富火山岩岩屑砂砾岩储层中沸石类自生矿物的形成条件和溶蚀机理及其对储层物性的影响

Authigenic Zeolite minerals have obvious influences on the properties of glutenite reservoirs. However, the formation conditions and dissolution mechanism of authigenic zeolite minerals in the volcanic-debris glutenite and its influences on reservoir properties still need further study. This project intends to apply multi-disciplines to study the Permian-Triassic volcanic-debris glutenite reservoirs in the Junggar Basin, including petrology, mineralogy, geochemistry, and high-temperature and high-pressure simulation experiments: Microscopic analysis technology are used to investigate the micro-characteristics of authigenic zeolite minerals, such as the their type, content, and form; Elemental Geochemistry, fluid inclusions and K-Ar dating of illite methods are used to identify the formation and development conditions of various zeolite minerals in the volcanic-debris glutenite reservoirs in the study area; Thermodynamic methods, combined with systematic high-temperature and high-pressure simulation experiments, are used to study the mechanism of temperatures, pH and EH values and ion concentration, etc influencing on the dissolution of zeolite minerals, and simulate the dissolution under different temperature and pressure conditions during geological history. The controlling factors and distributions of high-quality reservoirs are explored to provide technical and theoretical guidance for the distribution prediction and exploration and development of favorable zeolitic cemented conglomerate reservoirs in the study area.

沸石类自生矿物对砂砾岩储层物性具有明显的影响，然而富火山岩碎屑砂砾岩中沸石类自生矿物的形成条件和溶蚀机理及其对储层物性的影响机制还需要进一步研究。本项目拟运用岩石学、矿物学、地球化学、高温高压模拟实验等多学科相结合的研究方法，对准噶尔盆地二叠系－三叠系富火山岩屑砂砾岩储层进行研究：运用显微分析技术对砂砾岩储层中沸石类自生矿物的类型、含量及产状等微观特征研究；综合元素地球化学，包裹体测定、伊利石K—Ar法定年，查明研究区富火山岩屑砂砾岩储层中各种沸石类矿物形成发育的地质条件；运用热力学方法，结合成熟、系统的高温高压模拟实验，研究沸石类矿物溶蚀过程中储层的温度、pH值，Eh值、离子浓度等变化对溶蚀过程的影响机制，模拟地质历史时期不同温压条件下的溶蚀作用及溶蚀条件。在此基础上，探索该类优质储层的主控因素和分布规律，为研究区沸石质胶结富火山岩岩屑砂砾岩有利储层分布预测及勘探开发提供技术和理论指导。

沸石类自生矿物对砂砾岩储层物性具有明显的影响，然而富火山岩碎屑砂砾岩中沸石类自生矿物的形成条件和溶蚀机理及其对储层物性的影响机制还需要进一步研究。基于以上问题，本项目开展了五方面研究：（1）运用岩石学、矿物学的方法厘定研究区的沉积相类型，沸石发育种类；（2）采用地球化学等方法对研究区的沉积古环境展开研究；（3）开展高温封闭条件下沸石发育条件的研究；（4）通过高温高压溶蚀实验对沸石类矿物的溶蚀特征展开研究；（5）将以上研究结果应用于富火山岩岩屑砂砾岩有利储层分布预测。通过项目研究取得了几点认识：（1）玛湖凹陷二叠系乌尔禾组储层主要发育扇三角洲前缘亚相，主要岩石类型为砂砾岩，储层非均质性强，储层物性条件较差。粒间孔或粒间溶孔中广泛发育沸石类胶结物，其中浊沸石最为发育，其次为片沸石，方沸石含量则较低；（2）玛湖凹陷二叠系乌尔禾组砂砾岩的物源属于大陆岛弧构造背景，源岩属于上地壳的长英质岩石。下乌尔禾为干旱炎热，半咸水的还原环境，上乌尔禾组气候相对温暖湿润，水体盐度演化为微咸水，但仍然为还原环境。这种相对盐碱性水体的环境为沸石类矿物发育提供了必要的碱性环境；（3）高温封闭条件下凝灰岩在碱性条件下能够形成方沸石，适度的pH范围有利于方沸石的形成，温度越高越有利于沸石类矿物的生成；（4）高温高压溶蚀实验表明三种沸石均发生溶蚀，方沸石溶蚀量最多，浊沸石次之，片沸石溶蚀量最少；（5）综合玛湖凹陷玛西地区二叠系沸石类矿物形成、溶蚀与盆地演化的耦合关系，本研究认为研究区二叠系下乌尔禾组发育两处优势储层，上乌尔禾组发育三处优势储层。通过本研究回答了研究区的沉积储层与沉积环境特征、沸石类矿物发育的种类、沸石类矿物发育机理、沸石类矿物溶蚀特征等科学问题，同时对沸石质胶结富火山岩岩屑砂砾岩有利储层分布预测及勘探开发提供了技术和理论指导，具有显著的科学意义和社会经济价值。