冀中坳陷廊固凹陷河西务构造带古近系沙河街组四段储集层孔隙度演化定量研究<sup>*</sup>

操应长, 葸克来, 王艳忠, 周磊, 赵贤正, 金凤鸣, 崔周旗, 杨春宇, 董雄英. (2013)冀中坳陷廊固凹陷河西务构造带古近系沙河街组四段储集层孔隙度演化定量研究^* [J]. 古地理学报, 15(5): 593-604
Cao Yingchang, Xi Kelai, Wang Yanzhong, Zhou Lei, Zhao Xianzheng, Jin Fengming, Cui Zhouqi, Yang Chunyu, Dong Xiongying. (2013)Quantitative research on porosity evolution of reservoirs in the Member 4 of Paleogene Shahejie Formation in Hexiwu structural zone of Langgu sag,Jizhong Depression[J]. Journal Of Palaeogeography, 15(5): 593-604. DOI:10.7605/gdlxb.2013.05.047 复制到剪切板

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冀中坳陷廊固凹陷河西务构造带古近系沙河街组四段储集层孔隙度演化定量研究^*

操应长¹, 葸克来¹, 王艳忠¹, 周磊¹, 赵贤正², 金凤鸣², 崔周旗², 杨春宇³, 董雄英²

1 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛 266580

2 中国石油华北油田公司,河北任丘 062552

3 中国石油大庆油田有限公司,黑龙江大庆 163453

第一作者简介: 操应长,男,1969年生,教授,博士生导师,2003年获中国科学院地质学博士学位,目前主要从事沉积学、层序地层学和油气储集层地质学方面的教学与科研工作。E-mail:cyc8391680@163.com。

收稿日期:2013-05-10

基金:*国家自然科学基金石油化工联合基金重点项目(编号:U1262203)、国家科技重大专项(编号:2011ZX05009-003)、中央高校基本科研业务费专项资金项目(编号:14CX06013A,12CX06012A)和国家自然科学基金项目(编号:41102058)联合资助

摘要

薄片鉴定、流体包裹体分析、埋藏演化史与有机质热演化史分析、膏岩层脱水及黏土矿物转化分析等研究表明:河西务构造带古近系沙河街组四段储集层经历了碱性→酸性→碱性→弱酸性→弱碱性的成岩环境演化过程;成岩作用演化序列为:压实作用→长石溶蚀和(或)石英加大→碳酸盐胶结和(或)硬石膏胶结→少量碳酸盐胶结物溶解→少量黄铁矿胶结。利用“反演回剥”的原理,以铸体薄片资料为基础,计算了各关键成岩作用对储集层面孔率的贡献量,并利用面孔率—孔隙度的函数关系,结合机械压实校正,定量地恢复了不同成岩特征储集层的实际孔隙度演化史。根据孔隙度演化史与油气成藏史匹配关系,河西务构造带沙四段储集层第1期油气成藏时期储集物性较好,孔隙度高达20%左右。第2期油气成藏时期,北部区块储集层碳酸盐胶结强烈,孔隙度急剧降低至7%左右,不利于油气充注补充;而南部区块储集层碳酸盐胶结作用弱,孔隙度仍以大于10%为主,有利于油气充注补充和成藏,成为有利勘探目标。

关键词: 成岩演化; 反演回剥法; 孔隙度演化; 沙四段; 廊固凹陷; 冀中坳陷

中图分类号:P618.130.2⁺1 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2013)05-0593-12

Quantitative research on porosity evolution of reservoirs in the Member 4 of Paleogene Shahejie Formation in Hexiwu structural zone of Langgu sag,Jizhong Depression

Cao Yingchang¹, Xi Kelai¹, Wang Yanzhong¹, Zhou Lei¹, Zhao Xianzheng², Jin Fengming², Cui Zhouqi², Yang Chunyu³, Dong Xiongying²

1 School of Geosciences,China University of Petroleum(East China),Qingdao 266580,Shandong

2 Huabei Oilfield Company,PetroChina,Renqiu 062552,Hebei

3 Daqing Oilfield Company,PetroChina,Daqing 163453,Heilongjiang;

About the first author:Cao Yingchang,born in 1969,got his Ph.D. degree of geology from Chinese Academy of Sciences in 2003. Now he is a professor and Ph.D.advisor in School of Geosciences of China University of Petroleum(East China),and is mainly engaged in research and teaching of sedimentology,sequence stratigraphy and reservoir geology of oil and gas.

Abstract

Based on methods of rock thin section identification,fluid inclusion uniform temperature test,burial history and organic matter thermal history analysis,gypsum bed dehydration and clay mineral transformation analysis, it was shown that reservoirs in the Member 4 of the Shahejie Formation in Hexiwu structural zone had experienced alkaline→acidic→alkaline→weak acidic→weak alkaline diagenetic environment during their evolution process.Moreover,the diagenetic evolution sequences were compaction→feldspar dissolution and/or secondary enlargement of the quartz→carbonate cementation and/or anhydrite cementation→little carbonate cement dissolution→little pyrite cementation.According to the principle of inversion and back-stripping,the authors calculated each of the key diagenetic contributions on reservoir plane porosity quantitatively on the basis of casting thin sections with different diagenetic characteristics in the study area.Furthermore,the actural porosity was calculated by using the functional relationship with porosity. Finally,the evolution histories of actual porosity with different diagenetic characteristics have been established quantitatively combined with the mechanical compaction correction.In summary,from the matching relationship between porosity evolution and hydrocarbon accumulation period, in the first period of hydrocarbon accumulation, the reservoir physical properties were good with porosity up to about 20%. In the second period of hydrocarbon accumulation,the reservoir porosity rapidly decreased to about 7% in the northern block as a result of intense carbonate cementation, and was not good for hydrocarbon accumulation. However,carbonate cementation in the southern block was weak,and most of the reservoir porosity is bigger than 10%.Therefore, the southern block was good for hydrocarbon accumulation,and became the favorable exploration target.

Key words: diagenetic evolution; inversion and back-stripping method; porosity evolution; the Member 4 of Shahejie Formation; Langgu sag; Jizhong Depression

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近年来, 储集层孔隙度演化研究已从定性化研究转变为半定量— 定量化的研究。多数学者借助于岩石铸体薄片, 以成岩演化序列为约束, 定量统计各种自生矿物和溶解孔隙的含量, 恢复储集层孔隙度演化(王瑞飞和陈明强, 2007; 于雯泉等, 2010; 朱世发等, 2010; 欧成华等, 2011; 操应长等, 2012; 鲁新川等, 2012; 葸克来等, 2013; 钟大康等, 2013)。但是, 目前该方法没有确定关键成岩作用发生时的绝对时间及发生时储集层的古埋深, 并且将面孔率等同于孔隙度, 更重要的是将压实作用损失的所有孔隙度全部归结到早成岩期, 从而导致恢复的孔隙度演化与实际孔隙度演化过程存在一定的差异。少数学者开展了储集层孔隙度演化的定量模拟(潘高峰等, 2011; 陈冬霞等, 2012; 王国亭等, 2012), 把孔隙度演化分为孔隙度减小和孔隙度增大2个独立的过程, 通过增孔和减孔效应叠加建立储集层孔隙度演化的数学模型。该方法使孔隙度演化研究更加定量化, 但是, 目前的数学模型较为理想化, 并且将浅部纯压实作用模型向下延伸作为孔隙度减小模型, 忽略胶结作用的影响, 会导致演化恢复结果存在一定的误差。因此, 作者借助铸体薄片, 利用“ 反演回剥” 的原理, 以成岩演化序列为约束, 在解决目前孔隙度演化研究中所存在问题的基础上, 定量恢复廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层孔隙度演化过程, 不仅能够对钻前预测该区油气成藏时期储集层孔隙度大小、评价油气成藏期储集层有效性提供重要指导, 而且对其他地区碎屑岩储集层油气勘探开发具有重要的借鉴意义。

