黃成剛，袁劍英，曹正林，張世銘，王 瑩，佘 敏，米海杰

(1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院西北分院 油藏描述重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730020；2.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院 碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310023；3.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，蘭州 730020)

咸化湖盆碎屑巖儲(chǔ)層中鐵白云石的溶蝕作用模擬實(shí)驗(yàn)研究

黃成剛1，袁劍英1，曹正林1，張世銘1，王 瑩2，佘 敏2，米海杰3

(1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院西北分院 油藏描述重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730020；2.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院 碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310023；3.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，蘭州 730020)

一般研究認(rèn)為巖石中的碳酸鹽礦物在酸性條件下易發(fā)生溶蝕作用從而生成次生孔隙，進(jìn)而增大巖石的儲(chǔ)集空間和滲透性。柴達(dá)木盆地砂西地區(qū)始新統(tǒng)下干柴溝組碎屑巖儲(chǔ)層為咸化湖盆沉積，偏光顯微鏡下和掃描電鏡下可見石膏和鐵白云石較為發(fā)育。通過流體—巖石動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)研究得出，在地層條件下高溫高壓環(huán)境中鐵白云石易發(fā)生溶蝕作用從而形成次生孔隙，石膏在其中起催化作用；鐵白云石溶蝕生成的鐵、鎂離子為高嶺石轉(zhuǎn)化為綠泥石提供了必要的物質(zhì)條件，生成的針葉狀綠泥石極易堵塞較細(xì)的孔隙喉道造成了巖石滲透率的下降，但鐵白云石等易溶礦物的溶蝕作用增加了巖石的孔隙度。

鐵白云石；綠泥石；溶蝕作用；模擬實(shí)驗(yàn)；咸化湖盆；柴達(dá)木盆地

水—巖相互作用由水文地球化學(xué)學(xué)科奠基人之一的A.M.ОΒЧИННИКОΒ于20 世紀(jì)50 年代提出[1]，自20 世紀(jì)70 年代后期從沉積盆地油田水中檢測(cè)出高濃度的有機(jī)酸[2]以來，儲(chǔ)層中的水—巖作用愈來愈受關(guān)注[3]，但地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性使地質(zhì)學(xué)家在解釋或預(yù)測(cè)未來或過去某地某時(shí)水—巖作用特征狀態(tài)時(shí)遇到很多困難[4]，因此，水—巖相互作用的地球化學(xué)模擬應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)80年代中后期以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者把沉積學(xué)、地球化學(xué)與油藏地質(zhì)學(xué)相結(jié)合，研究?jī)?chǔ)層巖石—流體相互作用，并取得了一定的研究進(jìn)展[5]。

許多優(yōu)質(zhì)的碳酸鹽巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了較強(qiáng)溶蝕作用[6]，眾多學(xué)者對(duì)碳酸鹽巖進(jìn)行了大量溶解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[7-11]，主要偏重于對(duì)靜態(tài)流體—礦物的溶蝕或沉淀作用的研究。筆者認(rèn)為其與實(shí)際地層的流動(dòng)體系存在一定差異性且溶蝕礦物較為單一，而碎屑巖儲(chǔ)層礦物種類較多，成分和反應(yīng)機(jī)理相對(duì)復(fù)雜。

碎屑巖儲(chǔ)層中白云石的溶蝕作用實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究已取得較大進(jìn)展，王琪等[12]研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層的物理性質(zhì)受到儲(chǔ)層中的水—巖作用的影響最為重要，水—巖作用特征主要受控于儲(chǔ)層的成巖環(huán)境，例如溫度、壓力、儲(chǔ)層礦物成分、水動(dòng)力條件、孔隙流體性質(zhì)等。黃思靜等[13-14]認(rèn)為淺埋藏的溫壓條件下石膏的存在加速了白云巖的溶解，隨著溫壓的升高，這種積極作用逐步降低。郭春清等[15]通過研究認(rèn)為有機(jī)酸與CO2一起共同控制著體系中碳酸鹽礦物的溶解或沉淀。

本次模擬實(shí)驗(yàn)采用了流動(dòng)的酸性流體，在設(shè)定的高溫高壓條件下讓其通過具有一定滲透性的儲(chǔ)層砂巖樣品，通過一系列分析測(cè)試手段來對(duì)比和研究實(shí)驗(yàn)前、后儲(chǔ)層砂巖樣品的物性和孔隙結(jié)構(gòu)的差異，進(jìn)而從機(jī)理上研究溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層的影響。

