碎屑岩成岩作用和储层岩石学研究新进展
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收稿日期:2006-04-08;改回日期:2006-05-22 基金项目:国家“973”项目“多种能源矿产成生-富集环境和成藏(矿)机理”资助项目(项目编号:2003CB214603) 作者简介:杨仁超(1976-),男,讲师,山东科技大学在读博士,研究方向为沉积学与层序地层学。
文章编号:1006-6535(2006)04-0001-05储层地质学研究新进展
杨仁超(山东科技大学,山东 青岛 266510)
摘要:从火山岩、碎屑岩、碳酸盐和基岩等储层类型方面综述了近年来储层地质学的新进展,论述了层序地层学、地震地层学和地球化学与储层地质学结合产生的前缘交叉学科的研究现状,并指出了储层地质学面临的挑战和发展方向。关键词:储层地质学;储层类型;研究进展中图分类号:P539.2 文献标识码:A
前 言随着油气勘探开发实践的不断深入,储层地质学研究受到人们的普遍重视,从而得到迅速发展。其研究领域越来越广泛,除传统的碎屑岩储层和碳酸盐岩储层外,火山岩储层、基岩储层、致密储层和深部储层等非常规储层的发现和研究,都极大地扩充了储层地质学的研究范畴,丰富了储层地质学研究的内容。储层地质学研究既包括各种盆地类型、油气藏类型,也涵盖不同沉积体系、沉积层序类型和各种储集层类型。而沉积学、层序地层学、地震地层学、地球化学、地球物理学等相关学科与储层地质学的相互交叉融合,产生了成岩层序地层学、地震储层学、储层地球化学等一系列地学边缘、交叉学科。储层地质学研究取得了一系列新进展,同时也面临着巨大的挑战。1 储层地质学研究新进展1.1 油气储层类型1.1.1 火山岩储层随着油气勘探开发事业的发展,在20世纪90年代末期出现了一门边缘学科———火山岩储层地质学。火山岩储层作为一种特殊的油气储层类型引起油气地质工作者的广泛关注。其研究手段和方法不仅包括野外和岩心观察、微观测试分析,还包括测井和地震等地球物理资料的应用。含火山岩盆地的环境分析是火山岩相带分布预测及火山岩储层预测的基础,而火山岩储层表征是火山岩储集性评价和火山岩油藏评价的前提。火山岩储层地质学的任务是深入研究火山岩油气储层的宏观展布、内部结构、储层参数分布、孔隙结构等特征,以及在火山岩油气田开发过程中储层参数的动态变化特征,为油气田勘探和开发服务[1]。火山岩储
碎屑岩储层微观孔隙特征研究碎屑岩是一种由碎屑颗粒堆积而成的沉积岩,常见于多种地质环境中。
碎屑岩储层以其丰富的孔隙和渗透性,成为重要的石油和天然气储层。
为了更好地探索碎屑岩储层潜力,科学家们通过对其微观孔隙特征的研究,揭示了碎屑岩储层的复杂性。
碎屑岩储层的微观孔隙特征对于确定岩石物理性质和流体运移特征至关重要。
首先,孔隙类型是判断碎屑岩储层储层类型、成岩环境和岩石演化历史的重要依据之一。
根据孔隙特征的不同,可以将碎屑岩分为溶解孔和非溶解孔两大类。
溶解孔形成于溶解作用的作用下,由于碳酸盐矿物的溶解或者淋滤作用形成的。
非溶解孔主要包括压实物和岩相调整物两种类型。
这些微观孔隙特征的研究可以帮助我们确定碎屑岩储层的类型及其成岩环境。
其次,微观孔隙特征对于评价碎屑岩储层的储层质量具有重要意义。
纳米级的孔隙和喉道是碎屑岩流体储集和运移的关键通道。
研究发现,碎屑岩中呈现出多尺度孔隙分布的情况,其中包括毫米级、微米级和纳米级孔隙。
孔隙的连通性及喉道的连通性是评价岩石物理性质的重要因素。
这些微观孔隙特征可以通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和同步辐射X射线CT(SR-CT)等技术进行表征。
因此,了解和研究碎屑岩储层的微观孔隙特征,对于评价储集过程中的水、油等流体的运移特征至关重要。
此外,碎屑岩储层微观孔隙特征的研究对于开发有效的改造技术和提高采收率也起到了重要作用。
孔隙结构及孔隙特征的差异导致了不同类型的流体在储层中的吸附、渗流和扩散特性的差异。
因此,研究和探寻碎屑岩储层中孔隙结构和微观孔隙特征的分布规律,对于开展合理的增油和增气措施具有重要的意义。
最后,由于碎屑岩储层形成时间长、压实度高等因素的影响,微观孔隙特征往往表现出各种复杂性。
