摘要：埋藏期的油气充注可引起储集层中一系列有机一无机物理和化学变化，从而改造储集层的储集空间大小和润湿性，进而影响物性和油气运移动力。一直以来，储集层中油气充注史及其与成岩演化的响应关系都是油气勘探中的重要研究内容，理清这些油气充注期次与成岩矿物的相互作用对识别油气藏的类型和预测油气藏的分布具有重要指导作用。
关键词：油气充注；压实作用；油气运移
近年来，关于油气充注的期次及其对储集层影响方面的研究非常活跃，几乎涵盖了国内各油田重点区块，通过对油气充注与储集层成岩成果梳理和系统总结，期望对沉积盆地中油气充注与储集层成岩作用的响应关系研究。
一、气充注的时间
依据行业标准《碎屑岩成岩阶段划分》将淡水一半咸水水介质的碎屑岩划分，即同生成岩阶段、早成岩阶段、中成岩阶段、晚成岩阶段以及表生成岩阶段。通常来讲，烃源岩中有机质的成熟发生在中成岩阶段A期，低成熟或成熟的有机质生成的油气开始充注到储集层中，根据不同盆地不同区块的地质构造背景，有的持续沉降，埋藏深度加大，有的随构造运动开始抬升，埋藏深度减小，有的在沉降与抬升之间反反复复。储集层中油气充注情况也存在较大的差异性，多数区块存在油气多期充注，并最终形成现今的油气富集格局。地层埋藏深度变化造成的储集层压实作用变化，孔隙水中离子浓度变化造成的储集层中自生矿物不同生长情况，有机质的丰度和成熟度所控制的油气源生成量及地层压力变化情况等，均对油气充注过程具有重要影响。油气充注自生块状高岭石的氧同位素组成与深度呈协同变化趋势，而在中部页岩处存在一个区域性的渗透屏障，早期蠕虫状高岭石与油气充注同步，且两套储集层分别位于该套页岩之上和之下。包裹体与埋藏史分析结果显示：早期缓慢的油气充注发生于50～80Ma（温度为45℃～70℃），随后部分油气发生逸散，各种成岩活动开始活跃，包括捕获了各类包裹体的石英生长和次生加大；晚期油气充注发生于0～10 Ma（温度为90℃～100℃）。
二、油气充注与储集层成岩作用
1、期油气充注储集层具抗压实作用。压实作用在埋藏深度达3500in时基本停止，取而代之的是压溶作用，颗粒紧密排列，呈缝合线接触，局部应力使刚性颗粒出现微裂隙。但在实际勘探中，埋藏深度大于3500m时仍可见孔隙度较高的储集层发育，主要是由于早期油气充注使得岩石具有一定的抗压实作用。其成因机制可分为两种情况：一种为原始有机质的生烃增压；另一种为流体排出受阻形成了地层超压。储集层附近烃源岩中干酪根成熟后生成的石油、天然气和水的体积远远大于原干酪根本身的体积，据含1％有机碳的烃源岩，所产生流体体积的净增率是0．12％～0．16％，相当于孔隙度为10％的页岩总孔隙度体积的4．5％～5．0％142I。此外，多相流体渗透率之和约为单相流体渗透率的10％，烃类排出和水形成多相流体，导致流体排出受阻，形成超压，成岩作用早期油气充注能够很好地保存孔隙。因此，超压层的孔隙度在随深度变化趋势上表现为明显的异常高值。
2、气充注伴随着有机酸的溶蚀作用。溶蚀作用在储集层成岩演化中扮演着重要的增孔作用，根据矿物种类和流体性质主要分为重要溶蚀作用：①大气淡水的溶蚀作用；②有机酸的溶蚀作用，主要溶蚀长石等铝硅酸盐矿物和碳酸盐矿物；③碱性条件下石英的溶蚀作用；④碳酸盐岩中TSR溶蚀作用。众多的溶蚀作用中，有机酸的溶蚀作用最为普遍，有机质演化过程中，干酪根的含氧侧链在热演化早期阶段的大量断裂会产生有机酸，且微生物代谢也会产生一定量的有机酸，这些有机酸随着油气充注进入储集层之后会对方解石、长石等易溶矿物进行溶蚀，同时为石英次生加大提供SiO。来源，因此，碎屑岩储集层中常见长石溶解与石英次生加大的共生现象。早期连生的碳酸盐胶结物可在一定程度上增加岩石的抗压实强度，在上覆沉积物不断增加的埋藏成岩过程中可保存岩石的部分孔隙。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆进入成岩中期，随着有机质不断成熟，储集层中油气充注往往会伴随着有机酸的充注，这些早期胶结的方解石胶结物在酸性流体作用下会发生部分溶蚀，从而增加了岩石的孔隙度和孔喉连通性，使得岩石物性变好。
