储层地质学(中国石油大学)-4成岩作用

和次生孔隙的形成。
1、有机酸的形成 在烃源岩生成液态烃之前，干洛根分子就释放出其外围羧 基和酚基，形成一元羧酸和二元羧酸两类水溶性有机酸。 二元羧酸阴离子浓度幅度下降的主要原因是热脱羧作用， 温度高时，二元羧酸就会脱羧转变为一元羧酸和（或）CO2。
2、羧酸和酚基在碳酸盐和铝硅酸盐溶蚀和次生孔隙形成中的
缚石类胶结物：呈粒状、板状、纤维状、针状等。 赤铁矿胶结物：常受含氧孔隙水的分解。 黄铁矿胶结物：形成于强还原环境。在同生成岩阶段的黄铁矿
在电镜下显示为草莓状，由八面体黄铁矿微晶集合而成。在砂
岩油藏中，黄铁矿常富集于油水边界部位。
4、交代作用 （1）概念 一种矿物代替另一种矿物的作用。
（2）类型
储层地质学——成岩作用 及其对储层孔隙发育的影响
（1）成岩作用：是沉积物沉积之后转变沉积岩直至变质作用 之前，或因构造运动重新抬升到地表遭受风化之前所发生的
物理、化学和生物的作用，以及这些作用所引起的沉积物或
沉积岩的结构、构造和成分的变化。 （2）影响因素：较多，但以孔隙水的性质及运动最为重要。 （3）主要类型：压实、压溶、交代、矿物的多形转化、重结 晶等作用。
2、压溶作用 产生：缝合线、微缝合线、未缝合线的缝。 若缝合线中没有不溶残余和自生矿物充填，可作为储集
空间储渗油气。
3、胶结作用 （1）碳酸盐矿物胶结物 古代的：主要为方解石和白云石； 现代的：方解石、文石、镁方解石和白云石。
三种结晶形态：泥晶、纤维晶、较粗的粒状晶体。
影响胶结物晶体形态的因素是镁离子、硫酸根离子、铁离 子的选择性毒害效应，结果使镁方解石成长为数微米宽的纤 维状或泥晶状陡斜菱面体。
4、交代作用 （1）白云石化作用 雾心亮边构造：在 污浊白云石的外缘形成
无色透明的亮边。
环带构造：其中的白云石都呈自形晶，其形成是由孔隙水成 分发生某些变化（成分的变化、结晶速度间断变化等）所致。 现象：形成有色或暗色环带；在阴极射线下，视环带所含
Fe3+ 、Mn2+ 量的变化 显示橙红色、暗红色或不发光。
即：φ=20.91+(22.9/S0)
S0—根据筛析资料作出的碎屑粒度累积曲线图上求得的Trusk 分选系数。（Biblioteka ）储集岩孔隙演化过程中孔隙度的定量计算
（3）百色盆地田东坳陷那读组扇三角洲前缘砂体孔隙度的定 量计算：
（五）碎屑岩成岩阶段划分及其标志
1、成岩阶段划分 （1）分为：同生、早成岩、晚成岩和表生成岩四个阶段。 （2）对应的成岩环境分为：近地表的同生成岩环境、浅埋藏、 深埋藏成岩环境和表生成岩环境。
所发生的变化与作用时期。
3、碎屑岩成岩阶段划分 （1）划分依据 自生矿物分布、形成顺序及自生矿物包裹体的均一温度； 粘土矿物组合及伊利石/蒙皂石（I/S）混层粘土矿物 转化； 岩石的结构、构造特点及孔隙类型； 有机质成熟度；
古地温：包括流体包裹体均一温度、自生矿物形成温度、
I/S混层粘土矿物演化温度。 （2）各成岩阶段划分及其标志
引起岩石中物质的重新分配。
3、胶结作用 （1）概念 孔隙水的溶解组分在砂岩孔隙中沉淀晶出的作用。 （2）胶结物类型 碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、氧化硅矿物、粘土矿物、含铁矿物。 （3）作用结果
起堵塞孔隙，使孔隙性变差的破坏作用。
