砂岩储层的石英胶结作用

【作者】 袁桃； 伊海生； 蔡占虎； 李启来；

【机构】 成都理工大学地球科学学院； 成都理工大学油气藏地质及开发工程重点实验室； 成都理工大学沉积地质研究院；

【摘要】 碎屑岩储集层,尤其是砂岩储层,是陆相油气田的主要储集层类型之一,我国大港、胜利、大庆、克拉玛依等油田主要储集层均属于此类。碎屑岩储层的影响因素较多,而成岩作用占有举足轻重的地位,但其过程十分复杂多变,主要体现在流体来源、成分、压力、温度等的可变性和复杂性。自20世纪80年代以来,砂岩储层及其相应成岩作用的研究成果显著,但致密砂岩储层的研究和预测仍然是个难解决的问题,而该类砂岩中大多都伴随着强烈的压实作用和石英胶结作用。深埋藏砂岩中(通常>2500m),石英胶结物是最为重要的孔隙充填矿物之一,然而其成因及其分布的控制因素仍然是一个具有争议性的议题。主要涉及到矿物学特征及其温压条件、Si O2来源问题、石英胶结作用速度的主要控制因素、运移机制、沉淀机制、胶结作用发生的物理化学条件、油的侵位作用对其的影响、以及石英胶结作用分布规律的预测及模式的建立等的研究。笔者通过对以下5方面内容进行研究探讨分析,期以为未来的相关综合性研究,诸如Si O2的来源、热演化史、运移机制、孔隙压力变化史、局部岩性的变化,以及石油充填记录等,提供理论基础,期以早日实现石英胶结作用分布规律的预测和定量模式。1)深埋藏砂岩中Si O2来源主要为内部来源,包括石英颗粒间的压溶作用、长石的蚀变反应、黏土矿物的转变、非晶质Si O2的溶解等;关于其外部来源,虽然缺乏直接的证据,而且Si O2溶解度较低、要实现石英胶结作用必须要大量流动水等问题的存在,但仍然认为存在来自砂体的外部来源。2)石英胶结作用受到温度的强烈影响,其中石英胶结物的均一化温度可达80℃以上,然而石英胶结作用很可能也是一个受动力学控制的过程,在低温条件下少量石英胶结物也可以缓慢形成,故而石英胶结物的形成是一个低速率持续形成的过程,还是短期内快速形成的过程,是受热力学温度的单因素控制作用,还是热力学和动力学等多因素共同控制作用,至今也并没有得到证实。3)压力(通常指有效地层压力),与超高压砂岩储层相比,石英胶结物在正常压力的砂岩储层中较富集,表明压力对于石英胶结作用是不可忽视的重要控制因素。4)石英胶结物的生长需要依附于干净的石英颗粒表面,故而大多数情况下颗粒表面的黏土矿物包膜、分散状黏土矿物等的存在可能抑制石英胶结作用的进行,然而其抑制的程度则可能需要依据砂岩中残余孔隙水的饱和度、亲湿性和流体压力等来确定。5)油的侵位作用对石英胶结作用的影响主要是抑制作用,主要体现在其对Si O2的运移控制上。更多还原