Advances in Geosciences地球科学前沿, 2019, 9(4), 289-300
Published Online April 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/4c423492.html,/journal/ag
https://https://www.doczj.com/doc/4c423492.html,/10.12677/ag.2019.94032
Advantages and Disadvantages Effects of
Diagenesis on Reservoir Physical Properties
Song Hu1, Xiaoxiao Lu2,Danfeng Zhang3, Jing Cheng4
1Petroleum Exploration and Production Research Institute, SNOPEC, Beijing
2Daqing Branch of China Petroleum Logging Co. LTD., Songyuan Jilin
3Greatwall Drilling Company, CNPC, Beijing
4International Logging Company of Greatwall Drilling Company, CNPC, Beijing
Received: Apr. 7th, 2019; accepted: Apr. 22nd, 2019; published: Apr. 29th, 2019
Abstract
Compared with the traditional theory, the diagenesis types cannot be divided into two categories completely. In fact, both the diagenesis itself and its combination have two sides. In this paper, the diagenesis of the W oil field is taken as an example, and the main diagenesis types are summarized by the methods of observing cores, identifing common and casting thin sections, and detecting scanning electron microscope. And the dialectic influence of diagenesis on the physical properties of reservoirs is discussed in the light of the theory of dialectics. The results show that the main di-agenetic types, such as compaction, cementation, dissolution, recrystallization, their own or their combination, have a common duality, complexity and interrelated influence on the physical prop-erties. They are characterized by interdependence and mutual transformation of reservoir im-provement and destruction. In line with the advantages and disadvantages to find the principle of high-quality reservoirs, it is conducive to the ultimate improvement of reservoir physical proper-ties if the compaction, cementation and metasomatism are relatively developed in the early stage of diagenesis as well as the dissolution is more developed in the later stage of diagenesis.
Keywords
Diagenetic Type, Diagenetic Evolution, Physical Property, Materialist Dialectics, Two Sides
成岩作用对储层物性的利弊影响分析
胡松1，路肖肖2，张丹锋3，成婧4
1中国石化石油勘探开发研究院，北京
2中国石油测井有限公司大庆分公司，吉林松原
3中国石油集团长城钻探公司，北京
4中国石油长城钻探工程公司国际测井公司，北京
胡松 等
收稿日期：2019年4月7日；录用日期：2019年4月22日；发布日期：2019年4月29日
摘 要
与传统理论相比，成岩作用类型并不能截然地分为对储层影响利弊的两大类，事实上，无论是各类成岩作用本身还是它们的组合，对储层物性影响皆具有两面性。本文以乌南油田储层成岩作用发育类型为例，通过岩心观察、普通薄片、铸体薄片鉴定以及扫描电镜检测等方法详细观察总结了主要成岩作用类型发育特征，并结合辩证法的理论深入探讨了储层成岩作用对其物性的辩证影响。结果表明压实、胶结、交代、溶解、重结晶等主要成岩作用类型的自身或组合对物性影响具有普遍的两面性、复杂性和相互联系，具体表现为对于储层的改善和破坏相互依存和相互转化。本着趋利避害寻找优质储层的原则，如果压实、胶结、交代作用在成岩早期阶段相对发育，溶解作用在成岩后期阶段更为发育，皆有利于储层物性的最终改善。
关键词
成岩类型，成岩演化，物性，唯物辩证法，两面性
Copyright ? 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/4c423492.html,/licenses/by/4.0/
1. 引言
储层物理性质众多影响因素中，成岩作用是最直观和最显著的[1] [2]。传统理论认为各类成岩作用明显分为两大类，即有利和有弊于储层物性的[3] [4] [5] [6]，影响结果在众多的露头样品[7] [8]、岩心样品
[5] [6]以及模拟实验[9]中都得到了证实。随着研究的广泛深入，有学者已经认识到辩证关系的客观存在
[10]。
笔者在若干油田和露头储层成岩作用研究过程中发现，这种客观存在的辩证关系具有普遍性，而且对于寻找有利成岩相和储层具有一定的指向意义，因此借乌南油田储层成岩作用影响结果实例，立题对其分析讨论，希望引起同行的注意。
传统成岩作用研究目的在于分析成岩类型及其演化阶段，寻找有利成岩相类型，研究过程中目标单一地追求有利于改善储层物性的有利成岩类型和成岩相[11] [12]。而本文认为，研究过程中加入对成岩作用发育时间和空间以及影响结果的两面性分析，可以发现传统研究结果的漏网之鱼，同时为油气勘探开发非常规时代厘清储层发育主控因素，为储层预测和评价，尤其是低渗、超低渗透储层研究提供依据。
2. 主要成岩类型
与绝大多数地区类似，乌南油田成岩作用影响储层物性的方式，以压实、胶结、交代、溶解、重结晶作用较为普遍[1]，同时发育具有该地区成岩环境特色的震动压实作用。通常，对于储层来说，压实、Open Access
胡松 等
后期胶结以及震动压实作用是破坏原生、次生孔隙并导致储层渗透性变差的主要原因；而溶解作用则有利于改善储层的物性。通过岩心、普通薄片、铸体薄片和扫描电镜分析鉴定等手段，以乌南油田所经历的主要成岩作用类型为例，总结归纳常见类型包括：压实作用(震动压实)、胶结作用、交代作用、溶解作用、重结晶作用等。
2.1. 压实作用
压实作用对储层物性的影响体现在多个角度多个方面。对于颗粒本身来说，其本身性质决定了受压实后的表现形式，如颗粒为刚性的，受压后表现为破碎–边缘碎裂–双晶错位等；如颗粒本身或埋藏受热后为塑性的，受压后易发生塑性变形(图1)，如果压实程度较高，甚至可以导致颗粒在镜下表现为波状消光。对于颗粒之间来说，随着压实作用的增强，颗粒发生滑动–旋转–位移–变形破裂–重排–结构构造变化，接触关系依次表现为点–线–面–缝合接触；组合关系和结构构造表现为受压后具有定向性(图2)。
Figure 1. Plastic deformation of soft-toughness mica particles caused by compaction (W 26, 4005.5 m, 100 times polarized light) 图1. 压实作用导致软韧性云母颗粒塑性变形(乌26井4005.5米，100倍单偏光)
