致密砂岩长石溶蚀机制及其影响因素

致密砂岩储层中次生孔隙的形成以及油气的储集均与长石溶蚀作用有着密切关联。为了解决目前对致密砂岩长石溶蚀机制及其影响因素的认识薄弱问题,通过查阅大量文献,对国内外致密砂岩的长石溶蚀机制及影响因素进行了综合分析。结果表明,烃源岩生烃过程中所释放的有机酸性流体和大气淡水淋滤作用均可引起长石溶蚀。长石溶蚀属于非全等溶解,溶蚀机制可以分为表面反应溶蚀模型和淋滤层扩散溶蚀模型两种模型;热力学计算结果表明,钾长石溶蚀反应的吉布斯自由能增量(ΔG)最高,其次为钠长石,钙长石最低,且钾长石、钠长石的 ΔG 一般随温度上升而减小,而钙长石ΔG 则随温度上升而增大;长石溶蚀过程受控于长石结构与成分、温压条件、溶液pH 值及有机酸类型等多种因素。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层成岩作用与储集空间特征

利用岩芯观察、铸体薄片及荧光薄片鉴定,结合激光共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射、恒速压汞等分析测试手段,分析了准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层成岩作用与储集空间特征及其相互关系。结果表明:吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层主要发育碳酸盐岩类、陆源碎屑岩类、火山碎屑岩类和混积岩类等4种岩石类型,储集空间可分为次生溶孔、晶间孔和微裂缝3类; 不同岩石类型经历了不同的成岩作用过程,发育了不同类型的储集空间。①碳酸盐岩类中,泥晶云岩成分单一,压实致密,胶结作用弱,储集空间以白云石晶间孔为主; 随着粉砂质和凝灰质含量增加,压实作用变弱,长石和凝灰质发生强溶蚀,粉砂质砂屑云岩及凝灰质云岩的储集空间以长石粒内孔、铸模孔及凝灰质溶蚀孔为主。②陆源碎屑岩类中,凝灰质粉砂岩的压实作用中等,粉砂级长石颗粒粒内及边缘、分散状凝灰质溶蚀,且溶蚀孔中有大量的黏土矿物充填,储集空间以蜂窝状长石溶蚀孔、凝灰质溶蚀孔为主; 而云质泥岩压实作用强,溶蚀作用不发育,仅可见晶间孔及微裂缝。③火山碎屑岩类中,粉砂质凝灰岩、云质凝灰岩压实作用中等,长石、凝灰质易溶,但胶结物种类较多,储集空间以次生溶蚀孔为主,发育少量的晶间孔。     

鄂尔多斯盆地胡尖山地区长72储层特征研究

根据鄂尔多斯盆地胡尖山地区延长组长72储层的砂岩薄片、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞及常规物性等测试资料,对其储层特征进行分析.研究结果表明:储层岩石类型以细粒长石砂岩为主,石英砂岩和岩屑砂岩相对较少;储层岩石胶结物类型以铁方解石为主;储层孔隙类型以长石类溶孔为主,残余粒间孔次之,晶间孔和微裂隙很少见.储层物性总体较差,喉道较细,属于低孔 — 超低渗致密储层.储层成岩作用主要有压实作用、胶结作用和溶蚀作用;储层物性的影响因素主要有岩屑、长石、石英的含量,碳酸盐胶结物的含量以及沉积微相和成岩作用(压实、胶结和溶蚀)等.其中,压实作用是破坏其储层物性的主要因素,胶结作用会使储集层致密化,而溶蚀作用对储层物性有一定改善.     

南堡凹陷CO_2在咸水层中的矿化封存机理

为了探讨CO2注入咸水层后岩石及流体的变化,应用研制的高压釜实验装置,模拟地层条件下(109℃、33.1MPa)饱和CO2地层水—岩石相互作用,证明CO2矿化封存的可行性,并分析超临界CO2注入后岩样中矿物的溶蚀、沉淀及溶液的变化原因.实验前后岩心质量、扫描电镜及溶液检测资料对比结果表明:超临界的CO2溶于水使咸水层酸性增强,然后与碎屑岩储层砂岩相互作用改变砂岩的矿物组成,生成固碳新矿物,从而实现CO2的永久封存;在CO2—水—岩石相互作用的过程中,砂岩中的长石、黏土等可溶矿物发生溶蚀,同时也生成方解石、菱镁矿和菱铁矿等固碳矿物及高岭石、绿泥石等非固碳矿物,其中固碳矿物的生成表明该储层CO2封存的可行性和稳定性;模拟超临界CO2注入后,短时间内岩石中的长石溶蚀和黏土矿物的溶解过程及新矿物的沉淀,为CO2在咸水层中的封存机制提供地球化学依据.     

