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1、鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩碱性溶蚀作用碱性溶蚀作用 西北大学 田建锋2009年9月全国博士生学术会议全国博士生学术会议油气资源与可持续发展油气资源与可持续发展主要内容主要内容1 1 研究背景及区域地质特征研究背景及区域地质特征2 2 孔隙特征及其成因分析孔隙特征及其成因分析3 3 孔隙演化及结论孔隙演化及结论参考文献参考文献1 1 研究背景及区域地质特征研究背景及区域地质特征u孔隙孔隙是油气赋存的主要场所，是油气勘探、开发最是油气赋存的主要场所，是油气勘探、开发最重要重要的的研究对象之一。研究对象之一。u不同不同成因成因的孔隙的孔隙类型类型具有完全不同具有完全不同
2、控制因素控制因素，正确识别孔，正确识别孔隙成因是恢复孔隙演化和进行储层预测的基础，特别是次隙成因是恢复孔隙演化和进行储层预测的基础，特别是次生孔隙的识别尤为关键。生孔隙的识别尤为关键。u次生孔隙次生孔隙的的成因类型成因类型，即：（，即：（1 1）酸性酸性溶蚀孔；（溶蚀孔；（2 2）碱性碱性溶蚀孔；（溶蚀孔；（3 3）热循环对流热循环对流溶蚀孔。溶蚀孔。研究背景研究背景u自上过世纪七十年代自上过世纪七十年代Schmidt和和MacDonald提出次生溶蚀孔以来，提出次生溶蚀孔以来，Surdam(1989)、梅博文（梅博文（1991）、）、蔡春芳（蔡春芳（1997）、）、罗孝俊罗孝俊（2001）、
3、）、郭春清（郭春清（2003）、李汶国（）、李汶国（2005）等大量学者的研）等大量学者的研究，取得了丰硕的成果。究，取得了丰硕的成果。次生孔隙次生孔隙5个限制条件：个限制条件：1)富烃源岩与储层相邻（短富烃源岩与储层相邻（短途运移）；途运移）；2)储层地质年代晚于白垩纪储层地质年代晚于白垩纪（时代新）；（时代新）；3)储层经历简单的埋藏史储层经历简单的埋藏史（单旋回）；（单旋回）；4)有机酸在泥岩中居留时间有机酸在泥岩中居留时间不长（反应时间短）；不长（反应时间短）；5)有流体流动和运移通道。有流体流动和运移通道。但是对与酸性溶蚀孔相对应的碱性溶蚀孔，只有少数学者但是对与酸性溶蚀孔相对应的碱
4、性溶蚀孔，只有少数学者(陈陈忠等忠等,1996;邱隆伟等邱隆伟等,2001,2002)研究了石英颗粒的碱性溶蚀现研究了石英颗粒的碱性溶蚀现象和溶蚀机理，而对碱性溶蚀的形成条件、演化等缺乏深入研究。象和溶蚀机理，而对碱性溶蚀的形成条件、演化等缺乏深入研究。u 鄂尔多斯盆地晚三叠系延长期为一大型鄂尔多斯盆地晚三叠系延长期为一大型淡水内陆湖泊淡水内陆湖泊，形，形成了一套近千米厚的成了一套近千米厚的河河-湖三角洲湖三角洲沉积地层沉积地层(何自新等何自新等,2004)2004)，三角洲（水下）分流河道砂体是主要的储集层，以，三角洲（水下）分流河道砂体是主要的储集层，以细砂细砂岩为主，分选较好，磨圆中等，
5、成分成熟度低，主要为岩为主，分选较好，磨圆中等，成分成熟度低，主要为长石砂岩长石砂岩和岩屑长石砂岩，和岩屑长石砂岩，杂基含量低杂基含量低，发育，发育绿泥石绿泥石、（铁）、（铁）方解石方解石、浊沸石浊沸石、石英和高岭石等胶结物。、石英和高岭石等胶结物。区域地质特征区域地质特征u延长组砂岩延长组砂岩孔隙度孔隙度8 815%15%，一般认为孔隙类型主要包括，一般认为孔隙类型主要包括原生原生粒间孔（粒间孔（或剩余粒间孔）、或剩余粒间孔）、长石溶孔长石溶孔、岩屑溶孔岩屑溶孔、浊沸石溶浊沸石溶孔孔、碳酸盐溶孔，其次为晶间孔、铸模孔、杂基内微孔、碳酸盐溶孔，其次为晶间孔、铸模孔、杂基内微孔(何何自新等自新等
