火山物质蚀变的成岩演化过程、产物及对油气储层的影响

Various authigenic minerals, precipitated from the alteration of volcanic fragments in clastic rocks and unstable constituents in volcanic rocks, may obviously improve or damage the reservoir space. Therefore, the study on alteration diagenesis and alteration process of volcanic materials in rocks is significant to the exploration of hydrocarbon and uranium. Based on the observation of available cores and the analysis of petrogeochemistry (by EPMA and X-ray EDS), petrologic characteristics of altered igneous rock and clastic rock of Lower Permian in northwestern margin of Junggar Basin will be studied within this project; the occurrences and associated relationship of the authigenic minerals as well as their destructive or constructive affects on reservoir space should be emphatically analyzed; and then the mode of diagenetic evolution during the volcanics alteration would be established. The analysis on controlling factors of the alteration of volcanics and the formation of authigenic minerals (including the composition of the host rock, the temperature and pressure prevailing during alteration, the chemistry of the fluid phase, and so on) will be followed. Furthermore, the influences of different alteration diagenesis (like chloritization, zeolitization, calcilization, albitizaiton) on the porosity evolution will also be studied. Generally, the project is aimed to study the reforming mechanism of the volcanics-bearing hydrocarbon reservoirs under diagenetic environment of low-temperature metamorphism (<200℃) and burial diagenesis at middle to deep depths, and to provide a scientific geological foundation for the predicition of high-quality reservoirs. Meanwhile, the research contents of hydrocarbon reservoir geology would be further perfected based on the research results of this project.

碎屑岩中的火山岩屑以及火山岩中的不稳定组分蚀变，析出的不同成岩矿物对储层储集空间具有明显的改善或者破坏作用。因此，研究岩石成分中火山物质的蚀变成岩作用和成岩过程对油气甚至铀矿的勘探具有重要的指导意义。项目以准噶尔盆地西北缘主力产油层下二叠统火山-碎屑岩混积地层为研究对象，通过岩心和薄片观察、描述以及岩石地球化学分析（电子探针能谱和X衍射分析等），开展蚀变火山岩和碎屑岩的岩石学特征研究，重点分析自生矿物的产出特征、伴生关系以及对储集空间的改造和破坏作用，综合建立火山物质蚀变成岩演化模式，分析火山物质蚀变和自生矿物形成的控制因素（岩性、温度和压力、地层水化学性质等），落实不同成岩蚀变作用（绿泥石化、沸石化、方解石化、钠长石化等）对孔隙演化的影响，进而明确中深层含火山物质油气储层在低温蚀变和埋藏成岩条件下的储层改造机理，为优质储层预测提供科学的理论依据。同时，丰富油气储层地质学的研究内容。

火山物质在岩石成分中的重要性，特别是对储集空间的影响和孔隙水化学性质的改变，前人缺乏系统、深入的研究。在火山-沉积盆地，碎屑岩中的火山岩屑以及火山岩中的不稳定组分等一系列火山物质蚀变，在不同的成岩阶段析出不同的成岩矿物，且对储层储集空间具有明显的改善或者破坏作用。因此，研究岩石成分中火山物质的蚀变成岩作用（包括绿泥石化、沸石化、方解石化、钠长石化等）、成岩矿物特征、蚀变过程和自生矿物形成的控制因素以及蚀变的成岩演化序列，能够明确中深层含火山物质油气储层在低温蚀变和埋藏成岩条件下的储层改造机理，为优质储层预测提供科学的理论依据，对油气甚至金属矿藏的勘探具有重要的指导意义。同时，强调了不稳定火山物质的后期成岩变化，丰富了油气储层地质学的研究内容。. 本项目以准噶尔盆地下二叠统火山岩屑质砂砾岩、火山碎屑岩和火山岩为研究对象，通过岩石学和岩石地球化学分析，描述了与火山物质蚀变相关的自生矿物特征，明确了自生矿物成因，建立了火山物质蚀变的成岩演化序列，确定了影响蚀变和自生矿物沉淀的地质因素，进而明确了含火山物质油气储层孔隙演化与成岩演化的对应关系及分析方法。.研究表明：（1）自生绿泥石主要形成于铁镁矿物、中基性火山玻璃蚀变以及粘土矿物和长石的转化；方沸石、片沸石和浊沸石形成于火山玻璃的水化和沸石化，常充填粒间孔和气孔；方解石的形成与火山物质中钙离子的迁移和析出有关；钠长石常常作为钾长石、斜长石以及玻璃质火山灰和各种沸石的交代产物。（2）火山物质蚀变过程中不同的成岩变化对储集层的影响显著不同。脱玻化通常形成大量的微孔；钠长石化表现为改善储层质量；方沸石、浊沸石和方解石胶结物早期破坏原生孔隙，但后期的溶蚀明显提高储层物性；早期适量的绿泥石衬边和包膜对储集空间有保护意义，但成岩后期大量的绿泥石胶结破坏储层。（3）含火山物质油气储层的孔隙演化一定程度上受控于火山碎屑的蚀变程度、析出的自生矿物类型及后期的溶蚀作用，与母岩物质组成、粒度（泥质含量）密切相关，并受地层温度、压力、孔隙水的化学性质等因素控制。温度和压力增大促进脱玻化形成大量微孔；酸性水的加入促使早期在碱性条件析出的沸石、钠长石和方解石易于溶蚀。基性凝灰物质的水解蚀变，形成大量的绿泥石破坏储层；相比之下，中酸性熔岩和火山碎屑岩储层物性较好。NaHCO3型地层水和有机酸影响下的含方沸石砂、砾岩储层为有利的碎屑岩储层。