1 区域地质概况

冀中坳陷廊固凹陷在地理上位于北京市和天津市之间, 地跨河北省的廊坊、固安和永清3地区。在构造位置上, 北与大厂凹陷相接, 西靠大兴凸起, 南界为牛驼镇凸起, 东邻武清凹陷, 是冀中坳陷北部一个北东走向的古近系北断南超、西断东超的箕状断陷(图 1)。河西务构造带位于廊固凹陷东部, 是廊固凹陷重要的二级构造带之一, 面积约410 km²。研究区主要受北东向断裂控制, 东起河西务断层, 西至杨税务断层, 南起牛坨镇凸起, 北至铜柏镇断层, 整体具有东抬西倾、南高北低的构造特征。沙四段沉积时期, 凹陷持续裂陷, 湖盆水体加深、面积加大, 东部沧县隆起为主要的物源区, 在河西务构造带形成辫状河三角洲沉积, 沉积主体为辫状河三角洲前缘水下分流河道与席状砂微相(图 1)。河西务构造带沙四段储集层是廊固凹陷主要的油气聚集带, 具有良好的油气勘探潜力(黄婷婷等, 2007; 宋荣彩等, 2008)。

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	图1 廊固凹陷河西务构造带沙四段构造位置及沉积相分布Fig.1 Tectonic location and sedimentary facies of the Member 4 of Shahejie Formation in Hexiwu structural zone of Langgu sag

2 储集层岩石学特征

岩心观察和薄片鉴定结果表明, 廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层以岩屑质长石砂岩为主, 含少量长石质岩屑砂岩(图 2), 岩石成分成熟度中等, 颗粒中石英含量为12%~84.5%, 平均为51.5%; 长石含量为8%~51%, 平均为37.2%; 岩屑含量为1.74%~64%, 平均为11.3%, 其中火山岩岩屑占6.47%, 变质岩岩屑占2.45%, 沉积岩岩屑占2.38%; 颗粒中刚性颗粒(石英、长石、变质岩岩屑及部分火山岩岩屑)平均含量高达90%以上。储集层杂基含量为0.5%~25%, 平均为5.69%。分选中等— 好, 分选系数为1.26~3.6, 平均为1.98; 磨圆次棱角状— 次圆状; 碎屑颗粒间以线接触为主, 可见凹凸接触; 胶结方式主要为孔隙式胶结。

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	图2 廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层岩石类型三角图Fig.2 Triangular plot of rock types of the Member 4 of Shahejie Formation in Hexiwu structural zone of Langgu sag

3 储集层成岩演化

储集层现今孔隙面貌是岩石在埋藏演化过程中经历了多重成岩环境演化、经过多种成岩作用改造而保存下来的结果。成岩作用从不同的强度(强和弱)和不同的方面(破坏性和建设性)影响着储集层孔隙度演化过程, 明确成岩流体的演化过程及各主要成岩作用发生的先后顺序, 是储集层孔隙度演化定量研究的基础(王国亭等, 2012)。作者在成岩作用类型及特征分析的基础上, 通过埋藏演化史和有机质热演化史(图 3)分析以及膏岩层脱水、黏土矿物转化及流体包裹体分析^①(① 操应长等. 2012. 冀中富油凹陷中深层沉积储集层特征研究．中国石油大学（华东）), 认为廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层经历了碱性→ 酸性→ 碱性→ 弱酸性→ 弱碱性的成岩环境演化过程, 结合自生矿物的形态、交代切割关系、溶解充填关系等特征, 确定了廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层成岩作用演化序列。

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	图3 廊固凹陷务10井埋藏演化史 Es4— 沙河街组四段; Es3— 沙河街组三段; Es2— 沙河街组二段; Es1— 沙河街组一段; Ed— 东营组; Ng— 馆陶组; Nm— 明化镇组; Qp— 平原组Fig.3 Burial history of Well Wu 10 in Langgu sag

原生沉积水的性质直接影响着储集层孔隙水介质的演化特征和成岩作用的进行, 是早期成岩环境的主要控制因素(鲜本忠等, 2004; 包书景和何生, 2005)。廊固凹陷沙四段沉积初期, 气候干旱炎热, 部分地区还发育膏盐层沉积, 地层流体中含有丰富的K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、C $\begin{matrix} O_{3}^{2 -} \end{matrix}$ 及HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 等离子类型(张文朝等, 2011), 膏盐层在pH大于7.8的环境中发生沉淀(邱隆伟等, 2001), 因此, 成岩环境呈碱性特征。埋藏演化史(图 3)分析表明, 距今50.4~40.3 Ma, 沙四段地层温度小于75, ℃, 储集层成岩作用主要以压实作用及黏土矿物的脱水转化为主, 随着深度的增加, 颗粒间的接触程度不断增高, 当接触点所承受的压力超过正常孔隙流体压力时(达到2.0~2.5倍), 颗粒接触点的溶解度就会增高, 发生压溶作用, 从而为早期石英次生加大的发育提供了物质来源。

廊固凹陷沙四段储集层油气主要来源于沙四段本身的烃源岩(梁狄刚等, 2001), 沙四段烃源岩埋藏演化过程中释放的有机酸对沙四段储集层成岩作用具有明显的影响。埋藏演化史(图 3)分析表明, 在距今40.3~28.2 Ma, 沙四段地层温度达到75~120, ℃, 进入有机酸大量生成并保存的最佳温度范围(Surdam et al., 1989), 有机酸浓度增加, 黏土矿物脱水转化作用逐渐变弱(王健等, 2013), 成岩环境变为酸性。成岩作用主要以长石、岩屑等硅酸盐矿物溶蚀、高岭石沉淀及石英次生加大为主(图 5-a)。

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	图4 廊固凹陷沙四段储集层石英次生加大边中盐水包裹体均一温度分布直方图Fig.4 Distribution histogram of brine inclusions homogenization temperature in quartz overgrowth in reservoir of the Member 4 of Shahejie Formation in Langgu sag