Figure 2. Mica particles alignment along the macroaxis caused by compaction (LC 1, 4735 m, 100 times polarized light) 图2. 压实作用导致云母颗粒顺长轴定向排列(绿参1井4735米，100倍单偏光
)
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压实作用对储层物性影响的上述表现，其直接结果是导致储层变得致密，孔隙度和渗透率大片流失，物性变差，储集能力大大降低。而压实作用的强度，与沉积物离物源的距离、杂基含量的多少、上覆沉积物和地层水的压力、埋藏时间和深度、水介质的性质、沉积物颗粒的抗压实能力以及是否有烃类物质注入和温压场强度等有关[9] [13]。
2.2. 胶结作用
胶结作用类型丰富，常见胶结物主要有碳酸盐、粘土矿物、黄铁矿、硅质、石膏等。
早期碳酸盐胶结物主要为方解石和白云石，颗粒边缘处生长或颗粒间呈碳酸盐颗粒状分布，主要占据原生粒间孔隙(图3)；中期碳酸盐胶结物主要为(含)铁方解石，常有交代作用发生；后期碳酸盐胶结物主要是铁方解石和铁白云石，常见嵌晶式胶结(图4)。
Figure 3. Calcite cements formed in early cementation stages (LC 1, 4128 m, 100 times polarized light) 图3. 早期胶结作用形成的方解石胶结物(绿参1井4128米，100倍单偏光)
Figure 4. Iron calcite and iron dolomite cements formed in the middle and late cementation stages (W 3, 3995 m, 100 times polarized light)
图4. 中后期胶结作用形成的(含)铁方解石和铁白云石胶结物(乌3井3995米，100倍单偏光)
随着埋深的增加，粘土矿物中伊/蒙混层比是逐渐降低的，常见粘土矿物单体或集合体垂直或平行碎屑颗粒表面生长，并形成粘土包壳以及分布于粒间孔隙中呈孔隙充填(图5)，此外尚见粘土矿物充填在岩石或颗粒的裂隙中，或充填在切穿一系列碎屑颗粒的晶洞中。
胡松等
Figure 5. Clay mineral cements (LC 1, 4735.5 m, 100 times polarized light)
图5. 粘土矿物胶结物(绿参1井4735.5米，100倍单偏光)
再者还常见一些指示成岩环境的胶结物，如指示强还原环境的黄铁矿，单偏光下不透明，反射光下具金属光泽，常呈分散状球粒或集合体呈凝块状集中分布，偶见正方体晶形(图6)；指示酸性环境的二氧化硅和指示碱性环境的硬石膏胶结物，常呈斑块状嵌晶体，包裹、半包裹碎屑颗粒，充填裂缝，严重堵塞孔隙和喉道。
Figure 6. Pyrite cements (W 26, 4006 m, 100 times polarized light)
图6. 黄铁矿胶结物(乌26井4006米，100倍单偏光)
胶结作用的发生，是沉积物转化为沉积岩的必经过程，同时也是孔隙度和渗透率进一步下降的重要原因[14][15]。
2.3. 溶解作用
由于地下成岩环境复杂，水介质性质的变化无论对沉积物颗粒还是杂基和胶结物都会造成不同程度的溶蚀或溶解。常见被溶解物质主要包括岩屑、长石颗粒(图7)以及方解石等胶结物。
前期的溶蚀作用主要发生在岩石压实作用较弱，颗粒以点接触为主，早期的自生矿物主要为碳酸盐，并以胶结物的形式沉淀于颗粒间的孔隙中。随后，由于酸性水介质(如含有烃源岩半成熟或低成熟期所提供的有机酸的地层水或含有大气CO2或其它CO32?的水溶液，使充填在孔隙中泥晶方解石、泥晶菱铁矿、硬石膏及其少量颗粒)溶蚀而形成次生孔隙。次生孔隙由浅至深增加。
胡松等
Figure 7. Dissolution causes the dissolution of particles to form voids (LC 1, 3690 m, 100 times polarized light)
图7. 溶解作用导致颗粒溶解形成孔洞(绿参1井3690米，100倍正交光)
后期的溶解作用主要与裂缝和缝合线有关。常见裂缝被溶蚀加宽加大或者溶蚀孔隙沿裂缝或缝合线分布，呈串珠状(图8)。
Figure 8. Dissolution forms beaded cracks (LC 1, 4527 m, 40 times polarized light)
图8. 溶解作用形成串珠状裂缝(绿参1井4527米，40倍单偏光)
目前，大多数学者认为碳酸或有机酸造成矿物溶解并最终形成溶蚀型次生孔隙[16][17][18]。直观来看，溶解作用确实起到了改善储层物性的作用。
2.4. 其它成岩作用
为了便于论述的简洁性，本文将交代作用、重结晶作用、矿物的多形转变以及诸如乌南油田特有的震动压实作用等对于储层物性影响相对较小或成岩类型相似的其他成岩作用统归于此类。
通常和胶结作用相伴发生的交代作用对储层物性的影响不大，它使得一些现有矿物遭受不同程度的溶解，同时一些新的矿物又形成，因而这个此消彼长的过程对储层孔隙及物性影响较小[19]。比如常见的碳酸盐矿物对沉积物颗粒的交代、粘土矿物对砂岩颗粒的交代等。
此外，重结晶作用和矿物的多形转变都属于矿物颗粒或晶体结构构造的变换，其物质成分并没有发生本质变化，因而其对储层物性的影响比交代作用还要小[20]。比如石英颗粒的溶解和次生加大等。
胡松 等
再者，由于构造运动、沉积物和地层水的作用，乌南油田普遍发育震动成因的压实作用。震动压实作用与普通的机械压实作用结果不同，其不仅导致沉积物体积减小和发生排水及脱水作用，它还能使沉积物的结构重新排列和更紧密接触，结构构造发生应激变化。它通常叠加于机械压实作用之上，尤其是地震活动或局部构造运动发育时，主要对未固结的沉积物发生影响，在沉积物埋藏的早中期阶段表现得比较明显。
震动压实作用随着震动强度的增加，会依次有不同的形态、构造特征。如震动强度较小时，原始水平岩层可以发生软沉积变形形成波状岩层、砂岩脉、液化负载囊构造(图9)，随着强度的进一步加大，砂岩层可以部分或全部被拉断，形成石香肠构造甚至一些孤立的扁豆体和球枕体，其两端发生收敛合拢，抗压强度较小的细粒沉积物从拉断处挤入，形成典型的扁豆状、球枕状及火焰状构造(图10)。通常，这些结构构造的形成和改变，最直接的结果就是导致早期储层物性的迅速变差[5]。
Figure 9. Liquefaction load bag structure formed by vibration compaction (W 26, 4006.05 m, core photograph)
图9. 震动压实作用形成液化负载囊构造(乌26井4006.05米，岩心照片)
Figure 10. Lenticular structure formed by vibration compaction (W 26, 4013.5 m, 40 times polarized light)
图10. 震动压实作用形成扁豆状构造(乌26井4013.5米，40倍单偏光)
3. 辩证思考与讨论
常见类型的成岩作用对储层物性影响的实例和成因表明，不同类型的成岩作用，其对储层物性的影响从辩证法的角度来讲，是一致的，都符合联系与发展规律的核心——即“对立统一”基本规律[10] [21]
。
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所以，如果辩证地去看待其影响结果，各类成岩作用存在一个主要的影响作用的同时，也会“对立统一”
地存在相对次要的反作用。因此，改善和破坏储层物性，在成岩演化的不同阶段或不同时期，无论谁主谁次都辩证统一地维持着成岩作用的进程。
前述研究结果显示，包括乌南油田储层在内的相似成岩环境的物性利弊影响具有普遍性，区别在于各自具体的发育程度、特征以及对储层的最终影响程度不同。不少学者关于成岩作用的研究也有类似观点，但是通常基于传统认识，或者仅仅对于溶解作用产生次生孔隙观点方面具有一致性，对于其他成岩作用两面性的认识和考虑还不足[22][23][24]。以下就几种典型的成岩作用类型对储层物性的利弊影响进行阐述。
3.1. 压实作用的利弊影响
压实作用对储层物性的影响是占主导的。储层的孔隙和吼道等物性要素随着埋深的增加不断被压缩，只是压缩的速度和程度在不同区域或不同储层存在差异。有些地震作用频繁的地区下降得更快，比如本文作为实例的乌南油田。在同一时期，不同构造分区形成的储层，如果成岩演化程度较弱，则埋藏浅，压实度低，颗粒以点接触为主，孔隙度中等，物性良好；反之，则埋藏深，压实度较高，颗粒以点—线接触为主，孔隙度较低，物性差。相应地，砂岩的原始孔隙度由高变低，渗透率也依次降低，而且这种效应是不可逆的。随着沉积物埋藏深度的增加，这种作用将加强。因此，普遍认为压实作用从沉积物进入埋藏就开始破坏储层物性而且一直持续到沉积岩遭受变质作用或风化作用[9][13]。
