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2007年  第25卷  第6期

储层流体-岩石相互作用机理及模拟
四川盆地东北部三叠系飞仙关组硫酸盐还原作用对碳酸盐成岩作用的影响
黄思静
2007, 25(6): 815-824. doi:
摘要:
四川盆地东北部三叠系飞仙关组存在广泛的硫酸盐还原作用,同时地层中也存在锶含量异常高的成岩流体。研究表明:热化学硫酸盐还原作用(TSR)和(或)细菌硫酸盐还原作用(BSR)造成的SO42-离子的消耗对成岩孔隙流体中SrSO4溶解度的改变是三叠系中高Sr成岩流体的形成机制之一,该机制使得孔隙流体从白云石化作用和碳酸盐矿物的新生变形作用中获得的Sr在流体中以高浓度的Sr2+形式存在,并使之在流体中极度富集,这也是四川盆地东北部三叠系中大型和超大型天青石矿床的形成机制之一。H2S和CO2是硫酸盐还原作用的重要产物,不同温度条件下溶于水中的H2S和CO2,与不溶于水的气体分子之间的平衡反应H2S(aq)H2S(g)和CO2(aq)CO2(g)的平衡常数和吉布斯自由能增量计算表明,当温度从25℃升高至220℃时,两个反应的平衡常数分别大致从10增至240和从20增至500,两个反应的平衡常数都始终大于1,说明H2S和CO2更趋向于以气体形式存在,同时温度越高,系统中以气体形式存在的H2S和CO2会越多,溶解于水中的H2S和CO2会越少,因而在深埋藏的高温条件下,H2S和CO2对碳酸盐矿物的溶解能力可能相对很小。相对低温的成岩环境、高温流体的向上和侧向运移、构造抬升、富氧流体与含有H2S流体的混合以及金属硫化物的沉淀是提高含H2S和(或)CO2流体对碳酸盐矿物溶解能力的五个途径。因此,与较早成岩阶段相对浅埋藏环境的碳酸盐溶解作用有关的H2S和CO2流体可能与细菌硫酸盐还原作用(BSR)关系更为密切;断层或其它流体运移通道是高温含有H2S和CO2流体向上运移的基础条件,具有原生孔隙度和渗透率的礁、滩相高能沉积物也是流体发生侧向运移的先决条件;大幅度的构造抬升造成的地层温度降低是提高含H2S和(或)CO2地层流体对碳酸盐矿物溶解能力的重要因素,地壳抬升至近地表造成的古喀斯特作用也可以为H2S的氧化提供良好的地质环境。在有关的勘探中应注意:在断层等流体运移通道造成高温含H2S和CO2流体向上运移的条件下,与之有关的构造低点应该是主要的勘探目标;在燕山运动导致的地层抬升并导致深部热流体降温的条件下,与之有关的构造高点应该是主要的勘探目标,应分别对待。
不同温度条件下CO2水溶液对碳酸盐岩的溶蚀作用
范明
2007, 25(6): 825-830. doi:
摘要:
普遍认为酸性流体的溶蚀作用是碳酸盐岩储层形成的重要制约因素。本文以一个全新的模拟实验方式对不同类型碳酸盐岩在CO2水溶液中的相对溶蚀能力进行了研究,结果发现随温度从常温至200℃,碳酸盐岩的溶蚀能力由弱变强再变弱,在60~90℃区间内溶蚀能力最强。白云岩不管在低温还在高温环境下,总比灰岩更难溶蚀,过渡类型的岩类介于二者之间,当温度大于150℃后,CO2对碳酸盐岩的溶蚀能力变得越来越弱。灰岩与白云岩的溶蚀差异也变得越来越小。这暗示碳酸盐岩在早成岩晚期—中成岩早期,CO2水溶液对灰岩的溶蚀作用有重要影响,而对白云岩的溶蚀作用影响较小,白云岩优质储层的形成可能与碳酸盐岩中钙质的流失或白云岩化作用有关。