在储层开发中,由于孔隙随时间的演化和成岩压力的重分配,储层性质会随之变化。
因此,需重点研究碎屑岩储层中孔隙的演化过程,并结合岩石力学和化学等多学科的技术手段,深入探讨碎屑岩储层中微观孔隙特征的形成机理。
碎屑岩成岩作用及其对储层的影响——以鄂尔多斯盆地镇泾地区为例刘长利;刘欣;张莉娜;陈贞龙;李吉君;王伟明;马锋【期刊名称】《石油实验地质》【年(卷),期】2017(039)003【摘要】基于岩心观察、铸体薄片、扫描电镜、阴极发光等测试,对鄂尔多斯盆地镇泾地区延长组储层开展了成岩作用类型、成岩序列等研究.结果表明:(1)溶蚀孔的形成不仅有长石溶蚀的贡献,而且还有长石蚀变形成沸石的二次溶蚀贡献;微裂缝的形成是石英在强烈压实作用下导致的硅质微碎裂;晶间孔和粒间孔的形成与成岩早期形成的白云石抑制压实作用的进行密切相关;(2)早期形成的绿泥石膜,因成岩环境的改变,脱出大量的铁和镁离子,并在水解溶蚀作用下与絮凝胶体形成叶片状绿泥石,封堵孔隙;(3)镇泾地区成岩序列演化特征揭示,早期碳酸盐胶结物自形程度比较高;绿泥石膜是成岩初期的产物,第二期绿泥石多呈叶片状产出;早期浊沸石交代斜长石,在后期的溶蚀改造为储层提供了较好的储集空间;长石溶蚀形成书页状高岭石.【总页数】7页(P348-354)【作者】刘长利;刘欣;张莉娜;陈贞龙;李吉君;王伟明;马锋【作者单位】中国石化华东油气分公司勘探开发研究院,南京 210000;中国石化华东油气分公司石油工程技术研究院,南京 210000;中国石化华东油气分公司勘探开发研究院,南京 210000;中国石化华东油气分公司勘探开发研究院,南京210000;中国石油大学(华东) 非常规油气与新能源研究院,青岛 266580;中国石油大学(华东) 非常规油气与新能源研究院,青岛 266580;中国石油勘探开发研究院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TE122.21【相关文献】1.致密碎屑岩储层"甜点"形成及保持机理r——以鄂尔多斯盆地西南部镇泾地区延长组长8油层组为例 [J], 刘春燕2.鄂尔多斯盆地镇泾区块长8储层成岩作用及孔隙演化研究 [J], 徐梦龙;何治亮;刘春燕;刘焕涛;尹伟3.镇泾地区东北部长81^2低渗透碎屑岩储层成岩演化及致密化成因 [J], 吉园园; 高一龙; 郑锟4.鄂尔多斯盆地南部上古生界致密碎屑岩储层预测——以镇泾地区为例 [J], 陆红梅;张仲培;王琳霖;卞昌蓉;孙宜朴;卢颖忠5.鄂尔多斯盆地镇泾区块延长组长8^1储层成岩作用特征及其对储集物性的影响[J], 张霞;林春明;陈召佑;周健;潘峰;俞昊因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
碎屑岩储层评价的方法及技术碎屑岩是油气聚集的重要场所,是油气田勘探和开发的直接目的层。
在我国陆相碎屑岩储集层占已发现油气田地质储量的90%。
因此,发展和加强碎屑岩储层的研究具有重要的科学意义和实际意义。
碎屑岩储层评价的主要类容包括:岩石学研究,沉积相分析,成岩作用研究,温度和压力分析,储集空间和物性评价,含油性评价和综合评价七个方面。
岩石学研究的内容包括颜色,成分,结构,沉积构造和沉积岩的分类。
成分研究包括颗粒成分和填隙成分的研究;碎屑岩结构研究包括碎屑岩颗粒本身特征,胶结物特征及碎屑岩和填隙物之间的关系等;沉积构造研究包括层理,层面构造,变形构造,生物扰动构造和化学成因构造的研究。
沉积相分析是指通过对沉积剖面的岩性,古生物及地球化学的相标志的研究今儿恢复地质时期沉积环境及其演变规律的一种研究方法。
研究内容包括岩性标志,古生物标志和地球化学标志。
碎屑岩储层的成岩作用研究是在对岩心或者野外地质剖面详细观察描述并系统采集样品的基础上进行的。
包括随些谈颗粒的成岩变化,结构的成岩变化,成岩定向组构的形成和胶结物类型及世代。
储层温度压力评价的内容包括储层温度,储层压力。
储层温度评价又包括现在地温环境,储层古地温和储层温度的性质的评价。
地层温度的测量方法有两种:1,随测井仪器测量;2,随地层测试器测量。
古地温研究方法又两种:一是以镜质体反射率为地温计的方法;二是粘土矿物及其他自生矿物地温计法。
压力评价方法有:1,录井方法;2,地球物理测井方法。
