沙湾凹陷砂砾岩沸石胶结物与碎屑颗粒粘结差异成因分析

通过岩石薄片、扫描电镜、能谱分析等微观实验,对准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系砂砾岩储集层中沸石胶结物类型及特征进行了分析,明确了沸石胶结物与碎屑颗粒粘结差异的机理。结果表明:上二叠统上乌尔禾组储集层中,塑性岩屑变形及偏碱性地层水使得浊沸石与碎屑颗粒的粘结性较强;下二叠统风城组储集层浊沸石在异常高压、酸性流体等条件下,与碎屑颗粒粘结程度低,而片沸石由于其晶体特征,与碎屑颗粒的粘结程度较高;上乌尔禾组和风城组储集层中沸石胶结物与碎屑颗粒粘结差异主要与岩石成分、异常压力、矿物类型、晶体结构及后期成岩流体改造程度有关。

碳酸盐胶结物对深层优质碎屑岩储层影响研究

古近系沙河街组是渤海湾盆地的重要含油层系,但在渤海海域的渤中凹陷北部,沙河街组由于埋深大、成岩演化复杂,储层物性一般较差。为寻找深部优质储层,以辽西凸起南段LD25-AE构造油气的新钻探井为研究对象,针对沙一二段中孔中渗储层,基于多种实验手段,明确了碳酸盐胶结物对深层碎屑岩储层的影响。结果表明,储层内发育成分、成因和产状存在明显差异,分别为同生期生屑型、早期基底式胶结型和晚期交代富铁型3类碳酸盐胶结物;储层中方解石发生了同生期蒸发泵白云石化和晚期热液白云石化两期作用。同生期强烈的波浪淘洗导致粒间孔隙较为干净,利于胶结物发育;早期碳酸盐呈基底式胶结,保存了原生孔隙空间;有机酸溶蚀了早期碳酸盐矿物和长石颗粒,形成了大量次生孔隙。辽西凸起南段沙一二段富生屑碳酸盐混积型储层的发现进一步揭示了渤海海域3 500 m以深的勘探潜力,为海上少井区寻找古近系深部优质储层提供依据。

方解石和白云石胶结物识别方法厘定——以鄂尔多斯盆地延长组砂岩为例

目前流行的岩石薄片染色方法识别砂岩中方解石和白云石胶结物经常出现混乱,究其根源主要是由于方解石或白云石胶结物中MnO质量分数偏高导致的。鄂尔多斯盆地延长组砂岩中方解石胶结物的有效识别结果表明,岩石薄片染色方法将MnO质量分数偏高的浸染状铁Ⅰ方解石错误地识别为含铁白云石或铁白云石,将MnO质量分数偏高的斑块状无铁方解石错误地识别为铁Ⅲ方解石或含铁白云石。鉴于此,把方解石和白云石胶结物的识别方法厘定为“岩心观察大致推断碳酸盐胶结物的类型及岩石体积分数→岩石薄片染色观察碳酸盐胶结物的颜色变化及赋存状态→电子探针原位测试定量识别不同赋存状态碳酸盐胶结物”,从而有效地识别方解石和白云石胶结物,为砂岩储层研究提供更加可信的地质依据。

