成岩作用与孔隙演化研究41页PPT

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。

第三题成岩作用与孔隙演化总结碳酸盐岩在成岩演化过程中易受多类型、多期次成岩作用和构造作用的改造和叠加, 这些成岩作用和构造作用形成的孔、洞、缝系统在油气储集层中具有十分重要的意义研究区碳酸盐岩岩溶储集层经历了多期多类复杂的成岩作用, 主要包括: 胶结及充填作用、溶蚀(或岩溶) 作用、硅化作用、压溶作用、破裂作用和热液作用等。

2.1胶结及充填作用胶结与充填作用常常相互伴生。

胶结作用是一种碳酸盐岩孔隙水的物理化学和生物化学的沉淀作用, 其结果导致孔隙空间减小, 对储集性而言, 是一种破坏性成岩作用,不同的沉积环境和构造运动对岩石的胶结有不同的影响。

有时可形成世代胶结，2.1溶蚀(或岩溶) 作用溶蚀(或岩溶) 作用是提高储集层孔渗性能的重要建设性成岩作用, 是研究区优质储集层形成的根本原因。

溶蚀孔、缝的存在是溶蚀作用的直接证据。

岩溶作用是溶蚀作用在碳酸盐岩地区的继续, 是在特殊地质条件下的一种大规模溶蚀作用，根据沉积环境等因素分为同生岩溶作用、层间岩溶作用、顺层岩溶作用、潜山岩溶作用及埋藏岩溶作用。

2.3 破裂作用破裂作用的主要产物为构造裂缝, 与构造运动相关，构造裂缝的形态，大小受地质历史时期的构造运动控制，后期可能遭受其他作用，而使裂隙发生各种变化。

例如矿物充填，构造裂缝可控制和促进岩溶作用发育, 又是油气垂向运移的主要通道, 还可以与溶蚀孔洞配置, 形成各类缝洞型储集层, 成为油气储集的主要空间, 因此是增加碳酸盐岩储集层孔隙度的主要成岩作用之一2.4 机械压实与压溶作用机械压实作用可以贯穿整个成岩过程, 但在早成岩期对储层所造成的影响远比其他时期大。

薄片鉴定表明, 研究区碎屑储集层机械压实作用由弱到强, 大部分颗粒以点- 线接触为主, 局部凹凸接触, 随深度增加, 压实作用增强出现缝合接触。

压溶作用随埋深增大也逐渐显现, 实际上压溶作用是发生在碎屑颗粒接触点上的溶解作用, 这些溶解物会在附近沉淀, 使另一部分碎屑次生加大。

6成岩序列和孔隙演化6.1成岩序列长兴组成岩序列中（反映出，礁复合体的成岩－孔隙的演化是一个原生孔隙减少至消失，次生孔隙形成和减少的过程。

强烈的胶结作用和充填作用造成架间孔、体腔孔等原生孔隙几乎完全丧失，是主要的破坏性成岩作用。

进入埋藏成岩环境的主要建设性成岩事件是浅埋至中埋藏白云岩化，埋藏溶蚀作用决定了次生孔隙(晶间溶孔、铸模孔)的时空分布特征，强烈的白云岩化造成岩石中出现斑状、块状及层状白云岩化作用。

白云岩化对礁复合体岩石孔隙度和渗透率具有重要的影响，埋藏白云岩化及晚期溶蚀作用等建设性成岩作用对形成有利储集空间具有重要的贡献。

白云岩化越彻底，所形成块状，层状白云岩化的孔渗性越好好。

而骨架岩的结构不均一，原生孔隙多被海底胶结物充填满，这时的白云岩化则较弱，对储层形成不利。

在漫长的地质历史演变中，生物礁、滩复合体的岩石类型经历多期次胶结作用、压实作用、压溶作用、溶解和充填作用、再压实和再充填作用、构造破裂作用，次生矿物的充填作用等复杂的成岩演化过程，形成了现今长兴组以礁、滩相白云岩复合体为主的储集岩面貌。