四川盆地三叠系飞仙关组气藏储层成岩作用研究拾零
王一刚
2007, 25(6): 831-839. doi:
摘要:
近年来在四川盆地三叠系飞仙关组鲕粒白云岩储层中发现的高含硫天然气三级储量已近1×1012 m3。鲕粒白云岩储层集中分布在含蒸发岩的层序中,储层中有残余石膏、硬石膏及它们的模孔、方解石铸模(假象)等,表明白云石化流体与蒸发海水有关。白云石化由层间古暴露面向下增强的成岩层序说明这种白云石化是成岩早期发生的,并可能有大气降水与蒸发海水混合的影响。白云岩样品各结构组分氧、碳同位素微区测试数据差别显著,这说明采用岩石混合样做研究白云石化成因的地球化学分析可能导致误解。飞仙关组的白云岩中多数保存了原岩结构幻影、结构残余或原岩的全部结构说明白云石化过程是等体积交代。白云岩储层中的孔隙是各种溶蚀孔而非白云石化等摩尔交代的体积收缩孔。飞仙关组高含硫气藏储层中沥青和溶蚀孔的关系表明深埋晚期溶蚀孔最发育。在溶液中碳酸的电离常数大大高于氢硫酸,飞仙关组高含硫气藏天然气组分中的CO2相对于H2S的质量亏损和储层中有富轻碳的高温方解石充填晚期溶孔、裂缝表明储层中的晚期溶解作用是由硫酸盐热还原过程(TSR)中生成的CO2引起的。
东营凹陷深层溶蚀孔隙的多重介质成因机理和动力机制
袁静
2007, 25(6): 840-846. doi:
摘要:
通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜观察、流体包裹体分析、粘土矿物分析与Ro测试等手段,结合地层压力史、构造发育史、有机质成烃史等研究成果,以揭示东营凹陷下第三系深部碎屑岩储层溶蚀孔隙的成因机理和动力机制为目的开展工作,得到以下认识:该凹陷深层溶蚀孔隙具有多重溶解机理,主要是有机酸溶解作用、无机酸溶解作用、硫酸盐热化学氧化还原反应和油田水引起的溶解作用等酸性介质溶解机理和以石英为主要溶蚀对象的碱性介质溶解机理;溶解作用的动力机制包括循环热对流、断裂活动引起大气淡水淋滤和超压泄露。
柴达木盆地西部北区E13碎屑岩的成岩作用及其热力学分析
杜彬彬
2007, 25(6): 852-857. doi:
摘要:
柴达木盆地西部北区E13地层普遍发育了很好的碎屑岩,储层物性与成岩作用密切相关。为了认清柴西北区E13有利储层的分布规律,在岩心观察、显微分析和各种分析化验的基础上,划分了本区成岩作用序列,并通过热力学分析进一步研究了成岩作用的控制因素。研究发现,本区主要存在四次较大规模的成岩作用,第一次是白云石胶结及交代作用,第二次是方解石的胶结与交代作用,第三次是胶结物的溶解,第四次是晚期硬石膏的胶结及交代作用,而油气充注发生在溶解作用之后硬石膏胶结作用之前。另外,压实和压溶作用贯穿整个成岩作用过程。各种成岩作用都是在一定的热力学体系下进行的,通过细致的热力学推导,绘制出包含方解石、白云石和硬石膏等矿物相在内的五组分相图,从而得到了成岩环境的地球化学特征。
层序域成岩作用与储层分布
烃源岩的有机酸生成及其影响因素的模拟实验研究
曾溅辉
2007, 25(6): 847-851. doi:
摘要:
