碱性成岩作用及储层孔隙成因类型
碱性环境成岩作用及其对储集层质量的影响——以准噶尔盆地西北缘中—下二叠统碎屑岩储集层为例
碱性环境成岩作用及其对储集层质量的影响——以准噶尔盆地西北缘中—下二叠统碎屑岩储集层为例单祥;郭华军;邹志文;李亚哲;王力宝【摘要】根据铸体薄片、扫描电镜、电子探针、X射线衍射、岩石物性等资料,详细研究了准噶尔盆地西北缘中—下二叠统碎屑岩岩石学特征、成岩作用,在此基础上探讨碱性环境成岩作用对储集层储集性能的影响.结果表明:中—下二叠统广泛发育碱性环境成岩作用,包括火山碎屑水解、火山碎屑钠长石化、沸石类矿物形成、绿泥石形成等.碱性环境下发育多种伴生孔隙:火山碎屑碱性溶孔、钠长石化伴生孔、黏土矿物晶间微孔.碱性环境成岩作用对中—下二叠统碎屑岩储集层影响主要有:碱性流体造成储集层流体压实效应强,即碱性流体下储集层压实率高,对原生孔隙保存不利;碱性环境成岩作用下储集层自生矿物含量高,局部胶结减孔量大;碱性流体溶蚀增孔效率高,火山岩屑的碱性溶蚀孔隙可以成为重要的储集空间.%Based on the data of cast thin section,SEM,Electronic probe,X-ray diffraction and petrophysical properties etc.,the paper detailedly studies the petrologic features and diagenesis of the Middle-Lower Permian clastics in the northwestern margin of Junggar basin,based on which,the influence of the diagenesis in alkaline environment on accumulative properties of reservoirs is discussed.The results show that the diagenesis in alkaline environment is commonly noted in the Middle-Lower Permian strata,such as tephra hydrolysis,tephra albitization,formation of zeolites and chlorite and so on.Various associated pores including alkaline dissolved pore of tephra,albitized associated pore and intercrystalline micropore in clay minerals are developed in alkaline environment.The influences ofdiagenesis in alkaline environment on the Middle-Lower Permian clastic reservoirs mainly include strong impaction of reservoir fluids resulted from alkaline fluids,i.e.,high reservoir compaction ratio in alkaline fluids,which is unfavorable for primary pore preservation;high authigenic mineral content of reservoir under the diagenesis in alkaline environment and local cementation with large pore reduction amounts;high pore increase efficiency due to the corrosion of alkaline fluid.Alkaline dissolved pore in tephra can be the important accumulation space.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】8页(P55-62)【关键词】准噶尔盆地;西北缘;中—下二叠统;碱性流体;成岩作用;碎屑岩储集层【作者】单祥;郭华军;邹志文;李亚哲;王力宝【作者单位】中国石油杭州地质研究院,杭州310023;中国石油杭州地质研究院,杭州310023;中国石油杭州地质研究院,杭州310023;中国石油杭州地质研究院,杭州310023;中国石油杭州地质研究院,杭州310023【正文语种】中文【中图分类】TE112.23沉积物进入埋藏成岩环境后，随着温度、压力的增加，在孔隙流体作用下发生一系列的物理及化学变化，这种埋藏成岩作用对储集层储集性能产生重要影响[1-5]。