然而，作者认为压实作用亦对储层物性存在有利的影响。压实作用的影响具有典型的两面性，一方面来说，压实作用确实破坏了储层的原生孔隙，使得沉积物初始埋藏后孔隙和吼道的大量流失，对储层物性产生不可恢复的破坏。但是从另一个角度来说，事物的发展总是矛盾互补的，压实作用压实了沉积物，从而使沉积物颗粒发生一系列结构构造变化，接触关系达到紧密，使松散的沉积物具有一定的压实强度，形成颗粒支撑的骨架结构。这在后期构造应力作用或者孔隙流体压力的变化下具有积极的作用。当压力没有达到岩石弹性形变极限时，压实骨架的存在很大程度上减弱了围压对其的破坏，为形成致密型储层及油藏提供了物质条件；当压力已经达到甚至超出岩石弹性形变极限后，将诱发岩石脆性变形，压实骨架导致岩石破裂，产生裂缝和次生孔隙，进而起到改善物性的作用，为流体或油气运移提供通道[25]。
因此总体来看，压实作用主体起到破坏储层物性的影响，但是其对储层后期裂缝和次生孔隙的产生以及储层保护作用也不容忽视。
3.2. 胶结作用的利弊影响
胶结作用是沉积物转化为沉积岩的重要成岩过程。它在压实作用的基础上进一步缩小储层孔隙和吼道空间，如果成岩环境适宜，其结果将导致储层孔隙度和渗透率的急剧降低。从这个角度来看，胶结作用是导致储层物性迅速变差的主要因素，也是一直以来针对储层成岩作用研究众多实验手段的目标之一，比如铸体染色薄片对胶结物成分、结构的观察研究，扫描电镜、电子探针等对粘土矿物的进一步鉴定，包括近年来的数字岩心、CT扫描电镜等等都无不针对孔隙吼道进行的微观尺度的观察研究，最直接的目标就是胶结物。因此，胶结物的发育与否，已经公认为是影响储层储集性能的关键要素之一[14][15]。
作者通过乌南油田储层胶结作用的深入研究，揭示其不仅对物性具有破坏性作用，同时还具有建设性的一面，这在以前研究中是被忽视的。理论上来说，早期胶结作用(压实作用发生之前或同时)，与压实作用对储层的保护作用相似，在一定范围内可减弱后期压实、胶结作用对沉积物的构造挤压或进一步成岩作用影响，并为后期构造运动产生裂缝、流体介质溶蚀溶解胶结物形成次生孔隙提供条件。因此可见，胶结作用对储层物性的影响也同样具有两面性。
胡松等
举例来说，碳酸盐是储层中最为常见的胶结物，也是对储层物性影响最大的胶结物。碳酸盐胶结或交代作用对储层物性的影响的两面性主要取决于胶结物含量的多少以及形成的早晚期次。
某些碳酸盐胶结物虽然在一定程度上抑制了后期压实压溶作用，也为形成次生孔隙提供了易溶物质。但如果含量很高，特别是在储层中形成基底式胶结结构，则完全封堵了孔隙和喉道，不利于后期酸性孔隙水的混和对储层的改造，从而形成低渗透型储层。同时，不同阶段形成的碳酸盐对储层物性具有不同的影响。早期成岩过程中形成部分胶结的砂岩中，往往具有较高的孔隙度，这是因为早期碳酸盐胶结物部分胶结砂岩颗粒，使砂岩快速成岩，并有效地增加了砂岩的抗压实能力，这些碳酸盐胶结物可以保留下大量的孔隙体积，当酸性孔隙流体对其进行溶蚀后，可以形成具有现实意义的油气储集空间，因此是次生孔隙形成的一个重要的物质基础；后期碳酸盐胶结物主要呈连晶状或弥散状分布在砂岩孔隙之中，对储层的破坏性较强；后期碳酸盐交代物可以交代砂岩颗粒或孔隙间填隙物，形成“悬浮砂”，或呈自形较好的菱面晶体充填在次生孔隙中，通过完全或部分占据粒间体积来破坏储层物性。
因此，沉积物受到胶结作用的影响喜忧参半，只是在不同时期的发育程度决定了当时占主导地位的物性影响结果。
3.3. 溶解作用的利弊影响
上世纪七十年代以来，溶解作用在成岩过程中对次生孔隙的贡献性逐渐被国内外专家学者重视起来，溶解作用的机理及其储层成岩演化过程中的重要性越来越受到关注和研究[16][26][27][28]。事实上，许多砂岩中的组分，包括岩屑，长石、部分重矿物碎屑等颗粒物，甚至比较稳定的石英颗粒，部分杂基，碳酸盐等胶结物，在演化的成岩阶段或环境中造成溶蚀、溶解形成次生孔隙。次生孔隙的发育特征与成岩演化的环境和程度密切相关，众多学者的研究成果表明，往往发育多个韵律性分布的深度段[16][18] [29]。也正是因为一个又一个深层油气藏的发现，才逐步揭示出深部韵律性的次生孔隙发育带，从而大大拓宽了油气勘探开发的视野，引起业界的重视。因此一般来说，溶解作用对于储层物性的改善显而易见。
然而，在积极的一面占主导地位的同时，矛盾的正反两方面在自然界总是同时存在。因此溶解作用一方面显示出形成次生孔隙的乐观效果，于此同时，类似于胶结作用对储层物性的两面性一样，同样存在着不容忽视的反面效果。
不同成因机理和不同发育阶段的溶解作用，对储层物性的影响往往并不相同。通常早期阶段主要为大气水的下渗形成溶解侵蚀流体，中后期阶段很大一部分来源于有机质热解成烃过程中形成的有机酸溶液。
溶解作用如果发生在胶结作用之前，则可溶蚀成分多为矿物颗粒和杂基，并且起到冲洗孔隙吼道的作用。但是因此带来的后果则是为后期胶结作用提供了大量的连通性更好的孔隙和吼道，使得储层物性发生本质的改变，破坏性显而易见。如果发生在胶结作用之后，则不仅可溶蚀成分更丰富，而且胶结物的溶解对储层物性改善更重要。据统计，溶解作用的发育平均新增孔隙度约为初始孔隙度的10%左右[30]，此外，溶解侵蚀流体对碎屑颗粒的粒间孔隙和吼道的扩大往往起主要作用，结果可使储层的物性得到大大改善。
因此，与胶结作用类似，只是作用阶段正好相反，不同发育阶段决定了占主导地位的影响因素和成岩作用结果。
3.4. 其他作用的利弊影响
其他成岩作用诸如交代作用对储层物性的影响，由于物质的带入带出，往往对储层物性影响相比其他成岩作用而言小得多。
胡松等
按照辩证法，统一事物的对立双方，其内在的要素，往往互相渗透。并且，在一定条件下，对立双方会互相转化。而交代作用即是被交代物与交代物之间的相互转化和替换，达到最后物质平衡的统一。
重结晶作用属于原始矿物颗粒的溶解和再生，与之相似的矿物的多型转变，只是矿物晶体的晶形变换，因此从物质平衡上来说，其相比交代作用而言，对储层物性的影响更小，也更符合物质平衡的规律，只是原始物质换了新的形态而已。
其他诸如乌南油田特有的震动压实作用，其与常规的机械压实作用相比确实存在特有的结构构造特征，其对储层物性的影响也更加明显。但是其最终结果与常规机械压实一致，都是导致储层物性的相对变差，但是也为沉积物的进一步埋藏提供了抵御进一步被压实的骨架体系。因此其对储层物性的影响与压实作用一样，在先期产生不利影响的条件下，为后期的储层抗压和改造创造了有利的物质基础。
总的来说，成岩作用的利弊两方面影响相互依存、相互联系、相互转化，在不同时期、不同地区、不同程度地交互演化，一主一辅地共同制约着储层物性的改善或破坏。此外，不同成岩作用之间也可组成矛盾对立的双方，共同影响成岩作用的演化。压实、胶结作用和溶解作用之间的对立统一，是成岩作用本身的直接矛盾。压实、胶结作用在破坏储层物性方面往往占更主要地位，而溶解作用的存在，使得物性改善方面有了互补的空间。与此同时，它们不同时期不同地区不同演化阶段的主导影响力也在受自身内在的矛盾对立统一影响着。从而造就了成岩作用一环套一环不断演化的辩证统一。最终影响着储层发育的良莠，油气充注的难易与油气成藏的盈缺。
4. 结论
成岩作用对储层物性的影响具有普遍的辩证两面性，对立面相互矛盾，相互依存，具有主次地位的不平衡性。主要成岩作用形成以压实、胶结作用为主和以溶解作用为主的对立阵营，矛盾双方在成岩演化的不同阶段不断变化主导着对储层的改善和破坏作用。
主要成岩作用本身也存在对立统一的矛盾斗争，压实作用在压实沉积物导致物性变差的同时也增强了后期沉积物的抗压抗裂能力，为后期储层保护或裂缝和次生孔隙的形成提供骨架基础；胶结作用导致沉积物胶结成岩破坏储层孔隙和吼道连通性的同时，早期的发育对储层的影响与压实作用相似也起到积极作用，但是后期的发育则以破坏储层物性为主；溶解作用在极大改善储层物性的同时，早期的发育为后期胶结作用提供了丰富的孔隙吼道空间，从而起到破坏作用，而后期溶解作用更多地是形成了改善储层的次生孔隙发育带；此外交代、重结晶、矿物的多形转变等成岩作用，不同程度制约着成岩作用演化的进程。
成岩作用的矛盾对立统一的直接结果就是对油气富集的影响。压实作用对储层后期次生孔隙的产生以及保护作用，早期胶结、交代作用对减弱压实作用破坏储层的影响，并为后期溶解次生孔隙的产生创造条件，成岩阶段后期溶解作用在改善储层物性方面显得更加重要。
因此，在成岩作用研究过程中，各类成岩作用的机理和演化程度需要详细研究确定，这对成岩作用评价、储层评价和油气勘探有利区优选的决策至关重要。
基金项目
国家重大专利“致密复杂碎屑岩储层测井评价技术研究”(编号：2016ZX05002-005-001)和国家自然科学基金项目(编号：No.40503003)资助。
