堿性環(huán)境成巖作用及其對(duì)儲(chǔ)集層質(zhì)量的影響
——以準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)碎屑巖儲(chǔ)集層為例

單祥，郭華軍，鄒志文，李亞哲，王力寶

沉積物進(jìn)入埋藏成巖環(huán)境后，隨著溫度、壓力的增加，在孔隙流體作用下發(fā)生一系列的物理及化學(xué)變化，這種埋藏成巖作用對(duì)儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能產(chǎn)生重要影響[1-5]。文獻(xiàn)［6］—文獻(xiàn)［9］提出及建立了碎屑巖及碳酸鹽巖有機(jī)酸溶蝕理論，酸性水溶蝕碎屑巖形成次生孔隙發(fā)育帶的有機(jī)酸溶蝕模式被中國(guó)廣大學(xué)者所采用[10-15]。在此背景之下，研究人員更多地關(guān)注酸性環(huán)境成巖作用下次生孔隙的形成以及分布，而對(duì)于堿性環(huán)境成巖作用對(duì)儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能的影響不夠重視，直到20世紀(jì)90年代之后，才有少數(shù)學(xué)者開始討論堿性環(huán)境成巖作用下硅酸鹽的溶蝕及膠結(jié)作用。文獻(xiàn)［16］注意到儲(chǔ)集層礦物在堿性驅(qū)替劑中可以發(fā)生溶蝕-沉淀，證實(shí)了堿性環(huán)境成巖作用的存在。文獻(xiàn)［17］認(rèn)為，鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段早成巖階段為堿性成巖環(huán)境，發(fā)生硅質(zhì)溶蝕及交代、碳酸鹽礦物膠結(jié)、鈉長(zhǎng)石化等多種堿性成巖作用，并影響儲(chǔ)集層孔隙演化路徑；文獻(xiàn)［18］認(rèn)為，泌陽(yáng)凹陷在早期堿性地層水成巖作用下出現(xiàn)石英顯著溶蝕、長(zhǎng)石大規(guī)模次生加大的成巖特征；文獻(xiàn)［19］發(fā)現(xiàn)四川盆地河包場(chǎng)須家河組的堿性成巖環(huán)境下石英溶蝕現(xiàn)象；文獻(xiàn)［20］研究認(rèn)為，東營(yíng)凹陷陡坡帶沙四段成巖環(huán)境繼承了早期堿性鹽湖的沉積環(huán)境，先后發(fā)生方解石膠結(jié)、早期綠泥石膠結(jié)、石英熔結(jié)、長(zhǎng)石加大等堿性環(huán)境成巖作用；文獻(xiàn)［21］研究認(rèn)為，早期火山物質(zhì)堿性水解是鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組孔隙發(fā)育的主要原因；文獻(xiàn)［22］研究認(rèn)為，塔里木盆地砂巖中存在石英顆粒的邊緣及加大邊溶蝕現(xiàn)象，并把其原因主要?dú)w功于堿性孔隙水溶蝕作用；文獻(xiàn)［23］進(jìn)行堿性地層水對(duì)火山碎屑巖的溶蝕實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究，認(rèn)為堿性水作用下火山碎屑中以石英溶蝕為主，長(zhǎng)石及碳酸鹽礦物溶蝕較弱，并且流紋質(zhì)凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r在120℃及更高溫度下，樣品表面有鈣十字沸石生成；文獻(xiàn)［24］研究微紋長(zhǎng)石在堿液中的溶蝕性質(zhì)，認(rèn)為隨著pH值增高，微紋長(zhǎng)石的溶解性增強(qiáng)；實(shí)際上文獻(xiàn)［25］和文獻(xiàn)［26］很早就通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M，證實(shí)了長(zhǎng)石在酸性和堿性條件下均可以發(fā)生溶蝕，并且隨著酸性和堿性的增強(qiáng)，鈉長(zhǎng)石溶蝕速率均增大。準(zhǔn)噶爾盆地中—下二疊統(tǒng)存在大量的堿性自生礦物，為典型的堿性環(huán)境成巖作用的產(chǎn)物，前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地二疊系沉積相類型及分布演化、儲(chǔ)集層控制因素、成巖相類型及分布等方面做了大量工作，取得一系列的成果[27-33]，但關(guān)于準(zhǔn)噶爾盆地中—下二疊統(tǒng)堿性環(huán)境成巖作用至今未有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，而堿性環(huán)境成巖作用對(duì)于準(zhǔn)噶爾盆地中—下二疊統(tǒng)儲(chǔ)集層孔隙形成以及演化具有十分重要的影響。因此，本文通過大量的鑄體薄片、掃描電鏡等資料，對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)儲(chǔ)集層巖石學(xué)特征、成巖作用特征以及孔隙成因進(jìn)行詳細(xì)研究，探討中—下二疊統(tǒng)堿性環(huán)境成巖作用以及與之相關(guān)伴生的各種孔隙，并分析堿性環(huán)境成巖作用對(duì)儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能的影響，以期為油氣勘探工作提供地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地是中國(guó)西北部大型含油氣盆地之一，其西北緣油氣資源豐富，是新疆油田勘探的主要地區(qū)[27-28]（圖1）。研究區(qū)二疊系自下而上發(fā)育下二疊統(tǒng)佳木河組和風(fēng)城組、中二疊統(tǒng)夏子街組和下烏爾禾組、上二疊統(tǒng)上烏爾禾組，下二疊統(tǒng)埋深為2 500～5 000 m，沉積地層厚度為1 000～1 500 m.鉆井及露頭資料揭示，研究區(qū)石炭紀(jì)—早二疊世火山活動(dòng)頻繁，呈裂隙式噴發(fā)。受火山作用影響，研究區(qū)內(nèi)二疊系發(fā)育多期火山巖及火山碎屑巖。受海西運(yùn)動(dòng)期強(qiáng)烈的推覆構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，斷裂帶上盤二疊系普遍受到剝蝕，斷裂帶下盤地層持續(xù)沉降，形成“箕狀式”斷陷，且地層坡度較大[34]。受此構(gòu)造背景影響，斷裂帶上盤地層的剝蝕提供了大量的物源供給，在陣發(fā)性洪水以及季節(jié)性河流的作用下，在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣形成了大套厚層沖積扇-扇三角洲砂礫巖沉積復(fù)合體[30-32]。因此，研究區(qū)中—下二疊統(tǒng)巖性總體上以灰色—棕色的砂礫巖為主，近湖盆區(qū)出現(xiàn)互層狀（含礫）砂巖及泥巖。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣構(gòu)造位置