鄂尔多斯盆地姬塬地区侏罗系延安组古河道砂岩储集层成岩演化及主要胶结物来源

成岩作用直接影响储集层物性演化进而控制储集层品质,厘清储集层成岩作用的相对先后顺序对油气勘探具有重要意义。通过岩心观察、普通薄片、铸体(染色)薄片、扫描电镜(SEM)、阴极发光(CL)、X衍射、流体包裹体以及碳氧同位素等多种测试手段,对鄂尔多斯盆地姬塬地区侏罗系延安组古河道砂岩成岩演化过程及其主要胶结物来源进行研究,并定量分析了胶结作用和压实作用对粒间孔隙变化的影响。结果表明:延安组古河道砂岩储集层主要发育长石砂岩和岩屑长石砂岩,平均孔隙度15.1%,平均渗透率19.5×10^(-3)μm^(2),属中孔低渗储集层;先后经历压实、早期胶结、中期溶蚀、晚期胶结和晚期交代等成岩作用;其中,铁方解石胶结物含量最高,高岭石分布最广泛。胶结作用是原始粒间孔隙体积减少的最主要贡献者,平均贡献量为37.5%;压实作用次之,平均贡献量为29.4%。方解石胶结物直接来源于与大气降水相关的成岩流体,白云石是早期方解石与薄煤层、泥岩热演化产物联合供源,铁方解石则直接来源于薄煤层和泥岩夹层的热演化产物。本次研究建立了姬塬地区侏罗系延安组古河道砂岩储集层的成岩演化序列,可为后续深入勘探、开发提供储集层评价基础。

珠江口盆地恩平凹陷新近系储层菱铁矿胶结物成因及对物性的影响

为了厘清菱铁矿胶结物的成因,研究菱铁矿胶结物对储层的影响及其储层地质模式,探讨含菱铁矿的储层对于油田开发生产的影响,开展菱铁矿胶结物成因及对物性的影响研究。基于常规岩心、薄片鉴定、X衍射等资料,对珠江口盆地恩平油区中浅储层胶结物类型及特征统计发现,该区菱铁矿胶结物富集。通过古海洋氧化还原状态和沉积环境研究了其成因机制,并定量研究了菱铁矿对储集层质量的影响。结果表明:研究区储层中菱铁矿是成岩作用过程中由有机质降解产生的CO_(2)与孔隙水中富集的Fe^(2+)结合的产物,形成于砂岩原生孔隙发育的早成岩期,对储层整体孔隙的保存具有积极意义;但菱铁矿胶结的局部(多发育于薄层泥质条带中),由于其占据了较大比例的原生孔隙空间,对储层具有较大破坏性。菱铁矿胶结物的“控渗”作用使泥质条带处纵向渗透率远远低于其他方向渗透率,从而大大增加了泥质薄层对底水的遮挡效果。研究成果在B油田进行应用时发现,富菱铁矿胶结物含水平条带状夹层导致高部位出现能量供给不足,通过“自源闭式助流注热水”用以增能,促使油田产量翻番,大幅提高油藏采出程度。

涠西南凹陷X油田中块渐新统储层碳酸盐胶结物特征及孔隙演化模式

为了寻找南海北部湾盆地涠西南凹陷开发有利区,指导剩余油挖潜,以X油田中块渐新统涠洲组三段(E_(3)w_(3))碎屑岩储层碳酸盐胶结作用为研究重点,并以凹陷中心和断裂附近为两大主体区域开展研究工作,通过粒度分析、薄片显微镜下鉴定、阴极发光、扫描电镜、岩芯常规物性分析及单井成岩作用数值模拟等技术手段,深入研究了碳酸盐胶结物类型、含量及分布特征,明确了涠洲组碎屑岩储层孔隙演化模式。结果表明,研究区涠洲组储层碳酸盐胶结物以方解石和白云石为主,主要形成于成岩作用早期阶段。受断裂分布和热流体活动影响,在平面和垂向上,碳酸盐胶结物分布特征具有明显规律性。断裂附近区域储层中碳酸盐胶结物更为发育,其损失孔隙占比约22.6%,占总胶结物损失孔隙度的67.0%;洼陷中心区储层中碳酸盐胶结较弱,其损失孔隙占比约7.9%,占总胶结物损失孔隙度的39.9%。因此,洼陷中心弱胶结作用区碎屑岩储层储集物性较好,可作为油气藏开发有利区的首选目标。

