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/4e12112630.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]。
其中以类质同象替换最为重要。
锶有4个稳定同位素,分别是84Sr,86Sr,87Sr和88 Sr。自然界中锶同位素成分并不是恒定的,它取决于含锶样品的Rb/Sr值及与铷伴生的时间长短[1],这是因为87Sr是由87Rb经β-衰变而来的,故随着87Rb的衰变,87Sr在地质历史过程中是逐渐增多的,即铷提供的放射性成因的锶逐渐增加。实际工作中,锶同位素组成一般用87Sr/86Sr来表示。一般认为,87Sr/86Sr 值不因物理、化学和生物过程发生同位素分馏作用[11],而主要是受到了锶来源的控制。
2 基本原理
储层成岩作用研究历来是储层地质学中的研究热点,但也是难点。虽然不同类型的储层有着不同的成岩演化过程,但对于主要的油气储层———陆源碎屑岩和碳酸盐岩储层而言,成岩作用研究的着眼点主要是成岩作用的产物自生矿物。通过对自生矿物成因和形成机制的研究反演储层自埋藏后所经历的一系列成岩作用过程(包括破坏性和建设性)。尽管储层成岩自生矿物种类很多(如粘土、沸石、石英、碳酸盐等矿物),但碳酸盐矿物(特别是方解石和白云石)由于在储层中分布普遍、能较好记录成岩流体地球化学特征以及其更容易被用于分析和对比,因而它们是储层锶同位素分析较为理想的对象。
由于锶主要是作为微量元素分散于地球表层的各种物质中,所以储层碳酸盐矿物中锶同位素的来源途径也是多种多样的。根据来源物质的性质一般可分为陆相、海相、地球深部三大来源。其中陆相主要包括了长石等陆源(铝)硅酸盐矿物和大气淡水等,海相主要包括了海相近同生水、同期或非同期海相碳酸盐碎屑等;地球深部主要包括了火山和其他热液流体等侵位物质[12]。锶同位素储层地球化学正是将储层碳酸盐矿物的锶同位素组成理解成上述三大来源共同混合的结果,不同地质背景(成因)的储层碳酸盐矿物,其锶同位素组成可能有很大差别:可以是单一来源、也可以是多来源混合。根据储层中不同组构碳酸盐矿物的锶同位素比值与壳源锶、幔源锶和近同期全球海水的锶同位素比值之间的差异,研究这些碳酸盐矿物的物质来源以及形成的相对时间,合理推测成岩过程中孔隙流体锶同位素组成的变化趋势,评估海相、陆相和幔源物质对成岩过程的影响[12],并获得这些碳酸盐矿物(原生的或自生的)形成的相对时间、被改造的程度,从而确定孔隙形成和被封堵的相对时间,为成岩历史恢复、孔隙演化提供有用的信息,为油气勘探中储层质量评价和预测工作提供了一个有效工具。
3 研究现状
锶同位素储层地球化学研究利用不同来源锶对储层碳酸盐矿物形成的不同影响这一原理,结合锶同位素地球化学的基本原理和近年研究成果,在储层地质学等方面的应用研究中取得了可喜的进展。
3.1 碳酸盐岩储层
对于锶同位素地球化学在碳酸盐岩储层成岩作用研究中的应用,国外有关学者早在上世纪80年代中后期就已经开始涉足,90年代该方面研究获得广泛关注和空前发展。研究内容主要集中于碳酸盐岩储层的成因及其形成机理等,尤其对加拿大西部沉积盆地泥盆系白云岩储层展开深入研究,并有大量成果公开发表,如Hairuo等[13]根据加拿大西部Presqu'ile 障壁岛粗晶白云石的锶同位素比值特征,证实富放射性成因锶的白云石化流体在全盆地范围内迁移的可能性;Machel等[14]通过对加拿大西部盆地中白云石和方解石锶同位素组成差异研究,认为这些碳酸盐已经经历了盆地流体构造排出以及碳酸盐胶结和重结晶等作用的影响;Mountjoy等[15]对比了阿尔伯达中西部Rimbey-Meadowbrook礁相和深盆泥盆系基质白云石和深埋碳酸盐胶结物的锶同位素比值特征,认为埋藏深度的增加对应着锶同位素比值的轻微升高; Lonnee等[16]根据阿尔伯达Rainbow南部油田中泥盆统Sulphur Point组鞍状白云石的锶同位素组成,认为这类白云石是由中泥盆统盐水和富放射性成因锶基底流体的大规模混合而成的热流体沉淀的;Conig lio 等[17]通过对加拿大安大略东南部Michigan盆地中志留统Guelph组生物礁和台地碳酸盐岩中白云石的锶同位素组成对比研究,认为这些白云石都反映了志留纪海水来源的特征;Green等[18]通过对阿尔伯达深盆中西部泥盆系埋藏白云岩锶同位素组成研究,证实了沉淀这些白云岩的孔隙水在白云岩化作用和埋藏过程中由于水-岩相互作用的影响而具有了更多的放射性成因锶。
与此同时,国外有关学者也利用锶同位素方法对世界其他沉积盆地中碳酸盐岩储层进行了深入研究,如Tobin等[19]利用美国阿拉巴马奥陶系碳酸盐建造中不同碳酸盐胶结物的锶同位素比值,提出不同的碳酸盐胶结物来源或成因的差异性;H itzman
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等[20]根据爱尔兰东南部Waulsortian灰岩中区域白云岩的锶同位素组成向北降低这一事实,认为大规模的区域白云岩化作用是由热盐水向北流动造成的;Com pton等[21]根据纳米比亚陆棚更新统白云石具有较高的锶同位素比值(包括氧同位素)证据,判断这类白云石是来源于蒸发海水和混合水;Azmy 等[22]通过对加拿大纽芬兰西部Port au Port Penin-sula下奥陶统Ag ua thuna组白云石的锶同位素组成研究,认为早期白云石的形成与海源流体有关,而后期白云石的形成则与具有更多放射性成因锶的成岩流体有关。
国内相关研究的开展较国外要滞后了相当长的一段时间,直到90年代中期以后部分专家学者才给予了足够的重视,如郑荣才等[23]利用川东黄龙组古岩溶储层碳酸盐矿物的锶同位素组成(包括碳、氧同位素组成),说明在溶蚀碳酸盐岩层的过程中大气淡水的流体性质和储层的古水文条件变化特征;黄思静等[24]根据塔里木盆地北部奥陶系储层碳酸盐矿物的锶同位素组成特征,系统阐述了不同成岩流体(深部流体或者大气淡水)对不同位置海相碳酸盐岩和非沉积碳酸盐岩的锶同位素组成造成差异的原因和形成机理;林会喜[25,26]和秦永霞等[27]分别根据济阳坳陷桩西埕岛地区下古生界潜山储层的白云岩及其后期充填物的锶同位素特征和其他证据,论证了白云岩的成因以及后期大气淡水古岩溶作用对储层发育的意义;张涛等[28]利用塔里木盆地塔河油田岩溶储层中不同碳酸盐岩的锶同位素组成识别了不同期次的古岩溶;黄思静等[29]根据四川盆地东北部三叠系飞仙关组白云岩的锶同位素组成讨论了白云岩化流体的性质及其白云岩的成因;刘存革等[30]也根据塔河油田岩溶缝洞中不同期次方解石的锶同位素组成特征,认为加里东中期的方解石与围岩重溶有关,而海西早期的方解石则与大气水的岩溶作用有关。
3.2 碎屑岩储层
国外关于锶同位素地球化学在碎屑岩储层成岩作用的应用研究虽然起步不晚(与在碳酸盐岩储层成岩作用中的应用研究基本同步),但文献相对较少。研究内容主要集中于砂岩储层中碳酸盐自生矿物和地层水的成因机制及其有关物质组分的迁移等,如M ozley等[31]根据阿拉斯加北部斜坡Sag River组和Shublik组中碳酸盐胶结物的锶同位素组成,恢复了沉淀不同期次碳酸盐胶结物的地层水的演化历史;Schultz等[32]利用加利福利亚San Jo a-quin盆地Stevens砂岩中碳酸盐胶结物的锶同位素组成演化研究钙元素的物质迁移,判断这些地层水的历史演化受到了斜长石的强烈影响;Prosser 等[33]根据大西洋Viking Graben北部(北海北部) Murchiso n油田Brent群Ranno ch组内部层控方解石胶结物的锶同位素特征,认为这些锶同位素组成高于中侏罗世海水值,沉淀方解石胶结物的孔隙水明显受到了富放射性成因锶的大气淡水影响;Mil-liken等[34]利用德克萨斯南部Frio组自生碳酸盐胶结物的锶同位素组成,证实了盆地深部砂岩更多地受到了放射性成因锶的影响;Winter等[35]根据Michigan盆地中奥陶统St.Pete r砂岩中白云石(包括硬石膏)的锶同位素组成,恢复了该盆地古生代流体演化历史,认为前两期流体与已经改变了的奥陶纪海水有关,第三期流体与受热的深盆盐水有关,而硬石膏则来源于那些与志留系石膏有关的稀释流体;Som mer等[36]利用地层水和方解石胶结物的同位素地球化学特征,可以较为有效地判断油藏储层的连通性;Tay lo r等[37]根据犹他-科罗拉多Boo k Cliffs上白垩统砂岩中碳酸盐胶结物的锶同位素组成,认为其中的铁白云石形成于早期的成岩作用,与海平面相对下降期间的大气淡水有关;Dos 等[38]通过对巴西Po tiguar裂谷盆地下白垩统Pen-dencia砂岩中方解石的锶同位素研究,认为这些方解石的一个主要来源是页岩;Ketzer等[39]根据爱尔兰西北部石炭系M ullag hm ore组河流、三角洲和浅海砂岩中碳酸盐胶结物的锶同位素特征,区分了不同期次沉淀的碳酸盐胶结物;Abdel-Wahab等[40]根据埃及Faiy um凹陷始新统Q asr El Sagha组Tem-ple段巨结核之间方解石胶结物的锶(氧)同位素特征,认为这些方解石胶结物是近地表早期沉淀的结果;Salem等[41]研究了埃及尼罗河三角洲上中新统Abu M adi气藏下切谷砂岩方解石胶结物的锶同位素组成,认为方解石中的锶元素主要来源于海源孔隙水和其他潜在来源。
国内有关碎屑岩储层的锶同位素地球化学研究成果直到近几年才有见及,但在针对我国特殊的陆相砂岩储层研究中已经取得了一定成效,如黄思静等[12]分别选用了近年科研实践中3个不同类型储层(南海珠江口盆地第三系海相砂岩、鄂尔多斯盆地三叠系陆相砂岩和渤海湾盆地济阳坳陷第三系陆相砂岩)的实例,详细论述了海相和非海相成岩流体对碎屑岩储层成岩作用的影响及其规律。吴富强等[42]从渤海湾盆地济阳坳陷第三系沙四段陆相砂岩中碳酸盐胶结物的锶同位素特征以及其他证据,
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论证了早第三纪渤南洼陷普遍存在与亚碱性-碱性岩浆有关的沉积期、成岩期后的热液活动,由此产生的初始强酸性含矿深部热流体是形成储层次生孔隙的主要因素之一。
4 不同成岩流体的锶同位素特征
储层中碳酸盐矿物所记录的成岩流体锶同位素比值信息及演化是与壳源锶、幔源锶和近同期全球海水等锶同位素来源密切相关,因而我们可以将储层的成岩流体划分为3类:海源成岩流体、陆源成岩流体和幔源成岩流体。
4.1 海源成岩流体的锶同位素特征
海源成岩流体最大的潜在来源是海水,包括开放或者囚禁的近同期海水,也可能来自于海相生物碎屑和碳酸盐岩屑溶解流体、海相蒸发岩和盐岩溶解和压实排出流体、海相泥页岩早期压实排出流体。这些海源流体在很大程度上记录了各自对应的近同期海水锶同位素组成,当这些流体进入到沉积岩层中并与沉积物(沉积岩)发生水-岩相互作用(如白云岩化作用、碳酸盐胶结作用等),那么这些成岩流体的碳酸盐产物(包括了交代产物、沉淀胶结物等)也将在很大程度上体现近同期海水的锶同位素特征,也就是说,这些记录成岩流体信息的碳酸盐胶结物的锶同位素比值主要分布在储层对应地质时期的近同期海水锶同位素比值附近,一般是前者略大于后者,如加拿大安大略东南部M ichigan盆地中志留统Guelph组生物礁和台地碳酸盐岩中白云石[17]、加拿大纽芬兰西部Port au Po rt Peninsula下奥陶统Aguathuna组早期白云石[22]、四川盆地东北部三叠系飞仙关组结晶白云岩[29]、南海珠江口盆地第三系海相砂岩中方解石胶结物[12],这些白云石(方解石)的锶同位素组成都接近于各自对应的近同期海水锶同位素组成,因而这些碳酸盐矿物的形成与海源流体有着密切的关系。
4.2 陆源成岩流体的锶同位素特征
陆源成岩流体可以是来自于大陆河流或者湖泊的大气淡水,这些流体溶解了大量地表陆壳风化带来的壳源锶,也可以是溶解有大量放射性成因锶(壳源锶)的其他成岩流体,如碎屑岩地层中陆源不稳定铝硅酸盐矿物(如斜长石、钾长石等)溶解形成的地层水。当具有大量放射性成因锶的流体与沉积物或沉积岩发生水-岩相互作用,那么这些成岩流体碳酸盐产物的锶同位素比值将远大于各自对应的近同期海水锶同位素比值,接近于风化或溶解的陆源物质的锶同位素比值(大陆古老岩石风化提供的全球锶同位素平均值为0.7119[43]、甚至可以更高),如美国阿拉巴马奥陶系碳酸盐建造中不同碳酸盐胶结物[19]、纳米比亚陆棚更新统白云石[21]、川东黄龙组古岩溶储层碳酸盐矿物[23]、塔里木盆地北部奥陶系储层碳酸盐矿物[24,28,30]、济阳坳陷桩西埕岛地区下古生界潜山储层的白云岩及其后期充填物[25-27]、犹他-科罗拉多Book Cliffs上白垩统砂岩中碳酸盐胶结物[37]都与大陆河流或者湖泊的大气淡水带来的大量地表风化的壳源锶有关。
同时,当成岩流体在深埋过程中穿越了碎屑岩(如砂岩、泥页岩)地层,并溶解了其中陆源不稳定铝硅酸盐矿物,使得这些地层水获取了大量放射性成因锶,因而这些成岩流体的碳酸盐产物也不可避免地具有很高的锶同位素比值,如前面提及的加拿大西部沉积盆地泥盆系白云岩储层中白云石和方解石[14-16]、加拿大纽芬兰西部Po rt au Port Peninsula 下奥陶统Ag uathuna组后期白云石[22]、阿拉斯加北部斜坡Sag River组和Shublik组中碳酸盐胶结物[31]、巴西Po tiguar裂谷盆地下白垩统Pendencia 砂岩中方解石[38]都与溶解有大量陆源不稳定铝硅酸盐矿物壳源锶的地层流体有关。
4.3 幔源成岩流体的锶同位素特征
幔源成岩流体主要与一些贯通沉积盆地基底的深大断裂有关,这些地球深部的幔源流体(热液流体)溶解了大量贫放射性成因锶(幔源锶),并可以通过深大断裂直接影响到沉积岩层的整个沉积期后作用;同时地层中近同期火山物质(如火山碎屑岩等)或者岩浆侵入岩体物质的溶解也可以带来大量贫放射性成因锶,那么这些受到幔源锶强烈影响的成岩流体则具有低的锶同位素组成特征,其沉淀碳酸盐产物的锶同位素比值将小于各自对应的近同期海水锶同位素比值,接近于地球幔源物质的锶同位素比值(如洋中脊热液系统物质的锶同位素平均值为0.7035[44]),如鄂尔多斯盆地三叠系陆相砂岩中碳酸盐胶结物[12]和渤海湾盆地济阳坳陷第三系陆相砂岩中碳酸盐胶结物[12,42]都与地球深部来源的贫放射性成因锶的幔源成岩流体有关。
5 结语
储层成岩作用研究是油气勘探开发工作中的重
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点。目前锶同位素地球化学方法在储层成岩作用研究中的应用作为一种新的有效的地球科学研究手段,在国内外已得到了很大关注,但相对于成熟的、已有深入研究的碳氧同位素储层地球化学而言,锶同位素地球化学方法在储层成岩作用研究中的应用,在包括样品的挑选、测试分析技术和基础研究工作等方面依然存在不少研究难点和盲点。同时由于这方面的研究主要是在锶同位素地球化学和锶同位素地层学的基础上发展起来的,那么这两门基础学科的深入研究显得尤为重要,其中能代表不同时期原始海水的锶同位素组成数据库的建立是目前锶同位素地球化学和锶同位素地层学研究领域中的难点,需要综合诸如精细沉积学、地层学、古生物学、测试分析技术等多学科加以进一步深入研究。
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APPLICATION OF STRON TIU M ISOTOPE G EO CHEMISTRY TO
TH E OIL AN D GAS R ESERVOIR DIAG ENESIS RESEARCH
HU Zuo -wei ,HUANG Si -jing ,WANG Chun -mei ,ZOU Ming -liang ,SUN Wei
(State K ey Laboratory of Oi l /Gas Reservoir Geology and Ex p loitation ,I nstitute o f S edimentary Geology ,Chengdu univ ersity o f Technology ,Chengdu 610059,China )
A bstract : A certain attention has been paid to the metho d o f stro ntium iso to pe g eo chemistry in research
of diagenesis o f oil reservoir .The paper presents the present situation of the applicable research o n stron -tium isotope geo chemistry to diagenesis of carbonate and clastic oil reservoir and deals w ith briefly the strontium isotope cha racteristics of the differently -sourced rock -forming flow s (ma rine ,co ntinent and mantle ).Key Words : stro ntium iso to pe ;reserv oir ;diagenesis ;g eo chemistry ;oil and gas geolog y
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第24卷 第2期
胡作维等:锶同位素方法在油气储层成岩作用研究中的应用
碎屑岩成岩作用的主要研究方法 确定矿物种类、形态、成分的方法 一、电镜扫描法 1.电镜扫描法的特点 分辨率高，放大倍数大（一般2000-5000倍），景深大，立体感强，制样简单。自1975 年开始用于石油地质。 2.电镜扫描法的原理 以扫描方式照射到实验样品的微区上，使样品产生各种不同的信息，然后分别收集和整理。 3. 主要应用 1) 观察微孔隙：普通显微镜对几十微米到几微米的孔隙不易研究，但是扫描电镜都可以做到。据国外研究，凡是>0.2微米的孔隙都能储油, 最近的研究发现0.1微米的微孔隙也可储油。 (2) 区别孔隙类型：原生、次生、孔隙全貌、溶蚀情况、裂缝、喉道分布 (3) 观察胶结物在砂岩中的分布方式 (4) 辨别胶结物 A. 粘土胶结 ?水云母－单体为片状、丝缕状、蜂窝状、羽毛状，集 合体为鳞片状、碎片状，蜂窝状，呈孔隙衬 垫，呈孔隙充填。 ?高岭石－假六方板状，集合体呈书页状；部分由长 石演变而来，一部分呈蠕虫状。 ?蒙脱石－单体为棉絮状，集合体为鳞片状、蜂窝状， 呈粒间充填 ?绿泥石－单体为针叶状，集合体为鳞片状、玫瑰花 状、绒球状，呈孔隙衬垫 ?埃洛石－针状、棒状、管状，集合体呈细管状，常由 水云母和蒙脱石转化而来 ?凹凸棒石－单体为纤维状，集合体束状或无规则缠绕 B. 沸石 ?斜方沸石－薄板状，板厚2-5微米，板长20-30微米，有的呈细长板条状，晶面上可见到球状硅质小晶粒，集合体呈束状 ?片沸石－基本同上 ?方沸石－等轴 ?浊沸石－板状，短柱状，有解理，形态类似长石 C. 硅质 ?方英石－5微米左右的球体，注意与绿泥石区别。自生石英加大 D. 硫化物 ?黄铁矿－莓球状和八面体；代表PH＝8-9还原环境 E. 碳酸盐：区分不同期次（晶形、大小、包体）
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
辽东湾J25—1油田古近系成岩作用研究 通过岩心观察、岩石薄片鉴定、扫描电镜分析和重矿物鉴定等资料，综合运用沉积岩石学、层序地层学、储层地质学、沉积地球化学等理论方法，对辽东湾J25-1油田古近系进行成岩作用研究。辽东湾J25-1油田储集层的长石和岩屑含量较高，其储层砂岩类型主要为岩屑长石砂岩、长石砂岩。其成岩作用包括压实作用，胶结作用，交代蚀变作用，重结晶作用。其中，碳酸盐的胶结作用对J25-1油田的影响最大，胶结形式主要是孔隙式胶结和基底式胶结。 标签：辽东湾；古近系；J25-1；成岩作用 J25-1地区处于渤海湾盆地辽东湾海域西部的辽西低凸起中部，辽东湾盆地的5个次级构造单元中，辽西低凸起的分布范围以及纵向连续性方面规模较大（图1）。文章对该井的诸多岩石薄片、扫描电镜、粒度分析、以及古生物资料进行了鉴定观察以及综合分析，明确研究区主要成岩作用及其特征。不同类型的成岩作用在储层的孔隙演化中起至关重要的作用，因此对成岩环境的研究是目前的研究重点与热点，同时在储层预测中更起到关键作用。 1 研究区域地质概况 J25-1油田地处辽西低凸起北部倾末端，西临辽西凹陷中北洼，东挨辽西一号断层和辽西低凸起。位于辽西中洼和辽西北洼之间的反转构造带上，东北方向向辽西凹陷下倾，西南方向和25-1S油田以鞍部连接。据研究区的钻探结果可知，研究区岩性以大套厚层泥岩为主，泥岩中部集中发育一套厚度达100余米的砂层，单砂层厚度不均。沙三段上亚段缺失，沙三段下亚段为泥岩与灰质粉砂岩不等厚互层（图2）。有多套烃源岩，是有利的油气成藏区带，其最主要的生烃层系为沙三段烃源岩，沙三段以及沙二段位主力油层段。 2 岩石组构特征分段统计 根据16口井诸多岩石薄片鉴定报告，并根据砂岩成因分类进行三角图投点（图3）。辽东湾J25-1地区油气藏储集层的长石和岩屑含量较高，其储层砂岩类型主要为岩屑长石砂岩、岩屑长石砂岩、长石砂岩，岩屑成分以火山岩岩屑和变质岩屑为主。该地区的胶结作用主要包括碳酸盐胶结、粘土矿物胶结、偶见石英次生加大胶结，最常见的是碳酸盐胶结，粘土矿物胶结其次。胶结类型多见孔隙式胶结，偶见基底式胶结。胶结物主要表现为方解石、菱铁矿及白云石，偶见少量高岭石和重结晶的泥质胶结物。矿物颗粒分选中-差，次棱角状为主，结构成熟度中等，成分成熟度低。从物性特征来看（图4），J25-1油田储层孔隙度较高，平均在15～25%，渗透率较高，属于高孔高渗储层。 3 成岩作用类型及特征 J25-1井的碎屑岩在埋藏过程中主要经历了压实作用、胶结作用以及交代蚀
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/4e12112630.html,/journal/ag https://https://www.doczj.com/doc/4e12112630.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/4e12112630.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]。
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。
沉积岩的形成过程和机制 沉积岩的形成过程一般可以分为先成岩石的破坏（风化作用和剥蚀作用）、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用等几个互相衔接的阶段。但这些作用有时是错综复杂和互为因果的，如岩石风化提供剥蚀的条件，而岩石被剥蚀后又提供继续风化的条件；风化、剥蚀产物提供搬运的条件，而岩石碎屑在搬运中又可作为进行剥蚀作用的“武器”；物质经搬运而后沉积，而沉积物又可受到剥蚀破坏重新搬运，等等。 1、风化作用： 地壳表层岩石（母岩）在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下，使得岩石松散、破碎、分解的地质作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和溶解物质。 1）物理风化：主要发生机械破碎，而化学成分不改变的风化作用。主要影响因素有：温度变化、晶体生长、重力作用、生物的生活活动（人类活动）、水、冰及风的破坏作用。物理风化总趋势是使母岩崩解，产生不同尺度岩石碎屑和矿物碎屑。 2）化学风化：在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新矿物的过程。主要影响因素：水、二氧化碳、有机酸等。化学风化总趋势：不仅使母岩破碎，而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变，同时在表生条件下形成粘土物质、各种氧化物和化学沉淀物质如：各种粘土矿物,赤铁矿、褐铁矿、铝土矿、煫石（SiO2)等氧化物及碳酸盐矿物等。 3）生物风化：在岩石圈的上部、大气圈的下部和水圈的全部,几乎到处都有生物存在。因此生物，特别是微生物在风化作用中能起到巨大的作用。生物对岩石的破坏方式既有机械作用，又有化学作用和生物化学作用；既有直接的作用，也有间接的作用。主要影响因素有细菌、O2、CO2、有机酸。生物风化途径：氧化还原反应、吸附作用、络合物作用。 2、搬运与沉积作用 沉积物发生的搬运和沉积的地质营力：主要是流动水和风为主，其次是冰川、重力和生物。由于沉积物性质的差异，常见的搬运方式有：机械搬运和沉积、化学搬运和沉积、生物搬运和沉积。 1）机械搬运和沉积： A．流水的机械搬运和沉积作用。流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需要的流速叫做开始搬运流速，开始搬运流速要大于继续搬运业已处于搬运状态的碎屑物质所需的流速，即继续搬运流速。一般来说，开始搬运流速要大于继续搬运流速。 B．空气的搬运与沉积作用。只能搬运碎屑颗粒，搬运能力小，以跳跃搬运形式为主且受地形和地物影响大。 C．冰川的搬运与沉积作用。流动方式是塑性流动和滑动，搬运能力巨大； 搬运对象为碎屑颗粒，沉积位置在雪线以下——冰渍物，经流水改造，形成冰水沉积。
《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。
1.沉积岩:是在地表和地表下不太深的地方形成的地质体，是在常温常压下由风化作用、生物作用和某种火山作用形成的物质经过一系列改造（如搬运、沉积和成岩等作用）而形成的岩石。 2.沉积岩的分布：自然界分布最多的沉积岩为页岩、其次是砂岩和石灰岩，三者占沉积岩总量的95%以上。 3.组成沉积岩的原始沉积物质来源有：(1)陆源物质-母岩的风化产物(2)生物源物质-生物残骸和有机质(3)深源物质-火山喷发碎屑物质和深部卤水(4)宇宙源物质-陨石。 4.风化作用就是指地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素作用下，在原地发生物理和化学变化的一种作用，根据作用的性质和因素不同，分为三大类型：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。 5.母岩风化作用的阶段性：Ⅰ碎屑阶段；Ⅱ饱和硅铝阶段；Ⅲ酸性硅铝阶段；Ⅳ铝铁土阶段 6.母岩风化产物类型：(1)碎屑残留物质(2)新生成的矿物(3)溶解物质 7.沉积物发生搬运和沉积的地质营力主要是流水和风，其次还有冰川、重力、生物等。 8.流水分类：（1）急流：福劳德数Fr>1，高流态，代表一种水浅流急的流动特点（2）缓流：福劳德数Fr<1，低流态，代表一种水深流缓的流动特点（3）层流：一种缓慢的流动，流体质点作有条不紊的平行线状流动，彼此不相掺混（4）紊流：一种充满了旋涡的急湍的流动，流体质点的运动轨迹极不规则，流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混。 9.尤尔斯特隆图解(1)颗粒开始搬运的水流速度要比继续搬运所需的流速大。 (2)0.05-2mm的颗粒所需的始动流速最小，而且始动流速与沉积临界流速相相差也不大。故常呈跳跃式前进。 10. (3)大于2mm的颗粒其搬运与沉积的两个流速曲线更接近，但两者的流速值也都是随着粒径的增大而增加。故砾石不能长距离被搬运，并多沿河底呈滚滚动式前进。 11. (4)小于0.005mm的颗粒，两个流速相差很大。因而粉砂(0.05-0.005mm)和粘粘土(小于0.005mm)物质一经流水搬运，就长期悬浮于水体之中不易沉积下来来。而且它们沉积之后又不易呈分散质点再搬运，即使水速发生急剧改变，也也只是冲刷成粉砂质或泥质碎块继续搬运。故在海洋和湖泊的波浪带的沉积沉积物中冲刷的“泥砾”是常见的。 10.沉积物重力流：是一种在重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体，也有人称其为块体流或沉积物密度流。它是不符合内摩擦定律的非牛顿流体。将水下重力流分为四类：碎屑流或泥石流、颗粒流、液化沉积物流和浊流。 11.浊流是一种高密度的流体，常以体积巨大的块体进行运移，故又称为密度流或块状流。 12.浊积岩中最特征的沉积构造是粒序层理(或称递变层理)和微细水平层理。 从岩石组合看，为均匀稳定的砂岩与更稳定的深海页岩互层，组成韵律层 理。浊积岩的剖面结构，即鲍玛层序，通常由五种岩性组成，从下到上顺次为： T1，底部粗粒递变层： T2，下平行纹层： T3，流水波纹层： T4，上水平纹层： T5，深海页岩层： 13.沉积分异作用：母岩的风化产物在搬运和沉积过程中，会按颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分等在地表依次沉积下来，称为沉积分异作用。 14.固结作用：泛指松散堆积物转变为固结岩石的过程，它是通过胶结作用.压实作用.甚至重结晶作业.生物的粘结作业等共同完成的。 15.重结晶作用：指矿物组分以溶解-再沉淀或固体扩散等方式，使得细小晶粒集结成粗大晶粒的过程. 16.组成层理的要素有细层、层系、层系组。
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
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.