油氣儲(chǔ)層中碎屑巖成巖作用的研究

郝海彥

摘 要：油氣資源是人們生活中常用的資源。近年來，伴隨油氣資源開采不斷深入發(fā)展，碎屑巖成巖作用在相關(guān)理論研究方面取得了豐碩成果，并在實(shí)踐考察中獲得了寶貴的第一現(xiàn)場研究資料。本文通過對巖石成巖過程的描述，來進(jìn)一步的對巖石成巖作用對于油氣儲(chǔ)層產(chǎn)生的利弊影響，將碎屑巖成巖作用按常規(guī)劃分為建設(shè)性成巖作用與破壞性成巖作用兩類。

關(guān)鍵詞：油氣儲(chǔ)層 碎屑巖 成巖作用

中圖分類號(hào)：TE112.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）11（a）-0231-02

眾所周知，巖石的形成需要非常長的時(shí)間，是一個(gè)極為漫長的地質(zhì)活動(dòng)與形成的過程。巖石在實(shí)現(xiàn)埋藏之前，需要諸多因素的參與，包括巖石組成與組構(gòu)、沉積物的沉積速度、成巖當(dāng)中的溫度條件、壓力大小以及水介質(zhì)等物理化學(xué)條件、埋藏水的動(dòng)力階梯以及各種巖石在成巖過程中對于沉積組成部分的改造、成巖本身所含有礦物質(zhì)的形成跟溶蝕等等諸多成巖因素，遠(yuǎn)比巖石成巖的沉積過程要復(fù)雜的多[1]。所以，使得相關(guān)專家學(xué)者對于碎屑巖成巖作用的深入研究就顯得十分的困難，對于那些深埋在地層中的原生空隙相對而言發(fā)育還不夠完整的碎巖石儲(chǔ)層仍需要進(jìn)一步的對其發(fā)展進(jìn)行預(yù)測；由膠結(jié)作用這種巖石成巖過程中所造成的致密層，也就是人們通常所說的鈣質(zhì)層的發(fā)現(xiàn)跟預(yù)測依舊是油氣儲(chǔ)層中碎屑巖成巖作用的研究的一個(gè)世界難點(diǎn)。

1 碎屑巖石成巖作用研究現(xiàn)狀

巖石成巖的過程是一個(gè)極為復(fù)雜而漫長的物理運(yùn)動(dòng)與化學(xué)變化的過程，其受到的影響因素也是非常多變的。巖石成巖過程的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在巖石構(gòu)成成分的復(fù)雜性，巖石流體的來源十分廣泛，成巖過程中的溫度與壓力等諸多成巖的條件也是非常多變的。油氣儲(chǔ)層中空隙演化的同時(shí)還受到了巖石沉積體系、古氣候、地質(zhì)盆地的沉降以及折返等諸多因素共同作用與影響，也充分地體現(xiàn)出有機(jī)界與無機(jī)界在長時(shí)間下相互影響的結(jié)果[2]。我國有關(guān)碎屑巖成巖研究的現(xiàn)狀主要包括如下幾方面：（1）有機(jī)質(zhì)的熱降解有機(jī)原理以及巖石次生空隙的研究；（2）化熱學(xué)，也就是人們通常所理解的力學(xué)平衡理論對于巖石成巖過程中，反應(yīng)其熱力學(xué)的條件以及狀況的一個(gè)標(biāo)定；（3）巖石流體、溫度、壓力以及盆地沉降史等諸多學(xué)術(shù)研究為一體的，具有較高綜合性的一份油氣地質(zhì)研究與分析；（4）巖石成巖作用跟現(xiàn)代化地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)之間的研究進(jìn)行緊密結(jié)合。

2 碎屑巖石成巖作用的發(fā)展趨勢

碎屑巖成巖作用的研究在未來的發(fā)展趨勢是比較良好的，在今后油氣儲(chǔ)層中碎屑巖成巖的研究與分析，我們將源源不斷的開展相應(yīng)的巖石成巖試驗(yàn)研究以及成巖作用的熱力學(xué)分析模型；通過地質(zhì)盆地——巖石成巖作用整個(gè)系統(tǒng)分析的創(chuàng)新觀點(diǎn)作為進(jìn)一步深化研究的巖石成巖作用的研究；探討地球地下水層的來源以及對巖石成巖作用的利弊影響。

3 油氣儲(chǔ)層中碎屑巖石成巖作用的研究

3.1 建設(shè)性成巖的作用

3.1.1 大氣水的注入

大氣水對于深埋在地下巖石空隙的發(fā)育、形成以及成長影響的實(shí)踐與地點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：其一，地質(zhì)中沉積物的沉積時(shí)間或者是成巖作用的初始時(shí)期；其二，構(gòu)成巖體活動(dòng)的諸多原因使得一部分巖石表層露出地面；其三，由于海平面、湖水面的上升與下降逐漸形成的地層表面不整齊、溝壑較多；其四，在一些特殊情況之下，地下巖石會(huì)受到淋濾作用的影響。

3.1.2 環(huán)邊綠泥石膠結(jié)物

經(jīng)多年的油氣儲(chǔ)層碎屑巖成巖作用的研究表明，綠泥石對于碎屑巖中空隙的形成能夠起到非常好的保護(hù)作用。具體表現(xiàn)在如下兩方面：一方面，在成巖作用較早時(shí)期的時(shí)候，此時(shí)形成的環(huán)邊綠泥石結(jié)膠物與早期成巖階段之后的繼續(xù)生長會(huì)逐漸的增強(qiáng)巖石本身結(jié)構(gòu)的抗壓能力以及巖石巖體的強(qiáng)度；另一方面，在該條件之下所形成的綠泥石能夠起到將碎屑石英與巖石空隙流體二者進(jìn)行很好地隔離開的作用，進(jìn)而限制了自生石英石的進(jìn)一步生長，最終使得碎屑巖的原生空隙得以很好的保存下來[3]。

