表生和埋藏成岩条件下长石溶蚀及其对储层物性的影响机制

Development of secondary porosity in tight clastic rock is one of essential problems for deep oil and gas reservoirs formation. The alteration of feldspar frame grains of sandstone is universal in diagenitic process. The alteration of feldspar is the main cause of secondary porosity and plays an important role in process of the formation for secondary porosity. However, currently, there are various opinions on formation mechanism of secondary porosity and the effects of feldspar alteration on reservoir quality. Important of all, typical digenesis recognition marks has not been built up successfully and further study is needed on relationship of secondary porosity and favorable reservoir. Thus, in this study, physical static and flow system simulation experimental methods will be adopted, together with analysis of actual diagenesis of Dongying depression. The typical digenesis characters of feldspar alteration and its products sequence, the morphology and structure characters is built up, the Al migration enrichment mechanisim and its control on formation and distribution of autogenetic kaolinite is summarized under epidiagenesis and burial diagenisis conditions. Finally, according to results and data obtained, the mechanism of feldspar alteration on reservoir quality is discussed under epidiagenesis and burial diagenisis conditions. This study will lay a solid foundation for correct understanding of secondary porosity formation mechanism, reservoir evaluation and favorable reservoir prediction.

深层油气藏能否形成的关键问题之一是盆地碎屑岩致密储层是否发育次生孔隙。作为砂岩骨架颗粒的长石，在成岩作用过程中溶蚀普遍，在砂岩储层次生孔隙形成过程中占有重要的地位，被认为是次生孔隙产生的主要原因。目前对中深部砂岩储层次生孔隙的形成机制以及长石溶蚀对储层物性的影响还有很多争论。关键是没有建立典型的成岩识别标志，次生孔隙发育与有利储层形成的关系以及主控因素也有待深入研究。本次研究拟采用物理模拟实验结合实际成岩分析，总结表生和埋藏成岩环境下，长石溶蚀的典型成岩特征以及溶蚀产物组合，自生高岭石的形貌和结构特征，长石溶蚀组份Al的迁移富集机制以及对高岭石等成岩自生矿物形成分布的控制作用。最后在上述研究的基础上，探讨表生和埋藏成岩环境下长石溶蚀对储层物性的影响机制以及主控因素。开展本项研究对于正确理解沉积盆地次生孔隙形成机制以及砂岩储集层评价、有利储层预测具有重要意义。

深部碎屑岩储层的原生孔隙已损失殆尽，深层油气藏能否形成的关键问题之一是盆地碎屑岩致密储层是否发育次生孔隙。作为砂岩骨架颗粒的长石，在成岩作用过程中其溶蚀普遍，在储层砂岩次生孔隙形成过程中占有重要的地位。本次成岩模拟实验结果表明在低温条件下，随着流体酸度的增大，有利于斜长石溶蚀形成高岭石，而酸度越小，越有利于生成绿泥石、伊利石以及蒙脱石。无论是有机酸还是无机酸，随着反应时间的延长，高岭石的生成量都会增大，并且斜长石溶蚀形成粘土矿物的序列为：斜长石—蒙脱石—伊蒙混层—高岭石。流体的酸度越小，生成的伊蒙混层矿物的有序度越高。高温条件下斜长石溶蚀实验结果揭示出，斜长石在酸性流体条件下形成了伊蒙混层矿物、绿泥石和伊利石。说明成岩作用过程中，粘土矿物的形成除了受温度、流体成分、长石类型、溶液pH值控制外，还受储层物性的控制。相同酸度的情况下，乙酸比盐酸更有利于生成高岭石。钾长石在酸性条件下形成粘土矿物的序列为：钾长石—伊蒙混层矿物—伊利石、绿泥石和高岭石。温度越高，流体的酸度越大，钾长石溶蚀形成的粘土矿物量就越大。钾长石溶蚀首先从解理面边缘开始，然后是形成片状伊利石（成岩早期），随着时间的增长，在长石表面伊利石增多，最后形成丝状伊利石（成岩晚期）。东营凹陷沙河街组长石溶蚀产物Al主要是以高岭石以及深部伊利石的形式保存下来。东营凹陷沙河街组碎屑岩储层长石溶蚀普遍，研究区储层中长石溶解后形成的高岭石的分布基本上受流体活动活跃的砂/泥岩界面位置和岩石物性控制。长石溶蚀、次生孔隙发育的岩相学特征只能说明砂岩骨架颗粒发生了溶蚀作用，引起了孔隙重新分布，增加了砂体的非均值性，不足以说明砂岩孔隙度是否会真正提高。对于碎屑岩储集层，Al的输出意味着储层物性的提高，而Al的输入会降低储层的物性。高岭石含量不能作为有效次生孔隙发育的标志。