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

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。     

东营凹陷自生粘土矿物特征及其与盆地演化的关系

东营凹陷中自生粘土矿物的特征在空间上呈现出规律性的变化。随着深度的增加，粘土矿物组合从泉脱石和高岭石-R3型伊蒙混层矿物和高岭石-R1型伊蒙混层矿物和高岭石-R3型伊蒙混层矿物、高岭石和绿泥石一伊利石和绿泥石，伊利石类矿物中伊利石的组分逐步增加，矿物种类从蒙脱石-R0型伊蒙混层矿物-R1型伊蒙混层矿物-R3型伊蒙混层矿物—伊利石。从凹陷的边部向中部，粘土矿物也表现出同样的变化规律。凹陷边缘中生代地层中的自生粘土矿物特征反映东营凹陷甚至整个济阳坳陷是在中生代地层基础上逐步拉张、沉积形成的。     

南堡凹陷3号构造油藏储层敏感性研究及影响因素

针对南堡凹陷3号构造的岩石性质及黏土矿物成分特征,利用扫描电镜和X射线衍射仪,通过实验对东三段和沙一段储层进行了敏感性研究,找出了引起储层敏感性的因素,并提出了相应抑制敏感性的措施。研究结果表明,东一段的主要黏土矿物为伊蒙混层、绿泥石、高岭石、伊利石等,而沙一段的主要黏土矿物为伊蒙混层、伊利石等。伊蒙混层、伊利石、高岭石、绿泥石等主要黏土矿物是导致储层敏感性的物质基础和内在因素,该区储层具有弱速敏-强速敏、弱酸敏、中等偏强水敏-强水敏性、弱盐敏和中等偏强碱敏-强碱敏等特点,并根据储层各自敏感性的差异,制订出不同的抑制措施,为油田开发提供可靠依据。     

渤南洼陷深层碎屑岩储集层中的黏土矿物特征及油气意义

应用岩心观察、X-衍射分析、薄片鉴定、扫描电镜、全岩矿物鉴定、岩心物性和含油级别分析测试等手段,揭示了渤南洼陷古近系碎屑岩储层中的黏土矿物特征及其与油气的密切关系。研究区黏土矿物主要为伊利石、伊-蒙混层、高岭石和绿泥石,垂向序列由下到上可分为伊利石-绿泥石发育带、高岭石异常高值带和伊利石-伊-蒙混层发育带3个变化带。不同阶段的黏土矿物主控因素差异导致黏土矿物的演化过程极其复杂,主要分为4个阶段:沉积期主要受沉积环境的影响,黏土矿物以伊利石和伊-蒙混层为主;有机质成熟期主要受成岩作用影响,在酸性成岩环境下高岭石大量产生;构造活动期受烃类侵位和深部流体的影响,在油气聚集区,高岭石得到保存,在岩浆活动区,绿泥石大量生成;油气成藏期受多种因素的影响,油层内的高岭石得到保存,油层外的高岭石转化为其他黏土矿物,出现了与油层对应的高岭石含量相对高值带。高岭石的相对高含量带是工业油层出现的重要标志。     

西湖凹陷北部花港组深部储层次生溶蚀带分析

西湖凹陷北部花港组深部储层成岩作用研究是深部有利储层预测的基础工作。西湖凹陷北部GZZ构造四口钻井取样分析揭示了深部储层次生溶蚀带分布特征,分析指出其主控因素有两点:（1）砂岩成分构成提供了后期改造溶蚀空间,自生石英增强了抗压实能力;（2）成岩环境酸碱性转换控制了溶蚀与胶结两个成岩过程。酸性溶蚀环境下长石、岩屑溶蚀以及伊蒙混层黏土转换极大地改善了储层孔渗条件,而碱性成岩环境下的碳酸盐重结晶、连晶胶结作用,以及绿泥石、伊利石自生黏土析出堵塞孔喉,致使储层物性变差。     

