松辽盆地长岭断陷致密砂岩成岩作用及其对储层发育的控制

李易隆，贾爱林，吴朝东

(1.北京大学 石油与天然气研究中心，北京100871；2.中国石油勘探开发研究院，北京100083； 3.北京大学 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京100871)

松辽盆地长岭断陷致密砂岩成岩作用及其对储层发育的控制

李易隆1,2，贾爱林2，吴朝东1，3

(1.北京大学 石油与天然气研究中心，北京100871；2.中国石油勘探开发研究院，北京100083； 3.北京大学 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京100871)

利用镜下鉴定、有机质分析与流体包裹体等资料，确定长岭断陷登娄库组与泉一段致密砂岩储层成岩阶段为中成岩A2期和B期。明确了主要成岩作用序列为：(1)早期方解石胶结；(2)斜长石钠长石化、自生浊沸石形成；(3)石英Ⅰ级次生加大；(4)钾长石溶解，自生纤维状伊利石与叶片状绿泥石形成；(5)石英Ⅱ、Ⅲ级次生加大；(6)残余钾长石少量溶蚀。导致砂岩储层致密的主要原因为强烈的压实作用和早期碳酸盐胶结物充填。其中，机械压实作用使最大埋藏深度大于3 000 m的砂岩储层损失70%以上的原生孔隙，是储层致密的主因。长石溶蚀是优质储层的主要成因，其中溶蚀作用以钾长石溶蚀为主，钠长石次之。

致密砂岩；成岩作用；优质储层；长岭断陷；松辽盆地

前人主要从2个角度探讨致密砂岩成岩作用对储层发育的控制，即储层致密化成因和优质储层的成因。Paxton认为，强烈的机械压实是导致砂岩致密化的原因之一[1]，但是机械压实作用仅在储层浅埋藏阶段(藏深小于2 km时)对储层发育有较强控制[2]。对国内外不同地区致密砂岩研究表明，由于致密砂岩储层多与煤系烃源岩直接接触，因而多为酸性成岩环境[3]，故多缺少早期碳酸盐胶结物[4]，而在埋藏温度大于80 ℃后普遍发育多期强烈石英次生加大[5]，是砂岩最终致密的主因[2,6-7]。在普遍低孔低渗的致密砂岩储层中，发育的孔渗相对较好的优质储层称为“甜点”[8]。前人研究认为，砂岩成岩过程中，原生孔隙的保存机制和次生孔隙的发育是优质储层形成的两大成因，其中，原生孔隙的保存机制包括粗粒度、高成熟度砂岩抗压实[9]，超压对压实作用的抑制[10]以及黏土矿物环边对石英次生加大的抑制[11]；而次生孔隙的发育多与长石和岩屑的溶蚀相关[12]。

目前对松辽盆地南部登娄库组和泉头组一段致密砂岩的勘探开发取得了较好的成果，以长岭断陷中长岭气田、大老爷府气田、双坨子气田和伏龙泉气田为代表。本文利用大量岩心观察描述、储层分析化验及区域埋藏史资料，通过对成岩作用的系统研究，探讨成岩作用对致密砂岩储层发育的控制，明确了储层致密化以及优质储层的成因。

1 区域地质背景

长岭断陷是松辽盆地南部面积最大、资源最丰富的断陷盆地,位于松辽盆地深层中央断陷区的中南部,呈NNE向展布,南北长约120～160 km,东西宽约50～80 km,面积约13 000 km2。长岭断陷是在晚中生代NNE向基底断裂大规模左行走滑改造派生的次级破裂的基础上,经侏罗纪末至早白垩世的近EW向地壳伸展拆离形成的[13-14]。

长岭断陷内主要发育断陷期地层与坳陷期地层2套构造层序(一级层序)[14]。其中断陷层包括上侏罗统火石岭组，下白垩统沙河子组、营城组和登娄库组，坳陷层包括下白垩统泉头组和上白垩统。本文主要研究登娄库组及泉一段致密砂岩地层，以砂岩、泥岩互层为特征，主要为中厚层细砂岩、粉砂岩夹薄层紫红色、砖红色泥岩。其中登娄库组划分为4个三级层序，分别为登一段至登四段。

