關(guān)于A井區(qū)下第三系成巖作用特征分析

曲美靜

摘要：砂巖在沉積作用完成并被埋藏后，進(jìn)入了漫長(zhǎng)的成巖作用階段。遼河斷陷的砂巖從早第三紀(jì)陸續(xù)進(jìn)入了成巖階段。在成巖作用下，巖石的組分及結(jié)構(gòu)發(fā)生了一系列物理的、化學(xué)的變化，砂巖儲(chǔ)集空間的數(shù)量與性質(zhì)也隨之改變，這種改變對(duì)砂巖的儲(chǔ)集性能必然產(chǎn)生程度不一的影響。

關(guān)鍵字：成巖作用;自生礦物;壓實(shí)作用;泥質(zhì)含量

成巖作用不僅是儲(chǔ)集層（砂巖）本身的變化，它是涉及到生油巖、蓋層等多方面錯(cuò)綜復(fù)雜的變化過(guò)程。遼河斷陷作為一個(gè)陸相斷陷盆地，斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈而頻繁，僅西部凹陷可以劃分多個(gè)不同的二級(jí)構(gòu)造單元，雖然不同構(gòu)造單元（地區(qū)）之間成巖作用特征存在一定的差異。

1.成巖階段劃分依據(jù)及標(biāo)志

1.古地溫和地溫梯度

A井區(qū)下第三系地溫梯度為3.3-3.8℃/100m，比正常地溫梯度（3.3℃/100m）略高。在這樣的地溫梯度條件下，埋藏深度多為900-1100m的于樓油層、興隆臺(tái)油層的砂巖基本處于早成巖階段晚期;熱河臺(tái)油層及杜家臺(tái)油層埋藏深度多不大于2500m，砂巖儲(chǔ)層處于中成巖階段中期。

2、自生礦物標(biāo)志

地質(zhì)歷史時(shí)期，自生礦物隨埋藏深度和溫度、壓力的增高而發(fā)生變化，改變?cè)械V物的組合關(guān)系及物理、化學(xué)性質(zhì)，可以反映儲(chǔ)層經(jīng)歷的成巖作用階段。

（1）自生粘土礦物

本區(qū)見(jiàn)有的自生粘土礦物以高嶺石為主，其次為伊利石。自生高嶺石和自生伊利石占砂巖中粘土礦物總量大都不超過(guò)5%，粘土礦物向著伊—蒙混層并最終伊利石化（或綠泥石化）方向演化還有很大距離，表明成巖作用尚處于初期階段。

（2）自生碳酸鹽

本區(qū)砂巖中的碳酸鹽總量不高（2-5%），而且多以?xún)?nèi)碎屑（鮞粒、生物碎屑）形式出現(xiàn)，因而自生碳酸鹽含量更少。區(qū)內(nèi)自生碳酸鹽的析出僅在局部井段中出現(xiàn)，以泥晶方解石或泥微晶方解石形式產(chǎn)出，方解石晶體細(xì)微呈嵌晶狀，成巖階段為早期碳酸鹽類(lèi)型。

（3）自生石英

本區(qū)砂巖中幾乎不見(jiàn)自生石英加大現(xiàn)象，硅質(zhì)加大級(jí)別幾乎為零。

（4）自生黃鐵礦

砂巖中自生黃鐵礦析出現(xiàn)象十分普遍。黃鐵礦（FeS）晶體多以球粒狀呈集合體形式產(chǎn)出，球粒粒徑為10-20m，占據(jù)粒間孔減少部分孔隙。

綜上所述，本區(qū)見(jiàn)有的自生礦物析出類(lèi)型和程度均表明成巖作用尚不夠強(qiáng)烈，是早成巖階段特有的自生礦物類(lèi)型，中、晚成巖階段的代表性自生礦物是高級(jí)別（3-6級(jí)）自生加大的石英，在本區(qū)沒(méi)有見(jiàn)到，甚至連低級(jí)別（1-2級(jí)）的自生加大石英也很難見(jiàn)到。以上各種現(xiàn)象足以說(shuō)明本區(qū)于樓油層和興隆臺(tái)油層的砂巖儲(chǔ)層成巖作用是微弱的。

2.主要成巖事件及特征

成巖階段發(fā)生的各種變化，有些是分階段先后進(jìn)行的，有些是同時(shí)進(jìn)行的，有些則是始終在進(jìn)行的。綜合分析各種資料，對(duì)區(qū)內(nèi)砂巖儲(chǔ)層有影響的成巖事件主要為三種。其中機(jī)械壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層的影響最大，膠結(jié)作用次之，而溶蝕作用對(duì)本區(qū)儲(chǔ)層的影響極小。

1、機(jī)械壓實(shí)作用

機(jī)械壓實(shí)是各種成巖事件最常見(jiàn)并始終進(jìn)行的成巖作用。

A井區(qū)于樓油層和興隆臺(tái)油層的砂巖儲(chǔ)層壓實(shí)程度均較輕，巖性疏松孔隙發(fā)育，除了埋藏時(shí)間較短（相對(duì)于蓮花油層和杜家臺(tái)油層而言）、埋藏深度不大（900-1000m）這二個(gè)重要原因外，同時(shí)以下三方面因素也起著一定作用。

