有机酸溶蚀作用对泥页岩储层孔隙结构的影响

为了解有机酸溶蚀作用下泥页岩常见矿物离子的溶出规律,探讨溶蚀作用对泥页岩次生孔隙结构的影响,针对南堡凹陷古近系沙三段泥页岩样品设计了不同温度、不同类型有机酸(乙酸、乙二酸)环境下的溶蚀实验。对实验后反应溶液进行等离子发射光谱检测,溶蚀后样品进行X衍射、扫描电镜、低温氮气吸附等测试。结果表明:随反应温度升高泥页岩中常见矿物离子在乙酸、乙二酸中的溶出可分为"上升、下降、复合、甚微型"以及"上升、下降、复合型"两种情况,且常见离子的"溶出系数"各异,总体上有机酸对泥页岩溶蚀作用正温效应明显,不同类型有机酸溶蚀机制差异显著;溶蚀后泥页岩的粒内孔孔径增大、数量增多,粒间孔接触部分发生小规模溶蚀产生网洞化现象,微裂缝宽度有所增大,并伴随伊利石、高岭石、蒙脱石等新生黏土矿物生成;乙酸溶蚀促进泥页岩中孔、微孔的生成从而增大其比表面积,乙二酸溶蚀则提升中孔、大孔比例,进而提高泥页岩平均孔径;有机酸溶蚀对泥页岩增孔效应初步判别显示其增孔能力有限,并未达到预期效果。     

南堡凹陷及周边凸起区古生界碳酸盐岩溶解特性的试验研究

通过模拟埋藏条件下碳酸盐岩与乙酸的溶解环境对南堡凹陷及周边7个古生界碳酸盐岩典型样品进行研究。结果表明:在相同流速不同温压下,碳酸盐岩的溶解速率随温压的升高而增大;在温压较低的环境中,白云石的溶解速率低于方解石,随温压的升高白云岩逐渐变得比灰岩更易溶解,而对于含有白云石的灰岩来说,其白云石含量(白云岩化程度)越高则其溶解速率越大;在相同压力不同温度和流速下,马家沟组灰岩的溶解速率随温度升高而"先增后减",在200~250℃时达到最大;白云岩及灰质白云岩等富含白云石的碳酸盐岩更有利于溶蚀空间及潜山内幕优质储层的形成。     

碳酸盐矿物随埋深增加的溶蚀响应机制及其储层意义

以化学热力学为基础,利用数值模拟方法,研究不同埋深情况下碳酸盐矿物方解石(CaCO3)和白云石(CaMg(CO3)2)在含CO2流体及含H2S流体中的溶蚀响应机制。模拟结果表明,在流体系统不发生改变的前提下,随着埋深的增加,相同条件下方解石的溶蚀量始终大于白云石。同时,除温度、压力、酸性气体分压、流体成分之外,封闭在溶蚀体系中的气体总量是影响碳酸盐矿物溶蚀的另一重要因素。当封闭气体总量相对较高时,随着深度的增加,这两种矿物的溶蚀量表现为先增大后减少,此时白云石中溶蚀孔隙比方解石更为发育;当气体总量较低时,两种矿物的溶蚀量曲线单调性减少。     

歧口凹陷古近系沙河街组热液作用及其对湖相碳酸盐岩储层的影响

综合利用岩心薄片观察、流体包裹体和地球化学分析手段,研究歧口凹陷古近系沙河街组沉积时期热液活动对湖相碳酸盐储层物性的控制作用。结果表明:碳酸盐岩地层中广泛发育鞍状白云石,同时伴生黄铁矿和石英;多数碳酸盐岩样品富集轻稀土元素,Eu正异常明显,同时具有较低的87 Sr/86 Sr比值;流体包裹体均一温度普遍高于埋藏时的古地温;研究区热液活动对碳酸盐岩储层有着明显的改造作用。在深部富CO2热液的侵蚀下,碳酸盐岩形成大量溶蚀孔、扩大溶蚀缝和晶间孔,储层物性有着明显的改善;但随之产生的白云岩化作用在一定程度上堵塞已形成的孔隙,给物性带来负面影响;歧口凹陷热液碳酸盐岩储集相被深大走滑断裂所控制,在负花构造部位最为发育,热流体上涌的根源可能为新近系的广泛热事件。     

砂岩储层中CO2-地层水-岩石的相互作用

利用高温高压反应釜模拟不同温度条件下CO2-地层水-砂岩间的相互作用,并观察反应前后样品形貌、分析质量和比表面积的变化,讨论反应液pH和各离子浓度的变化原因,进一步阐明CO2-地层水-砂岩相互作用过程中矿物的溶解和沉淀机制.研究结果表明,超临界CO2注入后,随着温度的升高,砂岩中可溶矿物(长石类)的溶蚀作用加剧;样品表面和孔隙中均有新物质生成,主要矿物为石英、高岭石、绿泥石和一些未知的含“C”硅铝酸盐.     