2 儲(chǔ)集層巖礦基本特征

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)巖性以巖屑砂礫巖為主，少量的長(zhǎng)石巖屑砂礫巖（圖2）。研究區(qū)下二疊統(tǒng)主要是石炭系以及火山巖區(qū)提供物源，成分成熟度低，表現(xiàn)為石英、長(zhǎng)石含量低，火山巖屑含量高。各層系石英平均含量為1.5%～11.2%，長(zhǎng)石平均含量為6.4%～9.4%，巖屑平均含量為81.0%～93.6%.巖屑主要為凝灰?guī)r，其次為中基性、中酸性噴出巖以及少量花崗巖。填隙物中雜基平均含量為2.0%～3.5%，以伊蒙混層以及火山灰為主。膠結(jié)物平均含量為2.8%～5.9%，主要為沸石類礦物，其次為碳酸鹽礦物、鈉長(zhǎng)石以及綠泥石。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)巖石成分三角圖

3 堿性環(huán)境成巖作用類型及特征

對(duì)中—下二疊統(tǒng)的成巖流體性質(zhì)的判斷主要是基于自生礦物組合與黏土礦物成分。從圖3可以看出，縱向上自生礦物組合和黏土礦物具有明顯的分帶性。以下烏爾禾組為界，中—下二疊統(tǒng)黏土礦物以堿性條件下穩(wěn)定存在的伊蒙混層及綠泥石為主，缺少在酸性條件下沉淀的高嶺石；同時(shí)自生礦物主要為堿性沸石礦物+方解石組合，同樣缺少高嶺石，表明儲(chǔ)集層成巖時(shí)期孔隙流體主要為堿性。

圖3 研究區(qū)二疊—三疊系自生礦物組合及流體性質(zhì)