（4）胶结物类型描述 氧化硅矿物：呈蛋白石、玉髓、石英晶体出现。
向晚成岩阶段过渡期，最终可形成自形锥柱状石英晶体；
7、自生矿物的形成 成岩过程中形成于砂岩孔隙中的化学沉淀矿物。 特点：自形好、数量少、呈局部集中或分散状分布。
8、不一致的溶解作用或蚀变作用 一种复杂的化学作用。原来的碎 屑矿物通过阳离子的交换和得失， 以及某些化学组分的带入或滤失， 就会转变为另一种新矿物。 （1）长石的高岭石化
这种现象不仅可在风化和搬 运过程中由长石的水解作用形成， 也可通过成岩期不一致溶解作用 形成。
二、碳酸盐岩成岩作用及其对储层孔隙发育的影响 有利于孔隙发育的作用：溶蚀作用、白云化作用；
破坏原生孔隙的作用：压实作用、胶结作用。
（一）主要成岩作用对碳酸盐岩储层孔隙发育的影响
1、压实作用
常见（1）颗粒变形；（2）颗粒间的线接触、曲面 （凹凸）接触；（3）颗粒压平、压折或压扁；（4）颗粒 断裂或破裂；（5）颗粒错断；（6）颗粒表皮撕裂、剥离、 揉皱；（7）颗粒畸变；（8）潜穴、鸟眼被压扁等。
伊/蒙（I/S）混层粘土胶结物：根据伊/蒙混层比的变化及有 序度，可分类型：蒙皂石：蒙皂石含量占100%；无序混层：蒙 皂石层（S）在I/S混层中的含量为50%—70%。；部分有序混层： S层占35%—50%的混层；有序混层：S层占20%左右。
混层粘土类型及其转化带与成岩阶段、有机质演化关系。
緑泥石胶结物：晶体形态为（叶）片状、针叶状，常聚集为蔷 薇花状、绒球状、卷心菜状，呈薄边或衬边胶结，或充填胶结。 当緑泥石膜厚度大于3微米时，将抑制长石和石英的次生加大， 有利于保护孔隙。
钾长石、钾云母、伊利石、高 岭石和三水铝石之间的转变关系。
水溶性有机酸的孔隙水可以在深埋几千米的砂岩中引起长 石的高岭石化。
（2）火山玻璃不一致溶解为粘土矿物和氟石类矿物
（3）不稳定岩屑不一致溶解为粘土矿物。 （二）有机成岩作用与无机成岩作用的相互关系及其对储层次 生孔隙形成的影响 影响：导致砂岩中的铝硅酸盐和碳酸盐组分的进一步溶蚀
一、碎屑岩的成岩作用及其对储层孔隙发育的影响 （一）主要成岩作用对碎屑岩孔隙发育的影响 1、压实作用
（1）概念
沉积物沉积后在其上覆水层或沉积层的重荷下，或在构造 形变应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的 作用。 （2）作用结果 内部发生颗粒滑动、转动、位移、变形、破裂，进而导致 颗粒的重新排列和某些结构和构造的改变。 研究资料：在3000米深度，石英砂岩由40%左右的原始孔隙 度降低至30%-10%；在300米深度，所含75%以上的水已被排出。
作用
在砂岩成岩作用过程中，有机质的成岩作用产生的大量有 机水溶酸，影响岩石无机成岩作用的特征和演化，并引起地下
次生溶蚀孔隙的形成。
瑟达姆和克罗斯（1985年）的研究表明：铝硅酸盐和碳酸 盐组分应于何种情况下被保留或被溶蚀，进而有助于次生孔隙 于何时形成或被保存。
（三）砂岩次生孔隙发育带预测 1、利用各成岩反应阶段中矿物共生序列与地下流体中有机酸 的浓度、温度的相互关系预测次生孔隙发育带。
瑟达姆等1985年研究表明：
（1）提出能解释复杂的成岩系统的成岩反应的理想模式； （2）利用成岩反应中的共生序列，预测不同成岩带的成岩作 用及次生溶蚀孔隙的形成。 （3）碳酸盐的第二个溶解过程可能发生在120-160度温度范围
