砂岩储层次生孔隙形成机制的研究进展

砂岩中次生孔隙的形成与长石在埋藏成岩过程中溶解或转化密切相关,形成有丰富的可溶矿物、酸性流体和水、有利的迁移条件。通过对砂岩中长石溶蚀的研究发现,相比钙长石和钠长石,钾长石的溶解速率最慢,也是次生孔隙得以保存的最主要矿物。而对于长石溶蚀的酸性流体来源中CO2主要来源为:是大气水中溶解的CO2、有机酸脱羧酸形成的CO2以及碳酸盐分解;有机酸的来源主要为:有机质热演化过程中形成的短链酸,泥质转变而来以及烃类氧化反应所产生。     

长石砂岩中长石溶解作用发育机理及其影响因素分析

松辽盆地和辽河盆地的砂岩储层中长石含量很高，次生孔隙主要是由长石颗粒溶解后形成的。本文运用扫描电镜、Ｘ衍射、氧碳稳定同位素等分析方法，对研究区砂岩储层中长石溶解作用发育状况以及溶解物质的迁移与沉淀的影响因素进行了分析，阐明了泥质岩在成岩过程中由于粘土矿物和有机质演化所释放出来的富含有机酸溶液对砂岩中长石溶解作用的发育产生着重要影响。     

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。     

有机酸对长石溶解度影响的热力学研究

为明确认识有机酸（草酸、醋酸）对长石溶解度及储层次生孔隙发育的影响，本文利用热力学方法，计算了不同温度、酸度下钾长石在含有醋酸根0.05mol/L、草酸0.0055mol/L的溶液中的溶解度及草酸和醋酸对溶液酸度的影响，计算的结果表明醒酸根与铝的络合作用只发生在偏酸性的溶液体系中，并且随温度升高要求酸度增加，实际的络合能力降低，醋酸根的络合作用对长石溶解度的增加作用极及有限，最高时不足一倍；但醋酸能有效地缓冲溶液酸度，从而提高长石溶解度。草酸根与铝的络合作用发生在弱碱性至酸性条件下，温度升高，络合能力增加，络合效应对长石溶解度，草酸根上铝的络合作用发生在弱碱性至酸性条件下，温度升高，络合能力增加，络合效应对长石溶出量的增加最多可达2个数量级以上，草酸的浓度太低无法通过缓冲溶液在较高的酸度下来促进长石的溶解，草酸和醒酸能否促进储层次生孔隙的发育取决于盆地流体的酸度及组成流体的缓冲体系。     

矿物-水反应的地球化学动力学研究进展

回顾了地球化学动力学这门新兴学科的产生与发展，评述了国内外矿物-水反应的地球化学动力学研究的新进展，介绍了矿物-水反应的溶解动力学及地球化学动力学模拟的新成果及应用领域。低温条件下硅酸盐和碳酸盐矿物与水的反应得到高度重视。硅酸盐矿物的溶解速率与溶液的pH值、离子强度、温度及有机酸的含量等密切相关。碳酸盐类矿物的溶解速率主要取决于温度、GO2分压、酸碱度及相关离子的活度等因素。氧化物、硫化物、及氟化物等的溶解沉淀的动力学研究开始得到关注。矿物-水反应的地球化学动力学模拟已成为一个很有前景的方向。     

拉曼光谱在矿物溶解实验中的应用——以方解石为例

地球内部地壳乃至上地幔中,流体在地质作用的发生、发展的整个过程中起着非常重要的作用。例如,地球内部不同深度发生着矿物和岩石熔融、溶解作用等,以及在金属成矿过程中元素的活化、迁移和沉淀作用。因此,矿物在溶液中的溶解与沉淀对于成矿作用具有重要的意义。其中高温高压下矿物在水中或者其它自然界常见溶液中的溶解性质则是研究成岩成矿作用最     

不同有机酸对矿物溶解的动力学实验研究

用石英、微斜长石和方解石混合颗粒模拟碎屑组分分别与不同有机酸水溶液进行溶蚀实验,以比较储集层内不同矿物在含低分子量有机酸地层水中溶解的速率,并试图探讨矿物溶蚀的微观机理。结果表明：①所有矿物颗粒都发生了不同程度的溶解,表现为颗粒失重,溶液中SiO2和金属阳离子含量增加,pH值上升。②优先溶解的是方解石,其次是硅酸盐矿物。③温度增加,硅酸盐矿物在水中的溶解度明显增加,而方解石的溶解度基本不变。④由于不同有机酸与二氧化硅和金属阳离子生成的络合物稳定性不同,因此,在不同有机酸水溶液中,矿物的溶蚀速率有较大差别。多官能团有机酸的水溶液中,不同矿物有更大的溶解;但在含有丰富Ca2＋的草酸水溶液中,由于矿物颗粒表面难溶草酸钙的沉淀,方解石的溶解变得更加困难。⑤多官能团有机酸与SiO2形成的多环螯合物由于完全取代了硅氧四面体的氧原子,在水中具有高度稳定性,可能有助于(铝)硅酸盐的溶蚀和硅元素的迁移     