破裂缝和溶缝8口井镜下观察的裂缝类型按照成因可分为成岩破裂缝、构造破裂缝和沿裂缝发育的溶缝。

成岩破裂缝在各类岩石中较为常见，较早期裂缝受压溶作用呈缝合线状或粒缘缝状分布，内充填富有机质泥质。

另一类成岩破裂缝表现为切割颗粒或沿裂缝发生溶蚀形成串珠状溶孔，该类裂缝较细。

岩石中构造裂缝则往往平直，缝内充填晚期矿物，充填物以晚期自生矿物，见有铁方解石、石英、萤石、黄铁矿等。

溶蚀缝大多数是在破裂缝的基础上溶蚀发展而成，通常呈弯曲不规则状，后期也被充填。

铸体和非铸体薄片观察结果表明，早期裂缝可为溶蚀作用提供重要的渗流通道条件，溶蚀缝及各类溶孔的形成与生烃过程排出的有机酸液溶解作用有95表4-11 川东地区二叠系长兴组生物礁、滩复合体储层孔隙类型特征－览表井名深度（m）孔隙类型——频率（％）粒间溶孔粒内溶孔晶间溶孔晶内溶孔砾内溶孔砾间溶孔铸模孔体腔孔平均面孔率峰18井4495.00～4426.00平均值0.06 0.00 0.03 0.00 0.01 0.04 0.00 0.050.41频率21.61 0.0012.580.00 4.19 15.81 0.00 18.06天东002－11井4468.00～4426.00平均值0.17 0.16 0.02 0.00 0.00 0.02 0.00 0.230.91频率18.74 18.06 2.63 0.11 0.08 2.29 0.19 24.88天东021－3井4259.09～4397.03平均值0.31 0.08 0.06 0.00 0.02 0.01 0.03 0.411.39频率22.19 5.70 4.51 0.00 1.20 0.63 2.46 29.15峰003－2井4443.39～4498.52平均值0.27 0.05 0.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.080.83频率32.89 5.7715.280.00 0.00 0.00 0.55 9.20天东2井3781.25～3792.34平均值0.07 0.01 0.34 0.00 0.00 0.06 0.00 0.002.88频率 2.33 0.3511.880.00 0.00 1.98 0.14 0.00天东53井4280.08～4372.00平均值0.00 0.00 0.19 0.00 0.00 0.00 0.00 0.000.26频率0.00 0.0072.30.00 0.00 0.00 1.91 0.00天东713911.24～3928.58平均值0.00 0.00 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.000.18频率0.00 0.00 29.00.00 0.00 0.00 0.00 0.0096孔隙类型岩性特征及成因孔径大小孔隙形态充填程度面孔率晶间孔晶粒白云岩晶间或颗粒白云岩的基质晶间残余生屑海绵粉－细晶云岩、细晶灰质云岩、或交代残余生屑粉－细晶白云岩、粉晶白云岩，云质礁角砾岩内，与交代白云岩化及重结晶作用有关0.01～0.18mm多面体或四面体及三面体（大多数被沥青，成岩方解石）全充填到半充填，连通性较好2～10%，最高可达15%粒内白云质海绵、藻屑，生物屑内一般为0.01～0.3 mm不规则末充填或半充填1～5%充填物内溶缝及破裂缝内充填方解石，白云石的晶间孔，粒间云化粉晶白云石晶间孔，溶蚀孔内充填的成岩方解石、白云石晶间孔＜0.01～0.50mm，部分可达1～3mm半－全充填0～4%溶蚀次生孔隙溶斑孔、溶洞主要见于溶斑孔的粉－细晶白云岩中，由原岩生物碎屑，石膏在埋藏期溶蚀扩溶而成小溶斑孔为0.1mm，一般为1～4mm，＞4mm为溶洞园、椭园及不规则状大多数为全充填，半充填，末充填少。

碎屑岩和碳酸盐岩的成岩作用类型及孔隙演化规律摘要：砂、砾沉积物沉积后会遭受一些沉积后作用，即成岩作用。

主要有：机械压实及压溶作用、胶结作用、交代作用、重结晶作用及溶解作用等。

在各个成岩作用阶段，其岩石的孔隙度会发生变化。

碳酸盐岩的孔隙也会在成岩作用下有规律的的变化。

关键字：碎屑岩、碳酸盐岩、成岩作用1．碎屑岩的成岩作用及其多孔隙度的影响（1）压实作用压实作用系指沉积物沉积后在其上覆水层或沉积层的重荷下，或在构造形变应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。

压实作用是沉积物进入埋藏阶段后最先经历的成岩作用。

压实作用对颗粒灰岩、白云岩影响较小，而对泥灰岩等细粒岩大半对数图解上孔隙度变化规律压实作用最明显的结果是沉积物体积缩小发生排水、脱水作用。

石英砂岩的孔隙度为40%左右，在3000m深处其孔隙度降至30%-10%.碎屑沉积物在300m深处时，75%的水已经被排除，所排出的水是孔隙度的主要来源之一。

以饶阳凹陷为例,饶阳凹陷位于渤海湾裂谷盆地内的冀中坳陷中部, 是在中国东部中新生代断陷盆地背景上发育起来的单段式箕状含油凹陷, 属于冀中坳陷一个次级构造单元。

该研究区储层砂岩的成分成熟度和结构成熟度均较低, 岩石类型以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主, 磨圆中等, 多呈次棱-次圆状, 分选中等偏差。

该研究区的结构成熟度不高。

该地区的岩石矿物以长石，杂基等以塑形为主的碎屑，随着埋深的增加，使沙岩储层的孔隙度大为减少。

埋深从2000m至5000m, 最大孔隙度由32.9%降至2.17%, 平均孔隙度下降率1.02%/100m.研究区机械压实作用贯穿了整个成岩过程, 但在成岩早期对储层的影响远比其它时期大.（2）压溶作用压溶作用主要发生在3000m一下。

沉积物埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的来自上覆地层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常空隙流体压力时，颗粒接触处的溶解度增高，将发生晶格变形和溶解作用。