贵州地区碳酸盐岩差异性溶蚀微观机理研究

贵州地区特殊的地层岩性、水文地质和气候条件,使该地区崩塌灾害多与溶蚀作用有着密切的关系。以贵州省惠水新寨崩塌为实例,对崩塌体厚层和薄层碳酸盐岩进行研究,分析岩石的化学成分、微观结构以及酸性溶液不同pH值对溶蚀作用的影响,并利用颗粒(孔隙)及裂隙图像识别分析软件(PCAS)对溶蚀后岩样表面的空隙进行统计分析。研究结果表明:岩石的化学成分和微观结构均对岩石的差异性溶蚀起到了控制作用,薄层纯灰岩的溶蚀作用要明显强于厚层白云岩质灰岩,溶蚀作用起始于岩石的晶间孔隙、构造与解理处,逐渐扩展使得孔隙、裂隙相互连通;岩石的溶蚀作用随着溶液pH值的降低而逐渐剧烈;厚层灰岩在溶蚀后岩体表面的孔隙面积和孔隙数量与酸性溶液pH值成反比,而薄层灰岩在溶蚀后岩体表面的孔隙面积和孔隙数量与酸性溶液pH值成正比。

埋藏条件下碳酸盐岩储层溶蚀作用实验模拟——以鄂尔多斯盆地西缘奥陶系碳为例

通过模拟在埋藏条件下不同流体(0.2%的乙酸和分压2 MPa的CO2)与碳酸盐岩的溶蚀环境,对鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩的溶蚀特性和微观特征进行研究。结果表明:在不同流体中白云岩溶蚀速率增加的幅度均高于石灰岩,在深埋藏环境下,二者的增加量差距更大,白云岩比石灰岩更易溶蚀形成溶蚀孔洞;乙酸中石灰岩和白云岩的溶蚀速率随温度压力的升高而升高,CO2中岩石的溶蚀速率先增后降;相同温度压力下,乙酸中岩石的溶蚀速率高于CO2中;岩石在CO2和乙酸溶液溶蚀后微观特征具有相似性,泥晶灰岩整体溶蚀降低,形成溶蚀坑;颗粒灰岩在原始的孔隙较发育的颗粒内部形成溶蚀坑;白云岩溶蚀后常形成晶间溶孔;白云质灰岩溶蚀后方解石整体溶蚀降低;硬石膏白云岩常形成膏模孔。实验证明埋藏条件下流体介质的差异对岩石溶蚀孔洞的发育具有重要影响。白云岩溶蚀能力大于石灰岩,溶蚀后孔隙发育,是马家沟组下组合值得关注的储集空间。

埋藏有机酸性流体对白云岩储层溶蚀作用的模拟实验

通过0.2％乙酸与亮晶鲕粒含灰云岩、鲕粒云岩和粉细晶云岩的埋藏溶蚀模拟实验,对埋藏环境下有机酸流体流经白云岩内部对其溶蚀改造作用及其产生的溶蚀效应进行研究.结果表明：3种类型白云岩释放出Ca2＋、Mg2＋物质的量浓度为（13.19～ 20.48）×10-3 mol/L,随着埋藏深度的增加（温度和压力升高）,有机酸对白云岩的溶蚀能力相应降低,但降低的幅度不超过20％;溶蚀后样品的质量平均损失约1％,而孔隙度平均提高5％,渗透率平均增加幅度高达300％;有机酸性流体在深埋条件下仍对白云岩地层具有较强溶蚀性;白云岩经埋藏溶蚀后其内部孔隙和喉道溶蚀加大,并相互连通,导致孔喉体积增加、数量降低,这对渗透率的提高具有异常明显的效果,从而有利于油、气的储集与运移.

从表生到深埋藏环境下有机酸对碳酸盐岩溶蚀的实验模拟

通过细粉晶白云岩、泥晶灰岩、泥灰岩和含生屑泥晶灰岩与2 ml/L乙酸溶液的溶解动力学实验，研究了从表生到深埋藏环境下有机酸对碳酸盐岩储层的改造作用机理。结果显示，四种类型碳酸盐岩的溶解速率在3.34＆#215;10-9~2.27＆#215;10-8 mol/（cm2＆#183;s）之间，并且溶解速率随埋藏深度（地层温度和地层压力）的增加而增大。从表生到中埋藏环境下，泥晶灰岩、泥灰岩和含生屑泥晶灰岩的溶解速率大于细粉晶白云岩；在深埋藏环境下，细粉晶白云岩的溶解速率逐渐与泥晶灰岩、泥灰岩和含生屑泥晶灰岩的一致，这揭示出在相对高温高压下，埋藏有机酸性流体对碳酸盐岩的溶蚀改造作用中，碳酸盐岩的溶蚀速率与其方解石和白云石含量的关系并不大。反应前后样品表面的扫描电子显微镜分析结果表明，细粉晶白云岩的晶间溶孔、晶内溶孔更加发育。细粉晶白云岩中白云石溶解成蜂窝状溶解孔，晶间缝溶蚀加大且相互连通，这种微观溶蚀特征更有利于油、气的储集及运移。结合岩石的溶蚀速率及其微观溶蚀演化特征，指出碳酸盐岩矿物成分和含量固然对其溶蚀作用具有控制影响，但是碳酸盐岩溶蚀形成的孔隙类型及其连通性能与碳酸盐岩有利储层形成的关系更为密切。