长岭断陷南北各分布2大深凹，中部发育断鼻式低凸起，东部和西部均为构造斜坡带，其中东部斜坡带构造位置较高(图1)。长岭气田位于中部低凸起之上，登娄库组埋深为3 200～3 800 m，大老爷府气田、双坨子气田和伏龙泉气田位于东部斜坡带，登娄库组埋深依次升高，分别为2 400～3 000，1 900～2 500，1 100～1 700 m。

2 致密砂岩岩石学特征

登娄库组与泉一段砂岩成分差异较小，且成分成熟度与结构成熟度均较低。

2.1 成分特征

长岭断陷登娄库组和泉一段砂岩成分成熟度较低，以长石质岩屑砂岩、岩屑质长石砂岩和岩屑砂岩为主。石英含量为32%～36%，长石含量为36%～45%，其中斜长石含量相对高于钾长石，岩屑含量27%～32%，多为中酸性喷出岩岩屑，含量为15%～27%。变质岩岩屑含量相对较少，断陷南部主要为石英岩岩屑。砂岩成分在断陷各地区间差异不大(表1)。

图1 松辽盆地长岭断陷构造区划及主要气田分布

填隙物主要为碳酸盐胶结物、石英次生加大胶结物、杂基与自生黏土矿物。方解石胶结物较常见，在部分砂岩样品中含量甚至达到15%以上，以亮晶胶结为主。杂基较发育，多数砂岩样品中，杂基含量多在4%以上，以黏土矿物和隐晶质岩石碎屑为主，偶见绢云母(图2a)。

表1 松辽盆地长岭断陷致密砂岩碎屑成分

图2 松辽盆地长岭断陷致密砂岩显微照片

2.2 结构特征

登娄库组砂岩碎屑颗粒直径多小于0.25 mm，以细砂岩和粉砂岩为主，中砂岩较少，粗砂岩仅在断陷边缘发育，从断陷边缘到断陷中心，砂岩粒径中值逐渐变小。分选性中等或较差，标准偏差多分布于1.3～2.2之间，近百个分析样品标准偏差平均值为1.71；分选系数多分布于2.0～4.0之间，近百个分析样品标准偏差平均值为3.46。在各粒级砂岩中，细砂岩分选性优于粉砂岩和中砂岩，且随粒度的增大，分选性变好。砂岩中碎屑颗粒多呈次棱角状或棱角状，磨圆中等或较差，一般为颗粒支撑结构。胶结类型以孔隙式胶结为主，也发育方解石基底式胶结。总的来说，登娄库组砂岩结构成熟度中等或较差。

3 主要成岩作用与成岩阶段划分

通过对储层发育影响较大的成岩作用类型以及成岩阶段的划分，可以明确储层所经历的成岩及孔隙演化阶段，以更精确地研究成岩作用对储层发育的影响。

3.1 主要成岩作用类型

登娄库组与泉一段储层中，对储层发育影响较大的成岩作用主要为压实作用、胶结作用和溶蚀作用。

3.1.1 压实作用

长岭气田登娄库组砂岩受压实作用最强，石英颗粒间发生镶嵌、交错、挤压甚至破裂等现象(图2b)，但石英颗粒间压溶作用不发育。

3.1.2 胶结作用

登娄库组与泉一段砂岩主要有碳酸盐胶结与石英次生加大胶结。碳酸盐胶结主要为自生方解石胶结，登娄库组和泉一段砂岩中，亮晶方解石胶结十分普遍，多以基底式胶结的形式出现，碎屑颗粒呈悬浮状，方解石多以连晶形式出现，几乎完全充填粒间孔隙空间(图2c)。硅质胶结以石英次生加大为主，Ⅰ级次生加大边不明显，Ⅱ级次生加大较常见，而Ⅲ级次生加大仅在埋藏较深的地区发育。总体上讲，石英次生加大并不是普遍发育，可能与石英含量较低有关。