渤海湾盆地东营凹陷有效烃源岩矿物组成特征及其意义

渤海湾盆地东营凹陷有效烃源岩X射线衍射分析结果表明,沙三下和沙四上亚段有效烃源岩主要由石英、长石、粘土(伊利石和伊/蒙混层)和碳酸盐(方解石和白云石)组成,并含少量黄铁矿、膏盐、石盐以及钙芒硝,表明这2套烃源岩沉积于半深湖及深湖相咸化、碱性、强还原水体;伊/蒙混层矿物的混层比可以较真实地反映烃源岩成熟度特征。2套有效烃源岩矿物组成特征与高产页岩气的页岩矿物组成特征相似,富含脆性矿物而低含粘土矿物,有利于产生裂缝,易于被压裂,也有利于页岩气的开采。东营凹陷利津洼陷和民丰洼陷的主洼区,应是页岩气勘探与开发的有利地区。     

罗布泊“大耳朵”湖区第四纪古气候

沉积物中黏土矿物具有一定的古气候指示意义.罗布泊“大耳朵”盐湖区第四纪黏土矿物研究表明,沉积物中的黏土矿物主要有伊利石、伊蒙混层矿物、绿泥石和高岭石,总体相对含量均值分别为45.03％、32.74％、16.81％和5.42％.伊利石、伊蒙混层和高岭石的共存表明这些黏土矿物可能具有不同的来源.伊利石和伊蒙混层含量较多,说...     

三端元粘土矿物分析方法及应用

根据粘土矿物演化特征,首次提出了由蒙皂石 伊／蒙混层矿物 伊利石端元(S／I端元)、蒙皂石 绿／蒙混层矿物 绿泥石端元(S／C端元)、高岭石端元(K端元)这三个端元构成的粘土矿物三端元分析方法;应用粘土矿物三端元分析法查明了库车前陆盆地下侏罗统阳霞组和白垩系巴西盖组物源区粘土矿物组合特征,分析了下侏罗统阳霞组处于不同压力体系下的粘土矿物演化特征;发现静水压力体系下高岭石、绿泥石相对含量的增高、伊／蒙混层矿物 伊利石相对含量降低和异常高压体系下高岭石相对含量的降低、伊／蒙混层矿物 伊利石相对含量增高的粘土矿物演化特征。     

东营凹陷沙河街组不同砂体类型储层敏感性

在对东营凹陷王家岗地区古近系沙河街组沙三、沙四段不同类型砂体储层岩石学特征、黏土矿物组合特征分析的基础上,探讨了不同类型砂体的潜在敏感性及其差异.结果表明,不同类型砂体的岩石学特征、黏土矿物组合特征有较大差异,对储层敏感性有较大的影响.河流及滨湖等近源砂岩的黏土矿物组合为伊/蒙混层+伊利石+高岭石,伊/蒙混层矿物为主;...     

长石表生淋滤溶蚀模拟实验

利用自主研发的成岩模拟系统,选取中粒长石砂岩为研究对象,对表生淋滤机制下长石的溶蚀微观特征、易溶组分、成岩流体离子变化、溶蚀产物等开展成岩模拟。研究表明：在酸性流体条件下,不同类型长石发生不同程度的溶蚀作用,斜长石溶蚀程度强烈,颗粒表面呈现港湾状深沟或沿双晶方向溶蚀,钾长石多为颗粒边缘或颗粒内部溶蚀。成岩流体中K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Al3+,Si4+等离子浓度的变化反映长石的溶蚀状态,K+,Na+和Ca2+浓度增加指示钾长石、钠长石和钙长石的溶蚀速率加快。长石溶解过程中产生的K+浓度较低,且被迅速带走,伊利石沉淀所需的K+浓度很难达到,因此长石溶蚀产生的自生黏土矿物多为高岭石,Mg2+浓度的变化可能代表后期碳酸盐矿物、黏土矿物的溶解。酸性流体流速、温度、长石颗粒表面积、溶蚀时间等是影响长石溶蚀作用的主要因素。     

