地球科学进展

地球科学进展  2018 , 33 (11): 1112-1129 https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2018.11.1112.

沉积岩中溶蚀作用对储集层的改造研究进展*

陈启林, 黄成刚

中国石油勘探开发研究院 西北分院,甘肃 兰州 730020

Research Progress of Modification of Reservoirs by Dissolution in Sedimentary Rock

Chen Qilin, Huang Chenggang

PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Northwest, Lanzhou 730020, China

中图分类号:  P581

收稿日期: 2018-08-22

修回日期:  2018-10-7

网络出版日期:  2018-11-20

版权声明:  2018 地球科学进展 编辑部 

基金资助:  国家科技重大专项项目“岩性地层油气藏成藏规律、关键技术及目标评价”(编号:2017ZX05001)中国石油集团公司重大科技专项项目“大中型岩性地层油气藏富集规律与关键技术”(编号:2016B-0301)资助.

作者简介:

First author:Chen Qilin(1963-),male,Dingxi City,Gansu Province,Professor. Research areas include petroleum exploration research and sedimentary analysis. E-mail:chenql@petrochina.com.cn

作者简介:陈启林(1963-),男,甘肃定西人,教授级高级工程师,主要从事油气地质综合评价研究. E-mail: chenql@petrochina.com.cn

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摘要

随着油气勘探程度的加深、勘探技术的进步以及对油气资源需求的日益增长,一些埋藏较深、物性相对较差的储集层也越来越受到地质学家们的关注。经过数十年的勘探,许多油田埋藏较浅、原生孔隙保存较好的优质储层已被广泛发现并投入生产,而埋藏较深、以次生溶蚀孔为主要储集空间的较致密储层,正日益成为成熟探区勘探挖潜的重点。因此,寻找次生孔隙发育带的溶蚀孔隙甜点储层成为精细勘探的重要新领域。通过研究一些典型实例及大量研究成果的综述,从以下4个方面系统阐述了溶蚀作用对储集层的改造:①溶蚀作用发生的成岩阶段;②溶蚀流体的类型;③溶蚀作用强弱的主控因素;④溶蚀作用对储集层的改造效果。近年来,已有较多的研究成果在溶蚀机理和对储集层的改造效果方面取得了重要进展,通过对这些主流观点的系统梳理,可对今后类似地质条件的研究提供重要的参考。

关键词： 溶蚀作用 ; 有机酸 ; 大气淡水 ; 硫酸盐热化学还原作用(TSR) ; 热液

Abstract

With the deepening of exploration degree, the progress of exploration technology and the increasing demands for oil and gas resources, some deep buried reservoirs with relatively poor physical properties have attracted more and more attention of geologists. After decades of exploration, many high-quality reservoirs with shallow burial and well-preserved primary pores have been widely discovered and put into production. However, deep buried tight reservoirs with secondary dissolved pores as the main reservoir space are increasingly becoming the focus of exploration in mature exploration areas. Therefore, searching for secondary pore development zones and dissolved "sweet" reservoirs will become an important new field for fine exploration in the future. Based on some typical case studies and a large number of research results, this paper systematically expounded the modification of reservoirs by dissolution from the following four aspects:①Diagenetic stage of dissolution; ②Types of dissolution fluids;③Main controlling factors of dissolution; ④Effect of dissolution on reservoir modification. In recent years, more and more research achievements have made important progress in dissolution mechanism and reservoir modification effect. The systematic analysis of these mainstream views has some reference value for similar geological conditions in the future.

Keywords： Dissolution ; Organic acid ; Meteoric water ; Thermochemical Sulfate Reduction (TSR) ; Hydrothermal fluid.

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陈启林, 黄成刚. 沉积岩中溶蚀作用对储集层的改造研究进展*[J]. 地球科学进展, 2018, 33(11): 1112-1129 https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2018.11.1112.

Chen Qilin, Huang Chenggang. Research Progress of Modification of Reservoirs by Dissolution in Sedimentary Rock[J]. Advances in Earth Science, 2018, 33(11): 1112-1129 https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2018.11.1112.

1 引 言

沉积环境决定了岩石孔隙形成的物质基础,有学者称之为“相控”[1,2],也决定了后期储集空间的改造潜力。对于碎屑岩储层来说,一般认为沉积后颗粒堆积形成的初始孔隙度大约为40%,随着埋深的增加,压实作用不断增强,孔隙度逐渐减小,Ehrenberg等[3]曾经通过大量的统计数据刻画了全球砂岩油藏储集体的孔隙度随深度变化的趋势图,统计结果显示,埋深越大孔隙度越小,岩石深度每增加1 000 m,孔隙度值减少1%~3%[4]。对于碳酸盐岩储集层来说,初始孔隙度的计算较为复杂,可细分为以下几种情况:①假定岩石全为碳酸盐颗粒组成,且均为等径球体紧密稳定堆积,则其面孔率计算公式为φ=1-π/[6 (1-cosθ) × 1+2cosθ],其中,θ取值60 ℃,可计算出φ=25.9%[5,6]如果岩石的矿物颗粒非紧密稳定堆积,则θ最大可取值90 ℃,其对应计算出的孔隙度应为47.6%。②对于遭受了极弱成岩改造的几乎保留了原始沉积组分的湖相泥晶白云岩,假定岩石孔隙未经过溶蚀改造、重结晶和后期去白云石化等成岩改造作用,仅从化学成因机理上分析完全结构有序的纯白云石的孔隙度,其分子结构决定了晶间孔的初始孔隙度应为13%左右[6],然而,湖相泥晶白云岩往往混积了较多的陆源碎屑、泥质组分、盐类矿物以及灰质组分,因此岩石实际孔隙度大多小于该理想值,部分砂质条带含量较多的混积白云岩孔隙度可能大于理想值13%。

无论是碎屑岩还是碳酸盐岩,从岩石的初始孔隙度演化到现今地层中的残余孔隙度,平面上不同区块和纵向上不同层位,其孔隙度值的变化幅度都具有极大的差异性,孔隙度从“特低孔”到“高孔或特高孔”均有分布(据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 6285-2011《油气储层评价方法》中的划分标准[7]),因为其控制作用是多因素的,既包括沉积的先天性物质基础,也包括成岩期的后天改造作用,且影响权重不一。一般来说,有利沉积相带决定了岩石的物质组成,也决定了岩石的初始孔隙度及其后期的改造潜力,如碎屑岩的颗粒大小、分选和磨圆、泥质含量等,碳酸盐岩的颗粒发育程度、白云石含量和晶体大小等,除“相控”因素外,成岩作用对储集层也具有重要影响:①碎屑岩储集层受压实作用、胶结作用和溶蚀作用影响;②碳酸盐岩储集层受白云石化作用或去白云石化作用、重结晶作用和溶蚀作用的影响。对于绝大多数储集层来说,溶蚀作用会对储集物性具有积极的改善作用,无论是碎屑岩储集层还是碳酸盐岩储集层,溶蚀作用产生的次生孔隙都是岩石储集空间的重要组成部分,因此学者们所研究的区块的主要储集层是否存在强烈溶蚀改造作用或次生孔隙发育带、溶蚀流体的类型和成因机理都是非常重要的研究内容,并且已经取得了丰硕的研究成果,拓展了传统模式下的储层勘探死亡线。本文系统总结了溶蚀作用的一些重要研究进展,主要包括溶蚀作用发生的成岩阶段、溶蚀流体类型、溶蚀作用强弱的主控因素以及溶蚀作用对储集层的改造效果等4个方面,重点阐述了一些对过去传统模式具有挑战性的新观点,这些认识和观点可能并不一定全面,还有待取得学者们的共识,但对类似的研究具有重要的借鉴意义。

2 溶蚀作用发生的成岩阶段

溶蚀作用几乎发生于成岩作用的各个阶段,包括同生期和准同生期溶蚀作用、埋藏溶蚀作用以及表生溶蚀作用。在地质历史的发展长河中,沉积过程所经历的时间(数年—数百年)相对于成岩所经历的时间(以百万年计)来说是瞬间即逝的,因此溶蚀作用主要发生于埋藏成岩作用阶段和表生成岩作用阶段,同生期和准同生期的溶蚀作用即使存在,其所经历的时间也相对短暂和较弱,并且当沉积物尚未完全脱离沉积水体时,早期的溶蚀孔极易被胶结物所充填,对改善岩石储集物性的贡献作用较弱。

碳酸盐岩储集层的溶蚀作用大多为多期溶蚀作用叠加的结果。较弱的同生期和准同生期的溶蚀作用是普遍存在的,并且与埋藏期岩溶和表生喀斯特岩溶相叠加。如四川盆地震旦系灯影组碳酸盐岩储集层[8],存在包括同生期和准同生期溶蚀作用在内的多期溶蚀作用;塔里木盆地寒武系碳酸盐岩中的石膏和硬石膏在同生期和准同生期发生溶蚀作用形成了膏模孔[9];鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组碳酸盐岩在准同生期亦发生了岩溶作用[10]。张建勇等[2]总结了四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等中国主要克拉通盆地深层白云岩储层特征,认为大多碳酸盐岩储集层叠加了准同生期及其后期溶蚀作用而形成了现今的储集空间。不同的成岩作用阶段,大气淡水对碳酸盐岩的溶蚀作用存在较大区别,且溶解机制也存在差异,准同生期大气淡水更倾向于选择那些不稳定的矿物(如文石类)进行溶解,而表生期的溶解作用发生时,由于碳酸盐岩矿物的新生变形作用通常已经完成,大气淡水可能更多地沿着岩石裂缝或微裂缝进行溶蚀改造,形成喀斯特岩溶等现象居多。

碎屑岩储集层的溶蚀作用多发生于埋藏成岩作用阶段和表生成岩作用阶段。溶蚀的矿物以各类长石为主,也包括其他一些易溶矿物组分。Elizabeth等[11]研究了澳大利亚盆地古元古代页岩储集层,认为长石的溶蚀作用对增加孔隙度具有一定的贡献作用,并且发现长石的溶蚀作用所发生时间与生油窗具有较高的吻合度,在长石含量大于50%的岩石样品中,次生孔隙度占比得到显著提高。鄂尔多斯盆地西南部镇泾地区延长组砂岩的主力甜点储层主要分为2类[12]:一类为绿泥石包膜保存的原生孔隙甜点,另一类为溶蚀孔隙甜点。裂缝为溶蚀流体运移通道,裂缝与溶蚀作用较强的叠合部位为高孔渗砂岩发育区,而黄思静等[13]通过高岭石距离不整合面的远近与高岭石含量的吻合度判断出鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组砂岩遭受了印支期大气水的淋滤溶解作用。内蒙查干凹陷下白垩统碎屑岩储层遭受了3种不同类型的溶蚀作用:埋藏期的有机酸溶蚀作用、深部酸性热液流体的溶蚀改造作用和表生期的大气水淋滤作用[14]。准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系三工河组碎屑岩储层主要储集空间类型为溶蚀作用形成的大量次生孔隙,综合成岩作用、古温度和自生矿物等标志特征,可判断其在中成岩阶段A期—B期形成[15]。

3 溶蚀流体类型

3.1 有机酸和碳酸

早在20世纪70年代,Schmidt 等[16]提出地层中大量的次生孔隙的形成可能是碳酸溶蚀的结果,针对这一碳酸假说,Lundegard等[17]通过模拟计算,认为有机质热演化生成的CO2在完全电离且最大限度提供H+的理想状态下,其最大增孔能力仅为“产生1%~2%的次生溶蚀孔隙”,那么有的地层中广泛发育的次生孔隙形成了优质的次生孔隙发育带就无法得到合理解释,碳酸溶蚀假说不能合理解释储层中发育的规模性次生孔隙。

至20世纪80~90年代,学者们提出有机酸在埋藏成岩过程中可能对岩石次生孔隙的形成具有巨大贡献[18,19,20,21],主要包括以下几点原因:①沉积盆地中烃源岩在有机质热演化过程中可释放大量短链有机酸,其形成时间主要在液态烃形成前夕;②有机酸的溶蚀能力较强,是碳酸的6~350倍[22],更易溶蚀各种矿物[20];③有机酸的阴离子可以络合并迁移铝硅酸盐中的阳离子,从而解决了埋藏条件下铝离子难以迁移的问题,极大地提高了铝硅酸盐的溶解度;④大量铝硅酸盐矿物溶解的理想温度是80~120 ℃[18,20],大致相当于含油气盆地成岩阶段划分标准的早成岩B期到晚成岩A期[13]。

烃源岩热演化过程中可以释放大量短链有机酸,低分子量的短链有机酸对Al3+的络合能力更强,从而提高了铝硅酸盐的溶解度。黄黎英等[23]通过模拟实验研究得出,几种低分子量有机酸的相对溶蚀能力如下:乳酸>乙酸>柠檬酸>甲酸>草酸>丙酮酸,并且得出有机酸的溶蚀能力不仅与溶液中的H+和有机配位体浓度有关,而且与酸的类型、强弱以及反应后形成的盐的溶解度有关。

黄成刚等[6]通过对柴达木盆地英西地区渐新统混积碳酸盐岩的储集特征研究发现,整体上岩石较为致密,孔隙度多数分布在4%~8%,渗透率绝大多数小于0.1 mD,其主要储集空间类型为白云石晶间孔,但在放大数万倍的场发射扫描电镜下观察这些孔隙,发现许多孔隙壁存在被溶蚀改造的痕迹,晶间孔的棱角不分明(图1),溶蚀后变得更为圆滑,镜下显示部分与孔隙连通的陆源碎屑长石也有被溶蚀改造过的现象,而晶间孔隙不连通的碎屑长石未发生溶蚀,结合高沉积速率(472.7 m/Ma)的地质背景、暗色烃源岩发育、大气淡水难以突破上覆致密的盐岩盖层等证据,可推断有机酸为主要溶蚀流体,且在英西地区渐新统较为封闭的成岩环境下(较多的指示元素已经论证了其封闭性[24]),有机酸溶蚀铝硅酸盐矿物所产生的Al3+难以有效带离,因此符合研究区溶蚀极其微弱的现实。

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图1   柴达木盆地英西地区渐新统有机酸溶蚀现象
(a)S3-1井,2 893.00 m,与晶间孔连通的长石碎屑被有机酸溶蚀改造,氩离子抛光后的扫描电镜照片;(b)S41-2井,4 081.88 m,白云石晶间孔被有机酸溶蚀改造,氩离子抛光后的扫描电镜照片

Fig.1   Organic acid dissolution of Oligocene reservoirs in the Yingxi area of Qaidam Basin
(a)Well S3-1,2 893.00 m,dissolution of feldspar crumbs connected with intercrystalline pores by organic acids,scanning electron microscope photograph after argon ion polishing;(b)Well S41-2,4 081.88 m,modification of intercellular pore of dolomite by organic acid,scanning electron microscope photograph after argon ion polishing

3.2 大气淡水

有机酸的溶蚀作用很好地解释了埋藏成岩过程中紧邻烃源岩的储集层中发育大量次生孔隙的现象。Hayes等[20]通过对美国San Joaquin盆地Stevens浊积岩的研究发现,长石存在被有机酸溶解的证据,试图根据有机酸阴离子的含量推算出其能络合的Al3+含量,进而推算出其能产生的长石溶蚀孔体积。但在实际模拟实验中所残留的Al3+含量要比理论预估的含量低2~3个数量级,同时长石溶蚀孔隙度 (0.9%±0.6%)大多被与之伴生的高岭石 (0.7%±0.5%)所充填。于是人们开始思考,当大量次生孔隙发育时,是否还存在某种开放体系的化学反应,这种化学反应能将多余的Al3+带离反应体系中,这样才更利于产生大量储集空间。Bjφrlykke等[25]通过研究发现,某些发生强烈溶蚀的长石位于较浅的近地表地层中,远离深部的烃源岩层段,因此大气淡水的淋滤溶蚀作用引起了学者们的关注,并且通过模拟实验计算出溶蚀长石的体积(1.1%±0.7%)显著大于高岭石沉淀的体积(0.3%±0.4%),在开放体系中沉淀的高岭石可以部分被带离,从而产生更大的储集空间。

