砂巖次生孔隙課件

1、砂巖次生孔隙課件砂巖次生孔隙課件概述次生孔隙普遍存在；次生孔隙在砂巖孔隙中占有較大比例Schmidit 認(rèn)為，可占1/3。次生孔隙與原生孔隙在結(jié)構(gòu)上很相似，所以常被看錯(cuò)。例如：普拉德霍灣油田、北海油田、塔里木盆地東河砂巖、四川須家河組砂巖概述次生孔隙普遍存在；次生孔隙在砂巖孔隙中占有較大比例壓實(shí)作用、膠結(jié)作用使各儲(chǔ)層段原生孔隙幾乎完全損失，大部分樣品只有少量殘余原生孔隙地區(qū)川中川西南部層段須六須四須二須二壓實(shí)作用損失孔隙度(%)34.533.834.0734.2百分比72.5-93.75/86.6560-93.75/84.651.25-93.75/85.5685.5膠結(jié)作用損失孔隙度(%)4.

2、835.14.815.8百分比%6.25-27.5/12.636.25-40/12.186.25-43.75/11.8114.5四川盆地須家河組儲(chǔ)層實(shí)例壓實(shí)作用、膠結(jié)作用使各儲(chǔ)層段原生孔隙幾乎完全損失，大部分樣品川西北部粒間孔川西中部粒內(nèi)溶孔川中-過渡帶粒內(nèi)及粒間溶孔川中粒內(nèi)溶孔川中殘余原生粒間孔川中粒內(nèi)及殘余原生粒間孔四川盆地中西部須家河組儲(chǔ)層孔隙類型分布溶蝕作用形成次生溶孔，控制優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育川西北部粒間孔川西中部粒內(nèi)溶孔川中-過渡帶粒內(nèi)及粒間溶孔川中 構(gòu)造應(yīng)力作用下巖石變形破碎形成大量構(gòu)造裂縫，極大改善儲(chǔ)層物性，增加孔隙連通性；裂縫對(duì)儲(chǔ)集性能有決定性影響 平落壩氣田各井SQ3裂縫密度與產(chǎn)能

3、關(guān)系圖 中壩氣田各井SQ裂縫發(fā)育程度度與產(chǎn)能關(guān)系圖 構(gòu)造裂縫提高了儲(chǔ)層的滲透性須家河組儲(chǔ)層 構(gòu)造應(yīng)力作用下巖石變形破碎形成大量構(gòu)造裂縫，極大改善儲(chǔ)層一、碎屑巖次生孔隙類型與識(shí)別一、碎屑巖次生孔隙類型與識(shí)別顯微鏡下次生孔隙的識(shí)別顯微鏡下次生孔隙的識(shí)別二、次生孔隙的成因類型二、次生孔隙的成因類型三、溶蝕孔隙形成機(jī)理有機(jī)質(zhì)成熟作用和脫碳酸化作用（G.shanmugam,1984;Schmidt,1979)大氣水淋濾作用（Bjlykke,1982)有機(jī)無機(jī)反應(yīng)作用（Siebert,1982)無機(jī)反應(yīng)（Hutcheon,1980)三、溶蝕孔隙形成機(jī)理有機(jī)質(zhì)成熟作用和脫碳酸化作用（G.sha3.1 酸性溶

4、劑的來源有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2有機(jī)酸解離出H+有機(jī)質(zhì)的氧化產(chǎn)生碳酸細(xì)菌對(duì)硫酸鹽的還原產(chǎn)生CO2生物發(fā)酵產(chǎn)生CO2熱脫羧基碳酸鹽礦物分解產(chǎn)生CO2深層高嶺石轉(zhuǎn)化為綠泥石產(chǎn)生CO2深層伊利石蝕變?yōu)殚L(zhǎng)石或綠泥石產(chǎn)生CO2硫酸鹽（與烴類）還原反應(yīng)地表水中的CO2土壤中的草酸長(zhǎng)石風(fēng)化成高嶺石產(chǎn)生的CO2有機(jī)反應(yīng)無機(jī)反應(yīng)地表環(huán)境淺層環(huán)境深層環(huán)境3.1 酸性溶劑的來源有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2有機(jī)反應(yīng)地表環(huán)境3.2 有機(jī)質(zhì)演化產(chǎn)生的有機(jī)酸和碳酸是次生孔隙形成的重要機(jī)制3.2 有機(jī)質(zhì)演化產(chǎn)生的有機(jī)酸和碳酸是次生孔隙形成的重要機(jī)制干酪根成熟前就可大量釋放有機(jī)酸干酪根成熟前就可大量釋放有機(jī)酸一元羧酸脫羧低溫階段80-12