3.1.3 溶蝕作用

在不同的地質(zhì)條件之下所形成的碎屑巖的碎屑顆粒、雜基、膠結(jié)物以及交代礦物等組成物質(zhì)，都是能夠互相發(fā)生溶蝕作用的，進(jìn)一步研究與發(fā)現(xiàn)溶蝕作用是有關(guān)于次生空隙形成以及改善油氣儲(chǔ)層條件與環(huán)境的主要因素之一。

3.1.4 裂縫作用

裂縫作用通常包括三方面的作用：其一，可以將油氣儲(chǔ)層中砂石儲(chǔ)層所具有的排烴能力得到很好的提高；其二，能夠?yàn)橛蜌獾膬?chǔ)藏提供更多的空間；其三，裂縫還可以使得巖石當(dāng)中的空隙能夠很好的連貫起來，非常有助于巖石油氣資源儲(chǔ)存性能的改善。

3.2 破壞性成巖的作用

3.2.1 機(jī)械壓實(shí)作用

在巖石形成的過程當(dāng)中，壓實(shí)作用能夠使得儲(chǔ)集砂巖當(dāng)中的顆?？障吨械目障端畬?shí)現(xiàn)一個(gè)很好的排出，使得巖石本身所具有的空隙逐漸減少；假如碎屑巖當(dāng)中存在比較多的塑性碎屑的時(shí)候，在外界壓力較強(qiáng)的壓實(shí)作用之下，會(huì)使得剛性顆粒嵌入塑性碎屑之中，巖石流體將沒有辦法通過巖石孔道進(jìn)入到巖石空隙中，也就無法形成巖石的致密層。

3.2.2 壓溶作用

沉積巖在地殼外界壓力的作用下而發(fā)生的溶解被稱為巖石的壓溶作用。壓溶作用會(huì)使得巖石顆粒邊緣存在的晶體實(shí)現(xiàn)溶解，顆粒與顆粒之間通常以凹凸的狀態(tài)接觸，甚至是以縫合線的形式接觸[4]。在石英巖石當(dāng)中，巖石的壓實(shí)、壓溶作用對于油氣儲(chǔ)層中儲(chǔ)層物質(zhì)發(fā)生性變差異的主要原因之一。

3.2.3 膠結(jié)作用

巖石在外界溫度與壓力逐漸變高的條件下，巖石流體當(dāng)中過于飽和以及所含成分發(fā)生沉淀而產(chǎn)生巖石的膠結(jié)作用。巖石原始沉積下來的巖石碎屑顆粒所具有的穩(wěn)定性是不相同的，在巖石成巖作用的過程之中，會(huì)發(fā)生一定程度的分解，進(jìn)而形成一些其他的礦物質(zhì)，當(dāng)含量達(dá)到一定數(shù)值的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生巖石的膠結(jié)作用。

3.2.4 次生加大作用

巖石中礦物質(zhì)的自生加大作用使得油氣儲(chǔ)層物性慢慢變差，其發(fā)生較為強(qiáng)烈的時(shí)候，甚至可以將巖石的孔道堵塞。加大作用能夠在相同的巖石底質(zhì)上面實(shí)現(xiàn)加大，也能夠在不同的巖石底質(zhì)上面進(jìn)行沉淀。例如：綠泥石、高嶺石等發(fā)生的襯邊膠結(jié)，巖石中的白云石與方解石發(fā)生膠結(jié)，石膏、沸石等類礦物質(zhì)發(fā)生膠結(jié)等等。

3.2.5 交代作用

當(dāng)巖石當(dāng)中發(fā)生了一種礦物質(zhì)逐漸取代另一種礦物質(zhì)現(xiàn)象的時(shí)候就產(chǎn)生了巖石的交代作用[5]。隨著巖石交代作用的發(fā)生，巖石中原有礦物質(zhì)成分的析出以及新組份的進(jìn)入。通常情況下，巖石中的交代作用對油氣儲(chǔ)層發(fā)生物性變化的作用是比較小的。

4 結(jié)語

巖石形成的歷程、條件、環(huán)境以及成巖作用是不同的，我們對其進(jìn)行的研究與分析還有很多欠缺的地方。即便是在當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)非常先進(jìn)的條件之下，對于深埋在地殼內(nèi)部當(dāng)中，對碎屑砂巖做出相關(guān)的經(jīng)濟(jì)評價(jià)依舊是一個(gè)非常難以攻克的課題，受到諸多因素的限制。巖石成巖作用尚待進(jìn)一步的探究。

參考文獻(xiàn)

[1] 張茜，孫衛(wèi)，楊曉菁，等.致密砂巖儲(chǔ)層差異性成巖演化對孔隙度演化定量表征的影響——以鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長63儲(chǔ)層為例[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2017，39（1）：126-133.

[2] 馮佳睿，高志勇，崔京鋼，等.深層、超深層碎屑巖儲(chǔ)層勘探現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2016，31（7）：718-736.

[3] 王璞珺，繳洋洋，楊凱凱，等.準(zhǔn)噶爾盆地火山巖分類研究與應(yīng)用[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2016，46（4）： 1056-1070.

[4] 洪峰，姜林，郝加慶，等.油氣儲(chǔ)集層非均質(zhì)性成因及含油氣性分析[J].天然氣地球科學(xué)，2015，26（4）：608-615.

[5] 沈衛(wèi)兵，龐雄奇，張寶收，等.塔中地區(qū)碳酸鹽巖與碎屑巖儲(chǔ)層物性差異及主控因素[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2015， 21（1）：138-146.endprint