3.1.3 溶蚀作用

长岭断陷登娄库组砂岩的溶蚀作用，主要以长石溶蚀为主，岩屑溶蚀较少见。登娄库组砂岩中，斜长石多发生钠长石化，在镜下不显双晶纹,且绿泥石化明显(图2d)，这可能是由于钙长石端元不稳定，成岩早期即发生溶解，也可能是由于蒙脱石向伊利石转化过程中，产生多余的Na+并交代斜长石中的Ca2+[15]。登娄库组砂岩中，斜长石的钠长石化非常普遍，而钾长石的溶蚀最为普遍，通过观察砂岩的镜下特征发现，钾长石的溶蚀现象明显多于钠长石(钠长石化的斜长石)。

3.2 成岩作用阶段划分及依据

参考《碎屑岩成岩阶段划分标准》[16]对长岭断陷内不同地区登娄库组和泉一段的成岩作用阶段进行划分。参数包括镜质体反射率(Ro)、最大热解峰温度(Tmax)、包裹体均一温度和黏土矿物中I/S混层比等。此外，还参考了自生矿物的形态、产状和组合特征等可直接观察的现象。

登娄库组10余个泥岩样品的Ro较高，均在1.4%以上，大老爷府某样品达到1.76%。最大热解峰温度除双坨子地区泉一段和伏龙泉地区登四段样品外，其余均大于460 ℃。对84个样品包裹体均一温度分析发现，登娄库组包裹体均一温度介于100～170 ℃之间，双坨子地区登四段包裹体均一温度较低，在140 ℃以下。除双坨子地区泉一段和伏龙泉地区登四段样品外，I/S混层比均小于15%。综合以上参数，结合颗粒接触类型与石英次生加大级别，判断双坨子地区泉一段与伏龙泉地区登四段砂岩成岩阶段处于中成岩A2期，而其他地区砂岩成岩阶段为中成岩B期(表2)。

4 成岩作用序列

成岩作用序列的确定，是研究储层发育与演化的基础。储层孔隙的演化过程同时受到沉积体系、古气候、盆地沉降与折返等多因素的作用和影响，因此，重塑一个地区的成岩演化史，是研究储层发育与演化的关键[17-18]。

4.1 主要成岩作用时期及判断依据

主要根据矿物的接触与共生关系、胶结物内自生包裹体均一温度以及成岩反应的相互关系，判断成岩作用序列。

4.1.1 自生方解石胶结

分析认为，方解石胶结发生于早成岩阶段末期或中成岩阶段早期，此时砂岩还未发生强烈的机械压实，判断依据如下：(1)方解石胶结物多以连晶形式呈基底式充填原生孔隙，薄片中碎屑颗粒呈点或悬浮状分布(图2c)，说明未发生强烈的机械压实；(2)未见石英次生加大或方解石充填长石粒内溶孔，可以判断自生方解石胶结发生在石英次生加大和长石溶蚀之前；(3)分析了长岭气田登娄库组砂岩方解石胶结物中多个流体包裹体样品，其均一温度多为90 ℃左右(表3)，属早成岩晚期到中成岩早期的产物。

4.1.2 石英次生加大

登娄库组和泉一段砂岩中，发育3期石英次生加大，其中，Ⅱ级次生加大较常见，Ⅰ级次生加大不发育或不明显，Ⅲ级次生加大仅发育于埋藏较深的地区。少数几个Ⅰ级次生加大边内包裹体均一温度为81.8～103.9 ℃，表明Ⅰ级石英次生加大发生于早成岩阶段末期至中成岩阶段早期。多个Ⅱ级次生加大边内流体包裹体其均一温度为102.0～142.2 ℃，反映Ⅱ级次生加大主要形成于中成岩A1晚期及A2期。Ⅲ级次生加大边内较少，在长岭气田登三段几个砂岩样品的Ⅲ级次生加大边内，2个流体包裹体均一温度测试结果分别为164.2，150.3 ℃，反映Ⅲ级次生加大边形成于中成岩B期(表3)。另外，从颗粒的接触关系来看，发生次生加大的石英颗粒以点—线接触或线接触为主，次生加大以孔隙式胶结的形式出现，因此，石英次生加大发育于强烈机械压实之后，即早期碳酸盐胶结之后。

