石油侵位所扮演的角色控制致密砂岩的孔隙网络进化

文摘

石油侵位和成岩序列挑起,是否恶化,或没有影响孔隙网络进化,就暗示了最近的测试和理论分析,是至关重要的因素在预测油气勘探和开发潜力。因此,系统研究致密砂岩油侵位的影响进行研究的重要性,这一行为在孔隙演化路径。本研究评估石油侵位和成岩作用所扮演的角色在孔隙网络的进化上三叠纪在鄂尔多斯盆地致密砂岩。提供一个全面的了解,我们使用一个多学科的方法包括物理性能、铸造薄片、扫描电子显微镜、x射线衍射、荧光和夹杂物分析。结果表明,砂岩可分为四组根据新的标准:钙质砂岩,砂岩高软组件,砂岩与持续的石油侵位低的软组件,砂岩与间歇石油侵位和低软组件。这些砂岩的物理性质也逐渐下降了。石英水泥捕获的碳氢化合物,碳酸盐岩烃捕获,免费的碳氢化合物,和吸附烃碳氢化合物的四种主要类型。这些砂岩的成熟逐渐下降,表明这些碳氢化合物的形成时间有利于成熟。四个阶段发生的石油侵位,大规模的位置主要发生在侏罗纪晚期和Craterous早期。证据表明,致密砂岩的孔隙度高可以归因于积极与之间复杂的相互作用的化学压实成岩作用,早期形成的黏土,和大规模的石油侵位。 This work would provide new sights for a better understanding of the tight oil accumulation modes, and the findings could be applied in the hydrocarbon exploration and development field.

1。介绍

在中国鄂尔多斯盆地的勘探和开发方法,多次变化在过去的几年里(1]。这是因为逐渐转变的目标从传统水库非常规储层(2]。致密砂岩储层,其中一个典型的非常规储层,包含毛孔和喉咙从< 1μm大规模和复杂的孔喉结构(3- - - - - -7]。上三叠纪盆地内的岩性主要可以解决作为一个紧水库(8,9]。孔喉结构的确定对于潜在储备计算是至关重要的。孔隙网络进化是一个最重要的研究指出在孔隙结构系统。它可以反映储层,油气充填、移民和积累在致密砂岩10,11]。研究孔隙网络进化在多孔geomaterials油气勘探和开发的关键。人们普遍认为孔隙网络演化的进化路径由成岩作用和构造运动强烈控制12- - - - - -14]。构造运动继续,水库内的内部和外部的压力将会改变,导致围压的变化,孔隙结构的变化引起的。成岩作用如何影响孔隙网络进化广泛研究;解散,压实和胶结是三个典型的成岩作用,不同的成岩作用有不同的功能(15- - - - - -18]。

石油侵位在孔隙网络进化的另一个基本因素相比,成岩作用和构造运动19]。两种类型的模型解释石油侵位和孔隙网络进化之间的关系。第一个是“oil-inhibits-diagenesis”模式,这表明石油侵位将防止成岩矿物的形成保护孔隙空间(20.]。另一个是“oil-does-not-inhibit-diagenesis”的模式,这表明,石油没有对成岩演化的影响。然后,孔隙度将降低显然在成岩路径(20.]。烃源岩的厚度和分布上三水库的流域广泛发展,使得其重要性更加明显(21,22]。然而,已经开展了大量的工作来研究石油侵位之间的耦合关系和孔隙网络进化。石油如何影响成岩矿物的形成仍是一个神话。因此,采取了各种实验方法进一步把光油侵位是否影响孔隙网络进化。

本研究旨在了解发生的石油和石油侵位的影响在致密砂岩孔隙网络进化。为了达到这个目标,砂岩样品受到物理特性,铸造薄片、扫描电镜、x射线衍射、荧光分析和夹杂物分析。本研究提出的主要问题如下:(1)有什么新的岩石分类类型,适合孔隙网络演化和石油侵位研究?(2)多少个阶段可以分为石油侵位吗?(3)石油侵位的不同阶段如何影响孔隙网络进化?

