鄂尔多斯盆地姬塬地区长8致密储层溶蚀作用模拟及其影响因素

2022年5月17日13:39:02鄂尔多斯盆地姬塬地区长8致密储层溶蚀作用模拟及其影响因素已关闭评论
摘要

王琪 许勇 李树同 苏龙 汪洋 摘要:在明确鄂尔多斯盆地姬塬地区西部长8致密储层基本特点的基础上,利用高温高压储层流体岩石相互作用模拟仪,模拟了长8储层岩石与有机酸溶蚀反应的过程。依据地质条件,采用015 mol·L-1乙酸溶液(pH=2.65)作為反应溶液,模拟温度选溶蚀窗口对应深度的实际古地温(

王琪 许勇 李树同 苏龙 汪洋
摘要:在明确鄂尔多斯盆地姬塬地区西部长8致密储层基本特点的基础上,利用高温高压储层流体岩石相互作用模拟仪,模拟了长8储层岩石与有机酸溶蚀反应的过程。依据地质条件,采用015 mol·L-1乙酸溶液(pH=2.65)作為反应溶液,模拟温度选溶蚀窗口对应深度的实际古地温(87 ℃~ 103 ℃),模拟压力范围为24.70 ~ 30.18 MPa。通过反应前后样品储层特征的变化及溶蚀率对比,分析了长8致密储层的溶蚀特征及影响因素,探讨了其溶蚀过程及溶蚀增孔过程。结果表明:在乙酸的作用下,致密储层长石(钠长石、钾长石)和方解石矿物发生明显的溶蚀反应,并产生沉淀物;根据矿物相对溶蚀率发现,碳酸盐矿物的溶解速率整体上大于长石矿物,其中方解石大于白云石,斜长石大于钾长石;随着温度和压力的增加,方解石溶蚀率先增加后不变,而长石溶蚀率基本呈线性增加,但是方解石刚开始溶蚀率高于长石;致密储层溶蚀过程主要分为3个阶段,分别为方解石胶结物溶蚀过程、长石溶蚀过程和溶蚀后沉淀物充填过程。溶蚀作用使得致密储层的孔隙明显增加,是致密储层增孔的主要成岩作用类型,也是寻找致密储层中“甜点”的关键因素之一。
关键词:致密储层;溶蚀矿物;模拟试验;流体岩石相互作用;X射线衍射;溶蚀率;延长组;鄂尔多斯盆地
中图分类号:P618.130.2文献标志码:A
Dissolution Simulation of Chang8 Tight Reservoir in Jiyuan Area of Ordos Basin, China and Its Influencing Factors
WANG Qi1,2, XU Yong2,3, LI Shutong2, SU Long2, WANG Yang4,
YAN Cancan2,3, MOU Weiwei2,3, LI Yang2,3
(1. National Engineering Laboratory of Exploration and Development on Low Permeability Oil and Gas Field,
Xian 710018, Shaanxi, China; 2. Key Laboratory of Petroleum Resources of Gansu Province/Key Laboratory
of Petroleum Resources Research of Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, Gansu, China;
3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4. State Key Laboratory of
Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China)
Abstract: Based on the study of the basic features of Chang8 tight reservoir in western Jiyuan area of Ordos Basin, the process of dissolution reaction of rock and organic acid of Chang8 reservoir was simulated by the fluidrock interaction simulator of high temperature and pressure reservoir. According to the geological conditions, 015 mol·L-1 acetic acid solution with pH=265 was used as the reaction solution, the simulated temperature was the actual paleogeotemperature (87 ℃103 ℃) corresponding with the depth of dissolution window, and the simulated pressure was 24.7030.18 MPa. The reservoir features and dissolution rates of samples before and after the reaction were compared, and the dissolution features and influencing factors of Chang8 tight reservoir were analyzed, and the dissolution process and porosity enhancement were discussed. The results show that under the action of acetic acid, the dissolution reaction of feldspars (albite and Kfeldspar) and calcite minerals occurs obviously, and produces sediments; according to the relative dissolution rate of minerals, the dissolution velocity of mineral is larger than that of feldspar in whole, and that of calcite is larger than dolomite, and that of plagioclase is larger than potassium feldspar; with the increase of temperature and pressure, the dissolution rates of calcites remain unchanged after the first increase, and the dissolution rates of feldspar increase linearly, but the dissolution rates of calcite are higher than that of feldspars at the beginning; the dissolution process of tight reservoir is divided into three stages, including calcite cement dissolution process, feldspar dissolution process and sediment filling process after dissolution. Dissolution makes the pores of tight reservoirs increasing significantly, and is a main diagenetic type of tight reservoir porosity enhancement, and is also one of the key factors to find the “sweet spot” of tight reservoir.