乙酸溶液对碱性长石的溶蚀作用及数值模拟研究

本次以碱性长石为研究对象,在乙酸溶液条件下,将实验与数值模拟相结合进行研究,取得以下认识:(1)温度和溶液性质是碱性长石发生次生变化的主要控制因素。低温下碱性长石以溶解为主;在高温下碱性长石以溶蚀溶解为主,形成港湾状、条带状溶孔和溶蚀残余骨架;伴随温度提升,实验样品质量损失增大。(2)残留溶液中离子浓度的规律性变化是矿物的溶蚀、溶解和新生矿物的沉淀的集中体现。随实验温度升高,K~+,SiO_2和矿化度浓度升高,K~+浓度在0.21 mg/L~16.29 mg/L之间,SiO_2浓度在4.26 mg/L~108.2mg/L之间,矿化度在32mg/L~234mg/L之间。新生高岭石的长、宽分布在2.5μm~4μm之间,厚度分布在0.2μm~0.4μm之间,长/宽比值分布在1.2~1.4之间。(3)PHREEQC数值模拟验证了长石溶蚀溶解作用和新生高岭石沉淀的实验结果,数值模拟可从理论上为实验研究提供依据。     

库车坳陷白垩系深层致密砂岩储层溶蚀作用实验模拟研究

库车坳陷前陆区白垩系发育特低物性、强非均质性和高稳产砂岩储层,溶蚀作用显著,但成因机制尚不是很明确。利用高温高压热模拟实验还原了目的层在成岩演化过程中1种表生流体和2种埋藏流体环境下溶蚀作用差异,揭示了成岩矿物演化过程及储集空间结构变化特征。结果表明,表生成岩期大气淡水淋滤弱酸性流体环境（CO₂饱和溶液,pCO₂=1 MPa）溶蚀作用最为显著,长石类矿物发生明显溶蚀,石英和黏土矿物相对难溶,Na+、Ca2+和K+等离子析出明显,Si4+和Al3+析出较少,样品表面沉淀出较多的疑似多边形石英和铝硅酸类矿物;成岩晚期油气充注酸性流体环境（乙酸溶液,2 mL/L）溶蚀作用其次,易于溶解白云石、石膏和长石类矿物,Ca2+、Mg2+、Na+和Si4+等离子析出明显,样品表面无沉淀;成岩早-中期碱性流体环境（NaHCO₃溶液,pH=7.46、HCO₃-=0.6 mol/L）溶蚀作用相对较弱,石英、长石和部分黏土矿物均发生了不同程度的溶蚀,且随着温度、压力的增加,溶蚀作用程度增加。综合分析表明:表生流体是研究区砂岩储层溶蚀孔隙发育的关键因素,其次为有机酸和碱性埋藏流体。这一认识能够丰富致密砂岩储层孔隙成岩演化理论,为下一步寻找规模储层发育区和气田有效开发提供理论支撑。     

方解石和钾长石在模拟蚯蚓肠液中的初始溶解动力学机理及意义

蚯蚓肠道内小分子有机酸与摄入的土壤矿物相互作用,加速矿物溶解。摄入的土壤在蚯蚓肠道内平均停留时间约为12 h,不足以使土壤矿物产生显著的溶解特征,因此这一过程难以在蚯蚓体内进行评估。本研究通过体外实验控制pH值和有机酸浓度,模拟蚯蚓肠道中有机酸对土壤中常见矿物的溶解反应,探讨了方解石和钾长石在蚯蚓肠道环境中的初始溶解动力学。研究发现,矿物在混合有机酸中的溶解速率比在纯水中高一个数量级,说明有机配体和质子促进了矿物溶解。溶解速率及粒度分析表明,方解石(CaCO₃)溶解速率不受溶解过程中粒度变化的影响,而钾长石(KAlSi₃O₈)粒度在溶解期间未出现显著变化。在此基础上,采用初始速率法模拟了钾长石的初始溶解动力学,计算得出的溶解速率表明钾长石在溶解初期主要为表面K~+的释放。使用缩核模型(shrink core model)和Hixson-Crowell模型对方解石溶解过程进行动力学解析,发现方解石的溶解主要受溶液中反应物内扩散的速率影响。这定量描述了两种矿物在有机酸溶液和纯水中的溶解差异。现有研究表明,有机配体和质子协同促...     

