砂巖次生孔隙課件

1、砂巖次生孔隙課件砂巖次生孔隙課件概述次生孔隙普遍存在；次生孔隙在砂巖孔隙中占有較大比例Schmidit 認為，可占1/3。次生孔隙與原生孔隙在結構上很相似，所以常被看錯。例如：普拉德霍灣油田、北海油田、塔里木盆地東河砂巖、四川須家河組砂巖概述次生孔隙普遍存在；次生孔隙在砂巖孔隙中占有較大比例壓實作用、膠結作用使各儲層段原生孔隙幾乎完全損失，大部分樣品只有少量殘余原生孔隙地區(qū)川中川西南部層段須六須四須二須二壓實作用損失孔隙度(%)34.533.834.0734.2百分比72.5-93.75/86.6560-93.75/84.651.25-93.75/85.5685.5膠結作用損失孔隙度(%)4.

2、835.14.815.8百分比%6.25-27.5/12.636.25-40/12.186.25-43.75/11.8114.5四川盆地須家河組儲層實例壓實作用、膠結作用使各儲層段原生孔隙幾乎完全損失，大部分樣品川西北部粒間孔川西中部粒內溶孔川中-過渡帶粒內及粒間溶孔川中粒內溶孔川中殘余原生粒間孔川中粒內及殘余原生粒間孔四川盆地中西部須家河組儲層孔隙類型分布溶蝕作用形成次生溶孔，控制優(yōu)質儲層發(fā)育川西北部粒間孔川西中部粒內溶孔川中-過渡帶粒內及粒間溶孔川中 構造應力作用下巖石變形破碎形成大量構造裂縫，極大改善儲層物性，增加孔隙連通性；裂縫對儲集性能有決定性影響 平落壩氣田各井SQ3裂縫密度與產能

3、關系圖 中壩氣田各井SQ裂縫發(fā)育程度度與產能關系圖 構造裂縫提高了儲層的滲透性須家河組儲層 構造應力作用下巖石變形破碎形成大量構造裂縫，極大改善儲層一、碎屑巖次生孔隙類型與識別一、碎屑巖次生孔隙類型與識別顯微鏡下次生孔隙的識別顯微鏡下次生孔隙的識別二、次生孔隙的成因類型二、次生孔隙的成因類型三、溶蝕孔隙形成機理有機質成熟作用和脫碳酸化作用（G.shanmugam,1984;Schmidt,1979)大氣水淋濾作用（Bjlykke,1982)有機無機反應作用（Siebert,1982)無機反應（Hutcheon,1980)三、溶蝕孔隙形成機理有機質成熟作用和脫碳酸化作用（G.sha3.1 酸性溶

4、劑的來源有機酸脫羧產生CO2有機酸解離出H+有機質的氧化產生碳酸細菌對硫酸鹽的還原產生CO2生物發(fā)酵產生CO2熱脫羧基碳酸鹽礦物分解產生CO2深層高嶺石轉化為綠泥石產生CO2深層伊利石蝕變?yōu)殚L石或綠泥石產生CO2硫酸鹽（與烴類）還原反應地表水中的CO2土壤中的草酸長石風化成高嶺石產生的CO2有機反應無機反應地表環(huán)境淺層環(huán)境深層環(huán)境3.1 酸性溶劑的來源有機酸脫羧產生CO2有機反應地表環(huán)境3.2 有機質演化產生的有機酸和碳酸是次生孔隙形成的重要機制3.2 有機質演化產生的有機酸和碳酸是次生孔隙形成的重要機制干酪根成熟前就可大量釋放有機酸干酪根成熟前就可大量釋放有機酸一元羧酸脫羧低溫階段80-12

5、0度：干酪根脫羧和脫酚基120-200度：二元羧酸轉變?yōu)橐辉人峄駽O2溫度超過80度羧酸陰離子表現(xiàn)出數(shù)量級的增加一元羧酸脫羧低溫階段80-120度：120-200度：溫度超不同干酪根產生有機酸數(shù)量不同不同干酪根產生有機酸數(shù)量不同羧酸和酚基影響成巖作用過程和次生孔隙的形成羧酸和酚基影響成巖作用過程和次生孔隙的形成砂巖次生孔隙課件砂巖次生孔隙課件3.3 長石溶解作用的熱動力學3.3 長石溶解作用的熱動力學砂巖次生孔隙課件碳酸與有機酸活性的比較碳酸與有機酸活性的比較砂巖次生孔隙課件砂巖次生孔隙課件3.4 石英的溶解石英作為碎屑巖儲層中一種非常穩(wěn)定的碎屑組分,普遍認為它很難溶解形成次生孔隙。學者們對

