砂岩溶解作用的形成机理

1、 内容提要内容提要 一砂岩中孔隙的类型一砂岩中孔隙的类型 二砂岩中孔隙的演化情况二砂岩中孔隙的演化情况 三砂岩中次生孔隙的研究意义及发展三砂岩中次生孔隙的研究意义及发展 四次生孔隙的形成机制四次生孔隙的形成机制: 五砂岩中次生孔隙的类型及识别标志五砂岩中次生孔隙的类型及识别标志 砂岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物砂岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物 ，包括最稳定的石英和硅质胶结物，在一定的成岩环境，包括最稳定的石英和硅质胶结物，在一定的成岩环境 中都可以发生不同程度地溶解作用其结果形成了砂岩中都可以发生不同程度地溶解作用其结果形成了砂岩 中的次生孔隙次生孔隙是世界上许多储集层

2、的主要储中的次生孔隙次生孔隙是世界上许多储集层的主要储 集空间，深部次生孔隙砂体的发现，扩大了油气资源的集空间，深部次生孔隙砂体的发现，扩大了油气资源的 勘探新领域对砂岩溶解作用和次生孔隙的研究，已成勘探新领域对砂岩溶解作用和次生孔隙的研究，已成 为当前含油气盆地砂岩成岩作用研究的一个重要方面为当前含油气盆地砂岩成岩作用研究的一个重要方面 一砂岩中孔隙的类型一砂岩中孔隙的类型 碎屑岩碎屑岩 孔隙孔隙 按成因按成因 划分划分 原生孔隙：碎屑颗粒的粒间孔隙，原生孔隙：碎屑颗粒的粒间孔隙， 也包括层间孔及气孔也包括层间孔及气孔 次生孔隙：沉积岩形成后，因淋滤、次生孔隙：沉积岩形成后，因淋滤、 溶蚀、

3、交代、溶解及重溶蚀、交代、溶解及重 结晶等作用在岩石中形成结晶等作用在岩石中形成 的孔隙和裂缝的孔隙和裂缝 在成岩过程中，经压实、胶结及压溶等作用，原在成岩过程中，经压实、胶结及压溶等作用，原 生孔隙将逐渐减少与此同时，可溶性碎屑颗粒和易生孔隙将逐渐减少与此同时，可溶性碎屑颗粒和易 溶胶结物随埋藏深度的增加会发生溶解和交代作用，溶胶结物随埋藏深度的增加会发生溶解和交代作用， 从而促成碎屑岩中次生孔隙的发育从而促成碎屑岩中次生孔隙的发育 二砂岩中孔隙的演化情况二砂岩中孔隙的演化情况 不同成岩阶段孔隙的演化情况不同成岩阶段孔隙的演化情况 人们往往把次生孔隙解释为地层出露地表受大气人们往往把次生孔隙

4、解释为地层出露地表受大气 淡水淋滤溶蚀的结果淡水淋滤溶蚀的结果,而没有认识到地下深部次生孔隙而没有认识到地下深部次生孔隙 发育的机制及其对油气聚集的意义发育的机制及其对油气聚集的意义. 20世纪世纪70年代以年代以 来在砂岩中发现有埋藏大量成岩过程形成的次生孔隙来在砂岩中发现有埋藏大量成岩过程形成的次生孔隙, 并建立了一整套有关砂岩次生孔隙的识别标志并建立了一整套有关砂岩次生孔隙的识别标志 三砂岩中次生孔隙的研究意义及发展三砂岩中次生孔隙的研究意义及发展 随着油气勘探开发和研究的深入随着油气勘探开发和研究的深入,人们发现碎屑岩人们发现碎屑岩 油气储层中次生孔隙的发育是较普遍存在的油气储层中次生

5、孔隙的发育是较普遍存在的.近几十年近几十年 来在砂岩次生孔隙成因机理的研究有了新的进展：来在砂岩次生孔隙成因机理的研究有了新的进展： 1983年年Boles研究了美国加里福尼亚州南部和德克萨斯研究了美国加里福尼亚州南部和德克萨斯 州中新世盆地州中新世盆地,认为斜长石是形成次生孔隙的重要产物认为斜长石是形成次生孔隙的重要产物 .1984年年Surdam在研究矿物氧化剂与次生孔隙的形成时认在研究矿物氧化剂与次生孔隙的形成时认 为为,在许多重要的油气储层中在许多重要的油气储层中,硅酸盐骨架颗粒的溶解可构成硅酸盐骨架颗粒的溶解可构成 孔隙的重要部分孔隙的重要部分 .1985年朱国华研究了陕甘宁盆地三叠

6、系砂岩储层年朱国华研究了陕甘宁盆地三叠系砂岩储层,认为砂认为砂 体中各种长石和浊沸石胶结物的溶蚀十分强烈体中各种长石和浊沸石胶结物的溶蚀十分强烈,有些砂岩中的有些砂岩中的 孔隙几乎全是硅酸盐岩岩屑溶孔孔隙几乎全是硅酸盐岩岩屑溶孔 四次生孔隙的形成机制四次生孔隙的形成机制: 1.大气水的注大气水的注 入入 碎屑岩经受地表大气水的淋滤作用主要发生在：构造抬升碎屑岩经受地表大气水的淋滤作用主要发生在：构造抬升 或海平面下降造成的不整合面之下，以及大气水沿构造断裂带或海平面下降造成的不整合面之下，以及大气水沿构造断裂带 注入等区域注入等区域.大气水的淋滤溶解作用会导致碎屑岩中次生孔隙大气水的淋滤溶解作

