碳酸盐岩埋藏溶蚀的热力学分析及其地质意义

碳酸盐岩在地下的溶蚀作用本质上是在一定温度、压力条件下的水-岩反应。分析白云石和方解石溶解反应时的吉布斯自由能增量（ΔG）后指出,在25~200℃时,白云石和方解石溶解反应的ΔG随温度变化先减后增,溶解反应先易后难;115~140℃时,溶解最易发生;之后,可能由于沉淀反应加剧,溶解变难。压力的影响相对较小,特别是当压力大于15 MPa时,影响微弱。在相同埋深条件下,白云石较方解石更易溶解。随着埋深的增加,方解石和白云石溶解反应的ΔG同样先减后增,并在4 300~5 000 m达最小值,即埋藏溶蚀最易发生。这为寻找良好的储集层提供了理论依据。     

埋藏成岩环境碳酸盐岩溶蚀作用模拟实验研究

在压力不变、不同温度条件下,分别以CO₂、乙酸和H₂S溶液为介质,对各类碳酸盐岩的溶蚀表明,总体上灰岩最易溶,白云岩最难溶,过渡岩类处于两者之间,反映了方解石比白云石易溶的特征.在温度不变,不同压力条件下,乙酸溶液对各类碳酸盐岩的溶蚀表明,在0.2~30 MPa压力条件下,灰岩比白云岩易溶,但在50MPa压力条件下各类样品溶蚀强度明显增加,增强幅度以白云岩类最大,灰岩最小,云质灰岩介于两者之间.结合前人实验结果推测,压力继续增加时,白云岩溶蚀强度可能超过灰岩.而在相同温压条件下,以CO₂溶液为介质,不同粒径的微晶灰岩样品的溶蚀表明,小粒径样品溶蚀率是大粒径样品的1.49倍,说明溶蚀作用强弱除了取决于矿物成分外,流体与矿物接触的比表面积大小是至关重要的因素.     

基于溶蚀模拟实验的碳酸盐岩埋藏溶蚀孔洞预测方法 ——以四川盆地龙王庙组储层为例

针对碳酸盐岩埋藏溶蚀孔洞预测的难题,以四川盆地龙王庙组白云岩储层为解剖对象,通过地层条件下的溶蚀模拟实验揭示碳酸盐岩埋藏溶蚀孔洞发育的主控因素和分布规律,为埋藏溶蚀孔洞预测提供理论依据.实验结果表明,岩石物性、酸性流体浓度和温度主控埋藏溶蚀孔洞的发育,地质界面(暴露面、层序界面、不整合面和断裂系统)和高孔渗层主控埋藏溶...     

碳酸盐岩埋藏溶蚀研究进展

流体活动对储层的影响包括建设性作用和破坏性作用。近地表岩溶形成的溶洞和裂缝型碳酸盐岩已经是公认的有效储集层,而埋藏成岩阶段的流体活动对碳酸盐岩储集层次生溶蚀空间的贡献大小以及规模问题,学术界仍存在2种不同认识。在调研国内外文献资料的基础上,文中综述了埋藏成岩阶段溶蚀性流体类型,总结了埋藏溶蚀作用的岩相学和地球化学标志,评述了2种观点和主控因素,强调了碳酸盐岩埋藏溶蚀作用的地区差异性和对先存疏导体系的依赖性,并完善了碳酸盐岩埋藏岩溶模式。建议从寻找区域埋藏溶蚀演化的主控因素入手,同时考虑埋藏成岩阶段流体对储集层的溶蚀作用和阻塞作用。指出埋藏溶蚀定量计算是碳酸盐岩埋藏溶蚀次生孔隙领域亟待解决的问题。     

四川盆地北部中二叠统茅口组碳酸盐岩溶蚀模拟实验与岩溶层组特征

四川盆地北部中二叠统茅口组岩溶储层发育,是该区重要储层类型之一。基于野外露头、钻井岩心资料,采用宏观与微观结合的方法,根据薄片鉴定、扫描电镜、主微量元素等资料、辅于溶蚀模拟实验等技术方法,对四川盆地北部茅口组岩溶层组特征进行了研究。该区茅口组一段以泥质灰岩、生屑泥晶灰岩为主,酸不溶物含量较高;茅二段、茅三段以泥晶生屑灰岩、亮晶生屑灰岩为主,酸不溶物含量较低。溶蚀模拟实验结果表明,碳酸盐矿物类型、化学成分等是影响茅口组岩石可溶性的主要因素,样品溶蚀速率、溶液离子浓度及微观溶蚀变化特征均表现为生屑灰岩＞泥晶灰岩＞白云岩＞泥质灰岩。茅口组岩溶层组类型可划分为2类3型9亚型,不同岩溶层组类型岩溶作用条件、岩溶化程度不同,缝洞型岩溶储层发育规模也存在差异。     