黄思静等[13]对鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩孔隙成因进行了详细研究,通过对2 989个样品进行分析研究,结果表明岩石类型以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,岩石中各类长石颗粒质量百分数的平均值高达48.1%,因而长石是延长组砂岩最重要的骨架组分,储集空间类型主要以长石溶孔为主。众所周知,延长组上部与延安组或富县组呈平行不整合接触,期间在印支期暴露于地表遭受了大气淡水的淋滤作用,并且受到了一定程度的剥蚀,长7为其主力烃源岩层段。物性分析结果显示自上而下各油层组孔隙度呈逐步递减趋势(图2),离不整合面越远,孔隙度越低,所遭受的大气淡水的淋滤作用越小。值得注意的是,主力烃源岩长7的上覆地层长6平均孔隙度略大于趋势线值,这一邻近烃源岩段的储集层除了遭受大气淡水的溶蚀作用外,可能还叠加了有机酸的溶蚀作用。各油层组自生高岭石含量的统计结果表明,越靠近不整合面的地层,其高岭石含量越高,这是由于长石在溶蚀过程中生成了高岭石的缘故。其反应机理如下:

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图2   鄂尔多斯盆地三叠系延长组各油层组孔隙度值与自生高岭石质量百分含量 (据参考文献[13]修改)

Fig.2   Porosity and authigenic kaolinite content in in all oil formations of Yanchang Formation in Triassic, Ordos Basin(modified after reference[13])

KAlSi3O8(钾长石) + 4H+ → Al2Si2O5(OH)4(高岭石) + K+ +Si4+

NaAlSi3O8(钠长石) + 4H+ → Al2Si2O5(OH)4(高岭石)+ Si4+ + Na+

CaAl2Si2O8(钙长石) + 4H+ → Al2Si2O5(OH)4(高岭石)+ Si4+ + Ca2+

黄成刚等[26]对济阳坳陷桩西、埕岛地区下古生界碳酸盐岩古潜山储层进行了研究,结果显示岩石的洞或脉中的方解石充填物与基质碳酸盐岩在同位素特征和元素组成上存在较大差异,洞或脉中的方解石充填物具有较高的87Sr/86Sr值、较低的δ13C值和δ18O值以及较高的Mn含量等特征,反应了研究区古岩溶储层的发育与其上覆的加里东不整合面紧密相关,其所遭受的重要岩溶作用为大气水淋滤作用,发生于表生成岩阶段。

3.3 硫化氢气体

硫酸盐热化学还原作用(Thermochemical Sulfate Reduction,TSR),是指烃类在高温下将硫酸盐矿物还原成H2S和CO2等酸性气体的过程,它是高含硫化氢天然气形成的重要机制[27,28],其化学机理方程式为:烃类(CxHy) + CaSO4 → CaCO3 + H2S + H2O + CO2 + S。发生TSR反应通常需要具备以下3个条件:①储集岩中富含烃类物质和石膏等硫酸盐,这些反应所需的物质基础;②较为封闭的还原环境;③地层温度通常需大于120 ℃,多数TSR发生的温度分布在100~180 ℃。

朱光有等[27]通过对四川盆地东北地区三叠系飞仙关组研究发现,高含硫化氢气体的大气藏都发育一定厚度的优质储层,而且优质储层的分布与硫化氢的分布紧密相关,即硫化氢气体含量越高,储层物性越好,气藏产能也越大。主要是因为TSR过程中会消耗一定量的硫酸盐,使得储集层产生一定量的溶蚀孔,并且TSR产生的硫化氢气体溶于水后形成具有强腐蚀性的氢硫酸,进一步加速了储层中白云岩的溶蚀,形成了孔隙极其发育的海绵状孔洞系统。通过碳氧同位素和硫同位素研究对比证实了硫化氢气体对储层的溶蚀改造作用[27,28]:溶孔中自生碳酸盐的碳同位素比值(-10.3‰~18.2‰)远低于地层基质碳酸盐的碳同位素比值(3.7‰~0.9‰),反映了TSR过程中有机—无机的相互作用,即富含“轻碳”的有机碳转移到了自生碳酸盐岩中;系统的各层段硫同位素分析结果显示[28],硫化氢的“硫源”来源于对应层系的石膏,并且硫同位素的分馏作用使得硫化氢获得了“轻硫”,使得残留的石膏获得了“重硫”(图3),曲线中硫同位素值的升高或降低与体系的开放封闭程度、硫酸盐还原作用强弱紧密相关,且协同变化。

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图3   四川盆地各时代硫化氢和石膏的硫同位素值分布特征(据参考文献[28]修改)

Fig.3   H2S and gypsum sulfur isotopic distributions in different ages in the Sichuan Basin(modified after reference[28])

3.4 深部热液流体

深部热液流体按照酸碱度可将其划分为酸性流体和碱性流体,均可对储集层进行增孔改造作用。近年来,文献报道了碱性热液流体可能会对碳酸盐岩储集层进行减孔改造作用,如张浩等[29]对柴达木盆地英西地区湖相白云岩成因研究认为,在深大断裂附近存在局部热液白云岩,主要证据包括:①碳酸盐矿物中富含FeO和MnO等微量元素,其平均含量分别为4.112%和0.186%,显著高于本区准同生交代成因白云石中铁锰含量,且钙、镁含量也有所升高,见到天青石、重晶石等热液矿物(图4),反映了热液流体为富含Ca2+, Fe2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+和少量Mg2+等多种离子的碱性热卤水;②ΣREE具有较大的变化范围且总量较高,稀土元素配分模式具有明显的Eu负异常,代表了湖泊环境特有的热流体稀土元素组成特征,形成于偏碱性的深湖热卤水还原环境;③δ18OPDB变化范围为-6.8‰~-3.6‰,平均值为-5.2‰,介于热液白云岩和准同生交代成因白云岩之间,显示了英西地区渐新统白云岩在准同生交代成因基础上受到了一定程度的热液改造。但是这类碱性热液对岩石物性非但没有改善作用,反而使得岩石更加致密,白云石晶格结构发生重组,破坏了准同生交代作用形成的白云石晶间孔,且更多金属阳离子进入了其晶格组成中。众所周知,Ca2+,Mg2+和Fe2+的离子半径分别为0.106,0.078和0.083 nm[30],白云石化过程中,通常为1 mol Mg2+取代2 mol CaCO3中的1 mol Ca2+,从而形成1 mol白云石CaMg(CaCO3)2,由于Mg2+的离子半径远小于Ca2+,因此会产生收缩晶间孔。Fe2+与Mg2+的离子半径较为接近,因此白云石在富含Fe2+的热液影响下,其晶格中的部分Mg2+通常会被Fe2+所取代,从而形成含铁白云石或者铁白云石,按照电子探针测试结果计算可得,英西地区受热液影响的白云石分子式为Ca(Mg0.83Fe0.17)(CO3)2,而文献报道的英西地区准同生交代成因[31,32]的白云石分子式为Ca(Mg0.95Fe0.05)(CO3)2,因Fe2+的离子半径略大于Mg2+的离子半径,其加入会使得白云石化作用产生的收缩晶间孔更小,其他金属阳离子如Sr2+和Ba2+等具有相同的减孔原理。因此,英西地区深大断裂附近受热液改造的岩石往往都极为致密,用取样铁锤敲击样品时,多产生清脆声响并冒出火星,完全不同于周缘其他钻井的岩心样品[29]。

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图4   柴达木盆地英西地区S32X井渐新统(4 151.82 m)裂缝中的热液矿物(据参考文献[29]修改)
(a)~(b)裂缝中的热液天青石,扫描电镜图片;(c)为(a)中的天青石能谱谱图

Fig.4   Hydrothermal mineral in fracture of Oligocene reservoirs from the well S32X(4 151.82 m) of Yingxi area,Qaidam Basin(modified after reference[29])
(a)~(b)Hydrothermal origin celestite in fractures,scanning electron microscope photograph;(c)Energy spectrum of celestite in figure (a)

酸性热液流体对碳酸盐岩储集层的改造多具有积极的增孔效应,如塔里木盆地塔北地区和塔中地区奥陶系中—粗晶白云岩储层,朱东亚等[33,34]认为研究区优质储层遭受了热液白云岩化作用,主要证据包括:①中—粗晶白云岩中流体包裹体均一温度为110~200 ℃,主峰区间为140~190 ℃;②在成分组成上具有富含Fe和Mn特征,FeO含量平均为1.917%,MnO含量平均为0.323%;③在稀土元素组成上具有明显的Eu负异常,配分模式与塔里木盆地中酸性火成岩相一致;④氧同位素δ18OPDB为-10.35‰~-7.31‰,与粉细晶白云岩相比具有明显偏负的特征。酸性热液流体能使白云岩产生丰富的晶间孔隙和热液溶蚀孔隙,从而成为优质储层(图5)。

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图5   塔里木盆地塔中地区奥陶系中—粗晶热液白云岩(据参考文献[35]修改)
(a)TZ162井,雾心亮边中—细晶热液白云岩,5 978.20 m,铸体薄片(红色);(b)TZ408井,4 414.85 m,雾心亮边中—细晶热液白云岩,铸体薄片(红色)

Fig.5   Medium coarse grained hydrothermal dolomite of Ordovician in Tazhong area, Tarim Basin(modified after reference[35])
(a) Well TZ162, Fine-grained hydrothermal dolomite with foggy center and bright edge,5 978.20 m,cast thin section (red);(b)Well TZ408,4 414.85 m,medium fine crystal hydrothermal dolomite with foggy center and bright edge,cast thin section (red)

4 溶蚀作用强弱的主控因素

4.1 岩石矿物自身的易溶性

前文中已经列举了各类溶蚀流体的类型,由于大气淡水的溶蚀作用主要得益于地质历史时期数以百万年计的长时间的累计效应,而H2O本身几乎没有酸性,从可操作性角度来说不易进行实验室模拟,因此对于岩石矿物的溶解实验,学者们通常采用有机酸来模拟。自从沉积盆地油田水中检测出高浓度的有机酸以来[36],学者们通过一系列的实验手段测试了各类岩石矿物的易溶性[37],并且通过高温高压仪器装置模拟了地层条件下岩石矿物与流体之间的水岩反应,并取得了丰硕成果[38,39,40,41]。

4.1.1 碎屑矿物

对于碎屑岩储层来说,长石溶蚀被认为是次生孔隙产生的最重要的原因[42,43],如鄂尔多斯盆地延长油矿侏罗系—上三叠统砂岩,斜长石和钾长石颗粒的溶解是造成孔隙度增加的主要原因[43],黄思静等[44]通过对鄂尔多斯盆地上古生界和四川盆地三叠系须家河组砂岩储层特征研究认为,其砂岩中的长石、高岭石、伊利石等矿物在成岩过程中进行了复杂的物质交换,对其次生孔隙的形成具有直接影响,偏基性斜长石在热力学上最不稳定[44,45],在低温条件下就很容易发生溶蚀作用,一般在埋藏成岩作用初期就已大量溶解,并伴随高岭石的沉淀;钾长石在热力学上相对稳定,埋藏过程中容易保存,其溶蚀多发生在埋藏成岩过程后期[46]。钙长石在酸性介质条件下比钠长石和钾长石更易溶解,更有利于次生溶蚀孔隙的产生[45],3类长石的溶解度大小可依次排序为:钙长石>钠长石>钾长石。

4.1.2 碳酸盐矿物

碎屑岩储层中的碳酸盐胶结物为岩石中较为普遍存在的一种岩石组分,因其占据大量粒间孔隙而对岩石物性主要起负面作用,也有学者研究认为分散的早期胶结作用可以提升岩石机械强度和增加岩石抗压实能力而具有积极作用[47],其晚期的溶蚀作用可以产生次生孔隙。郭春清等[48]通过研究认为有机酸与CO2一起共同控制着体系中碳酸盐矿物的溶解或沉淀。

Sjoeberg 等[49]通过实验研究了酸性流体对方解石矿物的溶蚀作用,结果表明温度对方解石的溶解度具有一定的影响作用,范明等[50]通过实验研究得出,温度在60~90 ℃时,乙酸对方解石的溶解能力最强,当温度大于90 ℃之后逐步减弱,但也有学者对此持不同观点,认为在温度由50 ℃升高至250 ℃的过程中,方解石的溶解速度是逐步增大的,到250 ℃时达到最大值,之后随着温度的升高开始减小[51]。

关于白云岩的溶蚀作用,已有研究证明酸性流体可对白云石进行溶蚀,从而形成晶间溶蚀扩大孔[52],石膏的存在可不同程度地加速白云石的溶解,随着实验温度和压力的升高,石膏对白云石溶解的这种积极作用逐渐降低[53]。常温常压下(20 ℃,1个大气压),方解石的溶解度为0.00150 g/L,白云石的溶解度为0.00115 g/L[54]。沈安江等[1]通过高温高压装置模拟了地层条件下灰岩与白云岩的溶蚀作用,实验结果显示:当温度低于120 ℃左右时,灰岩与白云岩的溶解速度基本相当;当温度大于120 ℃左右时,白云岩的溶解速度大于灰岩(图6),可能由于其Mg2+的离子键的激活需要一定的温度条件。溶蚀速度的差异性主要因为白云岩的物性更好,孔隙更发育,白云岩与酸性流体接触的比表面积远大于灰岩,因此,一定程度上可以认为埋藏成岩过程中岩石的物性或允许酸性流体流动的能力比矿物自身的溶解度更能控制岩石溶蚀孔的发育程度。

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图6   地层条件下灰岩和白云岩可溶性对比(据参考文献[1]修改)

Fig.6   Solubility comparison of limestone and dolomite under stratum conditions(modified after reference[1])

4.1.3 其他盐类矿物

咸化湖盆沉积中,岩石中往往混积了较多的盐类矿物,最常见的易溶的盐类矿物包括硬石膏(CaSO4)、石盐(NaCl)和钙芒硝(CaNa2(SO4)2)。常温常压下(20 ℃,1个标准大气压),硬石膏的溶解度(2.40000 g/L)是方解石(0.00150 g/L)的1 600倍,是白云石(0.00115 g/L)的2 087倍[54],因此硬石膏相对于碳酸盐岩来说更易溶解,其溶解所产生的次生孔隙不容忽视,Bouch等[55]认为硬石膏溶解产生次生孔隙理论上是比较可观的,但普遍被学者们所低估,硬石膏的溶解度受盐度和温度共同控制[56],相同条件下,硬石膏在蒸馏水中的溶解度小于在NaCl溶液中的溶解度,且温度越高,溶解速度越快(图7)。

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图7   硬石膏的溶解作用受盐度和温度的控制(据参考文献[56]修改)

Fig.7   The dissolution of anhydrite is controlled by salinity and temperature(modified after reference[56])

常温常压下(20 ℃,1个标准大气压),石盐(NaCl)在纯净水中的溶解度为360 g/L,且随温度升高而升高,为一种“遇水即溶”的矿物。通常岩层中的石盐具有2种赋存状态:①在高盐度湖水中,由于蒸发作用而形成具有一定厚度的石盐地层,如柴达木盆地英西地区渐新统上部的岩盐地层[57],部分区域单层厚度可达5.15 m,累计厚度数十米;②一种以矿物颗粒形式赋存于主要储层段的碳酸盐岩中,在咸化湖盆沉积中,或多或少均存在一定量的分散状的石盐颗粒,通过X射线衍射全岩矿物含量分析可以测试出来。

