粘土矿物对形成过渡带气的催化作用研究

本文分析了有机质在粘土矿物中的赋存状态，测定了粘土矿物的表面酸、实验模拟了低演化程度的烃源岩及其抽提物干酪根＋不同粘土矿物的催化机制、并通过粘土催化醇脱水反应对粘土过渡带有机质成气机理进行了探讨。研究结果表明，过渡带气的形成主要是受蒙脱石粘土矿物的催化所致，其原因是成岩过程中蒙脱石向混层矿物转化在蒙脱石晶间发生大量的铝代硅，因此在粘土表面产生电荷不平衡而形成酸性，井以路易斯酸和布郎酸作用于有机质，使碳－碳键发生断裂以形成气态烃。     

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。     

泥质沉积物(岩)有机‐无机相互作用及其意义

<正>泥质沉积物(岩)在现代及古代地层都广泛发育,且富集有机质,因而,开展有机-无机相互作用研究对于认识泥质沉积物(岩)沉积过程、有机质富集过程和演化以及油气的勘探开发都具有重要的意义。泥质沉积物(岩)由无机矿物和有机质组成。无机矿物包括碎屑(石英和长石等)、黏土矿物(蒙脱石和伊利石等)、非黏土矿物(氧化物及方解石和白云石等);碎屑颗粒具有较强的惰性,而黏土矿物和氧化物等都含有电荷及较强的化学活性,不同类型矿物的性质差异较大,具有较完善的演化系列。有机质来自于生物     

松辽盆地嫩江组富有机质页岩有机孔隙成因

热演化程度是影响页岩有机质孔隙形成演化的重要因素,松辽盆地南部辉绿岩侵入到嫩江组富有机质页岩中,为研究页岩有机孔隙特征提供了天然实验室。通过氩离子抛光和扫描电镜等实验方法,初步探讨了研究区低熟富有机质页岩有机孔隙的特征及其成因:有机孔隙孔径范围为30～500 nm,主峰位于70～130 nm,以大孔为主,孔隙形状主要为圆形或次圆形,呈海绵状聚集分布;页岩样品中的石英和长石等无机矿物呈点接触,发育大量无机孔隙,无机矿物处于早成岩阶段,但岩浆侵入作用促使有机质进入高热演化阶段并形成大量有机孔隙。国内外典型页岩储层的对比表明,压实作用对页岩有机孔隙发育特征有着重要影响,早成岩阶段压实作用较弱,有机孔隙保存较好,大孔的数量和比例较高;中-晚成岩阶段由于埋深较大,强烈的压实作用使页岩孔隙由大孔向中孔和微孔转化。     

胜利油区渤南洼陷沙四上亚段成岩演化序列研究

根据粘土矿物演化、有机质演化、成岩矿物特征、阴极发光、铸体薄片以及包裹体等方面研究,厘定了渤南洼陷沙四上亚段目前处于成岩晚期A2-B亚期;建立了渤南洼陷深部储层成岩演化序列,阐明了粘土矿物及其演化是储层形成的序参量;研究了渤南洼陷沙四上亚段成岩作用。重点探讨了泥岩和砂岩中粘土矿物对深部储层的影响——砂岩储层中的无机成岩作用与生油岩中的有机质成岩作用密切相关,二者相互作用的结果使邻近储层铝硅酸盐颗粒和碳酸盐溶蚀,形成次生孔隙;且发现高岭石大量出现是次生孔隙发育的一个标志,预测3600m附近极有可能存在一次生孔隙发育带。     