三、油气充注与储集层润湿性的影响
岩石中碎屑颗粒和自生矿物的种类、成分、含量以及排列方式决定着储集层润湿性，进而影响着油气充注阻力。尤其是黏土矿物充填在孔隙中或者附着在颗粒表面，直接影响着孔隙壁对液体的吸附力、界面张力、毛管压力以及润湿性，进而影响着油气运移和成藏。当砂岩颗粒紧密接触时，薄膜状黏土矿物末端的纤维状物质相互交叉形成黏土桥，增加孔隙的复杂程度，将较大直径的孔隙和喉道分割为数个较小直径的孔隙和喉道，从而增加了流体的运移阻力，研究得出碎屑岩中的石英、长石是亲水矿物，但在油气成藏过程中，油气充注使其活性物质的极性端被吸附在颗粒表面，形成油膜，从而使得储集层变为亲油性质。储集层由亲水变为亲油可减小后期油气充注的阻力，某地区低渗储集层的成藏中，第一次油气充注发生在晚白垩世，其形成的原生油气藏虽被后期构造运动改造和破坏，但该期的油气充注改变了储集层润湿性，凡是储集或者运移过原油的储集层均变为中性一弱亲油性，使毛细管力成为油气充注的主要动力。岩石中大量存在的黏土矿物也影响着岩石的润湿性。黏土矿物因晶格组成的差异而具有不同的润湿性：蒙脱石和伊利石为亲水矿物，蒙脱石具有较强的离子交换能力，大量吸附水附着在颗粒表面使之具有亲水性；高岭石的离子交换能力较差，吸水性较弱，容易在其表面形成油膜使之具有亲油性。因此，油气充注过程中，长石的溶蚀及其高岭石化作用不仅能产生次生孔隙，增大储集空间，而且还能改变储集层润湿性，使其变为弱亲油性质，有利于油气充注。深究其机理可以发现，黏土矿物的润湿性主要受控于其分子结构，该晶体的每一单元层的两面都是（O）层，层与层之间通过分子吸力维持，遇水易分散，同时吸附可交换的阳离子（如Na+、Ca2+），用以平衡置换引起的正电荷亏损，蒙脱石的晶间距相对较大，为1.4nm。高岭石（AI。Si。05（OH）。）为1：l型层状结构硅酸盐，由一片（Si，A1）一O四面体片和一片Al一（0，OH）八面体片组成，该晶体的每一单元层的两面分别为（OH）层和（O）层，其中（0H）层具有很强的极性，在片与片之间容易形成氢键，引力很强，晶间距仅为0．72nm，晶格中几乎没有离子交换能力，水不易进入，因而这类黏土矿物比较稳定，不易分散。
结论
（1）烃源岩中有机质的成熟白中成岩阶段开始，低成熟或成熟有机质生成的油气开始充注到储集层中，后期随着构造运动对储集层的改造，可能发生二次或多次油气充注和运移聚集，形成次生油气藏。不同地区储集层中油气充注情况存在较大的差异性，多数区块存在多期充注，并最终形成现今的油气富集格局。因此，油气充注的时间可从中成岩晚成岩阶段，期间可持续充注，亦可间歇性充注。
（2）早期油气充注可一定程度上增加储集层的抗压实作用，有利于孔隙的保存。其成因机制包括两种情况：一种为原始有机质的生烃增压；另一种为流体排出受阻而在储集层中形成地层超压。
（3）有机质演化过程中，干酪根的含氧侧链在热演化早期阶段大量断裂产生有机酸，且微生物代谢也会产生一定量的有机酸，这些有机酸随着油气充注进入储集层之后会对方解石、长石等易溶矿物进行溶蚀，同时为石英次生加大提供SiO。来源。因此，油气充注会带来一系列溶蚀和沉淀作用，从而改变岩石的物性和孔隙结构。
（4）早期油气充注使其活性物质的极性端被吸附在颗粒表面，形成油膜，从而使得储集层变为亲油性质，储集层由亲水变为亲油又可减小后期油气充注的阻力。
参考文献：
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[2]陈勇。周振柱．矿物润湿性对储层烃类包裹体形成制约的实验研究[J]．地质学报，2017，85（4）．
论文作者:1王璐,2令轩承
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/20
标签：油气论文; 孔隙论文; 矿物论文; 作用论文; 有机质论文; 有机酸论文; 流体论文; 《基层建设》2019年第23期论文;