第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

117 / 2021-06-06 10:19:22

致密砂岩储层孔隙空间的演化过程:长石溶解、方解石胶结和粘土充填的作用

致密砂岩,孔隙结构,演化过程,成岩作用

致密砂岩油气理论与技术

致密砂岩孔隙结构特征决定了流体在岩石中的行为，然而，岩石中的孔隙尺度大小不一（几埃到几百微米），表面形态各异，这些特征会强烈影响储集能力、传输特性（连通性、曲折度和渗透性）以及吸附能力（比表面积和表面能）。由于岩石孔隙空间随着地质时间、过程而改变，实验表征的孔隙空间数据并不能反映历史沉积、成岩事件发生时的储层特征。因此，阐明岩石孔隙空间演化对许多涉及孔隙大小和孔隙度变化的地质事件具有重要意义，例如沉积盆地中的成岩作用，致密油气的成藏机理、地层中的碳封存事件。

沉积岩的孔隙空间结构受原始沉积颗粒特征和后期成岩作用的共同影响。岩石初始孔隙空间结构取决于原始沉积颗粒特征（矿物种类、颗粒大小、磨圆，分选等），其会被进一步改变通过矿物压实、沉淀和溶解等成岩作用。基于基质和孔隙空间处于动态平衡的原理，建立了评价成岩作用对孔隙空间影响程度的模型，在对松辽盆地上白垩统青山口组致密砂岩的储层特征（矿物组成，孔、渗分布以及孔径分布）表征的基础上，阐述了岩石孔隙空间的演化过程。研究结果显示松辽盆地青山口组砂岩溶蚀作用呈现从边缘溶蚀、部分溶蚀到全颗粒溶蚀的过程，颗粒-孔隙界面粗糙度逐渐增加，导致孔径变大，物性编号分形维数变大，方解石倾向于在粒间孔喉系统内胶结，直到所有空间都被填满，而粘土优先沿孔隙边缘生长，直到粒间孔变成粘土矿物中的粒间孔，这两者都会使孔径变小，孔隙物性变差，分形维数变大（图1）。另外，在青山口组致密储层中，我们发现直径小于1 µm 的孔隙中矿物沉淀和溶解受到了抑制，这种现象不能用界面能效应来解释（矿物优先在大孔隙中沉淀，在小孔隙中溶解）。相比之下，外部流体的输入可以很好地解释这一现象。外部流体优先运移通过大孔喉系统，导致流体性质发生变化，使得矿物优先沉淀或溶解。同时，一个示意图被用来描述这些过程对孔隙空间的影响（图 2）。