再論“壓吸充注”油氣成藏模式

張善文

（中國石化勝利油田分公司）

再論“壓吸充注”油氣成藏模式

張善文

（中國石化勝利油田分公司）

通過對砂巖儲集層內(nèi)礦物蝕變化學(xué)反應(yīng)平衡量的核定，確定砂巖主要耗水作用，在此基礎(chǔ)上，分析主耗水作用發(fā)生條件及其與生油窗的對應(yīng)性，研究耗水反應(yīng)的油氣地質(zhì)意義。砂巖埋藏過程中，長石高嶺石化耗水作用在各類礦物轉(zhuǎn)化總耗水效應(yīng)中占主導(dǎo)地位，與含油氣盆地?zé)N源巖生油窗對應(yīng)，烴源巖生烴排出的含烴酸性流體促使長石向高嶺石轉(zhuǎn)化。耗水對油氣成藏的作用必須在封存箱內(nèi)進(jìn)行，封存箱內(nèi)砂體的成巖耗水反應(yīng)使其內(nèi)部壓力降低、儲集空間增大，同時烴源巖生烴增壓，源儲間形成巨大的壓力差，油氣因“壓-吸”作用充注砂體而成藏。長石高嶺石化耗水作用在砂體成巖過程中的普遍性決定了“壓吸充注”油氣成藏方式的重要性。建立在濟(jì)陽坳陷深部封存箱內(nèi)砂體成藏機(jī)制基礎(chǔ)上的“壓吸充注”油氣成藏模式可用于解釋全球范圍內(nèi)同類油藏的成因，從而指導(dǎo)該類油藏勘探。圖6參25

長石；高嶺石化；砂巖耗水作用；礦物蝕變；封存箱；“壓吸充注”成藏模式；濟(jì)陽坳陷

0 引言

筆者曾述及，砂巖油氣儲集層中的長石顆粒在其黏土化過程中，能夠?qū)鷰r中的水?dāng)z取到新生礦物高嶺石的晶格間，使沉積巖孔隙水大大縮減，而形成的自生礦物總體積小于原長石顆?？傮w積，從而造成巖石架構(gòu)中孔隙體積絕對值增加和含水量減少，稱其為“耗水作用”[1-2]。將這一認(rèn)識應(yīng)用于渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷巖性油氣藏的成因分析中，發(fā)現(xiàn)“似透鏡狀”巖性油藏缺少斷裂輸導(dǎo)和構(gòu)造圈閉兩個成藏條件，成藏主控因素與儲集層中鉀長石、鈉長石蝕變造成的耗水減壓作用密切相關(guān)，儲集層中由耗水誘發(fā)的能量虧空（地層壓力減小現(xiàn)象）和圍巖高勢區(qū)形成的流勢平衡補(bǔ)償（壓吸效應(yīng)）提供了油氣進(jìn)入儲集層成藏的動力條件。雖然“耗水”現(xiàn)象與濟(jì)陽坳陷某些巖性油藏成藏有關(guān)，但仍存在一些未解疑點：砂巖儲集層中存在多種蝕變礦物，耗水是否僅由長石高嶺石化產(chǎn)生，其他礦物轉(zhuǎn)化的綜合效應(yīng)是否也體現(xiàn)了地質(zhì)體的整體耗水效應(yīng)？全球砂巖型油氣藏是否都含有一定量的長石、是否均存在耗水效應(yīng)？長石蝕變（高嶺石化）在何種條件下發(fā)生？耗水作用與地層水壓實排出的關(guān)系如何、其對成藏有何影響？

本文針對上述問題，通過對砂巖儲集層內(nèi)礦物蝕變化學(xué)反應(yīng)平衡量的核定，確定耗水礦物轉(zhuǎn)化類型及主要耗水作用，分析主耗水作用發(fā)生條件及其與生油窗的對應(yīng)性。根據(jù)砂巖采樣分析及前人研究資料[3-8]，研究耗水反應(yīng)的普遍性及其油氣地質(zhì)意義；根據(jù)耗水作用原理，建立“壓吸充注”油氣成藏模式。深部致密儲集層油氣聚集成藏機(jī)理和成巖期油水替換機(jī)制是近年來探討的焦點[9-17]，“壓吸充注”油氣成藏模式的提出對巖性油氣藏勘探具有重要參考價值。