石英加大边中的盐水包裹体均一温度主要分布范围为80~130, ℃(图 4), 对应于有机酸生成并大量保存的最佳温度范围, 证明了该时期酸性成岩环境的存在。镜下观察表明, 储集层压实作用强烈, 可见石英颗粒缝合线接触现象(图 5-b), 并且沙四段烃源岩有机质丰度低, 有机碳含量小于0.4%, 干酪根为腐殖型(梁狄刚等, 2001), 不利于有机酸的大量生成, 难以产生较大规模的酸性流体, 导致沙四段储集层长石溶蚀作用较弱, 因此, 推断石英加大边的硅质来源主要由石英压溶作用提供, 长石溶蚀作用仅提供少量的石英加大物质来源。

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图5 廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层成岩作用特征
a— 务27井, 3604.95 m, 石英两期加大边(正交光), 200× ; b— 务10井, 3641 m, 石英颗粒间凹凸— 缝合线接触(正交光), 200× ; c— 务27井, 3496.15 m, 硬石膏交代石英加大边(正交光), 200× ; d— 务27井, 3496.6 m, 铁白云石交代石英加大边(单偏光), 200× ; e— 务9井, 3616 m, 碳酸盐充填长石溶孔(正交光), 200× ; f— 务101井, 3490.8 m, 黄铁矿交代碳酸盐胶结物(正交光), 200× Fig.5 Characteristics of diagenesis of the Member 4 of Shahejie Formation in Hexiwu structural zone of Langgu sag

随着埋深进一步增加, 约28.2~18.8 Ma, 沙四段地层温度大于120, ℃, 超过了有机酸稳定保存的温度范围, 羧酸阴离子热脱羧, 有机酸浓度降低, 并且膏盐岩开始大量脱出富含Ca²⁺、 K⁺、 Na⁺、 Sr²⁺、 Al³⁺等金属阳离子的碱性水, 同时泥岩中蒙皂石向伊利石转化及伊利石向绿泥石转化过程中产生的Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等碱金属离子进入孔隙水(张莉等, 2007), 地层水开始向碱性转变, 碱金属离子的聚集使储集层发生铁方解石、铁白云石等碳酸盐胶结物及硬石膏胶结物的沉淀。岩石薄片中常见硬石膏交代石英加大边(图 5-c)、铁方解石及铁白云石交代石英加大边(图 5-d)的现象, 说明硬石膏、铁方解石及铁白云石的形成晚于石英次生加大; 另外, 还可见铁方解石充填长石溶蚀孔隙的现象(图 5-e), 说明铁方解石的形成晚于长石溶蚀作用。

18.8~5.0 Ma, 河西务构造带由于华北运动而抬升(金凤鸣等, 2006), 地层温度降低, 沙四上亚段地层温度再次进入75~120, ℃范围, 膏岩停止脱水(王艳忠, 2010), 烃源岩重新进入有机酸生成和保存的最佳温度范围, 由于碱金属离子等的沉淀消耗, 地层水开始向弱酸性转变, 发生少量碳酸盐胶结物的溶解。

5.0, Ma至今, 河西务构造带再次沉降, 沙四段持续埋藏, 地层温度再次超过120, ℃, 有机酸浓度降低, 地层水向弱碱性转变, 此时成岩环境封闭、还原, 流体活动性很弱, 由于碱金属阳离子在前一期碱性环境中的大量沉淀消耗, 碳酸盐胶结作用基本不发育, 可见少量的晚期黄铁矿出现, 主要交代碳酸盐胶结物(图 5-f), 但对储集层孔隙度的影响非常微弱。

综合分析认为, 沙四段储集层经历了酸碱交替的多重成岩环境演化过程, 主要成岩作用演化序列为:压实作用→ 长石溶解/石英加大→ 碳酸盐胶结/硬石膏胶结→ 少量碳酸盐胶结物溶解→ 少量黄铁矿胶结, 压实作用贯穿于整个成岩演化过程。

4 储集层孔隙度演化定量研究

运用“ 反演回剥” 的原理, 以铸体薄片现今孔隙特征为基础, 以成岩作用演化序列为约束, 从最后一期成岩作用开始回剥, 恢复各期关键成岩作用开始前的孔隙特征。具体方法是, 借助于现今铸体薄片, 利用蔡司Axioscope A1 APOL.数字透反偏光显微镜和Axio Vision Software Rel.图像分析软件及岩心铸体分析系统, 采用人工绘制与计算机图像分析相结合的方法, 定量计算各期成岩作用(压实作用除外)对储集层面孔率的贡献量, 并根据面孔率— 孔隙度的函数关系, 将铸体薄片中的面孔率转化为对应孔隙度, 以成岩演化序列为约束, 恢复各关键成岩作用开始(结束)时的反演回剥孔隙度。根据关键成岩作用发生的时间在埋藏史图上精确投影, 获得各期成岩作用开始(结束)时的古埋深, 进而获得各古埋深下的反演回剥孔隙度。利用正常压实图版对反演回剥结果进行机械压实作用校正, 从而定量恢复实际孔隙度演化过程。

以务10井3466.25, m砂岩样品为例, 分析储集层孔隙度演化定量研究过程与方法, 样品的分选系数为2.27, 实测孔隙度为11.1%。

4.1 关键成岩作用发生时间及古埋深确定

确定各关键成岩作用的始末时间是孔隙度演化定量研究的关键, 成岩作用演化序列是其确定的基础。压实作用伴随地层埋藏的始终, 因此, 关键在于确定胶结和溶蚀作用发生的时深窗口(王国亭等, 2012)。溶蚀(胶结)窗口是指溶蚀作用(胶结作用)开始发生至结束的时深范围, 可以通过埋藏演化史、有机质热演化史、膏岩层脱水、黏土矿物转化等分析, 明确成岩流体及成岩环境演化过程, 从而确定胶结和溶蚀作用发生的时深窗口(潘高峰等, 2011)。

根据上述成岩流体演化及成岩作用演化序列研究, 确定各关键溶蚀和胶结作用开始或结束时的时间, 即长石溶蚀/石英加大开始发生时距今约40.3 Ma, 碳酸盐胶结/硬石膏胶结发生时距今约28.2 Ma, 碳酸盐胶结物溶解作用发生时距今约18.8 Ma, 碳酸盐胶结物溶解结束时距今约5 Ma(表 1)。

表1 务10井各关键胶结与溶蚀作用发生的时间与古埋深 Table1 Start time and ancient burial depth of each key cementation and dissolution in Well Wu 10

结合埋藏演化史, 将各关键胶结与溶蚀作用发生的时间在务10井埋藏演化史上精确投影(图 3), 从而确定关键胶结和溶解作用发生时储集层的古埋深, 即长石溶蚀/石英加大开始发生时古埋深约为1260.00 m; 碳酸盐胶结/硬石膏胶结开始发生时古埋深约为2300.00 m; 碳酸盐胶结物溶解开始发生时古埋深约为2400.00 m, 碳酸盐胶结物溶解结束时古埋深约为2700.00 m(表 1), 现今埋深为3466.25 m。