6、,2004),2004)。u最重要要的孔隙类型是最重要要的孔隙类型是所谓的原生粒间孔所谓的原生粒间孔，也是本次研究的，也是本次研究的主要对象，其内发育主要对象，其内发育等厚状孔隙衬里绿泥石等厚状孔隙衬里绿泥石（即绿泥石胶结（即绿泥石胶结原生孔隙相原生孔隙相(柳益群柳益群,1996,1996；李文厚等；李文厚等,1998;,1998;王琪等王琪等,20052005），下面称为），下面称为绿泥石孔隙绿泥石孔隙。耿99：1985.83m耿31：2048.39m2 2 孔隙特征及其成因分析孔隙特征及其成因分析、孔隙度小孔隙度小，而绿泥石，而绿泥石孔径相对较大（孔径相对较大（0.020.15mm）耿99
7、：1974.75m耿17：2007.5m0.1mm00.1mm0资24,长2A、绿泥石、绿泥石硬度小硬度小、且绿泥石包膜存在明显的晶间孔；、且绿泥石包膜存在明显的晶间孔；B、研究区主要为、研究区主要为长石砂岩长石砂岩，石英胶结不发育石英胶结不发育，即使在缺乏绿，即使在缺乏绿泥石胶结的地方，石英胶结也很少超过泥石胶结的地方，石英胶结也很少超过3%，而绿泥石的胶结却，而绿泥石的胶结却常常大于常常大于3%。A、绿泥石胶结提高了岩石的抗压实能力；、绿泥石胶结提高了岩石的抗压实能力；B、绿泥石胶结抑制了石英自生加大。、绿泥石胶结抑制了石英自生加大。绿泥石对绿泥石对孔隙保护孔隙保护但但是是2、部分绿泥石孔
8、隙中或、部分绿泥石孔隙中或溶蚀残余物溶蚀残余物内可见不透明的物内可见不透明的物质（主要为质（主要为钛铁质钛铁质，一部分为沥青质），且溶蚀残余，一部分为沥青质），且溶蚀残余物周围物周围无绿泥石包膜无绿泥石包膜.0.1mm0金油12井，694.55m耿31井，2049.82m耿17：2007.5m未知颗粒未知颗粒抗打磨能力差抗打磨能力差、且相对、且相对不稳定不稳定的、同时的、同时含钛铁质含钛铁质的颗的颗粒，且未知颗粒粒，且未知颗粒溶蚀溶蚀发生发生在长石溶蚀之前在长石溶蚀之前，而长石颗粒在酸性，而长石颗粒在酸性条件下很不稳定，因此说明未知颗粒溶蚀时期，不是典型的酸条件下很不稳定，因此说明未知颗粒溶蚀
9、时期，不是典型的酸性成岩环境，而是有利于未知颗粒溶蚀的另一种成岩环境。性成岩环境，而是有利于未知颗粒溶蚀的另一种成岩环境。3、绿泥石的含量、绿泥石的含量26%，最高达到，最高达到11%，平均值为，平均值为3.9%（面积百分含量），铁质（面积百分含量），铁质（FeO）的平均含量）的平均含量在在25%以上以上,是典型的是典型的富铁绿泥石富铁绿泥石。单位体积内砂岩中FeO的含量=3%=3%（体积）（体积）25%25%（铁质含量）（铁质含量）33（相对密度）（相对密度）=0.0225=0.0225（绿泥石的相对密度在2.683.40之间，且随Fe的含量增加而增加，这里取3.0）元素元素k k比比ZAF
10、ZAF修正修正值值重量百分比重量百分比%原子百分比原子百分比%氧化物氧化物重量百分比重量百分比%Mg-(Ka)0.000780.26410.16710.4177MgO 0.2771 Al-(Ka)0.035630.36705.482012.3443Al2O3 10.3580Si-(Ka)0.165420.457120.436444.2089SiO2 43.7200K-(Ka)0.027860.71062.21383.4399K2O 2.6667 Ca-(Ka)0.130690.75669.753814.7857CaO 13.6474Fe-(Ka)0.280660.695222.799124.8
11、035FeO 29.3307耿143井，2267.97 位置位置地质时代地质时代储集层储集层沉积相沉积相1SyriaTriassicKahar滨海滨海1NorwayJurassicHaltenbanken潮控三角洲潮控三角洲2South TexasOligoceneVicksburg海相浅水三角洲海相浅水三角洲3NorwegainJurassicTiljeTofteGarn滨海滨海4Northern GermanyPermianRotliegend滨海风成砂滨海风成砂鄂尔多斯三叠系延长组湖泊三角洲四川盆地（川西）侏罗系、三叠系上沙溪庙、须家河组河流-湖沼准噶尔盆地侏罗系河流-三角洲-湖泊还有苏
