CO_2流体对含片钠铝石砂岩改造作用的实验研究

不同温度(100℃,200℃和300℃)下CO2流体对含片钠铝石砂岩的改造作用研究显示:随着温度的升高,砂岩的溶蚀、溶解程度逐渐增强,样品中片钠铝石的稳定性逐渐减弱。同时,各温度下样品表面均有一水软铝石放射状集合体沉淀。200℃时,随着片钠铝石的溶解有自生菱铁矿生成,300℃时样品局部有绿泥石沉淀。100℃下片钠铝石的微弱溶解及200℃下菱铁矿的形成表明,在地层条件下以碳酸盐矿物形式捕获的CO2,不会由于CO2的二次注入而重新释放。

松辽盆地南部幔源CO_2与油气充注时序——来自含片钠铝石砂岩的证据

沉积盆地中幔源CO2的充注时间是进行CO2-砂岩相互作用以及CO2-原油相互作用研究的基础。一般将CO2气藏附近火山岩的喷发年龄视为幔源CO2的充注时间,但是,这一思路明显不适合于具有多期火山活动的含油气盆地。通过成岩共生序列和流体包裹体的系统研究,在松辽盆地南部含片钠铝石砂岩中解读出两期油气和一期CO2充注记录,其中,第一期和第二期油气充注记录主要以液烃包裹体和气液烃包裹体形式赋存于自生矿物和碎屑矿物的裂隙中,幔源CO2充注的记录为片钠铝石自生矿物和赋存于碎屑矿物裂隙中的含CO2包裹体,幔源CO2的充注略晚于第二期油气充注或与其大致同时。根据含片钠铝石砂岩的成岩共生序列和流体包裹体研究,结合已有的油气成藏时间和构造裂缝发育时间判断,松辽盆地南部形成片钠铝石的幔源CO2的充注时间可能为白垩纪末(明水期末)—古近纪。

松辽盆地南部乾安油田青山口组含片钠铝石砂岩的成岩作用

松辽盆地南部乾安油田青山口组发育大量含片钠铝石砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、茜素红-S染色和X-射线衍射分析等,对含片钠铝石砂岩的骨架碎屑成分、胶结物与自生矿物、成岩共生序列和流体演化等进行了系统研究。结果表明:松辽盆地南部乾安油田含片钠铝石砂岩的粒度为粉砂、微粒—细粒,分选中—好,岩石类型为微粒含片钠铝石长石砂岩、微粒含片钠铝石岩屑长石砂岩。胶结物与自生矿物主要为片钠铝石、铁白云石、方解石、次生加大石英、自生粘土矿物(高岭石及伊利石)。片钠铝石一部分以放射状、束状和板状等产出,另一部分呈凝块状大面积地连片出现,尤为特殊。成岩共生序列依次为方解石-自生高岭石、次生加大石英-伊利石-片钠铝石、铁白云石。CO2注入前形成的自生矿物组合主要为多期方解石组合,高岭石、次生加大石英组合;CO2注入之后形成了片钠铝石和铁白云石组合。流体演化过程为碱性流体环境—酸性流体环境—酸性流体向碱性流体过渡或偏碱性流体环境—碱性流体环境。

海拉尔盆地乌尔逊凹陷与松辽盆地孤店CO2气田含片钠铝石砂岩的岩石学特征

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南屯组与松辽盆地孤店CO2气田泉头组发育大量含片钠铝石砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、茜素红-S染色、X射线衍射、电子探针与INCA能谱分析等,对含片钠铝石砂岩的骨架碎屑组分、胶结物与自生矿物、成岩共生序列等岩石学特征进行了系统研究。研究表明,含片钠铝石砂岩的岩石类型为长石砂岩和岩屑长石砂岩,粒度以细粒、细—中粒为主,分选差—中等。砂岩中胶结物主要为次生加大石英、自生石英、片钠铝石、铁白云石和粘土矿物。其中,片钠铝石最高可达砂岩总体积的22%,在砂岩中或以放射状、束状、菊花状、杂乱毛发状、毛球状、板状等集合体充填孔隙,或呈束状和板状交代长石和岩屑。电子探针与INCA能谱综合分析表明,片钠铝石主要由Na、Al、O、C等组成。在含片钠铝石砂岩中,成岩共生序列依次为粘土矿物包壳—次生加大石英、自生石英、自生高岭石—油气充注—CO2充注—片钠铝石—铁白云石。其中,CO2注入前形成的自生矿物组合主要为次生加大石英、自生石英和自生高岭石,CO2注入后形成的自生矿物组合主要为片钠铝石和铁白云石。