交互流程图显示研究的过程如下(图1)。

2。方法

2.1。地质背景

鄂尔多斯盆地是一个大型的含油气沉积盆地西北部,覆盖约370000公里²(图2(一个))[17]。它周围是阴山北,向南长山,贺兰山以西,吕梁山脉东部。盆地是建立在克拉通基底,它有更少的构造运动(23]。砂岩、碳酸盐和鄂尔多斯盆地页岩主导(24]。的研究对象是张8 (C8)上三叠纪地层的砂岩,和样品位于鄂尔多斯盆地的西南(图2 (b))。

2.2。物理性质

孔隙度和渗透率是两个主要类型的物理性质。在这个研究中,helium-based孔隙度和硝基渗透率进行 cm核心样品使用FYK-I装置。在测试之前,样本油清洗和干燥温度超过110°C。参考室注入氦。当压力稳定,文档参考和核心的压力室。打开连接阀门,让这些两院的压力变得稳定并记录压力值。最后,使用波义耳定律来确定室卷。核心样本容量的计算方法类似于室卷,和核心数量和孔隙体积可以确定孔隙度。至于渗透率计算,核心是最初放入支架,然后加压10 MPa。在那之后,孔隙压力注入氮气和文档。打开连接阀、压差和时间记录在每个1 psi,基于脉冲方程并计算渗透率。

2.3。铸造薄片

铸体薄片染色的混合溶液(60% ARS解决方案:2毫升浓盐酸,998毫升蒸馏水,1 g茜素红S;40% PF的解决方案:1.5毫升浓盐酸,98.5毫升蒸馏水,2 g铁氰化钾)和红色环氧树脂粘合。尼康LV100POL显微镜采用透射光下使用普通的偏振光。毛孔的主要类型检查,谷物的比例矿物、水泥、矩阵计算通过计算每个样本300点。

2.4。扫描电子显微镜

500年GeminiSEM扫描电子显微镜由蔡司公司被选为分析。加速电压和电流发射被设置为15 kV和100 pA,分别。样品第一次削减 毫米,洗的驱油剂。然后,所有样品都放入干燥箱在105°C。为了避免电子充电效果,所有样本上涂上一层碳厚10 - 20 nm前测试。实验的温度下进行25°C,湿度40%。

2.5。x射线衍射

矿物定量测定、X 'Pert PRO能量色散X射线谱仪使用。所有的样品都在60°C的温度和干油浴后碎在120目。把粉入槽,目的是测试表面粗糙。选择了CuKα辐射、发射和辐射缝隙之间的角度设置为1°。扫描速度和抽样步骤宽度,他们两个都条件下2θ(5°-45°),被选为2°/分钟和0.02,分别。测量衍射峰的积分强度,计算矿物质定量的内容。

2.6。荧光分析

样本观察紫外线照射下荧光分析。徕卡MZ10F反射光显微镜被选为仪器。Adobe Photoshop CS3拍摄照片,过滤器荧光计被用来确定一式三份的盘子。

2.7。夹杂物分析

流体包裹体的均一化温度在某一层代表地层的温度在捕获阶段。选择盐水包裹体共存与烃包裹体温度测量,以及测量温度代表地层的温度在不同的成岩演化阶段。样本第一次抛光薄片,捡起一些典型的流体包裹体。记录所有选择了夹杂物的类型、形状、半径、分布,和天然气比例。的THMS600冷(热)阶段选择考试温度与温度从-180年到600°C。前样本放入仪器,试剂的标准熔点被选为冷(热)阶段修正。样本反复加热和冷却,和一些重要参数,如均一化温度、测定。

3所示。结果

3.1。致密砂岩的物理性质

C8的疏密度和渗透率砂岩形成如图3和表S1。空心样本疏密度为3.7 -19.2%,平均为10.14%。砂岩的渗透率的0.013 - -5.890,平均为0.720。数据显示C8砂岩是典型致密砂岩孔隙度和低渗透率较低。

3.2。矿物特征

C8形成的砂岩普遍粘土矿物丰富,和详细的数据显示在表中S2。长石、石英和岩屑被确定根据薄片的观察,和云母是罕见的分布,它们体积小于6%(数据4(一)- - - - - -4 (c))。高岭石是主要的粘土矿物在C8砂岩,其次为绿泥石和伊利石,当I / S混合层在痕量(数字4 (d)- - - - - -4 (f))。