1 地質(zhì)概況

砂西地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西部南區(qū)，構(gòu)造上屬于柴達(dá)木盆地西部坳陷區(qū)茫崖坳陷亞區(qū)尕斯庫勒斷陷，是盆地內(nèi)勘探程度最高的地區(qū)之一(圖1)。行政上屬于青海省海西州茫崖鎮(zhèn)，位于地面海拔3 000 m左右，地貌為平坦的鹽堿戈壁灘地，無植被發(fā)育，氣候干燥寒冷。本次實(shí)驗(yàn)選取的巖心樣品位于砂西35井3 883.20 m處，巖性為灰色巖屑長(zhǎng)石中砂巖，X射線衍射全巖分析結(jié)果顯示巖石中鐵白云石含量為7.5%，硬石膏含量為2.5%，其所屬層位為始新統(tǒng)下干柴溝組下段(E2x)，為扇三角洲前緣亞相分流河道微相砂體(圖1)。

圖1 柴達(dá)木盆地砂西地區(qū)沉積相

2 研究方法及實(shí)驗(yàn)條件

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

將巖心樣品放入高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)裝置前，首先對(duì)其進(jìn)行常規(guī)物性分析，測(cè)試結(jié)果顯示本次實(shí)驗(yàn)樣品的孔隙度和滲透率分別為14.4%和31.6×10-3μm2，從而確定了酸性流體在一定壓力條件下能滲透通過巖石，然后將樣品裝入高溫高壓反應(yīng)釜，根據(jù)研究區(qū)埋藏史和烴源巖演化史[16]設(shè)置樣品的實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)分別為60,90,120,150,180 ℃，每個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)壓力值分別是9.4,18.3,27.1,35.9,44.8 MPa，液體的流速設(shè)定為1 mL/min。巖石樣品與酸性流體在上述5個(gè)溫壓條件下各反應(yīng)2 h，在每個(gè)溫壓條件的反應(yīng)生成物溶液中，各取10 mL進(jìn)行電感耦合等離子發(fā)射光譜離子濃度測(cè)試。

2.2 實(shí)驗(yàn)流體

據(jù)Surdam 等[17-18]的研究, 地層水中的有機(jī)酸主要由干酪根斷裂產(chǎn)生。干酪根上含有豐富的含氧基團(tuán), 其中主要為不飽和脂肪酸、直鏈一元羧酸和二元羧酸等, 這些基團(tuán)在熱降解早期被釋放出來, 產(chǎn)生多種羧酸和酚類。原油微生物的降解、游離氧的氧化作用[19]、石油的熱降解和由圍巖礦物中的高價(jià)元素組成的離子或化合物與有機(jī)質(zhì)之間發(fā)生的作用均可產(chǎn)生有機(jī)酸。相對(duì)于碳酸而言, 有機(jī)酸具更強(qiáng)的酸性以及與鋁硅酸鹽的絡(luò)合能力, 對(duì)礦物的溶蝕作用更加顯著，乙酸對(duì)長(zhǎng)石顆粒溶解所需要的自由能比有碳酸存在的情況下所需的自由能低[20-21]。

MacGowan等[22]認(rèn)為在一定地質(zhì)條件下，即使溫度達(dá)到100～200 ℃，甚至在200 ℃以上，乙酸根仍然是熱穩(wěn)定的。本次模擬實(shí)驗(yàn)采用油田水中最常見的有機(jī)酸類型——乙酸(濃度為2 000 mg/L)作為溶解介質(zhì)，來模擬高溫高壓的地層條件下儲(chǔ)層砂巖與酸性流體間的化學(xué)反應(yīng)過程，進(jìn)而研究白云石的溶蝕作用及其對(duì)儲(chǔ)層的影響。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)前、后樣品的物性測(cè)試結(jié)果顯示，孔隙度由實(shí)驗(yàn)前的14.4%升高到實(shí)驗(yàn)后的17.8%，而滲透率由實(shí)驗(yàn)前的31.6×10-3μm2下降到了實(shí)驗(yàn)后的12.4×10-3μm2。顯而易見，溶蝕作用增大了巖石的儲(chǔ)集空間，但降低了巖石的滲透性。

