基于岩石学的TSR机制及其对碳酸岩储层改造机理研究

The mechanisms of thermochemical sulfate reduction (TSR) in carbonate reservoirs are still have not been totally understood, and its impact on the reservoir quality have gain lots of arguments. In attempt to better understanding the rock based TSR mechanisms; seeking more effective geochemistry parameter for identifying TSR diagenetic minerals; and figuring out whether TSR causes the dissolution of dolomite, this study we will focus on studying of the dolomite reservoir from the Lower Triassic Feixianguan Formation and use detailed petrology and geochemistry studies (FIs study, carbon isotope study, and rare earth elements) to, establish new geochemistry parameter for identifying TSR calcite; reveal Mg concentration evolution during TSR diagenesis to answer whether dolomite dissolved during TSR; compare different TSR mechanisms in reservoirs of different porosities and different petroleum types. Collectively, by comparing the studying of TSR reservoirs and Non TSR reservoirs, we will study the mechanism of how TSR improve the carbonate reservoirs, and give guidelines for carbonate reservoir exploration.

碳酸盐储层中热化学硫酸盐还原反应（TSR）机制尚未研究透彻，并且其对储层的改造作用机理亦存在很大争议。为了更好地认识“基于岩石学的TSR反应机制”、建立更有效的“鉴定TSR成岩矿物新指标”、及明确“TSR是否导致白云石的溶解”等重大科学问题，本次研究以川东北下三叠统飞仙关组白云岩储层为研究对象，以精细的岩石学及地球化学测试分析为手段，通过结合流体包裹体均一温度、碳同位素、及稀土微量元素比值与配分曲线类型等建立鉴定TSR方解石的新指标；探讨TSR成岩过程中Mg离子的演化来确定白云石是否溶解；对比不同孔隙度储层TSR反应机理及不同油气成分参与的TSR反应机制来完善TSR机制；在此基础上对比研究区TSR与非TSR储层，深入探讨TSR对白云岩储层的改造作用机理，为储层评价与勘探提供理论依据。

深埋碳酸盐岩地层由于经历了时间久、期次多的成岩流体改造，其储层孔隙的成因存在较大的不确定性与多解性，是油气勘探领域的难题之一。近年来，深层-超深层碳酸盐岩地层已成为国内油气勘探的重点。因此，厘清储层孔隙成因与特征、及其与成岩. 本次研究我们以经典的四川盆地上三叠统飞仙关组碳酸盐岩为研究对象，以沉积岩石学为基础，通过详细的矿物学观察与成分统计，结合碳、氧、锶同位素及流体包裹体等地化分析手段，并运用成岩作用模拟、储层压力及孔隙度渗透率模拟等方法，系统研究并对比了飞仙关组鲕立滩相白云岩与灰岩成岩作用与储层发育模式。研究明确提出白云岩储层优于灰岩的两个重要原因：a）白云岩抗压实能力较灰岩强，具体表现为灰岩中的孔隙被压实作用产生的方解石胶结，其孔隙度降低至~1.8%，而白云岩由于缺失该类方解石胶结，其储层现今孔隙度为~10%；b）白云岩储层广泛发育的热化学硫酸盐还原反应（TSR）显著改善了储层质量。成岩作用模拟结果显示储层中至少有1.6%的孔隙度源自TSR；渗透率模拟结果表明TSR过程中储层渗透率由110 mD増高至264 mD。我们认为TSR与模拟所得的储层超压亦存在成因联系，并提出超压可能是深埋碳酸盐岩储层孔隙度得以保存及储层非均质性强的重要原因；同时TSR产生的单质硫在深埋条件下可能具有抑制矿物胶结的作用。最后，我们总结了TSR对深埋碳酸盐岩的溶蚀机制：i）矿物溶解与沉淀的体积差；ii) 反应生成淡水的稀释作用；及iii) 反应生成的H2S及其与Fe离子结合产生的酸性流体的溶蚀作用。. 本次研究的意义在于首次定量回答了深埋碳酸盐岩储层中两个颇具争议的问题：1. 为什么白云石岩储层质量比灰岩好？2. 相对封闭成岩体系中是否存在能改善储层质量的深埋溶蚀及其机理？3. 特别在TSR反应机制，岩石学判别标准，及对储层的贡献方面方面有一定的创新性。