關于A井區(qū)下第三系成巖作用特征分析

曲美靜

摘要：砂巖在沉積作用完成并被埋藏后，進入了漫長的成巖作用階段。遼河斷陷的砂巖從早第三紀陸續(xù)進入了成巖階段。在成巖作用下，巖石的組分及結構發(fā)生了一系列物理的、化學的變化，砂巖儲集空間的數(shù)量與性質(zhì)也隨之改變，這種改變對砂巖的儲集性能必然產(chǎn)生程度不一的影響。

關鍵字：成巖作用;自生礦物;壓實作用;泥質(zhì)含量

成巖作用不僅是儲集層（砂巖）本身的變化，它是涉及到生油巖、蓋層等多方面錯綜復雜的變化過程。遼河斷陷作為一個陸相斷陷盆地，斷裂活動強烈而頻繁，僅西部凹陷可以劃分多個不同的二級構造單元，雖然不同構造單元（地區(qū)）之間成巖作用特征存在一定的差異。

1.成巖階段劃分依據(jù)及標志

1.古地溫和地溫梯度

A井區(qū)下第三系地溫梯度為3.3-3.8℃/100m，比正常地溫梯度（3.3℃/100m）略高。在這樣的地溫梯度條件下，埋藏深度多為900-1100m的于樓油層、興隆臺油層的砂巖基本處于早成巖階段晚期;熱河臺油層及杜家臺油層埋藏深度多不大于2500m，砂巖儲層處于中成巖階段中期。

2、自生礦物標志

地質(zhì)歷史時期，自生礦物隨埋藏深度和溫度、壓力的增高而發(fā)生變化，改變原有礦物的組合關系及物理、化學性質(zhì)，可以反映儲層經(jīng)歷的成巖作用階段。

（1）自生粘土礦物

本區(qū)見有的自生粘土礦物以高嶺石為主，其次為伊利石。自生高嶺石和自生伊利石占砂巖中粘土礦物總量大都不超過5%，粘土礦物向著伊—蒙混層并最終伊利石化（或綠泥石化）方向演化還有很大距離，表明成巖作用尚處于初期階段。

（2）自生碳酸鹽

本區(qū)砂巖中的碳酸鹽總量不高（2-5%），而且多以內(nèi)碎屑（鮞粒、生物碎屑）形式出現(xiàn)，因而自生碳酸鹽含量更少。區(qū)內(nèi)自生碳酸鹽的析出僅在局部井段中出現(xiàn)，以泥晶方解石或泥微晶方解石形式產(chǎn)出，方解石晶體細微呈嵌晶狀，成巖階段為早期碳酸鹽類型。

（3）自生石英

本區(qū)砂巖中幾乎不見自生石英加大現(xiàn)象，硅質(zhì)加大級別幾乎為零。

（4）自生黃鐵礦

砂巖中自生黃鐵礦析出現(xiàn)象十分普遍。黃鐵礦（FeS）晶體多以球粒狀呈集合體形式產(chǎn)出，球粒粒徑為10-20m，占據(jù)粒間孔減少部分孔隙。

綜上所述，本區(qū)見有的自生礦物析出類型和程度均表明成巖作用尚不夠強烈，是早成巖階段特有的自生礦物類型，中、晚成巖階段的代表性自生礦物是高級別（3-6級）自生加大的石英，在本區(qū)沒有見到，甚至連低級別（1-2級）的自生加大石英也很難見到。以上各種現(xiàn)象足以說明本區(qū)于樓油層和興隆臺油層的砂巖儲層成巖作用是微弱的。

2.主要成巖事件及特征

成巖階段發(fā)生的各種變化，有些是分階段先后進行的，有些是同時進行的，有些則是始終在進行的。綜合分析各種資料，對區(qū)內(nèi)砂巖儲層有影響的成巖事件主要為三種。其中機械壓實作用對儲層的影響最大，膠結作用次之，而溶蝕作用對本區(qū)儲層的影響極小。

1、機械壓實作用

機械壓實是各種成巖事件最常見并始終進行的成巖作用。

A井區(qū)于樓油層和興隆臺油層的砂巖儲層壓實程度均較輕，巖性疏松孔隙發(fā)育，除了埋藏時間較短（相對于蓮花油層和杜家臺油層而言）、埋藏深度不大（900-1000m）這二個重要原因外，同時以下三方面因素也起著一定作用。