泥岩盖层的溶蚀作用机理实验——不同pH值盐水中溶蚀速率变化规律

为了查明泥岩在不同性质流体环境中的溶蚀速率及随时间的变化关系,以松辽盆地南部青山口组黑色泥岩为研究对象,开展4组pH值分别为3、5、7、9的水岩相互作用实验研究,实验持续时间为153d,泥岩粉末样品中黏土矿物含量为50%、石英和长石类矿物含量为35%、方解石为2%,还有少量菱铁矿和黄铁矿。结果分析表明,方解石在酸性流体中快速发生溶蚀溶解,Ca离子析出速率高于Mg、Si和Al离子;长石和黏土矿物溶蚀作用缓慢;在中性—碱性流体环境中形成了三水铝石片状矿物沉淀;方解石的快速溶蚀溶解消耗了酸性流体实验中的氢离子,导致溶液pH值由最初的3升高至7.5;4组实验开始的15d内反应速率较快,反应至50d时,各离子浓度基本保持稳定,即反应体系达到平衡状态,平衡状态下各组溶液的pH值为7~9,呈中性—弱碱性;据4组实验平衡状态下Si离子浓度计算得到的泥岩整体溶蚀速率为-13.29~-13.79 mol/(m~2·s),较为接近同等条件下蒙皂石或高岭石单矿物的溶蚀速率,略高于泥岩中含量最高的伊利石单矿物溶蚀速率。实验研究表明,地层中CO_2或有机酸等酸性流体能够对泥岩盖层产生溶蚀溶解作用,而酸性流体对泥岩盖层封盖能力的破坏程度取决于长期水岩相互作用至系统平衡的过程;封闭的流体环境有利于保护泥岩盖层,泥岩中含有适量的碳酸盐矿物有利于缓冲酸性流体对泥岩盖层的溶蚀作用,起到保护盖层封闭性的作用,而碳酸盐等矿物的沉淀作用能够提高盖层的封盖能力。     

黏土矿物预测方程的建立及在东营油田的应用

为了使测井资料更多应用在地质研究实践中,采用测井数据预测黏土矿物的种类和含量,并研究黏土矿物在不同沉积环境下的富集规律和演化特征。以东营凹陷为研究区,在测井参数和黏土矿物之间进行多元回归,得出预测黏土矿物的4个多元回归方程。通过计算东营凹陷9口典型井沙三下顶西和沙四上顶面的黏土矿物,认为黏土矿物的富集符合沉积环境的变化,并且随埋深增加,具有伊蒙混层向伊利石演化的特征。     

南堡凹陷东营组低阻油层控制因素

受沉积、成岩和构造等作用的综合影响,南堡凹陷东营组地层中发育了常规测井识别难度较大的低阻油层。文中利用岩心分析化验资料进行岩石物理分析,明确了南堡凹陷东营组低阻油层成因。结果表明:微观上受蒙皂石、伊/蒙混层等阳离子交换能力强的黏土矿物体积分数增加的影响;宏观上受辫状河三角洲沉积背景控制,在粒度细、分选差、泥质体积分数高的水下分流河道分叉处、末端、侧翼或河道叠置处及河口坝微相砂体中易发育低阻油层。地层现今处于中成岩演化期,黏土矿物类型以伊/蒙混层、高岭石、绿泥石和伊利石为主,压实作用中等—强,储层孔隙结构复杂。东营组和明化镇组沉积时期的火山运动导致圈闭中油气发生再次运移,含油饱和度降低,也易形成低阻油层。     

鄂尔多斯盆地临兴区块太原组致密砂岩黏土矿物特征及其对储层物性的影响

鄂尔多斯盆地临兴区块太原组致密砂岩自生黏土矿物含量较高,是影响储层物性的重要因素之一,但对黏土矿物特征及成因尚未系统研究,影响了优质储层刻画。通过岩心观察、薄片鉴定、X射线衍射、物性分析,明确黏土矿物的含量及形态特征,剖析其成因及与储层物性之间的相关性。结果表明,临兴区块太原组致密砂岩黏土矿物相对含量由高到低依次为伊利石、高岭石、绿泥石及伊/蒙混层,均呈充填式分布于粒间溶蚀孔隙或晶间微孔隙中,为热水蚀变成因。紫金山岩体影响黏土矿物的含量及分布,岩体附近伊利石、绿泥石及伊/蒙混层含量较高,而高岭石含量较低。伊利石、绿泥石及伊/蒙混层与储层物性呈负相关关系,高岭石与储层物性呈正相关。受黏土矿物影响,太原组物性相对较好的致密砂岩储层分布于研究区的东北及西南部,为下一步油气勘探开发的有利目标区。     