乙酸溶蚀方解石影响因素探究及特征分析

碳酸盐岩储层是全球油气主要储集体,对油气储层的开发有十分重要的意义。通过对典型碳酸盐在不同条件下的溶蚀实验,厘清其溶蚀控制因素以及热力学与动力学关系,进而探讨其发育机理。为此,以高纯度方解石为研究对象,在不同温度、矿化度、离子类型以及p H条件下进行方解石溶蚀模拟实验,通过原子吸收光谱仪(AAS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)以及扫描电镜(SEM)等分析手段,并结合热力学计算,探究了不同地层条件下方解石溶蚀曲线变化规律、热力学与动力学之间关系以及溶蚀形貌特征。结果表明:(1)方解石的溶蚀量以及Ca~(2+)释放规律均随温度、矿化度、离子类型以及p H呈现规律性的变化;(2)中深埋层(100~130℃)、适中矿化度(29.25 g/L)、较小p H的地层条件更有利于方解石矿物的溶解,促进优质方解石矿物储层的形成;(3)相对封闭的地层环境下,乙酸溶蚀方解石的溶蚀速率r与反应ΔG关系式为r=2.047×10~(-8)[1+e~*+(0.748(ΔG+18.61))]-4.11×10~(13);(4)方解石溶蚀反应优先发生在具有高自由能表面和活性位点的表面断裂、凸凹点及边缘处,并且由溶孔到溶蚀坑,再到溶蚀带,随后形成溶蚀晶锥,最后裸露出新的晶面的过程进行。     

乙酸溶蚀方解石的影响因素及特征分析

碳酸盐岩储层是全球油气主要储集体,对油气储层的开发有十分重要的意义。通过对典型碳酸盐在不同条件下的溶蚀实验,厘清其溶蚀控制因素以及热力学与动力学关系,进而探讨其发育机理。为此,以高纯度方解石为研究对象,在不同温度、矿化度、离子类型以及p H条件下进行方解石溶蚀模拟实验,通过原子吸收光谱仪(AAS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)以及扫描电镜(SEM)等分析手段,并结合热力学计算,探究了不同地层条件下方解石溶蚀曲线变化规律、热力学与动力学之间关系以及溶蚀形貌特征。结果表明:(1)方解石的溶蚀量以及Ca~(2+)释放规律均随温度、矿化度、离子类型以及p H呈现规律性的变化;(2)中深埋层(100~130℃)、适中矿化度(29.25 g/L)、较小p H的地层条件更有利于方解石矿物的溶解,促进优质方解石矿物储层的形成;(3)相对封闭的地层环境下,乙酸溶蚀方解石的溶蚀速率r与反应ΔG关系式为r=2.047×10~(-8)[1+e~*+(0.748(ΔG+18.61))]-4.11×10~(13);(4)方解石溶蚀反应优先发生在具有高自由能表面和活性位点的表面断裂、凸凹点及边缘处,并且由溶孔到溶蚀坑,再到溶蚀带,随后形成溶蚀晶锥,最后裸露出新的晶面的过程进行。     

碳酸盐矿物随埋深增加的溶蚀响应机制及其储层意义

以化学热力学为基础, 利用数值模拟方法, 研究不同埋深情况下碳酸盐矿物方解石(CaCO₃)和白云 石(CaMg(CO₃)₂)在含CO₂流体及含H₂S流体中的溶蚀响应机制。模拟结果表明, 在流体系统不发生改变的前提下, 随着埋深的增加, 相同条件下方解石的溶蚀量始终大于白云石。同时, 除温度、压力、酸性气体分压、流体成分之外, 封闭在溶蚀体系中的气体总量是影响碳酸盐矿物溶蚀的另一重要因素。当封闭气体总量相对较高时, 随着深度的增加, 这两种矿物的溶蚀量表现为先增大后减少, 此时白云石中溶蚀孔隙比方解石更为发育; 当气体总量较低时, 两种矿物的溶蚀量曲线单调性减少。     