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烃类充注对储层成岩作用影响 油气等有机烃类在储层中的聚集改变了成岩作用环境，从而控制着矿物的交代、转化及自生矿物的形成等成岩作用过程。所以充分认识有机油气注入与储层中矿物形成、转化之间的关系，深入探讨成岩作用机理，不仅可以为储层有利次生孔隙带的预测提供理论依据，而且可以确定油气充注方式、期次和时间，对研究油气藏的形成过程、总结油气藏的形成模式和分布规律具有重要的理论意义和应用价值。 其形成主要与有机质成熟过程释放有机酸对长石等颗粒的溶解有密切关系。近年来，随油气勘探发展，储层成岩作用在理论研究、具体实践中均获得了长远进展。在成岩作用的现代概念（Walther，1983）提出至今约一百年的历史中，成岩作用的研究经历了几个发展阶段，并取得了许多重大的进展。20 世纪40-50 年代以前，沉积学主要研究沉积作用的过程，大多数沉积地质学家的观点是沉积矿床为沉积作用或至多在同生期沉积就形成了（孙永传等，1996）。但是从20 世纪中期开始，人们对成岩（后生）作用的研究给予了很大的关注，成矿作用的阶段性的认识则从根本上改变了沉积岩石学的许多传统观念，并孕育了成岩作用研究的新时代。从上世纪70 年代中期开始至90 年代，成岩作用的研究进入了一个崭新的阶段，其中与石油地质学家的参与有着重要的关系。后期，由于诸多因素，促使石油地质学家们及沉积学家对储层成岩作用的研究愈加重视，其显著特征是对成岩反应中无机和有机过程相互作用及其系统演化的探索，并重新评价油气地质演化过程和有利储层形成及其演化历史（Hower等，1976），，成岩作用的研究由此进入了一个快速发展的阶段，相当一部分学者称之为现代成岩作用研究阶段。在该阶段盆地油气活动的研究为成岩作用或者成烃-成岩作用的深入研究提供了契机（Bredehoeft等，1990；），我国学者对诸多含油气盆地储层成岩作用也开展了不懈的研究和探索，为深入揭示中国陆相含油气盆地的成岩作用规律研究奠定了基础，成岩作用的研究亦被列入沉积学和储层地质学重要研究方向。盆地油气活动在成岩作用或成烃-成岩作用中的深入研究对于认识小尺度内成岩特征与大尺度盆地演化，揭示成岩作用的时空规律具有重要的意义（李忠等，2006）。目前，大多数研究者已认识到，储层的成岩作用是一个十分复杂的地球化学过程，受到构造演化、沉积作用、矿物、盆地热流性质、油气运移及成岩环境中的物理化学条件等多种因素控制，最关键的是在油气充注过程中，矿物与孔隙油气之间的相互作用条件、方式及随之发生的迁移方向、途经与沉淀位置等，油气流动是影响成岩作用的关键因素（张枝焕等，2000；）。 综合前人的研究，油气充注对成岩作用的影响可以概括为三个方面：（1）抑制胶结作用的进行，主要是抑制石英、伊利石和碳酸盐矿物的胶结；（2）油气中所包含的有机酸溶蚀可溶矿物，形成溶蚀孔隙，增加了储集空间；（3）油气形成产生的超压能缓冲压实作用，有利于原生孔隙的保存。 1油气充注对胶结作用的抑制 石油生成、运移后在储层中产生聚集，油气的注入孔隙水化学组成发生改变，造成孔隙水的无机离子的浓度减小，且直接由碳酸盐胶结作用、间接使pH值发生变化、油气部分代替地层水从而阻止了矿物的离子间质量传递，使矿物的交代和转化、自生矿物的形成受到抑
内容摘要 层序地层学研究是通过对露头、测井和地震反射剖面研究进行的,是属宏观研究.但大量实践证明,在不少层序界面,宏观上是难于辨别的.这就有碍于正确划分层序,开展层序地层学的研究工作.任何一个层序都经历过成岩作用的改造,因此成岩地层学与层序地层学有密切的关系,特别是与表生成岩作用有非常密切的关系,在许多不整合面上形成区域性的成岩标志,如溶蚀作用、硅化作用、白云岩化作用、土壤化作用、交代作用等标志.因此,可以通过成岩作用的微观研究来识别那些隐伏的层序界面. 成岩作用研究在白云岩地层中对层序边界及其类型的识别、体系域的划分具有重要的意义。 关键词：成岩作用层序地层学层序层序界面
第一章前言 长期以来，人们在进行层序地层学研究过程中，往往只注重测井、地震及野外露头资料的宏观分析，而忽略了沉积记录中各种微观现象固有的意义.近年来通过研究发现，在沉积岩粒间胶结物、次生加大边、次生矿物和孔洞充填矿物中，准确记载着当时地球动力学和物理化学条件及各种自然变迁的信息.自90年代以来，一些具有远见卓识的沉积学家已意识到成岩微观资料在层序地层学研究中的重要性，并很快把成岩作用与层序研究有机结合起来，从此，成岩层序地层学(diageneitesequeneestratigraphy)应运而生。Ginsburg在研究大巴哈马台地时明确阐述了海平面变化对碳酸盐岩早期成岩作用的影响.Tucker(1992)则系统地总结了层序地层与成岩作用的关系并明确指出，碳酸盐沉积物的成岩作用可在相对海平面变化及沉积体系域这一框架内加以论述，并认为在不同的海平面旋回时期及不同的气候条件下，会出现不同的成岩作用类型。因此，成岩作用信息会有助于对不整合面的认识，从而有利于重建海平面变化.据此，AkihiroKano(1992)提出了成岩层序地层学的概念，Goldstein等(1992)提出了碳酸盐胶结层序地层学概念，他们认为浅水碳酸盐岩层序的成岩特征如胶结物及溶孔等，可帮助认识不整合面。其原因是:在部分暴露于水面的大陆架碳酸盐岩横剖面上，随埋深增加成岩作用序列分别是渗流作用、淋滤潜流作用、潜流作用及深埋成岩作用;当大陆架完全被上升的海平面侵没时陆架在海底环境中接受碳酸盐沉积物，因此其岩石由两个部分构成:上部为海水成岩相，下部为淡水成岩相，不整合面位于上部成岩相和下部成岩相之间。他将这一思想应用于瑞士Gotland地区泥盆系浅水碳酸盐岩层序中，至少找到了9种不整合面。这对碳酸盐岩层序中难以识别的不整合面的重新认识，具有理论指导作用.这不仅为成岩矿物研究方法在层序地层学中的运用铺平了道路，而且作为理想的桥梁，把成岩作用和孔隙演化与海平面变化科学地联系起来。成岩层序地层学研究内容主要包括:①沉积相、层序和区域成岩作用的关系，②成岩作用与层序边界的关系;③不同成因层序，其成岩物理、化学特征及其变化;④胶结成岩事件的区域对比和连续性研究;⑥层序边界代表胶结物晶体生长间断研究;⑥成岩层序作为胶结物结晶生长过程中一系列沉积、加大事件的总和研究，⑦孔隙和孔隙流体阶段性演化与海平面周期性变化的关系。
Advances in Geosciences地球科学前沿, 2019, 9(4), 289-300 Published Online April 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/4c423492.html,/journal/ag https://https://www.doczj.com/doc/4c423492.html,/10.12677/ag.2019.94032 Advantages and Disadvantages Effects of Diagenesis on Reservoir Physical Properties Song Hu1, Xiaoxiao Lu2,Danfeng Zhang3, Jing Cheng4 1Petroleum Exploration and Production Research Institute, SNOPEC, Beijing 2Daqing Branch of China Petroleum Logging Co. LTD., Songyuan Jilin 3Greatwall Drilling Company, CNPC, Beijing 4International Logging Company of Greatwall Drilling Company, CNPC, Beijing Received: Apr. 7th, 2019; accepted: Apr. 22nd, 2019; published: Apr. 29th, 2019 Abstract Compared with the traditional theory, the diagenesis types cannot be divided into two categories completely. In fact, both the diagenesis itself and its combination have two sides. In this paper, the diagenesis of the W oil field is taken as an example, and the main diagenesis types are summarized by the methods of observing cores, identifing common and