不同温度下地层水—烃源岩相互作用模拟实验结果表明:(1)在整个实验温度范围内(60~300℃),均有有机酸的生成,有机酸的总浓度在35.4 mg/l至153.9 mg/l之间,其中在100℃和140℃的温度下浓度最大,其它温度下浓度相对较低;(2)在低温(60℃)条件下,成熟度相对较高、有机碳含量较大的烃源岩,有利于生成有机酸,但是在中温(140℃)和高温(180℃、220℃和300℃)条件下,有机酸的生成受有机碳含量、成熟度和碳酸盐含量的多重影响;(3)中低温(60℃和140℃)时,随着碳酸盐含量的增加,有机酸浓度表现为逐渐降低的趋势,表明在60~140℃,有机酸对碳酸盐的溶解和沉淀起主要的控制作用,而高温(180℃、220℃和300℃)条件下,碳酸盐的溶解和沉淀作用受有机酸和CO2的共同控制,从而导致有机酸浓度与碳酸盐的关系变化复杂。
层序界面对砂岩成岩作用及储层质量的影响——以鄂尔多斯盆地延河露头上三叠统延长组为例
罗 忠
2007, 25(6): 903-914. doi:
摘要:
砂岩成岩作用及储层质量是油气勘探的重要研究内容,不同地区砂岩成岩作用及储层质量的主要控制因素各不相同。本文以鄂尔多斯盆地东部延河露头剖面延长组长7上部—长4+5中部三角洲前缘—三角洲平原沉积为例,重点讨论三级层序界面(长16底)上下不同基准面半旋回中砂岩自生矿物、储集空间类型、储集性能和含油性差异及造成这些差异的原因。指出层序界面之下的下降半旋回中浊沸石和早期钙质砂岩结核的发育阻止了绿泥石等粘土矿物及自生石英和自生钠长石的发育,而界面之上的上升半旋回中因凝灰质不足以及地层温度较低造成浊沸石发育有限,加之受湖水影响较小而缺乏早期方解石胶结物,因而绿泥石等自生粘土矿物及自生石英和自生钠长石较为发育,并保留了一部分原生孔隙。层序界面及紧邻其上大规模发育的长16砂体成为流体运移的优势通道,是界面之上浊沸石、方解石胶结物及长石颗粒被酸性流体溶蚀形成次生孔隙的重要因素,也是石油的重要运移通道和储集体。
东营凹陷古近系成岩层序特征与储集差异性分析
邱桂强
2007, 25(6): 915-922. doi:
摘要:
根据对东营凹陷油气储层成岩规律的分析,结合层序地层单元的分布构架,发现成岩演化过程所决定的成岩相特征与层序地层分布有密切相关性。阐述了在层序界面附近和层序体内部成岩作用发生的一般规律,认识到油气储层的储集性受成岩相和成岩层序控制。认为东营凹陷古近系近期勘探所取得的一系列成果,与成岩作用的差异性有关。将储层储集特征和成岩层序特征有机结合,合理地解释了凹陷内油气富集规律。说明该区油气勘探工作必须有的放矢,科学布局,循序追踪,才能获得最佳勘探效果。
鄂尔多斯盆地上古生界层序格架内的成岩作用
李熙喆
2007, 25(6): 923-933. doi:
摘要:
鄂尔多斯盆地上古生界主要发育石英砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩、“牛毛毡砂岩”、黑色石英砂岩等五种砂岩类型。这些砂岩具有成份成熟度较高、结构成熟度中—低、以正粒序为主、粒级普遍为中粗粒、储层填隙物类型多、含量变化大的特点。经历了三个重要成岩阶段:早成岩压实期—原生孔隙大量破坏损失期,中成岩A期—有机酸溶蚀—次生孔隙发育期,中成岩B期—埋藏压溶再胶结成岩期。在SQ8主要发育压溶、高岭石溶蚀、石英次生加大等成岩作用。SQ11主要发育硅质胶结、碳酸盐胶结成岩作用。成岩相可分为三级五类,即Ⅰ强压溶—石英加大相;Ⅱ压溶—碳酸盐溶蚀—高岭石交代相及溶蚀—弱杂基充填—高岭石交代相;Ⅲ强压实—粘土胶结相及强压实—碳酸盐胶结、交代相。区内储层整体为低孔低渗的致密砂岩储层,以发育次生孔隙为主,包括粒间溶孔、粒内溶孔和高岭石晶间孔,原生孔隙较少保留。通过对沉积砂体展布、储层成岩相类型及储集性能的综合分析,对有利的储层分布区带进行了预测。