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)前、后巖石樣品進(jìn)行X衍射全巖礦物含量分析可以得出，巖石中因發(fā)生了溶蝕作用而含量減少的礦物主要為長(zhǎng)石和鐵白云石，其中長(zhǎng)石的含量由實(shí)驗(yàn)前的18.7%變?yōu)榱藢?shí)驗(yàn)后的17.8%，減少了0.9%；鐵白云石的含量由實(shí)驗(yàn)前的7.5%變?yōu)榱藢?shí)驗(yàn)后的6.6%，減少了0.9%，這兩種礦物的溶解對(duì)該樣品的孔隙度由實(shí)驗(yàn)前的14.4%升高到實(shí)驗(yàn)后的17.8%起主要作用。通過四川大學(xué)電子信息學(xué)院CLAS-SCU-ZL3.0圖像分析系統(tǒng)的計(jì)算可以得出，其鑄體薄片的面孔率由實(shí)驗(yàn)前的8.2%變?yōu)榱藢?shí)驗(yàn)后的10.9%(圖2a,b)，在偏光顯微鏡下和掃描電鏡下可見明顯的鐵白云石溶蝕作用形成的粒內(nèi)溶孔(圖2c,d；圖3b,d)。

對(duì)于白云石溶解的難易程度，各個(gè)學(xué)者觀點(diǎn)不盡相同，季漢成等[23]研究認(rèn)為方解石溶蝕速度大于白云石；蔣小瓊等[24]研究認(rèn)為在溫度不變的條件下, 不同壓力條件下乙酸溶液對(duì)各類碳酸鹽巖的溶蝕作用不一樣, 在壓力較小時(shí)灰?guī)r比白云巖更易溶解, 但在50 MPa壓力條件下各類樣品溶蝕強(qiáng)度增強(qiáng)幅度以白云巖類最大，灰?guī)r最小。但是張?zhí)旄兜萚25]通過對(duì)碳酸鹽巖埋藏溶蝕作用的研究認(rèn)為在相同埋深條件下，白云石比方解石更易溶解，壓力的影響相對(duì)較??；黃思靜等[13-14]亦認(rèn)同白云巖更易溶解這一觀點(diǎn)，且認(rèn)為淺埋藏的溫壓條件下石膏的存在加速了白云巖的溶解；曹正林等[26]通過高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)研究得出，在地層條件下由于石膏的存在，酸性流體不僅不會(huì)溶解方解石，反而會(huì)使得方解石發(fā)生沉淀作用；閆志為等[27]通過模擬實(shí)驗(yàn)研究得出溶液中的鈣離子降低了方解石的溶解度，但提高了白云石的溶解度。因此，咸化湖盆沉積[28-30]的石膏在白云石溶解過程中起重要的催化劑作用。

通過對(duì)巖石樣品進(jìn)行壓汞測(cè)試對(duì)比分析可以得出，經(jīng)高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)后巖石孔隙結(jié)構(gòu)較實(shí)驗(yàn)前的變化(表1)較為明顯：(1)實(shí)驗(yàn)后排驅(qū)壓力由0.118 9 MPa降低為0.073 6 MPa，汞更容易滲透進(jìn)去，溶蝕作用整體上增大了巖石的孔隙體積，主要為較粗的孔隙半徑因溶蝕而有所增大；(2)實(shí)驗(yàn)后最大進(jìn)汞飽和度由96.910 9%略減小為95.057 5%，由于黏土礦物的轉(zhuǎn)化堵塞了部分較細(xì)的喉道，死孔隙增多，未飽和汞飽和度增大，巖石整體滲透性變差；(3)實(shí)驗(yàn)后對(duì)巖石滲透率起主要貢獻(xiàn)作用的孔喉數(shù)量增多，改變了實(shí)驗(yàn)前由少數(shù)粒徑的孔喉對(duì)巖石滲透率起絕大部分貢獻(xiàn)作用的局面。