内；
（4）油田水中有机酸的最大值约分布在80-120度的温度范围 内，相当于早成岩B阶段晚期和晚成岩A阶段，应是次生孔隙的 最发育带。
菱形聚晶白云石：一种巨粗晶白云石晶体。多期白云化和重 结晶作用的一种叠加效应。 单偏光下呈一完整单晶体；在正交偏光下，由几个消光
位较接近的小菱形白云石聚晶集合体组成。
对角线构造：在显微镜下呈两条相互垂直又近于对称的，或呈 向菱面体四个晶面夹角发散的褐色或灰褐色帚状条带，也可以 是一条明显、另一条隐约可见甚至不发育。其形成可能与晶体
2、压溶作用 （1）概念 随埋深增加，碎屑颗粒接触点上承受的压力超过正常流体
压力时，溶解度增加，导致晶格变形和溶解，称为压溶作用。
（2）作用结果 产生缝合线构造，引起孔隙缩小； 再次以胶结物的形式沉淀； 石英颗粒外的粘土薄膜有利于压溶氧化硅溶解组分的扩散； 砂岩中长石压溶后可析出新的胶结物； 随着矿物的溶解，尚有AL、NA、K、CA等元素进入孔隙水，
高岭石胶结物：呈假六方片状
晶体，充填于孔隙、裂隙中的 还有火山玻璃、长石的蚀变产 物；在碱性介质、富钾条件下， 高岭石向伊利石转化；在富镁 环境下则向蒙皂石或绿泥石转 化。
伊利石胶结物：呈细鳞片 状、纤维状或毛发状，常 呈颗粒包壳或在孔隙中呈
衬边胶结。衬边伊利石酸
化后溶蚀，使孔隙度增加 10%。 蒙皂石胶结物：呈极细的鳞片集合体，电镜下在碎屑颗粒表面 呈皱纹状薄膜和蜂窝状薄膜。
保存和提高孔隙度的最佳条件： （1）富有机质的源岩与潜在的储层相邻，有利于短途运移； （2）干洛根与矿物氧化剂有紧密联系；
（3）从有机酸或酚的形成到烃形成的演化过程快速；
（4）有适当的流体流动，实质是受助于流体对流的过程； （5）潜在储层中要有通道（裂缝、不整合面，以及原有的孔 隙及渗流通道。） 2、混层粘土迅速转化过程中释放大量层间水引起次生溶孔大
对角线方向结晶力弱，白云石化时被排出的杂质易沿此方向集
次生加大胶结强烈时，次生石英晶面相互呈焊结接触， 使粒间孔隙大为缩小甚至被堵塞。
碳酸盐胶结物： 方解石胶结物：呈粒状、斑块状、衬边产出，但呈连晶胶结 出现最普遍。常交代颗粒。
白云石胶结物： 呈菱形或等轴粒状形态，或环 边胶结，或粒状镶嵌胶结，充
填次生孔隙及裂缝。
粘土矿物：自生粘土矿物胶结 物。
氧化硅与方解石的相互交代作用； 方解石对长石的交代作用； 方解石交代粘土矿物的作用； 粘土矿物交代石英、长石的作用；
方解石、白云石和菱铁矿的相互交代作用等。
（3）影响 石膏化、硬石膏化、碳酸盐化等，易发生溶解，在适宜条 件下可形成次生溶蚀孔隙，有利于孔隙度的增加。
5、重结晶作用和矿物多形转变 （1）晶体的增大作用，少数情况下出现晶体缩小的变化。 （2）重结晶晶体中的包裹体和残留物是重结晶的重要识别标 志。 （3）矿物多形转变：一种矿物转变为另一种更稳定的矿物时， 只发生晶格和形状及大小的变化。常见的：文石胶结物向方解 石的转化；非晶质氧化硅的蛋白石向玉髓及石英的转化等。 6、溶蚀作用 在一定的成岩环境及物性条件下可以发生程度不等的溶蚀 作用和形成次生溶蚀孔隙，油气储层的主要储集空间。 可多次发生，同生及早成岩期，形成溶膜孔隙及组构型溶 孔；中、晚成岩阶段，再次发生溶蚀。成因复杂，次生溶蚀孔 隙的类型众多。