歧口凹陷沙河街组一段层序格架和储层质量分析
朱筱敏
2007, 25(6): 934-941. doi:
摘要:
层序地层格架与储层质量之间具有明显的关联,不同沉积体系域具有不同的岩性组合,经历了不同的成岩过程,造成了储层质量差异。本文综合利用地质和地球物理资料,以歧口凹陷沙一段为研究对象,重点讨论了沙一段层序地层格架、成岩演化和储层质量之间的关系,指出沙一段可划分成三个三级层序,每个层序均发育低位、湖侵和高位体系域。低位和高位体系域多发育三角洲和水下扇成因的砂砾岩,这些沉积砂砾岩目前处于成岩演化的中期。受原始沉积环境和成岩环境等因素的影响,不同沉积体系的储层质量存在明显的不同。高位体系域多发育三角洲和重力流成因的、相对较粗的砂砾岩,加之埋深相对较浅,所以相对于低位体系域储层来说,具有较好的储层质量。最后,依据层序格架、沉积类型和成岩作用综合研究,指出歧北次凹沙一段储层的储集物性比歧南次凹好,沙一上层序的储层物性比沙一下层序和沙一中层序的好,从而评价预测了沙一段有利储层的空间分布。
盆地域成岩作用及储层形成演化
塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶作用与储层分布
陈景山
2007, 25(6): 858-868. doi:
摘要:
在塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩中识别出同生岩溶、风化壳岩溶、埋藏岩溶三种不同类型的古岩溶作用,综合分析认为它们是控制奥陶系碳酸盐岩储层形成的关键要素。同生期大气淡水选择性溶蚀颗粒碳酸盐岩所形成的粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔等,为储层提供了基质孔隙,储层分布受大气成岩透镜体控制,通常呈透镜体沿台地边缘高能相带断续分布。与风化壳岩溶作用有关的碳酸盐岩储层在区域上主要展布于奥陶系碳酸盐岩裸露的古潜山分布范围内,垂向上则局限于奥陶系碳酸盐岩侵蚀不整合面以下200 m深度范围内。根据风化壳岩溶的垂向与横向发育特征,指出其储层垂向上主要分布于地表岩溶带的覆盖角砾岩、垂直渗流岩溶带和水平潜流岩溶带内,平面上主要发育于岩溶高地边缘、岩溶斜坡区、岩溶谷地上游区、岩溶残丘等古地貌单元。埋藏岩溶作用常与有机质热演化过程中伴生的有机酸溶蚀碳酸盐矿物有关,往往沿原有的孔缝系统进行,具有期次多、规模不等的特点,是碳酸盐岩储层优化改造的关键因素之一。
库车前陆地区吐格尔明背斜下侏罗统砂岩成岩作用及孔隙发育的控制因素分析
寿建峰
2007, 25(6): 869-875. doi:
摘要:
从沉积、构造和热背景剖析了库车前陆地区吐格尔明背斜下侏罗统砂岩的成岩作用及孔隙发育的控制因素,认为砂岩粒径、热成熟度和构造应力是其成岩作用及孔隙发育的3个主要控制因素。但前两个因素不是背斜南翼砂岩压实较弱、孔隙保存较多,北翼砂岩压实强、孔隙保存少的重要因素;构造应力场才是导致这种显著差异的主控因素,声发射岩石古构造应力测试结果表明该背斜南、北翼之间下侏罗统砂岩受到的最大水平构造应力的差值为72.2 MPa,其减孔量差值达7.6%。