5、0度：干酪根脫羧和脫酚基120-200度：二元羧酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐辉人峄駽O2溫度超過80度羧酸陰離子表現(xiàn)出數(shù)量級(jí)的增加一元羧酸脫羧低溫階段80-120度：120-200度：溫度超不同干酪根產(chǎn)生有機(jī)酸數(shù)量不同不同干酪根產(chǎn)生有機(jī)酸數(shù)量不同羧酸和酚基影響成巖作用過程和次生孔隙的形成羧酸和酚基影響成巖作用過程和次生孔隙的形成砂巖次生孔隙課件砂巖次生孔隙課件3.3 長(zhǎng)石溶解作用的熱動(dòng)力學(xué)3.3 長(zhǎng)石溶解作用的熱動(dòng)力學(xué)砂巖次生孔隙課件碳酸與有機(jī)酸活性的比較碳酸與有機(jī)酸活性的比較砂巖次生孔隙課件砂巖次生孔隙課件3.4 石英的溶解石英作為碎屑巖儲(chǔ)層中一種非常穩(wěn)定的碎屑組分,普遍認(rèn)為它很難溶解形成次生孔隙。學(xué)者們對(duì)

6、石英顆粒溶解的可能性探討都認(rèn)為 pH 值大于 8.5時(shí)有利于石英的溶解, pH 值大于9時(shí) SiO2的溶解度隨pH值的增大而迅速增高.袁靜（2007）在研究勝坨地區(qū)沙三段下部和沙四段發(fā)現(xiàn)了廣泛發(fā)育的石英、 石英加大邊和石英質(zhì)巖屑溶解形成的粒間和粒內(nèi)孔隙,認(rèn)為是:堿溶性孔隙。3.4 石英的溶解石英作為碎屑巖儲(chǔ)層中一種非常穩(wěn)定的碎屑組分 有機(jī)酸對(duì)石英的溶蝕作用 石英作為常見的砂巖礦物組分, 其溶解行為對(duì)次生孔隙的發(fā)育有著重要影響。但已有的研究成果表明, 通過對(duì)石英的溶蝕而促進(jìn)次生孔隙發(fā)育的是其它組分,并非有機(jī)酸。 有機(jī)酸的存在可加快石英的溶蝕速率,但基本不會(huì)增加石英的溶解度。多數(shù)的實(shí)驗(yàn)只是揭示了有

7、機(jī)酸對(duì)石英溶蝕速率所產(chǎn)生的影響。 有機(jī)酸對(duì)石英的溶蝕作用石英溶解的識(shí)別標(biāo)志袁靜（2007）總結(jié)出石英溶解的幾種識(shí)別標(biāo)志,具體判識(shí)時(shí)需要綜合運(yùn)用: ( 1)石英懸浮顆粒、 不規(guī)則不均勻加大邊和長(zhǎng)石較完整加大邊的共生組合; ( 2)石英顆粒邊緣港灣狀溶解和石英顆粒接觸縫的溶蝕擴(kuò)大; ( 3)石英加大邊被溶解與少量自形晚期碳酸鹽膠結(jié)物共生的組合; ( 4)石英質(zhì)巖屑及燧石中的蜂窩狀溶解孔隙; ( 5)石英顆粒強(qiáng)烈溶蝕與碳酸鹽巖屑完好保存的共生組合; ( 6)自生石英被溶蝕與鈉長(zhǎng)石組合 。石英溶解的識(shí)別標(biāo)志袁靜（2007）總結(jié)出石英溶解的幾種識(shí)別標(biāo)東營(yíng)凹陷深層堿性環(huán)境的證據(jù)東營(yíng)凹陷沙四、 孔店沉積時(shí)期

8、處于干旱- 半干旱氣候條件,湖盆水體鹽度較大, 沿北部同生斷層上涌的深層鹵水加劇了水體的咸化,使得在凹陷中北部沉積了大量的白云巖、 泥質(zhì)白云巖、 膏鹽巖, 為埋藏成巖過程中堿性成巖環(huán)境的形成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。劉寶珺認(rèn)為方解石的沉淀需要 pH較高的堿性環(huán)境,其 p H值大于 8 9。勝坨地區(qū)沙四段砂礫巖層中廣泛發(fā)育的顆粒方解石泥晶包殼就是儲(chǔ)層中原始地層水為堿性環(huán)境的重要證據(jù)。東營(yíng)凹陷深層堿性環(huán)境的證據(jù)東營(yíng)凹陷沙四、 孔店沉積時(shí)期處于干薄板狀熱對(duì)流單元 是深層常見的循環(huán)熱對(duì)流方式,它使砂層中上部沉淀了粘土礦物和少量石英,碳酸鹽礦物溶解, 次生孔隙發(fā)育, 儲(chǔ)層的滲透性較好;向砂層底部碳酸鹽膠結(jié)物

