成巖作用

（一）沉積作用對儲層物性的影響（多查的部分，不知道是否有用）

沉積作用對碎屑巖的礦物成分、結構、粒度、分選、磨圓、填集的雜基含量

等方面都起著明顯的控制作用。而這些因素對儲層物性都有不同程度的影響。

1、碎屑巖的礦物成分

碎屑巖的礦物成分以石英和長石為主，它們對儲層物性的影響不同。一般說

來，石英砂巖比長石砂巖儲集物性好。這主要是因為：

①長石的親水性和親油性比石英強，當被油或水潤濕時，長石表面所形成的

液體薄膜比石英表面厚，在一般情況下這些液體薄膜不能移動。這樣，它在一定

程度上減少了孔隙的流動截面積，導致滲透率變小。②長石和石英的抗風化能力

不同。石英抗風化能力強，顆粒表面光滑，油氣容易通過；長石不耐風化，顆粒

表面常有次生高嶺土和絹云母，它們一方面對油氣有吸附作用，另一方面吸水膨

脹堵塞原來的孔隙和喉道。因此，長石砂巖比石英砂巖儲集物性差。

這里需要說明的是：以上所說的是在一般情況下長石碎屑對碎屑巖儲層物性

的影響，但切不可簡單地認為凡是長石砂巖的物性都不如石英砂巖。在實際工作

中，應結合我國陸相盆地的沉積特征進行具體分析。實際上，我國某些油田長石

-石英砂巖或長石砂巖的儲集物性是相當好的，甚至比海相石英砂巖還好，這主

要是因為長石未經較深的風化所致。

2、巖石的結構

碎屑巖沉積時所形成的粒間孔隙的大小、形態和發育程度主要受碎屑巖的結

構（粒徑、分選、磨圓和填集程度等）的影響。

在假定碎屑巖的碎屑顆粒為等大球體的前提下，那么碎屑巖的孔隙度值只和

球體的排列方式有關，而與球體的大小無關。其絕對孔隙度（Фt）可用公式表

示如下：

3、影響碎屑巖儲層儲集物性的主要因素

理想球體緊密排列的端元形式有兩種：

a表示立方體排列，堆積最疏松，孔隙度最大，其理論孔隙度為47.6%，孔徑

大，滲透率也大。

b表示菱面體排列。排列最緊密，孔隙度小，其理論孔隙度為25.9%，孔徑小，

滲透率低。所以理論上的孔隙度介于46.7%-25.9%之間。這種理想情況在自然界

是不存在的。自然界的實際情況比這種理想情況要復雜得多。

大量資料研究表明：碎屑巖儲層儲集物性不僅與粒徑有關，而且與巖石顆粒

的分選程度也有很大的關系。一般來說，細粒碎屑磨圓度差，呈棱角狀，顆粒

支撐時比較松散，它比圓度好的較粗的砂質沉積可能有更大的孔隙度。然而，細

粒沉積物中孔喉小，毛細管壓力大，流體滲濾的阻力大，因此細粒沉積物的滲透

率比粗粒的小。表示了分選系數一定時滲透率的對數值與粒度中值成線性關系，

粒度愈大，滲透率愈高。在粒度相近的情況下，分選差的碎屑巖，因細小的碎屑

充填了顆粒間孔隙和喉道，不僅降低了孔隙度，而且也降低了滲透率。表示了粒

度中值一定時，滲透率的對數和分選系數（So）呈近似的線性關系，從分選好至

中等時，滲透率下降很快；分選差時，滲透率下降就緩慢了。

雜基含量

在與沉積作用有關的影響碎屑巖儲層物性的諸因素中，最為重要的要數雜基

含量。所謂雜基是指顆粒直徑小于0.0315mm的非化學沉淀顆粒。雜基含量是沉積

環境能量最重要標志之一。一般雜基含量高的碎屑巖，分選差，平均粒徑較小，

喉道也小，孔隙結構復雜，儲集物性差。因此，雜基含量是影響孔隙性、滲透性

最重要的因素之一。