准噶尔盆地AH5井区八道湾组碳酸盐胶结物成因及对储层影响分析

深入分析准噶尔盆地AH5井区侏罗系八道湾组储层碳酸盐胶结物形成原因,探讨碳酸盐胶结物对储层物性、含油性的影响,以指导后期储层评价及预测,本文综合运用岩石、铸体、荧光薄片以及碳酸盐胶结物的碳氧同位素等多种方法,对研究区碳酸盐胶结物的类型、形成期次、成因及其对储集层的影响进行研究。结果表明,研究区八道湾组至少存在两期碳酸盐胶结物,成岩早期碳酸盐胶结物以泥晶状菱铁矿和连晶状方解石为主,分布较为局限,其形成受控于凝灰质等易溶物质的溶蚀。晚期发育团粒状菱铁矿、铁方解石和铁白云石充填次生溶孔,铁白云石体积分数最大;晚期碳酸盐胶结物的δ^(13)C_(PDB)分布于-13.6~-6.5‰,δ^(18)O_(PDB)分布于-21~-18.1‰。通过古盐度和古温度的计算,发现碳酸盐胶结物的成岩流体为淡水环境,形成温度分布于112~136.1℃,推测形成于中成岩A期。结合碳图解和天然气同位素分析,碳酸盐胶结物中的碳来源主要为有机成因。通过物性资料、荧光薄片和胶结物含量分析,发现碳酸盐胶结的储层物性往往较差,以铁白云石为主的储层物性相对最好;同时碳酸盐胶结物体积分数越高,反映前期次生溶孔越多,含油性越好。

冷湖地区上干柴沟组储层碳酸盐胶结物特征及地质意义

综合运用岩石学、矿物学及碳氧同位素等理论,对冷湖地区上干柴沟组储层的碳酸盐胶结类型、形成机理及其对储层物性的影响进行了研究。结果表明:上干柴沟组发育两期碳酸盐胶结物,成岩早期碳酸盐胶结物大多是孔隙流体中碳酸钙达到过饱和形成的,沉淀时温度较低,δ13C、δ18O值大,自形程度较好,多以微晶或泥晶团块似"连晶式"胶结于粒间孔隙中,该胶结物在一定程度上增强了岩石骨架颗粒固结和抗压实能力,且是后期有机酸的主要溶蚀对象,对储层物性起到促进作用;成岩中—晚期碳酸盐胶结物主要来自有机酸脱酸作用相关的碳酸盐,δ13C值、δ18O值小,沉淀时温度较高,多以分散式形态出现在粒间孔隙中,该胶结物形成时间较晚,往往位于粒间孔隙和部分溶蚀孔隙中,对储层物性起到破坏作用。

利用负胶结物投点图评价西湖凹陷古近系砂岩储层

基于D W Housekencht提出的胶结物质量分数-负胶结物孔隙度投点图原理,对西湖凹陷古近系砂岩颗粒环边或孔隙衬里方式产出的铁白云石胶结物、连生方解石胶结物和分散的粒状方解石胶结物3种不同碳酸盐胶结物质量分数、粒间体积进行计算和统计,作出胶结物质量分数-负胶结物孔隙度投点图,并基于投点图作出判定,认为具连生结构方解石和粒状环边铁白云石的岩石初始孔隙度降低的第一重要因素是胶结作用;粒状结构方解石粒间体积的减少主要是由压实作用控制的;投点位于图的右上角的以颗粒环边或孔隙衬里方式产出的铁白云石胶结物是在较早成岩阶段形成的,提高了岩石的机械强度和抗压实能力,使储集空间得以保护,因此,对储层演化影响是正面的;投点位于图的左下角的连生方解石胶结物和分散的粒状方解石胶结物,形成于岩石已经历有效压实作用的较晚成岩阶段,占据了有限的残余粒间孔隙和由长石等铝硅酸盐溶解作用形成的次生孔隙,对储层的影响是负面的。