表2 松辽盆地长岭断陷致密砂岩成岩阶段划分及依据

表3 松辽盆地长岭断陷致密砂岩胶结物中原生包裹体均一温度

4.1.3 长石溶蚀

前人研究表明，长石的溶蚀在一定温度条件下是一个自发的过程，来自烃源岩或泥岩的有机酸对其没有实质性的影响[19-20]。在长石的3个组分端元中，钙长石在低温下不稳定，在成岩阶段早期即开始溶蚀[21]，钙长石端元的溶解可能是登娄库组砂岩中斜长石钠长石化的主要机制。观察发现，登娄库组砂岩中斜长石几乎未形成有效的次生孔隙，因此，钙长石的溶解仅使斜长石钠长石化，对次生孔隙的形成没有贡献。

登娄库组砂岩中钾长石的溶蚀更常见，是次生孔隙形成的主要机制，钠长石也有一定的溶蚀，但不及钾长石普遍。虽然钠长石稳定性比钾长石低，但砂岩成岩作用中普遍存在蒙皂石伊利石化反应产生的Na+，对钠长石的溶解具有缓冲效应，阻碍钠长石的溶解，但该反应消耗K+，因而促进了钾长石的溶解[22]。蒙皂石伊利石化的起始温度约为60 ℃，在140 ℃左右基本停止[23]，因此，钾长石在该温度以上即开始溶解，即钾长石的溶解开始于早成岩晚期，中成岩A期是长石溶蚀的主要时期，也是次生孔隙发育的主要时期。

4.1.4 自生黏土矿物

登娄库组中自生黏土矿物主要为伊利石和绿泥石，自生绿泥石多呈叶片状附于碎屑颗粒表面。扫描电镜下观察发现，在绿泥石附着生长的石英表面，石英次生加大几乎不发育，而未附着自生绿泥石的石英表面发生Ⅱ级次生加大，且次生加大边之上无绿泥石附着(图2e)，因此可以推断，自生绿泥石形成于石英Ⅱ级次生加大之前或者更早。

自生伊利石多以纤维状生长于粒间孔隙，一般认为，自生伊利石多来自钾长石的溶解，在富钾流体中，钾长石的溶解不形成高岭石，而形成伊利石[24]。由此也可以推断，自生伊利石几乎与钾长石溶解相伴生，即自生伊利石形成始于早成岩末期。

4.2 成岩作用序列

虽然不同地区和不同岩石类型所经历的成岩演化序列存在差异，但根据所观察的成岩矿物共生组合关系以及对成岩作用时间的分析，可以得到登娄库组砂岩成岩矿物由早到晚形成顺序为：(1)蒙脱石伊利石化；(2)早期方解石胶结；(3)斜长石钠长石化、自生浊沸石形成；(4)石英Ⅰ级次生加大；(5)钾长石溶解，自生纤维状伊利石与叶片状绿泥石形成；(6)石英Ⅱ级次生加大；(7)铁方解石、浊沸石交代碎屑颗粒；(8)石英Ⅲ级次生加大；(9)残余钾长石少量溶蚀(图3)。

5 成岩作用对储层发育的控制

5.1 储层致密成因

前人对国内不同地区致密砂岩储层研究认为，储层致密的成因主要为机械压实作用和以石英次生加大为主的胶结作用，如鄂尔多斯盆地二叠系致密砂岩[9]和四川盆地须家河组致密砂岩[25]。