1 砂巖儲集層中的耗水作用

砂巖油氣藏是世界主要油氣藏類型[18]，也是今后深層勘探的主要目的層系。濟(jì)陽坳陷大量似透鏡狀砂巖油藏的發(fā)現(xiàn)證實油氣不一定向構(gòu)造高部位集中，也可向具有較低滲透能力的深部砂體運移成藏，而關(guān)于這些砂體中原始地層水的去向一直沒有合理解釋，直到巖石中礦物蝕變產(chǎn)生的耗水現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)為止[1-2]。

1.1 長石蝕變耗水的主導(dǎo)性

據(jù)Paxton S T等研究[19]，長石高嶺石化過程中，體積縮小，可產(chǎn)生一定的孔隙空間。根據(jù)弱酸性環(huán)境中鉀長石、鈉長石向高嶺石轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)方程式[20-21]計算得知：1 000 g鉀長石蝕變?yōu)楦邘X石需要97.1 g水，1 000 g鈉長石蝕變?yōu)楦邘X石需要103.1 g水；鉀長石蝕變?yōu)楦邘X石后體積縮小15.4%[1]，鈉長石蝕變?yōu)楦邘X石后體積縮小19.8%[1]；兩類長石的耗水作用明顯增加儲集空間。

通過室內(nèi)實驗分析長石蝕變耗水量。在一組1 000 mL的容量瓶中分別加入100 g長石粉末樣，然后分別加入10%乙酸（pH值約為3）至970 mL。將容量瓶密封后放入90 ℃恒溫烘箱內(nèi)，7 d后觀察發(fā)現(xiàn)，各容量瓶內(nèi)液體體積的損耗值均約為6.75 mL，鏡下觀察反應(yīng)后的粉末樣發(fā)現(xiàn)，長石大多已轉(zhuǎn)化為勃姆石和高嶺石，推斷長石向高嶺石的轉(zhuǎn)化過程使液相體積減少了約6.75 mL。液相體積的減少量除包括長石粉末（100 g）酸溶耗水量之外，還應(yīng)包括少量的容量瓶瓶塞縫揮發(fā)量。為了確定瓶塞揮發(fā)量，使用一組相同容積的容量瓶，分別加入970 mL 10%乙酸溶液（pH值約為3），不加入長石粉末樣品，在90 ℃下恒溫7 d，觀察發(fā)現(xiàn)各容量瓶溶液散失量均值約為1.60 mL。長石酸溶耗水體積應(yīng)為加樣液量總損耗與不加樣液量損耗之差（6.75-1.60 = 5.15 mL），即100 g長石在實驗條件下蝕變需耗水5.15 mL。如果進(jìn)一步延長實驗時間或提高反應(yīng)溫度，則長石蝕變程度更高，單位質(zhì)量巖樣的耗水量相應(yīng)增大。

沉積巖埋藏過程中，其組成礦物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系十分復(fù)雜，在發(fā)現(xiàn)長石高嶺石化存在耗水作用之后，進(jìn)一步考證了其他次生礦物生成的反應(yīng)過程，根據(jù)化學(xué)方程式計算，確定了幾種耗水反應(yīng)類型：弱酸性環(huán)境下蒙脫石高嶺石化和弱堿性環(huán)境下鉀長石綠泥石化、高嶺石綠泥石化、伊利石綠泥石化、白云石和高嶺石向方解石、綠泥石的轉(zhuǎn)化[20-21]。計算其耗水量分別為：1 000 g蒙脫石高嶺石化需62 g水、1 000 g鉀長石蝕變?yōu)榫G泥石需906 g水、1 000 g高嶺石綠泥石化需209 g水、1 000 g伊利石綠泥石化需195 g水、1 000 g高嶺石向方解石及綠泥石轉(zhuǎn)化需139 g水。綜合分析這5類反應(yīng)耗水量對巖石孔隙的影響發(fā)現(xiàn)：鉀長石向綠泥石的轉(zhuǎn)化過程雖然耗水量偏大，但巖石中形成綠泥石總量偏少，推測地層中鉀長石向綠泥石的轉(zhuǎn)化規(guī)模較小，對巖石孔隙的影響不大；其他4類反應(yīng)由于原礦物含量低或反應(yīng)本身耗水量低，對巖石總孔隙度影響亦較小。相對而言，在地質(zhì)體耗水增孔效應(yīng)中，兩類長石高嶺石化產(chǎn)生的耗水作用對巖石總孔隙度的影響多超過75%，甚至超過90%。