鄂尔多斯盆地西部长8储层胶结物特征

运用偏光显微镜、X衍射、扫描电镜等分析测试技术,对鄂尔多斯盆地西部长8储层砂岩胶结物类型及特征进行研究,结果表明：研究区粘土胶结物以伊利石、高岭石、绿泥石和伊蒙间层矿物为主,其相对含量分别为20.11%-42.19%、18.13%-32.51%、23.84%-62.72%、1.86%-25.10%。由于岩石中含有较多的富铁凝灰质,大部分在沉积成岩环境中绿泥石化,这类物质在进入沉积水域之后发生了强烈的水化作用并析出大量的铁氧化物,从而形成了对粘土矿物的侵染,说明沉积环境Eh值比较高,沉积—早成岩早期环境相对比较开放,大量三八面体绿泥石的出现反映了早成岩中晚期强烈的还原环境。碳酸盐类胶结物以方解石为主,其次为铁白云石和菱铁矿。C/O同位素分析表明,碳酸盐胶结在本区贯穿于整个成岩期。普通方解石一般形成于成岩早期,铁方解石和铁白云石形成于成岩中、晚期。

莱州湾凹陷北洼沙三段砂岩碳酸盐胶结物特征及地质意义

碳酸盐胶结特征不仅反映了成岩环境,而且可表明成岩阶段及其对储层质量的影响。综合运用岩石学、矿物学和地球化学等方法,对莱州湾凹陷北洼古近系沙三段砂岩中碳酸盐胶结物的分布规律、形成环境、物质来源、沉淀温度以及其对储层物性的影响进行了系统研究。结果表明:沙三段发育两期碳酸盐胶结物,分别为形成于埋藏早期的菱铁矿和隐晶方解石,以及成岩作用中后期形成的方解石、白云石、铁方解石和铁白云石,其中方解石是最主要的胶结物类型。碳酸盐胶结物形成于埋藏作用中后期的高盐度流体环境,与有机质脱羧作用相关,有机碳是最主要的碳来源,Ca^(2+)是长石的溶蚀和粘土矿物转化的产物。包裹体均一温度研究结果表明,碳酸盐胶结物在油气充注的同时或之后形成。形成于成岩作用早期的碳酸盐胶结物在一定程度上增强了岩石骨架颗粒固结和抗压实能力,同时也是后期有机酸溶蚀的主要对象,对储层物性起到促进作用;溶蚀作用之后形成的碳酸盐胶结物占据粒间孔隙和部分溶蚀孔隙,对储层物性起到破坏作用。

白云凹陷珠海组砂岩中碳酸盐胶结物的形成机理

通过矿物学、岩石学和地球化学方法,探讨了珠江口盆地白云凹陷珠海组砂岩储层中多期碳酸盐胶结物的成因机理。根据不同期次碳酸盐胶结物的成分、产状和赋存状态,从矿物学和成岩序列的角度区分出3期胶结物类型,即早期方解石(含少量菱铁矿)、中期的铁方解石和晚期的铁白云石。多期胶结物氧碳同位素计算的Z值表明,珠海组早期碳酸盐与干旱陆相湖泊环境有关,是在常温常压条件下,直接从过饱和的碱性湖水介质中析出的产物;中期的铁方解石和晚期的铁白云石明显晚于早期方解石,在3 000~3 500m深度段内,珠海组中碳酸盐胶结物的δ13C值明显向负偏移(-6.3‰^-14.1‰),并与自生高岭石含量升高段和次生孔隙发育带呈很好的对应性,表明中晚期碳酸盐的碳主要来自有机酸脱羧产生的CO2。而长石类颗粒溶解提供了Ca2+离子,随着有机酸的消耗,成岩环境逐渐由酸性向碱性转变,还原性增强,孔隙流体中Fe2+和Mg2+很容易和CO2结合进入碳酸盐矿物晶格,形成中晚期含亚铁的碳酸盐胶结物,并充填在残余原生粒间孔和各类次生溶孔中,对储层物性造成一定的负面影响。

