苏北高邮凹陷下第三系砂岩中碳酸盐胶结物类型演变及其地质意义

本文根据苏北高邮凹陷下第三系砂岩油层中碳酸盐胶结物的薄片和电镜扫描研究,按碳酸盐胶结物的类型演变特征分为五类;1.泥晶状碳酸盐,2.重结晶状碳酸盐,3.溶性状碳酸盐残留物,4.铁碳酸盐沉淀,5.镶嵌交代状碳酸盐.对各类碳酸盐的成因与成岩阶段的关系及其对储集层的影响进行了探讨,并认为在油田开发期要防止铁碳酸盐在酸化过程中以Fe(OH)_3和H_2S的形式沉淀,造成油层损害.     

渤中坳陷古近系中、深部碎屑岩储层碳酸盐胶结物分布特征及成因机制

碳酸盐胶结物是渤中坳陷古近系砂岩储层中最重要的胶结物.薄片分析表明,中、深部储层中碳酸盐胶结物主要为菱铁矿、白云石、方解石、铁白云石、铁方解石.统计显示,随着层位和深度加深,碳酸盐含量逐渐增加,含量突增段主要发生在东营组;碳酸盐含量超过10%,对储层物性影响较大.由薄片分析及碳、氧同位素分析可知,菱铁矿多以孔隙充填和颗粒环边方式产出,主要形成于同生到早成岩早期;方解石主要以粒状或呈连生胶结方式产出,方解石相对含量与δ¹⁸O值呈明显的负相关关系,说明大部分方解石形成较晚;铁方解石主要以粒状产出,以铁方解石为主的样品对应着较低的δ¹⁸O值,且沉淀温度高;白云石主要以斑块状充填粒间孔隙,其相对含量与δ¹⁸O值呈明显正相关性,且沉淀温度较低、形成较早;铁白云石主要以分散的粒状产出,其相对含量与δ¹⁸O值呈明显的正相关关系,且沉淀温度相对较低.     

东营凹陷超压顶封层及其附近砂岩中碳酸盐胶结物的成因

东营凹陷超压顶界面埋深2.200～2.800 m,在深部超压流体影响下,超压顶封层及其附近砂岩中碳酸盐矿化作用发育,碳酸盐含量一般在15%～40%。对53块砂岩样品共101个碳酸盐胶结物原位微区电子探针成分数据进行数理统计后发现,碳酸盐矿物主要可分为准同生白云石、方解石与铁白云石3种类型,综合X-衍射、阴极发光等判断其成岩序列为准同生白云石→方解石→铁白云石。根据碳酸盐胶结物成岩流体包裹体观测结果,超压顶封层及其附近砂岩中碳酸盐胶结物的沉淀伴随着超压流体环境,最小古压力系数为1.29～1.62,且沉淀温度明显高于背景温度值,指示与超压热流体侵入有关。结合前人研究成果认为,方解石、铁白云石胶结物的沉淀可能分别与东营组沉积末期、明化镇组沉积以来的超压流体活动有关;同时利用氧同位素地质温度计对上述认识进行了检验,其结果与实际观测值也较为吻合。方解石胶结物的沉淀温度90～120℃,其超压流体的δ¹⁸O_SMOW 值为零,方解石胶结物的δ¹⁸O_PDB 值为-16.86‰～-12.29‰;铁白云石胶结物的沉淀温度约110～135℃,其超压流体的δ¹⁸O_SMOW 值为0.25‰,铁白云石胶结物的δ¹⁸O_PDB 值介于−12.20‰～−10.20‰。晚成岩阶段碳酸盐胶结物的碳同位素值具有正漂移现象,δ¹³C_PDB 值介于−0.9‰～+3.58‰,说明其主要来源于沙四段湖相碳酸盐岩的溶解-再沉淀作用,有机酸的参与显得相对次要,或者是由于羧酸分子内碳同位素分馏作用的影响。     

