储集岩孔隙演化及其控制因素

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1、储集岩孔隙演化及其控制因素碎屑岩储层及其储集性能既受沉积相的控制，又受到成岩作用的强烈影响。高能环境形成的高渗透砂体由于强烈的成岩作用改造可能变为低渗透砂体甚至为非渗透砂体。因此，在评价和预测碎屑岩储层时，还必须详细研究成岩作用对砂体储集性能的影响及控制成岩作用的地质因素。第一节碎屑岩成岩作用与孔隙演化根据成岩作用对砂体孔隙演化的影响，可将碎屑岩成岩作用类型分为二大类：(1)降低砂体孔渗性的成岩作用，主要有机械压实作用和胶结作用，其次为压溶作用和重结晶作用；(2)增加砂体孔渗性的成岩作用，主要为溶解作用。交代作用对孔隙的影响不大

2、，但可为后期溶解作用提供更多的易溶物质从而有利于溶解作用的进行。一、成岩作用与孔隙的形成和破坏现代沉积中的陆相沉积砂层，孔隙度一般大于35%，有的可高达50%，但地下碎屑岩的孔隙度都不同程度地低于现代沉积砂层，一般小于25%，有的可低到10%以下，这主要是成岩作用影响的结果，其中主要为压实作用和胶结作用的破坏，在较深层（＞3000m）还有压溶作用。另一方面，砂体溶解作用又可形成次生孔隙，从而增高孔隙度。1.压实作用及其对孔隙的破坏(1)压实成岩效应机械压实作用是沉积物在上覆重力及静水压力作用下，发生水分排出，碎屑颗粒紧密排列而使

3、孔隙体积缩小、孔隙度降低、渗透性变差的成岩作用。经机械压实作用后，沉积物会发生许多微观变化，主要有：(a).碎屑颗粒的重新排列，从游离状到接近或达到最紧密的堆积状态；(b).塑性岩屑挤压变形；(c).软矿物颗粒弯曲进而发生成分变化；(d).刚性碎屑矿物压碎或压裂。机械压实作用的最终成岩效应是减小粒间体积，使原始孔隙度降低。沉积物被压实固结的程度可称为压实作用强度。定性表征压实作用强度的方法通常是通过岩石薄片观察碎屑颗粒的接触关系。随着压实强度的增大，碎屑颗粒接触依次为点接触、线接触、凹凸接触、缝合接触。压实作用强度也可进行定量表

4、征。表征方法较多，在此介绍二种：A.颗粒填集密度测量一般是在岩石薄片中进行测定、统计和分析。薄片下统计填集密度的公式为：显然，填集密度越大，压实强度也越大。根据颗粒填集密度，按研究区最大原始孔隙度计算压实后损失的孔隙度，并按一定井段间隔计算孔隙压实梯度，以反映压实作用强度。根据这种方法可对压实作用强度进行分级(表3—1)。表3—1压实作用强度分级(引自裘亦楠，1994)压实作用强度弱压实急剧压实强压实颗粒填集密度＜70%70%～90%＞90%压实后损失的孔隙度＜10%11%～27%27%孔隙压实梯度＜1%，100m＞1%，100

5、m0.5%,±100mB.压实率通过砂体原始孔隙体积与压实后的粒间体积进行对比，计算压实率。压实率反映了砂体压实后原始孔隙体积降低的百分比。上式中，原始孔隙体积可通过岩石颗粒粒度和分选性应用Sneider图版进行估算，而压实后粒间体积一般是通过薄片估算的。粒间体积包括孔隙体积、胶结物体积和泥质杂基体积。在压实率计算中，最好在每个深度段选择不同岩性进行计算，并建立不同岩性的深度—压实率剖面。根据压实率，可对砂体压实作用强度进行评价(表3—2)。表3—2压实作用强度分级压实作用强度弱压实中等压实强压实压实率＜50%50%～70

6、%＞70%损失的孔隙度＜10%10%～25%＞25%(2)压实作用的控制因素影响机械压实强度的因素很多，如埋藏深度、沉积物组分、粒度、分选、早期胶结作用、地温梯度、异常高压带等。①埋藏深度的影响随埋藏深度增加，压实强度也增加，孔隙度明显降低。Selley(1978)收集了许多地区孔隙度与埋深之间关系的资料，编制了孔隙度与埋藏深度的关系图(图3—1)。在浅处（500ｍ以内），孔隙度急剧降低，压实速率大，然后稳定压实，3000ｍ以下压实影响很小。图3—1未变质盆地中孔隙度与埋深关系图(据Selley，1978）贝丰等在实验室对干粘土

7、、干纯石英砂及其混合物作了压实模拟实验，并得出不同的压实曲线(图3—2)。总的来说，孔隙度随着上覆地层压力的增加呈指数形式降低。这种关系可用相应的数学表达式来表示：式中　　φ——随压力而变化的孔隙度，%；φ0——原始孔隙度，%；p——上覆地层压力,×10-3mPa；c——与压实速率、沉积物粒度等有关的常数。②沉积物组分的影响沉积物组分形变特征对压实作用的影响也很大。机械上不稳定的岩石组分(如泥岩岩屑)，在埋藏过程中易压实变形而降低沉积物原始孔隙度。根据碎屑岩组分的形变特点，可分为弹性形变组分和塑性形变组分(表3—3)，后者对压实

8、作用比较敏感。图3—2干粘土及石英砂的压实曲线(据贝丰，1985)A－典型干粘土的压实曲线；B－干纯石英砂的压实曲线；C－干粘土与干砂不同比例混合的压实曲线表3—3碎屑岩组分的形变类型形变类型形变特点矿物碎屑岩石 碎屑填隙物弹性形变组分去掉载荷可以恢复原形石英、