3.1 沸石類礦物沉淀

根據(jù)大量鑄體薄片、掃描電鏡和電子探針資料分析，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)沸石類礦物主要為濁沸石、片沸石和方沸石3種。濁沸石在偏光顯微鏡下一級(jí)灰白干涉色，常呈連生狀晶體，半充填或全充填粒間孔隙（圖4a），掃描電鏡下呈短柱狀，解理發(fā)育（圖4b）。研究區(qū)濁沸石多以膠結(jié)物形式產(chǎn)出，局部可見濁沸石交代長(zhǎng)石以及火山巖屑，原始孔隙度高、滲透性好的砂巖更利于濁沸石的生成。片沸石在區(qū)內(nèi)也普遍發(fā)育，產(chǎn)狀有2種，一種是以連晶狀全充填孔隙產(chǎn)狀；另一種是交代火山巖屑產(chǎn)狀。單偏光下，片沸石常呈淡紅色，單晶呈板狀或條狀，常以平行連生的集合體產(chǎn)出（圖4c），可見濁沸石和片沸石共生（圖4d）。方沸石掃描電鏡下型態(tài)為四角三八面體，或者不規(guī)則的等軸粒狀，薄片下為均值體。常見凝灰?guī)r屑被方沸石交代，以及粒狀方沸石晶體半充填孔隙（圖4e）?？梢姺椒惺c鈉長(zhǎng)石共生以及方沸石與白云石共生的情況，且見到明顯的方沸石鈉長(zhǎng)石化現(xiàn)象（圖4f）。方沸石容易被酸性流體溶蝕，區(qū)內(nèi)發(fā)育方沸石溶蝕孔隙[35]。沸石類礦物的形成受物源類型、沉積環(huán)境、成巖流體環(huán)境、巖石物性等多種因素控制[36-38]，但總體來說，研究區(qū)沸石類礦物沉淀與火山物質(zhì)的堿性水解密不可分?；鹕轿镔|(zhì)堿性水解—沸石化，是沸石類礦物形成的重要途徑，前人也報(bào)道過巖石成分中的火山物質(zhì)含量與沸石類礦物含量存在正相關(guān)性[37]。文獻(xiàn)［37］認(rèn)為，準(zhǔn)噶爾盆地二疊系火山物質(zhì)沸石化過程為：火山玻璃—斜發(fā)沸石—方沸石—片沸石—濁沸石。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)堿性環(huán)境成巖作用類型及特征

3.2 鈉長(zhǎng)石沉淀

研究區(qū)中—下二疊統(tǒng)碎屑巖中常見自生鈉長(zhǎng)石，正交光下鈉長(zhǎng)石晶體呈板條狀，一級(jí)灰白干涉色，掃描電鏡下也呈自形的板狀晶體。鈉長(zhǎng)石以充填粒間孔、裂縫等產(chǎn)狀出現(xiàn)。關(guān)于自生鈉長(zhǎng)石的來源，文獻(xiàn)［39］認(rèn)為鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組斜長(zhǎng)石濁沸石化過程中會(huì)伴生鈉長(zhǎng)石，其結(jié)果是鈉長(zhǎng)石、濁沸石共生出現(xiàn)。反應(yīng)過程如下：

文獻(xiàn)［40］認(rèn)為，塔里木盆地庫(kù)車坳陷中新生界砂巖儲(chǔ)集層中的鈉長(zhǎng)石，是由于鉀長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化形成的，其結(jié)果是伴隨著鉀長(zhǎng)石和高嶺石的消耗形成鈉長(zhǎng)石和伊利石，反應(yīng)過程如下：

此外，沸石類礦物在成巖后期的礦物轉(zhuǎn)化也可以形成鈉長(zhǎng)石，方沸石鈉長(zhǎng)石化就是鈉長(zhǎng)石形成的重要途徑，濁沸石也可以鈉長(zhǎng)石化。

通過大量薄片鑒定，研究區(qū)中—下二疊統(tǒng)鈉長(zhǎng)石常與方沸石伴生（圖4f），以及出現(xiàn)在火山碎屑的溶蝕孔中（圖4g），表明鈉長(zhǎng)石具有多成因特點(diǎn)。綜上認(rèn)為，研究區(qū)鈉長(zhǎng)石可以是火山玻璃水化—沸石化—鈉長(zhǎng)石化，以及火山巖屑中的斜長(zhǎng)石蝕變鈉長(zhǎng)石化形成。中—下二疊統(tǒng)大量的火山碎屑為鈉長(zhǎng)石形成提供了多種物質(zhì)來源以及可能的形成路徑，值得注意的是，不同物質(zhì)的鈉長(zhǎng)石化需要滿足一定的溫壓條件。