第十章碱性岩第十一章脉岩 (2)
（一）化学成分
（二）矿物成分
1.沉积岩中大量出现 粘土矿物、碳酸盐矿物、盐类矿物、铁质矿物、有机质、蛋白 石、玉髓等。 2.沉积岩中较少出现 橄榄石、基性斜长石、普通辉石、普通角闪石等。 3.沉积岩和岩浆岩中都大量出现 石英、酸性斜长石、钾长石等。
沉积岩与岩浆岩平均矿物成分对比表
矿物种类
粘土矿物 沉积铁质矿物 白云石及部分菱铁矿 方解石 石膏及硬石膏 磷酸盐矿物 有机物质 白云母 石英 榍石及钛铁矿 磁铁矿 正长石 钠长石 钙长石 黑云母 角闪石 辉石 橄榄石
1.野外
2.室内
显微镜薄片法是最基本方法，以及粒度分析、重矿物分析、不容 残渣分析、热分析、X衍射分析、光谱分析、电子探针、红外光谱、 原子吸收光谱、扫描电镜等。
参考书
1.《沉积岩岩石学》，曾允孚 夏文杰，1986，地质出版社
2. 《沉积岩》，华东石油学院 3. 《沉积岩成因》，布拉特等，1978，科学出版社 4. 《沉积岩》，裴蒂庄， 1981，石油工业出版社 5. 《陆源碎屑沉积环境》，赖内克和辛格，1979，石油工业出版社
被熔化或交代后的围岩及捕虏体成份对岩浆的混合过程，改变 原岩浆的成分，使其逐渐变成岩浆体的 一部分。 因同化和混染并存，故又统称 同化混染作用。
同化混染作用可能发生的方式：
发生改变。例如基性岩浆可以同化酸性围岩及捕虏体，使岩浆向酸性
1.岩浆可以熔化围岩及捕虏体中比自己熔点低的矿物组分，使熔体成分
欧美学者称其为“沉积学（Sedimentology）”，常混用。
六、沉积岩石学的研究方法
通过测剖面、填图等方法，研究沉积岩（物）的物质成分、结构 构造、岩体产状、岩层间接触关系、岩层厚度、成因标志、岩石组合、 横向与纵向延伸变化，以及古流向等。引进新技术、新方法，如遥感 技术、测视雷达、测视声纳、测井技术、深海钻探等。
高等岩石学-碱性岩
按SiO2含量可分为:
SiO2=52-66%: 中性碱性岩——霞石正长岩-响岩类 SiO2=45-52%：基性碱性岩——霞斜岩-碧玄岩类 SiO2=<45%：超基性碱性岩——霓霞岩-霞石岩类
霞石正长岩 (nepheline syenite)-深成岩
颜色：灰—白 主要矿物： 碱性长石——灰紫色，灰白色的K-Na长石，
卡氏双晶 霞 石——新鲜时为灰白色，油脂光泽，不
规则粒状，象石英，但它有解 理，且易于风化为肉红色，有凹坑 次要矿物——霓石，霓辉石，钠闪石，黑云母 （霓霞正长岩） （云霞正长岩）
Al2O3 =20 % (5) 含有丰富的稀土元素，放射性元素
2.矿物成份：不含Q
硅铝矿物——碱性长石+似长石 = 70-80 %
无Q（碱性岩石都无Q）
碱性长石（达60%以上）——正长石，微斜长石，歪长石，钠长石
似 长 石（〉１０％）——不霞与石SiNOa2[共Al存SiO，4]属, 白于榴Si石O2，不K饱[A和lS矿i2O物6],
火山岩。一般含黑云母－金云母和/或角闪岩斑晶，富碱、挥发份、Sr 、Ba和Ti。煌斑岩通常表现为浅成的岩墙、岩席或小岩株。 金伯利岩(Kimberlite)一组复杂的，富挥发份（主要是CO2）的，富K的超 镁铁岩。具有基质（细粒）＋斑晶结构，斑晶主要是橄榄石，此外还 可以有钛铁矿、石榴石、透辉石、金云母、顽火辉石等。捕虏晶和捕 虏体也很普遍。
斜长石为 斜长石为 钾长石为 钾长石>
主
主
主
斜长石
主要为辉
油藏描述第5章储层成岩作用与孔隙结构精品PPT课件
③塑性颗粒变形∶ 压实作用可使泥页岩岩屑、碳酸
岩岩屑等变形，压实作用强烈时，可 使之挤入孔隙中形成假杂基。在长期 的压应力作用下，一些脆性颗粒发生 塑性变形，晶格畸变，镜下形成波状 或带状消光。强度较弱的颗粒在压应 力作用下常被压扁、压弯。
④脆性变形∶ 刚性碎屑颗粒被压裂或