低温条件下长石溶解模拟实验研究

为了研究有机酸和无机酸对长石的溶解能力以及不同有机酸对长石溶解能力的差异,笔者等在80℃条件下,在不同pH值（4、6和8）的分别含有盐酸、乙酸和草酸的溶液中,对碱性长石和斜长石进行了溶解模拟实验研究。实验结果表明：酸性(pH=4)和弱酸性(pH=6)条件下,乙酸对两种长石的溶解能力大于草酸,碱性条件(pH=8)下草酸的溶解能力最大,无论在酸性或碱性条件下,有机酸对长石的溶解能力均高于无机酸,酸性(pH=4)条件下,斜长石与碱性长石溶解量差别不大,在弱酸性(pH=6)和碱性(pH=8) 条件下,斜长石的溶解量高于碱性长石。     

油气储层埋藏成岩过程中的地球化学热力学

成岩作用是影响油气储层质量的重要因素,而对于埋藏过程中各种化学成岩作用的有效预测直接关系到储层的评价和预测。为了探索油气储层埋藏成岩过程中主要成岩作用对储层质量影响的预测方法,本文利用地球化学热力学的理论,分析了影响储层质量的主要化学成岩作用,包括砂岩中长石的溶解作用、碳酸盐矿物的溶解与沉淀作用和方解石—白云石的转化作用,建立其埋藏条件下溶解—沉淀的地球化学热力学模型。通过这些模型,试图利用地球化学趋势定量地预测砂岩储层次生孔隙的发育趋势、碳酸盐岩埋藏岩溶—充填趋势和埋藏白云石化趋势,为储层评价预测提供理论依据。     

牛居地区下第三系砂岩储层中自生高岭石成因分析

在详细工作基础上，指出本区砂岩中自生高岭石主要有四种成因，即在孔隙溶液中沉淀、长石的蚀变、白云母的转化及蒙皂石的转化等，并对每种成因进行了分析，指出了主要成因机制。     

CO2流体对岩屑长石砂岩改造作用的实验

通过密闭容器中CO2-H2O-砂岩体系相互作用实验,研究了不同温度和压力下CO2流体对岩屑长石砂岩成分的改造。反应后溶液中总矿化度的变化、样品质量的损失及扫描电镜(SEM)的观察结果表明:长石、方解石和石英的溶蚀强度随温度的升高而增大,CO2流体对岩屑长石砂岩的溶蚀作用与温度正相关;同时通过扫描电镜观察发现,200℃和300℃时样品表面均有一种未知的铝硅酸盐矿物生成,并通过反应液的pH值及各种离子浓度的变化解释了CO2流体-砂岩相互作用过程中矿物溶解、沉淀的机制。     

深部碎屑岩储层溶蚀作用实验模拟研究

结合渤海湾深层天然气勘探实际,选用渤海湾盆地深埋储层的长石砂岩和灰质长石砂岩,配制与地层有机酸组分相近的反应液,模拟开放-半开放条件下,晚成岩期有机酸溶解作用。通过样品定位对比分析,结果证明:①乙酸对碎屑岩颗粒,特别是钾长石、钠长石、方解石、白云石溶蚀过程中,Ca、Mg、Na、K离子优先释放,Al、Si离子释放较慢。②扫描电镜定位对比分析表明,在实验模拟的高温、开放成岩环境下,乙酸优先溶解方解石,方解石溶出速度大于白云石;钠长石比钾长石更易溶解。③溶解试验反应161h后,孔隙度平均提高2%~3%,证实了乙酸可提高深部储层的次生孔隙空间。溶解量的大小与矿物中可溶物质含量有关(特别是方解石、长石、白云石的含量有关)。④X衍射、能谱分析和扫描电镜资料证实,溶解沉淀物为硅质、铝硅酸盐沉积物,呈块状、粒状产出。由于沉淀时间短,其晶形较差,而且随着反应时间增加,沉淀物数量增加。     

火山岩储层斜长石选择性溶蚀的岩石学及热力学研究

长石溶孔是火山岩中重要的孔隙类型之一,火山岩的主要孔隙类型中长石溶孔所占的比例在1.24%～60.61％之间,在储层中占有重要地位。从岩相学、岩石化学CIPW标准矿物成分、热力学等方面论证了斜长石的选择性溶蚀。岩相学特征表现出斜长石选择性溶蚀的特征,即钙长石溶蚀时钠长石没有溶蚀,同时出现斜长石选择性溶蚀时钠长石和钾长石生长的现象。斜长石选择性溶蚀得到了CIPW标准矿物成分的支持,在CIPW标准矿物成分中长石的端元组分主要为钠长石和钾长石,而钙长石绝大多数为0或接近0。热力学研究表明,在同样的温度、压力和地层水成分的条件下,在斜长石中优先溶解钙长石组分。当地层水中Na+和K+浓度达到饱和时发生钠长石和钾长石沉淀,出现斜长石选择性溶蚀的同时发生钠长石和钾长石生长的现象。     