3.3。碳氢化合物的类型及其地球化学属性

在地质时间、石油侵位和成岩作用同时发生(25- - - - - -27]。因此,各种碳氢化合物中剩余的矿物质或矩阵孔隙空间。在这一部分中,我们首先利用荧光分析确定定性的碳氢化合物类型。然后,我们测量了一些不同类型的地球化学参数,包括成分、奇偶碳有机物的比例,镜质体反射率。最后,一些各种碳氢化合物的地球化学特性进行了分析,进一步研究的基础。

荧光分析被用于碳氢化合物的定性识别。在这个研究领域,基于碳氢化合物的分布,它可以分为四类:①石英水泥捕获的碳氢化合物,晶间孔内的油分布的石英;②碳酸盐烃捕获,捕获油当碳酸盐成岩年龄期间形成的;③免费烃,分布在孔的中心;和④吸附烃的发生,可分为两种主要类型:孔隙衬里和角落样式(图5)。

除了定性分析,一些地球化学属性被用于定量分析。图6说明了不同类型的碳氢化合物的成分。图表明,饱和烃中扮演着主导角色在自由碳氢化合物,其次是芳烃,而其他两个微量。饱和、芳香和吸附烃nonhydrocarbons占据重要位置。Nonhydrocarbons和沥青烯的主要成分是碳氢化合物。饱和的成熟度,芳香,nonhydrocarbons,沥青质在降序排序的数组。基于组件不同的碳氢化合物,因此,可以确定成熟度:自由、吸附、碳酸盐捕获,石英水泥捕获烃类从最大到最小的排序。的情节奇偶碳物质的比例值,镜质体反射率也得出类似的结果和行为:奇偶碳的减少比例的物质价值观和镜质体反射率的增加反映成熟度的增加。因此,这些结果对应于上述发现。详细的数据显示在表S3。

3.4。均化温度

图7说明了包含的直方图均匀化温度的研究领域。图中显示,均一化温度范围从70到150°C和主要集中在90 - 130°C。详细的数据表S4。

4所示。讨论

4.1。岩石分类基于一个新的标准

古典砂岩分类,如民间的分类,是广泛应用于先前的研究28,29日]。这些分类是基于百分比的石英、长石、和岩石碎片结合铸体薄片的粒度和观察分析岩石成分。尽管经典的分类可以反映砂岩的主要类型,没有良好的成岩过程分析方法。在这个研究中,我们提出了一种新的砂岩分类标准。三角形的构图是取代了①粮食骨架,代表了刚性颗粒矿物,通常表现出弱压实的丰度;②软组件,这意味着韧性矿物;③方解石胶结物,通常代表了早期的大量固体渗碳。基于这种分类标准,可分为钙质砂岩样品,高软组件砂岩,砂岩和低软组件。油气充填方解石溶解矿物质。因此,碳酸盐岩,典型的方解石矿物,可能是一个很好的指标进一步分类。 The low soft component sandstone can be further divided into low soft component sandstone with continual oil emplacement and low soft component sandstone with intermittent oil emplacement. Therefore, four types of sandstones were determined in this research (Figure8)。

4.2。物理性质的不同类型的砂岩

图9演示了孔隙度和渗透率的分布及其关系。十个典型样本是从每组随机选出来的。结果显示良好的积极的疏密度之间的关系和钙质砂岩的渗透率和低软组件砂岩与间歇石油侵位。对于其他两组,这些参数是独立的。

一般情况下,孔隙度会好与渗透率的关系。造成这些现象的原因进行了数据的解释9 (b)和9 (c)。强烈的压实的软组件变形会使高软组件砂岩;一些形成渗流路径,导致高导磁率,低孔隙度。低的软组件的砂岩与持续的石油侵位,丰富的碳氢化合物填充一些Ca^{2 +}相关的矿物溶解,导致毛孔粗大。然而,解散部分通常是限制特定的矿物质,使有效渗流路径难以形成,导致低渗透。