咸化湖盆中酸性流体对碎屑岩储层的改造作用

柴达木盆地西部南区新生界主要为咸化湖盆沉积,咸化环境提高了其烃类转化率,但其对储层的控制作用尚待进一步明确。通过高温高压试验模拟了地层条件下成岩流体与岩石矿物之间的物理化学作用,进而研究咸化环境中有机质演化过程中产生的有机酸对储层的改造作用。结果表明:酸性流体对岩石矿物的溶蚀作用增加了其孔隙度,但渗透率的变化存在差异性;当岩石中含有石膏和铁白云石时,铁白云石在石膏的催化作用下极易发生溶蚀作用,反应生成的Fe^２＋、 Mg^２＋促进了高岭石向针叶状绿泥石的转化,从而堵塞孔隙喉道,造成岩石渗透率的下降;岩石中石膏的发育是造成高温高压地层中方解石发生沉淀的主要原因,相同条件下石膏比方解石更易溶解,其产生的过饱和钙造成方解石的沉淀,但岩石的孔隙度有所增大,因为方解石的沉淀作用造成的储集空间减小量小于石膏和长石等易溶矿物溶解造成的储集空间增大量。     

胡尖山油田延长组长6段三角洲前缘致密砂岩储层特征及其主控因素

采用粒度分析、真空浸渍铸体薄片分析、扫描电镜检测、压汞测试、黏土矿物X射线衍射和常规物性分析等方法探究胡尖山油田延长组长6段三角洲前缘致密砂岩储层特征及其主控因素。结果表明：长6段储层致密砂岩主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,岩石成分成熟度和结构成熟度均较低;主要孔喉组合为残余粒间孔+长石溶孔+晶间孔的小孔-微细喉道组合,孔隙度和渗透率均值分别为10.70%,0.69×10^-3μm²;孔渗相关性较好,为低孔特低孔-特低渗超低渗小孔微细喉道型储层,渗透率主要由数量较少的微孔、中孔贡献,孔隙度主要由数量较多的微米孔贡献;强烈的压实、泥质、碳酸盐胶结作用是长6段储层致密的主要原因;水下分流河道等优势沉积相带和溶蚀作用是储层形成的主控因素。     

储层砂岩-盐水-超临界CO2体系相互作用

为实现二氧化碳地质储存与资源化利用,利用高压釜控制温度和转速,模拟不同条件下二氧化碳地质储存过程中砂岩-盐水-超临界CO2的相互作用,对反应后岩石矿物进行扫描电镜观察,分析溶液pH,HCO3-和阳离子含量变化.结果表明:随着温度的升高,矿物溶蚀加剧;175℃条件下岩石矿物表面有碳酸盐矿物生成,有利于二氧化碳的地质储存;加入扰动条件后可以促进反应溶液混合,使岩石矿物表面溶液局部含量下降,导致岩石矿物的溶蚀加剧,新矿物生成量减少;随着扰动的加大,矿物溶蚀消耗H+过多,引起pH升高,溶液中出现OH-,部分阳离子形成氢氧化物沉淀,阻碍了碳酸盐矿物的生成,不利于二氧化碳的地质储存.     

低渗致密砂岩储层的致密化机理与成岩流体演化——以东海西湖凹陷中央背斜带北部花港组为例

基于热史-埋藏史、有机质成熟度演化史和成藏史,应用岩相学、流体包裹体、成岩矿物的碳氧同位素组成、激光共聚焦扫描显微镜、铸体薄片、阴极发光、扫描电镜等手段对东海西湖凹陷中央背斜带北部花港组低渗致密砂岩储层的致密化机理、成岩流体演化和致密史与成藏史的匹配关系进行了研究.认为低渗致密储层的主要成岩序列:早期方解石胶结—有效压实作用—(压溶)石英加大—有机酸溶蚀(伴生自生石英和高岭石)—高岭石的伊利石化—蒙脱石的伊利石化—含铁方解石胶结—下部热流(伴生自生石英和方解石胶结)—烃类充注.研究结果表明:强压实作用是储层低孔低渗最为主要的因素,它对减孔量的比重约占83%.绿泥石薄膜缺乏,压溶、长石溶蚀生成的自生石英和外源热流携带的石英使得石英加大异常发育以及碳酸盐胶结充填长石溶孔,是储层低孔的重要因素,对减孔比重分别约为10%和7%.大量自生伊利石"搭桥式"堵塞孔喉是低渗的重要因素.以上各种因素叠加造就了该区花港组低孔低渗致密砂岩储层.恢复的孔隙度演化史与成藏史显示,该区低渗致密砂岩储层为"先致密后成藏"类型.     