3.3 黏土礦物轉(zhuǎn)化及沉淀

黏土礦物作為母巖物質(zhì)的風(fēng)化產(chǎn)物，其對(duì)于氣候條件、成巖環(huán)境有著很好的指示性[41]。高嶺石一般認(rèn)為是酸性介質(zhì)中長(zhǎng)石、云母等鋁硅酸鹽礦物被強(qiáng)烈淋濾的產(chǎn)物；綠泥石形成環(huán)境為富Fe2+和Mg2+的堿性條件；伊利石則認(rèn)為是在弱堿性條件下，由長(zhǎng)石、云母等硅酸鹽礦物經(jīng)受風(fēng)化脫鉀作用形成；蒙脫石的形成也需要弱堿性、富Na+和Ca2+的條件，火山物質(zhì)堿性條件極易蝕變形成蒙脫石。而隨著成巖水介質(zhì)環(huán)境的變化以及陽(yáng)離子的交換，黏土礦物之間也會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。通常隨著pH值的增大，孔隙水環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)閴A性，K+的加入使得高嶺石向伊利石轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e2+和Mg2+的加入使得高嶺石向綠泥石轉(zhuǎn)變，同樣蒙皂石在堿性條件也會(huì)向伊利石和綠泥石轉(zhuǎn)變；相反，如果孔隙水環(huán)境變?yōu)樗嵝?，則蒙脫石、伊利石和綠泥石會(huì)蛻變成高嶺石。

通過對(duì)大量巖石薄片、掃描電鏡和X射線衍射資料的詳細(xì)分析，研究區(qū)中—下二疊統(tǒng)黏土礦物以葉片狀的伊蒙混層最發(fā)育（圖4h），其次為粒間及粒表綠泥石（圖4i），高嶺石含量極少。富伊蒙混層、綠泥石，貧高嶺石的黏土礦物組合說明埋藏成巖期孔隙水環(huán)境主要為偏堿性。

3.4 火山碎屑水解

前文所述，火山碎屑水解是準(zhǔn)噶爾盆地二疊系沸石類礦物的主要成因，表明火山碎屑?jí)A性溶蝕水解作用普遍存在。眾多學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M的方式證實(shí)火山碎屑在堿性條件下可以發(fā)生溶蝕，溶蝕組分為火山碎屑中的長(zhǎng)英質(zhì)[25-26]。西北緣二疊系沉積之后，孔隙流體在壓實(shí)流作用下通過厚層的含火山碎屑物質(zhì)巖層，流體鹽度及堿度升高，堿性流體促使火山碎屑物質(zhì)發(fā)生水解，轉(zhuǎn)變?yōu)轲ね恋V物及沸石類礦物，火山物質(zhì)水解后可釋放出大量的 K+，Na+，Ca2+和Mg2+等堿金屬離子，使得成巖流體堿性持續(xù)增強(qiáng)，繼續(xù)促進(jìn)火山碎屑物質(zhì)的水解[17]。

4 堿性環(huán)境成巖作用對(duì)儲(chǔ)集層孔隙的影響

4.1 與堿性環(huán)境成巖作用相關(guān)的孔隙類型

經(jīng)典的有機(jī)酸溶蝕硅酸鹽礦物形成碎屑巖次生孔隙帶的理論已深入人心，研究人員一般忽視堿性條件下次生孔隙的形成，究其原因主要有2方面：一方面，堿性條件下容易沉淀方解石，從而對(duì)儲(chǔ)集層孔隙形成不利，并且通常認(rèn)為的堿性條件下只溶蝕石英，但石英在堿性條件下的溶解度很小，形成不了大規(guī)模溶孔；另一方面，大多認(rèn)為長(zhǎng)石在堿性條件下趨向沉淀，而非溶蝕，因此也忽略長(zhǎng)石以及火山巖屑中的長(zhǎng)石組分在堿性條件下的溶蝕。由文獻(xiàn)［25］和文獻(xiàn)［26］可知，長(zhǎng)石在酸性和堿性條件下均可發(fā)生溶蝕，只要化學(xué)反應(yīng)平衡被打破，反應(yīng)后溶液中金屬陽(yáng)離子被持續(xù)帶出，化學(xué)反應(yīng)就能正向進(jìn)行。因此從這個(gè)角度重新審視儲(chǔ)集層孔隙成因具有重要意義。在研究區(qū)中—下二疊統(tǒng)可以識(shí)別出3種與堿性環(huán)境成巖作用相關(guān)的孔隙：火山碎屑溶蝕孔、鈉長(zhǎng)石化伴生孔和黏土礦物晶間孔。

