碱性成岩作用及储层孔隙成因类型

碱性成岩作用及储层孔隙成因类型中国石油大学邱隆伟135899986201.QiuLongwei,JiangZaixing,CaoYingchang,et,al.Alkalinediagenesisanditsinfluenceonareservoirinthebiyangdepression，SCIENCEINCHINA（SeriesD），2002.45（7）,643~6532.邱隆伟，潘耀.柯克亚凝析气田石英的溶解现象及其成因，矿物学报，2005.25（2），183~1903.邱隆伟，姜在兴,陈文学.一种新的储层孔隙类型——石英溶解次生孔隙，沉积学报2002,20(4),621~627汇报提纲成岩环境及碱性成岩作用储层孔隙成因类型关于孔隙演化模式总结石英、长石、岩屑，以及碳酸盐矿物等胶结物。碎屑岩储层中的造岩矿物主要有酸性地层水的作用被溶解而形成孔隙稳定含量最多注意其压溶和次生加大孔隙----间接溶解在储层埋藏成岩演化的漫长过程中，（1）是否只有酸性流体的活动，或者说是否存在碱性流体的活动？（2）碱性流体到底能否对储层演化及孔隙发育造成大的影响？？TwoquestionsFirstquestion一、成岩环境及碱性成岩作用1、问题的提出----对于前面一个问题的回答是肯定的是否存在碱性流体的活动？酸性流体的产生是沉积物中有机质演化的结果蔡春芳1997，Sullivanetal.1991温度、细菌作用机理随成岩作用的进行，孔隙水介质条件必然由酸性向碱性转化，最终导致砂岩从酸性成岩环境进入碱性成岩环境E.施塔赫、陆伟文正常泥岩和砂岩在埋藏成岩演化过程中地层水偏碱性的程度能较高实验酸不稳定矿物如方解石在多数储层中能够形成和保存图2泌阳凹陷pH值随深度变化图[16]357911135001000150020002500300035004000埋深Ph----对于第二个问题的回答也应当是肯定的碱性流体到底能否对储层演化及孔隙发育造成大的影响因为碱性流体只要存在过，它就必然对储层造成影响，仅由于碱性流体碱性程度及活动时间不同而导致的影响程度不同而已。酸不稳定矿物-------沉淀或加大石英-------溶解改造影响有关石英的溶解，有许多学者进行过研究（Evans1990，PatriciaM.Dove1994，Tester1994），国内也有一些学者如史宏才（史宏才1998）陈忠（1996）等，也进行过石英溶解实验，结果都表明石英是可以溶解的。在碱驱提高原油采收率作业中，碱液注入井井井筒附近出现大量石英等矿物受碱液溶蚀所形成的大量溶蚀孔洞。（J.G.Southwick,1985）作业液证据成岩环境成岩作用类型主要控制因素在不同成岩环境中其成岩作用的类型、强度和自生矿物种类、组合及岩石结构、孔隙类型和结构特征均存在着显著差异（王琪1999）储层矿物组成温度压力水介质化学性质是构成成岩环境的物质基础，同时也在很大程度上影响着介质水化学性质的特征及演化一般对沉积物（岩）的压实压溶强度（刘宝珺1992）以及粘土矿物的转化等成岩事件产生较大的影响是成岩作用发生的重要原因，它控制了成岩作用过程中的水—岩反应以及造岩矿物的溶解和沉淀状况pH值是成岩水化学性质最重要的因素。pH值控制各种成岩矿物的产生及演化，以及储集物性的改变（王留奇1993），从上述意义上说，pH值在很大程度上造成了成岩环境的差异。决定因素？pH-两种成岩环境?2、成岩环境及碱性成岩作用酸性成岩环境碱性成岩环境地层水酸碱性处于不稳定状态而容易被溶蚀处于稳定状态，可以发生沉淀和再生长碳酸盐矿物、长石、部分粘土矿物等储层中含量最多的碎屑组分——石英稳定，可发生加大不稳定，可以发生溶解•成岩作用中矿物的溶解与沉淀和成岩环境是密不可分的•地层水的酸碱性的变化将导致成岩环境的不同，由此可以分为酸性成岩环境和碱性成岩环境。地层水特性经典的成岩作用碱性成岩作用成岩作用全貌碱性成岩作用是指总体以碱性成岩环境为背景的一种成岩作用类型，它强调碱性水在次生孔隙形成中的作用。背景-碱性成岩作用碱性成岩作用的成因碱性成岩环境的形成是沉积环境、地层结构以及埋藏作用过程中水岩相互作用的结果。碱湖和盐湖----碱层或者岩盐层碱性沉积环境的存在为埋藏作用过程中持续保持地层水的碱性环境创造了条件干旱气候沉积环境---水岩反应碱性成岩环境火山岩分布区---火山物质的水解形成碱性乃至强碱性的环境不同成因环境，埋藏作用过程中碱性成岩作用形成的过程和机理也并不相同3、碱性成岩作用的成因孔隙成因？