图3 松辽盆地长岭断陷致密砂岩成岩演化序列

登娄库组砂岩中，石英次生加大并非普遍发育，仅发生于多个石英颗粒接触所形成的粒间孔隙中，而岩屑含量或泥质杂基含量高的砂岩中，石英次生加大发育程度较弱或不发育。Walderhaug和Lander[26-27]在对石英次生加大进行实验模拟后认为，石英次生加大程度与可供加大边生长的“干净”石英表面积有关，石英含量低的砂岩中干净石英表面积较低，且塑性岩屑和泥质杂基在压实过程中挤压变形，堵塞原生粒间孔，且覆盖石英颗粒表面，一定程度上阻碍了石英次生加大。登娄库组砂岩普遍具有石英含量低、塑性岩屑含量高和泥质杂基含量高的“一低两高”特征，这也是登娄库组砂岩石英次生加大并不普遍发育的原因。

为定量研究压实作用对储层致密化的影响程度，对登娄库组和泉一段储层的粒间空间(IGV，Intergrannular Volume)进行了定量统计：

(1)

式中，Φpm为残余粒间孔孔隙度，C为胶结物含量，M为杂基含量。实质上，IGV代表机械压实后剩余的孔隙空间[1-2]，Lander认为，对一定粒度、成分和分选性的砂岩，当压实作用达到一定强度后，IGV将不再变化，所对应的IGV值即为IGVf。即使埋藏深度进一步增大，粒间空间也将稳定于IGVf值，因此IGVf值本质上代表岩石学特征近似的砂岩的最终压实效果[2]。通过对登娄库组和泉一段储层的镜下统计，选取分选性中等、胶结物含量和泥质杂基含量小于5%的细砂岩样品，确定其IGV值，并对应样品的最大埋藏深度作图(图4)，发现在最大埋深大于3 000 m后，IGV值基本稳定在7.2%±2.1%，该值即为登娄库组与泉一段细砂岩的IGVf值。根据Beard等[28]提出的经验公式计算细砂岩沉积时初始孔隙度：

(2)

式中，S0为特拉斯克分选系数。取平均分选系数3.46，估算粉砂岩、细砂岩储层的沉积初始孔隙度为27.5%，当最大埋藏深度均在3 000 m以下时，压实作用导致的孔隙度损失达到70%以上，是造成砂岩致密化的主因。

国内外的致密砂岩储层多与煤系烃源岩互层，而煤系烃源岩演化造成的酸性成岩环境，使早期碳酸盐胶结几乎不发育[4]，但登娄库组致密砂岩中，不存在与储层互层的煤系烃源岩，早期碳酸盐胶结较普遍，而碳酸盐胶结直接导致储层渗透率降低(图5)。

综上所述，压实作用与钙质胶结是登娄库组致密化的主要原因，早期碳酸盐胶结发育，占据粒间孔隙空间，是储层致密化的次要原因。

图4 松辽盆地长岭断陷致密砂岩粒间孔隙空间(IGV)与最大埋藏深度关系

图5 松辽盆地长岭断陷致密砂岩岩心剖面碳酸盐胶结物含量与孔隙度关系

图6 松辽盆地长岭断陷致密砂岩泥质杂基和岩屑与孔隙发育特征

5.2 优质储层成因

Iverson在研究致密砂岩气藏时发现，在普遍致密的砂岩中，发育物性相对较好的储层，且这样的特征并非由天然裂缝造成[28]。登娄库组和泉一段砂岩中，粒度较粗、泥质杂基含量少的砂岩，储层物性一般较好，这可能由于这类砂岩抗压实能力较强，相较于成熟度较低的砂岩能保留更多的原生孔隙(图6)。除原生孔隙的保存外，次生孔隙的形成也是优质储层的重要成因之一。

