成巖作用與孔隙演化研究課件

成巖作用與孔隙演化研究學(xué)號：20082528名字：李麗娟專業(yè)：地球化學(xué)班級：08級7班儲層成巖作用影響及研究方法儲集巖的成巖作用儲集巖的孔隙演化1儲層成巖作用影響及研究方法影響:沉積作用奠定了砂巖的碎屑成分與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，而成巖作用會改變巖石的礦物成分和內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，并形成許多自生礦物，而使儲層的孔隙度和滲透率發(fā)生重大改變。研究：通過顯微鏡下鑄體薄片鑒定，結(jié)合掃描電鏡觀察、X一射線衍射分析、陰極發(fā)光等分析測試手段。2.1.1壓實作用1、定義

沉積物在上覆(沉積物及水體)的重荷壓力下或在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，發(fā)生水分排出、孔隙度降低和體積縮小的過程與結(jié)果稱壓實作用(機(jī)械壓實作用)。2、標(biāo)志在沉積物內(nèi)部可以發(fā)生碎屑顆粒的滑動、轉(zhuǎn)動、位移、變形、破裂，進(jìn)而導(dǎo)致顆粒的重新排列和某些結(jié)構(gòu)構(gòu)造的改變，如假雜基的形成。影響因素1)原始孔隙度大者易壓實，反之亦然。泥質(zhì)沉積物的原始孔隙度7O～90％壓實作用明顯；砂巖的原始孔隙度45～55%，其壓實作用較弱；2)荷重大、埋藏深度大壓實明顯。一般孔隙的大小和孔隙度的高低與埋藏深度有正相關(guān)關(guān)系。3)顆粒的形狀、圓度、粗糙度、分選性、雜基含量等對壓實作用的效應(yīng)也有影響。顆粒的圓度越高，分選性越好，原始沉積物填積越緊密，其壓實作用較弱。如礫巖的壓實效應(yīng)一般比砂巖弱，砂巖比粉砂巖弱。4)早期膠結(jié)作用能有效減弱壓實效應(yīng)。排水不暢也可形成欠壓實帶。壓實作用主要發(fā)生在膠結(jié)作用之前，即同生期與早成巖早期。2.1.2壓溶作用3、影響因素：1)溫度和壓力是發(fā)生壓溶作用的首要因素：足夠高的溫度和相當(dāng)大的應(yīng)力方可發(fā)生壓溶作用2)碎屑顆粒表面有水膜存在時有利于壓溶作用的進(jìn)行3)粘土膜的存在有利于壓溶作用的進(jìn)行4)剛性的碎屑顆粒有利于應(yīng)力中亦有利于壓溶作用的進(jìn)行。因此除石英碎屑外，長石經(jīng)壓溶作用后重新析出新的膠結(jié)物的現(xiàn)象也是常見的。2.1.3膠結(jié)作用1、膠結(jié)作用從孔隙溶液中沉淀出礦物質(zhì)（膠結(jié)物），將松散的沉積物固結(jié)起來的(變化過程及結(jié)果)作用。膠結(jié)作用是沉積物轉(zhuǎn)變成沉積巖的重要作用，也是使沉積層中孔隙度和滲透率降低的主要原因之一。膠結(jié)作用雖然主要發(fā)生在近地表成巖環(huán)境，但沉積物進(jìn)入埋藏環(huán)境，乃至成巖晚期的中等埋藏及深埋藏成巖環(huán)境，膠結(jié)作用并未停止，而是伴隨壓實壓溶作用持續(xù)進(jìn)行的。壓溶進(jìn)入地下水中的Si02還會以石英顆粒不規(guī)則次生加大的形式重新沉淀，充填壓實殘余粒間孔，對孔隙起最后的破壞作用。這在研究區(qū)砂巖中也是存在的。1．硅質(zhì)膠結(jié)作用(1)氧化硅膠結(jié)物：蛋白玉（蛋白石一A，蛋白石一CT）、玉髓和石英。石英分布最廣泛。(2)結(jié)構(gòu)特征：蛋白石為非晶質(zhì)多充填孔隙產(chǎn)出；玉髓實質(zhì)上是隱晶石英，呈纖維狀、球粒狀、半球粒狀或極細(xì)小的微晶狀，多充填孔隙產(chǎn)出；石英可以呈微、細(xì)粒狀充填于孔隙中，但更常見的是以碎屑石英自生加大邊的形式出現(xiàn)。(3)分布：一般來講，非晶質(zhì)蛋白石膠結(jié)物出現(xiàn)在第三紀(jì)以后較年輕的、埋藏深度較淺的碎屑巖中，在第三紀(jì)前古老的砂巖中很難見到。而結(jié)晶質(zhì)的玉髓和石英卻在地質(zhì)時代較老、埋深較大的碎屑巖中存在；在井深較大的巖心中，一般只能見到石英膠結(jié)物，并呈次生加大膠結(jié)。常見膠結(jié)物簡介2．碳酸鹽膠結(jié)(1)礦物種類：方解石、文石、白云石、菱鐵礦、菱鎂礦等。(2)膠結(jié)方式(結(jié)構(gòu))多樣，可呈均一組分和混合充填于空隙中，呈交代物，呈結(jié)核狀，或存在于薄的紋層中。方解石常見粒狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、櫛殼狀結(jié)構(gòu)以及連晶膠結(jié)結(jié)構(gòu)。(3)分布：在許多砂巖中，碳酸鹽膠結(jié)物是早期沉淀的，其它成巖階段也可形成。可根據(jù)不同碳酸鹽礦物充填順序分析膠結(jié)作用的順序，這也是研究成巖演化歷史的依據(jù)。分布最廣和最常見的是方解石，其次是白云石。文石是在現(xiàn)代砂巖中出現(xiàn)的，在較老的砂巖中均轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?4)碳酸鹽物質(zhì)來源其一，海水和流動的孔隙水能持續(xù)地帶入溶解的碳酸鹽，為碳酸鹽膠結(jié)物的主要來源。其二，孔隙水溶解碎屑沉積物中的介殼和碳酸鹽顆粒，溶解的物質(zhì)又作為成巖期的膠結(jié)物沉淀下來。其三，砂巖中碳酸鹽顆粒的壓溶，也可以由砂巖層上下碳酸鹽巖地層的壓溶提供大量的碳酸鹽膠結(jié)物。這是較深處碳酸鹽膠結(jié)物的主要來源之一。其四，深部頁巖層的半滲透膜（網(wǎng)狀）效應(yīng)，可使深處的陰離子和離子半徑大的陽離子(如Ca2+)相對大量富集，致使碳酸鹽膠結(jié)物增多。雖然深部壓力的增加可以稍微提高那些離子的溶度積，但半滲透膜效應(yīng)是主要的。所以當(dāng)砂巖深埋時，往往有鐵方解石或者白云石沉淀于孔隙之中甚至交代碎屑。