储层储集空间和物性评价的内容包括:岩样表面的孔隙特征,岩心表面的裂缝特征,孔隙的成因类型,孔隙按大小分类,孔隙的结构特征,储层物性和储层的非均质性。
其评价方法有地质录井方法,地球物理测井方法,用试油试采资料确定地层的有效渗透率,确定裂缝性储层,实验室分析方法和数学地质方法。
储层含油气性评价是储层评价的核心内容,其内容包括确定储层含油气类型,划分岩石的含油气级别;判断留题类型;确定留题类型,建立流体分布剖面和建立判断油气水层各项指标的标准。
碎屑岩储层物性与石油勘探引言:石油勘探是为了发现和开采石油资源而进行的一系列地质勘查和工程技术活动。
而在这个过程中,了解储层的物性是非常重要的一步。
本文将聚焦于碎屑岩储层的物性特点以及在石油勘探中的应用。
一、碎屑岩储层的物性特点碎屑岩是由岩石碎屑颗粒经过运动、沉积、压实等过程形成的。
碎屑岩具有多孔性、非均质性和吸附性等特点,这些特点直接影响储层的物性。
首先,碎屑岩储层普遍具有高孔隙度和高渗透率,使得其有很强的储集石油和天然气的能力。
其次,碎屑岩储层的非均质性较高,即岩石的物性参数在不同位置存在差异,这对于储层的勘探和开发提出了一定的挑战。
最后,由于碎屑岩具有吸附性能,可以吸附大量的油气在岩石颗粒表面,进一步增加储层的含油饱和度。
二、储层物性对石油勘探的影响碎屑岩储层的物性对石油勘探过程中的勘探方案、钻井设计和生产管理等都有重要的影响。
首先,在勘探方案设计中,需要了解储层的渗透性、孔隙度以及饱和度等物性参数,以确定勘探的目标区域和钻探的方向。
其次,在钻井设计中,需要根据储层的物性和沉积环境,选择合适的钻头和钻井液等工具,以便顺利地穿过储层并获取有关储层的物性数据。
最后,在生产管理中,储层的物性能够影响油气的流动性和采收率,因此需要根据储层的物性进行合理的生产调控和增产措施。
三、物性参数的测量与评估方法在石油勘探中,测量和评估储层物性参数是非常重要的一步。
目前常用的物性参数测量和评估方法包括实验室试验和地震勘探技术。
实验室试验主要通过岩心样品的采集和室内实验,获得岩石的孔隙度、渗透率、饱和度和压裂参数等物性参数。
而地震勘探技术则是通过地震波在地下传播的反射和折射现象,获得地下岩石的物性信息。
这种非破坏性测量方法可以对大范围的区域进行测量和评估。
四、碎屑岩储层物性在石油勘探中的应用案例碎屑岩储层的物性在石油勘探中有着广泛的应用。
以页岩气勘探为例,通过对碎屑岩储层的物性参数测量和评估,可以确定页岩的储存能力、开发潜力和经济性。
第36卷第2期2024年3月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSV ol.36No.2Mar.2024收稿日期:2023-01-31;修回日期:2023-02-17;网络发表日期:2023-11-28基金项目:自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室开放基金(编号:cdcgs2020003)资助。
第一作者:张文播(1993—),女,成都理工大学在读硕士生,研究方向为油气储层地质学。
地址:(610059)四川省成都市成华区二仙桥街道东三路1号成都理工大学。
Email :*****************。
通信作者:杨田(1989—),男,研究员,博士生导师,主要从事沉积学和油气储层地质学相关的科研和教学工作。
Email :********************/*******************.cn 。
文章编号:1673-8926(2024)02-0136-11DOI :10.12108/yxyqc.20240213引用:张文播,李亚,杨田,等.四川盆地简阳地区二叠系火山碎屑岩储层特征与成岩演化[J ].岩性油气藏,2024,36(2):136-146.Cite :ZHANG Wenbo ,LI Ya ,YANG Tian ,et al.Characteristics and diagenetic evolution of Permian pyroclastic reservoirs inJianyang area ,Sichuan Basin [J ].Lithologic Reservoirs ,2024,36(2):136-146.四川盆地简阳地区二叠系火山碎屑岩储层特征与成岩演化张文播1,李亚2,杨田1,彭思桥2,蔡来星1,任启强1(1.成都理工大学沉积地质研究院,成都610059;2.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院,成都610041)摘要:火山碎屑岩油气藏作为重要的非常规油气藏,对油气增储上产具有重要的意义。