6、石英顆粒溶解的可能性探討都認為 pH 值大于 8.5時有利于石英的溶解, pH 值大于9時 SiO2的溶解度隨pH值的增大而迅速增高.袁靜（2007）在研究勝坨地區(qū)沙三段下部和沙四段發(fā)現(xiàn)了廣泛發(fā)育的石英、 石英加大邊和石英質巖屑溶解形成的粒間和粒內孔隙,認為是:堿溶性孔隙。3.4 石英的溶解石英作為碎屑巖儲層中一種非常穩(wěn)定的碎屑組分 有機酸對石英的溶蝕作用 石英作為常見的砂巖礦物組分, 其溶解行為對次生孔隙的發(fā)育有著重要影響。但已有的研究成果表明, 通過對石英的溶蝕而促進次生孔隙發(fā)育的是其它組分,并非有機酸。 有機酸的存在可加快石英的溶蝕速率,但基本不會增加石英的溶解度。多數(shù)的實驗只是揭示了有

7、機酸對石英溶蝕速率所產生的影響。 有機酸對石英的溶蝕作用石英溶解的識別標志袁靜（2007）總結出石英溶解的幾種識別標志,具體判識時需要綜合運用: ( 1)石英懸浮顆粒、 不規(guī)則不均勻加大邊和長石較完整加大邊的共生組合; ( 2)石英顆粒邊緣港灣狀溶解和石英顆粒接觸縫的溶蝕擴大; ( 3)石英加大邊被溶解與少量自形晚期碳酸鹽膠結物共生的組合; ( 4)石英質巖屑及燧石中的蜂窩狀溶解孔隙; ( 5)石英顆粒強烈溶蝕與碳酸鹽巖屑完好保存的共生組合; ( 6)自生石英被溶蝕與鈉長石組合 。石英溶解的識別標志袁靜（2007）總結出石英溶解的幾種識別標東營凹陷深層堿性環(huán)境的證據(jù)東營凹陷沙四、 孔店沉積時期

8、處于干旱- 半干旱氣候條件,湖盆水體鹽度較大, 沿北部同生斷層上涌的深層鹵水加劇了水體的咸化,使得在凹陷中北部沉積了大量的白云巖、 泥質白云巖、 膏鹽巖, 為埋藏成巖過程中堿性成巖環(huán)境的形成奠定了良好的物質基礎。劉寶珺認為方解石的沉淀需要 pH較高的堿性環(huán)境,其 p H值大于 8 9。勝坨地區(qū)沙四段砂礫巖層中廣泛發(fā)育的顆粒方解石泥晶包殼就是儲層中原始地層水為堿性環(huán)境的重要證據(jù)。東營凹陷深層堿性環(huán)境的證據(jù)東營凹陷沙四、 孔店沉積時期處于干薄板狀熱對流單元 是深層常見的循環(huán)熱對流方式,它使砂層中上部沉淀了粘土礦物和少量石英,碳酸鹽礦物溶解, 次生孔隙發(fā)育, 儲層的滲透性較好;向砂層底部碳酸鹽膠結物

9、增多, 充填孔隙,儲層物性變差。這種循環(huán)模式意味著構造高部位不一定是有利的油氣聚集場所, 而構造翼部則是有利的孔隙保存帶,是油氣富集的有利部位。如東營凹陷Y554礫巖體長石與石英礦物的溶解與沉淀（膠結）模式薄板狀熱對流單元 是深層常見的循環(huán)熱對流方式,它使砂層中上部石英在堿性介質中的溶解機理隨著埋深的增加以及古地溫的升高,儲層經(jīng)歷了從早成巖 A期到早成巖 B期的演化階段。在此過程中,堿金屬離子和堿土金屬離子的活度加大并隨礦物水解進入地層水中, 使溶液的 p H值進一步升高、 堿性程度進一步增強。在早成巖 B期的晚期以及其后的晚成巖各階段的成巖作用過程中,主要有兩種可以促使地層水向酸性轉化的趨勢

10、：一是晚成巖 A期有機質演化所伴生的有機酸, 它對儲層中地層水的性質產生一定的影響,使其 p H 值降低, 并導致石英次生加大、 長石溶解。然而,有機質演化過程中釋放的有機酸和 H+一方面要受到生油巖本身所含堿性地層水的改造;另一方面也在石英次生加大和長石溶解過程中不斷消耗;同時,地層水在向上運移以及側向運移過程中, 還要受到地層中堿層的強烈影響而被中和;這些因素必將導致地層水很快回復堿性, 造成石英質顆粒及其加大邊的溶解。如此周而復始, 地層水性質在弱酸-堿性之間頻繁交替。二是晚成巖 B期以后有機質過成熟和粘土礦物轉化而產生的 CO2和 H+, 由于此時生油巖埋深較大(大于 4 000 m

11、) ,基本處于異常高壓帶,屬封閉的水動力環(huán)境, 加上碳酸為弱酸, 因而 CO2的影響不會很強,并且其影響也是局部的。不過, 由于成巖晚期膠結物大量沉淀, 導致地層水堿度總體程減弱趨勢。石英在堿性介質中的溶解機理隨著埋深的增加以及古地溫的升高,儲問題思考：1、自生礦物沉淀與溶解在縱向的變化規(guī)律2、縱向地層成巖環(huán)境的改變，長石、方解石、石英礦物溶解與沉淀的消長關系2、烴源巖附近的砂巖膠結物以什么為主？儲層次生孔隙多還是更致密？問題思考：砂巖中不穩(wěn)定顆粒溶解會產生鋁，但，次生孔隙發(fā)育部位，通常沒有足夠數(shù)量的自生粘土礦物。說明鋁被帶走；鋁必須絡合成100ppm以上才有可能被帶走，泥巖生烴和蒙脫石向伊利