松辽盆地红岗油田白垩系青山口组含片钠铝石砂岩自生矿物共生序列

松辽盆地红岗油田白垩系青山口组发育含片钠铝石砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、阴极发光仪、X射线衍射等多种技术手段,对含片钠铝石砂岩的碎屑成分、胶结物类型及自生矿物共生序列等特征进行了研究。该区含片钠铝石砂岩为岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩,胶结物有次生加大长石、次生加大石英、自生石英微晶、黏土矿物、片钠铝石、方解石、铁方解石及铁白云石。方解石的形成分为两期,第1期方解石为原始生物碎屑颗粒溶蚀溶解的产物,第2期方解石可能与CO2充注后钙长石及早期碳酸盐矿物的溶蚀溶解有关。含片钠铝石砂岩的自生矿物共生序列为:次生加大长石、早期次生加大石英—自生石英微晶—早期高岭石、第1期方解石、片钠铝石—晚期次生加大石英—晚期高岭石、第2期方解石、铁方解石、铁白云石。其中CO2注入后的矿物共生组合为:片钠铝石—晚期次生加大石英—晚期高岭石、第2期方解石、铁方解石、铁白云石。

松辽盆地南部红岗阶地和华字井阶地含片钠铝石砂岩中的黏土矿物特征

松辽盆地南部中央坳陷红岗阶地和华字井阶地含片钠铝石砂岩中黏土矿物主要由伊/蒙混层、伊利石和高岭石组成。采用比较岩石学和数值模拟方法,比较红岗阶地青山口组和华字井阶地泉头组含片钠铝石砂岩与对照组砂岩的岩石学特征。研究结果表明:含片钠铝石砂岩中绿泥石缺失,高岭石和伊利石质量分数显著增加;绿泥石溶解和高岭石沉淀作用发生在深大断裂附近,深大断裂是幔源CO2运移的主要通道;CO2充注引起注入点附近砂岩储层中绿泥石溶解和自生高岭石沉淀以及长石的高岭石化;长石等可溶性矿物的溶解,为伊/蒙混层向伊利石转化提供必需的K+,促进伊/蒙混层向伊利石的转化。

苏仁诺尔断裂带含片钠铝石砂岩储层物性特征及成因

CO2是一种可溶于水进而形成酸性流体的"活性气体"。在酸性流体条件下,一些矿物发生溶解,而另一些矿物发生沉淀,使砂岩的孔渗发生改变。苏仁诺尔断裂带CO2流体在与砂岩相互作用过程中,形成了片钠铝石和铁白石的自生矿物组合,导致研究区含片钠铝石砂岩储层物性变差。分析CO2流体与砂岩的相互作用发现,片钠铝石含量较高是储层物性变差的直接原因,而片钠铝石生长时间晚于其它自生矿物且在充填孔隙后没有发生溶蚀是储层物性变差的根本原因。

含片钠铝石砂岩的基本特征及地质意义

含片钠铝石砂岩是一种含片钠铝石自生矿物的砂岩,一般为富含长石的砂岩,与片钠铝石稳定共生的自生矿物主要为铁白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物。砂岩中片钠铝石的含量变化较大,其存在与否不受砂岩结构的制约。含片钠铝石砂岩往往分布在断裂和岩浆岩体附近,既可以作为CO2气储层,又可以作为油气储层。含片钠铝石砂岩是一种具有特殊地质意义的砂岩,表现为:①含片钠铝石砂岩记录了深、浅部层圈之间及烃源岩—储层之间的物质转移;②在含油CO2气藏和油藏中,含片钠铝石砂岩记录了CO2与油气双重充注,其中含油CO2气藏中的含片钠铝石砂岩记录了CO2充注驱油现象;③含片钠铝石砂岩是进行CO2地下储存研究的理想的天然实验室。

