成岩作用与孔隙演化研究.ppt

成岩作用与孔隙演化研究,学号：20082528 名字：李丽娟 专业：地球化学 班级：08级7班,储层成岩作用影响及研究方法 储集岩的成岩作用 储集岩的孔隙演化,1 储层成岩作用影响及研究方法,影响:沉积作用奠定了砂岩的碎屑成分与结构基础，而成岩作用会改变岩石的矿物成分和内部孔隙结构与构造，并形成许多自生矿物，而使储层的孔隙度和渗透率发生重大改变。 研究：通过显微镜下铸体薄片鉴定，结合扫描电镜观察、X一射线衍射分析、阴极发光等分析测试手段。,2 储集岩的成岩作用和孔隙演化,（一）压实作用 （二）压溶作用 （三）胶结作用 （四）交代作用 （五）重结晶作用 （六）溶蚀作用,2.1 储集岩的成岩作用,2.1.1压实作用,1、定义 沉积物在上覆(沉积物及水体)的重荷压力下或在构造应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低和体积缩小的过程与结果称压实作用(机械压实作用)。 2、标志 在沉积物内部可以发生碎屑颗粒的滑动、转动、位移、变形、破裂，进而导致颗粒的重新排列和某些结构构造的改变，如假杂基的形成。,影响因素 1) 原始孔隙度大者易压实，反之亦然。泥质沉积物的原始孔隙度7O90压实作用明显；砂岩的原始孔隙度4555%，其压实作用较弱； 2)荷重大、埋藏深度大压实明显。一般孔隙的大小和孔隙度的高低与埋藏深度有正相关关系。 3)颗粒的形状、圆度、粗糙度、分选性、杂基含量等对压实作用的效应也有影响。颗粒的圆度越高，分选性越好，原始沉积物填积越紧密，其压实作用较弱。如砾岩的压实效应一般比砂岩弱，砂岩比粉砂岩弱。 4)早期胶结作用能有效减弱压实效应。排水不暢也可形成欠压实带。压实作用主要发生在胶结作用之前，即同生期与早成岩早期。,2.1.2压溶作用,1、概念： 沉积物随埋藏深度的增加，当上覆层的应力超过孔隙水所能承受的静水压时，或者受较强的构造应力作用时，颗粒接触处的应力和溶解度增高而导致的晶格变形和溶解作用称压溶作用。 压溶作用是一种复杂的物理-化学成岩作用，亦称化学压实作用。,2、标志：颗粒接触处(压溶处)的形态将依次由点接触演化到线接触、凹凸接触和缝合接触 形成压入坑构造； 形成缝合线构造；,3、影响因素： 1)温度和压力是发生压溶作用的首要因素：足够高的温度和相当大的应力方可发生压溶作用 2)碎屑颗粒表面有水膜存在时有利于压溶作用的进行 3)粘土膜的存在有利于压溶作用的进行 4)刚性的碎屑颗粒有利于应力中亦有利于压溶作用的进行。因此除石英碎屑外，长石经压溶作用后重新析出新的胶结物的现象也是常见的。,2.1.3胶结作用,1、胶结作用 从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散的沉积物固结起来的(变化过程及结果)作用。胶结作用是沉积物转变成沉积岩的重要作用，也是使沉积层中孔隙度和渗透率降低的主要原因之一。 胶结作用虽然主要发生在近地表成岩环境，但沉积物进入埋藏环境，乃至成岩晚期的中等埋藏及深埋藏成岩环境，胶结作用并未停止，而是伴随压实压溶作用持续进行的。压溶进入地下水中的Si02还会以石英颗粒不规则次生加大的形式重新沉淀，充填压实残余粒间孔，对孔隙起最后的破坏作用。这在研究区砂岩中也是存在的。,1硅质胶结作用 (1)氧化硅胶结物：蛋白玉（蛋白石一A，蛋白石一CT）、玉髓和石英。石英分布最广泛。 (2)结构特征：蛋白石为非晶质多充填孔隙产出；玉髓实质上是隐晶石英，呈纤维状、球粒状、半球粒状或极细小的微晶状，多充填孔隙产出；石英可以呈微、细粒状充填于孔隙中，但更常见的是以碎屑石英自生加大边的形式出现。 (3)分布：一般来讲，非晶质蛋白石胶结物出现在第三纪以后较年轻的、埋藏深度较浅的碎屑岩中，在第三纪前古老的砂岩中很难见到。而结晶质的玉髓和石英却在地质时代较老、埋深较大的碎屑岩中存在；在井深较大的岩心中，一般只能见到石英胶结物，并呈次生加大胶结。,常见胶结物简介,2碳酸盐胶结 (1)矿物种类：方解石、文石、白云石、菱铁矿、菱镁矿等。 (2) 胶结方式(结构)多样，可呈均一组分和混合充填于空隙中，呈交代物，呈结核状，或存在于薄的纹层中。方解石常见粒状结构、镶嵌结构、栉壳状结构以及连晶胶结结构。 (3)分布：在许多砂岩中，碳酸盐胶结物是早期沉淀的，其它成岩阶段也可形成。可根据不同碳酸盐矿物充填顺序分析胶结作用的顺序，这也是研究成岩演化历史的依据。 分布最广和最常见的是方解石，其次是白云石。文石是在现代砂岩中出现的，在较老的砂岩中均转变为方解石。,(4)碳酸盐物质来源 其一，海水和流动的孔隙水能持续地带入溶解的碳酸盐，为碳酸盐胶结物的主要来源。 其二，孔隙水溶解碎屑沉积物中的介壳和碳酸盐颗粒，溶解的物质又作为成岩期的胶结物沉淀下来。 其三，砂岩中碳酸盐颗粒的压溶，也可以由砂岩层上下碳酸盐岩地层的压溶提供大量的碳酸盐胶结物。这是较深处碳酸盐胶结物的主要来源之一。 其四，深部页岩层的半渗透膜（网状）效应，可使深处的阴离子和离子半径大的阳离子(如Ca2+)相对大量富集，致使碳酸盐胶结物增多。虽然深部压力的增加可以稍微提高那些离子的溶度积，但半渗透膜效应是主要的。所以当砂岩深埋时，往往有铁方解石或者白云石沉淀于孔隙之中甚至交代碎屑。,3硫酸盐胶结 碎屑岩中最常见的硫酸盐胶结物是石膏和硬石膏，此外还有重晶石和天青石。 石膏和硬石膏常呈连晶状充填于孔隙中，也可交代其他矿物产出;重晶石、天青石常呈晶粒状、板条状或连晶斑块，充填在孔隙中或交代其他碎屑颗粒。 可形成于沉积期及成岩作用的各个阶段。形成于沉积期和早成岩期的往往与强蒸发作用有关，形成于晚成岩期的往往与早期石膏的溶解和再沉淀作用有关。地层水与沉积物相互反应或不同地层水的混合，也可析出石膏与硬石膏。形成重晶石所需要的钡离子，可以由钾长石高岭石化和溶蚀过程中提供。,早期石膏连晶式胶结，后期石膏脱水转化为硬石膏，（+）120；下第三系，江汉油田金6井,4粘土矿物胶结作用 粘土矿物是砂岩中一种较重要的填隙物，常见的自生粘土矿物胶结物有高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石。 （1）高岭石：在薄片中一般呈假六边形晶片，集合体呈书页状或蠕虫状，以孔隙充填或交代其他矿物或以其他自生矿物的包体产出。是在富含SiO2和Al3+的循环孔隙水中析出，也可由其他粘土矿物转变而来，亦可是砂岩内部火山玻璃及长石蚀变的产物。在一些分选较好和粒度较粗的长石石英砂岩、长石砂岩中常见。,(2)伊利石：伊利石常呈不规则的细小晶片及颗粒包膜形式产出，其结晶程度随埋藏深度的增加而变好，最后转化成绢云母。伊利石可以是在成岩过程中由其他粘土矿物转变而来的。 (3）绿泥石: 多呈颗粒包膜或孔隙衬边形式产出。自生绿泥石分布于各种砂岩中，可从孔隙水中直接沉淀外，也可由其他粘土矿物转变而来。随着理深增加、温度升高，PH值增加，早期形成的高岭石、蒙脱石-伊利石混层粘土变得不稳定，在有Fe2+和Mg2+存在的还原条件下转变成绿泥石和黑云母组合。