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成岩作用是影响砂岩储集性的两个最为主要的因素之一,由于江陵凹陷新沟咀组下段砂岩较致密,成岩作用和次生孔隙的研究就成了江陵凹陷新沟咀组下段砂岩储集性评价与预测中最为重要的工作。
本文通过偏光显微镜下普通薄片、铸体薄片的观察,结合扫描电镜、阴极发光、X-衍射、C、O稳定同位素等研究手段,研究了江陵凹陷新沟咀组下段砂岩的岩石学特征、复杂的成岩现象以及特殊的自生矿物的形成机理、成岩序列,并预测有利的次生孔隙分布区。主要取得了如下的成果和认识:
1.根据大量普通薄片、电镜、粒度资料,通过对砂岩碎屑组分、自生胶结物、碎屑颗粒结构等的研究,总结出江陵凹陷西南缘石英含量高,80%以上,为石英砂岩、长石石英砂岩及岩屑石英砂岩,胶结物以方解石、硬石膏为主,砂岩具成分成熟度高结构成熟较高的特点。江陵凹陷其它地区石英含量相对明显较低,60~75%,主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩,胶结物主要为方解石和硬石膏,砂岩具成分成熟度相对较低结构成熟度较高的特点。
2.通过普通薄片、扫描电镜、阴极发光等资料的研究,分析了各种自生矿物的形成机理、形成条件及分布规律,系统阐述了研究区的成岩作用特征。并根据成岩阶段划分的依据,得出研究区新沟咀组下段埋深小于2000m的地层处于早成岩B期,埋深在2000m~2550m的地层处于晚成岩A1期,埋深在2550m~4000m的地层处于晚成岩A2期。
3.在成岩作用、孔隙结构研究的基础上,建立了砂岩成岩演化及孔隙演化模式,研究区砂岩原始孔隙度为35%,经机械压实和化学压溶作用后孔隙度变为21%,再经方解石、石膏、硅质等胶结物充填后变为5%,当进入有机质成熟阶段后,有机酸的溶解作用产生次生孔隙,使总孔隙度回升到12%。
4.通过成岩作用、埋藏史、烃源岩演化史、成岩以及孔隙演化史的分析得出江陵凹陷新沟咀组下段砂岩成岩及孔隙演化史与其他地质作用史的配置较为合理。
5.对次生孔隙的成因机制进行了详细深入探讨,认为本区溶解作用至少存在两期,有机质达到成熟阶段形成的有机酸及碳酸的溶解作用是形成本区次生孔隙的主要原因。
6.最后指出江陵凹陷新沟咀组下段砂岩次生孔隙的分布具有以下规律,在纵向上受控于烃源岩的成熟时间,平面上则受酸性水源区的控制。次生孔隙主要分布在离断层不远、靠近生油洼陷、颗粒较粗、含不稳定组分多、埋深较大且温度较高的砂层中。