鄂尔多斯盆地陇东地区致密砂岩储层碳酸盐胶结物特征及成因机理

为研究鄂尔多斯盆地陇东地区细粒致密砂岩储层中碳酸盐胶结物特征及其成因机理,开展了铸体薄片分析、扫描电镜观察、流体包裹体测试等研究工作。结果表明：①鄂尔多斯盆地陇东地区致密砂岩储层中碳酸盐胶结物广泛发育,体积分数平均为4.2%,以铁方解石和铁白云石为主;②碳酸盐胶结物多以孔隙式或加大边形式沉淀,流体包裹体均一温度较高（峰值为100～110℃）,形成阶段一般较晚;③铁方解石和铁白云石胶结物的钙离子来源与长7砂岩中长石溶解、黏土半渗透膜效应密切相关,铁、镁离子的来源则受控于云母、凝灰质蚀变以及白云岩岩屑和变质岩岩屑的溶蚀;④碎屑组分中白云岩岩屑的分布控制了铁方解石和铁白云石胶结物在平面上的差异沉淀,铁白云石胶结物只出现于富含白云石岩屑的砂岩中;⑤碳酸盐胶结是晚期致密油砂岩孔隙损失的重要因素。强烈压实作用之后,残余孔隙被碳酸盐胶结物逐渐充填,当碳酸盐胶结物体积分数>2%时,胶结减孔效应明显。该研究成果对预测鄂尔多斯盆地陇东地区有利储层分布具有一定指导意义。     

油气充注对晚期碳酸盐矿物胶结作用的影响

通过对东营凹陷下第三系的碳酸盐矿物进行镜下观测与统计分析,油层中方解石、白云石含量一般比水层低,在深层尤为明显。在含油砂岩中,碳酸盐胶结物的溶解往往比较完整,致使整个岩层物胶结物分布松散状态。而不含油层中无论是原生孔隙还是次生孔隙往往均被方解石充填。控制储层中方解石沉淀的因素很多,但在深部储层中油层与水层或油水层之间碳酸盐矿物存在明显的差别,与原油充注从而导致碳酸盐矿物的沉淀作用受到抑制有着必然的联系。     

玛湖凹陷北斜坡百口泉组碳酸盐胶结物形成机理及其地质意义

为进一步探讨准噶尔盆地玛湖凹陷北斜坡下三叠统百口泉组砂砾岩储集层的成岩环境、碳酸盐胶结物形成机理及对储集层物性的影响,综合运用岩心观察、岩石薄片鉴定及碳酸盐胶结物碳氧同位素测定,对研究区碳酸盐胶结物的类型、形成期次、成因及其对储集层的影响进行研究。结果表明,玛湖凹陷北斜坡百口泉组存在3期碳酸盐胶结物,从早到晚依次为Ⅰ期泥晶方解石、Ⅱ期铁方解石和Ⅲ期铁白云石;δ¹³C_PDB为-47.23‰~3.88‰,δ¹⁸O_PDB为-23.64‰~-17.98‰,δ¹³C_PDB范围较大,揭示有多种渠道提供碳源及水岩相互作用复杂;通过碳氧同位素计算恢复的古盐度和古温度显示,碳酸盐胶结物主要形成于淡水环境中,部分受海水影响。玛19井百口泉组整体为低孔低渗储集层,百二段物性略好于百三段,推测有次生孔隙发育;钻井后分析发现,玛19井百二段和百三段均有油层发育,与碳氧同位素分析得出的结论基本一致。     

番禺低隆起珠海组砂岩碳酸盐胶结特征及其对储层物性的影响

为了深化珠江口盆地番禺低隆起的油气地质特征认识,针对碎屑砂岩储层中碳酸盐胶结物发育特征、胶结机制及其对储层物性的影响等问题,采用孔渗分析、薄片鉴定、扫描电镜及X射线衍射等测试手段,对该区珠海组储层砂岩开展了系统的成岩作用研究。结果表明：该区发育同生成岩期、早成岩阶段A期及晚成岩阶段A₁期共3期碳酸盐胶结;同生成岩期发育基底式胶结的方解石及铁白云石,与该时期孔隙流体在弱碱性成岩环境中过饱和析出有关;早成岩阶段A期发育孔隙式胶结的方解石、铁白云石及菱铁矿,该期胶结物质来源包括生物化石骨架颗粒溶解、铝硅酸盐矿物水化作用及早期残余孔隙流体等;晚成岩阶段A₁期发育少量孔隙式胶结的方解石及铁白云石,该阶段末期成岩环境逐步转变为弱碱性-碱性,在较大埋深、较高温压条件下,强烈的水-岩反应释放出Ca²⁺,Fe²⁺及Mg²⁺等离子并进入孔隙流体,导致末期方解石及铁白云石过饱和析出;碳酸盐胶结是导致研究区储层物性变差的主要原因之一,早期方解石及铁白云石包裹碎屑颗粒,充填粒间孔隙,极大地破坏了储层物性,中期孔隙式胶结的方解石、铁白云石及菱铁矿进一步缩减了孔隙空间,晚期碳酸盐胶结见方解石及铁白云石充填粒间孔隙并交代碎屑颗粒,使砂岩进一步致密化。研究结果可为该区有利区带预测及勘探目标评价提供依据。     

