鈣質(zhì)膠結(jié)作用與油氣運(yùn)聚的關(guān)系綜述

摘 要：巖心中油氣分布不均一和鈣質(zhì)膠結(jié)共存現(xiàn)象很普遍。碳酸鹽巖溶解沉淀是烴源巖-流體-儲(chǔ)集層相互作用的結(jié)果，其在烴源巖中發(fā)生溶解，而在儲(chǔ)集層中發(fā)生沉淀。每個(gè)水文地質(zhì)旋回可分為兩個(gè)階段：盆地沉降沉積時(shí)期的泥巖壓榨水離心流階段和盆地抬升剝蝕時(shí)期的大氣水下滲向心流階段，而碳酸鹽巖溶解沉淀和油氣運(yùn)聚屬于水文地質(zhì)旋回的一部分。儲(chǔ)層中界面類型包括構(gòu)造成因界面、沉積成因界面和成巖成因界面，其對(duì)碳酸鹽巖溶解沉淀和油氣運(yùn)聚影響很大。

關(guān)鍵詞：碳酸鹽巖溶解沉淀；儲(chǔ)層內(nèi)部界面；鈣質(zhì)膠結(jié)作用；油氣運(yùn)聚

在巖心觀察和薄片分析中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)油氣分布不均一和鈣質(zhì)膠結(jié)共存的現(xiàn)象。如圖1所示：

巖心上下含油差異很大，下部塊狀層理飽含油，中部油氣順波狀層理分布，上部塊狀層理微含油。滴加鹽酸發(fā)現(xiàn)上部鈣質(zhì)膠結(jié)，劇烈冒泡，下部冒泡微弱，白色斑點(diǎn)及斑塊處鈣質(zhì)膠結(jié)。

以上現(xiàn)象來自某油田沙四上亞段灘壩相地層中，砂泥薄間互，儲(chǔ)層緊鄰烴源巖，均反映出油氣分布的不均一性，而與之相應(yīng)出現(xiàn)的是鐵方解石膠結(jié)作用或鐵方解石夾層；油氣多充滿在具有平行層理和塊狀層理的粉、細(xì)砂巖中，而交錯(cuò)層理粉、細(xì)砂巖含油很少；油氣多分布在儲(chǔ)集體內(nèi)部各級(jí)界面之上，體現(xiàn)了各級(jí)界面對(duì)流體流動(dòng)的控制作用。但是，到底鈣質(zhì)膠結(jié)、儲(chǔ)層內(nèi)部界面和流體流動(dòng)有什么關(guān)系呢？

各學(xué)者對(duì)鈣質(zhì)膠結(jié)作用和儲(chǔ)層構(gòu)型的研究很多。通過閱讀文獻(xiàn)，認(rèn)為從烴源巖中排出的富含Ca2+、Mg2+、HCO3-、有機(jī)酸、Pco2高分壓的流體參與到砂巖儲(chǔ)層流動(dòng)中，受到儲(chǔ)層各級(jí)界面的影響，導(dǎo)致含油氣流體沿阻力小的通道流動(dòng)，流動(dòng)過程中流體中的有機(jī)酸、CO2可不斷溶解長石、巖屑、鐵方解石膠結(jié)物等不穩(wěn)定組分，形成次生孔隙從而形成優(yōu)勢通道更有利于后期油氣的運(yùn)移；而阻力大的地方或保持原有孔隙水的性質(zhì)緩慢滲流或接受形成次生孔隙所產(chǎn)生的Ca2+、HCO3-等，隨著水分子的損失，孔隙水Ca2+等濃度增大，最終以鐵方解石的形式沉淀下來，膠結(jié)成致密砂巖。

1 碳酸鹽巖的溶解與沉淀

工區(qū)發(fā)育大量鐵方解石，屬于成巖晚期的產(chǎn)物，所以在此只討論晚期碳酸鹽巖膠結(jié)。對(duì)于砂巖中晚期碳酸鹽巖溶解與沉淀，大家比較認(rèn)同漆濱汶（2006）提出的烴源巖-流體-儲(chǔ)集層相互作用過程中碳酸鹽巖沉淀機(jī)理?？梢詫⒋藱C(jī)理概括為以下兩個(gè)階段。

1.1 烴源巖中碳酸鹽巖溶解

烴源巖在埋藏過程中，進(jìn)入生油窗后，產(chǎn)生大量有機(jī)酸（甲酸、乙酸、乙二酸）和CO2。若烴源巖中含有大量的碳酸鹽巖，必將使碳酸鹽巖溶解，因而在烴源巖中產(chǎn)生高濃度的Ca2+、HCO3-、Mg2+、Pco2和烴類流體。

1.2 儲(chǔ)集層中碳酸鹽巖沉淀

在初次運(yùn)移的動(dòng)力下，烴源巖中產(chǎn)生的流體進(jìn)入鄰近儲(chǔ)層后，與儲(chǔ)集層相互作用，在儲(chǔ)集層頂、底產(chǎn)生沉淀。具體原因?yàn)椋?/p>

