成岩体系演化对致密砂岩储层流体-岩石相互作用的控制

It is of great significance to analyze the types of diagenetic system in different diagenetic stages and define the control of diagenetic system evolution to the formation of high quality tight sandstone reservoirs. Previous studies of tight sandstone reservoir fluid-rock interaction most focused on the description of diagenetic characteristics, the mechanism of fluid-rock interaction in diagenetic system has been mostly ignored. This research studies the tight sandstone reservoirs in different tectonic settings such as the Cretaceous Denglouku Formation of Changling Fault Depression in south Songliao Basin, the Permian Taiyaun Formation in central Ordos Basin and the Triassic Xujiahe Formation in west Sichuan Basin. The present study, based largely on the analyses of petrology and geochemistry, aimed to: investigate the fluid-rock interactions of tight sandstone reservoirs in different tectonic settings; identify types of diagenetic systems and their evolution in different diagenetic stages; discuss the way in which diagenetic system evolution controls the origin, transfer and precipitation of diagenetic materials and tight sandstone reservoir quality in different tectonic settings; summarize the favorable evolution pattern of diagenetic system; and reveal the formation mechanism of high quality tight sandstone reservoir in different types of petroliferous basin. The outcomes of the study may provide theoretical guidance for exploration and development of tight sandstone hydrocarbon reservoir in China.

分析不同成岩阶段成岩体系类型，明确成岩体系演化对优质致密砂岩储层形成的控制具有重要的意义。前人对致密砂岩储层流体-岩石相互作用的研究多局限于对成岩作用这一表象的特征描述，缺乏将其置于所处的成岩体系之下，更深层次的探讨流体-岩石相互作用机制。本次研究分别选取不同大地构造背景下的松辽盆地南部长岭断陷白垩系登娄库组、鄂尔多斯盆地中部二叠系太原组和四川盆地川西地区三叠系须家河组致密砂岩为研究对象，综合运用岩石学及地球化学测试手段，系统分析不同大地构造背景致密砂岩主要的流体-岩石相互作用事件；明确不同构造背景致密砂岩在不同成岩阶段的成岩体系类型及演化模式；探讨不同大地构造背景下，成岩体系演化对成岩物质来源、迁移及沉淀的控制及差异；阐明成岩体系演化对致密砂岩储层质量的控制机制；进而总结有利的成岩体系演化模式，揭示不同类型含油气盆地优质致密砂岩储层形成机理，为致密砂岩油气的勘探开发提供理论指导。

致密砂岩储层的形成机理一直是致密砂岩油气勘探的核心内容和难点。本次研究以鄂尔多斯盆地中元古界长城系、三叠系延长组和四川盆地三叠系须家河组致密砂岩储层为研究对象，综合利用岩相学研究手段以及地球化学研究方法，在系统表征储层基本特征及主要成岩事件的基础上，采用成岩体系理论厘定储层成岩体系类型，进而探讨成岩体系对致密砂岩储层形成的控制机制。.研究发现致密砂岩储层储集空间主要为剩余粒间孔、粒内溶孔和裂缝，成岩事件包括压实作用、硅质、钙质和粘土胶结作用以及有机酸和碱性流体溶蚀作用；剩余粒间孔型储层早期为开放体系，早期溶蚀产物优先胶结充填相互连通的大孔隙，致使粒间孔喉变差逐渐转变为封闭体系，有利于相互孤立的原生小孔隙保存；粒内溶孔型储层早期为开放体系，溶蚀作用产生大量粒内溶孔，随着溶蚀产物逐渐胶结充填孔喉逐渐转变为封闭体系，晚期热液不能进入储层进行改造，有利于次生溶孔的保存；裂缝-粒内溶孔型储层同样在早期开放体系下发生溶蚀，在此过程中溶蚀产物逐渐胶结充填孔喉转变为封闭体系，此后尽管晚期裂缝发育再次形成开放体系，但热液流体仅在晚期粗大裂缝胶结充填，对孔喉较差的储层内部无实质影响，当粗-巨晶热液胶结物逐渐充填粗大裂缝再次转变为封闭体系时，有利于前期所形成次生溶孔的保存。.研究表明：致密砂岩储层主要在开放体系下形成并在随后的封闭体系下得以保存。多期次的开放-封闭成岩体系演化模式下，早期开放-封闭成岩体系演化有利于储层的形成和保存，晚期开放-封闭成岩体系演化模式对储层质量改善无明显作用。