4.2 溶蚀流体的酸性强度和作用时间

大气淡水的淋滤作用往往可以形成大量的次生孔隙,无论是碎屑岩储层[13]还是碳酸盐岩储层[56],在许多不整合面下因曾经遭受过大气淡水的淋滤作用而形成了优质储集体,而有机酸的溶蚀作用通常情况下可以“锦上添花”地改善具有一定渗透性的储集层,其形成的次生孔隙规模往往不及大气淡水的淋滤作用,虽然相同条件下有机酸的溶蚀能力远强于大气淡水,但酸性强弱并非决定次生孔隙发育规模的唯一因素,更重要的是反应体系的开放程度或封闭程度以及作用时间。单就酸性强弱来对比,有机酸的溶蚀能力较强,是碳酸的6~350倍[22],更易溶蚀各种矿物[20],远强于大气淡水的溶蚀能力,有机酸又可细分为多种类型,其酸性强弱顺序依次为:乳酸>乙酸>柠檬酸>甲酸>草酸>丙酮酸[23]。大气淡水几乎不具有酸性,但其是在开放体系下完成对储集岩的溶蚀改造作用,反应生成物可以迅速被带离,且作用时间长,多以百万年计,在地质历史时期的溶蚀过程中,时间是酸性的补偿剂。

4.3 成岩体系的开放程度

埋藏成岩过程中体系的开放程度对次生孔隙的发育规模影响巨大。大气淡水是在开放体系中对岩石矿物进行溶蚀淋滤,其生成物可以被迅速带离反应体系,既提供了新的溶蚀产物的可容纳空间,又避免了体系中生成过高的离子浓度对化学反应的抑制作用。尤其是埋藏成岩过程中灰岩的溶蚀作用,易出现同离子效应,即溶解产生的Ca2+如果没能被迅速带离,则会抑制水体中方解石Ca2+的继续溶出。闫志为等[58]通过模拟实验研究封闭条件下石膏对碳酸盐岩溶蚀作用的影响时发现,反应体系中的Ca2+由于同离子效应能抑制方解石的溶解,但却促进了白云石的溶解;黄思静等[59]也认为封闭条件下石膏的溶解可导致Ca2+溶出量的降低和Mg2+溶出量的增加,与开放体系中的溶蚀机理存在较大差异,显然封闭条件下Ca2+溶出量的降低是因为存在同离子效应,Mg2+溶出量的增加是因为石膏溶出的S O42-更易从白云石中CaMg(CO3)2夺取Mg2+,Mg2+与S O42-的化学键更牢固。曹正林等[41]通过实验研究也得出,地层条件下封闭体系中石膏的溶解会造成体系中富含Ca2+,从而导致方解石的沉淀。黄思静等[53]通过模拟实验研究得出石膏在白云岩的溶蚀过程中扮演着重要角色:较为封闭的地层条件下,石膏的溶蚀确实加速了白云岩的溶解,但这种积极作用随着温度升高而有所降低。倪新锋等[60]在研究塔中地区深层寒武系盐下白云岩储层特征时发现,其遭受了3期溶蚀作用的影响:同生期大气淡水溶蚀作用、埋藏期有机酸溶蚀作用和表生期层间岩溶作用。这类既有封闭环境的溶蚀作用,又叠加了开放环境的溶蚀作用的储集岩,易产生强溶蚀效果而形成优质储层。

在完全封闭的岩盐盖层中,“遇水即溶”的石盐也未见任何孔隙。虽然石盐极易溶于水,但当石盐沉积为具有一定厚度的盐层时,其内部却不会产生溶蚀孔隙,因为溶蚀作用的发生必须具备2个必要条件:①发育溶蚀流体;②发育溶蚀流体的运移通道,使得酸性流体与岩石矿物进行接触溶蚀。众所周知,具有一定厚度的盐层是最优质的盖层,其突破压力极高,且在构造应力作用下,石盐具有极强的塑性特征,与石膏需要在温度大于100 ℃时才“由脆转塑”[61]的特征完全不同,塑性极高的岩盐层在应力作用下通常发生弯曲变形或者流动,前人研究成果中,无论是钻取的岩心还是地震剖面解释成果均验证了这一观点[57,61]。因此,在不发育流体运移通道的前提下,岩盐盖层中不可能发育溶蚀孔隙。有学者在研究柴达木盆地英西地区岩盐盖层时,对相关照片有所误读[62],其认为这些照片显示了岩盐盖层中发育大量溶蚀孔洞。事实上,无论是岩心照片、偏光显微镜照片还是超微观下的场发射扫描电镜照片均显示,岩盐中不发育任何孔隙,仅存在氯化钠晶体的结晶缝,且缝中含轻质油。试想,如果在这些最优质的岩盐盖层中发育大量溶蚀孔隙,那么其下部的油气将会大量散失,该岩盐盖层之下的古近系干柴沟组 E32白云岩储集层就不可能形成现今的“亿吨级”整装大油气田[61]。为了避免给读者带来误导,我们补充了更多的资料并详细展示这些照片所蕴含的地质信息(图8)。图8中所有照片均来自于S37井2 697.08 m处的岩心(图8a),由于岩盐遇水极易溶解,在钻井取心的过程中岩心表面可能已发生人为再溶蚀,因此作者从岩心内部敲开一块新鲜样品放置到场发射扫描电镜下观察,可以清楚地看到氯化钠的结晶缝(图8b,d),除此之外不发育任何孔隙。把氯化钠晶体沿着其结晶缝敲开后放置到场发射扫描电镜下,可以观察到结晶缝的缝面上残存着一些轻质油(图8c,e),从未残存石油的区域可以看到缝面十分光滑,无任何孔隙和溶蚀作用痕迹(图8f,g),将这些石盐晶体磨制成30 μm的薄片(采用砂纸干磨,不用水磨)后放置到偏光显微镜下观察(单偏光),同样可见氯化钠晶体表面不发育任何孔隙,部分残存的轻质油在氯化钠晶体表面沿结晶缝分布,呈不透明的黑色(图8h)。轻质油的分子直径为0.45 nm[63],水流动所需要的空间大约为10 nm[64],且游离态的水易在孔隙壁形成3.5 nm厚度的水膜[65],因此,可以推测英西地区氯化钠结晶缝仅能允许轻质油分子的缓慢渗透(累计时间以百万年计),而游离态的水分子无法进入这些纳米级的结晶缝,因此无法产生溶蚀作用。

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图8   柴达木盆地英西地区渐新统石盐的岩心照片、偏光显微镜照片以及扫描电镜照片(S37井,2 697.08 m)
(a)作为最优质盖层的石盐,岩心照片; (b)和(d)石盐晶体与晶体之间的结晶缝,不发育任何孔隙,扫描电镜照片; (c),(e~g)沿石盐晶体结晶缝敲开后,结晶缝面上残存着轻质油,缝面光滑,未见溶蚀痕迹,扫描电镜照片; (h)轻质油沿氯化钠结晶缝渗出,未见任何孔隙,单偏光,为5张偏光显微镜照片拼接而成

Fig.8   Core photographs, polarizing microscope photographs and scanning electron microscope photographs of Oligocene halite in the Yingxi area of Qaidam Basin(Well S37, 2 697.08 m)
(a)Halite as the best quality cap rock, core photo; (b)and(d)Crystallization seams between halite crystals and crystals,no pore development, scanning electron microscope photograph; (c),(e~g)Break from the crystal seams of halite crystals, light oil remained on the surface of the crystal seams,the surface of the seam is smooth, no traces of corrosion were found, scanning electron microscope photograph; (h)Light oil seeps through the crystal seams of sodium chloride, without any pore, single polarized light, which is made up of five polarized microscope photographs

4.4 TSR强度与硫化氢气体的浓度

前文已经详细论述硫酸盐的TSR机理为烃类物质与石膏在高温下进行化学反应,将“+4”价态的硫还原成“-2”价态的硫,其化学反应强度及其产生的硫化氢气体浓度主要受控于以下4个因素:①碳酸盐岩地层的埋藏深度,进而决定了TSR反应的温度,温度越高,化学反应越强,其生成的硫化氢气体浓度越高,主流观点认为储集层地温要经历120 ℃或以上的高温才会发生TSR, TSR的发生必须具备基本的热动力条件[27];②碳酸盐岩的纯度,即地层中除去对TSR基本无贡献的陆源碎屑组分和泥质含量后的碳酸盐岩含量,纯度越高,更利于TSR反应;③储集岩中富含石膏等硫酸盐,硫酸盐岩的含量越高,越利于TSR反应;④富含烃类物质的封闭的还原环境。

通常来讲,海相碳酸盐岩的TSR强度要远大于湖相碳酸盐岩的TSR强度,因湖相碳酸盐岩一般含有较多的陆源碎屑和泥质组分,其碳酸盐岩纯度要远低于海相,且许多古生代和中生代海相碳酸盐岩都埋藏较深,经历过或者一直处于较高的地温环境,如塔里木盆地的塔河和塔中地区,四川盆地的普光等亿吨级大油气田都属于超深层(>4 500 m)范畴[66]。

朱光有等[27]研究了TSR对川东北三叠系飞仙关组海相碳酸盐岩储层的改造作用,发现TSR产生了高浓度的硫化氢气体,具有腐蚀性的硫化氢及其溶于水后生成的具有强腐蚀性的氢硫酸对碳酸盐岩储集层发生了强溶蚀改造作用,是研究区发育蜂窝状溶蚀孔洞的优质储层形成的主要机理,其展示的系列证据包括:①平面分布上,高含硫化氢的气藏分布与优质储层的分布十分吻合;②溶蚀孔洞中充填的自生碳酸盐的碳同位素偏轻;③次生方解石中的包裹体均一温度达到了TSR反应所需的最低温度条件;④TSR过程中产生了硫同位素的分馏作用[28];⑤白云岩的溶蚀孔洞中发现了TSR产物之一的硫磺晶体。

相对于海相碳酸盐岩来说,湖相混积碳酸盐岩的TSR明显偏弱,如柴达木盆地英西地区渐新统,TSR对储层的改造也仅限于溶蚀了白云石晶间孔中充填的部分物质如黄铁矿等(图9),这种溶蚀较弱的现象主要受控于溶蚀流体的运移通道大小。前人大量研究成果显示,英西地区渐新统湖相碳酸盐岩的主要储集空间类型以白云石晶间孔为主,孔径极小,多分布在0.4~ 1.07 μm[6],物性较差,属于“低孔—特低渗型”储层[24],这类晶间孔仅能允许硫化氢气体自由通过,而硫化氢气体的腐蚀性远弱于其溶于水后生成的氢硫酸,液态物质在纳米级微孔中运移容易受到表面张力的束缚作用而难以像气体一样“行动自如”。并且,英西地区渐新统主力产层 E32具有“自生自储”特征,其上覆发育厚层优质的盐岩盖层,有机质成熟过程中的生排烃作用造成 E32地层本身具有很高的异常地层压力,平均压力系数为1.7,部分区域可高达2.2[61],外界流体很难进入其中。除此之外,英西地区碳酸盐岩的纯度不高、平均有机碳含量偏低、石膏分布的非均质性以及不同区块埋藏深度的差异性等都是影响其TSR强度的重要因素,总体上看,英西地区TSR强度普遍较弱,截止2018年8月仅在S58井5 451.18 m处发现了一套“中含硫”级别的气层。

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图9   柴达木盆地英西地区渐新统晶间孔中的充填物被溶蚀(S41-2井,4 071.86 m)

Fig.9   The filling in the intercrystalline pores is corroded of Oligocene reservoirs in the Yingxi areaof Qaidam Basin(Well S41-2, 4 071.86 m)

5 溶蚀作用对储集层的改造效果

5.1 对碎屑岩储层的改造效果

在对碎屑岩储层的成岩作用研究中,如果次生孔隙发育带明显缺少断层(热液溶蚀通道)和不整合面(大气淡水溶蚀通道)等流体运移通道时,通常认为烃源岩中有机质热演化所释放的大量有机酸是溶蚀铝硅酸盐和碳酸盐胶结物的主要溶蚀流体,实际勘探过程中也有许多这样的研究实例,有机酸易形成规模化的次生孔隙的观点已为石油地质学家们普遍接受[67,68]。远光辉等[67]以国内外近30年的111个样品的热解实验数据为基础,系统计算了单位质量干酪根的最大生酸潜力,实验结果表明,干酪根生成乙酸的最大潜力为36.72 mg/g(干酪根),生成总有机酸的最大潜力为56.4 mg/g,其中仅有约5%的样品有机酸产率大于40 mg/g。通过采用东营凹陷样品烃源岩热解过程中有机质出现的最大产酸率 54 mg/g(干酪根)作为计算指标,模拟计算了有机酸溶蚀铝硅酸盐和溶蚀碳酸盐胶结物对碎屑岩储层的最大增孔能力。结果表明:有机酸溶蚀铝硅酸盐矿物能够产生的最大次生孔隙度4.49%~7.48%,溶蚀碳酸盐胶结物能够产生的最大次生孔隙度1.54%~2.56%,这是由于在埋藏过程中较为封闭的成岩环境里,碳酸盐矿物的溶蚀会发生严重的同离子效应,抑制了碳酸盐溶蚀作用的持续性。

Ehrenberg等[3]通过大量的统计数据刻画了全球碎屑岩油气藏储集层的孔隙度随深度变化趋势图和孔隙度与渗透率相关关系(图10),通过研究这些统计数据认为,溶蚀作用无法改变“物性随埋深增大而减小”的这一大趋势,因为随着埋深的增加,孔隙的充填作用的减孔量会大于溶蚀作用的增孔量,深埋过程中,溶蚀作用所产生的次生孔隙是有限的。

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图10   全球碎屑岩油藏储集岩的孔隙度、渗透率及埋深相关关系(据参考文献[3,4]修改)

Fig.10   Average porosity vs. depth and Arithmetic-average permeability vs. average porosity for global petroleum reservoirs composed of sandstone(modified after references[3,4])

冯佳睿等[69]通过对库车坳陷侏罗系深部砂岩储层的孔隙演化特征研究,认为孔隙的演化与其研究区的构造埋藏史紧密相关。如库车坳陷侏罗系砂岩经历了“早期微弱溶蚀作用—方解石胶结和石英加大减孔—构造抬升卸压增孔—油气充注有机酸强烈溶蚀增孔”等一系列复杂变化。实验表明,早期长期浅埋阶段的微弱溶蚀增孔率约为2.8%,深部有机酸强烈溶蚀作用增孔率约为5.13%,这些埋藏溶蚀作用对深部优质储层的形成具有重要影响。

金凤鸣等[70]研究渤海湾盆地饶阳凹陷碎屑岩储层时发现,沙河街组三段发育2 个高孔隙带,深度分别为3 500~3 700和4 000~4 100 m,为油气和有机酸充注后形成超压和溶蚀作用共同作用的结果,使得这2段储层的孔隙度保持在15%~20%。

陈启林等[71]在对酒泉盆地的研究中,发现次生溶蚀孔的发育明显改善了致密储层的物性,扇三角洲前缘河道砂有利相带和次生孔隙发育带叠合区为高孔渗的 “甜点”储层发育区,如鸭西地区柳10井的4 463 m处岩心样品的溶蚀孔隙较为发育,孔隙度平均值高达21.7%。

综上所述,碎屑岩中溶蚀作用的增孔作用在不同的盆地和不同的地质条件下差异较大,虽然溶蚀作用产生的次生孔隙是有限的[3],但在扩大吼道、连通各个孔隙中能起到重要作用,次生孔隙发育的“甜点”储层已经成为油气勘探的新类型。

5.2 对碳酸盐岩储层的改造效果

碳酸盐岩储集层可划分为相控型和成岩型两大类,相控型包括礁滩相碳酸盐岩、沉积型白云岩;成岩型包括岩溶碳酸盐岩、热液改造型白云岩等[1];而黄思静等[72]将碳酸盐岩储层类型划分为了3种主要类型:礁滩相储层、喀斯特储层和白云岩储层,虽然礁滩相储层具有强烈的原生成因,但很多优质的礁滩相储层都叠加有白云岩化作用和其他成岩作用的改造,如果礁滩相灰岩未发生白云化或没有成岩过程中的溶蚀作用,则储层质量相对较差,国内典型的实例是四川盆地东北部三叠系飞仙关组的鲕滩白云岩储层和二叠系长兴组的礁白云岩储层。因此,成岩改造对碳酸盐岩储层来说至关重要,无论是相控型还是成岩型碳酸盐岩储层。