压碎。在下第三系砂岩薄片 中，常见石英产生菱面体解 理，长石和方解石产生裂缝， 而后又重新愈合。
KG =
D95 - D5
2.44(D75-D25)
峰值可分为6个等级：
很平坦 KG ＜0．67 平坦KG ：0．67～0．9
中等（正整）KG ：0．9～1·11 尖锐 KG ：1．11～1．5 6
很尖锐 KG ：1．56～3．00 非常尖锐 KG ＞3．00
二、碎屑颗粒的形态
包括圆度、球度及形状三方面。 1.圆度
1.机械压实作用 机械压实作用是沉积埋藏阶段在上覆重力
及静水压力下，碎屑颗粒紧密排列，软组分挤 入孔隙，水份排出，孔渗变差的作用，也是油 气藏储层最常见的一种成岩作用。
(1)机械压实作用痕迹 应用显微镜观察到的机械压实作用痕迹:
压实定向结构 紧密接触 塑性颗粒变形 脆性变形
①压实定向结构∶ 常见片状或伸长状颗粒长轴近平行
很稳定，不同类型母岩其重矿物的组成及含量不同，利用重 矿物的组合判断母岩成分，物源方向及沉积环境，划分和对 比地层。
第二节 成岩作用研究
一、碎屑岩的主要成岩作用 二、成岩阶段的划分方案 三、成岩阶段的划分
成岩作用研究
揭示储集层的成岩作用类型和特 征、成岩强度、成岩序列、成岩阶段 等。 ● 研究方法
(2)平均粒径
平均粒径（mz）＝
D16+D50+D84
石油天然气地质学 第4章储层孔隙结构新进展
51
52
二、毛管压力曲线常规定量分析
(四)孔隙－喉道分选性
75% 总饱和度下的压力 PTS 25% 总饱和度下的压力
(五)储层级别(Reservoir grade)
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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二、次生孔隙 （secondary porosity）
3、晶间孔隙 ---重结晶作用晶间孔为主
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2 碳酸盐岩基块的喉道类型：管状喉道 孔隙缩颈喉道 片状喉道
五、碳酸盐岩储层的孔隙结构
1 孔隙空间由孔隙及相当孤立的近乎狭窄的连通喉道组成。 2 孔隙空间的缩小部分为连通喉道，喉道变宽即成孔隙。 3 孔隙由细粒孔隙性连通带所连通，镜下可见连通支脉。 4 孔隙系统在白云岩的主体或胶结物的颗粒之间发育，孔隙大 部分反映了颗粒外形。 5 孔隙主要由裂缝沟通。 6 由两种以上基本孔隙结构构成。
孔喉分选性则是指孔喉大小分 布的均一程度
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第四节
压汞数据的孔隙结构参数研究进展
二、毛管压力曲线常规定量分析
(一)排驱压力(displacement pressure) Wardlaw和Taylor(1976) :取饱和度为20%时对应的压力为排驱压力。
Schowalter(1979):把汞饱和度在10%的压力定义为排驱压力。 在毛管压力曲线上, 沿着曲线的平坦部分作切线与纵轴相交的压力 值就是排驱压力(Pd)。
储层的成岩作用范文
储层的成岩作用范文储层的成岩作用是指岩石在地质历史过程中，由于地壳运动、地热、压力、化学作用等综合因素的影响，发生了一系列的物理、化学、生物作用，使得岩石的物理性质、化学组成和孔隙结构发生了变化，从而形成了适合于油气聚集和储存的储层。
储层的成岩作用主要包括压实作用、渗流作用、溶解作用、胶结作用、封堵作用等。
压实作用是指岩石因地壳运动引起的压力增大，颗粒之间的空隙收缩，改变岩石的孔隙度和渗透率的过程。
在压实作用下，岩石的颗粒接触紧密，孔隙度减小，孔隙隔膜的沉淀和排列发生改变，渗透率降低。
压实作用的程度与应力大小、成岩深度、岩性和颗粒间的胶结程度有关。
一般来说，岩石的压实作用越强，储层的渗透率越低。
渗流作用是指地下水或流体通过岩石孔隙或裂缝的过程。
随着流体的渗流，粒间颗粒随之移动，流体对岩石颗粒产生刮擦磨损，进一步降低渗透率。
渗流作用还带来颗粒溢出，特别是粘土矿物的迁移填充，形成黏土胶结，加剧了储层的封堵作用。
溶解作用是指溶液对岩石矿物的溶解过程。
在地下水中，一些矿物质溶解度较高，如碳酸盐、硫酸盐等，地下水中的这些成分与岩石接触后，会溶解掉一部分，从而使矿物的物理性质和孔隙结构发生变化。
比如，石灰岩地层因溶解作用形成了大量的溶洞，这对于储层的形成和储集具有重要的影响。
胶结作用是指岩石中的物质在高温、高压和地下流体的作用下，凝结成胶结物质，填充和连接了一些孔隙和裂缝。
胶结物质包括黏土矿物、碳酸盐矿物、硅酸盐矿物等，它们可以通过溶解、交换等方式在岩石中形成或长大，从而改变岩石的孔隙结构和渗透率，影响油气的储藏和开采。
封堵作用是指岩石孔隙或细隙的物质填充、堵塞，使岩石变得不透水或者透水性降低。
储层封堵作用的主要因素包括黏土矿物的交换、胶结物质的沉淀、原生矿物的胶结、一些溶解产物的迁移沉积等。
封堵作用使得储层的渗透率下降，从而增加了油气在储层中的停留时间，有利于油气的聚集和储存。
综上所述，储层的成岩作用是多种地质因素综合作用的结果，通过改变岩石的物理性质、化学组成和孔隙结构，形成适合于油气聚集和储存的储层。
岩石地球化学一些原理
花岗岩研究一、花岗岩的系列划分根据花岗岩化学成分划分为准铝(metaluminous)、过铝(peraluminous)和过碱性nous)和亚碱性(peralkaline)的成分分类。
由于花岗岩通常具有较高的Si02含量，一般岩浆岩中的拉斑、钙碱性和碱性系列的划分在花岗岩研究中并不经常被采用。
所以花岗岩的系列划分时只用投K2O-SiO2 和ANK-ACNK就可以了。
碱性-钙碱性-高钾钙碱性和准铝质-过铝质这些系列的划分，是因为通过大量数据证明，这些划分对岩石成因等方面有一些指示意义。
例如：钙碱性花岗岩石是岛弧岩浆活动产物，碱性和过碱性与板内背景有关，过铝质花岗岩石（ACNK要大于1.1）是沉积岩深熔作用形成，尤其是大陆碰撞时期。
二、花岗岩的成因分类MlSAMlsA(即M、I、S和A型)是目前最常用的花岗岩成因分类方案。
其英文分别是I(infraerustal或igneous)、s(supraerustal或sedimentary)、A(alkaline，anorogenie 和anhydrous)和M(mantle derived)。
分类依据：花岗岩的岩浆源区性质划分，及火成岩、沉积岩、碱性岩和有地幔参与成分的源区。
A型特征及成因A型：岩石学和实验岩石学(Clemensetal.，1986;patino Douce，1997）证据表明，A型花岗岩形成温度高，而且部分A型花岗岩形成压力还很低（即较浅部的中上地壳）。
因此，正常的I或者S型花岗岩经分异作用是形成不了A型花岗岩的。
A型花岗岩都表现出低Sr、Eu和富集Nb、Zr等元素的特点，反映其源区存在斜长石的残留(形成的压力较低)，因此它也不可能是慢源岩浆分异而来(在极端情况下，慢源岩浆的强烈结晶分异可能会产生有限的低Sr、Eu的碱性岩石，但此时应与大规模的镁铁质岩石伴生)，或来源于镁铁质源岩的部分熔融。
A型花岗岩的最重要之处是，如果浅部地壳能够发生高温部分熔融，显然暗示其深部存在热异常，而这大多只会在拉张情况下出现。
3.成岩作用
通过偏光显微分析(常规薄片和铸体薄片)、阴极发光、扫描电镜、X衍射、稳 定同位素、包裹体等分析，研究成岩作用类型、成岩序列、不同成岩作用对孔 隙形成、破坏和演化的影响。
3、成岩阶段
根据X衍射(I/S混层比)、有机质热成熟度（Ro、Tmax等）、成岩矿物特征及孔 隙成因类型，划分成岩阶段，研究不同成岩阶段的孔隙演化特征。
E、不同自生矿物的胶结作用
①碳酸盐 最常见：方解石 其次：白云石、铁白云石和菱铁矿 少见：菱锰矿、片钠铝石 现代胶结物：文石（老岩层中转变为低镁方解石）
不同成岩期碳酸盐胶结物分布特征（周自立、朱国华，1992）
主要特征 形成时期 矿物种类 结构特点 分布特征 成岩作用性质
早期碳酸盐矿物 主要压实期以前 方解石、白云石
胶结产状
① 新月形胶结 产状：胶结物仅位于两个颗粒接触处，一般呈弯曲的弧形表面，
可由单晶或多晶组成。 成因：在颗粒接触处的表面张力影响下，水附着孔壁时具有弧形
表面，造成胶结物外表面也呈弧形。 效应：对岩石物性影响很小。
② 重力型胶结 产状：胶结物具有明显的方向性：大多在各个颗粒的同一侧发育， 另一侧没有或很少有胶结物。 成因：水溶液垂直向下流动时重力作用所引起。
薄片（常规、偏光、铸体、染色） 阴极发光 扫描电镜 X-射线衍射 同位素 包裹体
成岩作用的研究流程
成 岩 现 象 识 别
成 岩 阶 段 划 分
孔 隙 类 型 研 究
孔 隙 演 化 规 律 研 究
有 利 孔 隙 带 预 测
第二节 成岩作用类型
破坏性成岩作用： 压实作用 胶结作用 压溶作用 重结晶作用
埋藏深度↑，压实强度↑，孔
隙度明显↓
Selley 的 研 究 ： 在 浅 处
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石胶结物及白云岩岩屑溶解很弱， A29井,
在碱驱提高原油作业采液证收据率作业中，碱液注入井井 井筒附近出现大量石英等矿物受碱液溶蚀所形
成的大量溶蚀孔洞。（J. G. Southwick,1985）
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7
2、成岩环境及碱性成岩作用
成岩环境
主要控制因素
成岩作用类型
储层矿物组成
在不同成岩环境中其成岩作用的类型、强度和 自生矿物种类、组合及岩石结构、孔隙类型和 结构特征均存在着显著差异（王琪1999）
pH值决是定成因岩素水？ 化学性质最重要的因素。pH值控制各种成岩矿物的产生及演化， 以及储集物性的改变（王留奇 1993），从上述意义上说， pH值在很大程 度上造成了成岩环境的差异 。
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8
pH-两种成岩环境
•成岩作用中矿物的溶解与沉淀和成岩环境是密不可分的
•地层水的酸碱性的变化将导致成岩环境的不同，由此
4000
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6
碱性流体到底能否对储层演化 及孔隙发育造成大的影响
----对于第二个问题的回答也应当是肯定的
因为碱性流体只要存在过，它就必然对储层造成影响， 仅由于碱性流体碱性程度及活动时间不同而导致的影 响程度不同而已。
影响 酸不稳定矿物-------沉淀或加大
石英-------溶解改造
有关石英的溶解，有许多学者进行过研究（Evans 1990， Patricia M. Dove 1994，Tester 1994），国内也有 一些学者如史宏才（史宏才1998）陈忠（1996）等，也进 行过石英溶解实验，结果都表明石英是可以溶解的。
碱性成岩环境
火山岩分布区---火山物质的水解
形成碱性乃至强碱性的 环境
不同成因环境，埋藏作用过程中碱性成岩作 用形成的过程和机理也并不相同
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孔隙成因10？
二、储层孔隙成因类型
•孔隙成因？ ----目前多数学者认为溶蚀型次生孔隙是由碳酸或者是有 机酸引起矿物溶解所形成的〔郑俊茂1989，徐北煤 1994, 庄松生1998，游俊1999〕
2. 邱隆伟，潘耀. 柯克亚凝析气田石英的溶解现象及 其成因，矿物学报，2005.25（2），183~190
3. 邱隆伟，姜在兴, 陈文学. 一种新的储层孔隙类 型——石英溶解次生孔隙，沉积学报2002, 20 (4) ,
621~627
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2
汇报提纲
成岩环境及碱性成岩作用 储层孔隙成因类型 关于孔隙演化模式 总结
碱性成岩作用及储层孔隙成因类型
中国石油大学 邱隆伟
13589998620
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1
1. Qiu Longwei, Jiang Zaixing, Cao Yingchang, et, al. Alkaline diagenesis and its influence on a reservoir in the biyang depression， SCIENCE IN CHINA（Series D），2002.45（7）, 643~653
强调碱性水在次生孔隙形成中的作用。
成岩作用全貌
背景-碱性成岩作用
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9 碱性成岩作用的成因
3、碱性成岩作用的成因
碱性成岩环境的形成是沉积环境、地层结构以 及埋藏作用过程中水岩相互作用的结果。
碱湖和盐湖----碱层或者岩盐层 干旱气候沉积环境---水岩反应
碱性沉积环境的存在为埋藏作 用过程中持续保持地层水的碱 性环境 创造了条件
?