4.2 成岩作用演化序列约束下的储集层孔隙度反演回剥

“ 反演回剥” 的原理是借助于铸体薄片, 统计各种自生矿物及溶解孔隙的面孔率, 计算其对储集层孔隙演化的贡献量。值得注意的是, 利用铸体薄片统计的面孔率是二维概念, 而孔隙度是三维概念, 面孔率并不等同于孔隙度(陈瑞银等, 2007), 要精确恢复储集层孔隙度演化过程, 需将面孔率转化为孔隙度。本次研究过程中, 对同一块样品开展了孔隙度测试, 然后借助铸体薄片, 利用偏光显微镜及计算机图像分析技术统计其对应的面孔率, 并利用50余块样品分析测试结果, 将面孔率与对应的孔隙度进行拟合建立了面孔率与孔隙度之间的函数关系(图 6)。即:

y=2.5203x^0.8457, R²=0.7374 (1)

其中, y为孔隙度, x为面孔率, R为相关系数。

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	图6 面孔率与孔隙度之间的函数关系Fig.6 Functional relationship between plane porosity and visual reservoir porosity

以铸体薄片为基础, 利用蔡司Axioscope A1 APOL.数字透反偏光显微镜及Axio Vision Software Rel.图像分析软件及岩心铸体分析系统, 采用人工绘制与计算机图像分析相结合的方法, 定量统计各胶结物含量及溶蚀孔隙的面积百分含量, 即面孔率。关键成岩作用时期原生面孔率、溶蚀面孔率及胶结物面积百分含量特征(图 7-a至7-f)。然后, 利用面孔率与显孔隙度之间的函数关系, 将各成岩作用对储集层面孔率的贡献量转化为孔隙度, 即碳酸盐胶结物溶解增加0.06%的面孔率, 转化为孔隙度为0.23%; 碳酸盐胶结损失0.39%的面孔率, 转化为孔隙度为1.14%; 硬石膏胶结损失0.48%的面孔率, 转化为孔隙度为1.35%; 石英加大损失面孔率1.65%, 转化为孔隙度为3.85%; 长石和岩屑溶解增加0.38%的面孔率, 转化为孔隙度为1.11%。另外, 黄铁矿含量极少, 并且主要以交代碳酸盐的形式出现, 对储集层物性影响极其微弱, 故可将其忽略。

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图7 关键成岩作用时期原生孔隙、溶蚀孔隙及胶结物面孔率特征
a— 5, Ma至现今; b— 黄铁矿胶结前(18.8~5 Ma); c— 碳酸盐胶结物溶解前(28.2~18.8 Ma); d— 碳酸盐/硬石膏胶结前(40.3~28.2 Ma); e— 石英加大前(50.4~40.3 Ma); f— 长石溶蚀前 (50.4~40.3 Ma)。样品取自务10井沙四段, 深度3466.25 mFig.7 Plane porosity characteristics of primary pores, dissolution pores and cements in key diagenesis stage

因此, 碳酸盐胶结物溶解开始时(古埋深为2400 m)的反演回剥孔隙度为10.87%(现今孔隙度11.1%, 扣除碳酸盐胶结物溶解增加孔隙度0.23%); 碳酸盐胶结/硬石膏胶结开始时(古埋深为2300 m)的反演回剥孔隙度为13.36%(10.87%+碳酸盐胶结损失孔隙度1.14%+硬石膏胶结损失孔隙度1.35%); 长石溶蚀/石英加大开始时(古埋深1260 m)的反演回剥孔隙度为16.10%(13.36%-长石溶蚀增加孔隙度1.11%+石英加大损失孔隙度3.85%), 由此获知各成岩作用开始时的反演回剥孔隙度(表 2)。

表2 务10井3466.25, m砂岩样品孔隙度演化定量恢复结果 Table2 Quantitative recovering results of reservoir porosity in each diagenesis stage of sandstone sample at 3466.25 m of Well Wu 10

4.3 机械压实校正

压实作用贯穿于成岩作用的始终, 前人在研究孔隙度演化的过程中仅考虑胶结与溶蚀作用对储集层孔隙度的贡献量, 而将压实作用损失的孔隙度全部归结到最早期成岩阶段, 使孔隙度演化过程中早期成岩阶段孔隙度减小量过大, 而后期成岩阶段孔隙减小量不足, 导致孔隙度演化恢复的结果与实际孔隙度演化过程存在较大的差异, 从而影响储集层孔隙度演化研究的精度, 尤其是会对油气成藏期储集层孔隙度预测带来一定的误差, 直接关系到油气成藏期储集层有效性评价的准确性。因此, 为了准确恢复储集层孔隙度演化过程, 需将反演回剥孔隙度中压实作用损失的总孔隙度校正到各期关键成岩作用阶段。

机械压实校正就是指将储集层孔隙度演化过程中机械压实作用损失的总孔隙度, 根据一定的校正规则合理分配到各期关键成岩作用阶段。根据成岩作用演化序列, 在主要胶结作用发生之前, 样品为正常压实阶段, 各埋深下压实损失的孔隙度可根据与样品具相同特征的正常压实曲线读取; 而在主要胶结时期开始后, 当胶结物总含量达到5%以上时, 胶结作用开始抑制压实作用, 不能通过正常压实图版读取压实作用损失的孔隙度, 可将主要胶结作用开始后的压实损失孔隙度总量, 按正常压实图版上各时期压实损失孔隙度量的比例对其进行分配, 确定各成岩作用时期的压实损失孔隙度校正量, 对所得的反演回剥孔隙度进行机械压实作用校正。

砂岩机械压实作用主要受粒度、分选及刚性颗粒含量的影响(操应长等, 2011)。廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层岩性主要以中细砂岩为主, 粒径差异不大, 并且刚性颗粒含量较高^①(① 操应长等. 2012. 冀中富油凹陷中深层沉积储集层特征研究．中国石油大学（华东）), 可认为分选性是影响研究区砂岩机械压实作用的主要因素。挑选研究区处于常压环境中、胶结物含量小于5%、以原生孔为主、次生孔隙含量小于1%的样品作为正常压实的样品点, 根据分选系数进行分类, 并将其实测孔隙度与深度进行拟合, 将所得曲线作为研究区储集层正常压实图版(图 8)。

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	图8 廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层不同分选系数下的正常压实曲线Fig.8 Reservoir normal compaction curves with different sorting coefficients of the Member 4 of Shahejie Formation in Hexiwu structural zone of Langgu sag

为了检验所建立正常压实图版的可靠性, 利用与样品分选对应的正常压实曲线(分选系数为2.0~2.5), 根据砂岩正常压实作用过程中储集层物性演化规律, 即深度与孔隙度之间存在指数关系, 将正常压实曲线延伸至地表读取该样品的原始孔隙度约为37.2%, 同时, 利用砂岩原始孔隙度计算的经验公式φ _o=20.91+22.90/So(其中So 为Trask分选系数, 即So=(P₂₅/P₇₅)^1/2)(Beard et al., 1973), 求取务10井3466.25, m处样品的原始孔隙度为36.11%, 二者结果相近。因此, 可近似利用此正常压实图版进行研究区储集层反演回剥孔隙度的机械压实作用校正。