东营凹陷古近系-新近系流体-岩石相互作用分带特征

东营凹陷古近系-新近系地层流体-岩石相互作用及衍生出的多类次生矿物是自上而下储层物性发育条件的主控因素。浅、中、深以及超深层具有不同的流体-岩石作用方式,对储层物性的影响程度亦不同。为优化储层分类,运用ICP发射光谱、扫描电子显微镜和自主性室内流动模拟试验等方法,对不同深度地层水化学特征和岩石样品中的次生矿物(流体-岩石作用的结果)、形成的先后顺序及化学组成等要素进行分析,发现地层流体-岩石相互作用的分带性及其作用特征:浅部和中部流体-岩石相互作用带的流体-岩石相互作用较弱,主要为有机质和细菌参与下的生物化学作用、微弱的生烃作用和有机酸的生成作用、部分长石溶蚀作用和碳酸盐溶解作用以及石英和粘土矿物(伊蒙混层和高岭石等)的形成作用、碳酸盐的沉淀作用,流体-岩石相互作用对储层物性的影响较小;深部和超深部流体-岩石相互作用带流体-岩石相互作用较强,有机酸的生成或脱羧作用比较强,铝硅酸盐的溶蚀作用、碳酸盐的溶解和沉淀作用以及粘土矿物的形成作用都很强,对储层物性具有重要影响。     

鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩储层深埋次生孔隙研究

鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩储层是成岩期白云岩化，表生期古岩溶和后生期深埋溶解作用叠加改造的结果．深理溶解作用既可通过扩大改造光期孔洞缝形成溶蚀扩大孔隙体系，亦可通过溶蚀碳酸盐产生新增孔隙体系，从而大大提高了碳酸盐储层储集条件．根据孔隙结构特征，区内碳酸监岩储层深埋次生孔隙可划分为１７种类型，它们是富含有机酸、ＣＯ２和Ｈ２Ｓ的具有化学侵蚀性的酸性地下成岩流体与碳酸盐之间相互作用的产物．无论在沉积学还是沉积地球化学方面，该类次生孔隙均与其它成因孔隙存在明显异性     

东营凹陷古近系红层储层成岩作用及成岩相

综合利用钻井岩心、铸体薄片及物性资料对东营凹陷古近系孔一段—沙四下亚段红层储层成岩作用特征、成岩相及其对成岩圈闭的影响进行研究。结果表明:红层储层压实作用中等偏强;胶结物主要有碳酸盐、铁碳酸盐、石膏及硬石膏和自生石英等;胶结作用在砂体边缘强,砂体内部较弱,在断块下部较弱,断块上部较强;早期胶结作用抑制了压实作用的进行;溶蚀作用由砂体边缘向内部逐渐增强,由断块下部向上部逐渐减弱,主要是长石、碳酸盐胶结物及石英溶解。红层储层中发育压实成岩相、碳酸盐致密胶结成岩相、硫酸盐致密胶结成岩相、中等压实-溶蚀成岩相和强压实-溶蚀成岩相5种类型;不同成岩相储层物性及有效储层含量具有明显的差异,其空间配置关系控制了红层中成岩圈闭的发育。     

塔里木盆地于奇东地区东河塘组砂岩成岩作用及其对储层的影响

通过普通薄片、铸体薄片、扫描电镜等方法对塔里木盆地于奇东及邻区泥盆系东河塘组砂岩成岩作用、成岩演化及储层发育影响因素进行了深入的研究,明确了该套储层在埋藏过程中主要经历了压实作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和自生矿物的形成等作用,目前已达中成岩B期。压实作用是成岩早期使原生孔隙遭到破坏的主要因素。胶结作用有碳酸盐胶结、石英次生加大、黄铁矿和黏土矿物胶结,其中碳酸盐胶结对储层物性的贡献大于其破坏作用,石英次生加大、铁质胶结、黏土矿物胶结都对本区储层起破坏作用。早成岩B期碳酸热液和腐殖质释放出的有机酸对不稳定组分的溶解是改善储层物性的重要因素。     