川西坳陷须家河组砂岩中碳酸盐胶结物及形成机制

碳酸盐胶结物是川西坳陷须家河组储层砂岩中最重要的自生矿物,主要类型包括方解石、白云石、铁方解石和铁白云石等。研究结果表明,须四段砂岩中的方解石胶结物可能是在相对浅埋藏阶段沉淀的,物质来源与长石等硅铝酸盐的溶解有关。须二段白云石胶结物是在相对深埋藏的条件下沉淀的,它可能还与海相地层镁的迁移有关。早期的分散胶结作用对砂岩储层具有一定积极意义,但大多数碳酸盐胶结作用对储层的影响都是负面的。     

白云凹陷珠海组砂岩中碳酸盐胶结物的形成机理

通过矿物学、岩石学和地球化学方法,探讨了珠江口盆地白云凹陷珠海组砂岩储层中多期碳酸盐胶结物的成因机理。根据不同期次碳酸盐胶结物的成分、产状和赋存状态,从矿物学和成岩序列的角度区分出3期胶结物类型,即早期方解石(含少量菱铁矿)、中期的铁方解石和晚期的铁白云石。多期胶结物氧碳同位素计算的Z值表明,珠海组早期碳酸盐与干旱陆相湖泊环境有关,是在常温常压条件下,直接从过饱和的碱性湖水介质中析出的产物;中期的铁方解石和晚期的铁白云石明显晚于早期方解石,在3 000~3 500m深度段内,珠海组中碳酸盐胶结物的δ13C值明显向负偏移(-6.3‰~-14.1‰),并与自生高岭石含量升高段和次生孔隙发育带呈很好的对应性,表明中晚期碳酸盐的碳主要来自有机酸脱羧产生的CO2。而长石类颗粒溶解提供了Ca2+离子,随着有机酸的消耗,成岩环境逐渐由酸性向碱性转变,还原性增强,孔隙流体中Fe2+和Mg2+很容易和CO2结合进入碳酸盐矿物晶格,形成中晚期含亚铁的碳酸盐胶结物,并充填在残余原生粒间孔和各类次生溶孔中,对储层物性造成一定的负面影响。     

砂岩储集层中碳酸盐胶结物特征——以鄂尔多斯盆地中南部延长组为例

自生碳酸盐矿物是鄂尔多斯盆地中南部延长组砂岩储集层中最重要的胶结物,其主要类型有方解石、铁方解石、白云石和铁白云石,在不同层位上分布类型有较大差别,总体含量随地层深度增加而递减。偏光显微镜及SEM研究表明,该区碳酸盐胶结物主要呈充填粒间孔隙、交代矿物以及泥微晶环边赋存。碳、氧同位素分析揭示各种类型自生碳酸盐胶结物具有多期次、长时间的沉淀过程,其沉淀温度范围也存在较大差异。该区碳酸盐胶结物的物质来源主要有海洋碳酸盐岩岩屑的后期溶解、蒙脱石的伊利石化、相邻泥岩的压释流体以及长石和暗色亚稳定矿物的溶解等。由于碳酸盐胶结物较大规模地堵塞了孔隙,在个别部位形成了分割储集层的致密钙质层,且缺乏后期溶解作用,使其成为延长组储集层致密超低渗的一个重要因素。图7表2参36     

酒西盆地砂岩储层碳酸盐胶结物分布及碳、氧稳定同位素富集特征

碳酸盐胶结物是酒西盆地石油沟油田古近系白杨河群间泉子组（N₁b₁）M油组砂岩储层中最重要的自生矿物,其含量及分布是储层定量评价的主要参数。通过矿物学、岩石学和地球化学测试分析认为,该区碳酸盐胶结物主要以方解石为主,少量白云石胶结物,胶结物分布范围为2.11%~56.39%,平均为12.93%。碳酸盐胶结物以基底式、孔隙式结构为主,部分斑点状、环边状。研究表明,不同微相砂体中碳酸盐胶结物相对含量明显不同,其中沙坝微相含量最高,平均为14.6%,河心滩微相含量最低,平均为8.09％,而滞留沉积微相含量居中,平均为7.73％。碳、氧稳定同位素分析表明,δ¹⁸O（PDB）值为-11.14‰~-3.25‰,δ¹³C（PDB）值为-7.32‰~-0.42‰,显示了该区碳酸盐胶结物来自淡水—微咸水环境,与溶解—沉积作用相关。δ¹³C、δ¹⁸O 值呈现由深部到浅部逐渐变小、变轻的趋势,说明由深到浅大气淡水影响逐渐增强,水体盐度减小,成岩温度逐渐增高。研究还发现,碳酸盐胶结物δ¹⁸O、δ¹³C值的分异与油气富集程度具较好的分区性,油浸—含油级砂岩碳酸盐胶结物富集δ¹³C,油斑—油迹级砂岩缺少δ¹⁸O同位素,荧光级砂岩胶结物同时缺少δ¹⁸O和δ¹³C同位素。     