机械压实作用损失的总孔隙度可利用公式(2)进行计算:

φ _p=φ _o-φ _m-φ _c-φ _a+φ _f+φ _cl(2)

其中, φ _p为机械压实作用损失的总孔隙度, φ _o为样品原始孔隙度, φ _m为样品现今实测孔隙度, φ _c为碳酸盐胶结损失孔隙度, φ _a为硬石膏胶结损失孔隙度, φ _f为长石溶解增加孔隙度, φ _cl为碳酸盐胶结物溶解增加孔隙度。

根据机械压实校正原则, 长石溶蚀/石英加大发生之前(50.4~40.3 Ma), 主要发生正常压实作用, 机械压实作用损失的孔隙度可在分选系数为2.0~2.5的正常压实曲线上读取, 即为13%; 长石溶蚀/石英加大之后碳酸盐/硬石膏胶结之前(40.3~28.2 Ma), 也可认为是正常压实作用阶段, 机械压实作用损失的孔隙度同样可在分选系数为2.0~2.5的正常压实曲线上读取, 即为7.3%; 碳酸盐/硬石膏胶结结束之后, 岩石中各类胶结物总含量超过5%, 开始抑制压实作用, 这一阶段由于刚性颗粒已经紧密接触, 并且受到胶结作用的抑制, 压实作用损失孔隙度较少, 可按正常压实图版上各时期压实减孔量的比例将该阶段压实作用损失的总孔隙度分配到各关键成岩阶段。利用公式(2)可得, 机械压实损失的总孔隙度为21.1%, 因此, 碳酸盐/硬石膏胶结发生之后至现今(28.2, Ma至现今)损失的总孔隙度为0.8%。根据正常压实图版, 按3:7:14的比例进行分配, 即碳酸盐/硬石膏胶结之后碳酸盐胶结物溶解之前(28.2~18.8 Ma)机械压实作用损失的孔隙度为0.1%, 碳酸盐胶结物溶解开始至结束(18.8~5 Ma)机械压实作用损失的孔隙度为0.24%, 碳酸盐胶结物溶解结束后至今(5, Ma至现今)机械压实作用损失的孔隙度为0.46%(表 2)。

4.4 储集层孔隙度演化定量恢复

根据上述研究, 将反演回剥孔隙度经过机械压实作用校正之后, 可得到储集层实际孔隙度演化过程(表 2, 图9)。即40.3, Ma时(古埋深为1260 m), 储集层实际孔隙度为24.2%(原始孔隙度37.2%, 扣除机械压实损失孔隙度13%); 28.2, Ma时(古埋深为2300 m), 储集层实际孔隙度为14.16%(实际孔隙度24.2%, 扣除石英加大损失孔隙度3.85%和机械压实损失孔隙度7.3%, 加上长石溶蚀增加孔隙度1.11%); 18.8, Ma时(古埋深为2400 m), 储集层实际孔隙度为11.57%(14.16%, 扣除碳酸盐胶结损失孔隙度1.14%、硬石膏胶结损失孔隙度1.35%和机械压实损失孔隙度0.1%); 5, Ma时(古埋深2700 m), 储集层实际孔隙度为11.56%(11.57%, 扣除机械压实损失孔隙度0.24%, 加上碳酸盐胶结物溶解增加孔隙度0.23%); 现今储集层实测孔隙度为11.1%(11.56%, 扣除机械压实损失孔隙度0.46%)。

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	图9 廊固凹陷河西务构造带务10井3466.25, m砂岩样品孔隙度演化曲线Fig.9 Porosity evolution curves of sandstone sample at 3466.25 m in Well Wu 10 in Hexiwu structural zone of Langgu sag

表3 廊固凹陷河西务构造带典型井沙四段储集层主要胶结物含量 Table3 Cement content of reservoirs in the Member 4 of Shahejie Formation in typical wells in Hexiwu structural zone of Langgu sag

对研究区储集层岩石薄片观察及对10口井45块薄片的定量统计表明, 以务101井(图1)为界, 北部区块与南部区块胶结物类型及含量存在较大差异, 北部区块胶结物含量高, 以碳酸盐胶结物为主, 平均相对含量高达83.6%; 南部区块胶结物含量相对较低, 以石英次生加大为主, 含少量的硬石膏胶结物, 石英加大边平均相对含量为57.9%(表 3)。

因此, 为了研究不同胶结物类型及含量控制下储集层孔隙度的演化过程, 再选取务101井348.76 m(分选系数为1.79, 现今实测孔隙度为8.7%)与务12井3429.3 m(分选系数为1.91, 现今实测孔隙度为7.01%)砂岩样品作为典型实例, 采用上述相同的方法分别进行孔隙度演化定量恢复, 建立孔隙度与时间及深度的关系(图 10), 从而为油气成藏期储集层有效性评价奠定基础。

4.5 储集层孔隙度演化定量恢复的意义

廊固凹陷沙四段储集层发生了2期油气充注, 第1期发生于34~12 Ma, 第2期发生于12~0 Ma(梁狄刚等, 2001; 邹华耀和张春华, 2001)。第1期油气充注发生时(34 Ma), 研究区储集层物性整体上较好, 孔隙度可高达20%左右(图 9, 图10), 有利于油气成藏。但是, 廊固凹陷沙四段储集层油气来源于沙四段本身的烃源岩, 生油层质量差, 生成的油气数量有限(梁狄刚等, 2001)。因此, 导致储集层油气充注饱和度低, 部分储集层储集空间中未发生油气充注。至第2期油气充注开始时(12 Ma), 受沉积物源影响, 北部区块岩石颗粒中碳酸盐岩岩屑含量高, 在埋藏过程中, 发生压溶作用及其水岩反应的概率大大增加, 为碳酸盐胶结物的形成提供物质来源, 使未发生油气充注的储集空间中发生强烈碳酸盐胶结作用^①(① 操应长等. 2012. 冀中富油凹陷中深层沉积储集层特征研究．中国石油大学（华东）), 储集层孔隙度急剧降低至7%左右(图 10), 岩石致密, 难以发生油气充注; 而南部岩石颗粒中碳酸盐岩岩屑含量低, 未发生油气充注的储集空间中碳酸盐胶结物含量低, 储集层孔隙度仍然以大于10%为主(图 9), 有利于后期油气充注, 形成较好的油气藏, 提供有利勘探目标。因此, 准确恢复油气成藏期的储集层孔隙度大小, 对于油气成藏期储集层有效性评价具有重要意义, 尤其是能够为中深层油气勘探开发的部署提供理论指导。

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	图10 廊固凹陷河西务构造带务101井3487.65 m(a)与务12井3429.3 m(b)砂岩样品孔隙度演化曲线Fig.10 Porosity evolution curves of sandstone samples at 3487.65 m in Well Wu 101 (a)and at 3429.3 m in Well Wu 12 (b)in Hexiwu structural zone of Langgu sag