3．硫酸鹽膠結(jié)碎屑巖中最常見的硫酸鹽膠結(jié)物是石膏和硬石膏，此外還有重晶石和天青石。石膏和硬石膏常呈連晶狀充填于孔隙中，也可交代其他礦物產(chǎn)出;重晶石、天青石常呈晶粒狀、板條狀或連晶斑塊，充填在孔隙中或交代其他碎屑顆粒。可形成于沉積期及成巖作用的各個階段。形成于沉積期和早成巖期的往往與強(qiáng)蒸發(fā)作用有關(guān)，形成于晚成巖期的往往與早期石膏的溶解和再沉淀作用有關(guān)。地層水與沉積物相互反應(yīng)或不同地層水的混合，也可析出石膏與硬石膏。形成重晶石所需要的鋇離子，可以由鉀長石高嶺石化和溶蝕過程中提供。早期石膏連晶式膠結(jié)，后期石膏脫水轉(zhuǎn)化為硬石膏，（+）×120；下第三系，江漢油田金6井(2)伊利石：伊利石常呈不規(guī)則的細(xì)小晶片及顆粒包膜形式產(chǎn)出，其結(jié)晶程度隨埋藏深度的增加而變好，最后轉(zhuǎn)化成絹云母。伊利石可以是在成巖過程中由其他粘土礦物轉(zhuǎn)變而來的。(3）綠泥石:多呈顆粒包膜或孔隙襯邊形式產(chǎn)出。自生綠泥石分布于各種砂巖中，可從孔隙水中直接沉淀外，也可由其他粘土礦物轉(zhuǎn)變而來。隨著理深增加、溫度升高，PH值增加，早期形成的高嶺石、蒙脫石-伊利石混層粘土變得不穩(wěn)定，在有Fe2+和Mg2+存在的還原條件下轉(zhuǎn)變成綠泥石和黑云母組合。（4）蒙脫石:自生蒙脫石多呈極細(xì)小的鱗片或絮狀，顯微鏡下難辨認(rèn)，電鏡下為砂粒表面的皺紋狀及蜂窩狀薄膜。在一些含火山物質(zhì)較豐富的砂巖中，在其成巖作用的早期，含量較豐富；隨著成巖作用的加強(qiáng)，將轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌N類的粘土礦物。（5）伊蒙混層粘土礦物伊蒙混層粘土是自生粘土礦物中最常見的一類粘土礦物，多為顆粒包膜。伊蒙混層粘土礦物形態(tài)介于伊利石和蒙脫石之間，如混層晶格中富含伊利石層，其形態(tài)近似于伊利石，呈不規(guī)則晶片狀；如富含蒙脫石層，則呈類似于蒙脫石的皺紋狀。2.1.4交代作用概念：交代作用是指一種礦物代替另一種礦物的現(xiàn)象。交代作用基本是在固體狀態(tài)下發(fā)生的，新礦物的形成與舊礦物的消失同時進(jìn)行。