砂岩储层中长石的异常分布及成因——以鄂尔多斯盆地二叠系石盒子组8段为例

为了揭示鄂尔多斯盆地石盒子组8段砂岩储层中长石异常分布及成因,在盆地尺度范围内,利用大量岩石薄片、阴极发光、扫描电镜分析手段,研究了储层岩石学特征及长石分布特征;并在此基础上,结合真实岩心酸溶蚀模拟实验、埋藏史、热史及成岩特征,探讨了长石异常分布的成因,认为长石的减少与成岩过程中溶蚀作用密切相关.研究结果表明:鄂尔多斯盆地腹部盒8段致密砂岩在成岩前存在大量长石(百分比平均为7.5%),而现今砂岩中低或无长石使得储层演化为具有"高成分成熟度"的石英砂岩和岩屑石英砂岩,这一现象与盆地周缘相对高长石含量形成明显的差异.现今长石的产状主要表现为完全溶蚀型,碳酸盐岩充填型及高岭石化型;地质历史时期长石的溶蚀需在高温条件下进行,而盒8段储层在溶蚀作用期叠加的一次热异常事件促使了上古生界煤系烃源岩的生烃作用,为长石的大量溶蚀提供了持续高温和酸性介质条件,使得在相对高热演化的腹部地区溶蚀作用强烈,储层中长石百分比小于1%,局部地区(苏里格地区)甚至为零,长石的大量溶蚀很好地改善了致密砂岩储集空间;而在热演化程度较低的边缘地区溶蚀作用较弱,长石保存相对较好,溶孔发育较少.对鄂尔多斯盆地砂岩储层中长石的异常分布研究有助于今后致密气甜点区的预测.     

姬塬油田长4＋5储层成岩作用研究

基于岩屑、岩心分析化验及生产动态等资料,对姬塬油田长4＋5储层的岩石学特征、成岩作用进行了研究。该区储层砂岩类型以长石砂岩为主,岩屑质长石砂岩次之;储层岩石经历了机械压实作用、胶结作用和溶蚀作用等成岩作用。根据姬塬油田延长组长4＋5储层成岩作用参数及其定量评价标准,判别长4＋5储层视压实率值范围为43%～64%,属于中等压实,视溶蚀率在40%～80%之间,属中-强溶蚀,视胶结率值均大于70%,均属于强胶结。     

鄂尔多斯盆地中部延长组下组合流体包裹体特征和油气充注期次

通过对储层成岩作用、流体包裹体岩相学和孔隙沥青特征的分析,在烃包裹体期次划分的基础上,结合流体包裹体均一温度特征、烃源岩热演化史、地层埋藏史和储层成岩史,确定了鄂尔多斯盆地中部延长组下组合油气充注期次。结果表明:鄂尔多斯盆地中部延长组长8段和长9段致密储层主要发育压实、胶结、交代和溶解4种成岩作用,自生矿物主要为绿泥石、石英胶结物、长石胶结物和方解石胶结物。根据包裹体宿主矿物形成序列,识别出3期烃包裹体。第一期烃包裹体分布在石英愈合缝、石英次生加大边和充填孔隙的石英胶结物中,少数低成熟的黄色荧光烃包裹体及黑色荧光沥青包裹体代表了烃源岩进入生烃门限后排出的少量烃类充注,多数成熟度较高的蓝色、蓝白色荧光烃包裹体代表了生烃高峰期大量烃类充注; 第二期烃包裹体分布在长石胶结物中,数量较少,显示蓝色和蓝白色荧光,在溶蚀孔隙周围或沿解理分布,呈短柱状,边界平直; 第三期烃包裹体分布在方解石胶结物中,呈孤立或零星分布,形状近六边形; 后两期烃包裹体均是在烃类充注结束后捕获孔隙中烃类形成的。研究区延长组长8段和长9段经历了晚侏罗世末期至早白垩世末期的一期烃类持续充注。     