Key words: tight reservoir; dissolution mineral; simulation experiment; fluidrock interaction; Xray diffraction; dissolution rate; Yanchang Formation; Ordos Basin
0引言
目前在世界大部分地區已发现了致密油气资源[14],其中美国和加拿大在致密油气的勘探开发中获得巨大成功,预计到2020 年年产量可达到15×108 t[5]。中国鄂尔多斯、准噶尔、松辽、渤海湾、四川盆地的致密油气资源丰富,具有非常大的资源潜力,因此,致密油气已成为中国非常规油气开发研究中最现实的领域之一[213]。致密储层的孔隙主要以微米级、纳米级为主,油气渗透规律不符合常规油气的达西定律,无法用常规油气成藏理论来进行研究[2,5,1415]。近年来,邹才能等利用纳米CT、场发射扫描电镜等仪器,在致密储层的孔隙类型及空间分布、连通性方面取得了巨大突破,为致密油气的勘探开发奠定了坚实的地质基础[1621]。致密油气作为非常规油气,具有整体含油气、“甜点”富油气的总体特征,油气主要聚集于相对高孔高渗的“甜点”中[2,5],因此,在致密储层中寻找“甜点”是致密油气勘探的主旋律[2,5,7]。由于压实作用使得致密储层中的原生孔隙比例减少,但溶蚀孔隙在致密储层中占有较高比例,进而使得溶蚀孔隙对致密储层的储集空间尤为重要,因此,系统分析和研究致密储层中溶蚀作用过程与机理是寻找致密储层“甜点”的关键因素之一[2,5,19,2224]。
目前,对致密储层溶蚀孔隙的研究主要以微观观察和定性描述为主[1618,2527],对溶蚀发生过程及影响因素缺乏有效的分析手段,限制了对致密储层溶蚀作用的进一步研究。陈勇等尝试用流体岩石相互作用模拟试验分析了碎屑岩矿物的溶解度、酸性流体与长石的溶解过程以及溶蚀作用对次生孔隙的形成机理,均取得了较好的效果[2832],因此,流体岩石相互作用模拟试验是目前研究致密储层中溶蚀形成过程与机理较为有效和可行的手段之一。基于此,本文在明确鄂尔多斯盆地姬塬地区西部长8致密储层基本特点的基础上,拟通过流体岩石相互作用模拟试验探究致密储层中溶蚀作用形成过程及影响因素;依据鄂尔多斯盆地姬塬地区西部长8致密储层形成的地质条件,在模拟温度、压力、时间条件下建立了致密储层与流体相互作用模拟试验方法,模拟分析了酸性流体对致密储层的矿物、孔隙、面孔率等方面的影响,并分析了溶蚀作用发生过程及溶蚀作用形成机理。其目的是探讨致密储层中酸性流体与长石(钠长石、钾长石)、方解石矿物发生溶蚀作用时需要的各种条件,明确方解石、白云石、斜长石、钾长石的溶解速率及温度和压力对各类溶蚀矿物溶蚀率的影响,确定致密储层中酸性流体与可溶蚀矿物的溶蚀过程及对储层孔隙的具体影响。
1储层基本特征
1.1岩石类型及特征
姬塬地区西部延长组长8储层岩性主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩(图1)。碎屑成分变化较大。长81、长82小层石英体积分数分别为170%~530%、160%~415%,平均值分别为3150%、2720%;长石体积分数分别为75%~565%、45%~535%,平均值分别为245%、287%;岩屑体积分数分别为9.5%~45.5%、58%~435%,平均值分别为24.1%、23.6%,其中以变质岩岩屑(高变岩、石英岩、片岩、千枚岩、变质砂岩)为主(长81、长82小层体积分数分别为124%、131%),其次为火成岩岩屑(花岗岩)、沉积岩岩屑(粉砂岩、泥岩、灰岩、白云岩)和云母(长81小层对应体积分数平均值分别为7.8%、3.8%和4.7%,长82小层对应体积分数平均值分别为8.6%、2.7%和4.1%);胶结物主要为黏土矿物、碳酸盐矿物、硅质,长81小层体积分数平均值分别为66%、39%和17%,长82小层体积分数平均值分别为59%、51%和23%。
图1鄂尔多斯盆地姬塬地区长8储层砂岩成分三角图
Fig.1Triangular Plot of Sandstone Composition of Chang8 Reservoir in Jiyuan Area of Ordos Basin
姬塬地区西部延长组长8储层填隙物较多,长81、长82小层体积分数分别为00%~365%、00%~343%,平均值分别为1040%、836%。杂基主要为水云母和绿泥石,长81小层对应体积分数分别为00%~140%(平均为209%)和00%~30%(平均为059%),长82小层对应体积分数分别为00%~76%(平均为140%)和00%~15%(平均为037%)。胶结物主要为铁方解石和硅质,其次为绿泥石膜和高岭石;长81小层铁方解石和硅质体积分数分别为00%~170%(平均为239%)和00%~70%(平均为170%),长82小层分别为00%~1700%(平均为271%)和00%~100%(平均为230%);长81小层绿泥石膜和高岭石体积分数分别为00%~180%(平均为003%)和00%~100%(平均为300%),长82小层分别为00%~550%(平均为060%)和00%~50%(平均为020%)。