下日哈坳陷二叠系碎屑岩储层成岩作用赵军辉;周立发【摘要】通过野外观察、薄片鉴定、扫描电镜、阴极发光和物性等资料分析,对南祁连盆地下日哈坳陷二叠系碎屑岩储层的岩石学特征、成岩作用过程进行研究.研究结果表明:该区碎屑岩主要由石英砂岩、长石石英砂岩和长石砂岩组成,主要成岩作用类型有压实作用、胶结作用、交代作用和溶蚀作用,成岩演化阶段已达到中成岩阶段A期及中成岩阶段B期.%Based on researches by means of the field observation, ordinary thin sections, scanning electron microscope and reservoir property analysis, the authors studied the petrologic and diagenetic characteristics of the Permian clastic rock reservoirs of Xiariha depression in South Qilian basin, and the result shows that clastic rock in this area are mainly composed of quartz sandstone, feldspar quartz sandstone and the feldspar sandstone and have mainly experienced such actions as compaction, cementation, metasomatism and corrosion, with the evolution reaching the middle diagenetic stage A and the middle diagenetic stage B.【期刊名称】《河北工程大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(028)003【总页数】6页(P52-57)【关键词】南祁连盆地;下日哈坳陷;二叠系;成岩作用【作者】赵军辉;周立发【作者单位】西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系,陕西西安710069;西北大学大陆动力学国家重点实验室/地质学系,陕西西安710069【正文语种】中文【中图分类】P544.4近年来,随着油气勘探领域的不断扩展,我国对青藏高原的石油地质研究逐步展开,并取得了初步成果。
火成岩发育区碎屑岩储集层研究【摘要】以ty地区为例,发育多期次不同厚度的火成岩。
地震方法能确定火成岩的深度和范围,与测井等资料相结合亦能划分岩性岩相。
火成岩的出现是火山、地震等强烈的构造运动的产物,构造应力作为油气二次运移的重要动力来源,对油气成藏有着重要的意义。
在高精度的波阻抗反演支持下,对火成岩发育区内的碎屑岩储层预测有良好的勘探效果[1]。
【关键词】火成岩波阻抗反演含气碎屑岩ty地区位于辽河盆地东部凹陷中央断裂构造带南段,该区勘探40余年,已发现沙一段、东营组,馆陶组及上第三系明化镇组四套含油体系。
东营组发育多套不同期次及厚度的玄武岩及少量蚀变玄武岩。
火山喷发中心不固定,块构造落实难度大,储集条件复杂,油气运移及保存条件不清,储层储集性能变化快,勘探难度较大。
文章针对以上问题,从测井出发,结合储层反演,及属性和成藏条件分析,对ty地区东营组进行了深入的研究。
1 火成岩测井识别与敏感性分析不同的岩体,乃至于不同种类的火成岩,具有不同的物性特征。
阻抗值同时也受到埋深等因素影响。
交汇图法是一种测井资料的解释技术,它是把两种测井数据在平面图上交汇,根据交汇点的坐标定出所求参数的数值和范围的一种方法。