4 成因分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示酸性流體的溶蝕作用增大了巖石的儲(chǔ)集空間但降低了巖石的滲透性，孔隙結(jié)構(gòu)的變化較為明顯，部分較粗的孔喉半徑增大但部分較細(xì)的喉道被堵塞，主要原因與一定溫壓條件下高嶺石轉(zhuǎn)化為綠泥石有關(guān)。X衍射黏土礦物相對(duì)含量分析結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)前巖石中的黏土礦物含量分別為：伊利石占58%、高嶺石占6%、綠泥石占18%、伊蒙混層占18%，實(shí)驗(yàn)后部分伊蒙混層黏土礦物在富含鉀離子(鉀長(zhǎng)石的溶解產(chǎn)生)的條件下轉(zhuǎn)化為了伊利石，致使實(shí)驗(yàn)后伊利石含量升高至61%，6%的高嶺石全部轉(zhuǎn)化為了綠泥石，使得綠泥石含量升高至24%，這些新生成的綠泥石堵塞了較細(xì)的喉道，使得巖石滲透率下降。

圖2 高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)前、后面孔率的變化對(duì)比和鐵白云石溶蝕作用顯微鏡照片

圖3 高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)后溶蝕作用發(fā)育的鐵白云石周圍發(fā)育大量綠泥石掃描電鏡圖片

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后層位E2xE2x孔隙度/%14.3917.83樣品體積/cm30.79740.8143井深/m3883.203883.20滲透率/10-3μm231.588112.3600樣品重量/g1.93761.7100開始大量進(jìn)汞壓力/MP0.11890.0736排驅(qū)壓力/MPa0.11890.0736中值壓力/MPa0.27530.1792最大進(jìn)汞飽和度/%96.910995.0575殘留汞飽和度/%62.750056.0667Pc10孔喉半徑/μm58.832057.9055中值半徑/μm2.72434.1853未飽和汞飽和度/%3.08914.9425退出效率/%35.249841.0181均值系數(shù)8.89057.5673歪度系數(shù)0.92481.4356分選系數(shù)2.89182.6553變異系數(shù)0.32530.3509

在場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電鏡(FEI Quanta 450 FEG)下可見實(shí)驗(yàn)后的鐵白云石顆粒發(fā)育大量粒內(nèi)溶孔，與實(shí)驗(yàn)前的鐵白云石顆粒區(qū)別明顯(圖3a,b)，且溶蝕孔隙發(fā)育的鐵白云石顆粒周圍可見大量針葉狀綠泥石(圖3c,d)生成。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因?yàn)殍F白云石的溶蝕作用生成了較多的鐵、鎂離子，高嶺石在富鐵、鎂的條件下在一定溫度下會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化從而生成綠泥石，這些較細(xì)的黏土礦物極易堵塞較細(xì)的孔隙喉道。其反應(yīng)機(jī)理方程式如下：

Ca(Mg0.3Fe0.7)(CO3)2(鐵白云石) + 2H+→

5Fe2++5Mg2++9H2O+3Al2Si2O5(OH)4(高嶺石)→

2Fe2.5Mg2.5Al2Si3O10(OH)8(綠泥石)+2Al3++14H+

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)后生成物溶液中的鎂離子進(jìn)行電感耦合等離子發(fā)射光譜分析(圖4)，結(jié)果顯示其在60,90,120,150,180 ℃時(shí)所對(duì)應(yīng)的濃度分別為120.5,150.0,151.5,143.0,127.0 mg/L。鎂離子濃度隨溫度變化曲線顯示其在120 ℃時(shí)開始呈下降趨勢(shì)，因?yàn)楦邘X石轉(zhuǎn)化為綠泥石需要消耗掉一定量的鎂離子，由此可以推斷該溫度點(diǎn)為黏土礦物轉(zhuǎn)化的臨界點(diǎn)。這一結(jié)論在油田開發(fā)中具有一定的理論指導(dǎo)意義。

圖4 高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)后生成物溶液中鎂離子濃度隨溫度變化曲線

5 結(jié)論

(1)咸化湖盆沉積的碎屑鹽儲(chǔ)層中，鐵白云石在酸性流體作用下易發(fā)生溶蝕作用，其中石膏起催化作用。鐵白云石和長(zhǎng)石等易溶礦物的溶蝕作用是造成實(shí)驗(yàn)后巖石樣品孔隙度增大的主要因素。

(2)鐵白云石的溶蝕作用生成的鐵、鎂離子為高嶺石在一定溫度條件下轉(zhuǎn)化為綠泥石提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，生成的細(xì)小的針葉狀綠泥石極易堵塞孔隙喉道，從而造成巖石滲透率下降。