1.2 長石蝕變與生油窗的對應(yīng)性

前已述及，長石高嶺石化是砂巖中主要的耗水礦物蝕變類型，因此確定其發(fā)生的條件至關(guān)重要。不同成巖環(huán)境下長石向不同類型礦物轉(zhuǎn)化[22]：中性環(huán)境下長石易向蒙脫石轉(zhuǎn)化，堿性環(huán)境下長石趨向于伊利石化，而弱酸性條件促使長石向高嶺石轉(zhuǎn)化。大量巖礦資料統(tǒng)計證實（見圖1），長石高嶺石化普遍與含油氣盆地生油窗深度相對應(yīng)。

以東營凹陷為例（見圖1）：咸水環(huán)境中沉積的烴源巖（Es4上）在2 500 m及3 500 m深度左右均出現(xiàn)產(chǎn)烴率高峰（分別對應(yīng)低熟及成熟階段），2 500 m左右進(jìn)入排烴門限，3 500 m左右進(jìn)入主排烴期；淡水環(huán)境中沉積的烴源巖（Es3中—下）在2 800 m深度進(jìn)入主生烴期、3 500 m深度附近為生烴高峰，3 000 m左右進(jìn)入排烴門限，3 500 m左右進(jìn)入主排烴階段[23]；高嶺石含量的高峰值集中段與生、排烴高峰段相對應(yīng)。生、排烴過程中，泥質(zhì)巖（烴源巖）中有機(jī)質(zhì)熱演化生成的流體具有弱酸性，常被稱作“含烴酸性流體”[24]。從低熟油開始生成，地層內(nèi)就存在含烴酸性流體。源儲壓差使得流體不斷從泥質(zhì)巖的微結(jié)構(gòu)孔隙中排入砂巖的孔隙內(nèi)，砂巖中的成巖環(huán)境被改造為弱酸性，長石顆粒在這種弱酸性環(huán)境中開始向高嶺石有序轉(zhuǎn)化，同時產(chǎn)生耗水作用。

從油氣成藏角度分析，從烴源巖中排出的油氣需要一個成藏場所；烴源巖主排烴階段砂巖成巖演化一般接近中成巖晚期，巖石結(jié)構(gòu)已趨向致密化，只有少量油氣（與生烴總量相對比）能進(jìn)入其中。先期進(jìn)入的含烴酸性流體不斷促使長石向高嶺石轉(zhuǎn)化，耗水規(guī)模逐漸加大，相應(yīng)地，儲集砂巖體內(nèi)的孔隙空間不斷增加，隨著油氣排出量的增大，儲集空間體積也不斷擴(kuò)張，直到長石基本耗盡為止。油氣進(jìn)入儲集層的過程是一個不斷增加儲集體孔隙空間的過程，油氣生成窗對應(yīng)長石高嶺石化成巖帶；從成因角度而言，含烴酸性流體活動決定了這一特殊成巖帶的發(fā)育。

1.3 砂巖儲集層中長石耗水作用的普遍性

濟(jì)陽坳陷多個油氣藏的成因分析證實，長石在生油窗內(nèi)蝕變所引發(fā)的耗水作用提供了成藏的動力條件[1-2]。若全球范圍內(nèi)砂巖油氣藏均存在這一規(guī)律，則常規(guī)驅(qū)替力成藏理論之外還存在另外一種成藏理論，這一新理論的發(fā)現(xiàn)，可能為全球油氣勘探提供一個全新的方向。

陸相砂巖中長石普遍發(fā)育，則耗水反應(yīng)必然普遍存在；但海相砂巖中長石含量較低，甚至可低于5%，其耗水作用是否也為成藏提供了決定性的動力條件？筆者調(diào)研、統(tǒng)計了渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷二疊系砂巖儲集層及鄂爾多斯盆地二疊系、加拿大阿爾伯達(dá)（Albert）盆地二疊系、美國上白堊統(tǒng)及新西蘭始新統(tǒng)等典型海相致密油氣儲集層（石英質(zhì)砂巖）資料[3-8]，并進(jìn)行了專項分析。