另外, 通过对储集层孔隙度演化的定量恢复, 能够静态地分析各成岩作用储集层对物性的贡献量, 例如, 廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层由于压实作用损失的孔隙度大于胶结作用(图 11)。同时, 也能够在地质历史时期储集层孔隙度动态演化的基础上, 分析有效储集层形成演化及其主控因素, 致密储集层致密史及其与油气成藏的匹配关系(如先成藏后致密或先致密后成藏)等, 从而使深层储集层有效性评价更加准确, 对油气勘探具有更强的实用性与指导性。

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	图11 廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层压实作用与胶结作用对储集层孔隙度损失的影响Fig.11 Influence of compaction and cementation on porosity reduction of reservoirs in the Member 4 of Shahejie Formation in Hexiwu structural zone of Langgu sag

5 结论

1)廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层经历了碱性→ 酸性→ 碱性→ 弱酸性→ 弱碱性的成岩环境演化过程; 成岩作用演化序列为:长石溶蚀/石英加大→ 碳酸盐胶结/硬石膏胶结→ 少量碳酸盐胶结物溶解→ 少量黄铁矿胶结, 压实作用贯穿于整个成岩演化过程。

2)以廊固凹陷河西务构造带沙四段不同特征的铸体薄片为基础, 采用人工绘制与计算机图像分析相结合的方法, 定量计算了各期成岩作用(压实作用除外)对储集层面孔率的贡献量, 根据面孔率— 孔隙度的函数关系, 将铸体薄片中的面孔率转化为孔隙度, 恢复了各关键成岩作用开始(结束)时的反演回剥孔隙度, 并进行机械压实作用校正, 定量恢复了不同成岩作用特征的储集层实际孔隙度演化过程。

3)储集层孔隙度演化定量研究表明, 廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层由于压实作用损失的孔隙度大于胶结作用。同时, 根据孔隙度演化与油气成藏期匹配关系分析, 廊固凹陷河西务构造带沙四段储集层第1期油气成藏时期储集物性较好, 孔隙度高达20%左右; 第2期油气成藏时期, 北部区块储集层碳酸盐胶结作用强烈, 储集层孔隙度急剧降低至7%左右, 不利于油气充注补充; 而南部区块碳酸盐胶结作用弱, 储集层孔隙度仍以大于10%为主, 有利于油气充注补充和成藏, 形成有利勘探目标。

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献

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2005

0.0

... 包书景和何生,2005) ...

2011

0.0

... 砂岩机械压实作用主要受粒度、分选及刚性颗粒含量的影响(操应长等,2011) ...

2012

0.0

... 操应长等,2012 ...

2012

0.0

... 陈冬霞等,2012 ...

2007

0.0

... 值得注意的是,利用铸体薄片统计的面孔率是二维概念,而孔隙度是三维概念,面孔率并不等同于孔隙度(陈瑞银等,2007),要精确恢复储集层孔隙度演化过程,需将面孔率转化为孔隙度 ...

2007

0.0

... 河西务构造带沙四段储集层是廊固凹陷主要的油气聚集带,具有良好的油气勘探潜力(黄婷婷等,2007 ...

2006

0.0

... 0 Ma,河西务构造带由于华北运动而抬升(金凤鸣等,2006),地层温度降低,沙四上亚段地层温度再次进入75~120,℃范围,膏岩停止脱水(王艳忠,2010),烃源岩重新进入有机酸生成和保存的最佳温度范围,由于碱金属离子等的沉淀消耗,地层水开始向弱酸性转变,发生少量碳酸盐胶结物的溶解 ...

2001

0.0

... 廊固凹陷沙四段储集层油气主要来源于沙四段本身的烃源岩(梁狄刚等,2001),沙四段烃源岩埋藏演化过程中释放的有机酸对沙四段储集层成岩作用具有明显的影响 ...

... 4%,干酪根为腐殖型(梁狄刚等,2001),不利于有机酸的大量生成,难以产生较大规模的酸性流体,导致沙四段储集层长石溶蚀作用较弱,因此,推断石英加大边的硅质来源主要由石英压溶作用提供,长石溶蚀作用仅提供少量的石英加大物质来源 ...

... 5 储集层孔隙度演化定量恢复的意义廊固凹陷沙四段储集层发生了2期油气充注,第1期发生于34~12 Ma,第2期发生于12~0 Ma(梁狄刚等,2001 ...

... 但是,廊固凹陷沙四段储集层油气来源于沙四段本身的烃源岩,生油层质量差,生成的油气数量有限(梁狄刚等,2001) ...

2012

0.0

鲁新川, 张顺存, 蔡冬梅, 等. 2012. 准噶尔盆地车拐地区三叠系成岩作用与孔隙演化[J]. 沉积学报, 30(6): 1123-1129.

Based on core observation, thinsection identification and well logging data analysis, Triassic reservoir physical property, pore type, diagenesis and reservoir characteristics of the main control factors at northwestern margin of Cheguai area, Junggar basin were studied. Fan delta front facies reservoir experienced mechanical compaction, cementation, dissolution metasomatism, various diagenesis, and compaction effect of reservoir characteristics of the main factors. According to diagenesis and authigenic mineral characteristics, it is late diagenetic stage B period that Diagenesis of the Triassic reservoirs in Cheguai Area.With the depth increasing and compaction enhancing, physical properties become bad, which can make the porosity reduces 20%. Zeolite and carbonate cement dissolution can make the porosity is increased up to 3%, total porosity distribution range between 6%~18%, and the permeability distribution in the range of 0.08×10 -3 ～40.0×10 -3 μm 2 . 

Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000

通过岩芯观察、薄片鉴定以及测井和录井资料分析，对准噶尔盆地西北缘车拐地区三叠系储层的物性特征、孔隙类型、成岩作用及储层物性的主控因素进行了研究，认为发育于车拐地区三叠系扇三角洲前缘相带的储层经历了机械压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用等多种成岩作用，经过成岩作用和自生矿物特点可知车拐地区三叠系主要现今处于晚成岩阶段B期。压实作用为影响储层物性特征的主要因素，随着埋深的加大压实作用的增强物性随之变差，可使孔隙度减少20%以上；沸石和碳酸盐胶结物的溶蚀可使孔隙度增加达3%，研究区总的孔隙度分布范围主要在6%~18%之间，渗透率分布范围为0.08×10 -3 ～40.0×10 -3 μm 2 。

... 鲁新川等,2012 ...

2011

0.0

欧成华, 董兆雄, 魏学斌. 2011. 柴达木盆地干柴沟—咸水泉地区中—深层成岩演化及其对储集体性能的影响[J]. 古地理学报, 13(1): 85-95.