(3)高嶺石轉(zhuǎn)化為綠泥石這一黏土礦物的轉(zhuǎn)化過程需在一定溫度條件下發(fā)生，而這一溫度與地層埋深緊密相關(guān)，因此在油田開發(fā)過程中對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行酸化壓裂改造時(shí)，需特別關(guān)注超過一定埋深的地層可能會(huì)發(fā)生黏土礦物轉(zhuǎn)化堵塞較細(xì)的孔隙喉道，從而造成儲(chǔ)層傷害的問題，特別是當(dāng)?shù)貙又泻需F白云石的情況下。

致謝：感謝中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院的沈安江教授、蔣義敏高級(jí)工程師在高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)中提供的大量幫助。

[1] 沈照理,王焰新.水—巖相互作用研究的回顧與展望[J].地球科學(xué)：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,27(2):127-133.

Shen Zhaoli,Wang Yanxin.Review and outlook of water-rock interaction studies[J].Earth Science:Journal of China University of Geosciences,2002,27(2):127-133.

[2] Carothers W W,Kharaka Y K.Aliphatic acid anions in oil-fields waters:implications for origin of natural gas[J].AAPG Bulletin,1978,62(12):2441-2453.

[3] 蔡春芳,梅博文,李偉.塔里木盆地油田水文地球化學(xué)[J].地球化學(xué),1996,25(6):614-622.

Cai Chunfang,Mei Bowen,Li Wei.The hydro geochemistry of oil-fields in Tarim Basin[J].Geochimica,1996,25(6):614-622.

[4] 李義連,楊玉環(huán),盧學(xué)實(shí).水—巖相互作用模擬的研究進(jìn)展[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2003,40(3):95-99.

Li Yilian,Yang Yuhuan,Lu Xueshi.Research advance on modeling study of water-rock interaction[J].Hydrogeology and Engineering Geology,2003,40(3):95-99.

[5] 張枝煥,常象春,曾濺輝.水—巖相互作用研究及其在石油地質(zhì)中的應(yīng)用[J].地質(zhì)科技情報(bào),1998,17(3):69-74.

Zhang Zhihuan,Chang Xiangchun,Zeng Jianhui.Research on water-rock interaction and its application on petroleum geology[J].Geo-logical Science and Technology Information,1998,17(3):69-74.

[6] 鄭興平,劉永福,張杰,等.塔里木盆地塔中隆起北坡鷹山組白云巖儲(chǔ)層特征與成因[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2013,35(2):157-161.

Zheng Xingping,Liu Yongfu,Zhang Jie,et al.Characteristics and origin of dolomite reservoirs in Lower Ordovician Yingshan Formation,northern slope of Tazhong uplift,Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2013,35(2):157-161.

[7] Sjoeberg E L,Riekard D T.Temperature dependence of calcite dissolution kinetics between 1 and 62℃ pH 2.7 to 8.4 in aqueous solutions[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1984,48:485-493.

[8] Amrhein C,Jurinak J J,Moore W M.Kinetics of calcite dissolution as affected by carbon dioxide partial pressure[J].Soil Science Society of America Journal,1985,49(6):1393-1398.

[9] Pokrovsky O S,Golubev S V,Sehott J.Dissolution kinetics of calcite,dolomite and magnesite at 25 ℃ and 0 to 50 atm Pco2[J].Chemical Geology,2005,217(3/4):239-255.

[10] Buhmann D,Dreybrodt W.Calcite dissolution kinetics in the system H2O-CO2-CaCO3with participation of foreign ions[J].Chemical Geology,1987,64(1/2):89-102.

[11] Svensson U,Dreybrodt W.Dissolution kinetics of natural calcite mi-nerals in CO2-water systems approaching calcite equilibrium[J].Chemical Geology,1992,100(1/2):129-145.

[12] 王琪,史基安,薛蓮花,等.碎屑儲(chǔ)集巖成巖演化過程中流體—巖石相互作用特征：以塔里木盆地西南坳陷地區(qū)為例[J].沉積學(xué)報(bào),1999,17(4):584-590.

Wang Qi,Shi Jian,Xue Lianhua,et al.Characteristics of fluid-rock interaction in clastic reservoir controlled by evolution of diagenetic environment :Taking the southwest depression of Tarim basin as an example[J].Acta Sedimentologica Sinica,1999,17(4):584-590.