（1）火山碎屑溶蝕孔 火山碎屑溶蝕孔構(gòu)成了堿性成巖環(huán)境下的主要的次生孔隙類型。研究區(qū)火山巖屑溶蝕孔主要是堿性水條件下水解成因，而非有機(jī)酸及大氣淡水的酸性溶蝕成因，其主要依據(jù)有2方面：一方面，中—下二疊統(tǒng)成巖流體環(huán)境為堿性，中成巖階段有機(jī)質(zhì)成熟釋放的有機(jī)酸不可能將地層堿性孔隙流體完全轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝?，再?duì)碎屑顆粒進(jìn)行溶蝕，形成如此大規(guī)模的溶蝕孔分布。另一方面，大氣淡水主要對(duì)不整合面附近的地層有一定的淋濾作用，根據(jù)實(shí)際地震資料，不整合面寬度即大氣淡水的影響范圍，為10～20 km，不會(huì)影響到斜坡帶中部的儲(chǔ)集層，而斜坡帶中部的溶孔顯然不是大氣淡水淋濾形成的。同時(shí)，不排除油氣大量沖注伴隨的有機(jī)酸沿著優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道，改變局部的流體環(huán)境，在局部產(chǎn)生有機(jī)酸溶蝕孔，以及在不整合面附近地層受到大氣淡水淋濾的影響，而這可以被局部地區(qū)儲(chǔ)集層中分布的自生高嶺石記錄到?；谝陨贤茢?，研究區(qū)中—下二疊統(tǒng)火山碎屑溶蝕孔主要為堿性水溶蝕成因，并且是主要的次生孔隙類型，同時(shí)不排除存在酸性溶蝕孔，但關(guān)于堿性溶蝕孔和酸性溶蝕孔的界定是比較困難的?；鹕剿樾?jí)A性水解孔形成時(shí)間較早，火山碎屑溶蝕程度不一，溶蝕強(qiáng)烈者可形成鑄?？?，部分溶蝕孔隙中見伴生的方沸石充填（圖5a，圖5b）。

（2）鈉長(zhǎng)石化伴生孔 火山碎屑及斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石化過程中，由于火山碎屑、斜長(zhǎng)石溶蝕速率快于鈉長(zhǎng)石沉淀速率，因此鈉長(zhǎng)石常常不能充滿整個(gè)孔隙，孔隙中沉淀的自生鈉長(zhǎng)石晶體呈短柱狀向多個(gè)方向生長(zhǎng)，在其間形成鈉長(zhǎng)石充填殘余孔（圖5c，圖5d）。

（3）黏土礦物晶間孔 主要為納米級(jí)的自生伊利石以及綠泥石晶間孔（圖5e，圖5f）。由于黏土礦物晶間孔隙難以在鑄體薄片下被觀察以及被準(zhǔn)確的估算，因此，利用公式P=CR?估算黏土礦物晶間孔的面孔率（其中P為伊利石或綠泥石晶間面孔率，%；C為黏土礦物絕對(duì)含量，%；R為伊利石或綠泥石相對(duì)含量，%，?為伊利石或綠泥石晶間孔隙度，%）。由文獻(xiàn)［42］可知，綠泥石或伊利石晶間孔隙度分別可達(dá)51%和63%，可以求得中—下二疊統(tǒng)綠泥石和伊利石晶間孔面孔率為3.0%～5.0%，而研究區(qū)儲(chǔ)集層顯孔平均面孔率為0.5%～5.0%，可見對(duì)于致密儲(chǔ)集層而言，黏土礦物晶間孔是很重要的孔隙類型。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)堿性成巖環(huán)境伴生孔隙類型