casting thin sections, and detecting scanning electron microscope. And the dialectic influence of diagenesis on the physical properties of reservoirs is discussed in the light of the theory of dialectics. The results show that the main di-agenetic types, such as compaction, cementation, dissolution, recrystallization, their own or their combination, have a common duality, complexity and interrelated influence on the physical prop-erties. They are characterized by interdependence and mutual transformation of reservoir im-provement and destruction. In line with the advantages and disadvantages to find the principle of high-quality reservoirs, it is conducive to the ultimate improvement of reservoir physical proper-ties if the compaction, cementation and metasomatism are relatively developed in the early stage of diagenesis as well as the dissolution is more developed in the later stage of diagenesis. Keywords Diagenetic Type, Diagenetic Evolution, Physical Property, Materialist Dialectics, Two Sides 成岩作用对储层物性的利弊影响分析 胡松1，路肖肖2，张丹锋3，成婧4 1中国石化石油勘探开发研究院，北京 2中国石油测井有限公司大庆分公司，吉林松原 3中国石油集团长城钻探公司，北京 4中国石油长城钻探工程公司国际测井公司，北京
第24卷 第2期2009年6月 地 质 找 矿 论 丛 Vol .24 No .2Ju n .2009 收稿日期: 2007-12-17; 改回日期: 2009-03-24 基金项目: 国家自然科学基金(40672072)和教育部博士点基金(20050616005)联合资助。 作者简介: 胡作维(1981-),男,广东佛山人,博士研究生,主要从事油气储层地质学研究。通信地址:四川省成都市成都理工大学沉积地质研究院;邮政编码:610059;E -mail :hzw cdu t @https://www.doczj.com/doc/4c423492.html, 锶同位素方法在油气储层成岩作用研究中的应用 胡作维,黄思静,王春梅,邹明亮,孙 伟 (成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,沉积地质研究院,成都610059)摘 要: 锶同位素地球化学方法在储层成岩作用研究中已得到了一定关注,文章介绍了国内外有关锶同位素地球化学在碳酸盐岩储层和碎屑岩储层成岩作用的应用研究现状,并对不同来源(海源、陆源和幔源)成岩流体的锶同位素特征进行了简述。关键词: 锶同位素;储层;成岩作用;地球化学;油气地质学doi : 10.3969/j .issn .1001-1412.2009.02.014 中图分类号: P597;P 618.130 文献标识码: A 文章编号: 1001-1412(2009)02-0160-06 0 引言 近年,锶同位素研究方法已经成为一种新兴的沉积同位素地球化学研究工具。尽管锶同位素地球化学早在上世纪50年代已奠定了基础,其后得到了快速发展,被广泛用于测定复杂物质的年龄、探索火成岩和变质岩的成因及其对应的矿床成因、地壳及上地幔演化等问题的科学研究中[1],并取得了重要的成果,因而得到了国内外众多专家学者的密切注意,但是锶同位素地球化学在沉积地质学和油气地质学中一直未能得到广泛应用。虽然早在1948年著名的瑞典地球化学家Wickm an 已经认识到锶同位素在沉积地质学研究中有着重要价值[1] ,但直到34年后,Burke 等[2]文章的发表才使人们开始对用于锶同位素地球化学研究的沉积岩样品范围及其成岩蚀变对锶同位素分析的影响有了进一步的理解[3] ,并促使其在沉积地质学研究中进入了实用阶段,得到了深入研究和广泛应用。近20多年来,国内外出版了大量学术论文和著作[3-8],这方面的研究已经形成了一门新的学科分支———锶同位素地层学(S tro ntium Iso to pe Stratig raphy ,简称SIS )。 近10年,为了满足日益增长的油气消费需求,各国均加强油气资源的勘探开发工作。锶同位素地球化学方法作为一种新的有效的地球科学研究手 段,以及其在沉积地质学和地层学中的成功运用(锶 同位素地层学),使得国内外众多专家学者迅速将其 运用到油气勘探研究工作中,特别是在油气储层研究中。锶同位素地球化学的引入,使得储层成岩作用研究开创了新局面,并迅速有效地解决了一些长期争论的问题。同时在综合油气地质学、沉积地质学、水文地质学和地球化学等多学科的基础上,形成了锶同位素储层地球化学(S tro ntium Iso topic Res -ervoir Geochemistry ,简称SIRG )这一新的学科分支。目前,锶同位素地球化学已广泛用于储层地质学的各个领域中,包括成岩演化、沉积环境、地层划分和定年等诸多方面。 1 锶和锶同位素 锶是化学元素周期表第二族(ⅡA )的主族元素之一,与镁、钙等同属碱土金属元素。地壳中锶的丰度为480×10-6,远远低于同族的镁(28000×10-6 )、钙(52000×10-6 );河水中锶的丰度为0.07×10-6,海水中锶的丰度平均为8.01×10-6[9]。由于化学性质活泼,锶属于典型的分散元素,只有少数的锶能形成自己的独立矿物(如天青石和菱锶矿等)。锶常常以下列方式进入矿物体系中:①作为杂质进入矿物;②占据晶格缺穴;③吸附在晶体表面;④与矿物的主要元素发生固相类质同象替换[10]。
《成岩作用与储层评价》文献综述试论成岩作用与油气成藏的关系 专业______地质学_______ 班级__ 资信研10-4班___ 姓名______蔡晓唱_______ 学号_____S1*******_____
试论成岩作用与油气成藏的关系 20世纪80年代以来，油气运移、成岩作用、盆地分析研究相互渗透，并取得了长足的进展。将成岩作用、油气的成藏史等纳入到盆地发展演化历史中统一考虑，是当前研究的一个趋势所在[1]。本文从烃类流体充注与储层成岩作用的关系、用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次、示烃成岩矿物与油气成藏的关系、利用成岩过程中自生石英数量的变化确定油气藏形成时间、岩性油气藏中成岩作用对油气聚集的控制作用五个方面简要论述了储层成岩作用与油气生成、运移和成藏的关系。 1 烃类流体充注与储层成岩作用的关系 由有机质转化来的有机流体是整个地壳流体活动的一部分，对成岩演化有着至关重要的影响，也是盆地发展演化的一个重要侧面。有机质转化形成的有机酸引起了地质界的广泛关注，主要是因为它可以溶解矿物，形成次生孔隙[2]。有机酸主要由干酪根含氧基团的热催化断落、烃类与矿物氧化剂之间的氧化还原反应、原油微生物降解和热化学硫酸盐还原作用转化而来，但就其生成时间而言，尚未有定论。泌阳凹陷碎屑岩储层在碱性-强碱性原始地层水中发现石英溶解型次生孔隙，不但丰富了次生孔 为石英自生加大提供了新的解释。塔中隙的成因理论，而且石英溶解所产生的SiO 2 地区志留系烃类侵位后因淡水注入而使烃类被氧化，所产生的有机酸促进了钾长石等矿物的溶解，导致了次生孔隙的发育。 除有机质转化产生有机酸外，油气的产生对成岩作用有着重要意义。油气运移成藏的成岩记录是从岩石学和地球化学方法反演成藏过程的基础，国际上对储层中烃类流体充注与成岩作用关系给予高度重视。九十年代以来学者们开始关注“烃类流体侵位与储层成岩作用”领域的研究，这主要基于两方面原因，一是早期烃类流体侵位有利于优质储层形成，二是储层成岩纪录有助于重构油气成藏过程[3]。1999年和2000年AAPG年会曾将“成岩作用作为烃类流体运聚记录”作为分会讨论的主题，要使叠合盆地成藏年代学分析理论和分析方法取得进展，一个重要的基础是必须深入分析其中烃类流体充注与储层成岩作用关系，建立起烃类流体运聚-储层成岩作用-烃类流体包裹体-自生矿物形成关系的解释定量模式，为成岩矿物及其包裹的流体化石作为烃类流体运聚的记录提供理论基础。 烃类流体注入储层，一方面，储层胶结物及其中流体包裹体记录了成藏条件（温度、压力、流体成分和相态)，另一方面，随着含油气饱和度增加，孔隙水流体与矿物之间的反应受抑制（如储层中石英次生加大等）或中止（自生伊利石、钾长石的钠