1.3.1 渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷二疊系砂巖儲集層

濟(jì)陽坳陷下古生界砂巖中已發(fā)現(xiàn)多個油氣藏，其中上二疊統(tǒng)上石盒子組奎山段石英砂巖是重要含油氣層段?？蕉问⑸皫r粒度較粗，以中、粗?；虿坏攘橹?，含礫；碎屑成分以石英及石英質(zhì)巖屑為主（見圖2），長石含量一般小于10%（同一樣品中長石種類較為單一，大671井、大677井以鉀長石為主，孤北古3井以斜長石為主）；泥質(zhì)雜基含量一般為5%～10%，呈鱗片—星點結(jié)構(gòu)，成分主要為高嶺石。據(jù)鏡下觀察，長石溶蝕現(xiàn)象普遍，高嶺石經(jīng)常呈顆粒狀集合體產(chǎn)出（見圖3a），推測高嶺石為長石蝕變產(chǎn)物；鏡下可見高嶺石與長石溶蝕殘晶共生（見圖3b）?？蕉紊皫r儲集空間主要為粒間溶孔、高嶺石晶間微孔及長石溶孔，而原生孔隙殘留較少。

圖1 渤海灣盆地東營凹陷烴源巖生排烴門限與成巖演化剖面中高嶺石、長石含量的對應(yīng)關(guān)系

圖2 代表性石英砂巖陸屑組成三角圖

1.3.2 鄂爾多斯盆地二疊系深盆氣砂巖儲集層

鄂爾多斯盆地上古生界石盒子組致密砂巖儲集層是天然氣勘探的主要層系，氣藏氣水倒置[3]。本次研究采集到蘇71井、蘇107井共10塊砂巖樣品，陸源碎屑（見圖2）主要為石英，其次為石英巖屑，含少量結(jié)晶巖屑和粉砂巖屑，基本未見長石；顆粒壓實緊密，填隙物為泥質(zhì)雜基和方解石膠結(jié)物；黏土礦物組成主要為高嶺石、伊利石、綠泥石，其中高嶺石多呈顆粒狀局部集中產(chǎn)出，推測為長石蝕變而來（見圖3c、3d）。盒8段砂巖中長石高嶺石化、伊利石化及溶蝕作用均較發(fā)育[4]。

圖3 代表性石英質(zhì)砂巖儲集層微觀特征

1.3.3 加拿大阿爾伯達(dá)盆地深盆油氣砂巖儲集層

阿爾伯達(dá)盆地油氣產(chǎn)量占加拿大的90%以上，為典型深盆油氣，主要產(chǎn)層為白堊系砂巖[7]。本研究選取白堊系Colorado組Cardium砂巖3塊樣品進(jìn)行了薄片分析（見圖2），樣品巖性為極細(xì)粒巖屑砂巖，富含石英及燧石，長石含量極低，自生石英加大明顯，含部分沉積巖及火山巖屑；儲集空間以粒間孔為主，見鉀長石及富含鉀長石的火山巖屑溶蝕現(xiàn)象。另外，8口井27塊Cardium砂巖樣品X衍射分析資料表明：巖石礦物成分以石英為主，含量一般為50%～75%，平均74.3%；其次為高嶺石，除少部樣品外，含量一般在15%～40%，平均17.2%；含少量或微量長石，含量一般小于10%。可見，砂巖儲集層樣品相對貧長石、富高嶺石，顯示了二者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

1.3.4 美國上白堊統(tǒng)致密氣砂巖儲集層

Tobin R C等對美國Wamsutter氣田Almond組致密氣砂巖儲集層進(jìn)行了巖礦分析[7]。92塊薄片資料表明儲集層巖性主要為細(xì)粒和極細(xì)粒巖屑石英砂巖、巖屑砂巖及長石巖屑砂巖；陸源碎屑以石英為主（含量一般為45%～60%），多晶石英含量一般為1%～2%；斜長石含量小于7%（一般小于2%），鉀長石含量一般小于1%；巖屑主要為沉積巖屑（燧石、頁巖、碳酸鹽巖等）；填隙物以泥質(zhì)雜基較少（含量一般小于6%）、自生石英發(fā)育為特征；鏡下觀察常見巖屑及長石溶蝕現(xiàn)象，部分長石已完全溶蝕成鑄模孔，并見高嶺石交代碎屑顆粒（見圖3e）。