12、石轉化的H+和水釋放到砂巖中，增大了孔隙流體壓力，溶解的物質隨之被地下水帶走。一般次生孔隙發(fā)育的砂巖，硅質顆粒常受到大量溶解，而方解石溶解現(xiàn)象少見。3.5 砂泥巖界面處儲層膠結物和物性觀點1：烴源巖接觸的砂巖次生孔隙發(fā)育砂巖中不穩(wěn)定顆粒溶解會產生鋁，但，次生孔隙發(fā)育部位，通常沒有當埋藏深度大于2450m時，泥巖中的粘土礦物主要為低混層比的粘土礦物和少量蒙脫石，此時期混層礦物進一步向伊利石轉化，釋放出Na2+、Si4、Ca2+、Mg2+、Fe2+，4.5K+8Al3+蒙脫石=伊利石+Na+Ca2+Mg2+Fe3+Si4+H2OCa2+、Mg2+、Fe2+與有機質成熟產生的CO2一起在砂巖中形成晚

13、期的含鐵方解石和含鐵白云石膠結，Si4+形成石英次生加大或自生石英小晶體，部分Fe3+、Mg2+形成綠泥石，粘土礦物的轉化所排出的流體主要以沉淀為主。因此在砂泥巖的界面處越接近泥巖的地帶，碳酸鹽膠結越強，物性越差 。朱筱敏，2005觀點2：砂泥界面碳酸鹽膠結嚴重，物性致密當埋藏深度大于2450m時，泥巖中的粘土礦物主要為低混層比的2Na,Ca,Mg,Fe,Si少量層間水脫出孔隙水Na,Ca,Mg,Fe,Si少量層間水脫出弱膠結帶強膠結帶強膠結帶長石長石石英石英石英石英石英石英深埋藏（2450m）砂泥巖互層條件下儲層變化 第二次膠結晚期含鐵碳酸鹽膠結，自生粘土礦物（綠泥石）、石英次生加大2Na,

14、Ca,Mg,Fe,SiNa,Ca,Mg,Fe,Si弱注：表示成巖作用弱，作用中等，作用強，作用很強有機酸形成與儲層成巖演化朱筱敏，2005注：表示成巖作用弱，作用中等，作用強，作成巖序列與次生孔隙發(fā)育帶成巖序列與次生孔隙發(fā)育帶砂巖次生孔隙課件孔隙垂向分布深度10203040505001000150020002500300035004000原生孔隙次生孔隙壓縮原生孔隙膠余原生孔隙混合孔隙次生孔隙分布規(guī)律第二次生孔隙帶？孔隙垂向分布深度1020304050500100015002東濮凹陷具有三個明顯可分的次生儲集帶 (S A 、S B、SC ),各帶中儲層次生孔隙的生成和保存機制各異 ,但相互間又

15、有著連續(xù)演化的成因關系。東濮凹陷深部次生孔隙成因與儲層演化研究四、次生孔隙儲層演化實例東濮凹陷具有三個明顯可分的次生儲集帶 (S A 、S B、SSA帶：該帶延深厚度約 8 0 0 一 10 0 0 m,是本區(qū)深部最早發(fā)育的包含次生孔隙的儲集帶。該帶約 8 5 一115 ,與蒙脫石向伊利石轉化的第一迅速反應帶和有機質演化中的生油主帶相對應。按照Su r d am 等（1 9 8 9 ),處于該帶的次生溶蝕孔隙與有機酸(尤雙叛酸)的大量產出密切相關;然而,由于如下三方面因素導致了文留地區(qū) SA 帶主要呈現(xiàn)碳酸鹽膠結物而非鋁硅酸鹽(如骨架長石)礦物的溶蝕:(1 ) 對堿性沉積環(huán)境的繼承使得本區(qū)砂巖

16、中早期碳酸鹽膠結物極為發(fā)育,孔隙水具有較高的鈣鎂離子含量,其干擾因素明顯阻礙或降低了有機酸對鋁硅酸鹽的 溶 解 能 力(Me sh ri,1 9 8 6 ) ;(2) 本區(qū)泥巖中表面積很大的粉粒級碎屑長石含量較高,其消耗了部分有機酸,因而有機酸不能有效地從泥巖中注人砂巖 ;(3 ) 較好的地層封閉性和溫度的升高( 1 0 0 ),雙羧酸熱穩(wěn)定性降低并發(fā)生脫梭作用,使得有機酸對鋁的絡合能力總體下降(參 s t o e s s en 等,1 9 9 0 ) ;因此,SA 帶砂巖次生孔隙的成因基本可歸結為有機酸和少量碳酸對碳,酸鹽膠 結 物的溶蝕,以及早期有機酸對鋁硅酸鹽礦物的局部溶蝕。應該指出的是 ,由于有機酸的大量產出,致使碳酸鹽處于外部緩沖條件,