含泥碳酸盐岩埋藏条件下溶蚀作用的实验模拟

通过实验模拟埋藏条件下含泥碳酸盐岩的溶蚀过程,分析了粘土矿物的富集程度和赋存状态。实验结果显示,随着压力和温度的增加,粘土矿物含量是一个先增加后降低的过程,在80~160℃时达到极值。而粘土矿物的赋存状态从主要分布于裂缝中到包裹状再到残余于裂缝之中。溶蚀率大致随着温度和压力的增加而增加,实验中在160℃、48MPa条件下获得了最高的溶蚀率。碳酸盐岩泥质含量的差异对溶蚀率影响并不是十分明显,粘土矿物的赋存状态似乎更为重要。随着溶蚀作用的继续,粘土矿物对溶蚀作用有一定的影响,在80~120℃时,粘土矿物减缓了溶蚀率增加的速度,但是温压继续增加时,这种影响又有所减弱。     

塔中地区奥陶系碳酸盐岩深部埋藏溶蚀作用研究

以岩心和岩石薄片观察为基础,对塔中地区埋藏溶蚀作用的类型、发育特征,成因机理及其对储层形成的影响进行了分析.综合研究表明,塔中地区奥陶系碳酸盐岩发育多期次、不同规模的埋藏岩溶作用,主要包括有机酸溶蚀作用和热液溶蚀作用等.其中有机酸溶蚀作用主要以组构的非选择性溶蚀作用为特征,并且其形成的溶孔多被烃类充填,有机酸溶蚀作用构成了该区深部的第一高孔隙带.热液溶蚀作用以选择性溶蚀为特征,多沿断裂、裂缝等分布,发育有萤石、绿泥石、闪锌矿、高温石英、重晶石等热液矿物,热液流体多来自地壳深部,与深部岩浆活动有关,热液溶蚀作用形成了该区第二高孔隙带.     

碳酸盐岩溶蚀规律与孔隙演化实验研究

通过流体在岩石内部孔隙中运移与反应的实验方式,开展0.2%乙酸与4种类型碳酸盐岩的溶蚀实验,对溶蚀作用的控制因素及溶蚀效应进行研究。结果显示碳酸盐岩溶蚀量与温度呈反比、与压力成正比,且温度效应大于压力效应,因此浅埋藏低温环境是碳酸盐岩规模溶孔形成的有利条件。定量对比溶蚀前后孔隙体积和渗透率的变化,以及岩石内部孔隙演化,指出孔隙结构明显控制碳酸盐岩溶蚀效应和溶孔演化。孔隙型白云岩的孔隙分布具均质性,经历溶蚀后,孔隙体积和渗透率相应增加,且增加的是基质孔隙,储集空间类型保持为孔隙型;孔隙型灰岩由于初始孔隙和组构非均质性强,溶蚀导致孔隙体积和渗透率增加均较显著,但增加的是裂缝型孔隙,储集空间类型演化为缝洞型;溶蚀对裂缝-孔隙型白云岩和裂缝型灰岩的渗透率改善显著,渗透率增加2~3个数量级,且主要增加沿溶缝发育的孔(洞),储集空间类型演化为缝洞型。     

基于AVO反演的溶蚀孔洞型碳酸盐岩储层预测

在塔里木盆地溶蚀孔洞型碳酸盐岩储层预测中,基于叠后资料以"串珠状"强反射为目标的传统手段难以弄清溶洞内充填状况,也无法识别不具"串珠状"反射特征的"内幕低阻抗"储层。本文以塔中45、中古21和轮古34三个井区为例,基于地震资料保幅处理和岩石物理分析,应用AVO反演预测了溶蚀孔洞型碳酸盐岩储层。相比传统叠后方法,AVO反演不仅能够分辨溶洞储层,而且能进一步判断其内部充填情况。此外,AVO反演还能识别不具"串珠状"强反射特征的"内幕低阻抗"储层。统计表明,AVO反演预测的结果与实际三个井区内全部33口井的吻合程度达91.3%。     