（二）成巖作用對碎屑巖儲層物性的影響

碎屑巖成巖作用：指碎屑沉積物沉積后到變質之前，這一漫長的階段所發生所

經歷的各種物理、化學及生物化學變化。

碎屑巖成巖作用受到成巖的物理化學條件、埋藏速率、沉積物的成分和構造、

沉積環境和沉積構造、化學反應速率、水動力梯度和地溫梯度等因素的綜合控制。

成巖作用對儲層物性有著重要的控制因素，主要包括壓實、膠結、交代、溶蝕及

破裂作用。

壓實作用可造成原始粒間空隙大量喪失，是最強烈的破壞性成巖作用。膠結作

用對儲集層物性具有雙重作用，以破壞性為主。溶解作用產生大量的次生孔隙，

是最重要的建設性成巖作用。交代作用對儲集層物性影響較小。破裂作用產生的

裂縫孔隙空間較小，然而卻能提高傻眼儲層的排烴能力，改善儲層的滲透性。

成巖作用對儲層的物性影響很大。它可以改造碎屑巖在沉積時形成的原生孔

隙，也可以完全堵塞這些原生孔隙，或溶蝕可溶礦物而形成次生溶蝕孔隙，從而

改變碎屑儲集巖的儲集條件。

1.壓實作用和壓溶作用

壓實作用和壓溶作用是碎屑巖儲層的孔隙度和滲透率衰減的主要因素。所謂

壓實作用就是通過巖石的脫水脫氣，巖石孔隙度變小，變得致密。壓實作用是通

過顆粒的下沉，顆粒之間距離變小，沉積物體積收縮而進行的。壓實作用主要發

生在成巖作用的早期，3000m以上壓實作用的效果和特征明顯。從成巖作用現象

上來講，壓實作用不僅可以造成泥巖和頁巖巖屑等的假雜基化，火山巖巖屑等軟

顆粒的塑性變形，還可以造成石英和長石等剛性顆粒的破裂和粒間接觸程度的提

高。壓實作用使砂巖儲層的孔隙度迅速減小，但不同類型的砂巖，其孔隙度衰減

的速率不同。如粘土雜基含量高的砂巖，其孔隙度衰減速率大，而純凈砂巖的孔

隙度衰減速率小。

壓溶作用是指發生在顆粒接觸點上，即壓力傳遞點上有明顯的溶解作用，造

成顆粒間互相嵌入的凹凸接觸和縫合線接觸。由于碎屑顆粒在壓力作用下溶解，

使得Si、Al、Na、K等造巖元素轉入溶液，引起物質再分配，造成在低壓處石英

和長石顆粒的次生加大和膠結。據費希特鮑爾對含油區砂巖的研究，石英在

500-1000m埋深就開始次生加大，并隨著埋深的增加，次生加大的石英顆粒增多。

石英次生加大對巖石孔隙度有可觀的影響，有時可以占滿全部孔隙。

2.膠結作用

膠結作用是砂巖中碎屑顆粒相互聯接的過程。松散的碎屑沉積物通過膠結作

用變成固結的巖石。膠結作用是使儲層物性變差的重要因素。

碎屑巖膠結物的成分是多種多樣的，有泥質、鈣質、硅質、鐵質、石膏質等。

一般說來，泥質、鈣-泥質膠結的巖石較疏松，儲油物性較好，純鈣質、硅質、

硅-鐵質或鐵質膠結的巖石致密，儲油物性較差。據松遼盆地儲集層鈣質含量的

統計資料，一般當鈣質含量大于5%時，其儲油物性明顯下降。

不同的粘土礦物對巖石孔隙度和滲透率的影響也是不同的。在埋藏初期，從

富含粘土質的孔隙水中可以沉淀出高嶺石、綠泥石或伊利石形成碎屑顆粒周圍的

粘土膜，或充填孔隙。高嶺石除了直接從孔隙水中沉淀外，還可以通過長石和云

母的風化，形成自生高嶺石，這種作用在顆粒邊緣或順著解理縫首先發生。在酸

性孔隙水中長石更易高嶺石化。這種自生的粘土礦物填塞孔隙，降低了巖石的孔

隙度。由掃描電鏡揭示，圍繞顆粒邊緣生長的伊利石是從孔隙的喉道部位向孔隙