鄂尔多斯盆地三叠－侏罗系的成岩作用及其成藏成矿响应

鄂尔多斯盆地三叠-侏罗系的成岩作用显示出受周边活动带干扰的类克拉通型特征.来自北部老山的岩浆岩碎屑、铁镁质矿物及火山喷发的火山灰导致在同生.早期成岩阶段孔隙水中释放大量铁、镁、硅、铝等离子,从而析出大量蒙脱石和富铁的绿泥石、沸石类和硅质矿物;在上三叠统中夹有由火山灰成岩转变而成的多层斑脱岩;同时导致富铀碎屑的聚集和由于粘土矿物、褐煤等的吸附作用造成的铀离子的预富集.在中成岩阶段,石油生成并在粘土矿物放出大量孔隙水作为载体的情况下初次运移,有机溶液进入储层使铝硅酸盐矿物溶解产生次生孔隙;同时蒙脱石和伊利石对油和气的生成具有催化作用,显示出典型的有机-无机成岩成藏作用过程.中晚燕山运动是一次构造热事件,此时期发生的表生成岩阶段是鄂尔多斯盆地成藏成矿的重要时期,不但促进了三叠系油和古生界天然气的生成,而且提供了油气运聚成藏的动力学条件;另一方面,天然气向盆地北东向的大规模运移散失造成强还原环境,促使具备铀矿形成条件的东胜地区侏罗系中大型铀矿的形成,是典型的有机-无机成岩成矿作用的结果.     

川南普格玄武岩中沥青质杏仁体的矿物学与成因

川南普格玄武岩顶部发育了一系列杏仁体,沥青、绿泥石、石英、自然铜等矿物以各种产状出现在杏仁体中。系统的矿物学研究表明：杏仁体中的绿泥石为辉绿泥石,形成于中—高温富有机质成矿热液环境;沥青属于石油沥青,有机质来源于下伏地层的中二叠统阳新组（P2 y）生物碎屑灰岩;绿泥石、沥青、石英及自然铜等矿物是玄武岩成岩后的构造应力与晚期基性火山活动共同作用形成的含有机质成矿热液演化的结果,其形成过程为：玄武质岩浆末期（基性岩浆作用末期）→含铜的火山热液(火山热液作用）→构造应力→含有机质的成矿热液→绿泥石→第一世代沥青→乳白色石英→烟灰色石英、第二世代沥青、自然铜→辉铜矿→葡萄石。玄武岩中含沥青的杏仁体、晶洞以及构造破碎带可以作为该地区的铜矿化的重要找矿标志。     

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。     

"沉积岩系改造与能源矿产赋存"专辑序言

沉积岩系的形成与改造,必然产生多种化石能源(煤、油、气)和金属与非金属矿产的聚集与赋存.近些年来,我国在沉积盆地演化、沉积岩系三维时空分布、物源分析、有机质与成矿物质发育的沉积—成岩过程、非常规储层的物质组成和微纳米孔隙结构、有机—无机的相互作用、矿物的转化、富有机质页岩和煤岩等的固—液—气演化、盆地成矿机制以及沉积岩系层间滑脱与岩石流变等方面取得了重要进展.     

铝硅酸盐矿物溶解作用铝活性研究

现在愈来愈多的研究表明:硅酸盐、特别是铝硅酸盐矿物在有机质成熟热演化过程中发生溶解形成大量次生孔隙，将是砂岩储集体次生孔隙形成的重要现象之一。有机质成熟热演化发生脱羧作用，进而增强了孔隙水溶液中的有机酸阴离子浓度[1]，有机酸促进铝硅酸盐矿物溶解，溶解的实质是铝活性问题。本文通过实验分析了有机质与无机矿物的相互作用，讨论了有机酸对不同矿物的溶解性，查明了铝活性动力学因素，并对铝硅酸盐矿物次生孔隙形成机理进行了探讨。     

