影響碳酸鹽巖儲(chǔ)集層物性的主要因素

1、影響碳酸鹽巖儲(chǔ)集層物性的主要因素 沉積環(huán)境影響碳酸鹽巖原生孔隙發(fā)育的主要因素是沉積環(huán)境，即介質(zhì)的水動(dòng)力條件。碳酸 鹽巖原生孔隙的類型雖然多種多樣，但主要的是粒間孔隙和生物骨架孔隙。這類孔 隙的發(fā)育程度主要取決于粒屑的大小、分選程度、膠結(jié)物含量以及造礁生物的繁殖 情況。因此，水動(dòng)力能量較強(qiáng)的或有利于造礁生物繁殖的沉積環(huán)境常常是原生孔隙 型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的分布地帶。一般包括臺(tái)地前緣斜坡相、生物礁相、淺灘相和潮 坪等。在水動(dòng)力能量低的環(huán)境里形成微晶或隱晶石灰?guī)r，由于晶間孔隙微小，加上 生物體少，不能產(chǎn)生較多的有機(jī)酸和CO2，因此不僅在沉積時(shí)期，就是在成巖階段 要形成較多的次生溶孔也是比較困難的。成巖

2、后生作用碳酸鹽巖的孔隙在它形成的地質(zhì)歷史過程中是不斷變化的。在沉積時(shí)期所形成的 原生孔隙會(huì)因其后發(fā)生的各種成巖后生作用而改變。碳酸鹽巖的成巖后生作用有些 有利于儲(chǔ)層物性的改善，而有些則使儲(chǔ)層物性變差。因此，研究成巖后生作用對(duì)孔 隙的影響是很重要的。碳酸鹽巖的成巖后生作用主要有壓實(shí)及壓溶作用、膠結(jié)作用、 重結(jié)晶作用、白云石化作用、溶解作用、方解石化作用、硅化作用、硫酸鹽化作用 等?，F(xiàn)擇其對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集物性有重要影響的作用簡述如下：（1）溶蝕作用：碳酸鹽巖孔隙的形成和發(fā)育情況與地下水的溶解作用和淋濾作 用關(guān)系密切，這是由碳酸鹽巖的易溶性所決定的。地下水因溶解帶走了易溶礦物是 造成溶蝕孔隙、孔洞的原因，

3、也是溶蝕裂縫擴(kuò)大的原因。在漫長的地質(zhì)年代里，碳 酸鹽巖的溶解是很可觀的。巨大的巖溶洞穴、地下暗河等是碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)常見的 景觀。碳酸鹽巖結(jié)晶礦物的溶解度決定于它們本身的性質(zhì)、地下水的溶解能力以及 熱動(dòng)力條件。巖石的礦物成分不同其溶解度也不同。已有資料表明：方解石和白云石的溶解度 決定于水中CO2的含量、地下水的溫度和硫酸鈣的含量等。隨著水中CO2含量的增 加，方解石和白云石的溶解度增大，且當(dāng)水中CO2含量高時(shí)，方解石的溶解度比白 云石高；相反，當(dāng)水中CO2含量低時(shí)，白云石的溶解度比方解石高（圖中B）。一 般在CO2含量較高的水中，在低溫條件下（小于0c）方解石的溶解度比白云石的 溶解度大約高0

4、.5倍。隨著溫度上升，這個(gè)差值變小，當(dāng)溫度為55C時(shí)白云石的溶 解度和方解石相等。溫度進(jìn)一步升高，白云石的溶解度反比方解石高（圖中A）。 水中硫酸鈣含量對(duì)方解石和白云石溶解度影響問題還沒有徹底弄清楚。一般說來， 白云石的溶解度與硫酸鈣含量增加關(guān)系不大，而方解石的溶解度明顯隨之下降（圖 中C）。結(jié)晶礦物晶粒大小不同，它們的溶解度也不相同。如2mm石膏微粒比0.3mm的 石膏微粒的溶解度低20%，碳酸鹽礦物也是如此。因此，小顆粒的溶解有利于大顆 粒的生長。此外，碳酸鹽巖中所含不溶礦物雜質(zhì)對(duì)溶解過程也有很大的影響，當(dāng)碳酸鹽巖中 存在泥質(zhì)、硅質(zhì)或有機(jī)物等雜質(zhì)時(shí)會(huì)阻礙溶解過程進(jìn)行。如我國四川樂山震旦亞界

5、 白云巖，巖石不溶殘余物含量小于1%者，孔洞發(fā)育；當(dāng)不溶殘余物含量大于10% 時(shí)，很少發(fā)育大溶洞。碳酸鹽巖的溶蝕孔洞一般均發(fā)育在巖溶帶。巖溶帶的發(fā)育狀況與氣候條件、地下 水的活動(dòng)情況有密切的關(guān)系。一般溫暖潮濕氣候區(qū)，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，溶蝕作用也 相當(dāng)活躍。在碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)，地下水的活動(dòng)有明顯的垂直分帶性。接近地表部分 （飽氣帶），水流方向近于垂直，以淋濾為主，水流速度快，對(duì)巖石的溶蝕作用差， 僅發(fā)育一些垂向溶縫。該帶之下為潛水面季節(jié)變化帶，此帶中的地下水時(shí)而垂向淋 濾，時(shí)而水平流動(dòng)，可出現(xiàn)垂直和水平兩類溶洞。再往下為潛流帶（飽水帶），地 下水作水平流動(dòng)，流速慢，對(duì)巖石溶蝕時(shí)間長，溶蝕孔洞發(fā)育。因