通过剖面观察、岩心描述、分析化验等手段，系统研究了柴达木盆地干柴沟—咸水泉地区中—深层储集体岩石学特征、主要成岩作用类型及特征、储集空间类型及特征、成岩阶段及成岩演化序列，以及成岩作用对储集体性能的影响程度和规律。结果表明：研究区中—深层储集体主要由成分及结构成熟度均为低—中等的各类砂岩和部分泥灰岩组成；以压实作用、胶结作用、充填作用为主的破坏性成岩作用造成了储集体孔隙空间的大量损失，而以溶蚀作用为主的建设性成岩作用则使部分储集体恢复了储集性能；破坏性成岩作用主要发生在同生成岩、早成岩和中成岩阶段，建设性成岩作用主要发生在褶皱回返引起的表生成岩阶段；受成岩作用影响，主要发育粒间孔、残余粒间孔和溶蚀孔隙，孔隙结构以微细喉型为主，储集层类型以低孔—特低渗储集层为主。

... 欧成华等,2011 ...

2011

0.0

... 少数学者开展了储集层孔隙度演化的定量模拟(潘高峰等,2011 ...

... 溶蚀(胶结)窗口是指溶蚀作用(胶结作用)开始发生至结束的时深范围,可以通过埋藏演化史、有机质热演化史、膏岩层脱水、黏土矿物转化等分析,明确成岩流体及成岩环境演化过程,从而确定胶结和溶蚀作用发生的时深窗口(潘高峰等,2011) ...

2001

0.0

... 8的环境中发生沉淀(邱隆伟等,2001),因此,成岩环境呈碱性特征 ...

2008

0.0

宋荣彩, 周文, 董树义, 等. 2008. 渤海湾盆地廊固凹陷油气分布特征研究[J]. 石油实验地质, 30(1): 64-68.

The recent work has already come into the stage of subtle reservoir exploration period in the Langgu Sag of the Bohai Bay Basin.So it is the key issues to instruct next exploration direction that know the distribution characteristics about all kinds of pools in the sequence stratigraphic framework.By means of comprehensive analysis of sequence characteristic and deposit distribution combination,established formation pattern of diffe-rent tectonic unit in the Langgu Sag.And those are taken apart more in different sedimentary system and its combination styles.From the whole deposit and structural background,build on the distribution characteristic of the reservoir in the sequence framework.Six deposit formation patterns were established in the actic,billabong and center regions.And point out that the more sedimentary systems,more tectogenetic movement,the matching of source layer-reservoir-encirclement make importance action to the distribution and enrichment of structure and subtle hydrocarbon pools.

1. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploration, Chengdu, Sichuan 610059, China; 2. Geosciences College, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China; 3. Exploration & Development Research Institute of Huabei Oilfie

渤海湾盆地廊固凹陷已全面进入了隐蔽油气藏勘探阶段,如何认识层序地层格架内各种类型油气藏的分布特征是指导本区下一步勘探方向的关键.通过深入研究廊固凹陷古近系地层层序特征,根据其分布组合特点,建立了不同构造单元沉积模式,进一步剖析了凹陷内不同沉积体系特征及其不同组合样式.从整体沉积背景、构造背景认识出发,厘清了层序格架内沉积体系的分布特征;建立了陡坡带、洼槽带及中央带各具特色的6类成藏模式.指出多期次的沉积体系组合、多期次的构造运动叠加、生油层—储集体—圈闭的时空匹配对廊固凹陷各种类型油气藏的分布和富集发挥了重要作用.

... 宋荣彩等,2008) ...

2012

0.0

王国亭, 何东博, 李易隆, 等. 2012. 吐哈盆地巴喀气田八道湾组致密砂岩储集层分析及孔隙度演化定量模拟[J]. 地质学报, 86(11): 1847-1854.

Based on analysis of tight sands reservoir characteristics and cotrolling factors, two types of porosity decrease mathematical model and one type of porosity increase mathematical model in the study area were established by phases. With geological time and burial depth as variables, current porosity as boundary constraint conditions, burial stages and key diagenesis window analysis as basis, the whole porosity evolution process from initial burial until nowadays was divided into seven separate functions which repeated porosity evolution history of the study area dynamically. The quantitative simulation result indicates that: the porosity evolution of each stage follows porosity decrease model or superimposion model of two different types of porosity-evolution model; the variable of porosity decrease model of mechanical compaction stage is burial depth, while variables of compaction-cementation comprehensive stages are geological time and burial depth; porosity increase model is applicable within dissolution window which is identified by Ro from 0.6 to 1.0; the main reason reducing the porosity greatly is mechanical compaction, followed by compaction-cementation, dissolution improves pore space to some extent, and later compaction-cementation causes porosity decrease further until tight reservoir nowadays.

在吐哈盆地巴喀气田八道湾组砂岩储层特征及控制因素分析的基础上，以地史时间和埋藏深度为变量，以现今孔隙度为约束条件，紧密结合埋藏阶段分析和关键成岩阶段窗口分析，分阶段建立了巴喀气田八道湾组储层从埋藏初始直至现今的孔隙度演化定量模型，动态体现了整个孔隙度演化过程。定量模拟结果表明：研究区储层总孔隙度演化是一个七段式分段函数，各个阶段孔隙度演化或遵循减小模型或遵循减小与增大的叠加模型；机械压实阶段的孔隙度减小模型是以埋深为自变量的函数，压实和胶结综合作用阶段则是以埋深和埋藏时间为变量的函数；孔隙增大模型适用于Ro值范围为0.6～1.0的溶蚀作用窗口内；早期的纯机械压实作用使八道湾组储层已接近致密，溶蚀作用之前的压实和胶结综合作用导致储层致密化，而后期溶蚀作用仅在一定程度上提高了孔隙空间。

... 王国亭等,2012),把孔隙度演化分为孔隙度减小和孔隙度增大2个独立的过程,通过增孔和减孔效应叠加建立储集层孔隙度演化的数学模型 ...

... 成岩作用从不同的强度(强和弱)和不同的方面(破坏性和建设性)影响着储集层孔隙度演化过程,明确成岩流体的演化过程及各主要成岩作用发生的先后顺序,是储集层孔隙度演化定量研究的基础(王国亭等,2012) ...

... 压实作用伴随地层埋藏的始终,因此,关键在于确定胶结和溶蚀作用发生的时深窗口(王国亭等,2012) ...

2013

0.0

... , 1989),有机酸浓度增加,黏土矿物脱水转化作用逐渐变弱(王健等,2013),成岩环境变为酸性 ...

2007

0.0

王瑞飞, 陈明强. 2007. 储集层沉积—成岩过程中孔隙度参数演化的定量分析[J]. 地质学报, 81(10): 1432-1438.

The diagenesis and pore evolution of Yan 25 and Zhuang 40 areas in the Ordos basin were analyzed.The research shows that the sandstone layers of the two areas are currently at the second stage of the middle-diagenesis period and controlled by acidity and alkalinity of diagenetic environment.Sloanite and chlorite are very developed within the Chang 6 Formation of Yan 25 area,and solution pores of sloanite are the favorable place for gas/oil reservoir;whereas kaolinite is widely spread in the Chang 6 Formation and the main reservoir in Zhang 40 area is the feldspar and debris solution pores.The quantitative study of pore evolution shows that the pore evolution differs even at similar diagenetic stages.The primary porosity is similar:34.91% for Yan 25 and 33.42% for Zhuang 40.During mechanic compaction,the loss rate of porosity in Yan 25 is 40.33% and Zhuang 40 is 55.45%.During cementation and metasomasis,the loss rate of Yan 25 is 46.86%,and that of Zhuang 40 is 36.51%.The secondary porosity is mainly sloanite solution pores in Yan 25 area and feldspar and debris solution pore in Zhuang 40 area.The proportion of secondary porosity takes up to 55.76% in Yan 25 and 73.51% in Zhuang 40.Therefore,the quantitative analysis of porosity evolution in sedimentation-diagenesis provides a good reference for the sieving of high-quality reservoir and progressive exploration.