储层沉积成岩作用研究与油气勘探
珠江口盆地番禺气田沉积特征与成岩演化研究
于兴河
2007, 25(6): 876-884. doi:
摘要:
番禺气田含气层为典型的海相三角洲沉积,而主要含气层段MFS18.5层以三角洲前缘沉积为主,而SB13.8层则为三角洲平原沉积。依据岩心、薄片、扫描电镜、X衍射等资料,详细研究该气田储集层特征及成岩作用,按照最新碎屑岩成岩阶段划分标准,SB13.8层处于开启型弱碱性水循环环境(pH>7.5),胶结作用不强烈,成岩作用较弱,属于早成岩B期; MFS18.5层属于中成岩A期,处于相对封闭型弱酸性水循环环境(pH值<6.5),温度的增加催化了有机酸水溶液对硅酸盐矿物的溶蚀进程,为次生孔隙带的发育提供了条件,并据此建立了海相石英砂岩类储集层的成岩模式。从储集层特征上来看,MFS18.5层的结构成熟度与矿物成熟度均高于SB13.8层,而且呈现出由下向上逐渐降低的趋势;同时MFS18.5层比SB13.8层受波浪改造的作用要强,其搬运距离要远。从阴极发光和扫描电镜观察的结果可以看出,MFS18.5层石英次生加大可以到3级,且自生高岭石也相当发育。这是MFS18.5层砂岩与珠江口盆地其它油田同类储层相比,孔隙度差别不大,但渗透率偏低的重要原因。另外,应用精细的单井盆地模拟,在埋藏史的基础上模拟孔、渗的垂向变化,可以直观而较为准确的分析垂向上多个储盖组合的相互差异与特征。
早期碳酸盐胶结作用对砂岩孔隙演化的影响——以塔里木盆地满加尔凹陷志留系砂岩为例
钟大康
2007, 25(6): 885-890. doi:
摘要:
塔里木盆地满加尔凹陷志留系砂岩为无障壁的潮坪、滨岸及辫状河三角洲沉积的岩屑砂岩和岩屑质石英砂岩,对满北和满东、满南地区志留系砂岩成岩作用序次尤其是碳酸盐胶结的时间、方式和特征、物性的对比研究认为:砂岩中碳酸盐胶结的时间早晚对砂岩孔隙演化具有重要影响,满北地区志留系砂岩发育有大量早期泥晶碳酸盐胶结,显微镜下研究表明这种胶结作用发生在岩石受到充分压实之前,呈基底式胶结,岩石颗粒呈点接触或漂浮状分布于早期碳酸盐胶结物之中,这种胶结作用抑制了岩石后期的压实作用。尽管目前其埋藏达5 000~6 500 m,但其经历的压实作用并不强烈,粒间发育大量早期的碳酸盐胶结物,后来这些胶结物被溶蚀,形成了大量次生孔隙。而在满东和满南地区的志留系砂岩,碳酸盐胶结发生在岩石经过充分压实之后,晚期的碳酸盐胶结物仅分布于岩石经充分压实后的粒间孔隙中,含量较前者低,后期可供溶蚀的碳酸盐比前者少,因而溶蚀形成的次生孔隙有限。因此,尽管满东满南地区志留系埋藏比满北浅(3 700~5 000 m),碳酸盐胶结物含量也低,也发育晚期碳酸盐胶结物的溶蚀,但岩石的压实作用比满北强,物性比满北低差。这主要与碳酸盐胶结的早晚有关,早期碳酸盐胶结对孔隙演化具有明显控制作用,有利于岩石孔隙的保存,为后来的溶蚀形成次生孔隙提供了条件。
煤系地层中储层基本特征与优质储层的形成与分布
杨晓萍
2007, 25(6): 891-895. doi:
摘要:
通过对鄂尔多斯盆地和四川盆地煤系地层中发育的优质储层分布规律研究,发现优质储层主要受层序界面、有利沉积相带、有机酸性水的溶蚀作用等因素控制。一般来说,优质储层主要分布在三级层序的中下部、三角洲平原或前缘多期分流河道叠置的部位。它们在有机酸性水大量形成时期保留了较多的原生孔隙,酸性水容易进入并溶解其中易溶的碎屑颗粒,产生大量次生溶蚀孔隙,从而形成相对优质的有效储集层。因此,优质储层纵向上与不整合面或层序界面密切相关;平面上受沉积有利相带或断裂带的控制。