塔中南部坡折带良里塔格组碳酸盐岩溶蚀作用

塔中南部坡折带中2 井良里塔格组岩石组构、阴极发光与扫描电镜及能谱资料的研究表明,岩心残留的孔洞,孔洞中充填的粗大方解石或白云石为碳酸盐矿物溶解再沉淀的产物。良里塔格组底部颗粒灰岩及其晶洞方解石比同期海水Sr 同位素比值偏低,反映了埋藏过程中孔隙流体的低⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比值;顶部颗粒灰岩及其晶洞充填的方解石的Sr 同位素则比同期海水Sr 同位素比值偏高,主要是由于埋藏条件下陆源碎屑(如长石)的溶解所致。晚期充填的方解石脉及溶孔充填方解石的两相盐水包裹体均一温度与盐度分布进一步表明有埋藏胶结与溶解作用。     

碳酸盐岩缝合线与基质的排烃效应——以川东地区石炭系和奥陶系碳酸盐岩为例

为了探究碳酸盐岩缝合线与基质的排烃效应及其物质组成的差异,采集了四川盆地东部大池干构造带座3、池53、五科1等取心井含缝合线的石炭系和奥陶系碳酸盐岩岩心样品,进行了缝合线与基质的岩心与铸体薄片观察以及全岩X-射线衍射矿物成分含量、有机碳含量、热解（Rock-Eval）、可溶有机质抽提、族组分分离与定量等实验测试。实验分析表明,缝合线比基质的物质组成有较大差异,这主要与压溶作用有极为密切的关系。由于碳酸盐矿物的压溶作用,缝合线比基质含有更多的白云石、黄铁矿、有机质等不溶物质,矿物颗粒主要呈基底胶结、杂基支撑,基质中的矿物颗粒之间主要呈线状、凹凸状紧密接触。这种矿物组成和结构特征使得缝合线比基质有相对更好的孔渗性,可以成为地质历史时期中碳酸盐岩内部流体排出的重要通道,所以,缝合线的排烃效应比基质明显。对于含有缝合线的低有机质丰度碳酸盐岩来说,缝合线有机质可以作为碳酸盐岩生烃的重要补充。此外,缝合线中较多的可溶有机质对热解参数有一定影响。     

碳酸盐岩烃源岩生烃增压规律及其含义

碳酸盐岩由于成岩-固结早,烃源岩排烃的动力主要是水热增压和生烃增压。通过碳酸盐岩烃源岩不同有机碳含量样品温、压关系的模拟实验,建立了增压值与温度的数值关系模型。实验结果表明,碳酸盐岩烃源岩生烃过程中生烃增压值远高于水热增压值。碳酸盐岩烃源岩排烃动力的大小主要受烃源岩有机质丰度和温度的影响。对于同一烃源岩来说,随着热演化程度增高,生烃增压值迅速增大;当热演化程度相当时,生烃增压值与样品的有机碳含量成正相关关系。若烃源岩有机碳含量过低,烃源岩产生的生烃增压值不足以有效地把烃类排出烃源岩。由于碳酸盐岩烃源岩中含水量通常很低,则生烃增压特别是生气增压对排烃而言更为重要。因此,碳酸盐岩烃源岩遵循生烃-增压-超压-压力释放-排烃的动力学模式。     

川东北地区长兴组-飞仙关组碳酸盐岩同位素地球化学响应及其地质意义

碳、氧同位素是碳酸盐岩研究的重要地化指标之一,在反映全球气候变化、海平面升降变化、成岩作用影响及进行地层对比等方面发挥着重要作用。基于川东北地区野外剖面考察、岩石薄片鉴定和微量元素分析,结合长兴组-飞仙关组241件碳酸盐岩样品的碳、氧同位素组成,建立同位素演化曲线,重点对碳、氧同位素地球化学响应特征进行区域性对比分析,进一步对其地质意义进行试验性探讨。研究结果表明:川东北地区长兴期碳同位素演化曲线与海平面变化呈明显的正相关关系,并可与层序内部体系域进行良好对应,该时期氧同位素组成呈相对稳定趋势;在二叠系/三叠系界线附近碳、氧同位素值均发生强烈负漂移,达到最低值;进入飞仙关期后碳同位素值进入低幅波动的恢复阶段,在飞四段内部达到极大值后降低,氧同位素组成在飞仙关期也较为稳定。碳、氧同位素值在二叠系/三叠系界线处发生强烈负漂移可能与甲烷释放及火山喷发事件有密切关系。     