长石溶蚀最终分为2种情况：(1)溶蚀形成的黏土矿物留在原位，并充填溶蚀所形成的次生孔隙空间(图2d)；(2)溶蚀形成的黏土矿物在较强的流体活动条件下被带出孔隙空间(图2f)。后者多分布于断层较发育的地层中，断层的发育可能是造成成岩流体活动性较强的原因，显然，后一种情况更有利于次生孔隙的形成。Taylor认为，在成岩流体环境较封闭的情况下，长石蚀变所形成的黏土矿物滞留原位，不仅无法形成有效的次生孔隙，甚至有可能降低储层渗透率[29]；而黄思静认为只有在系统具有不断将反应生成的K+或Na+移走的机制下，钾长石和钠长石才会随着埋藏深度的增加而继续溶解[22]，因此，成岩流体的活动性可能是决定次生溶蚀有效性的必要条件。

6 结论

(1)长岭断陷登娄库组与泉一段储层成岩阶段为中成岩A2期和B期。主要成岩作用依次为：①早期方解石胶结；②斜长石钠长石化、自生浊沸石形成；③石英Ⅰ级次生加大；④钾长石溶解，自生纤维状伊利石与叶片状绿泥石形成；⑤石英Ⅱ级、Ⅲ级次生加大；⑥残余钾长石少量溶蚀。

(2)压实作用对储层发育影响较大，是造成砂岩致密的主要原因。此外，早期碳酸盐胶结，也是砂岩致密的主要原因之一。

(3)优质储层主要成因为：①塑性岩屑与泥质杂基含量较少的砂岩在压实过程中损失粒间孔隙较少；②长石次生溶蚀，以钾长石溶蚀为主，成岩流体活动性对该过程有一定的影响。

[1] Paxton S T,Szabo J O,Ajdukiewicz J M,et al.Construction of an intergranular volume compaction curve for evaluating and predicting compaction and porosity loss in rigid grained sandstone reservoirs[J].AAPG Bulletin,2002,86(12):2047-2067.

[2] Lander R H,Walderhaug O.Porosity prediction through simulating of sandstone compaction and quartz cementation[J].AAPG Bulletin,1999,83(3):433-449.

[3] Surdam R C,Crossey L J,Hagen E S,et al.Organic-inorganic interactions and sandstone diagenesis[J].AAPG Bulletin,1989,73(1):1-23.

[4] 郑浚茂,应凤祥.煤系地层(酸性水介质)的砂岩储层特征及成岩模式[J].石油学报,1997,18(4):19-24.

Zheng Junmao,Ying Fengxiang.Reservoir characteristics and diagenetic model of sandstone intercalated in coal-bearing strata (acid water medium)[J].Acta Petrolei Sinica,1997,18(4):19-24.

[5] Walderhaug O.Kinetic modeling of quartz cementation and porosity loss in deeply buried sandstone reservoirs[J].AAPG Bulletin,1996,80(5):731-745.

[6] Houseknecht D W.Assessing the relative importance of compaction processes and cementation to reduction of porosity in sandstones[J].AAPG Bulletin,1987,71(6):633-642.

[7] 张哨楠,Qing H,Bjorlykke K.川西致密砂岩的石英次生加大及其对储层的影响[J].地质论评,1998,44(6):649-655.

Zhang Shaonan,Qing H,Bjorlykke K.Quartz overgrowths and their influence on the reservoir quality of tight sandstone in the western Sichuan Basin[J].Geological Review,1998,44(6):649-655.

[8] Spencer C W.Geologic aspects of tight gas reservoirs in the Rocky Mountain region[J].Journal of Petroleum Technology,1985,37(7):1308-1314.

[9] 李易隆,贾爱林,何东博,等.致密砂岩有效储层形成的控制因素[J].石油学报,2013,34(1):71-82.

Li Yilong, Jia Ailin, He Dongbo, et al.The controls on the formation of effective reservoirs in tight gas sands:examples from Guang’an and Sulige gas fields[J].Acta Petrolei Sinica,2013,34(1):71-82.

[10] Schneider F,Hay S.Compaction model for quartzose sandstones application to the Garn Formation,Haltenbanken,mid-Norwegian continental shelf[J].Marine and Petroleum Geology,2001,18(7):833-848.

[11] Pittman E D,Larese R E,Heald M T.Clay coats:occurrence and relevance to preservation of porosity in sandstones[M]//Houseknecht D W,Pittman E D.Origin,diagenesis,and petrophysics of clay minerals in sandstones.Tulsa:Society for Sedimentary Geology,1992:50-58.

