砂巖溶解作用的形成機理

1、 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 一砂巖中孔隙的類型一砂巖中孔隙的類型 二砂巖中孔隙的演化情況二砂巖中孔隙的演化情況 三砂巖中次生孔隙的研究意義及發(fā)展三砂巖中次生孔隙的研究意義及發(fā)展 四次生孔隙的形成機制四次生孔隙的形成機制: 五砂巖中次生孔隙的類型及識別標志五砂巖中次生孔隙的類型及識別標志 砂巖中的任何碎屑顆粒、雜基、膠結(jié)物和交代礦物砂巖中的任何碎屑顆粒、雜基、膠結(jié)物和交代礦物 ，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，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 中都可以發(fā)生不同程度地溶解作用其結(jié)果形成了砂巖中都可以發(fā)生不同程度地溶解作用其結(jié)果形成了砂巖 中的次生孔隙次生孔隙是世界上許多儲集層

2、的主要儲中的次生孔隙次生孔隙是世界上許多儲集層的主要儲 集空間，深部次生孔隙砂體的發(fā)現(xiàn)，擴大了油氣資源的集空間，深部次生孔隙砂體的發(fā)現(xiàn)，擴大了油氣資源的 勘探新領域?qū)ι皫r溶解作用和次生孔隙的研究，已成勘探新領域?qū)ι皫r溶解作用和次生孔隙的研究，已成 為當前含油氣盆地砂巖成巖作用研究的一個重要方面為當前含油氣盆地砂巖成巖作用研究的一個重要方面 一砂巖中孔隙的類型一砂巖中孔隙的類型 碎屑巖碎屑巖 孔隙孔隙 按成因按成因 劃分劃分 原生孔隙：碎屑顆粒的粒間孔隙，原生孔隙：碎屑顆粒的粒間孔隙， 也包括層間孔及氣孔也包括層間孔及氣孔 次生孔隙：沉積巖形成后，因淋濾、次生孔隙：沉積巖形成后，因淋濾、 溶蝕、

3、交代、溶解及重溶蝕、交代、溶解及重 結(jié)晶等作用在巖石中形成結(jié)晶等作用在巖石中形成 的孔隙和裂縫的孔隙和裂縫 在成巖過程中，經(jīng)壓實、膠結(jié)及壓溶等作用，原在成巖過程中，經(jīng)壓實、膠結(jié)及壓溶等作用，原 生孔隙將逐漸減少與此同時，可溶性碎屑顆粒和易生孔隙將逐漸減少與此同時，可溶性碎屑顆粒和易 溶膠結(jié)物隨埋藏深度的增加會發(fā)生溶解和交代作用，溶膠結(jié)物隨埋藏深度的增加會發(fā)生溶解和交代作用， 從而促成碎屑巖中次生孔隙的發(fā)育從而促成碎屑巖中次生孔隙的發(fā)育 二砂巖中孔隙的演化情況二砂巖中孔隙的演化情況 不同成巖階段孔隙的演化情況不同成巖階段孔隙的演化情況 人們往往把次生孔隙解釋為地層出露地表受大氣人們往往把次生孔隙

4、解釋為地層出露地表受大氣 淡水淋濾溶蝕的結(jié)果淡水淋濾溶蝕的結(jié)果,而沒有認識到地下深部次生孔隙而沒有認識到地下深部次生孔隙 發(fā)育的機制及其對油氣聚集的意義發(fā)育的機制及其對油氣聚集的意義. 20世紀世紀70年代以年代以 來在砂巖中發(fā)現(xiàn)有埋藏大量成巖過程形成的次生孔隙來在砂巖中發(fā)現(xiàn)有埋藏大量成巖過程形成的次生孔隙, 并建立了一整套有關砂巖次生孔隙的識別標志并建立了一整套有關砂巖次生孔隙的識別標志 三砂巖中次生孔隙的研究意義及發(fā)展三砂巖中次生孔隙的研究意義及發(fā)展 隨著油氣勘探開發(fā)和研究的深入隨著油氣勘探開發(fā)和研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)碎屑巖人們發(fā)現(xiàn)碎屑巖 油氣儲層中次生孔隙的發(fā)育是較普遍存在的油氣儲層中次生

