑岩体的形成和保存受沉积作用和成岩作用的控制,在有效碎屑岩体的成岩过程中孔隙流体性质的显著变化是大规模形成溶蚀型次生孔隙的直接原因。     

A Reconstruction and Discussion of the Effect of Diagenetic Environment on Hydrocarbon Generation Based on Diagenetic Mineral Assemblage in Mudstone

Inorganic minerals in mudstone are composed of clay minerals,carbonate and detrital minerals.Detrital minerals(such as quartz and feldspar)are mainly original deposit.However,clay minerals(kaolinite,illite,and chlorite)and carbonate(calcite and dolomite)are mostly diagenetic minerals.Furthermore,conversion of the four kinds of clay minerals are common.The formation of clay minerals and carbonate is controlled by temperature,pressure,p H,Eh and type of cations during diagenesis.Therefore mineral assemblage can indicate the characteristics and change of diagenetic environment.In addition to inorganic minerals,there are also organic matter of different sources and chemical properties in mudstone.Traditionally,it is considered that evolution of organic matter is controlled by thermal effect.Now studies show that inorganic and organic matter can interact with each other and form clay-organic complexes.This suggest that attention should be paid to the influence of diagenetic mineral assemblage and diagenetic environment on the evolution of organic matter* Samples of mudstone from 1500-4500m of the Palaeogene in the Dongying Depression,China,were collected to investigate the changes of mudstone diagenetic environment.XRD,thin section and SEM were used to detect diagenetic minerals and assemblage characteristics.Results showed that content of detrital minerals,which are floating in mud matrix or preserved as silt laminae,is basically unchanged from shallow to deep strata.Clay minerals which are gathered as argillaceous matrix or preserved as argillaceous laminae have growth and decline relation to carbonate which mainly appear as micropoikilitic ferriferous calcite and ferriferous dolomite.All these characteristics indicate that detrital minerals are exogenetic,whereas carbonate is diagenetic minerals.Based on the SEM analysis of the clay minerals,it was found that smectite present honeycomb and reticulate structure,while illite present filiform and schistose structure and there are growth and decline relationship between them.Nevertheless,hexagonal tabular and stratified kaolinite has the highest content from 2400m to3300m.Rosette and stratified chlorite shows increase trend when the burial depth is deeper than 3300m.These characteristics indicated that clay minerals are diagenetic minerals and there are conversions among the four types.Therefore form shallow to deep,three diagenetic mineral assemblage zones can be divided based on the characteristics of carbonate and clay minerals in mudstone.Namely,smectite+illite/smectite zone in the depth of 2000-2500m;kaolinite+illite/smectite zone in the depth of 2500-3300m and illite+chlorite+carbonate zone below 3300m.Previous studies showed that kaolinite is stable under acidic conditions,while other clay minerals and carbonate are stable under alkaline conditions.Hence according to mineral assemblages feature,it was inferred that diagenetic environment of mudstonehasundergonethechangeof alkaline-acid-alkaline.For the organic matter with different chemical properties in mudstone,the hydrocarbon generation will be different in the acidic and alkaline diagenetic environment even if the conditions of temperature and pressure are the same.Therefore,for hydrocarbon generation we should not only focus on thermal effect,but also pay more attention to the differences of diagenetic environment which have great significance for the understanding of hydrocarbon generation,hydrocarbon expulsion and reservoir formation in mudstone.     

查干凹陷早白垩世碎屑岩储层成岩作用及孔隙演化

在对大量薄片和岩心观察分析基础上,结合扫描电镜和全岩分析、 X衍射粘土分析、 包裹体测温等手段,对查干凹陷碎屑岩储层的成岩作用和孔隙演化进行了研究。结果表明: 研究区碎屑岩储层主要为低成分成熟度、 低结构成熟度的长石岩屑砂岩,成岩作用呈现“强压实、 强胶结、 弱交代、 弱溶蚀“的“两强两弱”特征;成岩阶段主要处于中成岩A期,局部达中成岩B期至晚成岩期。两期胶结主要发生在苏二早期和乌兰苏海时期,中浅层（<2 500 m）较低孔隙度主要由于强压实和早期致密胶结所致;较高孔隙度是由于原生孔隙保存较好,长石及碳酸盐胶结物的溶蚀作用导致孔隙度增大。深层碎屑岩储层（>2 500 m）较低孔隙度除压实作用外,碳酸盐致密胶结是主因;较高孔隙度则为早期酸性溶蚀叠加晚期碱性溶蚀产生次生孔隙为主。晚期碱性溶蚀发生在油气充注之后,为无效溶孔。     

东营凹陷北部沙河街组四段深部储层多重成岩环境及演化模式

主要通过薄片鉴定、扫描电镜观察、包裹体分析、粘土矿物分析、镜质体反射率测试和岩心物性分析等手段,结合构造发育史和有机质热演化史等研究成果,以揭示东营凹陷北带古近系深部碎屑岩储层成岩环境及演化模式为目的展开研究工作。结果表明:东营凹陷北带古近系深部碎屑岩储层存在酸性、碱性和酸性碱性交替等多重成岩环境。酸性成岩环境以碳酸盐矿物溶解、长石溶解蚀变为高岭石并伴生石英次生加大等为标志,碱性成岩环境以石英质颗粒及其次生加大边溶解、长石次生加大和晚期碳酸盐矿物沉淀为标志。研究区古近系深部碎屑岩储层成岩环境由浅至深大致经历了碱性—酸性—酸性碱性交替(局部碱性较强)—碱性—弱碱性的演化过程,并建立了沙河街组四段的成岩演化和储层改造模式。