,（4）蒙脱石: 自生蒙脱石多呈极细小的鳞片或絮状，显微镜下难辨认，电镜下为砂粒表面的皱纹状及蜂窝状薄膜。在一些含火山物质较丰富的砂岩中，在其成岩作用的早期，含量较丰富；随着成岩作用的加强，将转变为其他种类的粘土矿物。 （5）伊蒙混层粘土矿物 伊蒙混层粘土是自生粘土矿物中最常见的一类粘土矿物，多为颗粒包膜。伊蒙混层粘土矿物形态介于伊利石和蒙脱石之间，如混层晶格中富含伊利石层，其形态近似于伊利石，呈不规则晶片状；如富含蒙脱石层，则呈类似于蒙脱石的皱纹状。,5其他自生矿物胶结 碎屑岩中还有一些其他类型的胶结物，如自生长石、浊沸石和含钛矿物，含量较少，分布也比较局限。其中比较常见的是自生长石。,2.1.4交代作用 概念：交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象。交代作用基本是在固体状态下发生的，新矿物的形成与旧矿物的消失同时进行。 交代作用的实质是体系的化学平衡及平衡转移的问题。当体系内的物理、化学条件（温度、压力、浓度、流体成分、PH值、Eh值等）发生改变时，原来稳定的矿物或矿物组合将变得不稳定，发生溶解、迁移或原地转化，形成在新的物理、化学条件下稳定存在的新矿物或矿物组合。交代作用遵循质量作用定律。,交代作用的主要标志如下： l)矿物假象。被交代矿物的原生成分虽已被交代，但其晶体外形得到完好的保存。交代矿物具有被交代矿物的假象， 2)幻影构造。岩石受到强烈的交代作用，原生颗粒只留下模糊的轮廓称为幻影，如硅化颗粒、强白云化岩石中的生物骨壳等。其内部结构甚至其边缘已消失，但因其内部有包裹体存在，故显示出颗粒幻影。 3)交叉、切割、边缘蚕食现象。矿物或颗粒被自形晶体或镶嵌结构的晶体切割或溶（侵）蚀。 4) 残留的矿物包体。残留的矿物包体表示外面矿物是交代矿物，被包矿物是被交代矿物。 在岩石中发生了多期矿物交代作用时，主要根据矿物间的切割和侵蚀以及包裹现象来判断其生成顺序。,2.1.5重结晶作用 1、概念： 由非晶体变为结晶体、由小晶体重新组合结成大晶体的作用(过程)，重结晶过程是矿物的内能降低变得稳定的过程。 矿物的多形转变是一种较复杂的广义的重结晶作用。在一般情况下，当一种矿物转变为另一种更稳定的矿物相时，只发生晶格和形状及大小的变化。,2、常见类型： 重结晶现象和矿物的多形转变主要发生于碎屑岩的填隙物中。 胶结物的重结晶作用，可使砂岩的碳酸盐胶结物形成典型的连晶或嵌晶结构,还常使非晶质蛋白石向玉髓及石英的转化。 隐晶质的胶磷矿转变为显晶质的磷灰石，隐晶质的高岭石转变为鳞片状或蠕虫状的结晶高岭石，也是常见的重结晶作用。 在碎屑沉积岩埋藏成岩作用过程中，最有意义的多型转变有文石胶结物向方解石的转化及高镁方解石转变为低镁方解石。但后者在转变过程中，有镁离子的滤失。,2.1.5溶蚀作用 1、概念： 碎屑岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物（后两者统称为自生矿物），包括最稳定的石英和硅质胶结物，在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作用。溶解作用的结果形成了砂岩中的次生孔隙。这种固相物质进入溶液同时形成次生孔隙的作用(过程)即溶解作用。,3 储集岩的孔隙演化,（一）碎屑岩原始孔隙度的恢复 （二）压实作用对孔隙度的影响 （三）胶结作用损失的孔隙 （四）溶解作