5、孔隙的發(fā)育是較普遍存在的.近幾十年近幾十年 來在砂巖次生孔隙成因機理的研究有了新的進展：來在砂巖次生孔隙成因機理的研究有了新的進展： 1983年年Boles研究了美國加里福尼亞州南部和德克薩斯研究了美國加里福尼亞州南部和德克薩斯 州中新世盆地州中新世盆地,認為斜長石是形成次生孔隙的重要產(chǎn)物認為斜長石是形成次生孔隙的重要產(chǎn)物 .1984年年Surdam在研究礦物氧化劑與次生孔隙的形成時認在研究礦物氧化劑與次生孔隙的形成時認 為為,在許多重要的油氣儲層中在許多重要的油氣儲層中,硅酸鹽骨架顆粒的溶解可構(gòu)成硅酸鹽骨架顆粒的溶解可構(gòu)成 孔隙的重要部分孔隙的重要部分 .1985年朱國華研究了陜甘寧盆地三疊

6、系砂巖儲層年朱國華研究了陜甘寧盆地三疊系砂巖儲層,認為砂認為砂 體中各種長石和濁沸石膠結(jié)物的溶蝕十分強烈體中各種長石和濁沸石膠結(jié)物的溶蝕十分強烈,有些砂巖中的有些砂巖中的 孔隙幾乎全是硅酸鹽巖巖屑溶孔孔隙幾乎全是硅酸鹽巖巖屑溶孔 四次生孔隙的形成機制四次生孔隙的形成機制: 1.大氣水的注大氣水的注 入入 碎屑巖經(jīng)受地表大氣水的淋濾作用主要發(fā)生在：構(gòu)造抬升碎屑巖經(jīng)受地表大氣水的淋濾作用主要發(fā)生在：構(gòu)造抬升 或海平面下降造成的不整合面之下，以及大氣水沿構(gòu)造斷裂帶或海平面下降造成的不整合面之下，以及大氣水沿構(gòu)造斷裂帶 注入等區(qū)域注入等區(qū)域.大氣水的淋濾溶解作用會導致碎屑巖中次生孔隙大氣水的淋濾溶解作

7、用會導致碎屑巖中次生孔隙 的廣泛發(fā)育的廣泛發(fā)育 1.1大氣水注入對次生孔隙形成的影響：大氣水注入對次生孔隙形成的影響： 大氣水驅(qū)動的地下水垂向或側(cè)向大范圍地侵入流動大氣水驅(qū)動的地下水垂向或側(cè)向大范圍地侵入流動,這種地這種地 下水的大范圍遷移是形成地下流體整體運動和熱運動的重要機制下水的大范圍遷移是形成地下流體整體運動和熱運動的重要機制. 大氣水具有高的流速和相對低的溫度大氣水具有高的流速和相對低的溫度,這種不飽和水的高速這種不飽和水的高速 注入以及低溫條件下緩慢的反應速度促進了開放系統(tǒng)的成巖作用注入以及低溫條件下緩慢的反應速度促進了開放系統(tǒng)的成巖作用, 包括次生孔隙的形成作用包括次生孔隙的形成

8、作用. 碎屑巖中具有較高的可溶類礦物碎屑巖中具有較高的可溶類礦物,如長石礦物易被溶蝕如長石礦物易被溶蝕,可產(chǎn)可產(chǎn) 生大量的次生孔隙生大量的次生孔隙. 被溶蝕的物質(zhì)隨大范圍的流體遷移帶離溶蝕作用發(fā)生區(qū)被溶蝕的物質(zhì)隨大范圍的流體遷移帶離溶蝕作用發(fā)生區(qū),產(chǎn)產(chǎn) 生的溶蝕空間得以保存生的溶蝕空間得以保存. .碳酸水的溶解作用碳酸水的溶解作用 有機質(zhì)的熱成熟過程會產(chǎn)生有機質(zhì)的熱成熟過程會產(chǎn)生CO2,并由此形成碳酸并由此形成碳酸,它是參與地它是參與地 下沉積物孔隙形成的另一種重要介質(zhì)下沉積物孔隙形成的另一種重要介質(zhì).在約在約100的條件下的條件下,地下有地下有 機質(zhì)分解產(chǎn)生機質(zhì)分解產(chǎn)生CO2,形成碳酸并降低

