储层成岩作用类型及其石油地质意义

刘 伟，陈少伟，梁 康，孟世鑫

（长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100）

储层成岩作用类型及其石油地质意义

刘 伟，陈少伟，梁 康，孟世鑫

（长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100）

成岩作用研究是深化碎屑岩储层地质理论、合理解释油气储集空间形成机理和有利孔隙发育带的重要基础，是储层定性和定量评价的依据。通过对国内外文献的调研，总结了成岩作用的类型分为：机械压实作用、胶结作用、交代作用、黏土矿物转化作用、溶解作用五大类，论述不同成岩作用对储层质量产生的建设性影响和破坏性影响，以期能带动成岩作用理论的发展，从而更好地为油气勘探和储层预测服务。

成岩作用；成岩演化；类型

1 前言

成岩作用指沉积物沉积之后的各种物理、化学和生物等作用，通过成岩作用，原始沉积物与介质和孔隙水相互作用从而达到平衡。随着科学技术的发展，扫描电镜、X衍射、铸体薄片、阴极发光、电子探针、地球化学、同位素测定等实验技术和地质分析软件的广泛应用，使得成岩作用快速发展。沉积之后的成岩作用演化具有多期阶段性，每一阶段都有不同的物理化学性质和演化模式，造成成岩作用研究的难点。笔者在调查大量国内外文献并结合自己的研究基础，简述成岩作用的类型及其特征，指出成岩作用对油气储层的建设性和破坏性作用。

2 成岩作用类型

2.1 机械压实作用

机械压实作用是一种埋藏成岩作用，主要是物理变化，指沉积物埋藏后，随着埋藏深度的增加，在压力作用下，岩层中碎屑颗粒或者矿物颗粒之间的水分排出，导致颗粒排列变得紧密，地层总体积减少，孔隙度和渗透率变低的成岩过程。根据杂基含量的高低划分为三小类。例如在在利津凹陷中的长石和凹-凸颗粒接触中观察到机械压实，在东营凹陷中观察到的由机械压实作用导致的矿物颗粒被拉伸挤压导致破碎。

2.2 胶结作用

胶结作用指胶结物或者矿物从孔隙溶液中沉淀出来，将疏松的沉积物固结起来的一种成岩作用。主要分为碳酸盐岩胶结作用、硅质胶结作用（其中最具代表性的就是石英次生加大）、和黏土矿物胶结。例如苏丹Muglad盆地Fula坳陷上Abu Gabra组储层砂岩显示有大量的黏土矿物胶结作用。

2.3 交代作用

交代作用的实质是一种同时并进的溶解和沉淀作用，是一种在保持被交代矿物晶形或集合体形态的矿物的情况下一种矿物代替另一种矿物的转化作用，故亦称为假象交代作用。矿物交代过程中既可以交代原生矿物的部分，也可以完全替代原生矿物颗粒；晚期交代作用还会交代早期形成的交代产物。研究者通常将交代作用分为以下两种：①黏土矿物交代石英、长石；②碳酸盐胶结物交代石英、长石及岩屑颗粒。例如利津凹陷的方解石取代石英晶粒和弯曲的柔性云母。

2.4 黏土矿物转换

成岩过程中，在含有大量黏土矿物高岭石的部位，溶蚀作用相比其他地方要强烈很多，高岭石转换成其他矿物，形成次生孔隙，导致岩层孔隙度和渗透率大大增加，所以，研究人员通常把高岭石发育的部位当做产生次生孔隙的一个指示。如在利津凹陷发现了大量的黏土矿物转换的现象，包括长石颗粒转换为毛状伊利石、长石颗粒转换为黏土矿物等。

2.5 溶解作用

溶解作用主要是使已有的矿物完全或部分地溶解，主要发生在长石颗粒内、岩屑颗粒中易溶组分内和碳酸盐胶结物内。在东营凹陷湖泊碳酸盐岩心中观察到很多种溶解现象，包括溶解导致在卵形颗粒中形成霉菌孔隙、生物碎屑灰岩中的生物微孔隙、溶液-扩大的晶间孔、粗方解石胶结物溶解并在砂岩中破裂、泥岩中的结构裂缝和溶解裂缝等现象。

3 成岩作用对储层质量的影响

3.1 建设性影响

绿泥石包壳减弱压实作用抑制自生石英的形成，保护储层孔隙；有机酸导致的溶蚀、溶解作用产生了大量次生孔隙，改善储层物性。部分黏土矿物转换也会对增加储层孔隙度和渗透率，例如高岭石含量高处，砂岩的溶蚀作用强烈，溶孔发育，孔隙度和渗透率明显增加。

3.2 破坏性影响

降低孔隙度的成岩作用主要包括压实作用及胶结作用，胶结作用的实质就是各类成岩矿物的形成和沉淀，是降低储层孔隙度和渗透率的一个重要因素，特别是中、晚期胶结作用，可使储层变差。机械压实作用、沥青充填、方解石、次生加大石英的胶结作用减少储层孔隙空间；伊利石和伊蒙混层充填孔隙，搭桥状伊利石堵塞喉道，破坏储层物性。

4 结束语

近年来，随着非常规油气资源的勘探和开发快速发展，研究人员对成岩作用也越来越重视，然而限于成岩作用成岩机制和成岩演化的复杂性以及储层非均质性，成岩作用的研究还处于定性阶段，定量研究进展缓慢；但是成岩作用对油气储层预测存在重大的意义，所以随着油气勘探的深入，科学技术的进步，成岩作用的研究也会向更深层次发展。

[1] Larse G，ChilinGar G V.Diagenesis in sediments and sedimentary rocks（develoments in sedimentary 25）[M].msterdam ：Elsevier，1983.

[2] 张金亮，张鹏辉，谢俊，等.碎屑岩储集层成岩作用研究进展与展望[J].地球科学进展，2013，28（9）：957-967.

[3] 覃利娟.惠民凹陷古近系深层储层成岩作用及其对储层性质的影响[D].青岛：中国海洋大学，2007.

Types of Reservoir Diagenesis and Its Petroleum Geological Significance

Liu Wei，Chen Shao-wei，Liang Kang，Meng Shi-xin

Diagenesis is an important basis for deepening the geology of clastic reservoirs，explaining the formation mechanism of oil and gas reservoirs and the favorable pore development zone，which is the basis of reservoir qualitative and quantitative evaluation.The author summarizes the types of diagenesis，which are divided into five categories：mechanical compaction，cementation，metasomatism，clay mineral conversion and dissolution，and discuss the construction of reservoir quality with different diagenesis Sexual impact and destructive effects，in order to lead the development of diagenetic theory，so as to better serve oil and gas exploration and reservoir prediction services.

diagenesis；diagenetic evolution；type

P618.13

A

1003–6490（2017）10–0214–01

2017–07–13

刘伟（1996—），男，湖北十堰人，本科在读，主要研究方向为石油地质和储层地质。