储层成岩作用的研究方法2008-05-08 14:17储层成岩作用的研究方法 一、总体思路 首先，对成岩作用的产物进行研究，包括系统地对储层岩心进行详细观察（宏观和薄片两方面）和分析测试，特别注意储层孔隙在时间和空间上的变化，以此获得较准确的岩性资料、各种成岩现象和孔隙变化的特征，推测可能经历的成岩作用过程。其次，根据孔隙流体温度和压力等成岩参数，从物理化学和热化学等角度探讨成岩反应的机理。最后，结合盆地的地层、构造、沉积等资料、建立储层成岩模式，寻找出孔隙的演化规律。 二、常用研究方法 储层成岩作用研究需要应用各种手段进行综合性分析。除了岩石学中详细论述过的常规研究方法外，还涉及许多先进的测试技术。常用的研究方法和手段可分为岩石矿物学方法和非岩石学方法两类，现分别简述如下： ·岩石矿物学方法 在对露头或岩心进行详细观察的基础上，用仪器作进一步分析测试。主要目的是获得岩性参数和温度参数，观察发生过的各种成岩现象。除了常规的偏光显微镜法外，还涉及以下技术。 （1）孔隙铸体研究对岩石结构、孔隙结构进行观察 （2）阴极发光显微镜观察它是研究矿物成分、胶结世代、岩石结构和构造的主要手段，特别是对于一般显微镜难以解决的钙质及硅质胶结现象和某些重结晶现象等有较大的作用。 （3）扫描电镜观察由于放大倍数高，分辨率高，可以观察到普通显微镜观察不到的东西，如粘土矿物、微孔隙等。扫描电镜对矿物鉴定的基本根据是形貌和晶形，对于晶貌相似的矿物，效果较差。现在普遍把扫描电镜配上能谱仪，这就把形貌分析和成分分析结合在一起。 （4）X－射线衍射分析它能进行粘土矿物的定性定量分析，计算混层比，自生矿物的鉴定和全岩定量分析等。 （5）电子探针分析其特点是灵敏度高，不破坏样品，分析元素范围大。主要对岩石和矿物进行化学成分分析。 （6）气液包裹体显微镜分析主要获得古地温和古盐度参数。 ·非岩石学方法
成岩作用对孔隙演化的作用 碳酸盐岩孔隙分类 Choquette和Pray(1970)的碳酸盐岩孔隙分类的主要特征见图。组构选择性是该分类的主要参数。组构指的是沉积物或岩石中牢固的沉积和成岩组分，这些坚固的组构由各种类型的原生颗粒(如鲕粒和生物碎屑)、后期形成的成岩组构(如方解石、白云石和硫酸盐胶结物)及重结晶和交代组构(如白云石和硫酸盐品体)构成。如果孔隙和组构之间有明确的依赖关系，则称该孔隙为组构选择性的。如果孔隙和组构之间没有明确的依赖关系，则称该孔隙为非组构选择性的。 孔隙基本类型 修饰词 每种孔隙类型用一个缩写符号(如MO)表示、修饰词包括成因修饰词、大小修饰词和丰度修饰词，每个修饰词也同样用一个缩写符号表示。
原生孔隙指的是沉积作用结束后留在沉积物和岩石中的所有孔隙。原生孔隙主要形成于两个阶段，分别为沉积前阶段和沉积阶段。沉积前阶段以单体沉积颗粒的形成为起始，包括了在有孔虫、球粒、鲕粒和其他非骨骼颗粒中所见到的粒内孔。 沉积阶段指的是沉积物在埋藏地点或者生物格架生长地点最终被沉积下来的时间段。该阶段形成的孔隙称沉积孔隙，它对碳酸盐岩及沉积物中所见到的总孔隙体积有重要的贡献。 次生孔隙可以形成于沉积之后的任何时问。相对于原生孔隙而言，次生孔隙形成的时间是相对漫长的。根据发生在表生浅成岩环境及埋藏深成岩环境中孔隙改造作用的差异，次生孔隙的发育时间又可细分为三个阶段：早成岩阶段、中成岩阶段和晚成岩阶段。 早成岩阶段指的是从沉积物初始沉积到沉积物被埋藏到表生成岩作用不能影响到的深度之前的这段时间。早成岩阶段的上限一般是沉积分界面，该分界面可以位于地表，也可以位于水下。在本书中，早成岩阶段的下限是表层补给的大气淡水、正常(或蒸发)海水通过重力和对流作用也无法活跃或循环的临界深度。 孔隙改造通过溶解作用、胶结作用和白云化作用得以快速完成。就其孔隙改造的体积而言，该阶段是非常重要的。早成岩阶段活跃的成岩环境包括大气淡水潜流带、大气淡水渗流带及浅海、深海和蒸发海水成岩环境。 中成岩阶段指沉积物被埋藏到表生成岩作用影响深度以下的时间段。总的来说，中成岩阶段以孔隙改造十分缓慢的成岩作用为特征，压实及与压实相关的成岩作用是主要的。尽管成岩改造的速率缓慢，但其所经历的成岩改造的时间却是十分漫长的。 晚成岩阶段指的是经历过中成岩阶段的碳酸盐岩地层暴露于地表再次受到表生成岩作用影响的时间段，往往与不整合面相关。晚成岩阶段特指古老岩石的侵蚀，而不是沉积旋回中较小的沉积间断(层序界面)而导致的新沉积物遭受侵蚀。正因如此，晚成岩阶段受影响的碳酸盐岩地层是不易受表生成岩作用影响的矿物相稳定的石灰岩和白云岩。很多表生成岩环境均可出现在晚成岩阶段，大气淡水渗流带和大气淡水潜流带成岩环境最为常见。 一、有利孔隙形成和演化的成岩作用 （1）白云石化作用 准同生白云石化是在干燥气候条件下，沉积物尚未完全脱离沉积水体时，即被富镁水体交代而形成的，常伴生膏盐化。此类白云岩多具晶间孔，孔径5—10μm，通道多为晶间缝隙。准同生后白云石化是沉积物脱离沉积水体或经历早期成岩作用之后所发生的一种交代作用。 在白云化地层序列中，旋回顶部过量方解石和文石在暴露期受大气淡水作用而发生溶解可能是与成岩环境相关的白云化作用中最为重要的使孔隙度增加的作用。 （2）溶解作用和次生孔隙的形成 溶解事件的发生(随之增加了孔隙体积)通常是由于孔隙中流体的化学性质发生了明显的变化，如盐度、湿度、CO2分压的改变。 溶解作用可以发生在埋藏历史的任何时间。早期(早成岩阶段)组构选择性次生孔隙是最为常见的，次生孔隙的形态受单个颗粒的矿物相所控制。而晚期(中成岩阶段和晚成岩阶段)次生孔隙一般为非组构选择性的，其分布通常受溶解事件发生时已经存在的孔隙的分布所控制。 非组构选择性的角砾岩和裂缝孔隙是地下极其重要的孔隙类型。角砾岩化可明显增加储层总孔隙度，而裂隙总体是增加储层渗透率，而不是总孔隙度。
成岩作用的概念很早在国外就已经被提出，但是并未受到重视，近年来有了较快的发展。成岩作用演化具有多期阶段性，每一阶段都有不同的物化性质和演化模式，造成成岩作用研究的难点，之前的研究大都是基于野外露头和岩心观察的定性描述，对成岩作用和成岩相的定量研究及其和优质储层展布特征之间的关系研究很少。 1?储层成岩作用类型 1.1?机械压实作用 机械压实作用是一种埋藏成岩作用，主要是物理变化，指沉积物埋藏后，随着埋藏深度的增加，在压力作用下，岩层中碎屑颗粒或者矿物颗粒之间的水分排出，导致颗粒排列变得紧密。 1.2?胶结作用 胶结作用指胶结物或者矿物从孔隙溶液中沉淀出来，将疏松的沉积物固结起来的一种成岩作用。主要分为碳酸盐岩胶结作用、硅质胶结作用、和粘土矿物胶结。 1.3?交代作用 交代作用的实质是一种同时并进的溶解和沉淀作用，是一种在保持被交代矿物晶形或集合体形态的矿物的情况下，一种矿物代替另一种矿物的转化作用。矿物交代过程中既可以交代原生矿物的部分，也可以完全替代原生矿物颗粒；晚期交代作用还会交代早期形成的交代产物。1.4?溶解作用 溶解作用主要是使已有的矿物完全或部分地溶解，主要发生在长石颗粒内、岩屑颗粒中易溶组分内和碳酸盐胶结物内。在东营凹陷ES4s湖泊碳酸盐岩心中观察到很多种溶解（溶蚀）现象。 2?成岩作用的影响 成岩作用对储层质量的影响可以分为建设性影响和破坏性影响，其中有机酸导致的溶蚀、溶解作用产生了大量次生孔隙，改善储层物性。部分粘土矿物转换也会增加储层孔隙度和渗透率，孔隙度和渗透率明显增加。而压实作用及胶结作用则会破坏储层质量，降低储层孔隙度和渗透性。3?成岩作用定量评价技术 3.1?成岩作用数值模拟 目前国内成岩作用的数值模拟主要有两种，一是作用模拟，二是效应模拟。第一种主要是利用计算机技术模拟不同类的成岩作用，例如石英次生加大、机械压实、绿泥石环边胶结等，与油气储层质量评价的联系较弱。第二种效应模拟研究的重点是各种成岩作用造成的综合影响，而不是单因素成岩作用的机理，目前这种模拟方法应用较广泛，可以模拟成岩演化过程中温度、压力、成分、时间的变化，从而定量刻画储层成岩阶段。 3.2?储层成岩相测井评价 油气储层往往经历多期成岩演化阶段，成岩作用类型也是多种多样，纵向上和平面上的储层成岩作用和成岩相的展布在优势储层评价过程中越来越重要。目前的研究方法一般分为三步，首先根据研究区野外露头和岩心资料，经过薄片鉴定、X衍射等，确定成岩作用和成岩相类型。第二步则根据不同成岩相，统计各自的自然伽马、自然电位、密度、中子等不同测井值的范围，利用测井交会图、图版等统计不同成岩相的测井响应参数范围。