1.3.5 新西蘭始新統(tǒng)致密氣石英質(zhì)砂巖儲集層

Higgs K E等系統(tǒng)研究了新西蘭Taranaki盆地Cardiff-1區(qū)始新統(tǒng)致密氣儲集層的成巖作用、孔隙演化及油氣充注作用[8]。巖心分析資料表明儲集層巖性為中粒—粗粒石英砂巖、巖屑石英砂巖及長石石英砂巖，陸源碎屑成分以富含石英為特征，巖屑也多由石英礦物組成；其他陸源碎屑較少，鉀長石含量小于5%，斜長石含量小于3%，云母含量小于2%。作者研究推測，埋藏初期長石含量為20%～40%，長石經(jīng)歷了早期高嶺石化作用，晚期高嶺石又發(fā)生了伊利石化作用，因而形成目前的貧長石現(xiàn)象，目前的溶蝕孔及次生孔隙充填物、自生石英和白云石所占據(jù)的空間早期可能均為長石顆粒（見圖3f）。

由上述典型海相砂巖分析可見，目前海相砂巖的貧長石現(xiàn)象是礦物轉(zhuǎn)化的結(jié)果，油氣儲集層原始礦物組成中，鉀、鈉長石普遍存在，耗水作用普遍存在于沉積物的埋藏成巖過程之中。

2 封存箱內(nèi)的“壓”、“吸”與“充注”

壓實過程是地層不斷排水的過程，由此分析長石蝕變耗水量遠(yuǎn)小于地層排水量。因而，耗水作用增加孔隙體積的油氣地質(zhì)意義在于特定的成巖階段和環(huán)境。在地層壓實成巖過程中，會形成一些由成巖界面限定或有相對獨立水系統(tǒng)的“封存箱”?！胺獯嫦洹眱?nèi)的壓力勢區(qū)相對獨立，內(nèi)部的耗水缺少外來補(bǔ)償，因此能夠形成負(fù)壓區(qū)域。

2.1 封存箱的界定與意義

界定封存箱是指對其上界深度的確定，不同構(gòu)造區(qū)帶封存箱深度界定值不同。以東營凹陷為例，根據(jù)地層水礦化度分布的連續(xù)性、鉀+鈉離子豐度分布、硫酸根離子含量分布的連續(xù)性等特征[25]（見圖4），確定這一界限深度在2 500 m左右。2 500 m以深地層流體系統(tǒng)基本與外界隔斷，深部地層水的排出與消耗引起地層壓力相應(yīng)增高或虧空。界定封存箱的意義在于，封存箱內(nèi)油氣成藏不受浮力控制，壓力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化被限制在封閉系統(tǒng)內(nèi)，相-勢轉(zhuǎn)化不受構(gòu)造和斷裂影響。

圖4 渤海灣盆地東營凹陷地層水特性與分帶性（據(jù)文獻(xiàn)[25]修改）

2.2 “壓”的源動力

對于一個砂巖沉積體而言，處在某一埋藏深度時：如果尚未進(jìn)入封存箱系統(tǒng)，則地層壓力等于靜水壓力，靜巖壓力約為靜水壓力的2.65倍；如果已進(jìn)入封存箱系統(tǒng)，則地層壓力不同于靜水壓力，或因靜巖壓力的傳遞而產(chǎn)生高壓，或因耗水反應(yīng)產(chǎn)生負(fù)壓。

分析泥巖壓實成巖作用發(fā)現(xiàn)，當(dāng)泥巖致密到一定程度，泥巖中的流體相與“外界”地層水傳導(dǎo)性差，因此泥巖中固液兩相壓力均等，且接近于泥質(zhì)巖在該深度的靜巖壓力。相對于鄰近砂體靜水柱壓力而言，兩者之間存在較大壓差，使得泥巖中的油氣具備向砂體充注的潛勢，從而形成了“壓”的原動力。

2.3 “吸”的負(fù)壓機(jī)制

封存箱內(nèi)的耗水作用所引發(fā)的流體補(bǔ)償趨勢下，由于不存在外部補(bǔ)給，最終將形成負(fù)壓虧空且具有更多的孔隙體積。為達(dá)到壓力平衡，耗水砂巖儲集體本身最終具備了“吸入”的潛能。如前所述，耗水作用與生、排烴窗深度相對應(yīng)，則油氣很容易被“吸入”，在發(fā)生耗水的砂體內(nèi)成藏。

以東營凹陷牛13井—東科1井—王61井區(qū)沙三段砂體為例，由油藏剖面（見圖5）可見，在超壓體系頂界面之下（即封存箱內(nèi)），由于耗水效應(yīng)產(chǎn)生持續(xù)“壓”和“吸”作用，形成了現(xiàn)今油氣賦存成藏狀態(tài)。如果不受構(gòu)造抬升或斷裂作用的影響，耗水作用仍將持續(xù)，最終可使砂體內(nèi)的含油飽和度趨近100%；耗水不完全的地質(zhì)體或后期被破壞的油藏含水量可能會增加。