4.2 中—下二疊統(tǒng)儲(chǔ)集層孔隙演化過程

經(jīng)典的有機(jī)酸次生孔隙形成理論認(rèn)為，干酪根在鏡質(zhì)體反射率（Ro）達(dá)到0.5%后，有機(jī)質(zhì)成熟生烴，此過程伴隨有機(jī)酸的大量釋放，次生孔隙也主要在這個(gè)階段大量出現(xiàn)[6-9]，此階段對(duì)應(yīng)于中成巖階段A期[5]。因此酸性成巖環(huán)境下儲(chǔ)集層孔隙演化過程一般為：早成巖階段壓實(shí)作用導(dǎo)致原生孔隙的大量損失；中成巖階段有機(jī)質(zhì)成熟生烴排酸，長(zhǎng)石溶蝕形成大量的有機(jī)酸溶蝕孔，造成縱向上發(fā)育次生孔隙帶；晚成巖階段伴隨有機(jī)酸的消耗，含鐵方解石膠結(jié)破壞儲(chǔ)集層孔隙?？傮w儲(chǔ)集層孔隙度變化過程為先迅速減小，后增大，再減小。

而由前文分析可知，堿性環(huán)境下，大規(guī)模的堿性孔隙流體可以在早成巖階段對(duì)火山碎屑進(jìn)行溶蝕，形成火山碎屑溶蝕孔，而中成巖階段有機(jī)酸由于受到堿性孔隙流體的抑制，酸性溶蝕孔規(guī)模小。對(duì)于中—下二疊統(tǒng)儲(chǔ)集層，具體來說：早成巖階段，隨著地層埋深加大，成巖作用以機(jī)械壓實(shí)為主，由于中—下二疊統(tǒng)砂礫巖分選差，泥雜基含量高，在強(qiáng)烈壓實(shí)下，原生孔隙迅速減少（圖6）。同時(shí)，由于壓實(shí)流的作用，孔隙流體通過厚層的含火山碎屑物質(zhì)巖層，鹽度及堿性升高，火山碎屑物質(zhì)發(fā)生水解轉(zhuǎn)變?yōu)轲ね恋V物及沸石類礦物沉淀，火山物質(zhì)水解可釋放出大量的K+，Na+，Ca2+和Mg2+等堿金屬離子，使得成巖流體環(huán)境堿性持續(xù)增強(qiáng)[36]，伊利石、自生綠泥石等黏土礦物發(fā)生沉淀及轉(zhuǎn)化。早成巖階段是堿性環(huán)境成巖作用相關(guān)孔隙形成的主要階段。早成巖階段末期至中成巖階段早期，隨著有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟階段，開始生烴釋放有機(jī)酸，局部孔隙流體環(huán)境由堿性變?yōu)樗嵝?，局部有機(jī)酸溶蝕火山碎屑以及早成巖階段形成的沸石類礦物（主要是方沸石），形成火山碎屑溶蝕孔及沸石溶蝕孔。由于早成巖階段壓實(shí)作用導(dǎo)致儲(chǔ)集層原生孔隙大量減少、滲透性大大降低，此時(shí)孔隙流體滲流緩慢，溶蝕物質(zhì)交換不暢，再加上有機(jī)酸受堿性孔隙流體的抑制，整體溶蝕程度較弱。中成巖階段也發(fā)生沸石礦物的脫水轉(zhuǎn)化，如濁沸石—片沸石化、方沸石鈉長(zhǎng)石化等[36-37]。中成巖階段末期至晚成巖階段，隨著烴源巖進(jìn)入過成熟階段，有機(jī)酸含量減少，孔隙流體pH值再次升高，此階段出現(xiàn)的晚期鐵方解石以及鐵白云石膠結(jié)使得儲(chǔ)集層物性再次下降，儲(chǔ)集層變得致密。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣下烏爾禾組致密儲(chǔ)集層孔隙演化過程