[13] Huang Sijing,Xiao Linping,Yang Junjie,et al.Experimental simulation of dolomite dissolution under burial diagenesis conditions and thermodynamic interpretation[J].Chinese Journal of Geochemistry,2000,19(1):58-64.

[14] 黃思靜,楊俊杰,張文正,等.石膏對(duì)白云巖溶解影響的實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究[J].沉積學(xué)報(bào),1996,14(1):103-109.

Huang Sijing,Yang Junjie,Zhang Wenzheng,et al.Effects of gypsum(or anhydrite) on dissolution of dolomite under different temperatures and pressures of epigenesis and burial diage-nesis[J].Acta Sedimentologica Sinica,1996,14(1):103-109.

[15] 郭春清,沈忠明,張林曄.等.砂巖儲(chǔ)層中有機(jī)酸對(duì)主要礦物的溶蝕作用及機(jī)理研究綜述[J].地質(zhì)地球化學(xué),2003,31(3):53-57.

Guo Chunqing,Shen Zhongming,Zhang Linye,et al.The corrosion and its mechanism of organic acids on main minerals in oil-gas reservoir sand rocks[J].Geology-Geochemistry,2003,31(3):53-57.

[16] 邱楠生,顧先覺,丁麗華,等.柴達(dá)木盆地西部新生代的構(gòu)造—熱演化研究[J].地質(zhì)科學(xué),2000,35(4):456-464.

Qiu Nansheng,Gu Xianjue,Ding Lihua,et al.Tectono-thermal evolution of western Qaidam basin,Northwest China[J].Scientia Geologica Sinica,2000,35(4):456-464.

[17] Surdam R C,Crossey L J,Hagen E S,et al.Organic-inorganic and sandstone diagenesis[J].AAPG Bulletin,1989,73(1):1-23.

[18] Surdam R C,Boese S W,Crossey L J.The chemistry of secondary porosity[M]//McDonald D A,Surdam R C.Clastic diagenesis：AAPG Mem37.Tulsa:AAPG,1984:127-149.

[19] Helgeson H C,Knox A M,Owens C E,et al.Petroleum,oil field waters,and authigenic mineral assemblages:are they in metastable equili brium in hydrocarbon reservoirs?[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1993,57(14):3295-3339.

[20] Lundegard P D,Land L S,Galloway W E.Problem of secondary porosity:Frio Formation (Oligocene),Texas Gulf Coast[J].Geology,1984,12(7):399-402.

[21] Mcshri I D.On there activity of carbonic and organic acid sand generation of secondary porosity[M]//Gautier D.Roles of Organic matters in sediment diagenesis:SEPM Spec Publ 38,1986:147-155.

[22] MacGowan D B,Surdan R C,Ewing R E.油層中羧酸陰離子對(duì)骨架礦物顆粒穩(wěn)定性的影響 [C]//向廷生,譯.儲(chǔ)層地球化學(xué)譯文集.西安:西北大學(xué)出版社,1990:83-94.

MacGowan D B,Surdan R C,Ewing R E.The effection of carboxylic acid carboxylic anions on the steadty of framework particles[C]//Reservoir geochemistry translations.Xi’an:Northwest University Press,1990:83-94.

[23] 季漢成,徐珍.深部碎屑巖儲(chǔ)層溶蝕作用實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,81(2):212-216.

Ji Hancheng,Xu Zhen.Experimental simulation for dissolution in clastic reservoirs of the deep zone[J].Acta Geologica Sinica,2007,81(2):212-216.

[24] 蔣小瓊,王恕一,范明,等.埋藏成巖環(huán)境碳酸鹽巖溶蝕作用模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2008,30(6):643-646.

Jiang Xiaoqiong,Wang Shuyi,Fan Ming,et al.Study of simulation experiment for carbonate rocks dissolution in burial diagenetic environment [J].Petroleum Geology & Experiment,2008,30(6):643-646.

[25] 張?zhí)旄?鮑征宇,崔振昂,等.碳酸鹽巖埋藏溶蝕的熱力學(xué)分析及其地質(zhì)意義[J].新疆石油地質(zhì),2012,33(2):179-181.

Zhang Tianfu,Bao Zhengyu,Cui Zhen’ang,et al.Thermodynamic analysis of burial dissolution of carbonate rocks and its geological ignificance[J].Xinjiang Petroleum Geology,2012,33(2):179-181.