[12] Thyne G,Boudreau B P,Ramm M,et al.Simulation of potassium feldspar dissolution and illitization in the Statriord Formation,Noth Sea[J].AAPG Bulletin,2001,85(4):621-635.

[13] 葛荣峰,张庆龙,徐士银,等.松辽盆地长岭断陷构造演化及其动力学背景[J].地质学刊,2009,3(4):346-358.

Ge Rongfeng,Zhang Qinglong,Xu Shiyin,et al.Structure evolution and its kinetic setting of Changling fault depression in Songliao basin[J].Journal of Geology,2009,33(4):346-358.

[14] 单伟.松辽盆地南部长岭、十屋断陷层构造演化与沉积响应研究[D].北京:中国地质大学(北京),2009.

Shan Wei.Research of the structural evolution and its sedimental response in Changling,Shiwu faulted depression of the southern Songliao Basin[D].Beijing:China University of Geology (Beijing),2009.

[15] 杨桂芳,卓胜广,牛奔,等.松辽盆地白垩系砂岩长石碎屑的钠长石化作用[J].地质论评,2003,49(2):155-161.

Yang Guifang,Zhuo Shengguang,Niu Ben,et al.Albitization of detrital feldspar in cretaceous sandstones from the Songliao Basin[J].Geological Review,2003,49(2):155-161.

[16] 应凤祥,何东博,龙玉梅,等.SY/T 5477-2003 碎屑岩成岩阶段划分[S].北京:石油工业出版社,2003.

Ying Fengxiang,He Dongbo,Long Yumei,et al.SY/T 5477-2003 The division of diagenetic stages in clastic rocks[S].Beijing:Petroleum Industry Press,2003.

[17] 刘建清,赖兴运,于炳松,等.成岩作用的研究现状及展望[J].石油实验地质,2006,28(1):65-77.

Liu Jianqing,Lai Xingyun,Yu Bingsong,et al.The current situation and developing tendency of the study on diagenesis[J].Petroleum Geology & Experiment,2006,28(1):65-77.

[18] 孟元林,王志国,杨俊生,等.成岩作用过程综合模拟及其应用[J].石油实验地质,2003,25(2):211-215,220.

Meng Yuanlin,Wang Zhiguo,Yang Junsheng,et al.Electric analogy modelling experiment of fracture network reservoir deve-lopment by horizontal wells[J].Petroleum Geology & Experiment,2003,25(2):211-215,220.

[19] Berger G,Lacharpagne J C,Velde B,et al.Kinetic constraints on illitization reactions and the effects of organic diagenesis in sandstone/shale sequences[J].Applied Geochemistry,1997,12(1):23-35.

[20] Giles M R.Diagenesis:a quantitative perspective[M].Tulsa:Kluwer Academic Publishers,1997:50-58.

[21] Stefánsson A.Dissolution of primary minerals of basalt in natural waters:I.Calculation of mineral solubilities frome 0 ℃ to 350 ℃[J].Chemistry Geology,2001,172(3/4):225-250.

[22] 黄思静,黄可可,冯文立,等.成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成:来自鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠系须家河组的研究[J].地球化学,2009,38(5):498-506.

Huang Sijing,Huang Keke,Feng Wenli,et al.Mass exchanges among feldspar,kaolinite and illite and their influences on se-condary porosity formation in clastic diagenesis:a case study on the Upper Paleozoic,Ordos Basin and Xujiahe Formation, Western Sichuan Depression[J].Geochimica,2009,38(5):498-506.

[23] Chuhan F A,Bjørlykke K,Lowrey C.The role of provenance in illitization of deeply buried reservoir sandstones from Haltenbanken and north Viking Graben,offshore Norway[J].Marine and Petroleum Geology,2000,17(6):673-689.