塔河地区西南缘东河砂岩的成岩作用与孔隙演化

分布于塔河地区西南缘东河砂岩的储层物性明显比塔里木盆地其他地区的东河砂岩的储层物性差。通过对岩心、岩石薄片的观察，结合电镜扫描、阴极发光等分析方法，对研究区东河砂岩储层的成岩变化作用及其对孔隙形成与演化的关系进行研究。研究结果表明：对孔隙形成与演化起主要控制作用的成岩作用是埋藏压实、石英的次生加大、碳酸盐的胶结及溶蚀溶解；埋藏压实使原始孔隙减少10％～15％，石英的次生加大则可使孔隙减少2％～5％，多期次的大量碳酸盐胶结物也使储层的物性变差及非均质性变强；溶蚀溶解作用可使储层孔隙增加5％～8％；导致区内东河砂岩储集物性较差的主要因素除了受沉积环境的影响之外，还受邻近碳酸盐岩剥蚀区大量的碳酸盐物质的注入和胶结的影响。     

磷石膏渗滤液对碳酸盐岩的溶蚀试验

磷石膏渗滤液对碳酸盐岩及岩溶地下水产生重要影响,但其影响机制尚不清楚。本文开展了磷石膏渗滤液对碳酸盐岩的溶蚀试验,对比分析了不同p H值、水动力条件及溶蚀时间对研究区不同碳酸盐岩样品的溶蚀效果,探讨各试验条件对溶蚀作用的影响机制。结果表明:岩样失重率呈现对数型增长趋势;渗滤液pH值为1.86的试验组中岩样失重率大小依次为娄山关组、法郎组、青岩组,pH值为2.71的试验组中岩样失重率大小依次为:法郎组、青岩组、娄山关组;动态试验失重率明显高于静态试验。渗滤液pH值和水动力条件与其他变量的交互作用均表现强烈,渗滤液pH值、水动力条件及二者间交互作用对岩样溶蚀的影响在试验前期作用较大而在后期减弱,岩石层组类别在试验后期作用凸显。整体上看,试验变量对岩样失重率的影响作用大小依次为渗滤液p H值、溶蚀时间、水动力条件、岩石层组类别。     

碳酸盐岩H2S 平衡体系原位溶蚀模拟实验及其地质意义

利用自主组装的水热金刚石压腔设备, 结合激光拉曼光谱, 原位连续观察封闭条件下碳酸盐岩与H2S 溶液反应的升温(室温→230℃)和降温(230℃→室温)过程。实验结果表明, 从室温升温至140℃, 碳酸盐岩矿物大量沉淀, 继续升温至230℃, 沉淀较少。随着温度、压力的升高, 碳酸盐岩整体趋于沉淀, 且白云石比方解石、白云岩比灰岩更稳定。随着温度、压力的降低, 碳酸盐岩少量溶蚀。根据实验结果推测, 在深部封闭条件下, 随着埋深增加, 碳酸盐岩整体趋于胶结, 原始孔隙度较好的储层经过快速封闭埋藏及缓慢抬升, 有利于形成优质储层。断裂、岩浆热液等活动可能打破封闭体系, 其改造作用需进一步研究。     

碳酸盐岩溶蚀作用中Cd的淋溶/残余行为

揭示碳酸盐岩溶蚀作用中镉(Cd)的淋溶/残余行为是完整理解碳酸盐岩风化剖面形成与演化过程中Cd的地球化学的重要环节。本文对一件白云岩试样进行了淋溶实验,设计了收集淋溶残余物与淋出液的两种装置,随淋溶进程,对淋溶残余物及淋出液相关组分进行了测试。贫Cd碳酸盐岩中的Cd(0.12 mg/kg)在酸不溶相富集(0.98 mg/kg),且样品中酸不溶物质量分数仅为2.48%。由于酸不溶物质量分数极低,酸溶相中Cd占全岩中Cd的质量比仍具有绝对优势。碳酸盐岩溶蚀过程中,在排水条件良好的条件下,酸溶相的Cd随碳酸盐溶解而淋失,酸不溶相的Cd随酸不溶物在淋溶残余物中的集聚而富集。碳酸盐岩溶蚀形成残积土的过程就是基岩中大量Cd绝对淋失与少量Cd显著相对残余富集的过程。     