绿泥石环边胶结物对致密砂岩孔隙的保存机制——以川中-川南过渡带包界地区须家河组储层为例

用薄片鉴定、扫描电镜等分析手段,对川中-川南过渡带荷包场、界市场地区(简称包界地区)上三叠统须家河组砂岩储层中绿泥石环边胶结物的产状、形成条件及其对储层孔隙的保存机制进行了研究。结果表明,绿泥石环边胶结物以等厚环边方式垂直颗粒表面生长,此类胶结物形成于早成岩阶段,其形成过程主要受沉积环境和物源条件控制;绿泥石环边胶结物的存在提高了岩石的抗压实能力,抑制了石英次生加大,促进了溶蚀作用,形成了有利的孔隙结构。因此,绿泥石环边胶结物对该区致密砂岩储层残余原生孔隙的保存起到了至关重要的作用。

砂岩储集层中碳酸盐胶结物特征——以鄂尔多斯盆地中南部延长组为例

自生碳酸盐矿物是鄂尔多斯盆地中南部延长组砂岩储集层中最重要的胶结物,其主要类型有方解石、铁方解石、白云石和铁白云石,在不同层位上分布类型有较大差别,总体含量随地层深度增加而递减。偏光显微镜及SEM研究表明,该区碳酸盐胶结物主要呈充填粒间孔隙、交代矿物以及泥微晶环边赋存。碳、氧同位素分析揭示各种类型自生碳酸盐胶结物具有多期次、长时间的沉淀过程,其沉淀温度范围也存在较大差异。该区碳酸盐胶结物的物质来源主要有海洋碳酸盐岩岩屑的后期溶解、蒙脱石的伊利石化、相邻泥岩的压释流体以及长石和暗色亚稳定矿物的溶解等。由于碳酸盐胶结物较大规模地堵塞了孔隙,在个别部位形成了分割储集层的致密钙质层,且缺乏后期溶解作用,使其成为延长组储集层致密超低渗的一个重要因素。

东海盆地丽水凹陷古近系储层砂岩中碳酸盐胶结物及形成机制

碳酸盐胶结物是东海盆地丽水凹陷古近系储层砂岩中最为重要的自生矿物,主要类型为铁白云石和方解石。铁白云石分布于古新统顶部不整合面附近的相对浅部地层中,其1δ3C值在-2.1‰到-2.5‰之间,相对接近海水,1δ8O值在-3.7‰到-4.1‰之间,沉淀温度较低(37℃到39℃)。方解石主要分布于远离不整合面的相对深部地层中,其1δ3C值在-2.4‰到17.3‰之间(大多数样品都在-10‰以下),显示了有机碳的影响;1δ8O值在-4.1‰到-15.3‰之间,多数样品小于-14‰,沉淀温度较高(多数样品大于90℃)。研究结果表明:铁白云石是在瓯江运动暴露时间间隔中、岩石有效压实之前由大气淡水(包括与煤层有关的酸性水)溶解海相碳酸盐内源沉积物形成的,较早的铁白云石胶结作用增加了岩石的机械强度和抗压实能力,改变了砂岩压实曲线的斜率,对砂岩储集空间的保存具有显著的积极意义;方解石胶结物是在较晚成岩阶段的相对深埋藏条件下沉淀的,其物质来源与粘土矿物转化、有机酸对长石等铝硅酸盐的溶解有关,在储层演化中具有负面作用。

东营凹陷古近系储层碳酸盐胶结物分布特征及主控因素

碳酸盐胶结物是东营凹陷砂岩储层的主要胶结物。东营凹陷中的碳酸盐胶结物在纵向上随着埋藏深度的增加,含量具有逐渐增高的趋势,而且厚度较大的含碳酸盐胶结物砂层在层位上主要分布于沙三段,其次分布于沙一段和沙二段,在沙四段钙质砂岩层的分布仅出现于凹陷周边的少许地区。东营凹陷北部陡坡带、中部中央隆起带和南部斜坡带碳酸盐胶结物的含量存在较大的差异:北部陡坡带碳酸盐胶结物含量较南部斜坡带大,而且在相同埋藏深度条件下,北部和南部都比中部的碳酸盐含量要高;在断裂构造带,碳酸盐含量分布分散,含量范围跨度大,而在洼陷带分布深度一般比较集中,含量范围跨度小。碳酸盐胶结物砂岩层发育的有利相带为近岸水下扇、水下冲积扇、深水浊积扇等分选较差的沉积相;而且碳酸盐总体表现为在粒度粗的砂岩中含量较高。在相同埋深条件下,砂岩层的厚度越小,碳酸盐胶结作用越强。当砂岩层围岩为碳酸盐岩或厚的泥岩时,在砂岩层内部易形成高碳酸盐含量、胶结作用强烈的含碳酸盐胶结物。