岩屑的有机酸溶蚀实验及验证——以渤中凹陷CFD6-4油田东营组为例

以渤中凹陷CFD6-4油田东营组岩屑为研究对象,在3种温度和压力条件下进行有机酸溶蚀模拟实验,比较不同类型岩屑的溶蚀作用强弱,并探讨溶蚀差异性的原因。研究结果表明:①不同类型岩屑中的溶蚀矿物成分主要是长石,其次为石英;②质量损失量、pH值变化及溶出离子质量浓度均随温度增高而增大,说明岩屑的溶蚀作用与温度呈正相关,表面微观形貌观察也证实了这一现象;③最易溶蚀的岩屑类型为流纹岩、安山岩,其次为花岗岩和片麻岩,板岩及片岩较不易溶蚀,千枚岩最不易溶蚀,造成溶蚀差异的主要原因是岩性、岩相以及易溶物质的含量;④利用CFD6-4油田东营组岩屑溶蚀情况及其与储层物性的关系,验证了实验结果的可信性。由实验结果和研究区实际情况可知,以流纹岩和安山岩为主要岩屑类型的地区,在酸性流体作用下更易形成次生溶孔从而改善储层物性。     

济阳坳陷古近系深层自生矿物及其与孔隙发育的关系

通过岩石薄片鉴定、粘土矿物X-衍射分析、镜质体反射率和油层物性分析等手段,结合区域油气地质研究成果,对济阳坳陷古近系沙河街组三段—四段深部碎屑岩储层自生矿物演化特征与次生孔隙发育带的关系进行了研究。结果表明,沙三段深部储层埋深3150～3600m处次生孔隙主要与碳酸盐类等酸溶性组分的溶蚀有关,埋深4250～4500m处的次生孔隙主要成因于碱性溶蚀作用。沙四段次生孔隙发育带（埋深3350～3600,3950～4200和4500～4900m）主要与还原条件下酸溶性矿物的溶蚀有关;埋深5600～5700m处次生孔隙的发育主要与碱溶性组分的溶蚀有关。车镇凹陷埋深4400～4700m处的高岭石低值带、伊利石含量高值带与次生孔隙发育带对应。东营凹陷北带和渤南洼陷深层绿泥石高值带与孔隙带发育有较好的一致性,且与伊利石含量呈消长关系。渤南洼陷在埋深3500～4800m处存在明显的粘土矿物转化异常带,且伊/蒙混层比高值带与绿泥石激增带及次生孔隙带具有较好的一致性。     

东营凹陷北带古近系碎屑岩储层长石溶蚀作用及其物性响应

长石溶蚀作用是东营凹陷北带古近系沙河街组四段-三段中亚段碎屑岩储层成岩过程中重要的成岩事件。储层中长石颗粒次生溶孔普遍存在,镜下微观特征表明长石溶蚀越强烈,溶蚀产物越富集,因此,长石溶蚀能否有效改善其储层物性值得商榷。以普通和铸体薄片为基础,利用人-机交互图像分析技术,通过面积百分含量法,精确统计了长石溶蚀量和溶蚀产物含量;结合储层物性、流体包裹体及储层孔隙结构等资料,系统分析了长石溶蚀作用和溶蚀产物特征、长石溶蚀成岩环境及长石溶蚀对储层物性的影响。研究表明,东营凹陷北带沙河街组四段-三段中亚段储层中,长石溶蚀作用发生在相对封闭的高温成岩环境中,由于流体在孔隙网格系统中的流动速度低,且高温条件下长石溶蚀速度较快,因此,长石溶蚀产物并不能被有效带出溶蚀区或进行长距离搬运,而是在原地或准原地发生沉淀,即长石溶蚀只是将孔隙结构较好的原生孔隙进行重新分配,转换为基本等量的长石颗粒次生溶孔和高岭石(伊利石)晶间孔的过程;长石溶蚀后储层孔隙度变化不大,但孔隙结构变差,渗透率降低。     