塔里木盆地西北地区震旦系苏盖特布拉克组潮坪相碎屑岩成岩作用与成岩演化研究

塔里木盆地西北地区苏盖特布拉克组发育一套潮坪相沉积,是该层系油气勘探的主要目标。基于什艾日克剖面、奇格布拉克剖面、肖尔布拉克剖面的地质测量,采用薄片鉴定、阴极发光、扫描电镜、流体包裹体测温及黏土矿物X衍射等分析手段开展海相碎屑岩成岩作用和成岩演化研究,为塔里木盆地苏盖特布拉克组进一步开展油气勘探部署和甜点储层预测提供地质依据。结果表明：（1）研究区苏盖特布拉克组发育潮坪沉积环境的砂体,砂岩类型以岩屑石英砂岩、岩屑砂岩为主,偶见长石岩屑砂岩,成分成熟度和结构成熟度中等;（2）苏盖特布拉克组砂岩经历了压实（溶）作用、胶结作用、溶蚀作用及交代作用等成岩作用,压实作用是造成储层致密的直接原因,钙质胶结和硅质胶结是储层致密化的根本因素;（3）苏盖特布拉克组砂岩的成岩演化阶段已达到中成岩B期,成岩演化序列为：压实作用/自生黏土矿物（绿泥石）环边—第一期长石、岩屑溶蚀作用—第一期硅质胶结—第一期泥微晶方解石胶结/压溶作用/黏土矿物的伊利化—第二次硅质胶结/第二期铁方解石胶结—钙质胶结物溶蚀。据此建立的成岩演化模式为塔里木盆地超深层致密砂岩中甜点储层预测提供可靠的地质依据。     

The“Sand-Mud” Sedimentary Record and Its Diagenetic System in Shore-shallow Lacustrine—A Case Study of Eocene Kongdian Formation in Jiyang Depression

The sand-mud sedimentary record develops widely in the shore-shallow lacustrine, which can be a good oil and gas reservoir cap combination. It has important significance in petroleum geology. This paper takes the Kongdian Fm. of Eocene in Jiyang Depression as an example to study the formation mechanism and diagenetic system of the sand-mud sedimentary record in the shore-shallow lacustrine. The study indicated that sandstone-mudstone sedimentary strata at macroscopic level includes sand-mud duality, mudstone vein and sandstone lens in the Kongdian Fm. of Jiyang Depression, and there are some transitional clastic rocks at the microscopic level (Clastic particles, clay and carbonate cements are included in the transitional clastic rocks). The sandstone-mudstone sedimentary strata mainly formed in the material transformation of the shallow-water deltas and conjugate shock in the shore-shallow lacustrine. The thickness is mainly restricted by material source and water dynamic condition, and the sand-mud transitional clastic rocks are restricted by the dynamic mechanism and sedimentary differentiation of the lake water. The sandstone-mudstone sedimentary strata is composed of a closed diagenetic system. Early compaction-drainage and differential compaction, middle and late clay mineral transformation, structural water and organic acid emissions during the diagenetic process of mudstone influence the diagenesis of sandstone. The closed diagenetic system of sand-mud transitional clastic rocks is mainly related to the structural maturity of clastic rocks.     

鸡西盆地下白垩统城子河组-穆棱组露头砂岩中的黏土矿物成因探讨

对鸡西盆地下白垩统城子河组—穆棱组露头砂岩中的黏土矿物进行了X-衍射分析。研究结果表明,黏土矿物主要由伊利石,高岭石和伊/蒙混层组成,组合可分为高岭石型与伊/蒙混层和伊利石型两种,根据黏土矿物组合判断露头砂岩处于中成岩阶段A期。下白垩统城子河组—穆棱组煤系地层和泥岩成岩过程中析出的有机酸是高岭石型黏土矿物组合发育的重要原因,而沉积相带水动力条件弱导致砂岩渗滤条件的变差则是伊/蒙混层和伊利石型黏土矿物组合形成的原因。     