1.2孔隙类型及特征
姬塬地区西部长8储层砂岩长期受成岩作用(尤其是压实作用)的影响,孔隙整体不发育,导致储层致密[3334]。长81、长82小层主要发育残余粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔和晶间孔[图2(a)~(f)],局部可见微裂缝发育。残余粒间孔和长石溶孔是姬塬地区西部长8储层砂岩最主要的孔隙类型,在长81小层中所占比例分别为146%和142%,在长82小层中分别为185%和121%。残余粒间孔是经强烈的成岩作用改造(包括压实作用、胶结作用等)后仍保留下来的少量原生粒间孔,其形态主要为三角形和多边形,呈孤立状分布,连通性较差。长石溶孔是在中晚成岩阶段由于溶蚀作用形成的次生孔隙,一般沿着长石解理缝进行溶蚀,溶蚀后颗粒边缘一般呈港湾状或不规则状,溶蚀孔大小不一,分布不均且形态各异,多见蜂窝状、带状。晶间孔和岩屑溶孔的发育反映出溶蚀作用对长8储层孔隙的贡献较大,也是研究区长8储层孔隙的主要类型,长81小层晶间孔和岩屑溶孔所占比例分别为021%和012%,长82小层分别为018%和009%。另外,通过对比长81、长82小层孔隙发育情况,发现长82小层面孔率(344%)较长81小层面孔率(308%)高,微裂缝(比例为008%)较长81小层微裂缝(比例为004%)更发育。
2试验样品、条件及装置
2.1试验样品
在薄片鉴定、电镜观察、X射线衍射全岩分析、物性分析、沉积相和成岩阶段综合分析的基础上,为了更好地满足试验条件及目的,本次试验选取了姬塬地区西部长8储层中溶蚀作用不强烈、次生孔隙不发育、物性中等—差的12块(长81、长82小层各6块)岩芯作为样品;按照试验装置条件,在同一个岩芯柱上钻取2个直径为2.5 cm、长度为50 cm的小柱体,一块用来做试验反应,另一块用来对比反应前后状态;在此基础上,对岩芯样品的矿物成分进行X射线衍射全岩分析,长8储层样品矿物成分主要为石英、钾长石、斜长石、方解石和高岭石,其具体岩石成分见表1。
2.2试验条件
鄂尔多斯盆地延长组长8段地层水水化学组成比较复杂,地层水矿化度为154 ~10200 g·L-1,平均为3138 g·L-1,主要分布在10 ~ 40 g·L-1之间,其中乙酸占比最高,占有机酸的60%以上[35]。由于溶蚀作用的发生主要是溶蚀矿物和有机酸的存在,为了贴近地质实际,同时兼顾试验的可操作性与试验效果,本次试验采用015 mol·L-1乙酸溶液(pH=2.65)作为反应溶液。通过样品的实际深度计算出样品发生溶蚀作用的溶蚀窗口大致对应的深度(即模拟深度),同时计算出模拟温度及压力(即发生溶蚀作用地层深度的实际古地温、古压力)。6块样品模拟试验的温度范围为87 ℃~ 103 ℃,压力范围为24.70 ~ 30.18 MPa。古地温为15 ℃,鄂尔多斯盆地三叠系古地温梯度为每百米3.5 ℃~ 4.0 ℃[36]。为了实现温度对时间的补偿效果,本次试验选取古地温梯度为每百米4 ℃。刘锐娥等认为乙酸与碎屑岩储层的溶蚀时间主要发生在100 h之内[32],因此,本次试验反应时间设置在100 h之内。另外,考虑到不同反应时间对溶蚀程度的影响,最后确定样品的反应时间范围为24~72 h。具体样品模拟试验条件见表2。
2.3试验装置
本次试验所采用的仪器为中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心公共技术服务中心研制的流体岩石相互作用模拟仪(简称“成岩模拟仪”)。该模拟仪由加温单元、加压单元、自动控制与数据采集单元、分析计量单元、外围辅助单元5部分组成(图3)。该模拟仪采用温压动态控制技术,对不同演化阶段的储层岩石与各种类型的流体进行不同时间、不同温度(温度范围为0 ℃~ 550 ℃)和压力(静岩压力范围为0~280 MPa,流体压力范围为0~120 MPa)条件下的模拟试验,完全能满足本次试验条件。反应流体由超高压电动泵以恒定速度从储液罐注入到高压釜内,使其与样品反应;通过试验前后岩石成分、面孔率、孔隙结构、孔隙渗透率等参数评价储层流体岩石相互作用机理及过程。
3结果分析
为了观察酸性流体对致密储层的溶蚀过程,探讨致密储层发生溶蚀作用的影响因素,本文对选取的鄂尔多斯盆地姬塬地区西部长8储层6个样品依据设定的温度、压力及反应时间进行模拟试验,使储层与乙酸进行反应。本次模拟试验所分析样品是在同一个岩芯上钻取的2个样品,可以进行反应前后对比分析。虽然反应前后的样品钻取于同一个岩芯上,但是2个样品在微观上还是存在一定的差别,尤其是对样品进行原位分析时必然使得分析结果造成一定偏差。为了解决试验条件的限制,本次试验除了镜下观察对比分析外,还通过计算相对溶蚀率和平均溶蚀率来弥补不能进行样品原位分析的技术缺憾。对反应后的样品进行铸体薄片制作,利用显微镜及扫描电镜对样品进行观察,对比分析了反应前后样品的岩石成分、溶蚀矿物体积分数、溶蚀率及沉淀矿物变化,重点分析了可溶蚀矿物中的长石、方解石溶蚀特征及溶蚀率变化。