[26] 曹正林,袁劍英,黃成剛,等.高溫高壓碎屑巖儲(chǔ)層中石膏溶解對(duì)方解石沉淀的影響[J].石油學(xué)報(bào),2014,35(3):450-454.

Cao Zhenglin,Yuan Jianying,Huang Chenggang,et al. Influence of plaster dissolution on calcite precipitation in clastic reservoirs under high-temperature and high-pressure conditions[J].Acta Petrolei Sinica,2014,35(3):450-454.

[27] 閆志為,張志衛(wèi).氯化物對(duì)方解石和白云石礦物溶解度的影響[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2009,36(1):113-118.

Yan Zhiwei,Zhang Zhiwei.The effect of chloride on the solubility of calcite and dolomite[J].Hydrogeology and Engineering Geology,2009,36(1):113-118.

[28] 金強(qiáng),朱光有.中國(guó)中新生代咸化湖盆烴源巖沉積的問題及相關(guān)進(jìn)展[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2006,12(4):483-492.

Jin Qiang,Zhu Guangyou.Progress in research of deposition of oil source rocks in saline lakes and their hydrocarbon generation[J].Geological Journal of China Universities,2006,12(4):483-492.

[29] 金強(qiáng).柴達(dá)木盆地西部第三系蒸發(fā)巖微量元素組成及其地球化學(xué)特征[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003,27(2):1-5.

Jin Qiang.Geochemistry characteristics of trace elements in evaporates of the tertiary in western Qaidam basin[J].Journal of the University of Petroleum,China,2003,27(2):1-5.

[30] 張曉寶,胡勇,馬立元,等.柴達(dá)木盆地西部第三系鹽湖相天然氣碳同位素特征、成因與分布[J].中國(guó)科學(xué)：D輯:地球科學(xué),2002,32(7):598-608.

Zhang Xiaobao,Hu Yong,Ma Liyuan,et al.Carbon isotope compositions of natural gases from saline sediments in Qaidam Basin and their origin and distribution[J].China Science：Ser D:Ear th Science,2002,32(7):598-608.

(編輯 徐文明)

Simulation experiment for ankerite dissolution in clastic reservoir of saline lacustrine basin

Huang Chenggang1, Yuan Jianying1, Cao Zhenglin1, Zhang Shiming1, Wang Ying2, She Min2, Mi Haijie3

(1.Key Laboratory of Reservoir Description (NWGI), Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Northwest, PetroChina, Lanzhou, Gansu 730020, China; 2.Key Lab of Carbonate Reservoir, Hangzhou Research Institute of Geology, PetroChina, Hangzhou, Zhejiang 310023, China; 3.No.2 Geology and Mineral Exploration Institute, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Gansu Province, Lanzhou, Gansu 730020, China)

It is generally believed that carbonate minerals can easily dissolve. This process will lead to the formation of secondary pores, thereby enlarging the reservoir space and improving the permeability of reservoir rocks. In the Qaidam Basin, clastic reservoirs of the Lower Eocene Gancaigou Formation are deposits of saline lacustrine basin, with plaster and ankerite well developed in rock flacks as revealed by polarized light microscopy and scanning electron microscope. Experimental results of fluid-rock dynamic stimulation show that the ankerite dissolution can generate secondary pores, and gypsum catalyzes the dissolution. The iron and magnesium ions generated are reactants in the transformation from koalinite to chlorite. The foliated chlorite easily blocks thin throat, leading to the decrease of permeability, while the dissolution of easily soluble minerals like ankerite increases porosity.

ankerite; chlorite; dissolution; simulation experiment; saline lacustrine basin; Qaidam Basin

1001-6112(2014)05-0650-05

10.11781/sysydz201405650

2013-08-10；

2014-07-03。

黃成剛(1979—)，男，碩士，工程師，從事沉積儲(chǔ)層研究。E-mail: 12664018@qq.com。

中國(guó)石油重大科技專項(xiàng)“柴達(dá)木盆地建設(shè)千萬噸油氣田綜合配套技術(shù)研究”(2011E-03)、國(guó)家油氣專項(xiàng)“前陸盆地油氣成藏規(guī)律、關(guān)鍵技術(shù)及目標(biāo)評(píng)價(jià)”項(xiàng)目(2011ZX05003)和中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院青年創(chuàng)新基金聯(lián)合資助。

TE122.2

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