9、增多, 充填孔隙,儲(chǔ)層物性變差。這種循環(huán)模式意味著構(gòu)造高部位不一定是有利的油氣聚集場(chǎng)所, 而構(gòu)造翼部則是有利的孔隙保存帶,是油氣富集的有利部位。如東營(yíng)凹陷Y554礫巖體長(zhǎng)石與石英礦物的溶解與沉淀（膠結(jié)）模式薄板狀熱對(duì)流單元 是深層常見的循環(huán)熱對(duì)流方式,它使砂層中上部石英在堿性介質(zhì)中的溶解機(jī)理隨著埋深的增加以及古地溫的升高,儲(chǔ)層經(jīng)歷了從早成巖 A期到早成巖 B期的演化階段。在此過程中,堿金屬離子和堿土金屬離子的活度加大并隨礦物水解進(jìn)入地層水中, 使溶液的 p H值進(jìn)一步升高、 堿性程度進(jìn)一步增強(qiáng)。在早成巖 B期的晚期以及其后的晚成巖各階段的成巖作用過程中,主要有兩種可以促使地層水向酸性轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)

10、：一是晚成巖 A期有機(jī)質(zhì)演化所伴生的有機(jī)酸, 它對(duì)儲(chǔ)層中地層水的性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響,使其 p H 值降低, 并導(dǎo)致石英次生加大、 長(zhǎng)石溶解。然而,有機(jī)質(zhì)演化過程中釋放的有機(jī)酸和 H+一方面要受到生油巖本身所含堿性地層水的改造;另一方面也在石英次生加大和長(zhǎng)石溶解過程中不斷消耗;同時(shí),地層水在向上運(yùn)移以及側(cè)向運(yùn)移過程中, 還要受到地層中堿層的強(qiáng)烈影響而被中和;這些因素必將導(dǎo)致地層水很快回復(fù)堿性, 造成石英質(zhì)顆粒及其加大邊的溶解。如此周而復(fù)始, 地層水性質(zhì)在弱酸-堿性之間頻繁交替。二是晚成巖 B期以后有機(jī)質(zhì)過成熟和粘土礦物轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的 CO2和 H+, 由于此時(shí)生油巖埋深較大(大于 4 000 m

11、) ,基本處于異常高壓帶,屬封閉的水動(dòng)力環(huán)境, 加上碳酸為弱酸, 因而 CO2的影響不會(huì)很強(qiáng),并且其影響也是局部的。不過, 由于成巖晚期膠結(jié)物大量沉淀, 導(dǎo)致地層水堿度總體程減弱趨勢(shì)。石英在堿性介質(zhì)中的溶解機(jī)理隨著埋深的增加以及古地溫的升高,儲(chǔ)問題思考：1、自生礦物沉淀與溶解在縱向的變化規(guī)律2、縱向地層成巖環(huán)境的改變，長(zhǎng)石、方解石、石英礦物溶解與沉淀的消長(zhǎng)關(guān)系2、烴源巖附近的砂巖膠結(jié)物以什么為主？?jī)?chǔ)層次生孔隙多還是更致密？問題思考：砂巖中不穩(wěn)定顆粒溶解會(huì)產(chǎn)生鋁，但，次生孔隙發(fā)育部位，通常沒有足夠數(shù)量的自生粘土礦物。說明鋁被帶走；鋁必須絡(luò)合成100ppm以上才有可能被帶走，泥巖生烴和蒙脫石向伊利

12、石轉(zhuǎn)化的H+和水釋放到砂巖中，增大了孔隙流體壓力，溶解的物質(zhì)隨之被地下水帶走。一般次生孔隙發(fā)育的砂巖，硅質(zhì)顆粒常受到大量溶解，而方解石溶解現(xiàn)象少見。3.5 砂泥巖界面處儲(chǔ)層膠結(jié)物和物性觀點(diǎn)1：烴源巖接觸的砂巖次生孔隙發(fā)育砂巖中不穩(wěn)定顆粒溶解會(huì)產(chǎn)生鋁，但，次生孔隙發(fā)育部位，通常沒有當(dāng)埋藏深度大于2450m時(shí)，泥巖中的粘土礦物主要為低混層比的粘土礦物和少量蒙脫石，此時(shí)期混層礦物進(jìn)一步向伊利石轉(zhuǎn)化，釋放出Na2+、Si4、Ca2+、Mg2+、Fe2+，4.5K+8Al3+蒙脫石=伊利石+Na+Ca2+Mg2+Fe3+Si4+H2OCa2+、Mg2+、Fe2+與有機(jī)質(zhì)成熟產(chǎn)生的CO2一起在砂巖中形成晚