松辽盆地南部扶余-新立地区扶余油层成岩作用初步研究

扶余油层是松辽盆地南部主要开采和勘探的目的层,作者通过大量岩石薄片的研究,认为该油层是由砂岩、粉砂岩、泥岩及其过渡岩类组成的一套韵律沉积;砂岩的矿物成分和结构,明显地影响着物理和化学成岩作用;自生高岭石、自生石英和方解石分布广、含量大,是对储集性能影响较大的胶结物;而富含长石、岩屑和矿物成熟度低,则是本区砂岩的特点。      

柴达木盆地北缘块断带原油的地化特征及油源问题

柴达木盆地北缘断层纵横交错,控制着本区的构造格局和中新生界地层的岩性和厚度,故称北缘块断带。其范围西起昆特依凹陷,东至旺尕秀地区,北界阿尔金山—祁连山山前断裂带,南邻葫芦山、埃姆尼克山一线,面积约三万平方公里(图1)。      

藻干酪根在碳酸盐岩与泥岩中成烃特征对比

通过加水热模拟分析了藻干酪根在碳酸盐岩和泥质岩介质下成烃特征的异同。碳酸盐岩与泥质岩液态产物族组成的饱和烃气相色谱及固体干酪根的特征仅有微弱差异；在泥质岩加水介质中的气体产率明显小于碳酸盐岩,其主要原因在于碳酸盐岩介质中大量CO₂的形成；粘土矿物对气态烃的催化作用具体表现为把不饱和的烃类通过加氢催化转化为饱和烃类,对低分子的甲烷表现出较为明显的催化效应；碳酸盐岩则对于不饱和烃和甲烷的催化作用不如粘土岩,但对较重气态烃的生成却比较有利。在大量生油之前碳酸盐岩生油量高于泥质岩,生油高峰时两者总液态产物产率几乎相等,泥质岩生油高峰与碳酸盐岩基本一致或稍晚。      

构造期溶蚀作用对储层的改造及其意义

根据川东黄草峡气田嘉二~2碳酸盐岩储层溶蚀特征、孔隙充填矿物顺序与矿物包裹体均一温度间关系,认为该储层在构造期(褶皱上升时期)发生过三期溶蚀作用。它的意义在于:(1)储层溶孔发育期与构造形成期,生气高峰及聚集期相一致,有利于气藏的形成;(2)三期溶孔叠加使碳酸盐岩储层物性变好;(3)为解释构造控制储层物性变化提供依据;(4)成岩作用研究与构造活动相联系,有益于指导油气勘探。     

碳酸盐岩中一种“潜在”的资源——油砂中碳酸盐胶结物烃

碳酸盐岩烃源岩的资源评价是油气领域的热点和难点问题,而总有机碳含量（TOC）又是一个非常重要的参数,通常在测定总有机碳含量时,对赋存于碳酸盐岩的烃都未加以计算。通过对鄂尔多斯盆地西峰油田三叠系延长组6个油砂样品中游离烃、封闭烃、碳酸盐胶结物烃、束缚烃和石英颗粒包裹体烃的分步分离和抽提,并用盐酸（10％）处理碳酸盐胶结物后,从酸液中萃取的碳酸盐胶结物烃（相当于氯仿B）的C₂₉甾烷20S/（20S+20R）和ββ/ （αα+ββ）比值明显小于其他赋存形式的烃,它可能是碳酸盐沉淀（胶结）时赋存于其中的“原生”烃。     

干酪根在不同生油岩中的生烃动力学特征

通过Ⅰ型干酪根和Ⅱ₂-Ⅲ₁型干酪根在泥质岩和碳酸盐岩中的热解生烃动力学特征的分析, 认为在岩性相同时对生烃动力学起决定作用的是有机质类型, 但在有机质类型相同时, 不同生油岩岩性对其生烃动力学有一定的影响(尤其是主要生烃早期和生烃后期);岩性不同时, 相同有机质的活化能分布较为相似;Ⅰ 型干酪根的活化能分布范围很窄, 泥质岩与碳酸盐岩中主要分布于50 837~ 53 828 cal/mol;Ⅱ₂-Ⅲ₁ 型干酪根活化能分布比Ⅰ 型干酪根范围宽, 但又表现为泥质岩活化能分布宽于碳酸盐岩。最后根据碳酸盐岩的热解动力学特征确定了含Ⅰ 型和Ⅱ₂-Ⅲ₁ 型干酪根的碳酸盐岩生油岩剖面的生烃定量模型。