碳酸盐岩储集层_长腿袋袋鼠_新浪博客
碳酸盐岩储集层是目前世界上重要的产油气层,以碳酸盐岩为含油气层的油气储量占世界总储量的一半,产量已达到总产量60%以上。碳酸盐岩油田一般比砂岩油田储量大,单井产量高。Moody(1975)对世界198个大油田统计,碳酸盐岩大油田平均可采储量是5.6×108t,砂岩大油田的平均可采储量是2.9×108t 。世界上共有9口产量曾达万吨以上的高产井,其中有8口井属碳酸盐岩储集层。碳酸盐岩储集层的岩石类型是多样的,其中以粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云岩为主。

    (一)碳酸盐岩储集层的孔隙类型

    碳酸盐岩储集层的孔隙类型依其形态特征可分为孔()、洞(溶蚀大孔及洞)和缝(裂缝)三大类。一般来说,孔、洞是主要储集空间,裂缝是主要渗滤通道,也是储集空间。

    碳酸盐岩孔隙的形成是一个复杂的而长期的过程。它除了受沉积环境控制外,埋藏后深受地下热动力条件、地下和地表水化学场和构造应力场等因素影响。由于碳酸盐岩易溶、不稳定、性脆,使储集空间演化极为复杂。因此,在碳酸盐岩孔隙分类时,既要考虑沉积过程原始结构,又要考虑整个地质历史过程中的改造。但原生组构对后生改造有很大的影响。因此,Choquette and Pray(19701985)根据碳酸盐岩和组构的关系,将碳酸盐岩孔隙分为3大类(基本类型),每一类型包含若干具体形式。

(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素

    1. 沉积环境

    影响碳酸盐岩原生孔隙发育的主要因素是沉积环境,即介质的水动力条件。碳酸盐岩原生孔隙的类型虽然多种多样,但主要是粒间孔隙和生物骨架孔隙。这些孔隙的发育程度主要取决于粒屑的大小、分选程度、胶结物含量以及造礁生物的繁殖情况。因此,水动力能量较强的或有利于造礁生物繁殖的沉积环境,常常是原生孔隙型碳酸盐岩储集层的分布地带。这类沉积环境有台地前缘斜坡相、生物礁相、浅滩相和潮坪相等。而在水动力能量低的环境里常形成微晶或隐晶石灰岩,由于晶间孔隙微小,加上生物体少,不能产生较多的有机酸和CO2,因而不利于形成次生孔隙。

    2. 成岩后生作用

    碳酸盐岩在沉积时期所形成的原生孔隙,会因其后发生的各种成岩后生作用而改变。成岩后生作用主要包括溶蚀作用、重结晶作用、白云石化作用、方解石化作用、硅化作用、硫酸盐化作用等。现择要简述如下:   

    1)溶蚀作用  碳酸盐岩次生孔隙的形成和发育与地下水的溶解作用和淋滤作用关系密切。这是由碳酸盐岩的易溶性所决定的。碳酸盐岩结晶矿物的溶解度决定于它们本身的性质、地下水的溶解能力以及热动力条件。

    岩石的矿物成分不同其溶解度也不同;方解石和白云石的溶解度决定于水中CO2含量、地下水的温度和硫酸钙含量等。随着水中CO2含量的增加,方解石和白云石的溶解度增大。而且当水中CO2含量高时,方解石的溶解度比白云石高;相反,当水中CO2含量低时,白云石溶解度比方解石高。一般在CO2含量较高的水中,在低温条件下(小于0)方解石的溶解度比白云石的溶解度大约高0.5倍。随着温度上升,这个差值变小,当温度为55℃时,白云石溶解度和方解石相等。温度进一步升高,白云石的溶解度反而比方解石高。水中硫酸钙含量对方解石和白云石的溶解度影响问题没有彻底摘清楚。一般来说白云石的溶解度与硫酸钙含量关系不大,而方解石的溶解度明显随之下降。 

    结晶矿物的晶粒大小不同,它们的溶解度也不相同。2mm石膏微粒比0.3mm的石膏微粒的溶解度低20%,碳酸盐矿物也是如此。因此小颗粒的溶解有利于大颗粒的生长。

    此外,碳酸盐岩中所含不溶矿物杂质在溶解过程中也有很大影响,当碳酸盐岩中存在泥质、硅质或有机质等杂质时会阻碍溶解过程的进行。如我国四川乐山上元古界白云岩,不溶残余物含量小于1%者,孔洞发育;当不溶残余物含量大于10%时,很少发育大溶洞。

    此外,碳酸盐岩的溶蚀孔洞一般均发育在岩溶带。岩溶带的发育状况和气候条件、地下水的运动状况有密切关系。一般温暖潮湿气候区,地下水活动强烈,溶蚀作用也相当活跃。我国华北地区下古生界碳酸盐岩地层在奥陶系沉积以后,整体上升,经过长期的沉积间断,古岩溶发育良好;因此是一个良好的储集层。

    (2)重结晶作用  碳酸盐岩被埋藏之后,随着温度压力的升高、岩石矿物成分不变而矿物晶体大小、形状和方位发生了变化的作用,称为重结晶作用。这种作用使致密、细粒结构的岩石变为粗粒结构的、疏松、多晶间孔隙的岩石。粗粒结构的岩石强度降低,易产生裂缝。这样。有利于地下水渗滤,为溶蚀孔隙的发育创造了条件。我国四川侏罗系大安案介壳灰岩产油气层,其孔隙发育程度随重结晶作用的增强而变好。

    (3)白云石化作用  白云石化作用是指白云石取代方解石、硬石膏和其他矿物的作用。白云石化作用一般分为两类:一类发生在沉积物中的准同生期白云石化作用,另一类发生在岩石中的成岩后生期白云石化作用。白云石化作用对碳酸盐岩孔隙度的影响问题,至今仍是一个未解决的问题。过去常常认为白云石分子交代方解石分子时体积减小12.5%,因此形成孔隙极为发育的白云岩。但目前有许多学者反对这种观点,认为交代作用并不伴随体积的变化,白云岩孔隙度较大的主要原因不是矿物体积缩小所致,而主要是由于白云石性脆易裂、溶蚀作用强烈的缘故。总之,尽管意见不同,但一般来说,白云石化对岩石的孔隙度和渗透率还是起改善作用的。

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