鄂尔多斯盆地直罗油田长6油层组成岩作用及孔隙演化研究

位于鄂尔多斯盆地的直罗油田三叠系延长组长6油层组为近年来新开发的一个主力油气产层。岩石学和成岩作用特征研究表明,直罗油田长6油层组以细粒长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,砂岩经历了机械压实作用、胶结作用、交代作用和溶蚀作用等成岩作用,成岩作用处于晚成岩阶段A期。成岩作用控制了储层砂岩孔隙发育特征,其中压实作用与胶结作用是导致储层超低渗的主导因素,而次生溶蚀孔隙的形成对储层砂岩物性具有一定改造作用,并控制了该区长6油层组相对高孔高渗储层的展布特征。     

大路沟地区三叠系延长组长6储层特征及影响因素

通过露头、岩心、测井分析测试资料,对大路沟地区长6油层组储层岩石学、孔隙结构和储集物性等特征 进行研究。结果表明:该区延长组长6油层组为典型的低孔、低渗储层;储集砂体为成分成熟度低而结构成熟度 高的长石砂岩;储层孔隙类型为原生粒间孔、粒内溶蚀孔、铸模孔或残余铸模孔;孔隙结构具有小孔隙、微细喉道 的特点;储层性质明显受原始陆源组分、沉积相和成岩作用的相互影响;原始陆源组分的结构和含量对储层物性 有直接影响;沉积相是基础,砂体厚度大、粒度较粗的水下分流河道的储集物性明显优于其他微相砂体;成岩作 用对储层物性优劣起主导作用,压实作用、胶结作用导致储层致密,物性变差,溶蚀作用使储层得到改善。     

鄂尔多斯盆地姬塬油田东部长82油层组储层酸敏特征及主控因素

基于X-射线衍射、扫描电镜、薄片鉴定以及酸敏实验等测试分析手段,对鄂尔多斯盆地姬塬油田东部长8₂油层组储层酸敏性进行分析。结果表明:储层黏土质和钙质胶结严重,非均质性强,主要的酸敏矿物为绿泥石和方解石/铁方解石,储层酸敏性主要以改善型—弱酸敏型为主;酸敏实验中,部分原始大孔隙样品出现减孔现象,主要是部分绿泥石包膜及针叶状晶体溶蚀、崩落所致,实验中Fe(OH)₃沉淀及凝胶体在短时间内对储层酸敏性影响有限,方解石/铁方解石的溶解能有效补偿Fe(OH)₃沉淀及凝胶体对储层的影响;在碳酸盐胶结物富集区,CaF₂沉淀是储层物性变差的直接因素,总体呈现出盐酸对储层的改善程度要好于土酸;酸敏矿物较发育于水下分支河道微相,并呈现出近物源区绿泥石胶结物含量较高、远物源区方解石/铁方解石胶结物含量较高的分布特征;酸敏矿物的含量、类型、分布受沉积物源、沉积微相以及成岩作用等控制,特别是有机质热解-脱羧作用在成岩过程中与溶蚀作用、交代作用相伴生,对酸敏矿物的形成、类型及赋存状态具有重要影响。     

S区碳酸盐岩耐高温酸压酸液体系优选及性能评价

S区块碳酸盐岩储层岩性致密,施工温度较高,为了提高采收率,需要对目标储层进行酸压处理。针对目标储层的特点,对酸压所需酸液进行优选评价。通过孔渗实验,测得S区块储层孔隙度为0.1%~2.0%,渗透率在0.01 mD以下,属于超低渗储层;通过单轴压缩实验测得储层抗压强度较高,在40~70 MPa;通过X射线衍射测得储层矿物成分以白云岩和方解石为主,两者质量分数可达80%~90%,少量石英和黏土（质量分数在10%左右）。确定主体酸为质量分数20%盐酸,稠化剂为质量分数0.3%黄原胶,进行了岩粉溶蚀实验,盐酸单独作用时溶蚀率可达90%左右,优选主体酸液为盐酸;考虑到S区块碳酸盐岩储层岩性致密,地层温度在100~140 ℃,通过高温流变性实验,测得140 ℃时改性黄原胶黏度约为10 mPa·s,选择改性黄原胶作为耐高温的稠化剂。     

Diagenesis and reservoir quality of the fourth member sandstones of Shahejie formation in Huimin depression, eastern China