沈安江等[1]通过模拟实验研究了塔中地区碳酸盐岩和高石梯—磨溪地区震旦系碳酸盐岩,认为塔中地区良里塔格组礁滩储集层埋藏溶蚀孔主要来源于埋藏方解石胶结物的溶蚀,占总孔隙度的30%左右,其对埋藏方解石胶结物的判断依据包括了其产状、包裹体温度、阴极发光、同位素和稀土元素等地球化学特征。其通过研究四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系灯影组二段藻纹层白云岩的储层特征,认为早期岩石的缝洞率可能高达30%以上,后期被葡萄花边状白云石充填后残留为现今5%~10%不等的缝洞率,且通过这种埋藏环境能形成如此规模的胶结物,可推测高势能区曾经存在过大规模的溶蚀作用,为低势能区葡萄花边状白云石的沉淀提供了过饱和的成岩流体或物源,这些溶蚀作用和沉淀作用的强度主要受控于成岩环境中的体系的开放程度和封闭程度。

朱光有等[27]通过统计普光气田各产气井的日产量、硫化氢含量与孔隙度关系发现,硫化氢含量越高,孔隙越发育,日产气量越高。平面分布上,高硫化氢气藏普遍对应了高孔隙度的优质储层:当硫化氢含量约为14%时,孔隙度大于10%,日产气量大于30×104 m3;当硫化氢含量为16.25%时,孔隙度最高可达20%,日产气量大于80×104 m3;部分井孔隙度小于2%,为微产气井或干井。前文已经详细论述了多种证据,已证实研究区含蜂窝状溶蚀孔洞的优质储层的形成为TSR改造作用所为,TSR对储集层的改造作用可将孔隙度从2%提升到10%以上。

田雷等[73]通过研究认为,塔里木盆地塔西南地区奥陶系优质白云岩储层为热液溶蚀所致,主要证据包括:①发育中—粗晶的鞍状白云石;②溶蚀孔洞残留黄铁矿、天青石和硅质等热液矿物;③多期活动的深大断裂带为热液流体运移通道,优质的热液改造型白云岩储层的发育程度与距离断裂远近息息相关;④电子探针分析结果显示,热液白云岩具有较高的Mn含量,在阴极发光中常表现为明亮的桔黄色。热液流体对研究区白云岩储层的改造效果主要表现为以下3个方面:①强烈热液溶蚀作用使得岩石形成了大量的溶蚀孔洞,部分孔洞中沉淀了典型的热液矿物;②热液流体使得白云石晶体发生了重结晶作用;③总体上,热液作用形成的晶间孔孔径为10~50 μm,溶蚀孔的孔洞直径为100~700 μm,使得这些相对优质储层的孔隙度增加到了8.71%,渗透率提高到了33.3 mD,为高产气段。

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图11   塔西南地区奥陶系热液溶蚀作用对白云岩储层的改造(据参考文献[73]修改)
(a)灰白色中—粗晶白云岩呈斑豹状分布于深灰色粉晶白云岩中;(b)硅质和粗晶白云石晶体沿孔洞壁生长;(c)马鞍状中晶白云岩的溶蚀孔洞;(d)溶蚀孔洞中含热液矿物天青石;(e)白云岩溶蚀孔洞中的自生石英与高岭石;(f)裂缝中高含Mn的中晶白云石,阴极发光下桔黄色,具环带特征

Fig.11   Modification of dolomite reservoirs by hydrothermal dissolution of Ordovician in SouthwestTarim Basin (modified after reference[73])
(a)Grayish white coarse-grained dolomite is leopard like distributed in deep gray powder dolomite;(b)Siliceous and coarse grained dolomite crystals grow in the hole wall;(c)Saddle shaped medium-grained dolomite corroded and formed holes;(d)Hydrothermal mineral containing celestite in dissolution pores;(e)Authigenic quartz and kaolinite in dissolution pores of dolomite;(f)The medium-grained dolomite with high Mn content in the fissure is orange yellow with circular band under cathodoluminescence

6 结 论

溶蚀作用几乎发生于成岩作用各个阶段,包括同生期和准同生期溶蚀作用、埋藏溶蚀作用以及表生溶蚀作用。碳酸盐岩储集层大多叠加了多期溶蚀作用改造,而形成了现今的储集空间格局;碎屑岩储层的溶蚀作用多发生于埋藏成岩作用阶段和表生成岩作用阶段。

溶蚀作用流体类型主要包括以下几种类型:①埋藏阶段有机质成熟过程中释放的有机酸及其产物之一的CO2溶于水后生成的碳酸;②暴露于地表或者近地表时对岩石可能发生淋滤溶蚀作用的大气淡水;③在一定温度条件下,烃类物质与硫酸盐发生的热化学还原作用而生成的硫化氢气体及其溶于水后的生成物氢硫酸;④沿深大断裂运移上来的深部热液酸性流体。

溶蚀作用的强弱主要受控于以下几点:①被溶蚀的岩石矿物自身的溶解性质。例如,相同条件下按岩石矿物溶解度大小可以依次排序为:S石盐>S石膏>S方解石>S白云石。②溶蚀流体的酸性强度和作用时间。通常来讲,酸性越强,其溶蚀能力越强,但作用时间长和开放的成岩体系可以一定程度上对酸性较弱的流体具有补偿效应,如大气淡水溶蚀作用。③成岩体系的开放程度。开放的成岩环境利于溶蚀产物的迅速带离和次生储集空间的产生,且不易发生同离子效应和再沉淀作用。④TSR强度及其产生的硫化氢气体的浓度。所经历的埋藏成岩温度、碳酸盐岩纯度、石膏等硫酸盐含量、烃类丰度和还原环境强弱共同控制了TSR强度,从而进一步决定了其生成的硫化氢气体的浓度。

溶蚀作用对碎屑岩储集层的改造往往会形成次生孔隙带,但在封闭的成岩环境下,随着埋深的加大,孔隙的压实充填作用会在一定程度上减小溶蚀作用的增孔量,但开放体系的大气淡水溶蚀作用会产生较多的次生孔隙,因其溶蚀产物可以迅速被带离从而新增较多的可容纳空间。溶蚀作用对碳酸盐岩储集层的改造,无论是大气淡水淋滤作用、埋藏溶蚀作用,还是TSR,往往会形成较大的溶蚀孔洞,这些溶蚀孔洞可能会因后期沉淀作用而部分被充填,但总体上可较大幅度地提高碳酸盐岩的储集性。

The authors have declared that no competing interests exist.

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DOI      URL      [本文引用: 4]      摘要

Through case study of reef-shoal, karst and dolostone reservoirs in the Tarim and Sichuan basins, the material base and the mechanisms of porosity creation, modification and preservation of ancient carbonate reservoirs were examined carefully in order to figure out the major factors controlling the development of various types of carbonate reservoirs. Three factors control the development of carbonate reservoirs: (1) carbonate sediments of reef-shoal facies are the material base for not only reef-shoal reservoirs, but also dolostone and karst reservoirs; (2) epigenetic environment is crucial for porosity creation, i.e. reservoir space in ancient carbonates includes primary depositional porosity and/or secondary dissolution pores caused by epigenetic, freshwater dissolution; and (3) burial environment is the setting for porosity modification and preservation. There is no carbonate reservoirs of solely one origin, carbonate reservoirs are all the products of the combined effect of the above three factors. The four main controlling factors, reef-shoal sediments, epigenetic karstification, evaporation facies belt and burial-thermal fluid dissolution give rise to reef-shoal, karst, sedimentary dolostone and burial-hydrothermal alteration dolostone reservoirs respectively.
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[4] Ni Xianglong, Huang Chenggang, Du Binshan, et al.

Main control factors of dessert reservoirs and patterns of "oil reservoirs below source" in basin margin depression: A case study of Oligocene reservoirs in the Zhahaquan area, Qaidam Basin

[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2019,48(1):164-175.

[本文引用: 1]     

[倪祥龙,黄成刚,杜斌山,等.

盆缘凹陷区甜点储层主控因素与源下成藏模式——以柴达木盆地扎哈泉地区渐新统为例

[J]. 中国矿业大学学报, 2019,48(1):164-175.]

[本文引用: 1]     

[5] He Gengsheng, Tang Hai.Petrophysics[M]. Beijing:Petroleum Industry Press, 2011: 25-26.

[本文引用: 1]     

[何更生, 唐海. 油层物理[M]. 北京:石油工业出版社, 2011: 25-26.]

[本文引用: 1]     

[6] Huang Chenggang, Wang Jiangong, Wu Lirong,et al.

Characteristics of lacustrine carbonate reservoirs in Paleogene and oil-bearing property analysis: A case study of the Yingxi area from the Western Qaidam Basin

[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2017, 46(5): 909-922.

[本文引用: 3]     

[黄成刚,王建功,吴丽荣,等.

古近系湖相碳酸盐岩储集特征与含油性分析:以柴达木盆地英西地区为例

[J]. 中国矿业大学学报, 2017, 46(5): 909-922.]

URL      [本文引用: 3]      摘要

对英西地区古近系E23致密湖相碳酸盐岩储集特征与含油性进行分析.系统地开展了岩石学和矿物学研究、物性分析和毛管压力曲线研究、超微观形貌和微区地球化学成分分析以及其他配套综合分析研究,提出英西地区E23储集层以白云石晶间孔为主,且饱含油,见少量有机酸溶蚀加大现象,具有形成规模油气藏的储集能力.研究结果表明:1)显微镜和扫描电镜下均可见到岩石中发育大量白云石晶间孔,在毛管压力曲线上表现为“高-宽”平台,具有“小孔径-大数量”意义;2)电子探针分析结果显示白云石分子式为Ca(Mg0.96Fe0.04)(CO3)2,理想状态下可形成13.36%的面孔率;3)统计数据显示少量样品存在晶间孔被有机酸溶蚀加大现象,高沉积速率的大背景下未见大气水的淋滤溶蚀证据,且碎屑长石未发生溶蚀;4)实测的孔径大小和化学理论推导值均显示孔径约为0.40~1.07μm,完全有能力储集各类石油、天然气及其共生物质且能允许其在孔隙内发生流动或运移.
[7] National Energy Administration.Method for Reservoir Evaluation of Oil and Gas:SY/T 6285-2011[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2011.

[本文引用: 1]     

[国家能源局. 油气储层评价方法:SY/T 6285-2011[M]. 北京: 石油工业出版社, 2011.]

[本文引用: 1]     

[8] Shan Xiuqin, Zhang Jing, Zhang Baomin, et al.

Dolomite Karst reservoir characteristics and dissolution evidences of Sinian Dengying Formation,Sichuan Basin

[J]. Acta Petrolei Sinica, 2016,37(1):17-29.

[单秀琴,张静,张宝民,等.

四川盆地震旦系灯影组白云岩岩溶储层特征及溶蚀作用证据

[J].石油学报,2016,37(1):17-29.]

DOI      URL      摘要

四川盆地震旦系灯影组广泛发育,是重要的天然气储产层.对其进行储层岩石学与沉积学、储集空间类型和成岩作用及演化序列的综合研究,尤其是薄片、扫描电镜鉴定和元素、碳氧同位素及流体包裹体分析,获得了溶蚀作用的微观岩石学与流体包裹体盐度资料新证据.认为储层成因具有相控型白云岩岩溶储层的典型特点,发育主控因素为特殊的沉积、成岩环境与多期多类溶蚀及破裂作用.特殊的沉积环境突出表现为干热/干燥古气候背景控制下的大型微生物礁滩体、丘滩体,这些沉积具有造架成孔特点与早期(海底)硬化功能,从而造就了原生基质空隙型储层;特殊的成岩环境则为干热/干燥古气候背景下水-岩相互作用弱、矿物稳定化进程慢和渗流豆粒、文石及高镁方解石的完好保存,尤其是有利于空隙的保存;同生-准同生期溶蚀尤其是3幕桐湾运动所导致的3期风化壳岩溶作用,致使空隙进一步溶扩,且沿断裂、裂缝还形成了大量非组构选择性的溶缝和溶洞,由此从根本上决定了储层的形成;多期裂缝尤其是晚燕山-喜马拉雅期构造缝,沟通孔隙、孔洞和溶洞而极大地提高了储层的连通性.
[9] Peng Jun, Wang Xuelong, Han Haodong, et al.

Simulation for the dissolution mechanism of Cambrian carbonate rocks in Tarim Basin, NW China

[J]. Petroleum Exploration and Development, 2018, 45(3):416-425.

[本文引用: 1]     

[彭军,王雪龙,韩浩东,等.

塔里木盆地寒武系碳酸盐岩溶蚀作用机理模拟实验

[J]. 石油勘探与开发,2018,45(3):416-425.]

[本文引用: 1]     

[10] Luo Xiangjian,Tian Jingchun,Zhang Jinquan.

The karstification and porosity evolution of Mawu 1-2 submember,Odovician Majiagou Formation,Gaoqiao Region

[J]. Geological Science and Technology Information, 2014,33(4):60-65.

[本文引用: 1]     

[罗香建,田景春,张锦泉.

高桥地区奥陶系马家沟组马五1-2亚段岩溶作用与孔隙演化

[J].地质科技情报,2014,33(4) :60-65.]

[本文引用: 1]     

[11] Elizabeth T B, Martin J K,Stefan C L, et al.

Feldspar dissolution enhanced porosity in Paleoproterozoic shale reservoir facies from the Barney Creek Formation (McArthur Basin, Australia)

[J]. AAPG Bulletin, 2015,99(9): 1 745-1 770.

DOI      URL      [本文引用: 1]     

[12] Liu Chunyan.

Formation and preservation mechanism of sweet spot in tight clastic reservoirs—A case study of Chang 8 oil layer of Yanchang Formation in Zhenjing area,southwest Ordos Basin

[J]. Oil & Gas Geology, 2015, 36(6):873-879.

Magsci      [本文引用: 1]     

[刘春燕.

致密碎屑岩储层“甜点”形成及保持机理——以鄂尔多斯盆地西南部镇泾地区延长组长8油层组为例

[J].石油与天然气地质, 2015, 36(6):873-879.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

中西部盆地碎屑岩普遍致密化、储层“甜点”预测难度大是制约油气发现的重要因素。为探索储层致密化及“甜点”形成和保持机理，通过岩心观察、铸体、荧光、包裹体、阴极发光等薄片鉴定、粒度分析、压汞和覆压孔渗测试、扫描电镜和能谱分析等沉积、岩石和地球化学综合研究，根据成因类型，将鄂尔多斯盆地西南部镇泾地区延长组长8油层组“甜点”划分为原生型、次生型两大类，认为早期绿泥石膜的发育适度抑制了后期的成岩改造，是原生型“甜点”得以形成、保持的重要因素。对于次生型“甜点”，各类溶蚀孔和微裂缝为其主要孔隙空间，可进一步划分为溶蚀型“甜点”和裂缝型“甜点”，并证实了各类溶蚀、破裂等建设性成岩作用是形成次生型“甜点”的关键因素。研究认为，早期油气充注可有效地抑制后期胶结作用的发生，多期次的成岩交替过程使“甜点”形成-保持(或失效)。纵向上，单砂体的去致密化作用始自原生孔隙保存相对较好的高渗层或裂缝与溶蚀作用较强的叠合部位，并逐渐向外推进。平面上，砂体的去致密化有着类似的特点，顺沿砂体，储层“甜点”呈现“竹节状”分布的特点。
[13] Huang Sijing,Wu Wenhui,Liu Jie, et al.

Generation of secondary porosity by meteoric water during time of Subaerial Exposure: An example from Yanchang Formation sandstone of Triassic of Ordos Basin

[J]. Earth Science—Journal of China University of Geosciences, 2003,28(4):420-424.

[本文引用: 5]     

[黄思静,武文慧,刘洁,等.