----目前多数学者认为溶蚀型次生孔隙是由碳酸或者是有机酸引起矿物溶解所形成的〔郑俊茂1989，徐北煤1994,庄松生1998，游俊1999〕•孔隙成因？强调碳酸、有机酸及酚类对碳酸盐矿物的溶蚀与迁移是砂岩储层次生孔隙形成经典理论的最大特点（陈忠1996）地层水酸碱性变化酸、碱性成岩环境石英溶解型次生孔隙埋藏容易沉积成岩环境孔隙及次生孔隙成因类型Nutting（1934）和Chepikov(1961）孔隙成因酸溶性孔隙碱溶性孔隙经典-酸溶成岩环境影响石英、长石、岩屑，以及碳酸盐矿物等胶结物。真的存在？二、储层孔隙成因类型1.石英溶解型孔隙的证据（1）部分溶解（１）颗粒的不规则状边缘或港湾状边缘（图1-a）；（2）石英颗粒残余（图1-a）及溶孔中悬浮状石英颗粒（图1-b）；（3）石英加大边的溶解（图1-a）。abcdef粗中砂岩，石英颗粒及石英加大边被溶蚀，下16井,2814.77m细砾岩，溶孔中的悬浮状石英颗粒，白云石胶结物及白云岩岩屑溶解很弱，A29井,3007.2m，（-）×121Well-B189,3205.4mWell-B209,1922.35m（2）颗粒间接触缝的开启细砾岩，石英质岩屑中因溶解而出现蜂窝状孔隙。B213井,3485.93mf.粒间接触缝因溶解而开启，石英的加大边也具有溶解特征，柯233井，3211.68m,（+）×198柯428井，3129.6m深埋----强压实—接触方式接触缝开启？（3）伸长形孔隙及悬浮状颗粒粗砂岩，石英颗粒间缝合线接触缝因溶解作用而开启，X16井2815.67m石英颗粒、燧石以及斜长石都见溶解痕迹，柯428井，3139.1m石英颗粒的港湾状边缘及石英颗粒被溶断而形成分离的两部分，柯428井，3124.8abcdefWell-B213,3485.93mabcdefWell-B213,3485.93m中砂岩，方解石溶蚀轻微，而石英颗粒则具有明显的溶解痕迹。X16井,2939.85m（4）硅质岩屑的溶解石英颗粒的溶解残余以及微斜长石的部分溶解，泥灰岩岩屑溶解不明显，柯428井，3236.6mabcdefWell-B213,3485.9mX16井2805.95m（5）其它矿物及碳酸盐岩屑的溶解效应影响a石英溶解面孔率随埋深变化图01234567891000150020002500300035004000埋深（M）面孔率（%）b石英溶解对面孔率贡献趋势图01020304050601000150020002500300035004000埋深(m)面孔率贡献（%）泌阳凹陷石英溶解面孔率随埋深变化趋势2.对储层的影响三、关于孔隙演化模式经典成岩作用体系下成岩事件及次生孔隙等随埋深或成岩阶段的变化特征已有很多人进行了研究，并已形成许多较成熟的认识。成岩阶段期亚期同生成岩早成岩期晚成岩期有机酸演化过程有机质成熟阶段未成熟半成熟成熟湿气干气酸浓度的变化有机酸CO2生油窗碱性酸性酸性酸性孔隙演化ABA1A2BC孔隙类型原生原生及少量次生次生孔隙发育次生减少，出现裂缝裂缝发育地层水性质地层水性质孔隙演化孔隙类型传统成岩作用碱性成岩作用碱性碱性增强碱性为主酸性时间短,总体碱性降低碱性降低原生次生孔隙发育次生减少出现裂缝裂缝发育混合孔隙高低高低高低溶蚀型次生孔隙有机质成岩演化的成熟期有机酸产生的高峰期晚成岩A期孔隙发育带压实+成岩演化+有机质热演化如何预测砂岩次生孔隙发育带的分布状况，是广大油气勘探人员最为关注的问题（裘怿楠1994）酸性成岩模式成岩阶段期亚期同生成岩早成岩期晚成岩期有机酸演化过程有机质成熟阶段未成熟半成熟成熟湿气干气酸浓度的变化有机酸CO2生油窗碱性酸性酸性酸性孔隙演化ABA1A2BC孔隙类型原生原生及少量次生次生孔隙发育次生减少，出现裂缝裂缝发育地层水性质地层水性质孔隙演化孔隙类型传统成岩作用碱性成岩作用碱性碱性增强碱性为主酸性时间短,总体碱性降低碱性降低原生次生孔隙发育次生减少出现裂缝裂缝发育混合孔隙高低高低高低早晚其碳酸盐胶结物存在碱性成岩环境经典不利孔发育•二氧化硅的溶解度随温度升高而逐渐增大（Pettijhon1987，Patricia1994，杨照柱1998）•储层较高温度•漫长的地质过程溶解石英？孔隙发育带石英溶解地区环境、历程孔隙分布规律碱性成岩作用模式碱性成岩作用是指总体以碱性成岩环境为背景的一种成岩作用类型，它强调碱性水在次生孔隙形成中的作用，碱性成岩作用以石英溶解和石英溶解型次生孔隙的显著存在为特征。次生孔隙多数形成于成岩作用阶段，一般为岩石组分发生溶解作用的结果类型？粒间溶孔粒内溶孔铸模孔收缩孔特大孔孔隙成因酸溶性孔隙碱溶性孔隙成因类型？碱性成岩作用四、总结abcdef