川西地区须家河组砂岩硅质岩屑溶蚀事件及F离子在水岩反应中的作用

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41002032
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
20.0万
负责人：
林小兵
依托单位：
成都理工大学
学科分类：
D0206.沉积学和盆地动力学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
何鲤；张翔；刘莉萍；王文之；
关键词：
川西地区须家河组水岩反应机理 F离子硅质溶蚀

项目摘要

实验室研究资料已经表明，石英是可以发生溶解的，并且碱性条件下石英溶蚀作用的研究已取得了一系列重要成果。由于石英溶蚀现象在镜下难以鉴定，同样可以造成硅质溶蚀的HF因素一直被忽略，因此需要从一个全新角度来分析硅质碎屑溶蚀的机理。考虑到此前尚未对川西地区煤系地层的须家河组优质储层的硅质碎屑溶蚀进行研究，本项课题通过宏观的岩心和野外剖面观察及和微观薄片的详细鉴定，结合测试分析资料，厘清碎屑岩成岩序列中的硅质碎屑溶蚀事件，建立识别硅质碎屑溶蚀现象的理论模式；在地层水性质研究的基础上，分析F离子含量及可能的F离子来源；通过对硅质碎屑发生溶蚀的水岩作用机理和结果进行分析，评价F离子在硅质溶蚀的水岩反应机理中的作用，分析硅质溶蚀的程度及硅质溶蚀所产生的次生孔隙的规模。最终通过硅质碎屑溶蚀过程中岩石矿物组分的表征，分析硅质碎屑溶蚀的影响因素，探讨硅质岩屑溶蚀事件对优质砂岩储层的控制作用。

结项摘要

碱性条件下石英溶蚀作用的研究已取得了一系列重要成果，但由于石英溶蚀现象在镜下难以鉴定，同样可以造成硅质溶蚀的HF因素及其溶蚀机理一直被忽略。本项目以川西地区煤系地层的须家河组优质储层为研究对象，基于宏观的岩心和野外剖面观察及和微观薄片的详细鉴定，结合测试分析资料，对其中发育的硅质碎屑溶蚀进行了研究。鉴于研究对象砂体相变迅速、砂体横向变化大，不同砂体的差异性会对后期成岩作用的顺利开展形成制约，项目创新性地运用等时格架及地震反演双重约束的方法，对须家河组砂体进行了精细划分与对比。川西地区须家河组发育的成岩作用类型主要包括压实压溶作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用等，其储集砂体孔隙类型主要有粒间孔、粒内溶孔、粒间溶孔、铸模孔和微裂缝，其中又以粒间或粒内溶蚀扩大孔和裂缝占主导地位，其余孔隙类型仅零星分布。通过镜下薄片的详细鉴定，结合阴极发光和扫描电镜等分析，确定了包括石英颗粒在内的硅质碎屑发生部分溶蚀后的颗粒边界形态，或者发生强烈溶蚀后的残骸特征，以及颗粒溶蚀后次生孔隙的特征。地层水的分析结果显示川西地区须家河组地层水苏林水型以代表深层停滞状态下的CaCl2型为主，PH值多为6，总体表现为酸性环境。重要的是在地层水中检测出F的成分，并且在断裂发育的构造高部位区，地层水具高F-含量。同时在川西地区须家河组二段、四段液（气）体包裹体中均检出F成分。因此，川西须家河组硅质碎屑是在酸性地层水条件下，有F参与发生的溶蚀。分析表明，在HF酸溶液中通常存在以下组分:H+， F-， HF2-，未离解的HF分子，(HF)2等。由于HF2-和未离解的HF分子在实验中难以单独测到，在包裹体中测到的F成分，应该是上述各含F成分的总和，并且以未离解的HF分子和(HF)2为主。硅质溶蚀过程中,活性成分(HF)2或HF2- 吸附于硅质颗粒表面, 对Si原子产生亲核性侵蚀使Si-O键断裂,H+对反应起催化作用。在硅质碎屑溶蚀的过程中，其它矿物组合同时发生物质的交换与变化，包括长石、岩屑的溶蚀、硅质胶结等。硅质溶蚀的识别标志主要包括：地球化学标志、硅质颗粒的部分溶解、致密砂岩背景下颗粒间接触缝的开启和矿物组合标志。