第三步，利用第二步的参数范围编写识别算法和数学模型，利用软件根据测井参数自动识别储层成岩相。 4?结束语 近年来，随非常规油气资源的勘探和开发快速发展，研究人员对成岩作用也越来越重视，然而限于成岩作用成岩机制和成岩演化的复杂性以及储层非均质性，成岩作用和成岩相的定量评价技术发展缓慢，但随着油气勘探的深入，储层成岩作用也会引起更多的重视。 参考文献 [1]陈欢庆，林春燕，张晶，等.?储层成岩作用研究进展[J].?大庆石油地质与开发，2013，32（2）：1-9.? [2]赖锦，王贵文，王书南，等.?碎屑岩储层成岩相测井识别方法综述及研究进展[J].?中南大学学报（自然科学版），2013，44（12）：4942-4953. ? 油气储层成岩作用及定量评价技术 刘奕蔚 中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院 湖北 武汉 430223 摘要：成岩作用是油气储层研究领域的重要内容，随着实验分析技术和沉积储层理论研究的进步，成岩作用的研究有了较大的发展，成岩作用的评价也由野外现象观察的定性评价向定量评价转变。笔者通过对国内外文献的调研，总结了成岩作用的研究内容、类型及定量评价技术，以期促进成岩作用理论的发展。 关键词：油气储层?成岩作用?成岩相 Diagenesis?and?Quantitative?Evaluation?of?petroleum?Reservoirs Liu?Yiwei Exploration and Development Research Institute of Sinopec Jianghan Oil?eld Company，Wuhan 430223，China Abstract：Diagenesis?is?an?important?branch?in?petroleum?reservoir?research.?with?the?progress?of?experimental?analysis?and?sedimentary，the?study?of?diagenesis?has?made?great?progress?and?the?evaluation?of?diagenesis?develops?from?qualitative?to?quantitative.?Based?on?the?research?of?domestic?and?foreign?literature，the?author?summarizes?the?research?contents，types?and?quantitative?evaluation?techniques?of?diagenesis. Keywords：petroleum?reservoir；diagenesis；diagenesis?facies? 155
碎屑岩成岩作用和储层岩石学研究新进展 储层研究贯穿于油气勘探开发的始终，其在石油地质研究中所占比重也随着油气勘探开发阶段的向前推移而不断增大。 本文重点介绍沉积物（岩）的成岩作用和储层岩石学研究新进展。 一、砂质沉积物（岩）的成岩作用 （一）砂质沉积物（岩）的形成演化包括五个阶段：风化剥蚀—搬运—沉积—成岩—变质。 （二）成岩作用在沉积物（岩）的形成演化旋回中占有特别重要的地位 1、不同程度地改造了沉积物的成分和结构，甚至可以把它变得面目全非。 2、碎屑岩中有很多自生矿物形成于成岩阶段而非沉积产物，特别是自生粘土矿物。 3、砂体的很多结构也形成于成岩期而非沉积期形成。因而在恢复砂体沉积环境、再建古地理时必须了解其成岩变化，否则就会导致得出错误的结论。 4、成岩作用对砂质沉积物（岩）的孔隙性和渗透性有很大影响。要全面评价储层，必须把沉积相研究和成岩作用研究紧密结合起来。 5、砂岩孔隙类型的确定关系到储层评价预测和寻找优质储层的方向。而孔隙成因的确定有赖于成岩作用的深入研究。 6、成岩致密带和成岩隔层的研究可为新区合理部署探井和划分开发层系提供重要依据。 7、成岩史和孔隙演化史的研究是油气成藏的重要组成部分。 8、成岩圈闭的发现为勘探非构造隐蔽油藏指出了新领域。 9、生油岩成岩作用和粘土矿物成岩演化的研究已作为判别生油岩成熟度的重要标志。有机质热演化的研究成果是现代晚期生油理论和油气初次运移理论的重要支柱。 10、油层保护和改造与储层的成岩粘土矿物、自生矿物、岩石成岩后结构构造有密切关系。 11、原来当作岩浆热液成因的砂岩中的金属矿，实际上是成岩期在地下水作用下，沉积物中分散物质发生溶解、沉淀、富集形成的，提出了“成岩矿产”的概念和沉积期分异作用的理论，受到了广泛重视。 12、随着成岩作用研究的不断深化，使我们有可能模拟预测地下孔隙性砂体的性质和展布，提高油气勘探成功率，国内外已有不少成功的例子。 综上，成岩作用关系到油气生成、运移、聚集成藏等一系列石油地质问题，也关系到不少金属矿床的形成，具有重要的理论意义和实际意义，发展迅速，国内外都十分重视。 （三）成岩作用研究的历史、现状和发展趋势 成岩作用这一概念自贡别尔（V on Gumbel，C.W.1886）提出已有100多年的历史。在本世纪四十年代以前，主要是对碎屑岩的研究，特别是对其中的一些矿物如石英、长石、锆石等的自生作用进行观察。自四十年代及五十年代发现了中东及加拿大的碳酸盐岩大油田后，碳酸盐岩石学、沉积学及成岩作用方面的研究在六十年代和七十年代蓬勃发展。就在碳酸盐岩研究工作方兴未艾之时，在七十年代后期和八十年代初，人们的注意力又开始转移到碎屑岩的研究上来。
碳酸盐岩成岩作用综述
【摘要】我国碳酸盐岩经历了多期次、多种类型的成岩作用。在各种成岩作用中，溶解、白云石化、压溶、破裂等作用，使原岩产生大量次生孔隙，从而改善了其储集性，可称之为建设性成岩作用：而重结晶、胶结和压实等成岩作用，因为降低了碳酸盐岩的原生和次生孔隙度，称之为破坏性成岩作用。两者的综合效应控制和影响了碳酸盐岩储集性的优劣。本文简述了碳酸盐岩成岩作用对其储集性能的影响。【Abstract】Carbonate rocks in China has experienced many times, various types of diagenesis. In all kinds of diagenesis, dissolution, dolomitization, pressure solution, rupture, the original rock produced plenty of secondary pores, thereby improving the reservoir quality, can be called the constructive diagenesis: but recrystallization, cementation and compaction, diagenesis, because of reducedcarbonate native and secondary porosity, called destructive diagenesis. The comprehensive effect of both control and affect the set of carbonate reservoirquality. This paper describes the Carbonate Diagenesis influence set properties on the reservoir.
《沉积岩成岩作用与成藏》读书报告： 白云石化作用的主要机理 学院：沉积地质研究院 学号：2012010129 姓名：刘钟森 授课教师：黄思静
近年来，中国在海相碳酸盐岩中的油气勘探不断取得突破，特别是在白云岩储层中发现了若干大型(油)气田，如塔里木盆地和田河气田、鄂尔多斯盆地苏里格气田、四川盆地普光超大型气田等，另外塔里木盆地轮南2塔河大油田中也有部分储层为白云岩。就世界范围看，高达50%的碳酸盐岩储层是白云岩，北美碳酸盐岩中的油气80%以上储存在白云岩中（Zenger D H等，1980），在前苏联、欧洲西北部和南部、非洲南部和西部、中东及远东地区，也发现了大量白云岩油气储层（Sun S Q等，1995）。因此，要想在中国300多万平方公里的碳酸盐岩发育地区取得油气勘探的更大突破，对白云岩储层成因及其发育规律的认识成为关键性课题之一。实际上，白云岩问题早在200多年前就有人对其进行过研究，但目前仍没有查清白云岩的形成条件和机理，对相关的地质模式也存在较多的争议。 在现代沉积环境中几乎见不到原生白云石(岩)，实验室也难以在地表温压条件下合成白云石，但古地层中却发育大量白云岩。因此，要解决白云岩的成因问题，首先要确定大量古地层中的白云岩是原生沉积(淀)的还是次生交代的，进而要弄清白云石不能直接沉淀的机理，还要说明发生次生交代作用的富Mg流体的来源，最终要为富Mg流体如何与先期形成的钙质碳酸盐岩相互作用提供地质与水文地质模型。上述问题既是白云岩成因研究也是白云岩储层研究所涉及的关键性问题。结合前人研究成果，对目前较为流行的学说或机理进行阐述和讨论。一、白云石化作用的主要机理 （一）原生沉淀作用 关于白云岩的成因问题，人们最关心的是在近代碳酸盐沉积物中，是否有真正的原生的白云石，即是否真正有以化学沉淀的方式从水体中直接沉淀出来的白云石。现在，在常温、常压的条件下，在实验室中尚未合成出真正的、化学计量的白云石。 澳大利亚南部考龙泻湖中的原生白云石是在水很咸、PH值很高、植物很茂盛的条件下形成的。通过光合作用，植物从水中吸取CO2，从而使水的PH值增高，这就促使白云石沉淀。奥尔德曼和斯金纳（Alderman and Skinner，1957）曾注意到，孤立的湖水由于受慢慢下沉的细而白的沉淀物的影响，有时竟然变白了。这种白色的悬浮物已被确定，它们是很细的高镁方解石和富钙白云石的混合物。 （二）毛细管浓缩作用—准同生白云石化作用 在现代的热带地区的潮上带，例如在波斯湾南岸的潮上带，在其表层的碳酸盐沉积物中，正在进行着准同生的白云化交代作用。
