碎屑岩成岩作用探讨

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在漫长的成岩作用过程中存在许多的方面都要比沉积物沉积过程复杂，比如岩石埋藏前的组分和组构、埋藏成岩过程中的温度、压力、水介质的酸碱度等条件、沉积物沉积速度和埋藏速率、埋藏水的动力环境、成岩作用过程中次生矿物的形成和溶蚀等等。因此对于我们来说研究碎屑岩成岩作用就显得尤为困难，尤其体现在研究和预测那些相对埋藏深度大、孔隙度渗透率不好的碎屑岩储层；而即使在现今各种先进技术和方法投入使用下，对于致密砂岩储层中油气资源评价依然存在着许多问题。国内外学者为了解决上述问题做了大量的工作，在他们的研究过程中不断地发展了许多新的认识，产生许多新的观点。在当前和今后的油气勘探过程中，成岩作用仍将在地下岩石孔渗分布、储层发育机制与质量预测中起到至关重要的作用，而随着油气勘探的不断发展进步，碎屑岩成岩作用也将进一步得到完善。

1 碎屑岩成岩作用研究现状及发展趋势

如前所述影响成岩作用的因素极多、成岩过程非常繁杂，岩石成分和组构的复杂性、温度、压力的多变性、流体来源的广泛性等条件都对其有影响。同时沉积体系、古气候变化、盆地沉降与折返等因素也对碎屑岩储层孔隙的演化过程产生影响。我国碎屑岩成岩作用研究现状包括以下几个方面：次生孔隙形成和发育演化机理研究；原生孔隙在成岩过程中的保存的研究；碎屑岩成岩相研究；有机质热降解机理研究；化学热力学平衡理论研究；沉积体系、温压、流体性质、沉积盆地构造发育情况等因素综合分析；现代层序地层学、构造学、地震地层学、沉积学、石油地质学、矿床学等学科和成岩作用的密切相连。

今后成岩作用的发展趋势为：持续进行成岩作用热力学模拟以及开展实验模拟成岩作用过程；结合盆地对成岩作用进行系统分析强化成岩作用研究；探究地层水的不同来源对成岩作用的影响。

2.1 建设性成岩作用

2.1.1 大气水的注入

大气水对地下岩石孔隙发育发生影响的时间和地点体现在以下四个方面：沉积物沉积期或成岩作用初期、构造活动等原因使部分地层路出地面、由于海（湖）平面的下降形成的地层不整合面之下、特殊情况下，地下岩石遭受到的淋滤作用。

2.1.2 环边绿泥石胶结物

研究表明绿泥石对碎屑岩的孔隙能起到一定的保护作用，具体体现在：成岩作用早期形成的环边绿泥石胶结物及其早成岩阶段之后的再生长会增强岩石骨架的抗压能力和强度，另一方面该种条件下的绿泥石可以起到隔离碎屑石英和孔隙流体的作用，而限制自生石英的生长使原生孔隙保存下来。

2.1.3 溶蚀作用

在不同的地质条件下碎屑岩中的碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物等，都可以发生溶蚀作用，研究发现溶蚀作用是次生孔隙形成和改善储层条件的主要因素。

2.1.4 裂缝作用

裂隙一方面能提高砂岩储层的排烃能力，另一方面可成为油气的储集空间。裂缝能够使岩石中的孔隙得以连通，极大改善储

层性能[4]。

2.2 破坏性成岩作用2.2.1 机械压实作用

成岩过程中，压实作用使储集砂岩的粒间孔隙中孔隙水排出，使岩石孔隙减少；如果碎屑岩存在较多的塑性碎屑，在强的压实作用下刚性颗粒将会嵌入塑性碎屑，流体无法通过吼道进入孔隙而形成致密层。

2.2.2 压溶作用

沉积岩在压力作用下发生的溶解称为压溶作用。压溶作用使颗粒边缘的晶格溶解，颗粒间以凹凸，甚至缝合线接触[5]。石英砂岩中压实压溶作用是储层物性变差的主要原

因之一[6]。

2.2.3 胶结作用

在温度和压力变高的条件下，流体中过饱和成分沉淀而发生胶结作用。原始沉积的碎屑颗粒稳定性各不相同，在成岩作用过程中发生分解形成其他矿物，当含量到达一定值时就会发生胶结作用。

2.2.4 次生加大作用

矿物的自生加大作用使储层物性变差，发育强烈时甚至能堵塞孔吼。加大作用可以在相同的底质上加大，也可以在不同的底质上沉淀，如绿泥石、高岭石等的衬边胶结，白云石和方解石胶结，石膏、沸石类矿物的

胶结等[6]。

2.2.5 交代作用

当岩石中发生一种矿物取代另一种矿物的现象时就产生了交代作用。伴随着交代作用的发生，岩石中新组分进入原有组分析出。一般情况下纯粹的交代作用对储层物性只能起到较小的作用，但是胶结交代作用可以使储层物性极大的变差[6]。

3 碎屑岩成岩作用在油气储层物性的影响

随着埋深的的增加和成岩过程的进行不断进行成岩作用不断地改变储层的物性[7]。成岩A亚期伴随着埋深的加大，压实作用使原生孔隙不断变少；而早成岩B亚期，随着地温的增大，有机质进入半成熟阶段时会发生压溶作用。至晚成岩A+B亚期，地层中的有机质在埋深和古地温继续增大的条件下逐步进入成熟阶段，将生产大量的CO2和有机酸使孔隙流体变成酸性，导致岩石成分中的易溶组分溶蚀生产次生孔隙，该时期次生孔隙大量发育。而到达晚成岩C期，在成岩作用或构造破裂作用的条件下依然能形成少量的次生孔隙，但此时由于储层已经非常致密而不会对孔隙度产生较大的贡献。多数情况下，成岩过程中岩石孔隙度的发育会显现类似规律。当然由于不同的盆地中沉积物的沉积环境、物质组成、埋藏速度、古地温梯度等因素的不同，储层的成岩作用历程、成岩作用等级也不尽相同，储层物性的发育程度及变化特征也可能出现较大的差异。

参考文献

[1] 刘建清，等.成岩作用的研究现状及展望[J].石油实验地质，2006，28（1）：65～77

[2] 杨晓宁，等.碎屑岩次生孔隙形成机制[J].大庆石油学院学报，2004，28（1）： 4～7

[3] 黄成刚. 砂岩孔隙的形成机制探讨[J].2005，1（2）：181～184

[4] 西北大学地质系编译. 碎屑岩的成岩作用[M].西北大学出版社，1986

[5] 曾允孚，夏文杰.沉积岩石学[M].1986.

[6] 何自新.鄂尔多斯盆地上古生界图册[M].石油工业出版社

[7] 姜在兴.沉积学[M].石油工业出版社，2003