2.4 相-勢變化與“充注”的量

由于烴源巖和砂體之間源儲壓力的不平衡和構(gòu)造變動，烴源巖和儲集體之間常發(fā)生相-勢變化。一般情況下，源巖勢能大于儲集體勢能，流體運移方向由烴源巖指向成藏砂體。相-勢變化一般是能量大小的變化，即壓差的變化，方向性變化一般發(fā)生在斷裂體系貫穿泥巖層的情況下，有時可在泥巖裂縫中見到新鮮油漬。封存箱內(nèi)由源儲間相-勢變化引起的油氣成藏規(guī)?？梢酝ㄟ^耗水量來評估。

砂巖地層中長石蝕變耗水量計算原理如下：

式中 W——砂巖總耗水量，t；A——單位體積砂巖耗水量，t/m3；V——砂巖總體積，m3；H——砂巖中初始長石體積分?jǐn)?shù)，%；C——長石轉(zhuǎn)化率，%；ρc——長石密度，g/cm3（鉀長石為2.56 g/cm3，鈉長石為2.57 g/cm3）；ω——單位質(zhì)量長石溶蝕耗水量，鉀長石和鈉長石分別為97.1×10-3g/g和103.1×10-3g/g；H1——溶蝕長石體積分?jǐn)?shù)，%；Ho——砂巖中現(xiàn)今長石體積分?jǐn)?shù)，%；G——砂巖中現(xiàn)今高嶺石體積分?jǐn)?shù)，%；ρg——高嶺石密度，2.6 g/cm3；Mg——高嶺石相對分子質(zhì)量，258；Mc——長石相對分子質(zhì)量（鉀長石為278，鈉長石為262）。

以東營凹陷為例[2]，計算可得南坡、北帶和洼陷帶古近系砂巖耗水量分別為77.4×108t、41.9×108t和251.8×108t，總耗水量為（371～395）×108t，對油氣成藏意義重大。

圖5 濟(jì)陽坳陷東營凹陷牛13井—王61井油藏剖面

3 深部成巖演化

如前所述，砂巖耗水主要發(fā)生在烴源巖生、排烴窗內(nèi)，與烴源巖中排出的弱酸性流體所營造的成巖環(huán)境有關(guān)。若埋深加大至生、排烴窗之下，酸性流體耗盡，是否會對成藏產(chǎn)生負(fù)面影響？針對這一問題，對深部成巖演化規(guī)律進(jìn)行再次探索。

3.1 “過生油窗”的成巖演化趨勢

分析東營凹陷深層黏土礦物的組成發(fā)現(xiàn)，4 200 m以深自生高嶺石的數(shù)量急劇減少，至4 800 m以深基本不發(fā)育高嶺石。顯微鏡下研究蝕變礦物的殘晶發(fā)現(xiàn)，殘留的長石和已形成的假六邊形狀自生高嶺石均向伊利石轉(zhuǎn)化，伴有蒙脫石化現(xiàn)象，深層黏土礦物基本為伊利石和混層比較低的伊/蒙混層礦物。

伊利石是弱堿性條件下長英質(zhì)礦物轉(zhuǎn)化（為排水過程）生成的次生黏土礦物，該類礦物在東營凹陷乃至整個濟(jì)陽坳陷深層廣泛分布，是成巖環(huán)境堿性化的標(biāo)志性礦物。伊利石的發(fā)育說明生、排烴窗內(nèi)由含烴酸性流體導(dǎo)致的弱酸性環(huán)境遭到破壞，向深層耗水現(xiàn)象趨于停滯。

3.2 堿性化排水增壓與油氣藏的關(guān)系

進(jìn)入堿性化成巖環(huán)境后，礦物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系發(fā)生變化，使得地層環(huán)境由大量耗水向逐漸增水過渡。該成巖階段發(fā)生于油氣充注之后，由于封存箱并未破壞，水的進(jìn)入可使地層增壓，但不會影響油氣的儲集。隨著埋深進(jìn)一步加大，地層溫度、壓力不斷升高，原油發(fā)生裂解，產(chǎn)生裂解氣，地層流體可以油-水-氣混相形式存在。當(dāng)封存箱被斷裂系統(tǒng)破壞，地層壓力降低，已形成的油氣可再次運移到他處成藏，包括油氣倒灌成藏，諸多油氣藏的發(fā)現(xiàn)已證實這一認(rèn)識的客觀性。