3.1长石溶蚀特征
通过对样品薄片中的长石显微观察,反应前样品中长石也有溶蚀,在地质历史长期的改造溶蚀过程中,其溶蚀多沿解理缝溶蚀,呈蜂窝状,溶蚀较为完整;本次试验反应后样品薄片中观察到的长石溶蚀具有长石边缘不规则、局部溶蚀,边缘呈港湾状,棱角化变钝[图2(g)、(h)]。通过反应前后长石的溶蚀对比发现,二者在镜下存在一定差别[图4(a)、(b)],说明本次试验过程中,长石发生了溶蚀作用。同时,通过反应前后储层矿物体积分数对比发现(图5),钾长石和斜长石体积分数反应后均减少了,且斜长石体积分数减少程度大于钾长石。研究区长8储层斜长石成分主要为钠长石,试验中发现钠长石较钾长石更易发生溶解,主要原因有:①根据矿物能量原理,在相同条件下,分解钾长石所需要的能量高于钠长石,因此,钠长石较钾长石优先分解(钠长石qμn=2 848.99×4 184 kJ·mol-1,钾长石qμn=2 871.54×4 184 kJ·mol-1,q为矿物能量系数,μn表示矿物化为一个氯化物克分子的分子量);②钠长石溶解速率大于钾长石。以样品JY822为例,计算各个矿物溶蚀率(图5)。从图5可以看出,钠长石溶蚀率与钾长石溶蚀率比值大于原岩中钠长石与钾长石体积分数比值,因此,钠长石溶解速率大于钾长石。
3.2方解石溶蚀特征
通过显微镜及扫描电镜观察反应后样品,发现方解石存在明显溶蚀。反应后样品中多见同一长石颗粒同时出现溶蚀孔及方解石胶结物发育[图2(i)、(j)],此类溶蚀孔是反应中溶蚀先期方解石胶结物而形成的孔隙,这是因为反应前样品未发现方解石胶结物的溶蚀现象。同时,反应前后儲层矿物体积分数对比发现(图5),方解石体积分数反应后明显减少,从22%减少到10%。另外,通过扫描电镜观察反应后样品,可见方解石溶蚀圆化的边缘[图4(c)、(d)],部分方解石只剩下残余斑状。在酸性条件下,方解石主要发生的反应为
CaCO3+2H+→Ca2++H2O+CO2
碳酸盐矿物体积分数的减少幅度大于长石,而其中方解石大于白云石,说明碳酸盐矿物的溶解速率大于长石,其中方解石大于白云石(图5)。通过扫描电镜观察一些石英颗粒表面,偶见孤立的粒内孔,说明方解石局部交代石英后,被溶解形成次生孔隙。另外,通过对比反应前后样品X射线衍射谱图,发现方解石体积分数减小。从图6可以看出,方解石体积分数减小,白云石变化不大,高岭石减小,伊利石、绿泥石变化不大,说明方解石发生了明显的溶蚀作用。
3.3溶蚀沉淀矿物
为了证实岩石在乙酸的作用下发生溶蚀作用,通过扫描电镜观察反应后样品的沉淀物,发现在储层矿物表面生成了一些球状、块状沉淀物,颗粒大小一般为3~9 μm,晶形较差;通过能谱成分分析,发现其成分主要为Si、O、Al、Fe、Na、K[图4(e)、(f)]。季汉成等研究认为在开放体系的试验条件下,此类球状、块状溶蚀矿物沉淀物实质是长石等铝硅酸盐矿物在酸性环境下溶解后就近快速沉淀物[37]。本次试验是一个开放—半封闭的试验条件和过程,在这种环境下其沉淀物更不容易被搬运带走,因此,反应后存在大量溶蚀沉淀物,也印证了乙酸储层岩石相互作用之后,储层发生了溶蚀反应。
3.4溶蚀增孔率特征
对比反应前后样品铸体薄片,发现反应后样品相对于反应前样品的孔隙明显增加,其主要为溶蚀孔,粒间溶蚀扩大孔有较小幅度的增大,而粒内溶孔(长石粒内溶孔、岩屑粒内溶孔)有较为明显的增大[图4(k)、(l)]。另外,统计发现反应后样品面孔率相对于反应前样品有较为明显的增加,增加率平均为25%,最大为44%,最小为13%(图7)。
4溶蚀影响因素及过程
储层岩石发生溶蚀受岩石成分、有机酸类型、反应温度、压力及时间的综合影响[2829,31,37]。本次试验在岩石成分和有机酸类型一定的条件下,重点分析溶蚀反应过程中温度、压力及时间对溶蚀作用的影响,以此来探讨致密储层中溶蚀作用的影响因素。
4.1温度、压力影响
在储层成岩演化过程中,由于储层埋藏深度增加,地层温度和压力也随之增加,所以温度和压力是储层成岩作用的关键影响因素。为了分析地层温度和压力对储层溶蚀作用的影响,本次试验对反应后48、72 h样品采用不同的反应温度和压力,发现随着温度、压力的增大,长石相对溶蚀率明显逐渐增大,在溶解初期方解石相对溶蚀率一般高于长石,但随着温度、压力的增大,其相对溶蚀率趋于平稳,最终小于长石(图8)。
4.2时间影响
在储层成岩演化过程中,时间无疑是储层重要的影响因素[29]。相对于地质形成演化漫长的时间来说,模拟试验反应时间十分短暂,但是本次试验依然能表现出时间对储层发生溶蚀作用的影响。本次试验基于储层平均溶蚀率变化来确定时间对发生溶蚀的影响作用。由于样品基本情况有所差别,为了消除试验中样品的影响,引入溶蚀系数的概念:平均溶蚀率为相对溶蚀率与溶蚀系数的比值;溶蚀系数(DC)是易溶组分(碳酸盐+长石)与总矿物体积分数的比值;相对溶蚀率为反应前后样品质量差与原岩质量的比值。