蒙脱石与相关黏土矿物的演变规律及其对页岩气开发的影响

按照分布特征—演化规律—工程应用的思路揭示了蒙脱石及相关黏土矿物对页岩气高效开发的影响。首先归纳总结、分析对比了不同地区蒙脱石及相关黏土矿物含量的差异性,发现其复杂多变的分布特征蕴含着一定的变化规律;然后系统分析了蒙脱石及相关黏土矿物的沉积环境及其在不同埋深条件下赋存特征的差异性,揭示了蒙脱石及相关黏土矿物的时空演变规律——蒙脱石在富含K+的碱性环境下易于转化为伊利石,在富含Fe2+和Mg2+的碱性环境下易于转化为绿泥石,在酸性环境下形成高岭石,随着地层埋藏深度的增加,可以进一步演变出伊-蒙混层发育带、高岭石异常高值带及伊利石-绿泥石发育带;最后依据蒙脱石易于水化膨胀造成页岩气产出困难的特性和蒙脱石及相关黏土矿物的演变规律,形成对优质页岩储层分布范围预测、页岩气开发过程中钻井液及压裂液配方研制的有益认识,从而有利于更好地识别及开发页岩气。     

塔中顺托果勒低隆区柯坪塔格组长石溶蚀及对储层的影响

铸体薄片镜下观察显示,塔里木盆地顺托果勒低隆区志留系柯坪塔格组致密砂岩储层现存孔隙类型主要为残余原生粒间孔,其次为长石溶蚀所形成的次生孔隙。综合利用薄片、扫描电镜、能谱分析、X-射线衍射等分析手段,对长石溶蚀特征、溶蚀机制及对储层物性的影响进行研究。结果表明:钾长石溶蚀形成的次生孔隙比重较大,斜长石较少,而钠长石几乎未被溶蚀。泥盆纪早期—侏罗纪末期为研究区柯坪塔格组致密砂岩储层长石溶蚀形成次生孔隙的主要时期,该时期以钾长石的溶蚀为主,溶蚀形成的次生孔隙仅在未被沥青包覆的局部较为发育。溶蚀产物主要为伊利石及伊/蒙混层,虽然能在一定程度上阻碍石英次生加大,但大大降低了砂体储层孔喉间的连通性,对储层渗透率影响很大。     

砂岩储层不同产状自生高岭石成因机制及其储层改造意义——以东营凹陷沙河街组为例

酸性流体环境下长石颗粒的溶蚀及改造是次生孔隙形成及演化的重要成因之一，该类成岩作用对含油气盆地深部有利储层的形成、演化及分布具有重要影响。自生高岭石作为酸性流体环境下长石颗粒转化过程中最主要的成岩产物，其成因机制和形态影响该过程中储层次生孔隙的类型。以东营凹陷沙河街组为例，以热力学为基础，采用数值模拟方法明确不同地层温度条件下不同产状自生高岭石的形成过程，利用铸体薄片、扫描电镜等手段明确不同产状自生高岭石的分布特征，并揭示不同成岩环境下其成因机制及长石转化过程。结果表明：当地层温度高于120 ℃时，储层中自生高岭石为三水铝石与长石转化的产物，此过程中形成的次生孔隙为高岭石晶间微孔，孔隙结构类型为微孔-细喉型；当地层温度低于120 ℃时，储层中自生高岭石为孔隙流体沉淀或三水铝石与含硅粒子结合的产物，此过程中形成的次生孔隙为长石溶蚀孔，孔隙结构类型为大孔-粗喉型。