大气水在碎屑岩次生孔隙形成中的作用——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例

[J]. 地球科学——中国地质大学学报, 2003, 28(4):420-424.]

DOI      URL      [本文引用: 5]      摘要

鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩储层分布于印支期不整合面之下 ,次生孔隙是最主要的石油储集空间 .在大量薄片研究及资料统计的基础上 ,从岩石物性、长石溶蚀形成的次生孔隙、高岭石和长石含量纵向变化等证据出发 ,认为延长组砂岩储层次生孔隙的形成机制与印支期暴露时间间隔中大气水的溶解作用有关 ,而不是埋藏成岩过程中有机酸溶解作用的结果 ,同时人们也应对鄂尔多斯盆地延长组碎屑岩储层质量预测模式作必要更改 .
[14] Wei Wei, Zhu Xiaomin,Tan Mingxuan, et al.

Distribution and origin analysis of anomalously high porosity zones of the Bayingebi Formation in the Cretaceous in the Chagan Sag

[J]. Geological Journal of China Universities, 2015, 21(4):664-673.

[本文引用: 1]     

[魏巍,朱筱敏,谈明轩,等.

内蒙查干凹陷下白垩统碎屑岩储层异常高孔带分布特征与成因分析

[J].高校地质学报, 2015, 21(4):664-673.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

为了解查干凹陷致密背景下优质储集层的形成和分布,文中应用岩心实测孔隙度、测井孔隙度以及铸体薄片等资料,研究了查干凹陷白垩系巴音戈壁组储层异常高孔带的分布特征及其成因。结果表明,巴音戈壁组储层纵向上发育两个异常高孔带,深度范围为1900~2300 m和2500~3100 m,对应平均孔隙度分别为7%和5.2%。平面上,第I异常高孔带储层埋藏浅,主要分布在中央构造带扇三角洲前缘砂砾岩和细砂岩中,第II异常高孔带储层埋藏较深,主要分布在乌力吉构造带和额很洼陷的扇三角洲前缘细砂岩中。不同地区异常高孔带成因不同。中央构造带异常高孔带主要受大气水淋滤作用影响,其次受有机酸作用影响;乌力吉构造带异常高孔带主要受深部酸性热流改造作用影响,热流沿毛西断裂上侵溶蚀储层中碳酸盐胶结物和长石颗粒等形成大量溶孔;额很洼陷异常高孔带主要与来自深凹区的有机酸溶蚀作用有关。
[15] Li Yanju, Zhao Long, Shi Ji'an.

Diagenesis and pore evolution of Jurassic Sangonghe Clastic rock formation of Fudong Slope Zone,Junggar Basin

[J]. Natural Gas Geoscience, 2015, 26(Suppl.2):44-51.

[本文引用: 1]     

[李彦举,赵龙,史基安.

准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系三工河组碎屑岩成岩作用及孔隙演化

[J].天然气地球科学, 2015, 26(增刊2):44-51.]

[本文引用: 1]     

[16] Schmidt V,Mcdonald D A.

Texture and recognition of secondary porosity in sandstones

[J]. Special Publication-Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, 1979,26: 209-225.

[本文引用: 1]     

[17] Lundegard P D,Land L S,Galloway W E.

Problem of secondary porosity: Frio Formation (Oligocene),Texas Gulf Coast

[J]. Geology,1984,12:399-402.

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

Secondary porosity, formed by the dissolution of both carbonate and silicate minerals, especially K-feldspars, is widely developed in sandstones of the Frio Formation (Oligocene) in the Texas Gulf Coast. COproduced by decarboxylation of organic matter is commonly suggested as the acid required for dissolution. Material balance calculations indicate that COproduced by decarboxylation of organic matter in Frio Formation shales can account for a regional average of only 1% or 2% secondary porosity in Frio Formation sandstones, yet point-count data indicate an average of 10% secondary porosity. Long-distance fluid transport (many kilometres) and/or other mechanisms of acid generation should, therefore, be considered. Carbon isotopic data on dissolved inorganic carbon in formation water, COin produced natural gas, and carbonate cements indicate that COproduced by decarboxylation had a minor impact on these carbon reservoirs. The reaction kerogen + water methane + carbon dioxide can explain the isotopic data, but alone it is insufficient to account for all the secondary porosity unless long-distance material transport is involved.
[18] Surdam R C,Boese S W,Crossey L J.

The chemistry of secondary porosity

[J]. AAPG Memoir, 1984,37:127-149.

[本文引用: 2]     

[19] Surdam R C, Crossey L J, Hagen E S, et al.

Organic-inorganic and sandstone diagenesis

[J]. AAPG Bulletin,1989, 73:1-23.

[本文引用: 1]     

[20] Hayes M J, Boles J R.

Volumetric relations between dissolved plagioclase and kaolinite in sandstones: Implications for aluminum mass transfer in the San Joaquin Basin, California

[J]. Special Publication Society of Economic Paleontologists and Mineralogists,1992,47:111-123.

[本文引用: 5]     

[21] Surdam R C, Crossey L J.

Integ rated diagenetic modeling: A process-oriented approach for clastic systems

[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences,1987,15:141-170.

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

Abstract Basin modeling techniques have made vast strides in the recent past. Data from control points may be contoured to allow interpolation to other points in the basin using techniques which have provided a framework for a predictive approach to diagenetic reactions both organic and inorganic. These diagenetic modeling techniques have significant economic implications in the search for hydrocarbons.-K.Clayton
[22] Meshri I D.

On the reactivity of carbonic and organic acids and generation of secondary porosity

[J]. SEPM Special Publication,1986,28:123-128.

URL      [本文引用: 2]     

[23] Huang Liying,Cao Jianhua,He Xunyang, et al.

Simulation experiment on limestone dissolution by some low-molecular-weight organic acids

[J]. Earth and Environment, 2006, 34(3):44-50.

[本文引用: 2]     

[黄黎英,曹建华,何寻阳,等.

几种低分子量有机酸对石灰岩溶蚀作用的室内模拟试验

[J].地球与环境, 2006, 34(3):44-50.]

DOI      URL      [本文引用: 2]      摘要

在室内进行了几种低分子量有机酸对石灰岩颗粒(粒径0.45～1mm)的溶蚀试验,同时用盐酸进行对比试验。结果表明:各有机酸对石灰岩颗粒溶蚀作用大小的顺序为:乳酸乙酸柠檬酸甲酸草酸丙酮酸,同类型酸中如醇酸或羧酸中,酸性较弱的酸溶蚀力反而较大。这几种酸混合后对石灰岩颗粒的溶蚀作用并未比单个酸的作用强。乳酸、乙酸、柠檬酸的溶蚀力大于盐酸。不管是有机酸还是盐酸,溶蚀石灰岩后溶液中钙离子浓度都呈对数增长,且与溶液pH值呈极显著正相关(P0.0001);草酸反应液中的钙离子浓度与电导值呈极显著负相关(P0.0001),其他种类酸溶液钙离子浓度则与电导值呈极显著正相关;除乙酸外,其他酸溶液电导值在反应初始阶段稍微下降后迅速上升。有机酸对石灰岩的溶蚀能力不仅与溶液中的H+和有机配位体浓度有关,而且与酸的类型、酸的强弱及反应后形成的盐的溶解度有关。
[24] Huang Chenggang, Chang Haiyan, Cui Jun, et al.

Sedimentary characteristics and hydrocarbon accumulation model of Oligocene reservoirs in the Western Qaidam Basin, China

[J]. Acta Petrolei Sinica, 2017, 38(11):1 230-1 243.

[本文引用: 2]     

[黄成刚,常海燕,崔俊,等.

柴达木盆地西部地区渐新世沉积特征与油气成藏模式

[J].石油学报,2017,38(11): 1 230-1 243.]

[本文引用: 2]     

[25] Bjφrlykke K, Nedkvitne T, Ramm M, et al.

Diagenetic processes in the Brent Group (Middle Jurassic) reservoirs of the North Sea: An overview

[J]. Geological Society Special Publications,1992,61:263-287.

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

Abstract The Brent Group is extensively cored in the northern Viking Graben and East Shetland Basin in the range between 1.8 and 4.5 km. It therefore offers the opportunity to study diagenetic processes arrested at different burial depths and temperatures. The sandstones of the Brent Group remain poorly indurated and contain only small amounts of quartz cement down to burial depths of about 2.5-3.5 km. The quartz cementation increases with depth reflecting progressive silica cementation sourced by pressure solution. Dissolved feldspar and authigenic kaolinite occur in the shallowest of the Brent Group reservoirs and secondary porosity shows no significant increase with depth. Petrographic analyses show a strong depletion of K-feldspar with depth. This can be explained by albitization of K-feldspar at intermediate burial depths (2.5-3.5 km) and dissolution of K-feldspar during illitization of kaolinite on deeper burial (below 3.7-4.0 km). Extensive quartz cementation and formation of illite are the main causes of an observed rapid permeability reduction below 4 km burial depth. K-Ar dates of authigenic illite indicate that illite formed mostly in Early Tertiary at rather shallow burial depth. Illite formed by alteration of kaolinite and K-feldspar seems, however, to increase very significantly at present burial depths of 3.5-4.0 km, suggesting a more recent formation. Emplacement of oil probably does not stop all diagenetic reactions in the remaining residual pore water, and precipitation of illite and quartz may continue in a closed system.
[26] Huang Chenggang, Huang Sijing, Chen Qilin, et al.

Geochernical evidence of influence up on the reservoir of buried hill by meteoric water in the regions of Zhuangxi and Chengdao

[J]. Fault-Block oil & Gas Field, 2005 , 12(4):1-4.

[本文引用: 1]     

[黄成刚,黄思静,陈启林,等.

桩西、埕岛地区古潜山储层受大气水影响的地球化学证据

[J].断块油气田,2005,12(4):1-4.]

[本文引用: 1]     

[27] Zhu Guangyou, Zhang Shuichang, Liang Yingbo, et al.

Isotopic evidence of TSR origin for natural gas bearing high H2S contents within the Feixianguan Formation of the northeastern Sichuan Basin, southwestern China

[J]. Acta Petrologica Sinica, 2006, 22(8):2182-2194.

Magsci      [本文引用: 6]     

[朱光有,张水昌,梁英波,等.

TSR对深部碳酸盐岩储层的溶蚀改造——四川盆地深部碳酸盐岩优质储层形成的重要方式

[J]. 岩石学报, 2006, 22(8):2182-2194.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 6]      摘要

四川盆地海相层系发现的大气藏都含或高含硫化氢，都发育一定厚度的优质储层，而且优质储层与硫化氢分布具有密切的关系，即气藏硫化氢含量越高，储层性质越好，气藏产能也越大。研究发现，在TSR（硫酸盐热化学还原反应）过程中，随着膏质岩类的溶解（为TSR反应提供SO4^2-），使储集孔隙初步得到改善；而TSR产生的硫化氢溶于水形成的氢硫酸，具有强烈腐蚀性，加速了储层中白云岩的溶蚀，形成孔隙极其发育的海绵状孔洞体系，并呈层状分布。电镜下可以清晰看到白云石晶面的溶蚀坑及溶孔中TSR产生的硫磺晶体。溶孔中自生碳酸盐的碳同位素在-10.3‰～-18．2‰，而地层碳酸盐的碳同位素在＋3.7‰～＋0．9‰，证实了TSR过程中有机-无机的相互作用，即有机成因烃类中的碳转移到次生碳酸盐岩中。包裹体分析表明，次生方解石中的包体富含硫化氢，且均一温度多数在160℃以上，具备TSR发生的温度条件；硫化氢和硫磺的硫同住素比地层硫酸盐的硫同住素偏轻8‰左右，是TSR作用的证据。因此高含硫化氢气藏的优质储层是在早期埋藏溶蚀作用的基础上。后期发生TSR及其形成的酸性流体对深埋碳酸盐岩储层再次进行深刻改造和强烈溶蚀作用的结果；同时可以运用硫化氢来预测碳酸盐岩优质储层的分布。
[28] Zhu Guangyou, Fei Anguo, Zhao Jie, et al.

Sulfur isotopic fractionation and mechanism for Thermochemical Sulfate Reduction genetic H2S

[J]. Acta Petrologica Sinica, 2014, 30(12): 3 772-3 786.

[本文引用: 5]     

[朱光有,费安国,赵杰,等.

TSR成因H2S的硫同位素分馏特征与机制

[J]. 岩石学报, 2014, 30(12): 3 772-3 786.]

URL      [本文引用: 5]      摘要

Thermochemical Sulfate Reduction (TSR) is the dominant mechanism of HS genesis in deep carbonate reservoirs and more than 50 large and medium gas fields have been discovered with TSR-genetic HS around the world. The paper focuses on sulfur isotope geochemistry and fractionation in the process of TSR based on isotopic analyses of sulfide samples acquired from HS-bearing gas fields in the Sichuan Basin, China and studies on sulfur isotopes in HS-bearing gas fields around the world. The research findings suggest fractionated sulpur isotopes from HS and sulfate samples were less than 15‰ in TSR-genetic natural gases with a high content of HS, which mainly ranged 2.5‰~13.82‰ with an average 10‰. The sulfur isotope in a marine gypsum rock in the Sichuan Basin would cover a wide spectrum with stepped trend and that in HS shows similar tendency, which indicates sulfur element in HS samples from each HS-bearing gas field would come from sulfate in the same measures and TSR process may occur in each reservoir bed. Samples from different gas fields in the Sichuan Basin have similar sulfur isotopic fractionation due to similar TSR temperatures. Sulfur isotopic fractionation is dependent on the intensity of TSR instead of the sulfur isotope in a sulfate sample itself. The sulfur isotope of HS would be close to that in in-situ sulfate with intensified TSR process.
[29] Zhang Hao, Chen Gang, Zhu Yushuang, et al.

The discovery and significance of dolomites altered by hydrothermal fluid in Oligocene reservoirs of the Yingxi area, Qaidam

[J]. Geological Science and Technology Information, 2017,36(1):87-97.

[本文引用: 3]     

[张浩,陈刚,朱玉双,等.

柴达木盆地英西地区渐新统热液改造型白云岩的发现及意义

[J].地质科技情报,2017,36(1):87-97.]

URL      [本文引用: 3]      摘要

通过岩心及微观岩石学特征、结构特征、微量元素和碳氧同位素地球化学特征的综合研究,首次在柴达木盆地英西地区发现了一种罕见的热液改造型白云岩储集层,但热液改造程度不强,主要包括以下几个方面：1主要储集层较为致密,主要发育泥晶结构的铁白云石和方解石,偶见钠长石、黄铁矿、重晶石和天青石等热液矿物;2碳酸盐矿物中富含FeO、MnO等,其平均质量分数分别为4.112%和0.186%,显著高于本区准同生交代成因白云石中铁锰含量,且钙、镁含量也有所升高,反映了热液流体为富含Ca^2＋,Fe^2＋,Sr^2＋,Mn^2＋和少量Mg^2＋等多种离子的碱性热卤水;3ΣREE具有较大的变化范围且总量较高,稀土元素配分模式具有明显的Eu负异常,代表了湖泊环境特有的热流体稀土元素组成特征,形成于偏碱性的深湖热卤水还原环境;4δ18OPDB变化范围为-6.8‰--3.6‰,平均值为-5.2‰,介于热液白云岩和准同生交代成因白云岩之间,显示了英西地区渐新统白云岩在准同生交代成因基础上受到了一定程度的热液改造。裂缝的发育程度和与热液通道的距离远近不同而使得样品的改造程度存在一定的差异性。综上所述,热液改造型白云岩储集层的首次发现开拓了柴达木盆地英西地区深层致密油气勘探的新视野,这一研究成果对英西深层寻找优质＂甜点＂储层具有重要指导意义。
[30] Han Yinwen, Ma Zhendong.Geochemistry[M]. Beijing:Geological Publishing House, 2003: 133.

[韩吟文,马振东. 地球化学[M]. 北京: 地质出版社, 2003: 133.]