（1）砂巖中泥質(zhì)含量較低不易被壓

當砂巖中具有塑性性質(zhì)的粘土礦物含量較高時，必然減少具有剛性性質(zhì)骨架顆粒的相對含量，使巖石在整體上剛性減弱而塑性增強，在上覆地層壓力作用下，巖石中的可塑性。

粘土質(zhì)礦物向粒間孔隙流動并點據(jù)孔隙，致使巖石體積減少，壓實程度增高呈致密狀，反之則相反。

本區(qū)砂巖的泥質(zhì)含量普遍不高，抗壓實能力相對較強。

（2）骨架顆粒相對較粗抗壓實能力較強

砂巖的骨架顆粒越細就越接近粘土礦物的塑性性質(zhì)，反之則相反。本區(qū)砂巖的骨架顆粒相對較粗（中—粗粒級），故抗壓實能力較強。

（3）砂巖中的巖屑含量較高有利于壓實作用

本區(qū)砂巖組分中，石英及長石等剛性礦物組分的相對含量不高，巖屑組分含量較高，可達30%左右，而且在巖屑組分中抗壓性不強的中—酸性噴發(fā)巖巖屑含量在巖屑總量中占明顯優(yōu)勢。因此，就碎屑骨架顆粒組分而言，本區(qū)砂巖易于壓實。

總的看來，在機械壓實成巖事件中，本區(qū)砂巖所具有各種條件當中，除了砂巖中的中—酸性巖屑含量較高有利于壓實外，其它諸條件，例埋藏時間、埋藏深度、砂巖的泥質(zhì)含量、砂巖粒級等因素均不利于壓實作用，因此砂巖儲層普遍較疏松，以粒間孔為主的孔隙空間損失有限。

2、膠結作用

膠結作用種類較多，不同的膠結類型發(fā)生于不同階段，就本區(qū)而言，膠結作用類型主要為自生粘土礦物膠結、早期碳酸鹽膠結。包括硅質(zhì)膠結（石英、長石自生加大）為內(nèi)的其它膠結類型，在本區(qū)十分少見。

（1）自生粘土礦物膠結

自生粘土礦物膠結物是在成巖環(huán)境下，經(jīng)化學沉淀作用充填在原生孔隙或次生孔隙中的各類粘土礦物。充填的自生粘土礦物類型除了取決于孔隙水的化學性質(zhì)和介質(zhì)條件，更重要的與其特定成巖階段的粘土轉化程度有關。

經(jīng)薄片鏡鑒、X光衍射、掃描電鏡觀察，可以確認本區(qū)下第三系沙一、沙二段（E2S1+E3S2）砂巖中的自生粘土礦物膠結物以高嶺石為主，也見有少量伊—蒙混層，遠未達到深度成巖作用的伊利石化或綠泥石化。

（2）早期碳酸鹽膠結

本區(qū)早期碳酸鹽膠結程度較輕，僅見有少量泥晶和泥微晶方解石以膠結物形式出現(xiàn)于碎屑骨架顆粒之間，對儲層的儲集性能影響不大。

3、溶蝕作用

溶蝕作用對于提高被壓實砂巖的孔隙度有程度不一的作用，主要發(fā)生于中成巖階段（2000-2400m）晚期（B期），受控于孔隙的化學性質(zhì)和滲流能力。在此以上成巖階段也有溶蝕現(xiàn)象，例如本區(qū)主力油層段雖處于早成巖階段晚期（B期），但也見有少量溶蝕現(xiàn)象甚至淋濾作用形成的孔隙，但對孔隙總量的影響極小。

3.結束語

A井區(qū)主力油層的砂巖是經(jīng)歷了多種成巖作用成為現(xiàn)今面貌，由于各種成巖作用程度相對較弱，雖然造成部分原生粒間孔隙的損失，但仍保留了數(shù)量可觀的原生孔隙，使之成為具有良好儲集性能的優(yōu)質(zhì)儲層。

參考文獻：

[1]丁志剛，吳敬哲，于濤，李東風.下遼河西部凹陷下第三系地層及沉積特征，遼寧工程技術大學學報（自然科學版） ，2011，30（04）：30～31