平均溶蚀率可以反映反应前后样品的溶蚀率,基本消除了因样品自身差异而造成的溶蚀差别,使得不同样品的溶蚀程度具有可对比性。从图9可以看出,随着时间的增加,平均溶蚀率基本呈递增变化,在24 h内增大,24~56 h内基本保持平稳,56~72 h内又明显增大。具体来说,随着时间的增长,长石溶蚀率明显逐渐增大,方解石溶蚀率呈现先增后减的过程,但整体溶解初期的方解石溶蚀速率一般高于长石(图9)。
4.3时间、温度和压力综合影响
时间、温度、压力组合1~3分别为56 h、95 ℃、27.44 MPa,
64 h、103 ℃、30.18 MPa和72 h、103 ℃、30.18 MPa
图10溶蚀作用中时间、温度、压力与相对溶蚀率的关系
Fig.10Relationship Between Time, Temperature,
Pressure and Relative Dissolution Rate Under Dissolution
储层在成岩演化过程中受到时间、温度和压力综合影响,因此,综合分析时间、温度和压力对储层溶蚀作用的影响是认识储层溶蚀的关键。模拟试验结果表明:随着时间、温度和压力的增长,长石溶蚀率明显呈线性增大;方解石溶蚀率变化复杂,溶解初期的溶蚀率逐渐增大并趋于稳定,一般高于长石,但随着时间、温度和压力的增长,其溶蚀率小于长石。从图10可以看出,钠长石的溶蚀率较钾长石高,因而方解石是最早被溶蚀的矿物,并首先提供大量次生孔隙。
4.4溶蚀过程
储层溶蚀作用是一个缓慢而复杂的过程,也是储层孔隙形成的关键所在[22,28]。由于储层岩石成分的差异,酸性流体的不同和反应温度、压力的不同,溶蚀过程存在一定差异[2832]。模拟试验结果表明,鄂尔多斯盆地姬塬地区西部长8储层溶蚀过程存在3个主要阶段(图11):第1阶段为方解石胶结物溶蚀过程,储层内粒间充填方解石和长石溶蚀孔中充填方解石胶结物发生明显的溶蚀,使得储层溶蚀孔隙增加;第2阶段为长石溶蚀过程,储层内长石颗粒发生溶蚀,使得边缘变得不规则并呈港湾状,其中斜长石溶蚀要强于钾长石,溶蚀使得储层的孔隙明显增加;第3阶段为溶蚀后沉淀物充填过程,在反应时间较长的样品中,储层矿物表面生成了一些球状、块状沉淀物,颗粒大小一般为3~9 μm,晶形较差,成分主要为Si、O、Al、Fe、Na、K,在環境相对密封的条件下,沉淀物无法搬运带走,只能原地沉淀,堵塞孔隙,从而减少孔隙。
图11长8储层溶蚀过程模式
Fig.11Model of Dissolution Process of Chang8 Reservoir
溶蚀作用之后,储层孔隙明显增加,主要增孔为方解石和长石溶蚀孔;溶蚀沉淀物对孔隙有一定的破坏作用,但是对储层的原始孔隙破坏不大,因为溶蚀作用之后沉淀物在原地产生而破坏溶蚀孔。致密储层中相对“甜点”的形成关键在于寻求溶蚀孔发育的区域,即储层发生溶蚀作用的地质条件及控制因素是寻找致密储层中“甜点”的关键所在,因此,综合分析酸性流体的来源、可溶蚀矿物的成分、温度和压力条件等因素是寻找致密储层中“甜点”的前提。
5结语
(1)压实作用导致鄂尔多斯盆地姬塬地区西部长8储层砂岩致密的主要因素。长8储层岩性主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,发育粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔。
(2)流体岩石相互作用模拟试验研究表明,在乙酸的作用下,长8致密储层中长石(钠长石、钾长石)和方解石矿物发生明显的溶蚀反应,并产生沉淀物。碳酸盐矿物的溶解速率整体上大于长石,其中方解石大于白云石,斜长石大于钾长石;随着温度和压力的增加,方解石溶蚀率先增加后不变,而长石溶蚀率基本呈线性增加,但是方解石刚开始溶蚀率高于长石。
(3)长8致密储层溶蚀过程经历了方解石胶结物溶蚀过程、长石溶蚀过程、溶蚀后沉淀物充填过程3个主要阶段。其中,方解石胶结物溶蚀过程和长石溶蚀过程使得储层的溶蚀孔明显增大,是致密储层增孔的主要阶段。
(4)溶蚀作用使长8致密储层的孔隙明显增加,溶蚀增孔率平均为25%,最大为44%,最小为13%。溶蚀作用是致密储层增孔的主要成岩作用类型,也是在致密储层中寻找“甜点”的关键因素。
参考文献:
References:
[1]SONNENBERG S A,APPLEBY S K,SARG J R.Quantitative Mineralogy and Microfractures in the Middle Bakken Formation,Williston Basin,North Dakota[R].New Orleans:AAPG,2010.
[2]賈承造,邹才能,李建忠,等.中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景[J].石油学报,2012,33(3):343350.
JIA Chengzao,ZOU Caineng,LI Jianzhong,et al.Assessment Criteria,Main Types,Basic Features and Resource Prospects of the Tight Oil in China[J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(3):343350.
[3]赵俊龙,张君峰,许浩,等.北美典型致密油地质特征对比及分类[J].岩性油气藏,2015,27(1):4450.
ZHAO Junlong,ZHANG Junfeng,XU Hao,et al.Comparison of Geological Characteristics and Types of Typical Tight Oil in North America[J].Lithologic Reservoirs,2015,27(1):4450.
[4]张君峰,毕海滨,许浩,等.国外致密油勘探开发新进展及借鉴意义[J].石油学报,2015,36(2):127137.
ZHANG Junfeng,BI Haibin,XU Hao,et al.New Progress and Reference Significance of Overseas Tight Oil Exploration and Development[J].Acta Petrolei Sinica,2015,36(2):127137.
[5]邹才能,朱如凯,吴松涛,等.常规与非常规油气聚集类型、特征、机理及展望:以中国致密油和致密气为例[J].石油学报,2012,33(2):173187.
ZOU Caineng,ZHU Rukai,WU Songtao,et al.Types,Characteristics Genesis and Prospects of Conventional and Unconventional Hydrocarbon Accumulations:Taking Tight Oil and Tight Gas in China as an Instance[J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(2):173187.
[6]姚泾利,邓秀芹,赵彦德,等.鄂尔多斯盆地延长组致密油特征[J].石油勘探与开发,2013,40(2):150158.
YAO Jingli,DENG Xiuqin,ZHAO Yande,et al.Characteristics of Tight Oil in Triassic Yanchang Formation,Ordos Basin[J].Petroleum Exploration and Development,2013,40(2):150158.
[7]杨华,李士祥,刘显阳.鄂尔多斯盆地致密油、页岩油特征及资源潜力[J].石油学报,2013,34(1):111.
YANG Hua,LI Shixiang,LIU Xianyang.Characteristics and Resource Prospects of Tight Oil and Shale Oil in Ordos Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2013,34(1):111.
[8]付锁堂,张道伟,薛建勤,等.柴达木盆地致密油形成的地质条件及勘探潜力分析[J].沉积学报,2013,31(4):672682.
FU Suotang,ZHANG Daowei,XUE Jianqin,et al.Exploration Potential and Geological Conditions of Tight Oil in the Qaidam Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica,2013,31(4):672682.
[9]邹才能,朱如凯,白斌,等.致密油与页岩油内涵、特征、潜力及挑战[J].矿物岩石地球化学通报,2015,34(1):317.
ZOU Caineng,ZHU Rukai,BAI Bin,et al.Significance,Geologic Characteristics,Resource Potential and Future Challenges of Tight Oil and Shale Oil[J].Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,2015,34(1):317.
[10]杨智,侯连华,陶士振,等.致密油与页岩油形成条件与“甜点区”评价[J].石油勘探与开发,2015,42(5):555565.
YANG Zhi,HOU Lianhua,TAO Shizhen,et al.Formation Conditions and “Sweet Spot” Evaluation of Tight Oil and Shale Oil[J].Petroleum Exploration and Development,2015,42(5):555565.
[11]邱振,李建忠,吳晓智,等.国内外致密油勘探现状、主要地质特征及差异[J].岩性油气藏,2015,27(4):119126.
QIU Zhen,LI Jianzhong,WU Xiaozhi,et al.Exploration Status,Main Geologic Characteristics and Their Differences of Tight Oil Between America and China[J].Lithologic Reservoirs,2015,27(4):119126.
[12]王香增,任来义,贺永红,等.鄂尔多斯盆地致密油的定义[J].油气地质与采收率,2016,23(1):17.
WANG Xiangzeng,REN Laiyi,HE Yonghong,et al.Definition of Tight Oil in Ordos Basin[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2016,23(1):17.
[13]杨伟伟,石玉江,李剑峰,等.鄂尔多斯盆地华池地区X96井长7烃源岩地球化学特征及其对致密油成藏的意义[J].地球科学与环境学报,2016,38(1):115125.
YANG Weiwei,SHI Yujiang,LI Jianfeng,et al.Geochemical Characteristics of Chang7 Source Rocks from Well X96 in Huachi Area of Ordos Basin and Their Significance on Tight Oil Accumulation[J].Journal of Earth Sciences and Environment,2016,38(1):115125.
[14]许怀先,李建忠.致密油:全球非常规石油勘探开发新热点[J].石油勘探与开发,2012,39(1):99.
XU Huaixian,LI Jianzhong.Tight Oil:New Hot Spot of Global Unconventional Oil Exploration and Development[J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(1):99.
[15]邹才能,杨智,陶士振,等.纳米油气与源储共生型油气聚集[J].石油勘探与开发,2012,39(1):1326.
ZOU Caineng,YANG Zhi,TAO Shizhen,et al.Nanohydrocarbon and the Accumulation in Coexisting Source and Reservoir[J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(1):1326.
[16]邹才能,朱如凯,白斌,等.中国油气储层中纳米孔首次发现及其科学价值[J].岩石学报,2011,27(6):18571864.
ZOU Caineng,ZHU Rukai,BAI Bin,et al.First Discovery of Nanopore Throat in Oil and Gas Reservoir in China and Its Scientific Value[J].Acta Petrologica Sinica,2011,27(6):18571864.
[17]孙卫,史成恩,赵惊蛰.XCT扫描成像技术在特低渗透储层微观孔隙结构及渗流机理研究中的应用:以西峰油田庄19井区长82储层为例[J].地质学报,2006,80(5):775779.
SUN Wei,SHI Chengen,ZHAO Jingzhe.Application of XCT Scanned Image Technique in the Research of Micropore Texture and Percolation Mechanism in Ultrapermeable Oil Field:Taking an Example from Chang82 Formation in the Xifeng Oil Field[J].Acta Geologica Sinica,2006,80(5):775779.
[18]吴浩,郭英海,张春林.致密油储层微观孔喉结构特征及分类:以鄂尔多斯盆地陇东地区三叠统延长组长7段为例[J].东北石油大学学报,2013,37(6):1217.
WU Hao,GUO Yinghai,ZHANG Chunlin.Characteristics and Classifications of Micropore Structure in Tight Oil Reservoir:A Case Study of the Triassic Yanchang Formation Chang7 in Longdong Area,Ordos Basin[J].Journal of Northeast Petroleum University,2013,37(6):1217.
[19]王崇孝,罗群,宋岩,等.纳米石油地质学:非常规油气地质理论与研究方法探讨[J].石油实验地质,2014,36(6):659667.
WANG Chongxiao,LUO Qun,SONG Yan,et al.Nanometer Petroleum Geology:Discussion About Geology Theory and Research Method of Unconventional Petroleum[J].Petroleum Geology and Experiment,2014,36(6):659667.
[20]韩文学,高长海,韩霞.核磁共振及微、纳米CT技术在致密储层研究中的应用[J].断块油气田,2015,22(1):6266.
HAN Wenxue,GAO Changhai,HAN Xia,et al.Application of NMR and Micrometer and Nanometer CT Technology in Research of Tight Reservoir[J].Faultblock Oil and Gas Field,2015,22(1):6266.
[21]喻建,马捷,路俊刚,等.压汞恒速压汞在致密储层微观孔喉结构定量表征中的应用[J].石油实验地质,2015,37(6):789795.
YU Jian,MA Jie,LU Jungang,et al.Application of Mercury Injection and Ratecontrolled Mercury Penetration in Quantitative Characterization of Microscopic Pore Structure of Tight Reservoirs[J]. Petroleum Geology and Experiment,2015,37(6):789795.
[22]杨晓宁,陈洪德,寿建峰,等.碎屑岩次生孔隙形成机制[J].大庆石油学院学报,2004,28(1):46.
YANG Xiaoning,CHEN Hongde,SHOU Jianfeng,et al.Mechanism of the Formation of Secondary Porosity in Clastic Rock[J].Journal of Daqing Petroleum Institute,2004,28(1):46.
[23]兰叶芳,邓秀芹,程党性,等.鄂尔多斯盆地三叠系延长组次生孔隙形成机制[J].地质科技情报,2014,33(6):128136.
LAN Yefang,DENG Xiuqin,CHENG Dangxing,et al.Formation Mechanisms of Secondary Porosity in the Triassic Yanchang Formation,Ordos Basin[J].Geological Science and Technology Information,2014,33(6):128136.
[24]钟大康,朱筱敏,周新源,等.次生孔隙形成期次与溶蚀机理:以塔中地区志留系沥青砂岩为例[J].天然气工业,2006,26(9):2124.
ZHONG Dakang,ZHU Xiaomin,ZHOU Xinyuan,et al.Phases of Secondary Pore Generation and Dissolution Mechanism:Taking Silurian Asphaltic Sandstone in Central Tarim Basin as an Example[J].Natural Gas Industry,2006,26(9):2124.
[25]吕文雅,曾联波,张俊辉,等.川中地区中下侏罗统致密油储层裂缝发育特征[J].地球科学与环境学报,2016,38(2):226234.
LU Wenya,ZENG Lianbo,ZHANG Junhui,et al.Development Characteristics of Fractures in the MiddleLower Jurassic Tight Oil Reservoirs in Central Sichuan Basin[J].Journal of Earth Sciences and Environment,2016,38(2):226234.
[26]張忠义,陈世加,姚泾利,等.鄂尔多斯盆地长7段致密储层微观特征研究[J].西南石油大学学报:自然科学版,2016,38(6):7080.
ZHANG Zhongyi,CHEN Shijia,YAO Jingli,et al.A Study on Microscopic Pore Characteristics of Tight Reservoir of Chang7 Sedimentation Section of Yanchang Formation,Ordos Basin[J].Journal of Southwest Petroleum University:Science and Technology Edition,2016,38(6):7080.
[27]韩文学,陶士振,姚泾利,等.鄂尔多斯盆地陇东地区长7段致密储层精细表征[J].天然气地球科学,2016,27(5):820826.
HAN Wenxue,TAO Shizhen,YAO Jingli,et al.Tights and Stone Reservoirs Characterization of Chang7 Member in Longdong Area,Ordos Basin[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(5):820826.
[28]陈勇,王成军,孙祥飞,等.碎屑岩储层矿物溶解度与溶蚀次生孔隙形成机理研究进展[J].矿物岩石地球化学通报,2015,34(4):830836.
CHEN Yong,WANG Chengjun,SUN Xiangfei,et al.Progress on Mineral Solubility and Mechanism of Dissolution Secondary Porosity Forming in Clastic Reservoir [J].Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,2015,34(4):830836.
[29]黃思静,杨俊杰,张文正,等.不同温度条件下乙酸对长石溶蚀过程的实验研究[J].沉积学报,1995,13(1):717.
HUANG Sijing,YANG Junjie,ZHANG Wenzheng,et al.Experimental Study of Feldspar Dissolution by Acetic Acid at Different Burial Temperatures[J].Acta Sedimentologica Sinica,1995,13(1):717.
[30]黄思静,黄可可,冯文立,等.成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成:来自鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠系须家河组的研究[J].地球化学,2009,38(5):498506.
HUANG Sijing,HUANG Keke,FENG Wenli,et al.Mass Exchanges Among Feldspar,Kaolinite and Illite and Their Influences on Secondary Porosity Formation in Clastic Digenesis:A Case Study on the Upper Paleozoic,Ordos Basin and Xujiahe Formation,Western Sichuan Depression[J].Geochimica,2009,38(5):498506.
[31]向廷生,蔡春芳,付华娥.不同温度、羧酸溶液中长石溶解模拟实验[J].沉积学报,2004,22(4):597602.
XIANG Tingsheng,CAI Chunfang,FU Huae.Dissolution of Microcline by Carboxylic Acids at Different Temperatures and Complexing Reaction of Al Anion with Carboxylic Acid in Aqueous Solution[J].Acta Sedimentologica Sinica,2004,22(4):597602.
[32]刘锐娥,吴浩,魏新善,等.酸溶蚀模拟实验与致密砂岩次生孔隙成因机理探讨:以鄂尔多斯盆地盒8段为例[J].高校地质学报,2015,21(4):758766.
LIU Ruie,WU Hao,WEI Xinshan,et al.Experimental Study on the Genesis of Secondary Porosity in Tight Sandstone with the Acid Corrosionmodel:A Case from He8 Member of Upper Paleozoic in Ordos Basin[J].Geological Journal of China Universities,2015,21(4):758766.
[33]楚美娟,郭正权,齐亚林,等.鄂尔多斯盆地延长组长8储层定量化成岩作用及成岩相分析[J].天然气地球科学,2013,24(3):477484.
CHU Meijuan,GUO Zhengquan,QI Yalin,et al.Quantitative Digenesis and Digenetic Facies Analysis on Chang8 Reservoir of Yanchang Formation in Ordos Basin[J].Natural Gas Geoscience,2013,24(3):477484.
[34]楚美娟,李士祥,刘显阳,等.鄂尔多斯盆地延长组长8油层组石油成藏机理及成藏模式[J].沉积学报,2013,31(4):683691.
CHU Meijuan,LI Shixiang,LIU Xianyang,et al.Accumulation Mechanisms and Modes of Yanchang Formation Chang8 Interval Hydrocarbons in Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica,2013,31(4):683691.
[35]马海勇,周立发,邓秀芹,等.鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组长8地层水化学特征及其地质意义[J].西北大学学报:自然科学版,2013,43(2):253257.
MA Haiyong,ZHOU Lifa,DENG Xiuqin,et al.The Chemical Characteristics and Geological Significance of Formation Water of Chang8 Subsection in Jiyuan Area of Ordos Basin[J].Journal of Northwest University:Natural Science Edition,2013,43(2):253257.
[36]任战利,赵重远,张军,等.鄂尔多斯盆地古地温研究[J].沉积学报,1994,12(1):5665.
REN Zhanli,ZHAO Zhongyuan,ZHANG Jun,et al.Research on Paleotemperature in the Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica,1994,12(1):5665.
[37]季汉成,徐珍.深部碎屑岩储层溶蚀作用实验模拟研究[J].地质学报,2007,81(2):212219.