Advances in Geosciences地球科学前沿, 2019, 9(4), 289-300
Published Online April 2019 in Hans. www.hanspub/journal/ag
doi/10.12677/ag.2019.94032
Advantages and Disadvantages Effects of
Diagenesis on Rervoir Physical Properties
Song Hu1, Xiaoxiao Lu2,Danfeng Zhang3, Jing Cheng4
1Petroleum Exploration and Production Rearch Institute, SNOPEC, Beijing
2Daqing Branch of China Petroleum Logging Co. LTD., Songyuan Jilin有关中秋节的古诗
3Greatwall Drilling Company, CNPC, Beijing
高原反应的原因4International Logging Company of Greatwall Drilling Company, CNPC, Beijing
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Received: Apr. 7th, 2019; accepted: Apr. 22nd, 2019; published: Apr. 29th, 2019
Abstract
Compared with the traditional theory, the diagenesis types cannot be divided into two categories completely. In fact, both the diagenesis itlf and its combination have two sides. In this paper, the diagenesis of the W oil field is taken as an example, and the main diagenesis types are summarized by the methods of obrving cores, identifing common and casting thin ctions, and detecting scanning electron microscope. And the dialectic influence of diagenesis on the physical properties of rervoirs is discusd in the light of the theory of dialectics. The results show that the main di-agenetic types, such as compaction, cementation, dissolution, recrystallization, their own or their combination, have a common duality, complexity and interrelated influence on the physical prop-erties. They are characterized by interdependence and mutual transformation of rervoir im-provement and destruction. In line with the advantages and disadvantages to find the principle of high-quality rervoirs, it is conducive to the ultimate improvement of rervoir physical proper-ties if the compaction, cementation and metasomatism are relatively developed in the early stage of diagenesis as well as the dissolution is more developed in the later stage of diagenesis.
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Keywords
Diagenetic Type, Diagenetic Evolution, Physical Property, Materialist Dialectics, Two Sides
成岩作用对储层物性的利弊影响分析
胡松1，路肖肖2，张丹锋3，成婧4
1中国石化石油勘探开发研究院，北京
2中国石油测井有限公司大庆分公司，吉林松原
3中国石油集团长城钻探公司，北京
4中国石油长城钻探工程公司国际测井公司，北京
胡松 等
收稿日期：2019年4月7日；录用日期：2019年4月22日；发布日期：2019年4月29日
摘 要
与传统理论相比，成岩作用类型并不能截然地分为对储层影响利弊的两大类，事实上，无论是各类成岩作用本身还是它们的组合，对储层物性影响皆具有两面性。本文以乌南油田储层成岩作用发育类型为例，通过岩心观察、普通薄片、铸体薄片鉴定以及扫描电镜检测等方法详细观察总结了主要成岩作用类型发育特征，并结合辩证法的理论深入探讨了储层成岩作用对其物性的辩证影响。结果表明压实、胶结、交代、溶解、重结晶等主要成岩作用类型的自身或组合对物性影响具有普遍的两面性、复杂性和相互联系，具体表现为对于储层的改善和破坏相互依存和相互转化。本着趋利避害寻找优质储层的原则，如果压实、胶结、交代作用在成岩早期阶段相对发育，溶解作用在成岩后期阶段更为发育，皆有利于储层物性的最终改善。
关键词
成岩类型，成岩演化，物性，唯物辩证法，两面性
Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc.