分别对鄂尔多斯盆地中南部沿25、西南部庄40两区块延长组长6段砂岩的成岩作用和孔隙演化进行分析。研究表明,两区块目的层砂岩目前均处于中成岩B期。受成岩环境酸碱性的控制,沿25区块普遍发育浊沸石和绿泥石,其浊沸石溶蚀孔隙为有利的储集空间;庄40区块高岭石较为发育,长石、岩屑溶孔为有利的储集空间。成岩过程中孔隙度演化的定量研究表明,相似的成岩演化阶段,孔隙度的演化不同。两区块初始孔隙度相近,沿25区块为34.91%,庄40区块为33.42%。机械压实过程中,沿25区块孔隙损失率为40.33%;庄40区块孔隙损失率为55.45%。胶结、交代过程孔隙损失率:沿25区块为46.86%;庄40区块为36.51%。后期溶蚀过程中,沿25区块次生孔隙空间主要为浊沸石溶孔,次生溶孔占比例为55.76%;庄40区块次生孔隙空间主要为长石、岩屑溶孔,次生孔隙占比例为73.51%。两区块沉积-成岩过程中孔隙度参数演化的定量分析为优质储层的筛选及相关砂岩油田的滚动勘探提供借鉴。

... 多数学者借助于岩石铸体薄片,以成岩演化序列为约束,定量统计各种自生矿物和溶解孔隙的含量,恢复储集层孔隙度演化(王瑞飞和陈明强,2007 ...

2010

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2013

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... 葸克来等,2013 ...

2004

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... 原生沉积水的性质直接影响着储集层孔隙水介质的演化特征和成岩作用的进行,是早期成岩环境的主要控制因素(鲜本忠等,2004 ...

2010

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于雯泉, 李丽, 方涛, 等. 2010. 断陷盆地深层低渗透天然气储集层孔隙演化定量研究[J]. 天然气地球科学, 21(3): 397-405.

1.Research Institute of Geosciences , Jiangsu Oil Field Company, SINOPEC, Yangzhou 225009, China;2.Post\|doctoral Fellowship of Jiangsu Oil Field Company, SINOPEC, Yangzhou 225009, China;3.Petuoleum Development Center, Shenli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000, China;4.Geological Logging Department, Jiangsu Oil Field Company, SINOPEC, Yangzhou 225009, China

运用微观薄片、扫描电镜和微观图像等资料，以东营凹陷北部陡坡带深层砂砾岩体天然气储层为例，结合其储层温度与埋深资料，应用定量回推反演的方法对低渗透天然气储层孔隙演化进行了定量研究。根据储集空间类型和孔隙特征将储层划分为以次生溶蚀孔隙为主、次生孔隙与原生残余孔隙共存和以微裂缝为主3种类型。依据对储层物性的影响可以将成岩作用分为2大类:建设性的成岩作用类型(欠压实作用、溶解作用和重结晶作用)和破坏性的成岩作用类型(压实作用、沥青充填作用及各种胶结沉淀作用)，并引入成岩作用强度的概念，定量分析了各类成岩作用对3种类型储层的孔隙演化的控制作用，认为Ⅰ型储层主要受酸性溶蚀作用影响，Ⅱ型储层由于上覆膏盐层的影响保留了一定量的原生孔隙，Ⅲ型储层早期压实强烈，后期酸性地层水很难进入，基本无溶蚀作用。

... 于雯泉等,2010 ...

2007

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... 8 Ma,沙四段地层温度大于120,℃,超过了有机酸稳定保存的温度范围,羧酸阴离子热脱羧,有机酸浓度降低,并且膏盐岩开始大量脱出富含Ca²⁺、 K⁺、 Na⁺、 Sr²⁺、 Al³⁺等金属阳离子的碱性水,同时泥岩中蒙皂石向伊利石转化及伊利石向绿泥石转化过程中产生的Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等碱金属离子进入孔隙水(张莉等,2007),地层水开始向碱性转变,碱金属离子的聚集使储集层发生铁方解石、铁白云石等碳酸盐胶结物及硬石膏胶结物的沉淀 ...

2011

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... 廊固凹陷沙四段沉积初期,气候干旱炎热,部分地区还发育膏盐层沉积,地层流体中含有丰富的K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、C O32-及HC O3-等离子类型(张文朝等,2011),膏盐层在pH大于7 ...

2013

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... 钟大康等,2013) ...

2010

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朱世发, 朱筱敏, 王一博, 等. 2010. 准噶尔盆地西北缘克百地区三叠系储集层溶蚀作用特征及孔隙演化[J]. 沉积学报, 28(3): 547-554.

Based on a large number of thinsections, casting thinsections and scanning electron photomicrographs observation , the characteristics of Triassic dissolution in KeBai area, northwestern margin of Junggar Basin are systematically studied. Triassic dissolution is generally developed in KeBai area, with abundant typical phenomena, and reservoir is obviously reformed , so dissolution is the most important type of diagenesis in the study area. The lithology characteristics of "low compositional maturity, lowermiddle textural maturity " provide a sedimentary basis for diagenesis. The dissolution of feldspar is the most common in the area, and cementation is weak, with little calcite and analcime dissolution, quartz is slightly dissolved under alkaline condition. The type of pore space and the vertical evolution of porosity on different walls of the fault belt are determined by dissolution. The intensity and distribution of dissolution was affected by the rock type, matrix content, microfacies and other factors.

State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, Beijing 102249

基于岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜等镜下特征分析，对准噶尔盆地西北缘克百地区三叠系溶蚀作用特征进行了系统的分析。三叠系溶蚀作用发育普遍、现象丰富、对储层改造作用明显，是研究区最为重要的成岩作用类型。“成分成熟度低、结构成熟度中等偏下”的岩石学特征是成岩作用的沉积基础。长石的溶蚀在该区最为常见，胶结作用弱、局部见方解石和方沸石溶蚀，碱性条件下石英弱溶蚀。溶蚀作用对储层的改造决定了克百断裂上、下盘三叠系储层的孔隙空间类型和孔隙的垂向演化。岩石类型、泥质含量和沉积微相等因素控制储层中溶蚀作用的发育程度及分布。

... 朱世发等,2010 ...

2001

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... 邹华耀和张春华,2001) ...

1973

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... 90/So(其中So 为Trask分选系数,即So=(P₂₅/P₇₅)^1/2)(Beard et al ...

1989

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... 2 Ma,沙四段地层温度达到75~120,℃,进入有机酸大量生成并保存的最佳温度范围(Surdam et al ...