9、流體的形成碳酸并降低流體的pH值值,從而導致地下碳從而導致地下碳 酸鹽礦物和鋁硅酸鹽礦物的溶解酸鹽礦物和鋁硅酸鹽礦物的溶解.這類作用可以使由碳酸巖礦物這類作用可以使由碳酸巖礦物 和鋁硅酸鹽礦物膠結(jié)的砂巖產(chǎn)生有效孔隙和鋁硅酸鹽礦物膠結(jié)的砂巖產(chǎn)生有效孔隙. 長石的溶解作用是隨儲集層中液體所含長石的溶解作用是隨儲集層中液體所含CO2濃度的增加而增濃度的增加而增 大大. 反應所產(chǎn)生的主要產(chǎn)物有高嶺石、伊利石和綠泥石反應所產(chǎn)生的主要產(chǎn)物有高嶺石、伊利石和綠泥石,它的含量它的含量 取決于濃度、反應時間、原生礦物和地層水最初的成分等取決于濃度、反應時間、原生礦物和地層水最初的成分等 .有機酸的溶解作用有機酸

10、的溶解作用 在深埋藏地層中在深埋藏地層中,孔隙形成的另一重要機制是有機酸孔隙形成的另一重要機制是有機酸(羧酸羧酸)的的 溶解作用，其原因是：溶解作用，其原因是： 沉積盆地中有機質(zhì)熱演化過程中因其脫羧基作用而有沉積盆地中有機質(zhì)熱演化過程中因其脫羧基作用而有 大量的有機酸生成大量的有機酸生成,其生成時間主要在液態(tài)烴形成前夕；其生成時間主要在液態(tài)烴形成前夕； 與碳酸相比與碳酸相比,有機酸對各種礦物都有著更強的溶解能力有機酸對各種礦物都有著更強的溶解能力; 有機酸陰離子可以絡合并遷移鋁硅酸鹽中的陽離子有機酸陰離子可以絡合并遷移鋁硅酸鹽中的陽離子,在地在地 下下Al的溶解度通常極低的溶解度通常極低,有機

11、酸陰離子的絡合作用可以解決有機酸陰離子的絡合作用可以解決Al 的遷移的遷移,導致鋁硅酸鹽的溶解和地下孔隙率的增加導致鋁硅酸鹽的溶解和地下孔隙率的增加 .碳酸鹽的水解作用碳酸鹽的水解作用 硅酸鹽的水解可以在溫度超過硅酸鹽的水解可以在溫度超過100120的條件下成的條件下成 為碳酸鹽礦物溶解的驅(qū)動力為碳酸鹽礦物溶解的驅(qū)動力,高溫條件下鋁硅鹽的平衡可高溫條件下鋁硅鹽的平衡可 以提高酸度以提高酸度,此時將發(fā)生碳酸鹽的溶解以保持高的此時將發(fā)生碳酸鹽的溶解以保持高的CO2分壓分壓. .冷卻地層水對碳酸鹽礦物的溶解作用冷卻地層水對碳酸鹽礦物的溶解作用 因壓實作用從沉積物中釋放出來的流體可以沿斷層向上因壓實作

12、用從沉積物中釋放出來的流體可以沿斷層向上 運移運移,從而在斷層附近發(fā)生流體的冷卻作用從而在斷層附近發(fā)生流體的冷卻作用.在斷層停止提供在斷層停止提供 流體通道的部位流體通道的部位,便可導致流體向與之相鄰的巖石滲透便可導致流體向與之相鄰的巖石滲透.如果如果 這種巖石含有方解石并具有一定的滲透率這種巖石含有方解石并具有一定的滲透率,在初始狀態(tài)下處于在初始狀態(tài)下處于 平衡并含有碳酸鈣的孔隙水因遭受冷卻作用平衡并含有碳酸鈣的孔隙水因遭受冷卻作用,其所含的碳酸鈣其所含的碳酸鈣 變得不飽和變得不飽和,碳酸鹽礦物便可在此發(fā)生溶解作用碳酸鹽礦物便可在此發(fā)生溶解作用. 五砂巖中次生孔隙的類型及識別標志五砂巖中次生孔隙的類型及識別標志 砂巖中的次砂巖中的次 生孔隙按成生孔隙按成 因可分為因可分為 溶解孔隙溶解孔隙