[31] Huang Chenggang,Yuan Jianying,Tian Guangrong, et al.

The geochemical characteristics and formation mechanism of the Eocene lacustrine dolomite reservoirs in the Western Qaidam

[J]. Earth Science Frontiers,2016, 23(3): 230-242.

[黄成刚,袁剑英,田光荣,等.

柴西地区渐新统湖相白云岩储层地球化学特征及形成机理

[J]. 地学前缘,2016,23(3):230-242.]

DOI      URL      摘要

近年来柴西地区始新统致密碳酸盐岩中的油气勘探获得重大突破,其中白云岩为最优质的储集岩。通过岩石学、结构学和地球化学等多方面的综合研究,详细描述和论证了柴西地区两种湖相白云岩的成因及特征:一种是数量较少的原生生物成因的藻云岩,电子探针能谱面扫描分析结果显示其Mg元素富集区与藻纹层分布高度吻合,充分显示了其微生物成因特征,因微生物活动能够克服动力学障碍,为白云石形成营造出有利的微环境;另一种为研究区广泛分布的准同生交代成因的泥晶白云岩,偏光显微镜观察和X射线衍射分析结果显示,其中均含有碎屑颗粒和泥质组分,由周缘辫状三角洲带来的碎屑物质与其混积而成,电子探针岩石组分分析结果显示,其FeO的平均质量分数为0.942%,MnO的平均质量分数为0.052%,明显低于热液白云岩,且富含SiO_2和Al_2O_3,充分显示其准同生交代成因特征。岩石地球化学数据显示:泥晶白云岩微量元素蜘蛛网图较为离散,表明了混积的湖相白云岩的物质来源的多样性,其∑REE平均值小于平均上地壳∑REE值(146.37×10~(-6)),但远大于球粒陨石∑REE值(2.56×10~(-6)),且不具有Eu负异常。碳同位素负偏移主要受其自储的有机质氧化解体产生的CO_2和周缘辫状三角洲供给的地表水影响,增加了其轻碳组分;氧同位素发生正偏移主要受咸化湖盆沉积环境影响,蒸发作用使得湖水δ~(18)O增加,虽然周缘河流水系能带来部分轻氧组分,但收效甚微。这揭示了准同生交代成因的白云岩与热液造成氧同位素偏负截然相反。泥晶白云岩在形成过程中产生大量弥散性晶间孔,孔隙半径小而数量众多是形成"中孔-特低渗"型储层的主要原因,这类孔隙抗压实能力强,为研究区最好的油气储集体。这一研究成果对柴达木盆地深层致密碳酸盐岩的油气勘探具有重大意义。
[32] Yuan Jianying, Huang Chenggang, Xia Qingsong, et al.

The characteristics of carbonate reservoir, and formation mechanism of pores in the saline lacustrine basin: A case study of the lower Eocene Ganchaigou Formation in western Qaidam Basin

[J]. Geological Review, 2016, 62(1):111-126.

[袁剑英,黄成刚,夏青松,等.

咸化湖盆碳酸盐岩储层特征及孔隙形成机理——以柴西地区渐新统下干柴沟组为例

[J]. 地质论评, 2016, 62(1):111-126.]

DOI      URL      摘要

近年来,柴达木盆地柴西地区始新统致密油勘探取得了重要进展,其主要岩石类型为混积的湖相碳酸盐岩,其中白云石化岩类为最优质的储集岩。通过系统的岩石学、结构学以及地球化学特征研究发现,白云岩以泥晶结构为主,发育少量藻云岩,具有"中孔—特低渗"型的物性特征,孔隙类型以晶间孔为主,含少量溶蚀孔。电子探针能谱面扫描分析结果显示,藻云岩中Mg元素富集区与藻纹层分布高度吻合显示其为微生物成因的原生白云岩,因微生物活动能够克服动力学障碍,为白云石形成营造出有利的微环境;偏光显微镜观察和X射线衍射分析结果显示,泥晶白云岩中均含碎屑颗粒和泥质组分,因周缘辫状三角洲沉积带来的碎屑物质混积而成,电子探针岩石组分分析结果显示其具有"高铝硅低铁锰"特征,Fe O的平均含量为0.942%,Mn O的平均含量为0.052%,明显低于文献报道的热液成因的白云岩中的铁锰含量,为准同生交代成因的典型特征。白云石化过程中产生了大量弥散性收缩晶间孔,孔隙半径小而数量众多是其孔隙度较高而渗透率较低的主要原因,这一发现对于柴达木盆地始新统的致密碳酸盐岩油气勘探具有重要意义。
[33] Zhu Dongya, Jin Zhijun, Hu Wenxuan.

Hydrothermal recrystallization of the Lower Ordovician dolomite and its significance to reservoir in northern Tarim Basin

[J]. Science in China (Series D), 2010, 40(2):156-170.

[本文引用: 1]     

[朱东亚,金之钧,胡文瑄.

塔北地区下奥陶统白云岩热液重结晶作用及其油气储集意义

[J]. 中国科学:D辑, 2010, 40(2): 156-170.]

[本文引用: 1]     

[34] Zhu Dongya,Jin Zhijun,Hu Wenxuan.

Hydrothermal alteration dolomite reservoir in Tazhong area

[J]. Acta Petrolei Sinica, 2009, 30(5): 698-703.

[本文引用: 1]     

[朱东亚,金之钧,胡文瑄.

塔中地区热液改造型白云岩储层

[J]. 石油学报, 2009, 30(5): 698-703.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

塔里木盆地寒武系—下奥陶统以深灰色的粉—细晶白云岩发育为特征,在塔中等地区局部可见浅灰色—白色的中—粗晶白云岩。中—粗晶白云岩中的流体包裹体均一温度主峰区间为160-200℃,盐度为6.88%-14.15%;氧同位素δ^18OPDB值为-10.91‰--7.65‰,平均为-8.98‰,与粉—细晶白云岩δ^18OPDB值相比,具有明显偏轻的特征。根据白云石与水之间的氧同位素分馏系数计算出形成中—粗晶白云岩流体的δ^18OSMOW值为＋4.2‰-＋10.2‰,据此判断该流体为岩浆热液流体。中—粗晶白云岩的^87Sr/^86Sr值为0.709 098-0.709 236,平均为0.709 171,高于粉—细晶白云岩和下古生界正常海相碳酸盐岩的87Sr/86Sr值。锶同位素组成特征也表明了中—粗晶白云岩的形成与热液流体作用有关。再结合其产状特征,可以推测塔中地区中—粗晶白云岩是粉—细晶白云岩在热液作用下发生重结晶作用的结果。重结晶形成的中—粗晶白云岩不但有丰富的晶间孔隙,而且还发育有大量的因热液溶蚀作用而形成的溶蚀孔隙,是良好的油气储集层,在塔里木盆地下古生界深层油气勘探中应该给予足够的重视。
[35] Ni Xinfeng, Zhang Lijuan,Shen Anjiang, et al.

Characteristics and genesis of ordovician carbonate Karst reservoir in Yingmaili-Halahatang area,Tarim Basin

[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011,29(3):465-474.

Magsci      [本文引用: 1]     

[倪新锋,张丽娟,沈安江,等.

塔里木盆地英买力—哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩岩溶型储层特征及成因

[J]. 沉积学报,2011,29(3):465-474.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<FONT face=Verdana>塔里木盆地近期获得重大突破的英买力—哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩油气藏在很大程度上受岩溶型储层发育的控制，深入总结其储层特征及成因机制对油气勘探开发具有重要意义。通过大量的岩芯、薄片、阴极发光、常规测井、成像测井及测试分析等资料进行综合研究，认为该区储层的基质孔渗极差，难以形成有利的储集空间，而次生孔隙（溶蚀孔洞、洞穴、裂缝等）构成了该区的主要储集空间。裂缝—孔洞型、孔洞型储集层优势发育，是最有勘探价值的储集层。（准）同生岩溶作用、层间岩溶作用、顺层岩溶作用、潜山岩溶作用、埋藏溶蚀作用是英买力—哈拉哈塘地区奥陶系岩溶储层发育的最主要成因，各种岩溶作用多期叠加、改造形成复合型优质岩溶储层。通过对岩溶作用过程的分析，认为储层的原生孔隙和沉积相带是次生孔隙形成的基础条件，岩溶作用是控制储层发育的主要因素，构造运动产生的裂缝是促进岩溶发育、控制储集体发育分布的关键因素。<BR><BR></FONT>
[36] Carothers W W, Kharaka Y K.

Aliphatic acid an ions in oil fields waters-implications for origin of natural gas

[J]. AAPG Bulletin,1978,62:2 441-2 453.

[本文引用: 1]     

[37] Cai Chunfang, Mei Bowen, Li Wei.

The hydro geochemistry of oil-fields in Tarim Basin

[J]. Geochimica,1996,25(6):614-622.

[本文引用: 1]     

[蔡春芳,梅博文,李伟.

塔里木盆地油田水文地球化学

[J]. 地球化学,1996,25(6):614-622.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

塔里木盆地油田水总矿化度６０ｇ／Ｌ－３２０ｇ／Ｌ，与氯离子浓度呈正相关，总体上受铝硅酸盐矿物成岩改造影响甚小。油田水主要为部分贫镁型和完全耗镁型两种。部分贫镁水型（镁的摩尔数多占Ｎａ＋Ｃａ＋Ｍｇ的１％－２％，钙可高达１５％－２２％）被认为来自方解石的白云石化作用和斜长石的溶解作用；氧同位素值、Ｌｉ、Ｂ和Ａｌ浓度随埋深而增大，高的锶浓度指示了水－铝硅酸盐矿物反应是受温度控制的，Ｍｇ－Ｌｉ可指示古地温。氢氧同位素演化可为同步增大，还可为氧同位素明显变重而氢同位素正偏移小。中新生界溴浓度较低、古生界较高，溴浓度受海陆相沉积环境和蒸发浓缩作用的控制。
[38] Huang Chenggang, Yuan Jianying, Cao Zhenglin, et al.

The study of simulate experiment about the saline fluid-rock interaction in clastic reservoir in saline lacustrine basin

[J]. Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemist, 2015, 34(2): 345-350.

[本文引用: 1]     

[黄成刚,袁剑英,曹正林,等.

咸化湖盆储层中咸水流体与岩石矿物相互作用实验模拟研究

[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2015, 34(2): 345-350.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

The deposition environment of the southern western Qaidam basin was mainly a saline lacustrine basin in the Cenozoic. Many great exploration breakthroughs have been made in this area. Some previous studies indicated that the saline environment can improve the conversion rate of hydrocarbon, such will be beneficial for the hydrocarbon generation, but there are only limited researches on the alteration of reservoir in the saline environment. This study simulated physical-chemical reactions between fluid and rock in geological conditions and investigated the influence of saline water on reservoirs. The analyses of reservoir properties and capillary pressure alteration pre-or post-interaction suggested that saline environment has negative effect on reservoirs. The mechanism might be as blow: The precipitation of saline minerals has negative effects on reservoir properties; the saline minerals occupy certain intergranular pores and reduce reserving attributes, part of thinner throats are blocked that make deviation of pore structure and permeability, the fluids of saline basin enrich potassium ion, which has inhibiting effect on dissolution of feldspathic, therefore the formation of dissolved pore is unfavorable, the saline fluids contain a large amount of potassium ion which provide materials for the reactions of smectite and andreattite changing into illite. The higher is the potassium ion concentration, the more slender illite generate. These slender minerals block throats and pores to lower the permeability of the rock.
[39] Huang Chenggang, Yuan Jianying, Cao Zhenglin, et al.

Reconstruction of acid fluid on clastic reservoir in saline lacustrine Basin

[J]. Journal of Earth Sciences and Environment, 2014,36(3):52-60.

[本文引用: 1]     

[黄成刚,袁剑英,曹正林,等.

咸化湖盆中酸性流体对碎屑岩储层的改造作用

[J]. 地球科学与环境学报, 2014, 36(3): 52-60.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

柴达木盆地西部南区新生界主要为咸化湖盆沉积,咸化环境提高了其烃类转化率,但其对储层的控 制作用尚待进一步明确。通过高温高压试验模拟了地层条件下成岩流体与岩石矿物之间的物理化学作用,进而研究咸化环境中有机质演化过程中产生的有机酸对储层 的改造作用。结果表明：酸性流体对岩石矿物的溶蚀作用增加了其孔隙度,但渗透率的变化存在差异性;当岩石中含有石膏和铁白云石时,铁白云石在石膏的催化作 用下极易发生溶蚀作用,反应生成的Fe^2＋、Mg^2＋促进了高岭石向针叶状绿泥石的转化,从而堵塞孔隙喉道,造成岩石渗透率的下降;岩石中石膏的发育 是造成高温高压地层中方解石发生沉淀的主要原因,相同条件下石膏比方解石更易溶解,其产生的过饱和钙造成方解石的沉淀,但岩石的孔隙度有所增大,因为方解 石的沉淀作用造成的储集空间减小量小于石膏和长石等易溶矿物溶解造成的储集空间增大量。
[40] Huang Chenggang,Yuan Jianying,Cao Zhenglin, et al.

Simulation experiment for the ankerite dissolution in clastic reservoir of saline lacustrine basin

[J]. Petroleum Geology & Experiment,2014,36(5):650-655.

Magsci      [本文引用: 1]     

[黄成刚,袁剑英,曹正林,等.

咸化湖盆碎屑岩储层中铁白云石的溶蚀作用模拟实验研究

[J].石油实验地质, 2014,36(5):650-655.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>一般研究认为岩石中的碳酸盐矿物在酸性条件下易发生溶蚀作用从而生成次生孔隙，进而增大岩石的储集空间和渗透性。柴达木盆地砂西地区始新统下干柴沟组碎屑岩储层为咸化湖盆沉积，偏光显微镜下和扫描电镜下可见石膏和铁白云石较为发育。通过流体&mdash;岩石动力学模拟实验研究得出，在地层条件下高温高压环境中铁白云石易发生溶蚀作用从而形成次生孔隙，石膏在其中起催化作用；铁白云石溶蚀生成的铁、镁离子为高岭石转化为绿泥石提供了必要的物质条件，生成的针叶状绿泥石极易堵塞较细的孔隙喉道造成了岩石渗透率的下降，但铁白云石等易溶矿物的溶蚀作用增加了岩石的孔隙度。</p>
[41] Cao Zhenglin, Yuan Jianying, Huang Chenggang, et al.

Influence of plaster dissolution on calcite precipitation in clastic reservoirs under high-temperature and high-pressure conditions

[J]. Acta Petrolei Sinica, 2014, 35(3): 450-454.

[本文引用: 2]     

[曹正林,袁剑英,黄成刚,等.

高温高压碎屑岩储层中石膏溶解对方解石沉淀的影响

[J].石油学报,2014,35(3):450-454.]

[本文引用: 2]     

[42] Yu Chuanqi, Song Xiaojiao, Li Jingjing, et al.

Impact of feldspar dissolution on reservoir physical properties: A case from Dongying Sag,the Bohai Bay Basin

[J]. Oil & Gas Geology, 2013,34(6):765-770.

Magsci      [本文引用: 1]     

[于川淇,宋晓蛟,李景景,等.

长石溶蚀作用对储层物性的影响——以渤海湾盆地东营凹陷为例

[J]. 石油与天然气地质,2013,34(6):765-770.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

渤海湾盆地东营凹陷砂岩储层中长石含量丰富，而且长石溶蚀现象普遍，对储层物性具有重要影响。运用偏光显微镜、扫描电镜以及X-射线粉晶衍射等分析技术，对东营凹陷砂岩储层中长石及其溶蚀产物的分布特征进行了研究。结果表明：在不同地区长石含量存在差异，凹陷北部长石含量最高，其次是南部，最低的是中部地区；在层位上，沙河街组一段长石含量最高，其次为沙河街组二段和沙河街组四段，含量最低的是沙河街组三段；在东营凹陷砂岩储层中，长石主要的溶蚀产物为高岭石、伊利石和绿泥石。由于高岭石向伊利石和绿泥石转化，导致高岭石含量逐渐降低，浅部的伊利石和绿泥石主要由伊/蒙混层转化而来，而深部的伊利石和绿泥石主要由高岭石蚀变形成。砂岩储层中的伊/蒙混层矿物在浅层含量高，随着埋藏深度增加，含量逐渐降低。
[43] Luo Jinglan, Morad S, Yan Shike, et al.

