在深埋砂岩储层中石英胶结作用和孔隙度降低的动态模拟

1 前言 石英胶结作用被认为是在各种盆地的许多深埋石英砂岩储层中孔隙度降低的主要原因。对石英胶结作用和伴随的孔隙度降低作用的定量模拟已作了许多努力。与过去发表的文献不同,在本文中我提山了一个简单的数字动态模型,模型中石英胶结物源于缝合线和较厚的被粘土和云母催化的石英溶解作用带,颗粒互结生长在缝合线和含粘土或云母质带外侧没有发生,石英胶结作用和孔隙度降低随时间而变。此外,我将指出该模型如何可容易地处理诸如颗粒大小、碎屑石英百分比、粘土膜和不同温度史的因素影响。本文描述的石英胶结模型为典型成岩模拟程序中石英胶结算法建立了基础(Lander等》,1995)。2 过去的模型 在大多数已发表的石英胶结定量模型中,假定胶结作用是由于石英粒间压力溶解而产生的。石英溶解被认为是限止了整个石英胶结过程速率。

泥岩的石英胶结作用：埋藏期间来自黏土矿物反应的板片状石英胶结物

在挪威海域沃灵（Voring）盆地6505／10-1井上白垩统埋藏很深且初始富含蒙脱石的泥岩中，发现了平行于层理的板片状或小片晶形石英胶结物的岩石学证据。这种小片晶主要构成了斑块状连续石英胶结物区，含有不同数量较早生成的连结的微石英晶体。阴极发光波谱证实了这种石英胶结物的自生成因。这种石英小片晶一开始可能是以鳞片出现的（大约在90～1000C下），它们可以演化成为在4300m／150℃下检测到的发育良好的近连续斑块状石英胶结物。这种石英胶结物很可能来源于黏土的溶解一沉淀作用（蒙脱石和蒙脱石／伊利石转化为伊利石以及高岭石转化为伊利石）所释放的二氧化硅。在温度超过约90-100℃时，这些黏土矿物反应对二氧化硅的持续供应，导致了石英鳞片和板片状石英胶结物的沉淀。这种石英板片可能是泥岩的一种硬化剂，能增加微晶石英网络和集合体的强度并使它们进一步胶结，也可能在加深埋藏期间增强这些泥岩的片理和各向异性。这种石英板片也可以成为有关沉积物的垂向渗透率隔层，在化学压实作用期间可能对形成超压有作用。

油气聚集对石英矿物成岩演化的影响

油气在砂岩储层中的聚集会对石英矿物的胶结作用产生影响。对黄骅坳陷三马探区的石英矿物的包裹体分析以及对开放孔隙中原油抽提物和包裹体中原油的生物标志物进行分析,含油级别较低的油层与水层具有相似的均一化温度分布范围,但富含油层中流体包裹体均一化温度高值分布范围比低级别油层和水层低,包裹体中的烃类组成与开放孔隙中的主要存在成熟度上的不同。分析认为石油的充注不会使石英矿物的胶结作用立刻停止,石英的次生加大作用仍在继续,但胶结作用受到一定的抑制,当石油充注到一定程度后,胶结作用将会停止,后期进入储层的成熟度较高的原油可能未被捕获。