[发明专利]一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法。

背景技术

随着我国对能源需求的日益增加，需要针对前陆盆地深部储层、岩性油气藏及非常规储层开展深入研究，迫切需要量化盆地成岩流体对自生矿物形成和次生孔隙演化的影响，定量评价储层孔隙类型、含量、孔径大小、孔径、喉径等物性参数及其演化特征。由于现今研究分析的储层岩石样品是经历了各种地史演化和成岩作用叠加后的样品，对于不同埋藏阶段的储层成岩、孔隙演化等特征不能清晰地观察，更不能获取对应的表征参数指标，就不能更好地定量评价有利储层。因此，依托成岩物理模拟系统(专利号：ZL201120530914.0，专利申请日2011年12月16日)，开展在地质过程约束下的致密砂岩成岩物理模拟的研究工作，将为定量表征不同埋藏阶段的致密砂岩储层成岩过程、孔隙演化过程以及储层成因机理分析提供正演过程的实验数据，为致密砂岩有利储层评价和预测提供了理论基础。

目前国内外拥有用于成岩模拟类装置的单位较少，一般只是根据某一方面实验要求进行组装的小型装置。以上设备主要应用于酸溶实验研究的模拟实验，在模拟接近实际地质条件下成岩矿物形成温度、压力、压实作用及胶结作用对储层影响、分析储层孔隙演化等综合模拟实验研究工作开展的很少。

成都理工大学与长庆油田的模拟实验选择了五种矿物(钙长石、普通辉石、透辉石、阳起石及角闪石)、四种不同的温度及压力条件进行乙酸溶解试验。结果表明：①各种矿物在不同温度、压力条件下经已酸溶解后，都出现了明显的溶蚀特征，说明其对长石、辉石、角闪石等主要造岩矿物具有较强的溶蚀能力，这些矿物在沉积成岩形成的温度、压力、酸性介质条件下均可溶解产生溶蚀孔隙。②各种矿物不同条件的溶蚀，Ca元素是最容易溶出的元素。此外，他们还选择中粒蚀变凝灰质长石砂岩在温度88±℃，流体驱动压力30MPa，围压34±1MPa，乙酸溶蚀介质中进行溶蚀模拟实验。结果表明：①在砂岩中，碳酸盐矿物的溶解对溶出量起着决定性的控制作用。但碳酸盐矿物对成岩物理化学条件的敏感性会导致可能的沉淀作用。②长石类铝硅酸盐矿物的溶解过程是缓慢进行的，离子迁移量甚微，铝硅酸盐矿物离子的溶出量只有离子总量的3.4％。但是铝硅酸矿物的溶解提供了接近2％的次生孔隙度，占孔隙度增值的大部分；中国石油大学(华东)通过砂岩机械压实作用模拟实验，证实在压实作用过程中孔隙度和渗透率随深度的变化具有早期速变阶段和晚期缓变阶段，并认为深度与孔隙度和渗透率之间存在着良好的指数与乘幂关系。中国石油大学(北京)进行了中砂级纯净石英碎屑为介质的压实作用模拟实验研究。结果表明：①通过对碎屑岩原始孔隙度的恢复和计算表明，中砂岩的原始孔隙度值为44％-48％。②在压实过程中，砂体孔隙度和渗透率的变化具有明显的二分性，即压实初期的陡变带和随后出现的缓变带。缓变带实验数据分析表明，孔隙度和承载压力之间存在良好的线性关系，孔隙度和渗透率之间存在良好的半对数关系，渗透率和承载压力之间存在良好的指数关系。③系统流体的实时取样测试表明，压实作用不仅是一个物理作用的过程，同时也会发生化学变化，即使在较浅的埋藏条件下(1450m)，石英砂体也发生了压溶现象，而且这个过程也并不是一个连续的过程；中国石化无锡所开展了不同温度(常温-200℃)、不同浓度二氧化碳条件下6种岩性样品(鲕粒白云岩、鲕粒灰岩、微晶白云岩、微晶灰岩、微晶灰质云岩、微晶云质灰岩)进行溶蚀对比实验。结果表明：任何温度条件下，鲕粒白云岩始终是最难溶蚀，最易溶蚀的是微晶灰岩和鲕粒灰岩；所有样品的溶蚀率从常温到200℃均存在较强→强→弱变化趋势，溶蚀率最大是在60℃到90℃之间；中国石油廊坊分院开展的酸岩反应与次生孔隙成因模拟实验表明：样品经有机酸处理后不稳定矿物溶解，微孔隙及微裂隙扩大，储层物性得到改善，地层有机酸对不稳定矿物的溶解作用是储层次生孔隙形成的主要原因；酸溶蚀前条片状伊利石溶蚀后条片状伊利石明显减少；美国新奥尔良大学Ronald K.Stoessell还开展了长石矿物溶蚀过程中Al的迁移活性及钾长石、钠长石蚀变的实验研究，并获得了专利：美国专利---Phillips Petroleum Company (Bartlesville) Apparatus and method for simulating diagenesis，专利号：United States Patent4606227。