碳酸盐岩的孔隙演化

如题所述

4.3.2.1 碳酸盐岩的孔隙类型

Choquette等[9]将碳酸盐岩的孔隙分为3类15种(图4.8)。第一类为组构选择性孔隙,包括粒间孔、粒内孔、晶间孔、铸模孔、鸟眼孔、遮蔽孔、骨架孔等。第二类为非组构选择孔隙,包括裂缝、溶沟、溶孔(孔洞)、溶洞(洞穴)等。第三类为选择性和非选择性兼有的类型,包括角砾孔、生物钻孔、潜穴和收缩孔。

这个分类把组构选择放在如此重要的地位,是由于浅海碳酸盐颗粒都是由文石和高镁方解石所组成,在淡水条件下文石不易溶解,因而文石颗粒形成的组构选择铸模孔就成了确定孔隙形成的时间和条件的关键线索。

图4.8 碳酸盐岩的孔隙分类[9]

4.3.2.2 原生孔隙和次生孔隙

(1)原生孔隙

原生孔隙受碳酸盐岩的组分、结构、构造的控制,又可分为两种。

A.沉积前的孔隙

包括粒内孔隙和骨架孔隙等。粒内孔隙是沉积以前颗粒生长过程中形成的孔隙。如生物体腔孔是生物死亡后软体部分腐烂留下的孔隙,其中尚未被其他沉积物充填。这种孔隙的绝对孔隙度可以很高,但连通性很差,除了生物外,鲕粒内也常有这种孔隙。

生物骨架孔隙是由原地生长的造礁生物,如群体珊瑚、层孔虫、海绵等在生长时形成的坚固骨架之间的孔隙。生物骨架孔隙常有很高的孔隙度。

B.沉积期的孔隙

粒间孔隙是在沉积时由颗粒之间的相互支撑作用而形成的。颗粒多而基质少,颗粒分选好则孔隙度高。四川川南下三叠统嘉陵江组鲕粒白云岩,川西中三叠统雷口坡组隐藻类白云岩,渝东石炭系都是粒间孔隙的储集层。

遮蔽孔隙也是一种特殊的粒间孔隙,是在较大的生物壳体或碎片及其他颗粒遮蔽之下形成的孔隙。由于较大颗粒的遮挡,孔隙内常无灰泥充填。

(2)次生孔隙

次生孔隙是沉积物沉积后在成岩、后生或表生过程中产生的孔隙,其中最有意义的是各种溶蚀孔隙,包括以下一些类型。

A.粒内溶孔和铸模孔或溶模孔

粒内溶孔是指各种颗粒或晶粒内部由干选择性溶解作用所形成的孔隙,如负鲕孔隙、生物溶孔、晶内溶孔等。这些溶孔是在溶解初期阶段形成的。当溶解作用继续进行时,粒内溶孔进一步扩大,直到除颗粒或晶粒外圈被保存外全部被溶蚀掉,形成与原颗粒形态和大小完全相似的孔隙。这种孔隙称为铸模孔或溶模孔,常见的有生物铸模孔、鲕模孔、膏模孔等。

B.粒间溶孔

粒间溶孔是指各种颗粒之间的溶蚀孔隙,是胶结物和基质被溶解后而形成的。这些小针孔略呈圆形,有时针孔常被单个晶体所占据。

C.晶间孔隙

晶间孔隙是指方解石、白云石晶体之间的孔隙。这种孔隙常呈棱角状,边缘平直。晶间孔隙大小除与晶体大小和均匀性有关外,还受排列方式影响。粗晶、等粒、排列不规则者孔隙度较高。如糖粒状白云岩是碳酸盐岩储集层的一种重要类型,白云岩的晶粒大小可由小于5μm到大于10μm。储集岩中最普遍的晶粒大小为25~50μm。

晶间孔隙可以是沉积形成的,但更主要的是在成岩后生阶段由白云石化及重结晶作用形成。

D.孔洞和溶沟

孔洞和溶沟为非组构选择性孔隙,不受原岩结构构造控制,而与地质构造和孔隙水的溶解作用有关。按其形状和大小可分为下列三种类型。

溶孔:形状不规则,呈等轴状,直径大于0.0625mm。

溶洞:大型溶孔称为溶洞,直径大于7~12cm或更大。溶洞由裂缝、溶孔、溶沟进一步扩大溶解而成,也可以由组构选择性孔隙发展而来。

溶沟:是在裂缝或孔洞系统基础上发展起来的延伸状孔隙系统。

4.3.2.3 碳酸盐岩的成岩作用和孔隙演化

碳酸盐岩的成岩作用非常复杂,因为在碳酸盐岩存在的长期历史中,成岩环境经历了多次变化。这些成岩作用,有的对孔隙起破坏作用,有的起建设作用。原生孔隙被充填,次生孔隙又可以产生。这样,在岩石之中引起了孔隙的再分布。因此对碳酸盐岩油气藏的勘探,应当注意研究成岩作用对孔隙的控制。一般来说,机械压实作用、压溶作用、胶结作用都明显地使碳酸盐岩的孔隙度降低。溶蚀作用、白云化作用可使孔隙度增加,而硅质交代作用、重结晶作用等有利于产生裂缝孔隙(表4.1)。

表4.1 成岩作用类型及其与孔隙发育的关系[3]

下面我们列举四川盆地川中地区大安寨介壳灰岩的成岩作用与孔隙演化阐明两者之间的对应关系。川中地区大安寨介壳灰岩储层的成岩作用与储集空间演化关系的模式图如图4.9所示,该模式表明,大安寨段储集空间虽包括了原生孔隙(包括粒间孔和晶间孔)和次生孔隙两大类型,但以次生孔隙最为重要。

图4.9 川中大安寨段储层成岩后生作用与储集空间演化关系模式图

需要指出的是,在大安寨段储层中主要的有效储集空间通常由沿各类裂缝发育的溶蚀充填剩余孔和溶缝组成,其最主要的表现形式有三种:其一为追踪和叠加成岩压裂缝发育的构造裂缝及溶蚀充填作用:其二为追踪和叠加成岩压裂缝发育的构造期后裂缝及溶蚀充填作用;其三为成岩压裂缝的背景上依次被构造期与构造期后相继追踪和叠加发育的裂缝及溶蚀充填作用。在此三种类型中,以第三种形式对储层的贡献为最大。

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