4.3 堿性環(huán)境成巖作用對(duì)儲(chǔ)集層質(zhì)量的影響

（1）堿性流體造成儲(chǔ)集層流體壓實(shí)效應(yīng)強(qiáng) 即堿性流體下儲(chǔ)集層壓實(shí)率高，不利于原生孔保存。文獻(xiàn)［43］研究提出儲(chǔ)集層流體壓實(shí)效應(yīng)，即不同流體條件下儲(chǔ)集層壓實(shí)率存在明顯差異，其實(shí)質(zhì)是儲(chǔ)集層骨架顆粒在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性流體下發(fā)生溶蝕，從而降低砂巖的抗壓實(shí)性能。研究區(qū)中—下二疊統(tǒng)砂巖在早成巖階段就發(fā)生堿性水解，導(dǎo)致砂巖抗壓性較差，后期壓實(shí)進(jìn)程快。根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)可知（圖7），pH值為1的強(qiáng)酸性條件下，砂巖抗壓實(shí)性最差，流體壓實(shí)量最大，而pH值為7的中性條件下，砂巖抗壓實(shí)性能最強(qiáng)，流體壓實(shí)量最小，2種流體壓實(shí)量差值可達(dá)4%左右。由物模實(shí)驗(yàn)及推測(cè)，砂巖在強(qiáng)堿性成巖流體條件下比在中性成巖流體條件下少保存2%～4%的孔隙。

圖7 砂礫巖保孔量與成巖流體pH值關(guān)系

（2）堿性成巖環(huán)境下儲(chǔ)集層自生礦物多，局部膠結(jié)減孔量大，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng) 由前文分析可知，堿性流體成巖環(huán)境下，有濁沸石、方沸石、片沸石、綠泥石等多種自生礦物沉淀，其中以沸石類礦物為主，沸石類礦物沉淀量多者可達(dá)12%.孔隙度與沸石類礦物含量有明顯的負(fù)相關(guān)性（圖8），沸石類礦物含量增加6%，孔隙度減少約2.5%，沸石類礦物呈斑塊狀分布，局部沸石類礦物的強(qiáng)烈膠結(jié)造成儲(chǔ)集層喪失儲(chǔ)集性能，這種自生沸石類礦物分布的非均質(zhì)性也造成了中—下二疊統(tǒng)儲(chǔ)集層的非均質(zhì)性強(qiáng)。

（3）堿性流體溶蝕增孔效率高，火山碎屑?jí)A性溶蝕孔是重要的儲(chǔ)集空間類型 由鑄體薄片統(tǒng)計(jì)可知，堿性溶蝕孔面孔率約2%～5%.堿性溶蝕孔最發(fā)育的部位為斜坡帶中部，相帶為扇三角洲前緣（圖9）。其原因有2方面：一方面從斜坡區(qū)到湖盆區(qū)，成巖流體堿性增強(qiáng)；另一方面，扇三角洲前緣砂體的原始滲透性好，受壓實(shí)、膠結(jié)減孔之后保留下來的孔隙也更多，此部位溶蝕離子交換順暢；而斜坡帶上部通常為沖積扇或扇三角洲平原沉積環(huán)境，砂巖滲透性差，離子易在此處富集，形成膠結(jié)物沉淀，而凹陷帶深部，由于巖性較細(xì)，滲透性也較差，同樣不利于離子的交換，總體溶蝕作用較弱。

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)儲(chǔ)集層孔隙度與沸石類礦物含量交會(huì)圖

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)堿性水溶蝕模式

5 結(jié)論

（1）準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)儲(chǔ)集層經(jīng)歷了堿性環(huán)境成巖作用，包括火山碎屑水解、沸石類礦物沉淀、鈉長(zhǎng)石晶體沉淀以及黏土礦物轉(zhuǎn)化及沉淀。

（2）準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)存在多種與堿性成巖作用相關(guān)的孔隙，包括火山碎屑溶蝕孔、鈉長(zhǎng)石化伴生孔、黏土礦物晶間孔。

（3）準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)孔隙演化特征為：早成巖階段除壓實(shí)減孔外，還存在堿性溶蝕增孔，中成巖階段有機(jī)酸溶蝕作用較弱。

（4）堿性環(huán)境成巖作用對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中—下二疊統(tǒng)儲(chǔ)集層主要影響有：堿性流體壓實(shí)效應(yīng)強(qiáng)；自生膠結(jié)物類型及含量多，造成局部膠結(jié)減孔量大；堿性溶蝕增孔效率高，堿性溶蝕孔發(fā)育。

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