（1）砂巖中泥質(zhì)含量較低不易被壓

當(dāng)砂巖中具有塑性性質(zhì)的粘土礦物含量較高時(shí)，必然減少具有剛性性質(zhì)骨架顆粒的相對(duì)含量，使巖石在整體上剛性減弱而塑性增強(qiáng)，在上覆地層壓力作用下，巖石中的可塑性。

粘土質(zhì)礦物向粒間孔隙流動(dòng)并點(diǎn)據(jù)孔隙，致使巖石體積減少，壓實(shí)程度增高呈致密狀，反之則相反。

本區(qū)砂巖的泥質(zhì)含量普遍不高，抗壓實(shí)能力相對(duì)較強(qiáng)。

（2）骨架顆粒相對(duì)較粗抗壓實(shí)能力較強(qiáng)

砂巖的骨架顆粒越細(xì)就越接近粘土礦物的塑性性質(zhì)，反之則相反。本區(qū)砂巖的骨架顆粒相對(duì)較粗（中—粗粒級(jí)），故抗壓實(shí)能力較強(qiáng)。

（3）砂巖中的巖屑含量較高有利于壓實(shí)作用

本區(qū)砂巖組分中，石英及長(zhǎng)石等剛性礦物組分的相對(duì)含量不高，巖屑組分含量較高，可達(dá)30%左右，而且在巖屑組分中抗壓性不強(qiáng)的中—酸性噴發(fā)巖巖屑含量在巖屑總量中占明顯優(yōu)勢(shì)。因此，就碎屑骨架顆粒組分而言，本區(qū)砂巖易于壓實(shí)。

總的看來(lái)，在機(jī)械壓實(shí)成巖事件中，本區(qū)砂巖所具有各種條件當(dāng)中，除了砂巖中的中—酸性巖屑含量較高有利于壓實(shí)外，其它諸條件，例埋藏時(shí)間、埋藏深度、砂巖的泥質(zhì)含量、砂巖粒級(jí)等因素均不利于壓實(shí)作用，因此砂巖儲(chǔ)層普遍較疏松，以粒間孔為主的孔隙空間損失有限。

2、膠結(jié)作用

膠結(jié)作用種類(lèi)較多，不同的膠結(jié)類(lèi)型發(fā)生于不同階段，就本區(qū)而言，膠結(jié)作用類(lèi)型主要為自生粘土礦物膠結(jié)、早期碳酸鹽膠結(jié)。包括硅質(zhì)膠結(jié)（石英、長(zhǎng)石自生加大）為內(nèi)的其它膠結(jié)類(lèi)型，在本區(qū)十分少見(jiàn)。

（1）自生粘土礦物膠結(jié)

自生粘土礦物膠結(jié)物是在成巖環(huán)境下，經(jīng)化學(xué)沉淀作用充填在原生孔隙或次生孔隙中的各類(lèi)粘土礦物。充填的自生粘土礦物類(lèi)型除了取決于孔隙水的化學(xué)性質(zhì)和介質(zhì)條件，更重要的與其特定成巖階段的粘土轉(zhuǎn)化程度有關(guān)。

經(jīng)薄片鏡鑒、X光衍射、掃描電鏡觀察，可以確認(rèn)本區(qū)下第三系沙一、沙二段（E2S1+E3S2）砂巖中的自生粘土礦物膠結(jié)物以高嶺石為主，也見(jiàn)有少量伊—蒙混層，遠(yuǎn)未達(dá)到深度成巖作用的伊利石化或綠泥石化。

（2）早期碳酸鹽膠結(jié)

本區(qū)早期碳酸鹽膠結(jié)程度較輕，僅見(jiàn)有少量泥晶和泥微晶方解石以膠結(jié)物形式出現(xiàn)于碎屑骨架顆粒之間，對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能影響不大。

3、溶蝕作用

溶蝕作用對(duì)于提高被壓實(shí)砂巖的孔隙度有程度不一的作用，主要發(fā)生于中成巖階段（2000-2400m）晚期（B期），受控于孔隙的化學(xué)性質(zhì)和滲流能力。在此以上成巖階段也有溶蝕現(xiàn)象，例如本區(qū)主力油層段雖處于早成巖階段晚期（B期），但也見(jiàn)有少量溶蝕現(xiàn)象甚至淋濾作用形成的孔隙，但對(duì)孔隙總量的影響極小。

3.結(jié)束語(yǔ)

A井區(qū)主力油層的砂巖是經(jīng)歷了多種成巖作用成為現(xiàn)今面貌，由于各種成巖作用程度相對(duì)較弱，雖然造成部分原生粒間孔隙的損失，但仍保留了數(shù)量可觀的原生孔隙，使之成為具有良好儲(chǔ)集性能的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁志剛，吳敬哲，于濤，李東風(fēng).下遼河西部凹陷下第三系地層及沉積特征，遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） ，2011，30（04）：30～31