4.3。石油侵位序列

确定石油侵位序列,需要计算的地质时间侵位。流体包裹体可以记录矿物的形成时间,从而反映出的侵位时间仍在矿物的流体。这样,当我们测试了温度盐水包裹体的矿物,coformed石油包裹体的温度也可以确定。然后,油侵位对应的温度可以确定(图7)。

均化温度不同捕获矿物质进行测试。图9(一个)表明钙质砂岩的均匀化温度,高软组件砂岩,砂岩与持续的石油侵位低的软组件,和较低的软组件砂岩与间歇石油侵位 , , ,和 ,分别证明侵位时代得到更新和更新。

建立了一维埋藏史模拟斯伦贝谢的PetroMod (V2014.1)软件分析地层的埋藏和热历史。一个典型的被选中代表研究区域(图10)。模型使用今天的地层,井底温度、大地构造、大地热流数据。均化温度测量在这个研究被用于葬礼和温度修正。基于均匀化温度和埋葬建模、侵位序列测定:第一个位置是发生在侏罗纪早期,其次是第二次侵位在侏罗纪末,然后在白垩纪早期,第三轮侵位开始,晚白垩世的最后一轮结束。

4.4。成岩作用之间的耦合关系和石油侵位

张8成员在该研究领域的深度是1900和2600之间。 Reichweite伊利石蒙脱石混层比是丰富的。包裹体的均一化温度是70至160°C, B阶段末的主要成岩作用。成岩序列的判断是基于以下标准:①压实率正埋葬速度;②早期形成的间隙矿物质孔隙壁附近;③形成后期的增长中间的孔;④解散年龄密切相关石油侵位时间(数据10和11)。因此,成岩序列(图4):(1)Eodiagenetic阶段(晚三叠世早期侏罗纪)

在这个阶段,盆地稳步下降,最高地面温度接近60°C,和埋深小于1100(图12)。有机质属于不成熟的早期低成熟阶段。云母的分解和火成岩岩屑导致水库的碱度和镁的生成,导致早期pore-lining绿泥石的连续降水。同时,碳酸盐的碱性环境材料的孔隙流体容易沉淀,和早期碳酸盐胶结开始形成。随着埋藏深度的增加和连续压实,粒子的semidirectional安排是突出。塑料碎屑pseudohybridized然后填补毛孔,破坏主要孔隙空间在一定程度上(图4)。(2)Eodiagenetic阶段B(早期侏罗纪到白垩纪早期)

在这个阶段,盆地与波动平息。地热温度徘徊在50 - 100°C的最大埋深接近1800米,和有机物质在低成熟阶段(图12)。由于地层的整体沉降,压实主要在这一阶段,涂绿泥石继续形成早期,早期硅质和高岭石开始出现。目前,在此阶段产生的碳氢化合物主要发生在碳酸盐岩和次生石英边缘或pore-lining绿泥石(数字4和12 (b))。(3)Mesodiagenetic阶段(早白垩世中晚期的白垩纪)

在这个阶段,盆地稳定沉降阶段。最大埋深2860米,地面温度超过130°C,有机物在semimature阶段。在这个阶段,高岭石和硅质胶结持续,而伊利石和晚期碳酸盐胶结开始形成。石油和天然气的第二和第三阶段充电都发生在这个阶段。第二阶段的烃收费主要发生在其他次要矿物,在吸附的碳氢化合物存在。烃的第三阶段充电是最关键和最重要的灌浆期目标层的研究区域。根据流体包裹体的均一化温度,第二阶段的烃收费主要发生在其他次要矿物。烃的第三阶段收费是最关键和最可观的灌浆期目标层的研究区域。大多数烃类充电发生在这个阶段(数字9和12 (b))。同时,由于大量的碳氢化合物,有机-无机反应在目标层是活跃,和酸性流体溶解长石和其他不稳定矿物的形成,形成溶蚀孔隙(30.]。长石的溶解、高岭石沉淀和填充孔隙空间。同时,由于增加了硅的溶解性液体,有单程降水在合适的环境中,形成多级硅质胶结。同时,这一阶段的埋藏深度和温度不适合改变高岭石,伊利石高岭石的保存(图4)。(4)Mesodiagenetic阶段B(晚白垩世至今)

