儲(chǔ)層成巖作用類型及其石油地質(zhì)意義

劉 偉，陳少偉，梁 康，孟世鑫

（長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100）

儲(chǔ)層成巖作用類型及其石油地質(zhì)意義

劉 偉，陳少偉，梁 康，孟世鑫

（長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100）

成巖作用研究是深化碎屑巖儲(chǔ)層地質(zhì)理論、合理解釋油氣儲(chǔ)集空間形成機(jī)理和有利孔隙發(fā)育帶的重要基礎(chǔ)，是儲(chǔ)層定性和定量評(píng)價(jià)的依據(jù)。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的調(diào)研，總結(jié)了成巖作用的類型分為：機(jī)械壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代作用、黏土礦物轉(zhuǎn)化作用、溶解作用五大類，論述不同成巖作用對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量產(chǎn)生的建設(shè)性影響和破壞性影響，以期能帶動(dòng)成巖作用理論的發(fā)展，從而更好地為油氣勘探和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)服務(wù)。

成巖作用；成巖演化；類型

1 前言

成巖作用指沉積物沉積之后的各種物理、化學(xué)和生物等作用，通過成巖作用，原始沉積物與介質(zhì)和孔隙水相互作用從而達(dá)到平衡。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，掃描電鏡、X衍射、鑄體薄片、陰極發(fā)光、電子探針、地球化學(xué)、同位素測(cè)定等實(shí)驗(yàn)技術(shù)和地質(zhì)分析軟件的廣泛應(yīng)用，使得成巖作用快速發(fā)展。沉積之后的成巖作用演化具有多期階段性，每一階段都有不同的物理化學(xué)性質(zhì)和演化模式，造成成巖作用研究的難點(diǎn)。筆者在調(diào)查大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)并結(jié)合自己的研究基礎(chǔ)，簡(jiǎn)述成巖作用的類型及其特征，指出成巖作用對(duì)油氣儲(chǔ)層的建設(shè)性和破壞性作用。

2 成巖作用類型

2.1 機(jī)械壓實(shí)作用

機(jī)械壓實(shí)作用是一種埋藏成巖作用，主要是物理變化，指沉積物埋藏后，隨著埋藏深度的增加，在壓力作用下，巖層中碎屑顆粒或者礦物顆粒之間的水分排出，導(dǎo)致顆粒排列變得緊密，地層總體積減少，孔隙度和滲透率變低的成巖過程。根據(jù)雜基含量的高低劃分為三小類。例如在在利津凹陷中的長(zhǎng)石和凹-凸顆粒接觸中觀察到機(jī)械壓實(shí)，在東營(yíng)凹陷中觀察到的由機(jī)械壓實(shí)作用導(dǎo)致的礦物顆粒被拉伸擠壓導(dǎo)致破碎。

2.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用指膠結(jié)物或者礦物從孔隙溶液中沉淀出來(lái)，將疏松的沉積物固結(jié)起來(lái)的一種成巖作用。主要分為碳酸鹽巖膠結(jié)作用、硅質(zhì)膠結(jié)作用（其中最具代表性的就是石英次生加大）、和黏土礦物膠結(jié)。例如蘇丹Muglad盆地Fula坳陷上Abu Gabra組儲(chǔ)層砂巖顯示有大量的黏土礦物膠結(jié)作用。

2.3 交代作用

交代作用的實(shí)質(zhì)是一種同時(shí)并進(jìn)的溶解和沉淀作用，是一種在保持被交代礦物晶形或集合體形態(tài)的礦物的情況下一種礦物代替另一種礦物的轉(zhuǎn)化作用，故亦稱為假象交代作用。礦物交代過程中既可以交代原生礦物的部分，也可以完全替代原生礦物顆粒；晚期交代作用還會(huì)交代早期形成的交代產(chǎn)物。研究者通常將交代作用分為以下兩種：①黏土礦物交代石英、長(zhǎng)石；②碳酸鹽膠結(jié)物交代石英、長(zhǎng)石及巖屑顆粒。例如利津凹陷的方解石取代石英晶粒和彎曲的柔性云母。