川西坳陷中段须家河组四段钙屑砂岩气层的成因
曾小英
2007, 25(6): 896-902. doi:
摘要:
钙屑砂岩在川西坳陷须家河组四段分布特别广,几乎每个构造、每口井都能见到。岩石大部分致密,目前只在局部井段见到孔隙发育能成为有效储集层。在大量岩石薄片鉴定及资料统计的基础上,对丰谷地区钙屑砂岩的岩石学、成岩作用、储集物性和孔隙发育特征进行了详细的研究。结果表明,丰谷地区钙屑砂岩气层单层砂体厚度大,碳酸盐岩岩屑含量高,方解石胶结物含量低,次生孔隙发育,孔隙类型主要为溶蚀粒间孔。天然气主要来自下三叠统马鞍塘组、须家河组三段、须家河组四中亚段烃源岩。本区钙屑砂岩气层与所经历成岩作用密切相关,属于成岩圈闭型气层。丰谷地区钙屑砂岩气层的形成过程对于勘探类似岩性气藏具有借鉴与指导意义。
鄂尔多斯盆地西峰油田白马南特低渗岩性油藏储层地质建模
李 红
2007, 25(6): 954-960. doi:
摘要:
以鄂尔多斯盆地西峰油田白马南长81砂岩油藏为例,应用随机序贯高斯模拟法(SUS)和序贯指示模拟法(SIS)建立研究目标的储层地质模型,进而探讨了在特低渗岩性油藏中相对高渗透储层形成的控制因素。认为长81油藏储层的形成主要受控于沉积作用;成岩作用对改善储层物性及油气的运聚起了重要的作用。砂体的三维模拟结果显示主砂体位于研究区西部,呈西南—东北向展布。储层物性参数的三维模拟也表明优质储层主要分布在主砂体带上长石溶蚀相和绿泥石薄膜胶结成岩相区。
储层沉积成岩作用研究与油气田开发
地下侧积砂坝建筑结构研究及储层评价——以孤东油田七区西Ng52+3砂体为例
李 阳
2007, 25(6): 942-948. doi:
摘要:
分析了在不同沉积环境下侧积砂坝的沉积模式,研究了侧积体的空间组合特征,并利用模式预测的方法建立侧积砂坝的建筑结构模型。研究表明,孤东油田七区西Ng52+3侧积砂坝是小型河流形成的,其侧积体的空间组合模式为水平斜列式,侧积体的宽度为80~240 m,倾角为5°~12°。薄片、扫描电镜分析证实,七区西Ng52+3的成岩作用较弱,原始的粒间孔隙保存完好,储层孔隙度平均为32.3%,渗透率为3 500×10-3 μm2。侧积砂坝内含有高岭石、蒙脱石、伊利石等粘土矿物,使其储层物性变差。
塔里木盆地迪那2气田特低渗砂岩储层应力敏感性研究
江同文
2007, 25(6): 949-953. doi:
摘要:
迪那2气田是西气东输的主力气田之一,地层压力高(106 MPa)、压力系数高(2.25),是一个带裂缝低孔、特低渗异常高压凝析气藏。为正确评价在开采过程中储层岩石随着地层压力的下降而发生的弹塑性形变,开展了迪那2气田储层应力敏感性实验研究。通过对岩心样品在不同有效应力下的孔隙度、渗透率的测试,分析了储层岩石物性随压力的变化规律,得到了迪那2气田典型储层的全应力应变曲线,定量地描述了地层压力降低后岩石出现的永久塑性变形特征。该成果为确定迪那2气田单井产能、制定气田开发规划奠定了基础,也为类似气田的开发基础研究提供了有效的技术方法和手段。
目次
《沉积学报》2007年第25卷总目录
2007, 25(6): 961-970.
摘要: