粘土矿物成因及对砂岩储集性能的影响
地质名词解释及矿山术语翻译汇总
地质名词解释及矿⼭术语翻译汇总⽕成岩 igneous rock由地壳、地幔中形成的岩浆在侵⼊或喷出的情况下冷凝⽽成的岩⽯。
变质岩 metamorphic rock岩浆岩或沉积岩在温度、压⼒的影响下改变了组织结构⽽形成的岩⽯。
沉积岩 sedimentary rock地表或接近地表的岩⽯遭受风化（机械或化学分解）、再经搬运沉积后经成岩作⽤（压实、胶结、再结晶）⽽形成的岩⽯。
沉积岩在陆地表⾯占岩⽯总分布⾯积的75%。
沉积岩与⽯油的⽣成、储集有密切关系。
它是⽯油地质⼯作的主要对象。
碎屑沉积岩 clastic sedimentary rock在机械⼒（风⼒、⽔⼒）的破坏作⽤下，原来岩⽯破坏后的碎屑经过搬运和沉积⽽成的岩⽯。
例如砂岩、黄⼟等。
⽕⼭碎屑岩则是⽕⼭喷发的碎屑直接沉积形成的岩⽯。
化学沉积岩 chemical sedimentary rock各种物质由于化学作⽤（溶解、沉淀化学反应）沉积形成的岩⽯。
如岩盐、⽯膏等。
岩⽯结构 rock texture指岩⽯的颗粒、杂基及胶结物之间的关系。
岩⽯构造 rock structure指组成岩⽯的颗粒彼此相互排列的关系。
岩层 rock stratum由成分基本⼀致，较⼤区域内分布基本稳定的岩⽯组成的岩体。
层理 bedding受许多平⾏⾯限制的岩⽯组成的沉积岩层状构造。
⽔平层理 horizontal bedding层⾯相互平⾏且⽔平的层理。
⽔平层理表⽰沉积环境相当稳定。
如深湖沉积。
波状层理 wavy bedding层⾯象波浪⼀样起伏。
海岸或湖岸地带由于⽔的波浪击拍形成的层⾯。
交错层理 cross bedding⼀系列交替层的层⾯相交成各种⾓度的层理。
由于沉积环境的⽔流或⽔动⼒⽅向改变形成的层理。
沉积旋回 sedimentary cycle岩⽯的粒度在垂直向上重复出现的⼀种组合。
正旋回 normal cycle岩⽯⾃下⽽上由粗变细的岩⽯结构。
例如⾃下⽽上为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩的组合。
粘土矿物对储层物性的影响_李娟
中国西部科技２０１１年０８月（上旬）第１０卷第２２期总 第２５５期粘土矿物对储层物性的影响李 娟 于 斌（成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室，四川 成都 ６１００５９） 摘 要：依据化学成分的不同，可将粘土矿物分为五类，高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石、伊利石－蒙皂石和绿泥石－ 蒙皂石混层。
粘土矿物的类型、含量、产状和物理性质对储层的物性有较大的影响，粘土矿物含量越高，砂岩的孔隙度 和渗透率越低，储集性能越差；粘土矿物的产状与油气层的渗透率有密切联系，其中搭桥式对储层的渗透率影响最大； 粘土矿物因其具有膨胀性，对酸敏感性，也严重影响着储层物性。
关键词：粘土矿物；孔隙度；渗透率；含量；产状 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６３９６．２０１１．２２．００４ １ 引言 中的绿泥石富含镁、铁，具有较强的酸敏性。
伊利石－蒙皂 石混层和绿泥石－蒙皂石混层以薄膜式贴附在砂岩颗粒表 面，分别具有两种矿物的性质，具有较高的膨胀性。
３ 粘土矿物成岩作用 粘土矿物的演化对储层研究有重要意义，它既可以充在砂岩储层中粘土矿物的组成、含量、产状和分布特 征直接影响到对砂岩储层的评价，它与油层储层敏感性密 切相关，粘土矿物分布的广泛性和特有的物理化学性质， 使它与石油地质和油气田的开发诸多发面联系起来。
不同 类型的粘土矿物与砂岩的渗透率有不同的相关关系，同一 种粘土矿物形态和产状的不同与渗透率相关性也有差异， 基于粘土矿物的重要性及复杂性对其做深入的了解。
２ 粘土矿物的类型与物理性质 根据化学成分的不同，可将粘土矿物划分为五种类 型：高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石、伊利石－蒙皂石和 绿泥石－蒙皂石混层。
高岭石在砂岩孔隙中常以书页状、蠕虫状等各种形态 的集合体形式存在，高岭石具有颗粒大、对砂岩颗粒的附 着力弱两大特征。
蒙皂石常以薄膜式贴附在碎屑颗粒表 面，具有较大的比表面积，在岩层中的存在形态有多种， 有时呈现出波状、褶皱层状等，蒙皂石是膨胀性很强的粘 土矿物。
压裂液性能评价-粘土稳定剂
压裂液总结压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。
它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。
压裂液在施工时应具有良好热稳定性和流变性能，较低的摩阻压降，优秀的支撑剂输送和悬浮能力，而在施工结束后，又能够快速彻底的破胶返排，残渣低、并且进入地层的滤失液与油气配伍性好，对储层造成的潜在性伤害应最小，从而获得较理想的施工效果。
因此，在优选水力压裂所用的工作液时，应从压裂液的综合性能满足压裂工艺的要求及压裂液应当与储层配伍，对储层造成的潜在性伤害尽可能地小两方面着手，优选出高效、低伤害、适合储层特征的优质压裂液体系。
压裂是油气井增产，水井增注的有效措施之一。
特别适于低渗透油气藏的整体改造。
压裂形成具有高导流能力的填砂裂缝，能改善储集层流体向井内流动的能力，从而提高油气井产能。
然而，压裂作业中压裂液进人储集层后，总会干扰储集层原有平衡条件，压裂措施本身包含了改善储集层和伤害储集层双重作用，当前者占主导时，压裂增产，反之则造成减产。
为了获得较好增产效果，就应充分发挥其改善储集层的作用，尽量减少对储集层的伤害。
一、压裂液对油气层的损害压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。
它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。
压裂作业中压裂液造成油气层损害的主要原因有：一是由于压裂液及其添加剂选择不当造成压裂液与油气层岩石矿物和油气层流体不配伍造成损害；二是压裂液对支撑裂缝导流能力的损害；三是压裂施工过程中的损害。
1．压裂液与油层岩石和油层流体不配伍损害1）压裂液滤液对油层的损害在压裂施工中，向储集层注人了大量压裂液，压裂液沿缝壁渗滤人储集层，滤液的侵人改变了储集层中原始含油饱和度，并产生两相流动，流动阻力加大。
毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流动阻力增加。
如果储集层压力不能克服升高的毛细管力，则出现严重和持久的水锁。
东营凹陷现河地区粘土矿物对储层的影响
科技 日向导
２１年第０ 期 ０２ ５
东营凹陷现河地区粘土矿物对储层的影响
张Hale Waihona Puke 宁 ｆ ｌＴ程大学资源学院 河北 河： ｔ
【 摘
邯郸
０６３１ ５ ０ ８
要】 通过扫描 电镜等技 术 ， 确定 了东营凹陷现 河地区储层粘 土矿物 主要为 高岭石 、 绿泥石 、 伊利石和伊／ 蒙间层（ｓ。 Ｉ ） 粘土矿物 的成岩 ／
，
２粘土矿物类型 ．
根 据扫描 电镜显示 ． 区粘 土矿物 主要 为高岭石 、 利石 、 该 伊 绿泥 石、 伊利石一 蒙皂石混层 高岭石 在砂岩孑 隙中常以书页状 、 Ｌ 蠕虫状等各 种形态的集合体形 式存在 ． 高岭石具有颗粒大 、 对砂岩颗粒 的附着 力弱 两大特征 ； 伊利石 是砂 岩中最常见 的粘土矿物 ． 在地 质剖面上从 上至下均有分 布 ． 但存 在形态有变化 ． 它常 常是低渗透一特低渗透砂岩储 层粘土矿物 的主要 特 征之一 ： 绿泥石 常见于 较深 的地层 中． 在形态 主要 为板状 、 存 柳叶 状、 集合体状等 ， 中的绿泥石 富含镁 、 ， 油层 铁 具有较 强的酸敏性 ； 伊利 石／ 石混层 以薄膜状 附着 在砂岩颗粒表面 ． 蒙皂 具有两 种矿物的性质 ． 具有较高 的膨胀性
敏。
【 关键词 】 东营 凹陷； 粘土矿物 ； 储层
粘土矿物广泛分布 于沉积岩中．由于其特有 的物理化 学性能 ． 在 碎 屑岩储层 中由它引起的储层伤害约 占整个 油气层损 害的 ７ ％。 ０ 在开 发过程中 ． 碎屑岩储 层 中的粘土矿物制约了该区油藏的有效开 发 王 占国＿ ｌ Ｊ 利用异 常高压原理对 现河地 区物性 进行 了研究 ． 未能将粘土 但 矿物与储 层物性相结合 李海燕 、 彭仕宓、 黄述 旺等日 研究 了低渗 透储 层 岩石学和成岩作用 温小明日 运用室内试 验和开放流动试 验技 术对 岩矿和孔渗特征 、 流体性质 、 性和注入水 等进行了储层伤 害分析 。 敏感 高淑梅 、 范绍雷 【 究了粘土矿物对储层储集 条件 和渗流能力 的影 响， ４ 研 并进 行了储 层评价和油层伤害研 究 ． 但是对 于粘土矿物对储层 的影 响 机 理没有 提及 万军目 伏 根据粘土矿 物 ｘ射 线衍射 分析， 合电镜 扫描 结 等资料分 析研究， 出了粘土矿物 的含量 、 分 、 得 成 产状 的变化 关系 ， 但 未 能研究 粘土矿物对储 层的影 响 粘土矿物在东 营凹陷现河地 区的粘 土矿物对储层影 响研究相对较 少 ． 没有得 到足够重视 ． 因此此课题将 对现 河地 区的油气开发具 有理论 指导意义 １地 质 概 况 ． 现河 地区位 于东营凹陷 中央隆起带 ． 是一个 四面 临洼 、 东窄西宽 的二级构造 带 ． 南北 宽为 ８ ４ ｍ． ～１ｋ 东西长约 为 ５ ｋ 面积约为 ５０ ｍ ０ ｍ， ０ｋ 研究 区发育湖泊相 ， 浊积扇 ， 洪水 滑塌浊积扇 ， 角洲和滩坝等沉积 三 相类 型． 岩性油 藏丰 富 为 了更精确 的预测现河地 区的油气分布及储 层性 能． 现对现河地 区粘土矿物进行研究分析 。 下． 化学淋滤作用 强 ． 有利于铝硅 酸盐矿物 的分解 ． 而形 成高岭石 ， 从 填充于粒间孔隙之中 ． 致使储层 的孔 隙度有所降低。 ４１２绿泥石 的包壳作用 ．． 绿泥石在 ２ ５ ７ ０ｉ ｎ附近有一个 突变面 ．在其之上 ．绿泥石含量为 ５ ％ ７ ％， ０ 一 ０ 在其之下 ， 其含量急剧降低 ． 含量小 于 １％。成岩作用早期 ０ 沉积物中的铝硅酸盐、 矿屑溶解 ． 在弱还原条件下 ， 孔隙水介质 中含有 丰富的 Ｍ 、 ｅＡ２ ， ｉ ｇＦ 、 Ｉ 、 Ｏ 等组分 ， ０ Ｓ 发育为绿泥石胶结 。 ４ ．伊， ． ３ 蒙间层 （ｓ １ Ｉ） ／ 伊， 蒙间层（ｓ ｉ） ／ 含量在本区变化不明显． 含量在 ２ ％一 ０ 之 间。 ０ ４％ ４ 物化作用对储层 的影 响 ． ２ ４２１高岭石类 ．． 高岭石是一 种 ｈ 型 的粘 土矿物 ． ｌ 构造单元 内电荷平衡 ． 阳离子 交换量很小 ． 晶层间的作用力很强 ． 致使水分子不容易进入晶层问 ． 其 为非膨胀 型粘土 矿物 高岭石 常以碎屑形式存在于砂岩中 ． 由于它们颗粒较大并 且在砂 粒 表面附着不 紧． 高岭石受流动液体的侵蚀很容易脱离砂粒表面 。并 且 高岭石 随流体运移到孔喉处产生堵塞 ． 引起油层损害。所以高岭石 主要 以微粒运移 的形式引起储层损害 ， 即流速敏感性损害 。 ４２ ．． ２伊利石类 伊利 石类是一种 ２ 型粘土矿物 ．伊利石晶层间 的引力很强 ． ： １ 水 分 子不易进人 晶层 ． 引起 晶层水化膨胀 ． 属于非膨胀型粘土 。 伊 利石引起 的油层 损害问题主要 是它们在砂岩 中可 以形成 大量 的蜂窝 状微孔 道 ． 这些微 孔道 可 以束缚 大量 的水分子 ． 加地层 残 增 余 水的饱度 ， 致使 测井解释失误 。另外 ， 利石还可在孔 隙中形成大 伊 量的毛发 状结 晶从 而增加 了孔隙 的弯 曲程度 ． 著降低 了岩石 的渗 显 透率 在采油过程 中 ， 这些毛发壮结 晶可以被液流冲断 ， 破碎 颗粒随 液流迁移 ． 孔喉处产生堵塞 ． 在 致使岩石渗透率 降低 ， 造成油层损害。 因此． 利石 主要为微粒运移引起的速敏损害和微孔道吸水引起的水 伊 锁损 害。 ４２３ ．Ｉ绿泥石类 绿 泥石中 阳离子较 多 ． 结构复杂 ． 特别是水镁石层 中的二 价阳离 子容易被氧化 。因此 ， 环境为酸性 时， 易被溶解释放 出 Ｆ “， 被氧化 ｅ 易 形成沉 淀。因此 ． 绿泥石对储层的影响为强酸敏感 。 ４２ 伊， ．４ 蒙间层类 ． Ｐ／ 蒙间层（ ｓ 的成分 、 Ｉ） ， 形态 、 产状和性质均介于伊利石和蒙皂石 之间 ， 因此 ， 蒙间层 （Ｓ 伊／ Ｉ ） 层的影 响主要为水敏 、 ／ 对储 水锁 、 速敏。
砂砾岩储层影响因素,以利津油田为例
东营凹陷北部陡坡带砂砾岩储层特征及影响因素——以利津油田为例前言随着油气勘探程度的成熟化, 隐蔽性油气藏勘探的地位日益重要。
砂砾岩体油气藏是近年来胜利油田众多隐蔽性油气藏的一种重要类型, 具有很大勘探潜力与重要的研究意义。
东营凹陷北部陡坡带发育多种类型的砂砾岩扇体, 近年来一直是寻找隐蔽性油气藏的有利地区。
利津油田位于东营凹陷北部陡坡带，沙三、沙四段沉积时期主要发育各类成因的砂砾岩储层，其中以近岸水下扇和深水浊积扇最为常见，是当前的主要勘探目标。
该类型储层复杂, 平面变化较大, 储层非均质性强，勘探开发难度大。
1、区域地质概述图1 利津油田区域位置图利津油田位于东营凹陷陡坡带西段, 滨南——利津断裂带东端。
该区东为胜坨油田, 西为滨县凸起,北为郑家、王庄油田, 南临东营凹陷最大的生油洼陷——利津洼陷。
总的构造特征为北高南低。
区内发育利津、胜北两个断裂带,对地层和沉积起控制作用。
以胜北断层为界, 将本区划分为断层上升盘和下降盘两个区域, 受断裂、沉积物源、湖盆演化阶段等因素控制, 断层上升盘和下降盘沉积特征迥异。
上升盘以发育大套厚层砂砾岩体为特征, 而下降盘则发育薄层扇体。
油层主要集中在沙二段, 而沙三下—沙四段砂砾岩扇体勘探潜力巨大, 是当前主要勘探目标, 其类型为以近岸水下扇为主的砂砾岩扇体沉积, 沉积相带变化较快, 储层埋深大、非均质性强。
2、储层特征（1）储层岩石学特征岩石类型主要为岩屑长石砂岩或长石岩屑砂岩,其次为岩屑砂岩，沉积母岩主要来自周围凸起上的中古生界沉积岩和喷出岩。
岩性主要以含砾不等粒砂岩、细砂岩和粉砂岩为主，另见砾状不等粒砂岩、砾岩、中细砂岩、中砂岩。
碎屑颗粒为次棱角状，分选差至中等，泥质杂基含量较高，以孔隙式胶结为主。
由于该套储层是断陷内多物源、近距离、快速堆积的碎屑产物, 因此其成分成熟度和结构成熟度均较低,在不同地区和层位其分布特征及组成有所不同。
（2）储层物性特征砂砾岩储层孔隙类型主要以残余粒间孔和充填孔隙的泥质晶间微孔，未见明显的溶蚀孔隙，吼道类型主要为片状或弯片状。
华庆地区延长组长6油层组储集砂岩特征及对储层物性的影响
性变差 。
关
键
词： 华庆地区 ； ６油层组 ； 长 储集砂岩 ； 储层物 性 文献标识码 ： Ａ
中图分类号 ：Ｅ ２ ． ２ Ｔ ｌ２ ２ ２
华庆地 区位于鄂尔多斯盆地西南部 ， 处于甘陕 古河与庆西古河交 汇的三角地带¨ 。研究 区北起 Ｊ
７ ０
沉 积 与 特 提 斯 地 质
从填 隙物相对百 分含量与储层物性 关系来看 （ １ ） 长 ６段砂 岩储 层 明显具 有 随着填 隙物 相对 图 １，
百分 含 量 的增 加 而 物 性 变 差 的趋 势 。表 明 填 隙 物
为斜 长石 和正 长 石 ， 屑 主要 为 变质 岩 岩 屑 。岩 石 岩 成 份成 熟度 较 低 ， 压 性 弱 ， 实 作 用 对 储 层 原 生 抗 压
区长 ６油层 组储集砂岩 中的填 隙物主要为粘 土杂
基、 自生 粘 土矿物 、 酸盐 胶 结 物 和 硅 质胶 结 物 ， 碳 含 量 变化 大 ， ６ ２ ％ 一１．４ 之 间 。 主 要 有 绿 泥 在 ．５ ５５％ 石 、 岭 石 、 云母 、 解 石 、 方 解 石 、 云 石 、 高 水 方 铁 白 铁
苏 楠 ，隆 昊 ，田景春 ，王卫红 ，张锦泉
（成都理工大学，油气藏地质与开发工程 国家重点实验室，四川 成都 ６０５ ） １０９
摘要 ： ６油层组储集砂岩主要为岩屑长石砂 岩 ， 长 粒度较 细 ， 选 中等偏 差 ， 隙物 主要 为碳 酸盐矿 物和粘 土矿物 。 分 填 砂岩 的物质组成影 响着其储层 性能 ， 储层物性 随着石英 含量的增 加而变好 ， 随着岩屑含 量的增加 而变差 。砂岩 中 而
致密砂岩储层研究
致密砂岩储层研究作者：任俊吉孙豪飞来源：《环球市场信息导报》2014年第09期致密砂岩储层与常规砂岩储层相比具有岩性致密、低孔低渗、气藏压力系数低、圈闭幅度低、自然产能低等典型特征。
按照我国标准，致密砂岩储层有效渗透率孔隙度r≦10%，且具有较高毛细管压力，束缚水饱和度和孔隙度之间存在负相关关系。
本文将从致密砂岩储层特征、储层成因类型、储层物性影响因素三个方面对致密砂岩储层做一个简要论述。
一、储层特征致密砂岩储层与常规砂岩储层相比具有岩性致密、低孔低渗、气藏压力系数低、圈闭幅度低、自然产能低等典型特征：特性常规砂岩储层致密砂岩储层储层岩石组分石英颗粒含量高，长石、岩屑含量低长石、岩屑含量相对较高成岩演化多为中成岩B阶段以前中、晚成岩期孔隙类型原、次生混合孔隙次生孔隙为主孔吼连通性短吼道，连通好席状、弯曲片状吼道，连通差孔隙度% 12～30 3～12覆压基质渗透率 >0.1含水饱和度/% 25～50 45～70岩石密度毛细管压力低较高储层压力一般正常至略低于正常多为高异常地层压力应力敏感性弱强原地采收率/% 75～90 15～50二、成因类型由自生粘土矿物的大量沉淀所形成的致密砂岩储层。
此类致密储层可以是结构成熟度和成分成熟度均比较高的砂岩，也可以是结构成熟度较高而成分成熟度不高的砂岩。
如图所示，岩石类型为石英砂岩，硅质岩碎屑含量比较高，颗粒之间没有任何粘土杂基存在；但是在埋藏过程中由于自生的伊利石堵塞了颗粒喉道，喉道间主要依靠伊利石矿物间的微孔隙连通，这使得岩石的渗透率极低，然而孔隙度的降低却不太明显，主要形成中孔、低渗的致密储层。
胶结物的晶出改变原生孔隙形成的致密砂岩储层。
在砂岩储层埋藏过程中，由于石英和方解石以胶结物的形式存在于碎屑颗粒之间，极大地降低了储层的孔隙度，渗透率也随之降低，形成低孔、低渗的致密储层、在孔隙中可保存形成时间比较早的次生孔隙。
如图所示，岩石类型为岩屑石英砂岩，含有少量的长石，孔隙类型主要有长石早期溶蚀形成的粒内溶孔及高岭石的沉淀形成的晶间微孔隙。
（论文）粘土矿物成因及对砂岩储集性能的影响influenceofclay..
粘土矿物成因及对砂岩储集性能的影响"伏万军（中国海洋石油南海西部石油公司研究院，广东湛江524057）摘要粘土矿物是影响砂岩储集性能的重要因素。
结合实例讨论了粘土矿物成因、绝对含量、成分、产状及晶体形态等与砂岩储集性能的关系。
研究表明，粘土矿物对砂岩储集性能的影响程度与砂岩本身的成熟度有关。
当砂岩成熟度高时，随粘土矿物绝对含量的增加，其储集性能降低，尤其是渗透率降低；但高成熟度砂岩随高岭石和充填状粘土矿物含量增高，物性相对变好。
当砂岩的结构和成分成熟度比较低时，粘土矿物对其储集物性影响较小，而主要与岩石本身的成分和结构有关。
研究还表明，不同形态的伊利石对砂岩的物性影响也不同，片状伊利石有利于改善储层物性，而纤维状和发丝状伊利石增多会使砂岩储集物性降低或变为非储层。
关键词粘土矿物储集性能成熟度晶体形态作者简介伏万军，男，1966年生，硕士，现为南海西部石油公司研究院工程师，主要从事地层及沉积相研究工作。
砂岩中的粘土矿物是影响其储集性能的一个重要因素。
本文在研究塔里木和陕甘宁盆地砂岩储层及其粘土矿物的基础上，就粘土矿物成因、含量、成分、组合类型、产状等对砂岩储集性能的影响进行讨论。
1砂岩中粘土矿物的成因沉积岩中的粘土矿物按其成因可分为两类：与陆源碎屑颗粒一起沉积的陆源碎屑粘土矿物和在成岩过程中形成的自生粘土矿物。
研究表明，陆源碎屑粘土矿物的类型、成分及分布主要取决于古气候、物源和沉积环境，而自生粘土矿物的形成主要受成岩流体酸碱度的控制。
!"!陆源碎屑粘土矿物的成因砂岩储层中的碎屑粘土矿物以伊利石和高岭石为主，蒙脱石和绿泥石偶见。
（1）碎屑伊利石塔里木盆地东河塘白垩系、第三系，塔中地区侏罗系及其以上地层，满加尔坳陷东部和塔中1井新、老第三系中均含一定数量的碎屑伊利石。
陕甘宁盆地东部洲4井太原组和山西组中也含有一定数量的碎屑伊利石。
伊利石是在气温稍低的条件下，由长石、云母等铝硅酸盐矿物经风化脱钾而成，是地层土壤中分布最多的粘土矿物。
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古地理学报 2000 年
(2) 碎屑高岭石 陆源碎屑高岭石是在温暖 、潮湿的气候条件下 ,酸性介质不断对铝硅酸 盐矿物强烈风化淋滤而形成的 。塔里木盆地英买 701 井老第三系碎屑岩储层个别层段碎屑高 岭石含量达 27 %。陆源碎屑高岭石在搬运过程中被不断磨蚀 ,又在埋藏过程中受到挤压变 形 ,因而很少保存高岭石假六方片状的外形 ,在扫描电镜下可见碎屑高岭石呈不规则片状充填 于孔隙之中 。
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第 3 期 伏万军 :粘土矿物成因及对砂岩储集性能的影响
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石含量会增高 。
造成此时期形成的粘土矿物组合多变 ,
组合类型多样 。
三叠纪塔里木盆地进入内陆盆地发
展时期 。早三叠世时期湖泊还未全面发
育 ,山麓 、河流相沉积占主体 ,气候仍比
较干旱 。中三叠世湖泊已经很发育 ,气
候变为温暖潮湿 。晚三叠世时期水体进
一步扩大 ,出现了深湖 、半深湖沉积 ,晚
三叠世后期由于印支运动的影响 ,凹陷
关系 (图 1) 。塔里木盆地奥陶纪 —泥盆纪处于加里东运动时期 ,奥陶系以正常海相沉积为主 ,
气候温暖潮湿 ,镁碳酸盐沉积广布 ,为成岩期绿泥石的形成提供了物质基础 。盆地在晚奥陶世
抬升 ,志留系变为滨海相 - 海陆交互相沉积 ,气候由潮湿转向干旱 ;志留系与泥盆系为连续沉
积 ,泥盆纪保持了志留纪末的沉积气候特征 ;下泥盆统为海陆交互相沉积 ,中上泥盆统为陆相
砂岩储层中的碎屑粘土矿物以伊利石和高岭石为主 ,蒙脱石和绿泥石偶见 。 (1) 碎屑伊利石 塔里木盆地东河塘白垩系 、第三系 ,塔中地区侏罗系及其以上地层 ,满 加尔坳陷东部和塔中 1 井新 、老第三系中均含一定数量的碎屑伊利石 。陕甘宁盆地东部洲 4 井太原组和山西组中也含有一定数量的碎屑伊利石 。伊利石是在气温稍低的条件下 ,由长石 、 云母等铝硅酸盐矿物经风化脱钾而成 ,是地层土壤中分布最多的粘土矿物 。储层中的碎屑伊 利石多数以孔隙充填形式存在 ,少数以薄膜形式分布于颗粒表面 ,在电镜下碎屑伊利石呈碎屑 片状或弯曲片状 ,晶形不完整 ,略具定向性 。
Ξ 本文为“八五”国家科技攻关课题 (85 - 101 - 01 - 05 - 14) 及合作课题“陕甘宁盆地中 - 东部上古生界粘土矿物演化 及其对储层物性影响”的部分研究内容 。
收稿日期 :1999 年 5 月 25 日 改回日期 :1999 年 8 月 12 日
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古地理学报 2000 年
积 (河流 →浅湖 →深湖 →浅湖) 、气候 (潮湿 →干旱) 演化的又一次旋回 ,这一旋回的建造具有独 特的粘土矿物组合 。
2 粘土矿物含量对砂岩储集性能的影响
国内外研究表明 ,在沉积 、成岩条件大致相同的情况下 ,粘土矿物含量越高 ,砂岩的孔隙 度 、渗透率越低 ,储集性能越差 ,砂岩中的粘土含量为 1 %～5 %时 ,属储集性能较好的油气层 , 当粘土含量超过 10 %时 ,则认为是较差的油气层[6] 。本文的研究表明 ,粘土矿物绝对含量对 砂岩储集性能的影响与砂岩的成熟度有关 。 2. 1 粘土矿物含量对高成熟砂岩物性的影响
(2) 埃洛石 在塔里木盆地满参 1 井泥盆系和志留系砂岩中 ,在轮南 46 井志留系粉砂岩 中 ,有管状 、丝管状埃洛石分布 。
埃洛石大量分布于土壤层中 ,这说明其形成于表生淋滤阶段 ,在温暖潮湿的气候条件下 , 酸性水介质 (pH = 4～6. 5) 不断对铝硅酸盐产生淋滤 ,Na 、K、Ca 、Fe 、Mg 等离子被带走 ,形成硅 铝富集的环境 ,最后 Al - Si 胶体晶化形成埃洛石 。
(3) 碎屑蒙脱石 陕甘宁盆地洲 4 井山西组河流三角洲沉积颗粒表面有碎屑蒙脱石分 布 。碎屑蒙脱石的分布同时受物源和气候的双重影响 ,花岗质母岩中所含辉石 、角闪石 、黑云 母等在化学风化不彻底的情况下可形成蒙脱石 。
由此可见 ,根据储层中碎屑粘土矿物的种类可以推断母岩区的气候条件及母岩性质 。 1. 2 自生粘土矿物的成因
由于燕山早期运动的影响 ,塔里木盆地在侏罗纪末期进一步抬升 ,白垩系 、第三系为干旱 气候下的湖泊 、河流相沉积 。在此条件下出现了坡缕石矿物 ,并出现碎屑伊利石和绿泥石 。
虽然砂岩中的粘土矿物主要受后期成岩环境的影响 ,但沉积建造是粘土矿物形成转化的 物质基础 。由于不同时期沉积物的成分 、孔隙水的性质和泥岩生成有机酸的能力不同 ,其成岩 期所形成的环境也不同 ,这种差异往往是粘土矿物成岩转化的决定因素 。因此 ,从某种意义上 来说 ,盆地的构造 、沉积及气候演化在宏观上控制了粘土矿物的形成和演化 。
1 砂岩中粘土矿物的成因
沉积岩中的粘土矿物按其成因可分为两类 :与陆源碎屑颗粒一起沉积的陆源碎屑粘土矿 物和在成岩过程中形成的自生粘土矿物 。研究表明 ,陆源碎屑粘土矿物的类型 、成分及分布主 要取决于古气候 、物源和沉积环境 ,而自生粘土矿物的形成主要受成岩流体酸碱度的控制 。 1. 1 陆源碎屑粘土矿物的成因
当砂岩的成熟度高时 ,砂岩的主要胶结物为钙质或自生粘土矿物 ,在这种条件下粘土矿物 绝对含量对砂岩储集性能的影响比较明显 。研究表明 ,塔里木盆地砂岩中粘土矿物绝对含量 的多少与其孔隙度和渗透率的大小一般呈负相关 ,其中 ,对渗透率的影响要比对孔隙度的影响 大得多 。例如 ,塔中 4 井 3597～3725 m 井段为东河砂岩 ,是陆源滩坝砂体 ,属前滨 - 临滨亚 相[7] 。由于波浪的反复淘洗 ,东河砂岩具有较高的成分和结构成熟度 ,砂质纯净 ,粘土矿物绝 对含量多为 3 %～5 % ,致使砂岩储层物性较好 ,平均孔隙度达 14. 35 % ,最大为 22. 53 % ;平均 渗透率为 163. 57 ×10 - 3μm2 ,最高为 952. 4 ×10 - 3μm2 ,是塔中地区重要的储集层 (表 1) 。