海拉尔盆地乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩捕获CO_2总量的估算

为揭示CO2地质埋存过程中砂岩对于CO2以矿物形式的捕获能力,以海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统铜钵庙—南屯组含片钠铝石砂岩为研究对象,基于含片钠铝石砂岩的时空分布,结合片钠铝石的含量和分子式开展了砂岩以片钠铝石形式固存CO2总量的研究。研究表明,海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统铜钵庙—南屯组中片钠铝石资源总量约为81.9亿t,含片钠铝石砂岩捕获的CO2总量约为25.0亿t。

含片钠铝石砂岩与地层水相互作用实验

不同温度(100℃、150℃和200℃)地层水对含片钠铝石砂岩的改造作用研究显示,随着温度升高,砂岩的溶解程度逐渐增强,样品中片钠铝石的稳定性逐渐减弱。在片钠铝石溶解的同时,200℃时样品表面有高钠长石和绿泥石生成,且通过X-射线衍射分析发现,在150℃和200℃时有某种未知的碳酸盐矿物生成,生成量随温度升高而增大。100℃时片钠铝石的微弱溶解及150℃和200℃时碳酸盐矿物的生成表明,在地层条件下以片钠铝石等碳酸盐矿物形式捕获的CO2能够稳定存在。

东海盆地丽水凹陷古新统明月峰组含片钠铝石砂岩的自生矿物特征与成岩共生序列

通过偏光显微镜、扫描电镜、阴极发光仪、茜素红-S和铁氰化钾混合溶液染色、X射线衍射等多种技术手段,对东海盆地丽水凹陷古新统明月峰组含片钠铝石砂岩的碎屑成分、自生矿物特征及其共生序列进行研究。结果表明含片钠铝石砂岩为长石岩屑砂岩及岩屑砂岩,以岩屑砂岩为主。粒度为细-中粒级,分选中等-较差。自生矿物主要为石英、菱铁矿、黄铁矿、片钠铝石、铁白云石、方解石及粘土矿物。其中,片钠铝石晶型为针柱状,集合体呈放射状、簇状充填孔隙,部分呈板条状不同程度地交代碎屑颗粒。自生矿物共生序列为粘土矿物包壳-菱铁矿-黄铁矿-高岭石-石英-铁白云石-片钠铝石-方解石。其中,晚于CO2气充注的碳酸盐矿物为片钠铝石和方解石。方解石的形成可能为碱性流体条件下,较低的CO2分压以及含钙长石和火山岩岩屑的溶蚀溶解共同作用的结果。

松辽盆地南部含片钠铝石砂岩储层岩石学特征及成因

针对松辽盆地南部白垩系含片钠铝石砂岩储层,应用岩石学及同位素地球化学的原理和方法,对含片钠铝石砂岩储层的岩石类型、成岩共生序列和片钠铝石的产状及成因进行系统研究。研究结果显示,含片钠铝石砂岩储层的岩石类型以长石砂岩和长石岩屑砂岩为主,成岩共生序列依次为黏土矿物包壳—次生加大长石—次生加大石英、自生微晶石英、自生高岭石—方解石—油气充注—CO2充注—片钠铝石—铁白云石。松辽盆地南部片钠铝石的δ13CPDB为-0.342%~0.329%,δ18OPDB变化范围为-1.922%^-0.954%,与已证实形成于无机CO2背景、且同岩浆活动有成因联系的片钠铝石极为相近;而与片钠铝石平衡的CO2气的碳同位素值为-0.992%^-0.423%,与松辽盆地南部CO2气藏中CO2的碳同位素一致,说明松辽盆地南部片钠铝石与气藏中的CO2具有相同的碳来源,均为幔源-岩浆成因。