浅部流体对花岗岩储集空间改造作用实验研究

以渤海中生界花岗岩为研究对象,利用高压釜设备开展大气水、有机酸(地层水)、大气水+有机酸(地层水)3种不同流体与花岗岩进行相互作用实验。实验前后样品分析表明:3种流体在不同温度下与组成花岗岩的主要矿物碱性长石、斜长石发生相互作用,碱性长石、斜长石发生不同程度的溶蚀、溶解、次生作用,并形成次生孔隙和高岭石等次生矿物,提高了样品面孔率和喉道平均值;实验样品的重量在反应前后存在差异,具有温度越高样品重量损失越多的趋势。通过实验对比分析3种流体对花岗岩样品的改造结果可知,有机酸(地层水)溶液对花岗岩样品在提高储层物性上较其他2种溶液效果明显。     

火山岩储层斜长石选择性溶蚀的岩石学特征和热力学条件

长石溶孔是火山岩中重要的孔隙类型之一,火山岩的主要孔隙类型中长石溶孔所占的比例在1.24%～60.61%之间,在储层中占有重要地位.从岩相学、岩石化学CIPW标准矿物成分、热力学等方面论证了斜长石的选择性溶蚀.岩相学特征表现出斜长石选择性溶蚀的特征,即钙长石溶蚀时钠长石没有溶蚀,同时出现斜长石选择性溶蚀时钠长石和钾长石生长的现象.斜长石选择性溶蚀得到了CIPW标准矿物成分的支持,在CIPW标准矿物成分中长石的端元组分主要为钠长石和钾长石,而钙长石绝大多数为0或接近0.热力学研究表明,在同样的温度、压力和地层水成分的条件下,在斜长石中优先溶解钙长石组分.当地层水中Na+和K+浓度达到饱和时发生钠长石和钾长石沉淀,出现斜长石选择性溶蚀的同时发生钠长石和钾长石生长的现象.     

准噶尔盆地西北缘克-百地区侏罗系成岩作用及其对储层质量的影响

准噶尔盆地西北缘克拉玛依—百口泉地区侏罗系砂岩、砂砾岩储层经历了压实、胶结、溶蚀等多种成岩作用,其中压实和溶蚀作用是控制储层物性的主要成岩作用,其次为胶结作用。压实作用以机械压实为主,是孔隙减少的主要原因。胶结作用主要为碳酸盐胶结,少量黄铁矿胶结,偶见方沸石胶结和硅质胶结。溶蚀作用导致碳酸盐胶结物、长石颗粒和少量岩屑溶解流失。储层孔隙经历了由原生到次生的演化过程。在成岩演化过程中,长石的溶蚀作用、碳酸盐矿物的沉淀与溶解作用是影响储层孔隙发育的关键因素,早期方解石的胶结有利于后期次生孔隙的形成。在克-乌断裂带上、下盘地层中,断裂带上盘埋深浅,一般小于1200m,原生孔隙非常发育;断裂带下盘埋深较深,压实作用强,原生孔隙所占比例明显减少,次生溶蚀孔隙相对发育。次生孔隙的形成受流体及断裂控制。     

地下孔隙率和渗透率在空间和时间上的变化及影响因素

地下岩石孔隙率和渗透率在空间和时间上的变化受众多因素控制,总的说来,包括沉积与成岩两个最为主要的因素。沉积盆地的性质和沉积环境控制了沉积物的组成、岩石的结构和原生孔隙。沉积作用所经历的时间相对较短而进程较快;成岩作用所经历的时间相对较长而进程较慢。从对孔隙率和渗透率的控制作用来说,成岩作用的研究难度相对较大。近年来,一些传统的形成地下岩石次生孔隙的机制受到挑战,这些传统机制中最为主要的是有机酸对铝硅酸溶解形成次生孔隙,但这会造成介质pH值的升高,碳酸盐矿物和高岭石的沉淀。地下岩石中碳酸水溶解产生的次生孔隙也是有限的。新的机制如大气淡水的溶解作用,深部冷却地下水的溶解作用,硅酸盐的水解都得到了人们的普遍接受,这对于次生孔隙成因的解释及地下岩石孔隙率和渗透率的预测十分重要。对于碳酸盐岩来说,与不整合面附近的古喀斯特有关的油气藏得到了更多的关注。深埋藏过程中碳酸盐岩成岩作用的研究中,温度和压力的影响对不同碳酸盐矿物溶解及沉淀作用的差异性控制了地下碳酸盐岩孔隙率和渗透率分布.