纪早期气候已变得温暖潮湿 ,海西运动
第二幕之后 ,海水大规模退出盆地 ,早二
叠世晚期海水全部退出盆地 ,完全变为
河湖相沉积 ,气候由潮湿变为干 →抬升) 、沉积 (海相 →陆相) 、气候 (潮
湿 →干旱) 演化的第二旋回期 。由于处
于海陆交互相沉积期 ,环境 、气候多变 ,
抬升 ,湖盆水体收缩 ,深度减小 ,但仍为
潮湿气候 ,这一景观一直延伸到早侏罗
世 ,这一时期沉积了大量的含煤地层 ,为 后期 高 岭 石 的 形 成 提 供 了 酸 性 介 质 条 件 。晚侏罗世气候变为干热 ,出现了浅 湖沉积 ,这是盆地构造 (下降 →抬升) 、沉
图 1 塔里木盆地构造沉积演化与粘土矿物组合关系 Fig. 1 Structural evolution and clay mineral assemblages of Tarim Basin
(5) 绿泥石 扫描电镜观察表明 ,绿泥石呈针叶状分布于颗粒表面 ,或与高岭石一起以充
填形式存在于孔隙之中 。研究证明 ,在 pH = 7～9 的水介质中 ,高岭石与泥岩水溶液中携带的
Fe2 + 、Mg2 + 反应可生成绿泥石 。
1. 3 塔里木盆地粘土矿物组合与盆地的演化关系
研究表明 ,塔里木盆地的粘土矿物组合与盆地的构造 、沉积演化 、气候旋回之间存在一定
沉积 ,气候转为干旱 。奥陶纪 —泥盆纪是塔里木盆地构造 、沉积 (海 →陆) 、气候 (潮湿 →干旱)
演化的第一旋回期 ,处于这一旋回期的粘土矿物具有相似的特征 ,且组合中伊利石 、绿泥石的
含量较高 。
由于海西运动第一幕的影响 ,石炭
纪初期 ,塔里木盆地又开始了一次大规
模的海侵 ,广泛发育海相沉积 。早石炭
砂岩中自生粘土矿物的形成与地层水的性质(矿化度 、离子成份 、酸碱度等) 密切相关 。在 酸性介质中形成的粘土矿物有非晶质体 、迪开石和高岭石 ;在碱性介质中形成的粘土矿物有伊 利石 、蒙脱石 、伊/ 蒙间层 、绿泥石 、绿/ 蒙间层及坡缕石 。
(1) 迪开石 在塔里木盆地满参 1 井二叠系和石炭系部分层段中发现了迪开石 。迪开石 具有重要的成岩意义 ,是一种重要的成岩温度计 。首次发现的迪开石与热液作用有关 (Dick , 1888 ,1908) ,这说明迪开石的形成温度较高 。后来不少学者发现砂岩的自生矿物中与热液作 用无明显联系的沉积岩中也有迪开石分布[1～2] 。挪威陆棚的三大沉积盆地的侏罗系储层中均 有高岭石转化为迪开石的现象 (S. N. Ehrenberg ,1993) 。Hoffaman ,Hower (1979) 认为高岭石转化 为迪开石的温度是 110～140°C , S. N. Ehrenberg (1993) 认为成岩温度达到 120°C 时 ,高岭石才 开始转化为迪开石 ,温度大于 300°C 时迪开石则会消失 ,这说明迪开石是一种很好的成岩温度 计[3～5 ] 。
第 2 卷 第 3 期 古 地 理 学 报
Vol12 No13
2000年8月
JOURNAL OF PALAEOGEOGRAPHY
Aug. 2000
Ξ
粘土矿物成因及对砂岩储集性能的影响 3
伏万军
(中国海洋石油南海西部石油公司研究院 ,广东湛江 524057)
摘 要 粘土矿物是影响砂岩储集性能的重要因素 。结合实例讨论了粘土矿物成因 、绝对含 量 、成分 、产状及晶体形态等与砂岩储集性能的关系 。研究表明 ,粘土矿物对砂岩储集性能的影响 程度与砂岩本身的成熟度有关 。当砂岩成熟度高时 ,随粘土矿物绝对含量的增加 ,其储集性能降 低 ,尤其是渗透率降低 ;但高成熟度砂岩随高岭石和充填状粘土矿物含量增高 ,物性相对变好 。当 砂岩的结构和成分成熟度比较低时 ,粘土矿物对其储集物性影响较小 ,而主要与岩石本身的成分 和结构有关 。研究还表明 ,不同形态的伊利石对砂岩的物性影响也不同 ,片状伊利石有利于改善 储层物性 ,而纤维状和发丝状伊利石增多会使砂岩储集物性降低或变为非储层 。