在这个阶段,目标形成的盆地早期构造隆升的总体趋势,中期基本稳定和后期稍有下降,但最后形成目前水库外观。同时,从弱碱性成岩环境逐渐改变碱度由于酸性媒体的消费,导致大量的伊利石、铁方解石、铁白云石胶结。烃充电的最后阶段发生在这一时期,规模小,主要在自由和吸附状态(数据4和12 (b))。

4.5。石油侵位和成岩作用对孔隙网络演化的影响

为了证明孔隙网络演化的地质时间,帕克斯顿的结果和Houseknecht用于paleo-porosity测定(24,31日,32]。失去的孔隙度主要是反映在粒间孔隙的内容,水泥发展程度和矩阵的发展程度。孔隙衬里绿泥石、方解石等是属于早期胶结矿物和导致减少孔隙。铁方解石、铁白云石、伊利石和其他矿物质通常属于晚期胶结产品,这也导致孔隙度损失。

图13说明了孔隙网络进化。我们发现不同类型的的初始孔隙度砂岩有相似的价值观。压实阶段表明,砂岩高软组件是最强烈的被压实。钙质胶结的相对强劲的压实电阻由于几乎全部损失的粒间孔隙。一般晚期胶结破坏胶结孔隙空间的阶段,虽然早期胶结经常抗拒压实。然而,应当指出,这一结果似乎矛盾的前面的结果:“在钙质砂岩,早期胶结矿物通常属于碳酸盐”因为早期巩固钙质砂岩的孔隙度是损失至少在砂岩的四种类型。这是因为一般认为铁方解石、铁白云石胶结迟到的产品。同时,很少有早期胶结作用的产品,如方解石和白云石,研究区在目标层,后期演变成碳酸铁产品。因此,晚期胶结产品计算的统计过程中胶结成岩作用。解散可能导致更多的孔隙空间,特别是低软组件的砂岩与持续的石油侵位。

总之,以上分析表明,石油侵位的孔隙网络演化的关键因素。基于演化路径,可以确定有利区:如果一个核心属于低软组件砂岩与持续的石油侵位,很可能这个核心对应高石油丰富区域;如果一个核心充满方解石,有效储层的可能性就大大减少。

5。结论

建立石油侵位与成岩序列之间的联系是理解他们控制孔隙网络进化的关键。这是常以致密砂岩的8上三叠纪地层,鄂尔多斯盆地。本研究发现如下:

四个主要岩相关联被确定基于新的分类标准:钙质砂岩,砂岩高软组件,砂岩与持续的石油侵位低的软组件,砂岩与间歇石油侵位和低软组件。他们两个有相当大的物理属性的异质性。

石英cement-captured碳氢化合物有相对应的最低期限和主要石油侵位。免费的碳氢化合物成熟度最高,他们的主要贡献者大规模石油侵位,这发生在侏罗纪末白垩纪早期。

成岩变化的8张紧eo,内消旋期间取得了砂岩成岩作用。主要成岩过程和变化包括机械压实,形成绿泥石、伊利石、伊利石蒙脱石混层,和长石溶解。

计算孔隙度,由成岩变化和石油侵位,表明机械压实是所有类型的砂岩的深刻的恶化。方解石将恶化强胶结的水库。高软组件很容易压实,导致低孔隙空间。大孔隙度和渗透率都保存在水库由于持续的石油侵位。

数据可用性

使用的实验数据来支持本研究的结果包括在手稿中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

惠芳胡锦涛促成了概念化,资金收购和原创作品。杨榉了调查、方法论、项目管理和监督。Chenyang赵导致资金收购和方法论。妙志靖导致了英语编辑和调查。梁太阳导致了图绘制和数据管理。魏太阳导致了方法和调查。刘Dengke促成了writing-review和编辑。林杨的调查和数据管理。岳京导致了图绘制和数据管理。提供关于黄导致了图绘制中,调查,和方法论。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(12072256),陕西研发项目(2021 gy - 113),和陕西省自然科学基础研究计划(2019金桥- 151、2021金桥- 029 2021 jm - 543 2021 jm - 406)。

补充材料

辅料表包含S1表S4,显示来自物理性质的参数,XRD、地球化学分析和冷(热)阶段。(补充材料)

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