咸化湖盆成岩致密带形成机制及其地质意义

针对咸化湖盆成岩早期储层致密的问题,开展了这一成岩致密带的形成机制及其地质意义的研究。研究中以渤南洼陷沙四上亚段为例,综合物性分析、铸体薄片、全岩矿物X衍射等分析化验资料,认识到渤南洼陷沙四上亚段的成岩致密带上碳酸盐岩胶结物发育,胶结率普遍大于0.5,压实率低于0.2;早期较强胶结作用使原生孔隙所剩无几,造成后期有机酸与可溶矿物的接触面积变小,大量溶蚀发生的时间滞后,从而在2 800~3 200 m形成致密带;致密带上储层孔隙度普遍小于12%,有利储集体应为致密带上、下的扇三角洲前缘、混积岩滩坝及近岸水下扇扇端;致密带物性较差,不但可阻止油气二次运移,使其上、下油气聚集方式存在差异,而且致密带内、外油气富集程度和产能也存在差异。     

碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础——与CO2有关的溶解介质

碳酸盐岩占据了油气储层的"半壁江山",次生孔隙是碳酸盐储集空间的主体,相对浅埋藏条件下碳酸盐矿物更容易溶解的倒退溶解模式在碳酸盐油气勘探中具有非常重要的指导意义.以化学热力学中的吉布斯自由能增量为基础,计算了与CO2(g)/CO2(aq)/H2CO3/HCO3-/H+/CO32-系统有关反应在不同温度下的平衡常数,包括不溶于水的CO2气体分子(即CO2(g))和溶于水中的CO2(即CO2(aq))之间的平衡反应(CO2(g) CO2(aq))、溶于水中的CO2(即CO2(aq))和碳酸(H2CO3)之间的平衡反应(CO2(aq)+H2O H2CO3)、碳酸(H2CO3)的一级电离反应(H2CO H++HCO3-)和碳酸(H2CO3)的二级电离反应(HCO3- H++CO32-).同时,根据方解石和白云石在酸性条件下的溶解过程,获得了碳酸盐矿物溶解过程中地层中流体的H+离子浓度(或pH值)与p CO2,地层压力和埋藏深度的关系.计算结果表明,在埋藏成岩系统中,地层流体温度的降低、地层压力或p CO2的降低以及埋藏深度的变浅,碳酸盐矿物都可能会从饱和状态进入不饱和状态.该结果支持碳酸盐的倒退溶解模式.     

济阳坳陷四扣洼陷湖相碳酸盐岩岩溶储层特征及其发育模型

综合利用岩心、薄片、测井、地震等资料,研究四扣洼陷古近系沙河街组四段上亚段湖相碳酸盐岩岩溶作用的类型、特征及其对孔隙分布的控制作用。结果表明:四扣洼陷湖相碳酸盐岩储层经历了同生期、早期近地表、表生期和埋藏期岩溶作用。在礁滩体沉积期,大气淡水选择性溶蚀碳酸盐岩中的不稳定组分形成大量的粒内溶孔和铸模孔;随着湖平面的下降,早期弱固结的礁滩体经历了早成岩近地表岩溶作用,形成大量溶蚀缝、洞,原始结构被破坏,并伴有大量的植物根茎及生物;沙四段沉积期后发育的表生岩溶作用平面影响范围大,岩溶储层主要分布于不整合面之下10 m的深度范围内,单个溶洞由顶部垂直溶蚀带、内部充填角砾岩带和底部弱溶蚀带组成;埋藏岩溶作用主要与有机酸溶蚀碳酸盐岩矿物有关,形成了大量的"蜂窝状"和"针孔状"孔隙。多期溶蚀作用是湖相碳酸盐岩优质储层形成的关键,由岸向湖方向,依次发育表生期岩溶储层—同生期和近地表岩溶储层—复合岩溶储层—埋藏岩溶储层。     

CO_2化学刺激剂对增强地热系统热储层的改造作用

基于松辽盆地徐家围子地区大庆油田钻井的地球物理和地球化学参数,建立反应性溶质运移模型,模拟CO2化学刺激剂对热储层渗透性的改造作用,分析不同地层压力、温度下的刺激效果,并讨论注入水的化学成分对刺激效果的影响。研究结果表明:孔隙度的增加主要源于原生碳酸盐矿物的溶蚀;通过高温高压反应釜模拟不同温度、压力、水化学条件下CO2化学刺激剂与方解石(主要碳酸盐矿物)的化学反应,实验结果反映出的碳酸盐矿物溶蚀规律与数值模拟结果基本一致。