Petrographic analysis combined with various techniques, such as scanning electron microscopy and X-ray diffraction, was used to assess the timing of growth and original mineral cements, the controls on reservoir and reservoir quality of the fourth member sandstones of Shahejie formation (Es4). The Es4 sandstones are mostly arkose and lithic arkose, rarely feldspathic litharenite, with an average mass fraction of quartz 51.6%, feldspar 33.8% and rock fragments 14.6% (Q_51.6F_33.8R_14.6). They have an average framework composition (mass fraction) of quartz 57.10%, K-feldspar 5.76%, sodium-calcium feldspar 13.00%, calcite 5.77%, dolomite 5.63%, siderite 0.95%, pyrite 0.30%, anhydrite 0.04%, and clay mineral 11.46%. The diagenentic minerals typically include kaolinite, illite-smectite (I/S), illite, chlorite, authigenetic quartz and feldspar, and carbonate and pyrite. Es4 sandstone has undergone stages A and B of eodiagenesis, and now, it is experiencing stage A of mesodiagenesis. Reservoir quality is predominantly controlled by the mechanical compaction, for example, 45.65% of the original porosity loss is related to compaction. The original porosity loss related with cementation is only 26.00%. The reservoir quality is improved as a result of dissolution of feldspar, rock fragment and so forth. The porosity evolved from dissolution varies from 3% to 4%.     

差异性成岩演化过程对储层致密化时序与孔隙演化的影响——以鄂尔多斯盆地西南部长7致密浊积砂岩储层为例

通过岩芯观察、常规薄片与铸体薄片显微镜下鉴定与定量统计,利用电镜扫描、图像孔喉分析、荧光分析、孔隙度与渗透率、毛细管压力测定,以及流体包裹体均一温度、激光拉曼成分测定,结合前期鄂尔多斯盆地西南缘长8—长6砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS微区U-Pb定年物源示踪研究成果,分析了鄂尔多斯盆地西南部上三叠统长7致密浊积砂岩类型及其骨架矿物成分对砂岩成岩作用、成岩产物与成岩演化过程的制约,讨论了差异性成岩演化过程对砂岩致密化时序、储层孔隙演化与储集质量的影响。结果表明:受源区母岩性质的影响,长7砂岩类型及骨架矿物成分及其含量存在一定差别,并在纵向上呈现出规律变化;砂岩类型及骨架矿物成分在很大程度上影响成岩演化过程,后者致使储层的致密化过程在时间上有先有后,最终导致长7各砂岩类型的孔隙演化和孔隙结构特征、储层储集质量及其在时空分布上的强非均质性。     

碎屑岩骨架颗粒溶解的热力学模型及地质意义

基于热力学平衡原理,探讨了不同温压条件下,碎屑岩在成岩过程中各种骨架颗粒溶解相关的9个反 应吉布斯自由能增量和平衡常数的计算结果说明:各种骨架颗粒(钾长石、钠长石、钙长石以及铁镁暗色矿物中 的辉石、角闪石等)在成岩过程中的稳定性都较弱,抗溶蚀能力都不高;铁镁暗色矿物和中基性斜长石在碎屑岩 的成岩条件酸性介质中,比酸性斜长石和碱性长石更易发生溶解,形成次生溶蚀孔隙,为油气的储集和运移提供 空间和通道。     

塔里木盆地巴楚地区奥陶系礁灰岩CO2地质储存的溶解溶蚀特征

CO2地质储存是有效减少大气中CO2的重要途径,但礁灰岩会因超临界CO2环境而发生溶解,导致孔隙度扩大,影响其储层的CO2储量.以塔里木盆地巴楚地区奥陶系礁灰岩为例,在温度40℃～120℃、CO2分压8～20 MPa条件下,对礁灰岩储层进行CO2地质储存的模拟试验,观察岩样在试验前后宏观、微观的表象变化,分析其溶解度和孔隙度的变化趋势.结果表明：礁灰岩的溶解度随温度的升高而减小,随CO2分压的增加而增大,且温度为主要影响因素;在相同的CO2分压以及温度较低和原孔隙度较大的条件下,超临界CO2对礁灰岩的溶蚀作用较强,孔隙度的增幅较大,但由于温度和CO2分压的双重作用,礁灰岩整体的孔隙度变化可忽略不计;在超临界CO2的注入过程中,随着地下水的流动,储层内的溶蚀程度有局部差异;入口处的单位体积储层内,若1 000倍单位体积孔隙水的超临界CO2流体通过时,礁灰岩的孔隙度可扩大约1倍.