大庆长垣扶余油层砂岩中方解石胶结物的碳、氧同位素特征及其成因

方解石是大庆长垣深层砂岩中广泛分布的一种胶结物,同时方解石胶结作用是大庆长垣扶余油层致密储层的控制因素之一。以方解石胶结物为研究对象,运用薄片鉴定,扫描电镜观察、X-射线衍射分析、包裹体测试和碳、氧同位素分析,查明方解石碳、氧同位素组成及其成因。研究结果表明,储层砂岩类型为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩,粘土以I/S(伊/蒙混层)+I(伊利石)+K(高岭石)组合为代表。方解石的碳同位素(δ13C,PDB)分布范围是-20.3‰^-3.2‰,氧同位素(δ18O,PDB)的分布范围是-25.3‰^-20.3‰,平均值为-22.67‰。碳、氧同位素分析数据的计算表明,碳酸盐的相对古盐度值(Z)介于73.92~109.89,表明其形成时的古流体均为矿化度较高的淡水;方解石的形成温度为80~100℃。方解石胶结物的同位素显示,其形成与有机酸脱羧作用有关,暗示其"碳"来源为有机碳。

延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征

碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成研究有助于阐明成岩过程中流体—岩石相互作用的机理。为此,综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩中普遍存在的不同期次碳酸盐胶结物的成因机理和物质来源进行了系统研究。结果表明,研究区早期碳酸盐胶结物主要为方解石,其碳同位素值相对较重,为-0.3‰～-0.1‰,氧同位素值较轻,分布范围为-22.1‰～-19.5‰,与碱性湖水中碳酸钙发生过饱和沉淀有关。铁方解石的碳同位素值相对较轻,为-8.02‰～-3.23‰,氧同位素值也较轻,分布范围为-22.9‰～-19.7‰,它的形成明显与早成岩阶段晚期—晚成岩阶段早期的有机质脱羧基作用有关,属于成岩阶段中晚期产物,可以作为指示烃类在油气储层中正在发生显著运移的标型自生矿物。晚期铁白云石的碳同位素值相对较重,为-1.92‰～-0.84‰,氧同位素值变化较大,分布范围为-20.5‰～-12.6‰,它的形成与晚成岩阶段中晚期形成的碱性成岩环境及古代海相碳酸盐岩岩屑提供的碳有关。

鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩硅质胶结物形成机制及其对储集层的影响

以石英次生加大边、孔隙充填式的石英晶体形式赋存的硅质矿物是鄂尔多斯盆地上古生界储集层砂岩中最为重要的自生矿物之一,平均含量达3.8%,这在众多含油气盆地中是极少见的。对于鄂尔多斯盆地上部地层如石千峰组和石盒子组来说,同期火山物质的蚀变是形成硅质胶结物的主要原因之一;山西组与上部地层石千峰组和石盒子组相比,具较高的硅质胶结物含量且常与高岭石相伴生,同时砂岩中的长石含量很低,这种现象说明,长石等易溶硅酸盐组分在有机酸的溶解下释放的硅提供了形成硅质胶结物的物质来源。早成岩期相对浅埋深条件下形成的硅质胶结物增加了岩石的机械强度和抗压强度,对砂岩储集空间的保存具有积极意义,因而应属于保持性成岩作用,对储集层的影响是中性—正面的。