13、期的含鐵方解石和含鐵白云石膠結(jié)，Si4+形成石英次生加大或自生石英小晶體，部分Fe3+、Mg2+形成綠泥石，粘土礦物的轉(zhuǎn)化所排出的流體主要以沉淀為主。因此在砂泥巖的界面處越接近泥巖的地帶，碳酸鹽膠結(jié)越強(qiáng)，物性越差 。朱筱敏，2005觀點(diǎn)2：砂泥界面碳酸鹽膠結(jié)嚴(yán)重，物性致密當(dāng)埋藏深度大于2450m時(shí)，泥巖中的粘土礦物主要為低混層比的2Na,Ca,Mg,Fe,Si少量層間水脫出孔隙水Na,Ca,Mg,Fe,Si少量層間水脫出弱膠結(jié)帶強(qiáng)膠結(jié)帶強(qiáng)膠結(jié)帶長(zhǎng)石長(zhǎng)石石英石英石英石英石英石英深埋藏（2450m）砂泥巖互層條件下儲(chǔ)層變化 第二次膠結(jié)晚期含鐵碳酸鹽膠結(jié)，自生粘土礦物（綠泥石）、石英次生加大2Na,

14、Ca,Mg,Fe,SiNa,Ca,Mg,Fe,Si弱注：表示成巖作用弱，作用中等，作用強(qiáng)，作用很強(qiáng)有機(jī)酸形成與儲(chǔ)層成巖演化朱筱敏，2005注：表示成巖作用弱，作用中等，作用強(qiáng)，作成巖序列與次生孔隙發(fā)育帶成巖序列與次生孔隙發(fā)育帶砂巖次生孔隙課件孔隙垂向分布深度10203040505001000150020002500300035004000原生孔隙次生孔隙壓縮原生孔隙膠余原生孔隙混合孔隙次生孔隙分布規(guī)律第二次生孔隙帶？孔隙垂向分布深度1020304050500100015002東濮凹陷具有三個(gè)明顯可分的次生儲(chǔ)集帶 (S A 、S B、SC ),各帶中儲(chǔ)層次生孔隙的生成和保存機(jī)制各異 ,但相互間又

15、有著連續(xù)演化的成因關(guān)系。東濮凹陷深部次生孔隙成因與儲(chǔ)層演化研究四、次生孔隙儲(chǔ)層演化實(shí)例東濮凹陷具有三個(gè)明顯可分的次生儲(chǔ)集帶 (S A 、S B、SSA帶：該帶延深厚度約 8 0 0 一 10 0 0 m,是本區(qū)深部最早發(fā)育的包含次生孔隙的儲(chǔ)集帶。該帶約 8 5 一115 ,與蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化的第一迅速反應(yīng)帶和有機(jī)質(zhì)演化中的生油主帶相對(duì)應(yīng)。按照Su r d am 等（1 9 8 9 ),處于該帶的次生溶蝕孔隙與有機(jī)酸(尤雙叛酸)的大量產(chǎn)出密切相關(guān);然而,由于如下三方面因素導(dǎo)致了文留地區(qū) SA 帶主要呈現(xiàn)碳酸鹽膠結(jié)物而非鋁硅酸鹽(如骨架長(zhǎng)石)礦物的溶蝕:(1 ) 對(duì)堿性沉積環(huán)境的繼承使得本區(qū)砂巖

16、中早期碳酸鹽膠結(jié)物極為發(fā)育,孔隙水具有較高的鈣鎂離子含量,其干擾因素明顯阻礙或降低了有機(jī)酸對(duì)鋁硅酸鹽的 溶 解 能 力(Me sh ri,1 9 8 6 ) ;(2) 本區(qū)泥巖中表面積很大的粉粒級(jí)碎屑長(zhǎng)石含量較高,其消耗了部分有機(jī)酸,因而有機(jī)酸不能有效地從泥巖中注人砂巖 ;(3 ) 較好的地層封閉性和溫度的升高( 1 0 0 ),雙羧酸熱穩(wěn)定性降低并發(fā)生脫梭作用,使得有機(jī)酸對(duì)鋁的絡(luò)合能力總體下降(參 s t o e s s en 等,1 9 9 0 ) ;因此,SA 帶砂巖次生孔隙的成因基本可歸結(jié)為有機(jī)酸和少量碳酸對(duì)碳,酸鹽膠 結(jié) 物的溶蝕,以及早期有機(jī)酸對(duì)鋁硅酸鹽礦物的局部溶蝕。應(yīng)該指出的是 ,由于有機(jī)酸的大量產(chǎn)出,致使碳酸鹽處于外部緩沖條件,