（1）從烴源巖中運(yùn)移進(jìn)來的流體導(dǎo)致儲(chǔ)層中Ca2+、HCO3-、Mg2+、

Pco2升高；（2）成巖、后生階段孔隙流體的PH、EH高；（3）Pco2沒有到達(dá)影響反應(yīng)平衡的壓力；（4）CaCl2（提供Ca2+）或NaHCO3水型（提供HCO3-）。

以上條件均有利于使以下平衡右移，碳酸鹽巖沉淀而不利于長石等不穩(wěn)定組分的溶解：

Ca2++2HCO3-→CaCO3↓+CO2+H2O

2 儲(chǔ)層內(nèi)部界面

通過巖心觀察發(fā)現(xiàn)，主要存在三種界面。第一種界面是構(gòu)造成因的，包括斷層和裂縫；第二種界面是沉積成因的，界面由高級(jí)別到低級(jí)別包括砂泥巖界面、砂巖中夾層與砂巖之間的界面、不同期灘砂（壩砂）之間的界面、層系組之間的界面、層系間的界面、紋層間的界面、塊狀層理（無界面）。第三種界面是成巖成因的，如鈣質(zhì)夾層界面等。顯然這些界面對(duì)油氣的運(yùn)移具有至關(guān)重要的作用。

2.1 斷層和裂縫

斷層和裂縫是儲(chǔ)層中的薄弱帶，阻力小，是油氣運(yùn)移的最重要通道和指向區(qū)。巖心可發(fā)現(xiàn)小斷層斷穿烴源巖與儲(chǔ)集層，可將油氣輸導(dǎo)到儲(chǔ)集層中。儲(chǔ)集層中的裂縫則是油氣運(yùn)移的“高速公路”，鏡下薄片中的裂縫往往都飽含油。（如圖2）

2.2 沉積界面

沉積界面是儲(chǔ)層中最普遍的，也是最重要的。即使最小的紋層界面上都會(huì)有水體安靜時(shí)沉積的暗色細(xì)粒泥質(zhì)，它直接影響油氣的運(yùn)移。油氣總是順層理方向運(yùn)移，即在紋層界面之間的儲(chǔ)集體中運(yùn)移而很難穿層運(yùn)移（如圖3）。即使油氣很充足，界面對(duì)油氣的分隔作用也是存在的。由于沉積界面是分級(jí)的，它對(duì)油氣運(yùn)移的影響大小也不同。級(jí)別大的沉積界面往往影響到較大規(guī)模的油氣運(yùn)移，油氣大部分分布于兩級(jí)別較大的沉積界面之間。內(nèi)部級(jí)別較小沉積界面只影響到油氣的具體分布。

2.3 成巖界面

這種界面是儲(chǔ)層后期經(jīng)成巖作用形成，具體表現(xiàn)為界面上下膠結(jié)物含量等的差異，具體體現(xiàn)在儲(chǔ)層物性的差異。而且成巖界面往往預(yù)示著流體大規(guī)模活躍，與油氣運(yùn)移具有密切聯(lián)系。當(dāng)成巖界面形成早于油氣運(yùn)移期時(shí)，界面作用與沉積界面相似，將直接影響油氣的運(yùn)聚和分布。

3 結(jié)束語

（1）碳酸鹽巖溶解沉淀是烴源巖-流體-儲(chǔ)集層相互作用的結(jié)

果，碳酸鹽巖在烴源巖中發(fā)生溶解，在儲(chǔ)集層中發(fā)生沉淀。（2）儲(chǔ)層中存在三種界面，分別為構(gòu)造成因界面、沉積成因界面和成巖成因界面。三種界面均影響油氣運(yùn)聚，但作用不同。（3）儲(chǔ)集層內(nèi)鈣質(zhì)膠結(jié)和儲(chǔ)層內(nèi)部界面二者是相互影響的，應(yīng)該作為一個(gè)統(tǒng)一的整體進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)

[1]范明，等.不同溫度條件下CO2水溶液對(duì)碳酸鹽巖的溶蝕作用[J].沉積學(xué)報(bào)，2007，25（6）：825-830.

[2]楊曉寧，等.碎屑巖次生孔隙形成機(jī)制[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，28（1）：4-6.

[3]曾濺輝.東營凹陷第三系水-鹽作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙發(fā)育的影響[J].石油學(xué)報(bào)，2001，22（4）：39-43.

[4]漆濱汶，等.東營凹陷古近系沙河街組砂巖透鏡體鈣質(zhì)結(jié)殼形成機(jī)理及其對(duì)油氣成藏的影響[J].古地理學(xué)報(bào)，2006，8（4）：519-530.

[5]張琴，等.東營凹陷下第三系碎屑巖儲(chǔ)層孔隙演化與次生孔隙成因[J].石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（3）：281-285.