[24] 刘昊年,黄思静,邓丽丽,等.碎屑岩自生粘土矿物的沉淀作用及其对储层的影响:以川西坳陷上三叠统须家河组砂岩为例[J].华南地质与矿产,2008,25(4):1-7.

Liu Haonian,Huang Sijing,Deng Lili,et al.Precipitation interaction of authigenic clay minerals for clastic reservoirs and its effect on reservoirs:a case study of sandstones of Xujiahe Formation of Upper Triassic from Western Sichuan Depression[J].Geology and Mineral Resources of South China,2008, 25(4):1-7.

[25] 朱如凯,邹才能,张鼐,等.致密砂岩气藏储层成岩流体演化与致密成因机理：以四川盆地上三叠统须家河组为例[J].中国科学:D辑:地球科学,2009,39(3):327-339.

Zhu Rukai,Zou Caineng,Zhang Nai,et al.Diagenetic fluid evolution and tightness genesis of tight gas reservoirs：an example from Upper Triassic Xujiahe Formation,Sichuan Basin[J].Science China Series D:Earth Sciences,2009,39(3):327-339.

[26] Walderhaug O.Modeling quartz cementation and porosity loss in Middle Jurassic Brent Group sandstones of the Kvitebjørn field,Northern North Sea[J].AAPG Bulletin,2000,84(9):1325-1339.

[27] Beard D C,Weyl P K.Influence of texture on porosity and permeability of unconsolidated sand[J].AAPG Bulletin,1973,57(2):349-369.

[28] Iverson W P,Surdam R C.Tight gas sand production from the Almond Formation,Washakie basin,Wyoming[C]//Society of Petroleum Engineers Rocky Mountain Regional/Low Permeabi-lity Reservoirs Symposium.Denver:Editorial Committees of the Society of Petroleum Engineers,1995.

[29] Taylor T R,Giles M R,Hathon L A,et al.Sandstone diagenesis and reservoir quality prediction:Models,myths,and reality[J].AAPG Bulletin,2010,94(8):1093-1132.

(编辑 黄 娟)

Diagenesis of tight sandstones and its controls on reservoirs genesis, Changling Faulted Depression, Songliao Basin

Li Yilong1,2, Jia Ailin2, Wu Chaodong1,3

(1.InstituteofOilandGas,PekingUniversity,Beijing100871,China; 2.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing100083,China; 3.KeyLaboratoryofOrogenicBeltsandCrustalEvolution,MOE,PekingUniversity,Beijing100871,China)

Based on rock analyses under microscope, organic matter analyses, fluid inclusion data and so on, the diagenesis stages of the Denglouku Formation and the first member of the Quantou Formation in the Changling Faulted Depression have reached the stages A2 and B. The diagenesis sequences of tight sandstones have been determined as followed: (1) Early calcite cement; (2) Albitization of plagioclase and generation of authigenic laumontite; (3) Ⅰ-grade quartz overgrowth; (4) Dissolution of potassium feldspar and generation of authigenic fibrous illite and authigenic chlorite; (5) Ⅱ- and Ⅲ-grade quartz overgrowth; (6) Subtle dissolution of remained potassium feldspar. Strong compaction and early calcite cement resulted in the densification of sandstones. Due to compaction, over 70% of primary pores lost in the sandstone reservoirs buried over 3 000 m deep, which was the main cause for reservoir densification. Secondary pores as a result of feldspar (especially potassium feldspar) corrosion which was controlled by the activity of diagenesis fluid in open system, were the main cause of high-quality reservoirs.

tight sandstone; diagenesis; high-quality reservoir; Changling Faulted Depression; Songliao Basin

1001-6112(2014)06-0698-08

10.11781/sysydz201406698

2013-05-20；

2014-10-10。

李易隆(1986—)，男，工程师，从事天然气开发地质研究。E-mail：liyilong@petrochina.com.cn。

吴朝东(1965—)，男，教授，主要研究方向为沉积与储层地质学。E-mail：cdwu@pku.edu.cn。

国家重大科技专项(2011ZX05015)资助。

TE122.2

A