温度
压力
水介质化学性质
是构成成岩环境的物质 基础，同时也在很大程 度上影响着介质水化学 性质的特征及演化
一般对沉积物（岩） 的压实压溶强度（刘 宝珺 1992）以及粘 土矿物的转化等成岩 事件产生较大的影响
是成岩作用发生的重要 原因，它控制了成岩作 用过程中的水—岩反应 以及造岩矿物的溶解和 沉淀状况
孔隙及次生孔 隙成因类型
11
（1）部分溶解
1. 石英溶解型孔隙的证据
（１）颗粒的不规则状边
缘或港湾状边缘（图1-
a）；（2）石英颗粒残余
（图1-a）及溶孔中悬浮
状石英颗粒（图1-b）；
（3）石英加大边的溶解
（图1-a）。
粗中砂岩，石英颗粒及石英加大边被溶蚀，细砾岩，溶孔中的悬浮状石英颗粒，白云
下16井, 2814.77m
演化及孔隙发育造成大的编辑影ppt响？
4 First question
----对于前面一个问题的回答是肯定的
是否存在碱性 流体的活动？
酸性流体的产生是沉积物中有机质演化的结果
蔡春芳1997， Sullivan et al. 1991
温度、细菌作用
机理
随成岩作用的进行，孔隙水介质条件必然
由酸性向碱性转化，最终导致砂岩从酸性
编辑ppt
3
一、 成岩环境及碱性成岩作用
1、问题的提出 碎屑岩储层中的造岩矿物主要有
石？英、长石、岩屑，以及碳酸盐矿物等胶结物。
稳定 含量最多
酸性地层水的作用
被溶解而形成孔隙
注意其压溶和次生加大 孔隙----间接溶解
在储层埋藏成岩演化的漫长过程中，（1）是
否只有酸性流体的活动，或者说是否存在碱性
Two quest流ions体的活动？（2）碱性流体到底能否对储层
强调碳酸、有机酸及酚类对碳酸盐矿物的溶蚀与迁移是砂岩储 层次生经孔典-隙酸溶形成经典理论的最大特点（陈忠 1996）
石英、长石、岩屑，以及碳酸盐矿物等胶结物。
沉积成 岩环境
成岩环地境层影响水酸碱性变化
酸、碱性成岩环境
孔隙 酸溶性孔隙 成因 碱溶性孔隙
埋藏பைடு நூலகம்容易
石英溶解型次生孔隙
真的存在？
编辑ppt
Nutting（1934）和 Chepikov(1961）
成岩环境进入碱性成岩环境
E.施塔赫、陆伟文
实验
正常泥岩和砂岩在埋藏成岩演化过程中地
层水偏碱性的程度能较高
酸不稳定矿物如方解石在多数储层编中辑能pp够t 形成和保存
5
Ph
13 11
9 7 5 3 500
1000 1500 2000 2500 3000 3500 埋深
图2 泌阳凹陷pH值随深度变化图[16]
可以分为酸性成岩环境和碱性成岩环境。 地层水酸碱性
地层水 特性
酸性成岩环境
碱性成岩环境
碳酸盐矿物、长石、 部分粘土矿物等
储层中含量最多的 碎屑组分——石英
处于不稳定状态 而容易被溶蚀
稳定，可发生加大
处于稳定状态，可以 发生沉淀和再生长
不稳定，可以发生溶解
经典的成岩作用
碱性成岩作用
碱性成岩作用是指总体以碱性成岩环境为背景的一种成岩作用类型，它