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1. 引言
储层物理性质众多影响因素中，成岩作用是最直观和最显著的[1] [2]。传统理论认为各类成岩作用明显分为两大类，即有利和有弊于储层物性的[3] [4] [5] [6]，影响结果在众多的露头样品[7] [8]、岩心样品[5] [6]以及模拟实验[9]中都得到了证实。随着研究的广泛深入，有学者已经认识到辩证关系的客观存在[10]。
get的音标笔者在若干油田和露头储层成岩作用研究过程中发现，这种客观存在的辩证关系具有普遍性，而且对于寻找有利成岩相和储层具有一定的指向意义，因此借乌南油田储层成岩作用影响结果实例，立题对其分析讨论，希望引起同行的注意。
传统成岩作用研究目的在于分析成岩类型及其演化阶段，寻找有利成岩相类型，研究过程中目标单一地追求有利于改善储层物性的有利成岩类型和成岩相[11] [12]。而本文认为，研究过程中加入对成岩作
用发育时间和空间以及影响结果的两面性分析，可以发现传统研究结果的漏网之鱼，同时为油气勘探开发非常规时代厘清储层发育主控因素，为储层预测和评价，尤其是低渗、超低渗透储层研究提供依据。
2. 主要成岩类型
与绝大多数地区类似，乌南油田成岩作用影响储层物性的方式，以压实、胶结、交代、溶解、重结晶作用较为普遍[1]，同时发育具有该地区成岩环境特色的震动压实作用。通常，对于储层来说，压实、
胡松 等
后期胶结以及震动压实作用是破坏原生、次生孔隙并导致储层渗透性变差的主要原因；而溶解作用则有利于改善储层的物性。通过岩心、普通薄片、铸体薄片和扫描电镜分析鉴定等手段，以乌南油田所经历的主要成岩作用类型为例，总结归纳常见类型包括：压实作用(震动压实)、胶结作用、交代作用、溶解作用、重结晶作用等。
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2.1. 压实作用
压实作用对储层物性的影响体现在多个角度多个方面。对于颗粒本身来说，其本身性质决定了受压实后的表现形式，如颗粒为刚性的，受压后表现为破碎–边缘碎裂–双晶错位等；如颗粒本身或埋藏受热
后为塑性的，受压后易发生塑性变形(图1)，如果压实程度较高，甚至可以导致颗粒在镜下表现为波状消光。对于颗粒之间来说，随着压实作用的增强，颗粒发生滑动–旋转–位移–变形破裂–重排–结构构造变化，接触关系依次表现为点–线–面–缝合接触；组合关系和结构构造表现为受压后具有定向性(图2)。
Figure 1. Plastic deformation of soft-toughness mica particles caud by compaction (W 26, 4005.5 m, 100 times polarized light) 图1. 压实作用导致软韧性云母颗粒塑性变形(乌26井4005.5米，100倍单偏光)
Figure 2. Mica particles alignment along the macroaxis caud by compaction (LC 1, 4735 m, 100 times polarized light) 图2. 压实作用导致云母颗粒顺长轴定向排列(绿参1井4735米，100倍单偏光
)
神经质症胡松 等
压实作用对储层物性影响的上述表现，其直接结果是导致储层变得致密，孔隙度和渗透率大片流失，物性变差，储集能力大大降低。而压实作用的强度，与沉积物离物源的距离、杂基含量的多少、上覆沉积物和地层水的压力、埋藏时间和深度、水介质的性质、沉积物颗粒的抗压实能力以及是否有烃类物质注入和温压场强度等有关[9] [13]。
2.2. 胶结作用
胶结作用类型丰富，常见胶结物主要有碳酸盐、粘土矿物、黄铁矿、硅质、石膏等。
早期碳酸盐胶结物主要为方解石和白云石，颗粒边缘处生长或颗粒间呈碳酸盐颗粒状分布，主要占据原生粒间孔隙(图3)；中期碳酸盐胶结物主要为(含)铁方解石，常有交代作用发生；后期碳酸盐胶结物主要是铁方解石和铁白云石，常见嵌晶式胶结(图4)。