结合测井资料和录井资料分析上看,火成岩对自然伽马、深浅电阻率及波阻抗曲线较为敏感。
在同一深度范围内,火成岩较其他岩性而言,呈现低自然伽马、高波阻抗特征。
在对全区的井资料做出处理和整理后,用阻抗和伽马曲线做交汇图,做出敏感性分析。
对照录井资料显示,本区东一段火成岩伽马值一般在60gapi以下,阻抗值为8.0kg/ m3*m/s以上。
从交汇图显示的效果来看,波阻抗反演能对与火成岩有较好的显示。
在对地震资料精细解释的基础上,结合井、震相结合的技术,完成高分辨率的波阻抗反演预测出工区有利含气碎屑岩储集体及有利岩相带的空间展布规律,对工区范围内的碎屑岩储集体进行综合评价,为寻找有利目标为下一步钻探提供可靠依据。
2 高精度的正反演及属性分析正演模拟是指用物理模型和数学模型代替地下真实介质,用物理实验和数学计算模拟地震记录的形成过程,以得到理论地震记录的各种方法和技术。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!科技情报开发与经济SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2010年第20卷第22期ModernScienceandTechnologyandtheEnvironmentalProtectionSUNDong,SUNYiABSTRACT:Thispaperexpoundstheprogressofresearchesonthemembraneseparationtechnique,thetransgenicplant,thecolorcottontechnologybasedongeneticengineering,theapplicationofbiosensorandtheapplicationofcultivatingnewplantsbyusingphotosynthesisinenvironmentalprotectionfield,andreviewstheseapplicationachievements.KEYWORDS:environmentalprotection;colorcottonbasedongeneticengineering;transgenicplant
1成岩作用的研究历程成岩作用与储集层性质密切相关,因此一直是沉积学和油气地质学研究者关注的焦点之一。成岩作用系沉积作用以后在被埋藏的沉积物中所发生的作用[1]。“成岩作用”一词由Von
Gumbel1968年在其著作《GeognostischeBeschreibungdesOstbayerischenGrenzgebirges》中首次提出。成岩作用的研究经历了不同的发展阶段。20世纪60年代,随着岩石矿物测试仪器的迅速发展,成岩作用研究工作中引进了物理化学、热力学和有机地球化学等理论,在方法和测试数据的解释方面取得了突破性的进展。我国研究者在20世纪60年代也逐渐重视成岩作用研究工作,20世纪80年代初,中国石油学会和中国沉积学会组织举办了我国第一次成岩作用学术讨论会和成岩作用讲习班,对国内成岩作用的研究产生了巨大影响[2]。李忠等[3]对成岩作用的发展历史进行了总结,将成岩作用的研究总结为4个大的阶段(见表1)。
塔中地区古生界碎屑岩成岩作用及其对储层的影响徐燕军;于炳松;钟大康【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2013(000)003【摘要】通过取心井常规薄片、铸体薄片、扫描电镜、X 衍射等资料的分析,研究了塔里木盆地塔中地区古生界碎屑岩成岩作用及其对储层发育的影响。
研究结果显示,研究区碎屑岩储层处于中成岩 A 期,且经历的主要成岩作用有压实与压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和重结晶作用等。
另外,这些成岩作用对储集层孔隙发育及储层性质具有明显的影响:压实与压溶作用、交代、胶结作用、石英长石的次生加大以及重结晶作用使储层孔隙体积减小、物性变差,如压实与压溶作用使本区储层孔隙度损失14.1%~25.3%,交代、胶结作用使孔隙度损失13.9%;溶蚀作用是增加储集空间、改善储层物性最重要的成岩作用,如石英、长石及岩屑颗粒的溶蚀作用使储层产生次生孔隙,导致本区储层孔隙度平均增加6%~8%。