6、此，溶蝕孔洞最 發(fā)育的地帶是風(fēng)化殼以下潛水面附近的巖溶帶。我們知道，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)展的不 均衡性，在一個(gè)古風(fēng)化殼面以下往往可以見到多層巖溶發(fā)育帶。我國華北地區(qū)下古 生界碳酸鹽巖地層在奧陶系沉積以后，整體上升，經(jīng)過長期的沉積間斷，古巖溶發(fā) 育良好，因此，是一個(gè)良好的儲(chǔ)集層。（2）重結(jié)晶作用：重結(jié)晶作用是指碳酸鹽巖被埋藏之后，隨著溫度、壓力的升高， 巖石礦物成分不變，而礦物晶體大小、形狀和方位發(fā)生了變化的作用。這種作用使 致密、細(xì)粒結(jié)構(gòu)的巖石變?yōu)榇至＝Y(jié)構(gòu)的、疏松、多晶間孔隙的巖石。粗粒結(jié)構(gòu)的巖 石強(qiáng)度降低，易產(chǎn)生裂縫。這樣，有利于地下水滲濾，為溶蝕孔隙的發(fā)育創(chuàng)造條件。 我國四川侏羅系大安寨介殼灰?guī)r

7、產(chǎn)油氣層，其孔隙發(fā)育程度隨重結(jié)晶作用的增強(qiáng)而 變好。當(dāng)碳酸鹽巖中存在泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、硅質(zhì)、硫酸鹽等雜質(zhì)時(shí)，它們會(huì)降低碳酸 鹽巖重結(jié)晶的速度，又往往填塞在各種孔隙空間，對(duì)碳酸鹽巖的儲(chǔ)油物性產(chǎn)生不利 的影響。（3）白云石化作用：白云石化作用是指白云石取代方解石、硬石膏和其它礦物的 作用。白云石化作用一般可分為二類，一類發(fā)生在沉積物中的準(zhǔn)同生期白云石化作 用；另一類發(fā)生在巖石中的成巖后生期白云石化作用。白云石化作用對(duì)碳酸鹽巖孔 隙度的影響問題，至今仍是一個(gè)未解決的爭論問題。以前一種比較流行的看法是白 云石化作用總是引起孔隙度的增加，這是根據(jù)1837年包蒙所提出的白云石分子交代 石灰?guī)r中方解石分子的分子

8、對(duì)等假說，其反應(yīng)式是：2CaCO3+Mg+=CaMg（CO3）2+Ca+此時(shí)體積縮小12.5%，這樣就形成孔隙極為發(fā)育的白云巖。這種觀點(diǎn)一直到現(xiàn)在 還有人運(yùn)用。但是，亦有許多學(xué)者反對(duì)這種觀點(diǎn)。1915年倫德斯在研究巖石白云石 化作用對(duì)孔隙的形成問題時(shí)，指出：（1）白云石化帶并不總是孔隙發(fā)育帶；（2） 所觀察到的白云巖孔隙與計(jì)算所得結(jié)果不一致；（3）白云巖中的孔隙本身帶有溶蝕 的痕跡，而不是依靠體積縮小的方式形成孔隙。1953年柯爾任斯基在詳細(xì)研究了各種交代作用以后指出，交代作用并不伴隨體積 的變化，交代作用的發(fā)育程度與孔隙溶液溶解固相物質(zhì)的作用密切有關(guān)。存在于孔 隙中的溶液含有可轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟奈?/p>

9、質(zhì)，但其濃度是不同的，不同的濃度就是造成致 密的或多孔的交代巖石的主要原因。溶液過飽和時(shí)，往往形成致密堅(jiān)硬的巖石；相 反，在溶液礦化度低的情況下，巖石的孔隙就發(fā)育。通常在表生交代作用條件下， 溶解作用大于沉淀作用；因而常形成多孔的白云巖。盡管意見不同，但一般說來， 白云石化對(duì)巖石孔隙度和滲透率還是起改善作用的。此外，還有壓實(shí)及壓溶作用和膠結(jié)作用等，它們對(duì)儲(chǔ)層物性主要起破壞作用，不 少研究者都曾作過研究和總結(jié)，這里不再贅述。構(gòu)造因素裂縫既是碳酸鹽巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間，更重要的是油氣滲濾的重要通道。不同類型 的裂縫其成因不同。根據(jù)成因可將裂縫劃分為構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫兩大類。對(duì)儲(chǔ) 層物性有重要影響的主要是構(gòu)造裂縫。構(gòu)造裂縫受構(gòu)造因素控制，構(gòu)造因素包括構(gòu) 造作用力的強(qiáng)弱、性質(zhì)、受力次數(shù)、變形