4 “壓吸充注”模式建立與石油地質(zhì)意義

綜上所述，油氣主成藏階段對應(yīng)的生、排烴窗是主要的成巖耗水階段，該階段砂體內(nèi)長石耗水引發(fā)的“吸入效應(yīng)”和烴源巖生烴增壓產(chǎn)生的“壓出效果”相呼應(yīng)，在烴源巖和儲集體之間形成了“壓-吸”充注潛勢，油氣成藏的動力來源多由此“壓-吸”平衡補(bǔ)償產(chǎn)生。這一現(xiàn)象稱之為“壓吸充注”模式（見圖6）。

東營凹陷已發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)巖性油氣藏均為“壓吸充注”成因，通過生、排烴窗內(nèi)砂巖耗水量數(shù)據(jù)可以預(yù)測，深層巖性油藏的規(guī)模和資源量巨大。

圖6 油氣成藏的“壓吸充注”模式圖

5 結(jié)論

沉積巖埋藏過程中，長石高嶺石化耗水作用在各類礦物轉(zhuǎn)化總耗水效應(yīng)中占主導(dǎo)地位，與含油氣盆地?zé)N源巖生油窗對應(yīng)，烴源巖生烴排出的含烴酸性流體促使長石向高嶺石轉(zhuǎn)化。耗水對油氣成藏的作用必須在封存箱內(nèi)進(jìn)行，封存箱內(nèi)砂體的成巖耗水反應(yīng)使其內(nèi)部壓力降低、儲集空間增大，同時烴源巖生烴增壓，源儲間形成巨大的壓力差，油氣因“壓-吸”作用充注砂體而成藏，即“壓吸充注”油氣成藏模式。長石高嶺石化耗水作用在砂體成巖過程中的普遍性決定了“壓吸充注”油氣成藏方式的重要性。

通過計算砂體中長石耗水量可以推測深層巖性油氣藏的規(guī)模和資源量。全球范圍內(nèi)古生界—古近系砂巖型油氣藏中均發(fā)育大量長石（海相代表性石英砂巖致密油氣儲集層缺乏長石系成巖過程中長石損耗所致），長石蝕變對砂體儲集空間的貢獻(xiàn)明顯，油氣“壓吸充注”成藏模式對全球同類油氣藏的勘探具有積極的意義。

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Re-discussion on the reservoir formation by pressure-suck filling

Zhang Shanwen
(Shengli Oilfield Company, Sinopec, Dongying 257015, China)

The dominant water consumption reaction in sandstones was figured out by determining variables in the mineral alteration in sandstone reservoirs, on this basis, the conditions of major water consumption reaction and its correspondence with oil-generating window were analyzed to reveal the petroleum geological significance of water consumption reaction. The kaolinitization of feldspar plays a dominant role in the water consumption reaction during diagenetic stage, which corresponds to the hydrocarbon-generating window, and the acid hydrocarbon-bearing fluid produced by source rocks facilitates the kaolinitization reaction. Water consumption causes the pressure drop and porosity increase in the reservoir formation in the compartment sandstone, at the same time, huge pressure difference between source rocks and reservoirs comes about because strong pressure built up in the source rocks owing to hydrocarbon generation, and the oil and gas are pushed and sucked into the reservoir sands. The universality of the kaolinitization water consumption suggests this “push-suck” mode is very important for reservoir formation. This mode of the Jiyang depression can be used to explain the origin of similar reservoirs across the world, and guide exploration for oil and gas.

feldspar; kaolinization; sandstone water consumption; mineral alteration; compartment; pressure-suck filling; Jiyang depression

TE122.1

A

張善文（1955-），男，山東文登人，博士，中國石化勝利油田分公司教授級高級工程師，主要從事石油地質(zhì)研究和生產(chǎn)管理工作。地址：山東省東營市中國石化勝利油田分公司，郵政編碼：257015。E-mail：skyzsw@slof.com

2013-08-02

2013-10-25

（編輯 王大銳 繪圖 劉方方）

1000-0747(2014)01-0037-08

10.11698/PED.2014.01.04

中國石化股份有限公司科技攻關(guān)項目“東營凹陷地層流體系統(tǒng)演化與油氣成藏研究”（P09010）