【总页数】5页(P11-14,28)【作者】徐燕军;于炳松;钟大康【作者单位】中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083;中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083;中国石油大学地球科学学院,北京 102249【正文语种】中文【中图分类】P588.2【相关文献】1.塔河地区及周边古生界碎屑岩储层特征 [J], 韩朝刚2.塔里木盆地古城地区下古生界碳酸盐岩成岩作用及储层孔隙特征 [J], 卢曦3.雪峰山西侧地区下古生界海相白云岩储层的成岩作用 [J], 张娣;李嵘;杨平;汪正江4.塔中地区石炭系碎屑岩储层成岩作用对孔隙演化控制的定量研究 [J], 王华;郭建华5.南华北地区下古生界碳酸盐岩成岩作用及其对储层的影响 [J], 时国;田景春;吴永良;张长俊;张翔;杜建波;何明喜因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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(Von 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。 在五十年代以前,成岩作用的研究多限于描述性的工作。60年代以来人们着重研究成岩作用过程及其相对时间顺序,成岩环境和不同环境下形成的成岩结构。有许多著作将古代的岩石与现代沉积物相对比,做了许多详细的近地表的早期成岩组构的岩石学研究和地下的埋藏成岩作用研究。 1砂岩次生孔隙的研究 七十年代以来,砂岩成岩作用研究的最重要突破是发现了砂岩中有大量成岩作用形成的次生孔隙及其形成机制。随着油气勘探和研究的进展,现已证实有些砂岩油气储层的孔隙往往以次生的为主,否定了砂岩中都是原生粒间孔隙的传统概念。近年来在砂岩次生孔隙成因机理的研究方面有了新的进展。新成果表明,硅酸盐矿物(包括石英)的溶蚀比过去所报导的更普遍。Boles(1983)研究了加里福尼亚州南部和得克萨斯州中新世盆地,认为斜长石是形成次生孔隙的重要矿物,斜长石沿解理面比垂直解理面的溶解作用快2-3倍,溶解后又析出高岭石。陕甘宁盆地侏罗系和三叠系砂体中各种长石的溶蚀十分强烈,有些砂体中的孔隙几乎全部是长石溶孔。其它如榍石、绿帘石、磷灰石等重砂的铸膜孔也很普遍。Curtis(1983)研究了沉积物中铝的活度与次生孔隙的关系。他认为:富含有机泥岩中所形成的酸性水进入砂体后,会使砂体中的碳酸盐和硅酸盐趋于不稳定而被溶蚀,(笔者认为当CO2分压过高,水中溶解的CO2过高时,碳酸盐反而会沉淀而不是溶解,这是过高的离子造成的。)并使一些金属(包括Al)带入孔隙水。但当矿物进一步溶解时,溶液的PH值就要升高,高岭石就会沉淀出来堵塞一部分孔隙。Surdam(1982)的实验资料表明,在脂族酸溶液中Al中活度大为增加,并能形成有机络合物被带走。试验证明:醋酸溶液可使Al的溶解度增加了一个数量级;草酸溶液能使Al的溶解度增加了三个数量级;有机质与无机质相互作用的结果,使硅酸盐和碳酸盐溶解而形成砂岩次生孔隙。 砂岩中次生孔隙的发现,从理论上为寻找深部油气藏提供了依据,扩大了油气勘探领域。世界上不少地区已在4000M以下发现了高孔隙、高渗透性砂岩油藏。塔里木盆地的深埋优质储层则属剩余原生孔隙型。不少学者和研究机构正在研究盆地中砂体孔隙演化和分布的预测模型,预测地下孔隙度窗口和有利孔隙带的分布。Franks(1984)研究过得克萨斯州墨西哥湾地区二氧化碳、孔隙度流体化学性质与次生孔隙三者间的关系。始亲新统威尔科克斯群孔隙流体中方解石的饱和指数,异常高渗透率以及天然气中CO2的含量随储层时代及温度有规律地变化,这表明对次生孔隙形成作用的动态控制。在100℃左右,天然气中的CO2含量迅速增加,这与有关砂岩次生及原生孔隙比值迅速增加的温度相符合。碳酸盐胶结物稳定同位素分析表明,主要组分是有机来源的碳,因此,在有机体系和无机体系之间存在碳的循环。