川东北地区海相碳酸盐岩三期成烃成藏过程

川东北地区构造运动复杂，导致油气成藏过程复杂，为细化该区油气成藏史，对白云岩储气层中的固体沥青特征、包裹体均一温度、成岩作用等进行了研究。印支期（T2）末，上奥陶统五峰组（O3w）一下志留统龙马溪组（S11）生成大量低熟稠油，此时，上二叠统长兴组（P2ch）生物礁相中孔隙发育，形成储集空间；二叠系（P）烃源岩及O3w—S1l烃源岩在燕山早期（J2）达到生成原油或轻质油高峰，上述两个时期形成的油气包裹体均一温度范围为100～150℃；在燕山晚期（K2）一喜马拉雅期，早期形成的油气藏与烃源岩及分散可溶有机质发生热裂解生成干气，形成现今的天然气（甲烷）藏。因此川东北地区存在三期成烃成藏过程，分别是印支期、燕山早期和燕山晚期。图7表2参26关键词：四川盆地；普光气田；海相碳酸盐岩；成烃成藏过程     

碳酸盐岩白云岩化作用实验地质学研究

根据碳酸盐岩溶解与沉淀动力学机制,设计了反复升降温和对流循环2套白云岩化模拟方法,利用多种手段对反应产物进行表征,结果表明2种实验方案均可得到白云石晶体。结合热力学分析及实验研究,探讨了Mg/Ca原子比值、温度以及硫酸根离子对白云石生成的影响。研究表明,白云石之所以难以在实验室生成,主要是晶牙生长困难,一旦长出晶牙,白云石生长的速度将大于方解石。该文从实验的角度解释了为何自然界没有年轻的白云岩的现象,为白云岩化机理的探讨及白云岩优质储层的预测提供了新思路。     

四川盆地上三叠统须家河组致密砂岩溶蚀实验及地质意义

四川盆地上三叠统须家河组为致密砂岩储层,溶蚀孔隙发育,但其形成机理仍不十分明确。选取须家河组长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩和长石石英砂岩等3块样品,通过配制与地层有机酸组分相近的反应液,设计5种温压条件进行溶蚀模拟实验,得到以下4点认识：（1）随温压条件升高,反应溶液中K、Na离子浓度不断增加,Ca、Mg离子浓度基本保持不变,Al离子浓度明显降低;（2）反应产生少量石英和大量高岭石等新矿物,长石颗粒和碳酸盐胶结物溶蚀产生大量溶蚀孔隙,增加孔隙度,改善了孔隙结构;（3）相同温压条件下,长石岩屑砂岩比长石石英砂岩溶蚀率高,高温压条件下（180 ℃,53 MPa）,砂岩样品的溶蚀率大幅增加;（4）溶蚀实验结果为重建须家河组储层埋藏、成岩、孔隙演化序列,预测有利储层的分布提供了依据,长石等在高温压条件下快速溶蚀是深层碎屑岩有效储层的成因机理之一。     

柴达木盆地北缘井下石炭系烃源岩的发现及其地质意义

在柴达木盆地北缘,尕丘1井首次钻遇了石炭系海陆交互相地层.该井石炭系烃源岩的碳质泥岩有机碳含量平均为1.85%,灰岩有机碳含量平均为0.42%;灰岩母质类型属于Ⅱ型干酪根;烃源岩成熟度中等.尕丘1井石炭系烃源岩与马北2等井的原油生物标志物、柴达木盆地北缘不同油田(或油井)及烃源岩的伽马蜡烷/C₃₁升藿烷值分布特征以及尕丘1井周边井天然气中氩同位素分布特征均有一定的可比性和相关性,说明该套烃源岩在柴达木盆地北缘可能曾经发生过生烃、运移和聚集成藏的过程.     

川东北地区海相碳酸盐岩油气成藏作用及其差异性——以普光、毛坝气藏为例

对普光气藏与毛坝气藏的成藏要素、天然气和沥青特征、气源、成藏演化和成藏机制等进行对比分析,研究川东北地区海相碳酸盐岩油气成藏作用的差异性及其原因.普光飞仙关组、长兴组气藏与毛坝长兴组气藏的成藏作用具有较大的相似性,但毛坝飞仙关组气藏成藏作用在时间、空间和天然气成分上却有明显差异.川东北地区气藏具有多层系源和多转化源,表现为各气藏具有明显的来源差异.海相碳酸盐岩地层中受特殊沉积相带控制的特殊储集层的发育对油气藏分布具有重要的影响;多旋回叠合盆地复杂的构造演化背景在宏观上控制油气成藏要素,从根本上制约成藏规律和成藏机制,是导致海相碳酸盐岩差异成藏的根本原因.