交代作用的實質(zhì)是體系的化學(xué)平衡及平衡轉(zhuǎn)移的問題。當(dāng)體系內(nèi)的物理、化學(xué)條件（溫度、壓力、濃度、流體成分、PH值、Eh值等）發(fā)生改變時，原來穩(wěn)定的礦物或礦物組合將變得不穩(wěn)定，發(fā)生溶解、遷移或原地轉(zhuǎn)化，形成在新的物理、化學(xué)條件下穩(wěn)定存在的新礦物或礦物組合。交代作用遵循質(zhì)量作用定律。

交代作用的主要標(biāo)志如下：l)礦物假象。被交代礦物的原生成分雖已被交代，但其晶體外形得到完好的保存。交代礦物具有被交代礦物的假象，2)幻影構(gòu)造。巖石受到強(qiáng)烈的交代作用，原生顆粒只留下模糊的輪廓稱為幻影，如硅化顆粒、強(qiáng)白云化巖石中的生物骨殼等。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)甚至其邊緣已消失，但因其內(nèi)部有包裹體存在，故顯示出顆?；糜?。3)交叉、切割、邊緣蠶食現(xiàn)象。礦物或顆粒被自形晶體或鑲嵌結(jié)構(gòu)的晶體切割或溶（侵）蝕。4)殘留的礦物包體。殘留的礦物包體表示外面礦物是交代礦物，被包礦物是被交代礦物。在巖石中發(fā)生了多期礦物交代作用時，主要根據(jù)礦物間的切割和侵蝕以及包裹現(xiàn)象來判斷其生成順序。

2.1.5重結(jié)晶作用1、概念：由非晶體變?yōu)榻Y(jié)晶體、由小晶體重新組合結(jié)成大晶體的作用(過程)，重結(jié)晶過程是礦物的內(nèi)能降低變得穩(wěn)定的過程。礦物的多形轉(zhuǎn)變是一種較復(fù)雜的廣義的重結(jié)晶作用。在一般情況下，當(dāng)一種礦物轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N更穩(wěn)定的礦物相時，只發(fā)生晶格和形狀及大小的變化。2、常見類型：重結(jié)晶現(xiàn)象和礦物的多形轉(zhuǎn)變主要發(fā)生于碎屑巖的填隙物中。膠結(jié)物的重結(jié)晶作用，可使砂巖的碳酸鹽膠結(jié)物形成典型的連晶或嵌晶結(jié)構(gòu),還常使非晶質(zhì)蛋白石向玉髓及石英的轉(zhuǎn)化。隱晶質(zhì)的膠磷礦轉(zhuǎn)變?yōu)轱@晶質(zhì)的磷灰石，隱晶質(zhì)的高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)轺[片狀或蠕蟲狀的結(jié)晶高嶺石，也是常見的重結(jié)晶作用。在碎屑沉積巖埋藏成巖作用過程中，最有意義的多型轉(zhuǎn)變有文石膠結(jié)物向方解石的轉(zhuǎn)化及高鎂方解石轉(zhuǎn)變?yōu)榈玩V方解石。但后者在轉(zhuǎn)變過程中，有鎂離子的濾失。2.1.5溶蝕作用1、概念：碎屑巖中的任何碎屑顆粒、雜基、膠結(jié)物和交代礦物（后兩者統(tǒng)稱為自生礦物），包括最穩(wěn)定的石英和硅質(zhì)膠結(jié)物，在一定的成巖環(huán)境中都可以不同程度地發(fā)生溶解作用。溶解作用的結(jié)果形成了砂巖中的次生孔隙。這種固相物質(zhì)進(jìn)入溶液同時形成次生孔隙的作用(過程)即溶解作用。3儲集巖的孔隙演化（一）碎屑巖原始孔隙度的恢復(fù)（二）壓實作用對孔隙度的影響（三）膠結(jié)作用損失的孔隙（四）溶解作用產(chǎn)生次生孔隙根據(jù)粒度分析求得的分選系數(shù)(S。)，利用博里德公式對原始