青藏高原北部东昆仑地区三叠系页岩成岩作用及其对储层的影响

青藏高原北部东昆仑地区八宝山盆地作为高原页岩气成藏特征探索的典型区域之一,对影响储层储集性能的关键因素——成岩作用的研究程度很低,不足以更大限度地发挥其勘探价值。基于岩性观察及薄片、铸体薄片、扫描电镜、X-射线衍射等实验分析资料,对该区三叠系页岩成岩作用及对储层的影响开展研究,结果显示,三叠系八宝山组页岩成岩作用共有6类:压实、胶结、黏土矿物转化、交代、溶蚀及有机质热成熟作用。综合有机质成熟度、岩石热解最高峰温、伊蒙混层比中蒙皂石占比、黏土矿物组合、孔隙类型等指标得出:研究区页岩处于中成岩B期-晚成岩阶段。结合各成岩作用对储层孔隙度的影响,研究区压实作用、胶结作用、黏土矿物转化作用易于造成孔隙度的减小,溶蚀作用、有机质热成熟作用易于孔隙度的增大,而交代作用对孔隙影响小。     

基于热模拟实验的富有机质泥页岩成岩作用及演化特征

富有机质泥页岩蕴含丰富的油气资源,但成岩研究基础薄弱,已成为制约页岩油气勘探开发进程的重要因素。通过开展成岩热模拟实验,结合扫描电镜观察、流体成分测试及有机酸测试等实验测试手段,全面描述实验过程中所发生的水-岩化学反应,试图揭示泥页岩成岩过程及成岩演化规律。研究结果显示,有机质热演化过程中存在一个较宽的有机酸生成窗口,对孔隙流体性质具有重要影响;长石和方解石存在接力溶蚀现象,长石溶蚀高峰过后紧接着出现方解石溶蚀高峰,但方解石溶蚀窗较窄,此后出现方解石重新沉淀结晶;黏土矿物转化及长石的溶蚀过程中会产生大量自生微晶石英,成链状或簇状胶结泥页岩骨架。泥页岩地层作为一个相对封闭体系,各类成岩作用之间相互关联,相互影响,构成错综复杂的成岩体系,进一步增加其成岩作用研究难度。     

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.     

黄骅坳陷三马地区中-深部储层成岩作用及主控因素分析

黄骅坳陷三马地区储集岩样品的显微特征及成岩矿物的组合关系分析结果表明，三马地区下第三系中深层储层主要处于晚成岩A期，成岩现象包括石英、长石的次生加大、碳酸盐矿物胶结作用、矿物交代作用、溶解作用和粘土矿物转化作用等。其中石英次生加大于2700m左右开始出现，随埋深增大，石英增生加强；长石次生加大现象不十分普遍；碳酸盐胶结作用包括早期自生泥晶方解石胶结作用、连晶方解石和晚期白云石(或铁方解石)的胶结作用。在扫描电镜下可见到方解石与含铁方解石集合体充填在粒间孔隙中或与石英、钠长石及粘土矿物共生，白云岩多呈菱形粒状分布于粒间；常见的交代现象主要有方解石交代长石、石英及粘土矿物，粘土矿物交代长石、石英等；溶解作用主要有长石的溶解、碳酸盐颗粒的溶解和方解石胶结物的溶解等，粘土矿物的转化主要为蒙脱石、高岭石向伊利石(或绿泥石)转化。还讨论了储层岩相、岩性特征、孔隙水中有机酸含量、早期方解石的充填、烃类早期注入等因素对储层成岩演化的控制作用。     

苏北溱潼凹陷戴南组二段成岩作用与次生孔隙预测

成岩作用研究表明,戴南组二段成岩作用类型主要有机械压实、胶结、交代、溶解、粘土矿物充填等,并进行了各成岩作用对孔隙改造规模的统计。成岩作用阶段的划分,采纳了中华人民共和国石油天然气行业标准,将戴南组二段划分为早成岩Ｂ期和晚成岩Ａ期两个阶段。次生孔隙的发育、分布与泥岩压实曲线的紧密压实、大量脱水阶段或有机质的成熟阶段、生油门限以及混层粘土的第一迅速转化带有着密切联系,从而成为次生孔隙预测的着眼点。