白云岩的成岩作用 高计元 引言 自林克（Link）1909年在他的论文中首次提出了白云岩的成因假说以后,长时期以来,白云岩的成因一直是令人难以捉摸的一个谜。并且到目前为止这个问题在地质界中仍争论不休。争论的焦点主要集中在:(1)野外的地质现象与实验室内的实验结果之间不一致性;(2)现代白云岩与古代白云岩特征的对比问题。 白云岩成因问题的研究,可以分为两个阶段。其分水岭以X射线绕射对白云石的测定为标志。 X射线绕射技术的应用,对白云岩成因的研究引起了“革命性的变化”。在此以前,虽然研究白云岩问题的专家们在野外进行了大量的实地观察,但是始终没有能够找到原生沉淀的有序白云石。只是在X射线绕射技术应用之后,才很快地在现代的海洋沉积物中发现了高镁方解石和一些细粒的,用其它方法和技术无法鉴定出来的白云石。为更完满地解释白云岩在地质历史中的发生和发展开辟了一条道路。白云岩的研究,经历了一条从新到老,又从老到新的复杂过程。十九世纪末期,主要是研究现代的沉积物,后来过渡到以研究古代的白云岩为主,近二十年来则又逐渐地变为以研究现代的沉积物为主了。 1. 白云岩的分布 白云岩在地质历史中的分布是相当丰富的,它最常与灰岩共生,但也常与蒸发岩和陆源碎屑沉积物一起产出。如美国萨里纳(Salina)层和密执安南部密西西比的白云岩与石盐和石膏一起产出；侏罗纪的白云岩层通常与以石膏和红层（主要为非海相沉积物,或至少是没有直接的海相特征的沉积物）共生在一起。就体积而论,前寒武纪和早古生代中的白云岩远远超过其他地质时代,但以后也可以形成。然而,在晚古生代以后的地层中,似乎是灰岩远多于白云岩。现代的海洋沉积物中,几乎全都是由方解石和文石组成。只有在干燥的气候条件下的海岸盐沼地（萨布哈）、潮问带和湖泊中才发现有不厚的白云岩硬壳,如美国东南的安德鲁斯群岛和巴哈马滩,中东的波斯湾沿岸地区等。这里,白云岩几乎全部与石膏、硬石膏、盐岩等蒸发岩密切共生。在现代的沉积环境中似乎没有一处是白云岩大量沉积的场所。近年来,陆续发现了一些原生的白云石,尽管数量很少,环境很局限,但它的地质意义是十分巨大的。白云岩在地质历史上,有随时代的由老到新逐渐减少
成岩作用及研究进展 一、成岩作用的概念： 成岩作用diagenesis ：是指使松散沉积物固结形成沉积岩石的作用。形成岩石的各种地质作用的统称。如岩浆成岩作用、变质成岩作用、沉积成岩作用、花岗岩化作用、混合岩化作用等。通常所说的成岩作用是指沉积物沉积后至岩石固结，在深埋环境下直到变质作用之前发生的物理、化学的变化，以及埋藏后演示又被抬升至地表或接近地表的环境中所发生的一切物理、化学变化。直到固结为岩石以前所发生的一切物理的和化学的
（或生物）变化过程。一般包括沉积物的压实作用、胶结作用、交代作用、结晶作用、淋滤作用、水合作用和生物化学作用等。这些作用通常是在压力、温度不高的地壳表层发生的。当成岩物质被覆盖之后，由于厌氧细菌的作用，有机质腐烂分解，产生H2S 、CH4、NH3和CO2等气体，促使碳酸基矿物溶解成重碳酸盐，高价氧化物还原成低价硫化物，酸性氧化环境变为碱性还原环境。此时沉积物质发生重新分配、组合，胶体矿物脱水陈化、压缩胶结，最终固结为岩石。成岩作用一词最早由德国学者C.W.冈贝尔（1868 )提出，各国学者对这一名词所赋予的含义并不完全一致。 压实作用（compaction）又称压固作用、压缩作用，压实作用是沉积物最重要的成岩作用之一。指沉积物沉积后，由于上覆沉积物不断加厚，在重荷压力下所发生的作用。通过压实作用沉积物发生脱水，孔隙度降低，体积缩小，密度增大，松软的沉积物变成固结的岩石。例如泥炭，通过压实体积缩小（到1／20～1／30）后,便转变为坚硬的煤。研究资料表明，碎屑沉积物在300米深处，受压实作用影响，其所含75%以上的水已被排出，石英砂岩由40%左右的原始孔隙降低至30%～10%。 胶结作用是沉积物在成岩过程中的一种变化。沉积物的松散碎屑被胶结成坚硬岩石的作用。其胶结物的成分不同，也可以和碎屑物成分相同。前者如钙质胶结的钙质砂岩，后者如硅质胶结的石英砂岩。常见的胶结物有泥质的、铁质的、硅质的和钙质的等。 交代作用即变质过程中，围岩与侵入体发生物质交换，代入某些新的化学组分，代出一些原有的化学组分，从而使岩石的化学组成和矿物组成发生变化，形成新岩石。在这一过程中岩石成分发生显著变化，新矿物大量产生。交代作用主要表现在接触交代作用过程中。 结晶作用（crystallization）即形成晶体的作用，指物质在一定的物理化学条件下（温度、压力、组分浓度）转变为结晶质的作用。结晶的方式有：①气体结晶，如火山口硫蒸气冷凝形成硫磺晶体；②液体结晶，如盐湖中因蒸发使溶液达到过饱和而结晶出石盐、硼砂等，又如岩浆熔融体因冷却而结晶出长石、石英、云母等晶体；③固态非晶质结晶，如非晶质的火山玻璃质经过晶化而形成结晶质的石髓。
《成岩作用与沉积岩》教案
成岩作用与沉积岩 第一节成岩作用 成岩作用——自然界的各种松散沉积物变为坚固岩石的作用。 影响成岩作用的因素主要有： 1.内因方面：沉积物的原始成分和结构。 2.压力、温度、水和水溶液中的物质成分以及微生物和有机物。 成岩作用主要有：压固脱水作用、胶结作用、重结晶作用、微生物及有机质的作用。 一、压固脱水作用 压固脱水作用——在上覆沉积物形成的静压力作用下，使松散沉积物紧密结合失去水分的作用。 压固脱水作用的强度与压力大小及作用时间的长短成正比，常可形成某些特征性产物： 1.形成新的矿物：蛋白质－>玉髓，石膏－>硬石膏。
2.在泥质沉积物中产生页理构造，在碳酸盐沉积物中形成缝合线。 3.形成矿物晶体假象，如石盐假晶。 压固脱水作用是泥质沉积物成岩过程中的主要作用。 二、胶结作用 胶结作用——指胶结物质把碎层沉积物粘结起来变为坚固岩石的作用。 常见的胶结作用主要是碎屑沉积物的成岩作用。 三、重结晶作用 重结晶作用——沉积物中的矿物成分因压溶和固体扩散等作用，使物质中的质点重新排列组合的作用。 能够使小的颗粒变成大的品粒，也可使外晶质沉积物变为晶质体。如： 蛋白石（非晶质）?? ?→?压固脱水玉髓（隐晶质）??→?重晶质 石英（显晶质） 在碳酸盐沉积物中，重结晶作用最为普通。 四、微生物及有机质的作用 原生沉积物中一般含有大量的微生物，有喜氧的、有厌氧的，因而常改变溶液的酸碱度和氧化还原环境，使溶液中某些物质沉淀或结晶形成岩石。 第二节 沉积岩的特征 沉积岩——是由于沉积物在一定的埋藏条件下，经过复杂的
成岩作用所形成的层状岩石。 一、沉积岩中的矿物 组成沉积岩的常见矿物有石英、白云母、粘土矿物、钾长石、钠长石、方解石、白云石、石膏、硬石膏、赤铁矿、褐铁矿、玉髓、蛋白石等。 其中石英、钾长石、钠长石、白云母也是岩浆岩的常见矿物，因而它们是岩浆岩与沉积岩共有的矿物。此外，岩浆岩中常见的橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、中性及基性斜长石在沉积岩中很少出现，而岩浆岩中一般难以出现甚至不能存在的方解石、白云石、粘土矿物、石膏、硬石膏等在沉积岩中相当普遍。 二、沉积岩的颜色 沉积岩具有各种各样的颜色。为什么不同的岩石有着不同的颜色，这主要决定于它的岩石成分和沉积时的古地理环境，因此颜色是沉积岩命名的根据之一。例如由石英颗粒组成的石英砂岩，往往显示白色、灰白色；由正长石颗粒组成的长石砂岩，往往显示肉红、黄白等色。有时岩石的颜色是由于其中混入的某些微量成分染色而成的，例如岩石中含有少量的Fe203，就会呈现红色； 含有少量的FeO，就会呈现绿色；高价铁与低价铁的比例不同，又会呈现紫红、棕红、绿灰、黑色等。 描述岩石的颜色，常用复合名称描述，有时加以深浅字样，如紫红色、蓝灰色、深紫色、浅灰色等。凡是复合颜色，前面的是次要颜色，后面的是主要颜色。