Fluvial facies, lacustrine facies and delta facies sandstone diagenesis reconstruction and its effect on reservoir quality evolution—Take Yanchang oil region Upper Triassic sandstone as example

[J]. Science in China (Series D), 2001,31(12): 1 006-1 016.

[本文引用: 2]     

[罗静兰,Morad S,阎世可,等.

河流—湖泊三角洲相砂岩成岩作用的重建及其对储层物性演化的影响——以延长油区保罗系上三叠统砂岩为例

[J]. 中国科学:D辑, 2001,31(12): 1 006-1 016.]

[本文引用: 2]     

[44] Huang Sijing, Huang Keke, Feng Liwen, et al.

Mass exchanges among feldspar, kaolinite and illite and their influen ces on secondary porosity formation in clastic diagenesis—A case study on the Upper Paleozoic,Ordos Basin and Xujiahe Formation, Western Sichuan Depression

[J]. Geochimica, 2009, 38(5): 498-506.

[本文引用: 2]     

[黄思静,黄可可,冯立文,等.

成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成:来自鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠系须家河组的研究

[J].地球化学,2009,38(5): 498-506.]

[本文引用: 2]     

[45] Zhang Meng, Huang Sijing, Feng Mingshi, et al.

Thermodynamics model for dissolution of petrogenetic minerals of clasolite and its geological significances

[J]. Journal of Earth Sciences and Environment, 2006, 28(4): 21-25.

[本文引用: 2]     

[张萌,黄思静,冯明石,等.

碎屑岩骨架颗粒溶解的热力学模型及地质意义

[J]. 地球科学与环境学报, 2006, 28(4): 21-25.]

DOI      URL      [本文引用: 2]      摘要

基于热力学平衡原理，探讨了不同温压条件下，碎屑岩在成岩过程中各种骨架颗粒溶解相关的9个 反应吉布斯自由能增量和平衡常数的计算结果说明：各种骨架颗粒（钾长石、钠长石、钙长石以及铁镁暗色矿物中的辉石、角闪石等）在成岩过程中的稳定性都较 弱，抗溶蚀能力都不高；铁镁暗色矿物和中-基性斜长石在碎屑岩的成岩条件酸性介质中，比酸性斜长石和碱性长石更易发生溶解，形成次生溶蚀孔隙，为油气的储 集和运移提供空间和通道。
[46] Huang Sijing, Liu Jie, Shen Licheng, et al.

Thermodynamic interpretation for the conditions of the formation of laumonite related to clastic diagenesis

[J]. Geological Review, 2001, 47(3): 301-308.

Magsci      [本文引用: 1]     

[黄思静,刘洁,沈立成,等.

碎屑岩成岩过程过中浊沸石形成条件的热力学解释

[J].地质论评, 2001, 47(3): 301-308.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

不同温度和压力条件下，与碎屑岩成岩作用中浊沸石形成有关的两个反应吉布斯自由能增量（△G）的计算结果说明，埋藏成岩条件下斜长石蚀变（斜长石，石英和水反应）形成浊沸石的反应在温度大于36℃的条件下就可以进行（按埋藏深度2000m，正常压力梯度考虑相应压力），而高龄石与方解石反应形成浊沸石（同时有石英和水参与）所需的最低温度为170℃（埋藏深度2000m，正常压力梯度考虑相应压力）；与温度相比，压力对碎屑岩成岩作用中浊沸石的形成影响较小。因而沉积岩成岩过程中形成的浊沸石主要与斜长石蚀变有关，同时也不应将浊沸石一概作为低级变质作用的产物。
[47] Huang Sijing, Huang Peipei, Wang Qingdong, et al.

The significance of cementation in porosity preservation in deep-buried sandstones

[J]. Lithologic Reservoirs, 2007,19(3): 7-13.

Magsci      [本文引用: 1]     

[黄思静,黄培陪,王庆东,等.

胶结作用在深埋藏砂岩孔隙保存中的意义

[J].岩性油气藏, 2007,19(3): 7-13.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>在储层演化中,砂岩中很多胶结作用都是重要的保持性成岩作用,是深埋藏条件下砂岩孔</br>隙得以保持的重要机制。该文根据东海盆地古近系、鄂尔多斯盆地上古生界和三叠系以及四川盆</br>地三叠系砂岩储层中(铁) 白云石胶结物、硅质胶结物和粘土矿物胶结物的产状、胶结作用发生时间</br>和机制的研究,提出这些胶结作用很大一部分都发生在早成岩阶段有效压实作用发生之前,它们或</br>与埋藏早期的构造抬升有关,或与煤系地层早期酸性流体有关。这种分散的早期胶结作用可以提</br>高岩石机械强度,增加岩石的抗压实能力,改变以后浅埋藏&mdash;深埋藏过程中岩石的孔隙度2深度曲</br>线,最终使砂岩孔隙在深埋藏条件下得以保存,这在储层质量预测中具有重要意义。</p>
[48] Guo Chunqing, Shen Zhongming, Zhang Linye, et al.

The corrosion and its mechanism of organic acids on main minerals in oil-gas reservoir sand rocks

[J]. Geology-Geochemistry,2003, 31(3): 53-57.

[本文引用: 1]     

[郭春清,沈忠明,张林晔,等.

砂岩储层中有机酸对主要矿物的溶蚀作用及机理研究综述

[J]. 地质地球化学, 2003, 31(3): 53-57.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

砂岩储层中有机酸对矿物的溶解和沉淀在很大程度上影响着次生孔隙的发育.研究发现,有机酸之 所以能提高石英的溶蚀速率和长石的溶解度,主要是由于在矿物的表面及溶液中形成络合物,有效地降低了矿物表面反应的活化能及溶液中硅、铝离子浓度的结果. 有机酸与粘土矿物的吸附或催化反应可抑制长石等其他矿物的溶解.有机酸与CO2一起共同控制着体系中碳酸盐的溶解或沉淀.
[49] Sjoeberg E L, Riekard D T.

Temperature dependence of calcite dissolution kinetics between 1 and 62 ℃ pH 2.7 to 8.4 in aqueous solutions

[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1984,48: 485-493.

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

The kinetics of calcite dissolution in aqueous KCl-solutions far from equilibrium, between 1 and 62°C in the pH-range 2.7 to 8.4 have been investigated using a rotating disc apparatus. At neutral and alkaline pH in the mixed kinetic regime the empirical apparent activation energy (EAAE) for the surface chemical reaction rate constant is 54 ± 4 kJ mole 611 for Carrara marble and 46 ± 4 kJ mole 611 for Iceland spar. Under similar conditions the EAAE of the transport rate constant increases with decreasing temperature, but has a mean value of 27 ± 2 kJ mole 611. The corresponding diffusion coefficient has a mean EAAE of 37 ± 3 kJ mole 611 and this high EAAE is consistent with transport dependence on product diffusion in this H +-independent regime. In contrast, in acid solutions, where the rate approaches end-member transport control, the EAAE of the diffusion coefficient is 16 kJ mole 611, also decreasing with increasing temperature. This is compatible with H +-diffusion to the surface being rate-controlling. In inhibitor-free natural systems, calcite dissolution kinetics far from equilibrium can be described in terms of three regimes: an H +-dependent regime (pH < 4 at 25°C), a transition regime (4 < pH < 5.5 at 25°C) and an H +-independent regime (pH > 5.5 at 25°C). At lower temperatures these boundaries move to higher pH values. The presence of inhibitors in natural systems may enhance surface controlled kinetics.
[50] Fan Ming, Hu Kai, Jiang Xiaoqiong, et al.

Effect of acid fluid on carbonate reservoir reconstruction

[J]. Geochimic, 2009, 38(1): 20-25.

[范明,胡凯,蒋小琼,等.

酸性流体对碳酸盐岩储层的改造作用

[J].地球化学,2009,38(1):20-25.]

DOI      URL      摘要

普遍认为CO2、有机酸及H2S是碳酸盐岩储层溶蚀作用的酸性流体。CO2对碳酸盐岩储层的溶蚀作用已有不少学者进行了研究，本文则以一个全新的模拟实验方式对不同类型碳酸盐岩在有机酸和H2S水溶液中的相对溶蚀能力进行了研究，结果发现随温度从常温升高至200℃，有机酸对碳酸盐岩的溶蚀能力由弱变强再变弱，在90℃左右溶蚀能力最强。而H2S水溶液对碳酸盐岩的溶蚀作用则明显不同，60℃时基本达到最大溶蚀率，温度继续升高后，溶蚀能力一直维持在较高的水平并略有增加，150℃后突然降低。由于H2S主要是硫酸盐高温热还原产物（TSR），因而在碳酸盐岩成岩早期阶段，溶蚀作用的流体可能主要是有机酸和C02，而在深埋阶段，H2S水溶液则可能是溶蚀作用的主要流体。
[51] Cao Zhonghong, Liu Guoyong, Zhang Hongchen, et al.

Experimental research of carbonate rocks dissolution characteristics in Paleozoic group of Nanpu sag and surrounding bulge areas

[J]. Journal of China University of Petroleum, 2014,38(1): 8-13.

[本文引用: 1]     

[曹中宏,刘国勇,张宏臣,等.

南堡凹陷及周边凸起区古生界碳酸盐岩溶解特性的试验研究

[J].中国石油大学学报:自然科学版,2014,38(1): 8-13.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

通过模拟埋藏条件下碳酸盐岩与乙酸的溶解环境对南堡凹陷及周边7个古生界碳酸盐岩典型样品进 行研究.结果表明：在相同流速不同温压下,碳酸盐岩的溶解速率随温压的升高而增大;在温压较低的环境中,白云石的溶解速率低于方解石,随温压的升高白云岩 逐渐变得比灰岩更易溶解,而对于含有白云石的灰岩来说,其白云石含量（白云岩化程度）越高则其溶解速率越大;在相同压力不同温度和流速下,马家沟组灰岩的 溶解速率随温度升高而“先增后减”,在200～250℃时达到最大;白云岩及灰质白云岩等富含白云石的碳酸盐岩更有利于溶蚀空间及潜山内幕优质储层的形 成.
[52] Jin Zhenkui, Yu Kuanhong.

Characteristics and significance of the burial dissolution of dolomite reservoirs: Taking the Lower Palaeozoic in eastern Tarim Basin as an example

[J]. Petroleum Exploration and Development,2011,38(4): 428-434.

[本文引用: 1]     

[金振奎,余宽宏.

白云岩储集层埋藏溶蚀作用特征及意义——以塔里木盆地东部下古生界为例

[J]. 石油勘探与开发, 2011,38(4): 428-434.]

[本文引用: 1]     

[53] Huang Sijing,Yang Junjie,Zhang Wenzheng, et al.

Effects of plaster (or Anhydrite) on dissolution of dolomite under different temperatures and pressures of epigenesis and burial diagenesis

[J]. Acta Sedimentologica Sinica,1996,14(1):103-109.

Magsci      [本文引用: 2]     

[黄思静,杨俊杰,张文正,等.

石膏对白云岩溶解影响的实验模拟研究

[J]. 沉积学报,1996,14(1):103-109.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

表生到埋藏成岩作用的温度与压力（４０&mdash;１３０℃、常压－３０ＭＰａ）条件下，含膏与不含膏白云岩的溶解实验证明：在表生与相对浅埋藏的温压条件（低于７５℃，２０ＭＰａ）下，石膏（或硬石膏）的存在可不同程度地加速白云岩的溶解，随着实验温度和压力的升高，石膏（或硬石膏）对白云岩溶解的这种积极作用逐渐降低。在相对深埋藏的温压条件（高于７５℃、２０ＭＰａ）下，石膏（或硬石膏）的存在显著阻止白云岩的溶解，随着实验温度和压力的继续升高，石膏（或硬石膏）对白云岩溶解的这种消极作用也逐渐增加。从实验的这种结果可以预测，在近地表条件下和埋藏成岩作用的早期阶段，由溶解作用造成的含膏白云岩地层的次生孔隙将比不含膏的白云岩地层更为发育，因而在经历了古风化作用的地层中，含膏白云岩层更易形成良好的储层；与之相反，在相对高温高压的深埋藏成岩阶段，不含膏的白云岩地层中将更容易因酸性水的溶解作用而形成次生孔隙。因而在非蒸发沉积环境中形成的白云岩体（如正常海沉积环境的灰岩中的白云岩透镜体）更易因深埋藏溶蚀作用而形成良好的储层。
[54] Fang Shaoxian, Hou Fanghao.Diagenesis of Carbonate Rocks[M]. Beijing: Geological Publishing House,2013:136.

[本文引用: 2]     

[方少仙,侯方浩. 碳酸盐岩成岩作用[M]. 北京:地质出版社,2013:136.]

[本文引用: 2]     

[55] Bouch J E,Milodowski A E,Ambrose K.

Contrasting patterns of pore-system modification due to dolomitization and fracturing in Dinantian basin-margin carbonates from the UK

[M]∥Braithwaite C J R,Rizzi G,Darke G, eds. The Geometry and Petrogenesis of Dolomite Hydrocarbon Reservoirs. London: Geological Society Special Publication, 2004, 235: 325-348.

[56] Lu Yaoru, Zhang Feng'e, Yan Baorui, et al.

Mechanism of Karst development in sulphate rocks and its main geoenvironmental impacts

[J]. Acta Geoscientia Sinica, 2002, 23(1): 1-6.

[本文引用: 3]     

[卢耀如,张凤娥,阎葆瑞,等.

硫酸盐岩岩溶发育机理与有关地质环境效应

[J]. 地球学报, 2002, 23(1): 1-6.]

DOI      URL      [本文引用: 3]      摘要

硫酸盐岩在中国分布很广泛,特别是石膏及硬石膏，其分布遍及各省、直辖市、自治区。中国硫酸盐岩岩溶的基本特性是：没有特殊的岩溶景观；大的洞穴系统难于在自然界中保存。但是，由于硫酸盐岩（石膏和硬石膏）和碳酸盐岩（石灰岩和白云岩）常共生沉积，文中进一步探索了二者的混合岩溶作用机理。研究中专门进行了一系列的溶蚀试验，以研究不同状态下石膏的溶解作用。试验结果表明，气候条件、热液作用对石膏岩溶发育有着重要的影响。石膏在盐水中的溶蚀量比在蒸馏水中要高2～3倍。 硫酸盐岩中生物岩溶作用是非常重要的，包括石膏和硬石膏在有机物参与下，经厌氧的硫酸盐还原菌以及排硫杆菌的气化作用，都可加速对CaSO4的溶蚀作用。在所研究的样品中，都检测到这些可发生生物岩溶作用的菌类。根据硫酸盐还原菌还原生成H2S及排硫杆菌作用而降低水中pH值，表明细菌的岩溶作用也存在不同的强度。 在研究硫酸盐岩岩溶作用机理的基础上，同时讨论了典型硫酸盐岩地区存在的岩溶塌陷、陷落柱、地面沉降及滑坡等地质灾害，以及人工加速诱发硫酸盐岩地区地质灾害的实例。
[57] Huang Chenggang, Li Zhiyong, Ni Xianglong, et al.

Origin of salt minerals and oil-gas geological significance of $E^{2}_{3}$reservoirs in saline lacustrine basin of the Yingxi area, Qaidam Basin

[J]. Geoscience,2017,31(4):779-790.

[本文引用: 2]     

[黄成刚,李智勇,倪祥龙,等.

柴达木盆地英西地区$E^{2}_{3}$盐类矿物成因及油气地质意义

[J].现代地质,2017,31(4): 779-790.]