Figure 3. Calcite cements formed in early cementation stages (LC 1, 4128 m, 100 times polarized light) 图3. 早期胶结作用形成的方解石胶结物(绿参1井4128米，100倍单偏光)
Figure 4. Iron calcite and iron dolomite cements formed in the middle and late cementation stages (W 3, 3995 m, 100 times polarized light)
图4. 中后期胶结作用形成的(含)铁方解石和铁白云石胶结物(乌3井3995米，100倍单偏光)
随着埋深的增加，粘土矿物中伊/蒙混层比是逐渐降低的，常见粘土矿物单体或集合体垂直或平行碎屑颗粒表面生长，并形成粘土包壳以及分布于粒间孔隙中呈孔隙充填(图5)，此外尚见粘土矿物充填在岩石或颗粒的裂隙中，或充填在切穿一系列碎屑颗粒的晶洞中。
胡松等
Figure 5. Clay mineral cements (LC 1, 4735.5 m, 100 times polarized light)
图5. 粘土矿物胶结物(绿参1井4735.5米，100倍单偏光)
再者还常见一些指示成岩环境的胶结物，如指示强还原环境的黄铁矿，单偏光下不透明，反射光下具金属光泽，常呈分散状球粒或集合体呈凝块状集中分布，偶见正方体晶形(图6)；指示酸性环境的二氧化硅和指示碱性环境的硬石膏胶结物，常呈斑块状嵌晶体，包裹、半包裹碎屑颗粒，充填裂缝，严重堵塞孔隙和喉道。
Figure 6. Pyrite cements (W 26, 4006 m, 100 times polarized light)
图6. 黄铁矿胶结物(乌26井4006米，100倍单偏光)
胶结作用的发生，是沉积物转化为沉积岩的必经过程，同时也是孔隙度和渗透率进一步下降的重要原富贵竹黄叶怎么办
因[14][15]。
2.3. 溶解作用
由于地下成岩环境复杂，水介质性质的变化无论对沉积物颗粒还是杂基和胶结物都会造成不同程度的溶蚀或溶解。常见被溶解物质主要包括岩屑、长石颗粒(图7)以及方解石等胶结物。
前期的溶蚀作用主要发生在岩石压实作用较弱，颗粒以点接触为主，早期的自生矿物主要为碳酸盐，并以胶结物的形式沉淀于颗粒间的孔隙中。随后，由于酸性水介质(如含有烃源岩半成熟或低成熟期所提供的有机酸的地层水或含有大气CO2或其它CO32−的水溶液，使充填在孔隙中泥晶方解石、泥晶菱铁矿、硬石膏及其少量颗粒)溶蚀而形成次生孔隙。次生孔隙由浅至深增加。
胡松等
Figure 7. Dissolution caus the dissolution of particles to form voids (LC 1, 3690 m, 100 times polarized light)
图7. 溶解作用导致颗粒溶解形成孔洞(绿参1井3690米，100倍正交光)
后期的溶解作用主要与裂缝和缝合线有关。常见裂缝被溶蚀加宽加大或者溶蚀孔隙沿裂缝或缝合线分布，呈串珠状(图8)。
Figure 8. Dissolution forms beaded cracks (LC 1, 4527 m, 40 times polarized light)
图8. 溶解作用形成串珠状裂缝(绿参1井4527米，40倍单偏光)
目前，大多数学者认为碳酸或有机酸造成矿物溶解并最终形成溶蚀型次生孔隙[16][17][18]。直观来看，溶解作用确实起到了改善储层物性的作用。
2.4. 其它成岩作用
为了便于论述的简洁性，本文将交代作用、重结晶作用、矿物的多形转变以及诸如乌南油田特有的震动压实作用等对于储层物性影响相对较小或成岩类型相似的其他成岩作用统归于此类。
通常和胶结作用相伴发生的交代作用对储层物性的影响不大，它使得一些现有矿物遭受不同程度的溶解，同时一些新的矿物又形成，因而这个此消彼长的过程对储层孔隙及物性影响较小[19]。比如常见的碳酸盐矿物对沉积物颗粒的交代、粘土矿物对砂岩颗粒的交代等。
此外，重结晶作用和矿物的多形转变都属于矿物颗粒或晶体结构构造的变换，其物质成分并没有发生本质变化，因而其对储层物性的影响比交代作用还要小[20]。比如石英颗粒的溶解和次生加大等。