7、用会导致碎屑岩中次生孔隙 的广泛发育的广泛发育 1.1大气水注入对次生孔隙形成的影响：大气水注入对次生孔隙形成的影响： 大气水驱动的地下水垂向或侧向大范围地侵入流动大气水驱动的地下水垂向或侧向大范围地侵入流动,这种地这种地 下水的大范围迁移是形成地下流体整体运动和热运动的重要机制下水的大范围迁移是形成地下流体整体运动和热运动的重要机制. 大气水具有高的流速和相对低的温度大气水具有高的流速和相对低的温度,这种不饱和水的高速这种不饱和水的高速 注入以及低温条件下缓慢的反应速度促进了开放系统的成岩作用注入以及低温条件下缓慢的反应速度促进了开放系统的成岩作用, 包括次生孔隙的形成作用包括次生孔隙的形成

8、作用. 碎屑岩中具有较高的可溶类矿物碎屑岩中具有较高的可溶类矿物,如长石矿物易被溶蚀如长石矿物易被溶蚀,可产可产 生大量的次生孔隙生大量的次生孔隙. 被溶蚀的物质随大范围的流体迁移带离溶蚀作用发生区被溶蚀的物质随大范围的流体迁移带离溶蚀作用发生区,产产 生的溶蚀空间得以保存生的溶蚀空间得以保存. .碳酸水的溶解作用碳酸水的溶解作用 有机质的热成熟过程会产生有机质的热成熟过程会产生CO2,并由此形成碳酸并由此形成碳酸,它是参与地它是参与地 下沉积物孔隙形成的另一种重要介质下沉积物孔隙形成的另一种重要介质.在约在约100的条件下的条件下,地下有地下有 机质分解产生机质分解产生CO2,形成碳酸并降低

9、流体的形成碳酸并降低流体的pH值值,从而导致地下碳从而导致地下碳 酸盐矿物和铝硅酸盐矿物的溶解酸盐矿物和铝硅酸盐矿物的溶解.这类作用可以使由碳酸岩矿物这类作用可以使由碳酸岩矿物 和铝硅酸盐矿物胶结的砂岩产生有效孔隙和铝硅酸盐矿物胶结的砂岩产生有效孔隙. 长石的溶解作用是随储集层中液体所含长石的溶解作用是随储集层中液体所含CO2浓度的增加而增浓度的增加而增 大大. 反应所产生的主要产物有高岭石、伊利石和绿泥石反应所产生的主要产物有高岭石、伊利石和绿泥石,它的含量它的含量 取决于浓度、反应时间、原生矿物和地层水最初的成分等取决于浓度、反应时间、原生矿物和地层水最初的成分等 .有机酸的溶解作用有机酸

10、的溶解作用 在深埋藏地层中在深埋藏地层中,孔隙形成的另一重要机制是有机酸孔隙形成的另一重要机制是有机酸(羧酸羧酸)的的 溶解作用，其原因是：溶解作用，其原因是： 沉积盆地中有机质热演化过程中因其脱羧基作用而有沉积盆地中有机质热演化过程中因其脱羧基作用而有 大量的有机酸生成大量的有机酸生成,其生成时间主要在液态烃形成前夕；其生成时间主要在液态烃形成前夕； 与碳酸相比与碳酸相比,有机酸对各种矿物都有着更强的溶解能力有机酸对各种矿物都有着更强的溶解能力; 有机酸阴离子可以络合并迁移铝硅酸盐中的阳离子有机酸阴离子可以络合并迁移铝硅酸盐中的阳离子,在地在地 下下Al的溶解度通常极低的溶解度通常极低,有机

11、酸阴离子的络合作用可以解决有机酸阴离子的络合作用可以解决Al 的迁移的迁移,导致铝硅酸盐的溶解和地下孔隙率的增加导致铝硅酸盐的溶解和地下孔隙率的增加 .碳酸盐的水解作用碳酸盐的水解作用 硅酸盐的水解可以在温度超过硅酸盐的水解可以在温度超过100120的条件下成的条件下成 为碳酸盐矿物溶解的驱动力为碳酸盐矿物溶解的驱动力,高温条件下铝硅盐的平衡可高温条件下铝硅盐的平衡可 以提高酸度以提高酸度,此时将发生碳酸盐的溶解以保持高的此时将发生碳酸盐的溶解以保持高的CO2分压分压. .冷却地层水对碳酸盐矿物的溶解作用冷却地层水对碳酸盐矿物的溶解作用 因压实作用从沉积物中释放出来的流体可以沿断层向上因压实作

12、用从沉积物中释放出来的流体可以沿断层向上 运移运移,从而在断层附近发生流体的冷却作用从而在断层附近发生流体的冷却作用.在断层停止提供在断层停止提供 流体通道的部位流体通道的部位,便可导致流体向与之相邻的岩石渗透便可导致流体向与之相邻的岩石渗透.如果如果 这种岩石含有方解石并具有一定的渗透率这种岩石含有方解石并具有一定的渗透率,在初始状态下处于在初始状态下处于 平衡并含有碳酸钙的孔隙水因遭受冷却作用平衡并含有碳酸钙的孔隙水因遭受冷却作用,其所含的碳酸钙其所含的碳酸钙 变得不饱和变得不饱和,碳酸盐矿物便可在此发生溶解作用碳酸盐矿物便可在此发生溶解作用. 五砂岩中次生孔隙的类型及识别标志五砂岩中次生孔隙的类型及识别标志 砂岩中的次砂岩中的次 生孔隙按成生孔隙按成 因可分为因可分为 溶解孔隙溶解孔隙