URL      [本文引用: 2]      摘要

近年来,柴达木盆地英西地区渐新统E32获得了持续的重大勘探发现.基于岩心观察、系统的微观岩石学、矿物学以及地球化学分析,系统总结了柴达木盆地英西地区渐新统威化湖盆中盐类矿物特征、成因及成藏作用:(1)英西地区渐新统E32 4种重要的盐类矿物包括石盐、硬石膏、钙芒硝以及天青石等,或聚集成为具有一定厚度的盐层,或以矿物颗粒形式赋存于基质碳酸盐岩中.上部的盐间油层组的盐层较厚,以石盐为主,下部的盐下油层组的盐层较薄,以石膏为主;(2)盐类矿物“低锰”的元素地球化学特征、与盐类矿物伴生的基质碳酸盐岩具有的“低温成因”的碳氧同位素地球化学特征、未见热液矿物发育的岩石学特征以及分布面积极广的平面展布特征均显示了盐类矿物为典型的咸化湖盆沉积型,而非热液卤水析出型;(3)“盐”在油气成藏过程中发挥着重要作用,包括盐类矿物对裂缝的充填和防止油气逸散的封堵作用、盐层因具有很高的毛管突破压力和塑性特征而具有良好的封盖作用、地层条件下促进白云岩次生孔隙发育的作用以及占据一定的储集空间的消极作用等.这一研究成果可为盐下湖相碳酸盐岩的油气勘探提供重要的指导作用.
[58] Yan Zhiwei,Zhang Zhiwei.

The effect of chloride on the solubility of calcite and dolomite

[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2009,36(1):113-118.

[本文引用: 1]     

[闫志为,张志卫.

氯化物对方解石和白云石矿物溶解度的影响

[J]. 水文地质工程地质,2009,36(1):113-118.]

[本文引用: 1]     

[59] Huang Sijing, Cheng Xinyi, Zhao Jie,et al.

Test on the dolomite dissolution under subaerial temperature and pressure

[J]. Carsologica Sinica,2012,31(4): 349-359.

[本文引用: 1]     

[黄思静,成欣怡,赵杰,等.

近地表温压条件下白云岩溶解过程的实验研究

[J]. 中国岩溶,2012,31(4): 349-359.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

与溶解作用有关的次生孔隙是碳酸盐岩最主要的油气储集空间,从实验模拟角度研究碳酸盐溶解机制具有重要的理论与应用价值。本文在近地表的温度和压力条件下,进行了具相同成分和结构的白云岩在CO2和乙酸介质中的对照溶解实验,两种类型的具相同成分和不同结构的白云岩在CO2介质中添加和不添加硬石膏的对照溶解实验,以及方解石含量50%的岩石在CO2介质中添加和不添加硬石膏的对照溶解实验。实验结果表明:(1)近地表温压条件的酸性环境中,乙酸对碳酸盐矿物的溶解能力显著大于CO2流体,乙酸对白云石的溶解是接近化学计量的,而CO2流体则是非化学计量的,白云石中Ca优先溶出而Mg滞留;(2)溶解CaSO4的加入会显著改善近地表温压条件下CO2流体对白云石的溶解效果,使得白云石溶解接近化学计量组成,该过程是通过抑制Ca的溶出和加速Mg的溶出来实现的;(3)对于白云石含量大于90%的较纯的白云岩来说,溶解CaSO4的加入会使得白云岩溶出离子的Ca、Mg合量增加,因而总体上有利于白云岩溶解,与之相反,溶液中CaSO4的沉淀可能导致白云石的沉淀。实验结果可以帮助我们更深刻理解近地表环境白云岩的溶解过程,尤其是与膏盐伴生的白云岩的溶解及相应岩溶过程和次生孔隙的形成机制。
[60] Ni Xinfeng, Huang Lili,Chen Yongquan, et al.

Characteristics and main controlling factors of the Cambrian pre-salt dolomite reservoirs in Tazhong Block,Tarim Basin

[J]. Oil & Gas Geology,2017,38(3):490-498.

[本文引用: 1]     

[倪新锋, 黄理力, 陈永权,等.

塔中地区深层寒武系盐下白云岩储层特征及主控因素

[J].石油与天然气地质,2017,38(3):490-498.]

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

塔中地区东部深层寒武系盐下白云岩勘探取得重大发现,但针对该层系白云岩储层的研究尚属空白。利用钻井、岩心、薄片、扫描电镜、测井及三维地震资料,对塔中寒武系盐下白云岩产层的储层类型、特征、主控因素及展布规律开展探索性研究,认为塔中寒武系盐下白云岩主要发育颗粒滩相白云岩储层和潮坪相膏云岩储层。颗粒滩相白云岩储层主要发育在下寒武统肖尔布拉克组以及中寒武统沙依里克组上段,岩性以台内藻砂屑滩相颗粒白云岩、藻白云岩及粉细晶白云岩为主,明显受岩相控制,形成于准同生期,并受后期层间岩溶作用改造优化。潮坪相膏云岩储层主要发育在中寒武统阿瓦塔格组及沙依里克组下段,岩性以含膏云岩、泥粉晶云岩、膏云质角砾岩为主,明显受岩相及裂缝控制,形成于准同生期,并受后期有机酸溶蚀作用形成微孔型储层。目前而言,下寒武统肖尔布拉克组台内藻砂屑滩相颗粒白云岩储层是最现实的勘探领域。
[61] Huang Chenggang, Ni Xianglong, Ma Xinmin, et al.

Petroleum and gas enrichment pattern and major controlling factors of stable and high production of tight lacustrine carbonate rock reservoirs:A case study of the Yingxi area in Qaidam Basin

[J]. Journal of Northwest University(Natural Science Edition), 2017, 47(5): 724-738.

[本文引用: 3]     

[黄成刚, 倪祥龙, 马新民,等.

致密湖相碳酸盐岩油气富集模式及稳产、高产主控因素

[J]. 西北大学学报:自然科学版, 2017, 47(5): 724-738.]

[本文引用: 3]     

[62] Wang Jiangong, Zhang Daowei,Yuan Jianying,et al.

Characteristics of reservoir genesis and oil-gas accumulation in lacustrine carbonate in Yingxi area of Qaidam Basin

[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2019,48(1):110-120.

[本文引用: 1]     

[王建功,张道伟,袁剑英,等.

英西湖相碳酸盐岩储层成因与含油性分析

[J].中国矿业大学学报,2019,48(1):110-120.]

[本文引用: 1]     

[63] Jimenez C F, Laredo G C.

Molecular size evaluation of linear and branched paraffins from the gasoline pool by DFT quantum chemical calculations

[J]. Fuel, 2004, 83(16): 2 183-2 188.

DOI      URL      [本文引用: 1]      摘要

A good approach of the critical molecular dimensions of 35 linear and branched C5–C8 paraffins by DFT quantum chemical calculations at B3LYP/6-31G** level of theory in gas phase is described. In this context, we found that either the determined molecular width or width-height average values can be used as critical measures in the analysis for selection of molecular sieves materials, depending on their pore size and shape. The molecular width values for linear and monosubstituted paraffins are 4.2 and 5.5 03, respectively. In the case of disubstituted paraffins, the values are 5.5 03 for 2,3-, 2,4-, 2,5- and 3,4-disubstituted and for 2,2- and 3,3-disubstituted are 6.7–7.1 03. The values for ethyl-substituted are 6.1–6.7 03 and for trisubstituted isoparaffins are 6.7. In order to select a porous material for selective separation of isoparaffins and paraffins, the zeolite diffusivity can be correlated with the critical diameter of the paraffins according to the geometry-limited diffusion concept and the effective minimum dimensions of the molecules. The calculated values of CPK molecular volume of the titled paraffins showed a good discrimination between the number of carbons and molecular size.
[64] Cushman J H.

The Physics of Fluids in Hierarchical Porous Media: Angstroms to Miles

[M]. Dordrecht: Springer Netherlands, 1997: 467.

[本文引用: 1]     

[65] Mitchell J K, Soga K.

Fundamentals of Soil Behavior

[M]. New Jersey: John Wiley and Sons, 2005: 577.

[本文引用: 1]     

[66] Ma Yongsheng, Cai Xunyu, Zhao Peirong,et al.

The research status and advances in porosity evolution and diagenesis of deep carbonate reservoir

[J]. Earth Science Frontiers, 2011, 18(4):181-192.

[本文引用: 1]     

[马永生,蔡勋育,赵培荣,等.

深层、超深层碳酸盐岩油气储层形成机理研究综述

[J]. 地学前缘, 2011, 18(4):181-192.]

[本文引用: 1]     

[67] Yuan Guanghui, Cao Yingchang, Yang Tian, et al.

Porosity enhancement potential through mineral dissolution by organic acids in the diagenetic process of clastic reservoir

[J]. Earth Science Frontiers, 2013, 20(5): 207-219.

[本文引用: 2]     

[远光辉, 操应长, 杨田, 等.

论碎屑岩储层成岩过程中有机酸的溶蚀增孔能力

[J]. 地学前缘, 2013, 20(5):207-219.]

URL      [本文引用: 2]      摘要

碎屑岩储层成岩过程中,烃源岩中有机质热演化能够释放大量有机酸并强烈溶蚀铝硅酸盐和碳酸盐矿物,进而形成规模性次生孔隙的观点为石油地质学家所普遍接受。笔者以国内外有机质热解生成有机酸的实验为依据,系统计算了单位质量干酪根的生酸潜力。以东营凹陷北部陡坡带为例,在计算古近系沙河街组沉积地层泥砂比、主力烃源岩有机质丰度及主力烃源岩最大生-排酸潜力的基础上,分别计算了有机酸溶蚀铝硅酸盐和溶蚀碳酸盐矿物对储层的最大增孔能力。然后以全球范围油气储层地层水有机酸浓度为参考,结合室内有机酸溶蚀碳酸盐矿物的实验,探讨了碳酸盐矿物的规模性溶蚀作用与地层酸性流体供给能力的匹配关系。结果表明:在缺少断层和不整合等优势运移通道时,有机质热演化过程中释放的有机酸溶蚀铝硅酸盐矿物能够产生的最大次生孔隙度约4.49%~7.48%,这一数据在一定程度上与现有认识一致;而有机酸溶蚀碳酸盐矿物能够产生的最大次生孔隙度约1.54%~2.56%,这一数据要大大低于多数学者的主观认识。在缺少足够的碳酸盐溶蚀证据的情况下,将中深层异常高孔隙度储层中大量的粒间孔隙界定为早期碳酸盐胶结物完全溶蚀形成的次生孔隙的观点值得商榷。
[68] Yuan G, Cao Y, Gluyas J, et al.

Petrography, fluid-inclusion,isotope, and trace-element constraints on the origin of quartz cementation and feldspar dissolution and the associated fluid evolution in arkosic sandstones

[J]. AAPG Bulletin, 2018,102(5):761-792.

DOI      URL      [本文引用: 1]     

[69] Feng Jiarui,Gao Zhiyong,Cui Jinggang,et al.

Reservoir porosity evolution characteristics and evaluation of the Jurassic Deep reservoir from Dibei in Kuqa Depression:Insight from Diagenesis modeling experiments under the influence of burial mode

[J]. Advances in Earth Science,2018,33(3): 305-320.

[本文引用: 1]     

[冯佳睿,高志勇,崔京钢,等.

库车坳陷迪北侏罗系深部储层孔隙演化特征与有利储层评价——埋藏方式制约下的成岩物理模拟实验研究

[J]. 地球科学进展,2018,33(3): 305-320.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

利用自主研发的成岩物理模拟系统,对库车坳陷迪北侏罗系粗砂岩储层在特有的埋藏方式下,即沉积早期长期浅埋、后期快速深埋、晚期构造抬升影响下的成岩演化过程开展成岩物理模拟实验。研究表明:随着模拟的温度、压力、埋深的逐渐增大和压实作用的持续加强,石英、长石等脆性颗粒出现裂纹,长石更易形成次生溶蚀;粗砂岩成岩样品的孔隙、孔喉和成岩流体中K,Na,Ca,Al,Si,Ti和Mn等主要阳离子均呈现一定的变化规律;自生矿物和黏土矿物发育,如方解石、石英、自生I/S混层和绿泥石等较常见。快速深埋藏阶段3 000~6 500 m,溶蚀作用强烈,孔径和喉径均达到最大值,方解石胶结和石英加大发育。构造抬升阶段5 000~4 500 m,在降温卸压作用影响下,砂岩孔隙回弹,油气充注的酸性水使长石和岩屑等强烈溶蚀。实验表明,深部溶蚀作用、早期长期浅埋、后期快速深埋、晚期构造抬升的埋藏方式和构造作用引起的侧向挤压、裂缝等因素,是我国西部挤压型油气盆地中深部优质储层形成的重要条件。
[70] Jin Fengming,Zhang Kaixun,Wang Quan,et al.

Formation mechanisms of good-quality clastic reservoirs in deep formations in rifted basins: A case study of Raoyang sag in Bohai Bay Basin, east China

[J]. Petroleum Exploration and Development, 2018, 45(2):248-256.

[本文引用: 1]     

[金凤鸣,张凯逊,王权,等.

断陷盆地深层优质碎屑岩储集层发育机理——以渤海湾盆地饶阳凹陷为例

[J]. 石油勘探与开发,2018,45(2):248-256.]

[本文引用: 1]     

[71] Chen Qilin,Deng Yilin,Wei Jun,et al.

Types,distribution and play targets of Lower Cretaceous tight oil in Jiuguan Basin,NW,China

[J]. Petroleum Exploration and Development, 2018, 45(2):212-222.

[本文引用: 1]     

[陈启林,邓毅林,魏军,等.

酒泉盆地下白垩统致密油类型、分布特征及勘探领域

[J].石油勘探与开发,2018,45(2):212-222.]

[本文引用: 1]     

[72] Huang Sijing,Zhang Xuehua,Liu Lihong, et al.

Progress of research on carbonate diagenesis

[J]. Earth Science Frontiers, 2009, 16(5): 219-231.

[本文引用: 1]     

[黄思静,张雪花,刘丽红,等,

碳酸盐成岩作用研究现状与前瞻

[J]. 地学前缘, 2009, 16(5):219-231.]

[本文引用: 1]     

[73] Tian Lei,Cui Haifeng,Feng Xiaojun, et al.

Reconstruction effect of the Ordovician hydrothermal dissolution fluid on interior dolomite reservoirs in Maigaiti slope,Tarim Basin

[J]. Oil & Gas Geology,2015,36(3):402-408.

Magsci      [本文引用: 2]     

[田雷,崔海峰,冯晓军,等.

麦盖提斜坡奥陶系热液溶蚀流体对内幕白云岩储层的改造作用

[J].石油与天然气地质,2015,36(3): 402-408.]

DOI      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

塔里木盆地麦盖提斜坡奥陶系深部白云岩发育优质热液溶蚀储层，主要特征有：①岩溶孔洞、缝充填鞍状白云石以及石英、黄铁矿、天青石、硅质充填等热液矿物;②热液溶蚀作用形成的溶蚀孔洞明显改善了白云岩储层物性。通过研究区断裂性质分析，结合钻井热液溶蚀特征，对与深部热流体相匹配的断裂活动特征及对白云岩储层的改造作用进行研究，探讨了热液流体在剖面上的活动特征。研究认为，多期活动的深大断裂带有利于埋藏热液流体活动，研究区群苦恰克断裂带、玛扎塔格断裂带以及玛东冲断带均是热液白云岩储层发育有利区;远离断裂带的广大区域，二叠纪小型张性走滑断裂同样可以作为热液流体活动的运移通道，形成的白云岩储层在地震剖面上表现为“串珠”状，平面上呈星点状大面积分布。结合研究区油气成藏条件分析，认为群苦恰克断裂带的热液白云岩储层是斜坡区较为现实的勘探领域;受控于小型张扭断裂的白云岩储层分布面积广，资源潜力大，具有较好的勘探前景。
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