12、北盆地、南襄盆地、松辽盆地等都有发现。据据Jeffry，2001据据Billault，2003中中-基性火山岩风基性火山岩风化产生铁质胶体化产生铁质胶体通过河流搬运通过河流搬运入海口因海水电解入海口因海水电解质的作用，发生铁质的作用，发生铁的絮凝的絮凝铁质来源铁质来源0.25mm0耿31：2046.58m沿7井胶体絮凝胶体絮凝黑云母蚀变黑云母蚀变三角洲平三角洲平原原三角洲前三角洲前缘缘淡水湖泊淡水湖泊耿39井，2047.06m黑云母：含量一般不超过黑云母：含量一般不超过5%，空间分布很不均匀，与绿泥，空间分布很不均匀，与绿泥石分布也无明显的正相关性，石分布也无明显的正相关性，且蚀变的程度并不高
13、（不超过且蚀变的程度并不高（不超过15%）。）。单位体积砂岩中黑云母能提供单位体积砂岩中黑云母能提供的铁质不超过的铁质不超过0.005。中基性火山物质溶蚀：杂基和颗粒中基性火山物质溶蚀：杂基和颗粒主要证据：主要证据：A、延长组沉积时期地震、火山活动活跃、延长组沉积时期地震、火山活动活跃B、粒度细、成分成、粒度细、成分成熟度低、结构成熟度熟度低、结构成熟度中中低，但绿泥石孔低，但绿泥石孔隙发育处，杂基含量隙发育处，杂基含量低，特别是在陕北，低，特别是在陕北，杂基含量小于杂基含量小于2%，部分层段甚至小于部分层段甚至小于1%。0.2mm0芦评9塞36井，1067.82m C、未知颗粒具有、未知颗粒
14、具有全消光的特征，残全消光的特征，残余物质中可见钛铁余物质中可见钛铁质残余。质残余。0.1mm0耿17：2007.5mD、单位体积内要提供、单位体积内要提供0.0225的铁质的铁质酸性酸性28.7%,中基性中基性:7.813.5%。同时考虑到还有其他来源的铁质，则实际需要的中基性火山同时考虑到还有其他来源的铁质，则实际需要的中基性火山物质大约物质大约711%（大约（大约23%杂基溶蚀，杂基溶蚀，59%颗粒溶蚀）。颗粒溶蚀）。同生成同生成岩期岩期早成岩早成岩A期期早成岩早成岩B期期中成岩中成岩A期期3 3 孔隙演化及结论孔隙演化及结论火山爆发和火山爆发和地震活动地震活动各种岩各种岩石碎屑石碎屑快
15、速快速破碎破碎富火山岩颗粒和富火山岩颗粒和杂基的沉积物杂基的沉积物搬运搬运沉积沉积压压实实埋埋深深孔隙度孔隙度36%36%原生孔隙原生孔隙大量减少大量减少大量水大量水解溶蚀解溶蚀绿泥石大绿泥石大量生成量生成压实减少：压实减少：18%溶蚀增加：溶蚀增加：8%绿泥石占用：绿泥石占用：3%剩剩 余：余：23%绿泥石进绿泥石进一步生长一步生长石英胶结石英胶结压实减少：压实减少：8%溶蚀增加：溶蚀增加：2%绿泥石占用：绿泥石占用：1%其他占用：其他占用：2%剩剩 余：余：14%有机酸释有机酸释放溶蚀放溶蚀碳酸盐、高岭石、碳酸盐、高岭石、石英胶结石英胶结压实减少：压实减少：2%溶蚀增加：溶蚀增加：3.5%
16、胶结占用：胶结占用：3.5%剩剩 余：余：12%孔隙演化孔隙演化1、碱性溶蚀作用可以在早成岩阶段发生，且同酸性溶蚀一样可以产生可观的溶蚀孔隙。2、虽然孔隙衬里绿泥石胶结可以保护孔隙，但是在研究区其保护作用十分有限，碱性溶蚀孔隙的提出，极好地解释了绿泥石胶结与孔隙发育的关系。3、绿泥石包膜主要是由中-基性火山物质溶蚀产物结晶而成，它是研究区碱性溶蚀的标志性矿物，因此绿泥石含量的高低，可以指示早期碱性次生孔隙的发育程度。主要结论主要结论1.Bai,Q.H.,2009.Formation process and distribution of laumontite cements in Yancha
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