有机质的类型、数量和分布以及在页岩和砂岩中早期的碳酸盐,都能控制形成次生孔隙所需要的CO2的数量。 Al-Shaieb(1984)研究过俄克拉荷马州阿纳达科盆地宾西法尼亚系砂岩的孔隙演化。该砂层以次生孔隙为主,是重要的产气层。这种次生孔隙是由粘土杂基、碳酸盐胶结物及碎屑、海绿石及石英颗粒溶解而成。根据地热和地压梯度以及温度及压力增高,对地层水中CO2溶解度的实验研究,可以很好地估算出砂岩地层中CO2溶解度。作者认为浅层的有机酸和较深层的硫化氢可能是形成次生孔隙的重要因素。 Surdam(1984)研究过矿物氧化剂与次生孔隙的形成。作者认为:在许多重要的烃类储层中,硅酸盐骨架颗粒的溶解,可构成孔隙的重要部分(如美国墨西哥湾地区)。他的试验工作表明,双官能团羧酸仅为痕量。在干酪根构造的研究中,干酪根的氧化降解是经常使用的工艺方法,可形成浓度极高的双官能团羧酸(从Ⅲ型干酪根析出的碳高达40%,均构成草酸)。矿物氧化剂的还原以及随之而发生的有机质的氧化,有可能象在自然体系中热降解作用一样,从干酪根中析出外表的双官能团羧酸。蒙脱石/伊利石混合层的有序化(从八面体层中析出Fe3+)和羧酸的最高浓度在时间、温度和空间上的一致性,为双官能团羧酸的形成提出一种可能的机理。该机理可使较易溶的双官能团羧酸,恰于烃类形成之前流过附近的砂岩,于是就得到一个碳酸盐和(或)硅酸盐从孔隙或孔隙喉道中溶解除去,使烃类储层中的孔隙度和渗透率增高的理想机理。 Thomson(1985)对铝硅酸盐溶解所形成的次生孔隙的性质进行过研究。作者指出,如果没有铝的活动性,就不可能由于铝硅酸盐溶解而使砂岩孔隙度增高。但已有资料表明,储层流体中铝的浓度很低,接近于零。铝硅酸盐溶解产生的铝仅留在几英尺的范围内,形成成岩粘土矿物,主要为高岭石,它在高温下转变为伊利石。在薄片中主要根据附近存在有充填孔隙的高岭石以及自生石英和钠长石,可以说明有铝硅酸盐颗粒(包括长石和多种岩屑)溶解的产物。由铝硅酸盐溶解的次生孔隙,并不一定就解释为增加了总孔隙度,更恰当地说,应当认为是原有孔隙的重新分布。诚然,该作用实际上是有害的,因为新生的粘土矿物能使渗透率大为降低。 根据Helmold(1985)对怀俄明州及蒙大拿州波得河盆地二叠系的研究,高渗透储层(高达33200MD)是早期沉淀的石膏或硬石膏胶结普遍溶解的结果。该储层为风成砂岩。沙丘相和沙丘间相砂岩的碎屑矿物成分不同,这是沉积期后不稳定颗粒溶解的结果。埋藏史曲线表明,在晚侏罗世到早白垩世时期,当砂岩顶部近于地表时,出现硬石膏溶解,有硫酸钙不饱和的淡水流过砂岩。储层的分布可能受构造控制。 Hogg(1985)研究过美国路易斯安那州沿海地区中新统砂岩中的次生孔隙。样品取自9600-20100英尺,经研究孔隙度大为增高。所见的次生孔隙主要是由自生方解石和白云石溶解而成。次生孔隙的数量主要取决于沉积物原始的结构和成分特征。颗粒较粗、分选好且无杂基的砂岩,经受早成岩期强烈的碳酸盐胶结作用及交代作用,后经溶解,形成极好的孔隙网络,而且生产能力最强。细粒、分选差、富含基质的砂岩,孔隙度增加的少。因此,泥质砂岩储集性差。随埋深增加,压实作用和胶结作用使储集性变差,孔隙间相互连通性降低,孔隙的几何形态变差(由板状变为片状),孔喉比增加。特别是当砂岩中含有大量次生膜孔和超大孔隙时,这一变化趋势更为明显。在超深储层中产量过早降低,归因于储层的应力敏感性,它与片状孔隙喉道、孔喉比极大及上覆压力高有关。 近年来我国一些含油盆地区已发现了不少次生孔隙砂岩油藏。如周自立、吕正谋(1982、1984)研究了胜利油田下第三系沙河界组砂岩中的次生孔隙及其识别标志。朱国华(1979、1980、1983、1984、1985)研究了陕甘宁盆地侏罗系、三叠系砂岩中多种类型次生孔隙,特别是新近发现的陕北延长统浊沸石胶结物溶蚀型次生孔隙含油砂体对该区油气勘探具有重要意义。其它如辽河油田、华北油田、大庆油田等也都对本含油区的砂岩次生孔隙进行了有意义的研究。 比尤佛利克(1982)对次生孔隙的形成持不同看法。他强调要认真区别无净增孔隙的局部溶解与沉淀和有净增孔隙的淋滤作用。后者需要有大量未饱和水带走溶液中的作用产物。这种水的来源有三种:(!)由静水头来的大气水;(2)由干酪根成熟释放出CO2形成的地下酸性孔隙水;(3)粘圭矿物反应,包括高岭石及蒙脱石转变成伊利石形成的水。