2.4 黏土礦物轉(zhuǎn)換

成巖過程中，在含有大量黏土礦物高嶺石的部位，溶蝕作用相比其他地方要強(qiáng)烈很多，高嶺石轉(zhuǎn)換成其他礦物，形成次生孔隙，導(dǎo)致巖層孔隙度和滲透率大大增加，所以，研究人員通常把高嶺石發(fā)育的部位當(dāng)做產(chǎn)生次生孔隙的一個(gè)指示。如在利津凹陷發(fā)現(xiàn)了大量的黏土礦物轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，包括長(zhǎng)石顆粒轉(zhuǎn)換為毛狀伊利石、長(zhǎng)石顆粒轉(zhuǎn)換為黏土礦物等。

2.5 溶解作用

溶解作用主要是使已有的礦物完全或部分地溶解，主要發(fā)生在長(zhǎng)石顆粒內(nèi)、巖屑顆粒中易溶組分內(nèi)和碳酸鹽膠結(jié)物內(nèi)。在東營(yíng)凹陷湖泊碳酸鹽巖心中觀察到很多種溶解現(xiàn)象，包括溶解導(dǎo)致在卵形顆粒中形成霉菌孔隙、生物碎屑灰?guī)r中的生物微孔隙、溶液-擴(kuò)大的晶間孔、粗方解石膠結(jié)物溶解并在砂巖中破裂、泥巖中的結(jié)構(gòu)裂縫和溶解裂縫等現(xiàn)象。

3 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的影響

3.1 建設(shè)性影響

綠泥石包殼減弱壓實(shí)作用抑制自生石英的形成，保護(hù)儲(chǔ)層孔隙；有機(jī)酸導(dǎo)致的溶蝕、溶解作用產(chǎn)生了大量次生孔隙，改善儲(chǔ)層物性。部分黏土礦物轉(zhuǎn)換也會(huì)對(duì)增加儲(chǔ)層孔隙度和滲透率，例如高嶺石含量高處，砂巖的溶蝕作用強(qiáng)烈，溶孔發(fā)育，孔隙度和滲透率明顯增加。

3.2 破壞性影響

降低孔隙度的成巖作用主要包括壓實(shí)作用及膠結(jié)作用，膠結(jié)作用的實(shí)質(zhì)就是各類成巖礦物的形成和沉淀，是降低儲(chǔ)層孔隙度和滲透率的一個(gè)重要因素，特別是中、晚期膠結(jié)作用，可使儲(chǔ)層變差。機(jī)械壓實(shí)作用、瀝青充填、方解石、次生加大石英的膠結(jié)作用減少儲(chǔ)層孔隙空間；伊利石和伊蒙混層充填孔隙，搭橋狀伊利石堵塞喉道，破壞儲(chǔ)層物性。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著非常規(guī)油氣資源的勘探和開發(fā)快速發(fā)展，研究人員對(duì)成巖作用也越來(lái)越重視，然而限于成巖作用成巖機(jī)制和成巖演化的復(fù)雜性以及儲(chǔ)層非均質(zhì)性，成巖作用的研究還處于定性階段，定量研究進(jìn)展緩慢；但是成巖作用對(duì)油氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)存在重大的意義，所以隨著油氣勘探的深入，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，成巖作用的研究也會(huì)向更深層次發(fā)展。

[1] Larse G，ChilinGar G V.Diagenesis in sediments and sedimentary rocks（develoments in sedimentary 25）[M].msterdam ：Elsevier，1983.

[2] 張金亮，張鵬輝，謝俊，等.碎屑巖儲(chǔ)集層成巖作用研究進(jìn)展與展望[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2013，28（9）：957-967.

[3] 覃利娟.惠民凹陷古近系深層儲(chǔ)層成巖作用及其對(duì)儲(chǔ)層性質(zhì)的影響[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2007.

Types of Reservoir Diagenesis and Its Petroleum Geological Significance

Liu Wei，Chen Shao-wei，Liang Kang，Meng Shi-xin

Diagenesis is an important basis for deepening the geology of clastic reservoirs，explaining the formation mechanism of oil and gas reservoirs and the favorable pore development zone，which is the basis of reservoir qualitative and quantitative evaluation.The author summarizes the types of diagenesis，which are divided into five categories：mechanical compaction，cementation，metasomatism，clay mineral conversion and dissolution，and discuss the construction of reservoir quality with different diagenesis Sexual impact and destructive effects，in order to lead the development of diagenetic theory，so as to better serve oil and gas exploration and reservoir prediction services.

diagenesis；diagenetic evolution；type

P618.13

A

1003–6490（2017）10–0214–01

2017–07–13

劉偉（1996—），男，湖北十堰人，本科在讀，主要研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)和儲(chǔ)層地質(zhì)。