中央發展的，而高嶺石往往充填在孔隙中，因此伊利石的生成對孔隙度的影響雖

小，但對滲透率的影響很大，高嶺石在降低巖石滲透率方面的作用比伊利石小得

多。

硅質膠結作用對儲集層物性有兩個方面的影響：一方面，石英、長石次生加

大在沉積物埋藏初期可以起到支撐碎屑顆粒骨架的作用，抵御壓實作用的影響，

使得壓實作用對孔隙度的破壞有所降低，原生孔隙最大限度地保存下來；另一方

面，硅質膠結物始終占據孔隙空間，使空隙變小、喉道變窄，劇烈發育段能形成

孔喉堵塞，嚴重破壞儲層的儲集性能，降低儲層質量。

膠結物在成巖早期能夠抵御壓實作用的影響，為提高孔隙度做了一定的貢獻。

但是膠結物畢竟要占據各類孔隙空間，使得孔隙喉道變窄、曲折復雜化甚至消失，

降低了儲層的孔隙度及滲透率，增強了儲集物性的非均質性。可見，膠結作用也

為主要的破壞性成巖作用之一。

3.溶解作用

在地下深處由于孔隙水成分的改變，導致長石、火山巖屑、碳酸鹽巖屑和方

解石、硫酸鹽等膠結物的大量溶解，形成次生溶蝕孔隙，使儲層孔隙度增大。這

種次生溶蝕孔隙對改善儲層物性的重要性近來受到愈來愈多的重視。砂巖儲層經

過不同程度的溶蝕改造形成多種類型的次生孔隙，對改善砂巖儲層的物性起到了

積極的作用。溶解作用在提高儲集層孔隙度的同時，更重要的提高了孔隙的連通

能力，為油氣水運移通道的建設起到了良好的作用。

影響溶解作用的因素很多，如沉積時具有較粗的粒度，孔隙-滲透性好的碎

屑巖；砂巖中含可溶性物質較多；地下水呈酸性而且具有一定流動速度等都有利

于次生孔隙形成。其中尤以酸性水的形成最為重要。對地下酸性水的形成條件，

近來提出許多新見解。Schmidt（1979）認為：干酷根熱演化早期釋放出大量CO2，

是形成酸性水的重要原因，這種成油期前形成的酸性水溶蝕作用所造成的次生孔

隙帶特別有利于油氣聚集。Curtis（1983）則認為：有機酸和無機質反應是形成

次生孔隙的理想機理。據研究，在80-120℃時，地下水富含短鏈有機酸，能大

大提高對高嶺石的溶解度，其中二元酸（如草酸）含量達到一定濃度時，使鋁的

溶解度提高3個數量級。而Ⅲ型干酪根熱演化過程中釋放出的羧基約有40%是以

草酸形式出現的。先于油、氣（熱成因）形成的羧基釋放出有利于在相鄰砂巖孔

喉中清除碳酸鹽、硫酸鹽和硅鋁酸鹽的CO2，從而提高砂巖儲集性。此外，在較

高溫度下，碳酸鹽礦物之間的無機反應，亦能生成CO2；硫酸鹽在脫硫菌和有機

質參與下能生成H2S也有利于提高硫酸鹽的溶解能力。

但是必須指出，酸性水溶解的物質只有在不斷被帶走的條件下，才能使溶蝕

作用朝有利于形成次生孔隙方向發展。否則，隨著溶質增加，溶蝕作用就會減弱，

在達到過飽和時還可以再沉淀，堵塞孔隙。

4、交代作用

交代作用交前后體積基本不變，對孔隙度影響不大，但可為后期溶解作用提

供更多的易溶物質，從而有利于溶解作用的進行。如碳酸鹽巖礦物交代·碎屑顆

粒之后形成的碳酸鹽礦物可能被后期溶解作用溶解而是次生孔隙增加，這對儲層

孔隙的改造起積極作用。

5、破裂作用

破裂作用產生的裂縫孔隙只占較低的孔隙空間，卻可為油氣運移提供良好通道，

提高砂巖儲層的排液能力，增加儲層的非均質性和滲透性。在低滲透儲層中，裂

縫往往是油氣運移和流體滲流的主要通道。