川西坳陷中段沙溪廟組砂巖中水-巖-烴作用特征

呂正祥,楊 相，卿元華，2,葉素娟

(1.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059； 2.中國(guó)石油 塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000; 3.中國(guó)石化 西南油氣田分公司，四川 成都 610081)

川西坳陷中段沙溪廟組砂巖中水-巖-烴作用特征

呂正祥1,楊 相1，卿元華1，2,葉素娟3

(1.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059； 2.中國(guó)石油 塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000; 3.中國(guó)石化 西南油氣田分公司，四川 成都 610081)

通過(guò)顯微巖石礦物學(xué)分析、掃描電鏡與能譜分析、陰極發(fā)光分析等確定了伴隨川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖孔隙流體演化形成的自生礦物類型與產(chǎn)出關(guān)系，利用包裹體溫度分析、同位素地質(zhì)溫度分析等確定了主要自生礦物的形成時(shí)期，主要利用電子探針微區(qū)成分分析技術(shù)測(cè)定了不同階段形成的自生礦物的化學(xué)組成，并運(yùn)用同位素分析、地層水分析、粘土礦物X-射線衍射分析等技術(shù)進(jìn)一步獲得了孔隙流體的演化特征。沙溪廟組砂巖孔隙流體早期富鎂、富鐵、偏堿性，隨著埋深的增加和烴類的進(jìn)入等逐漸向偏酸性演化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中形成了綠泥石、石英、方解石、高嶺石等礦物。自生綠泥石消耗了鎂離子和鐵離子，鈉長(zhǎng)石的溶蝕提供了鈉離子，烴類注入提供了酸性流體，導(dǎo)致孔隙流體最終演化為現(xiàn)今富鈉、富鈣、偏酸性的CaCl2型地層水特征。溶蝕作用改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性，自生綠泥石孔隙襯墊保護(hù)了原生孔隙，有利于形成有利儲(chǔ)層。

水-巖-烴作用；砂巖儲(chǔ)層；沙溪廟組；中侏羅統(tǒng)；川西坳陷

水-巖-烴作用研究是研究油氣等烴類進(jìn)入儲(chǔ)層后，與孔隙流體相互作用，并進(jìn)一步影響流體與儲(chǔ)層巖石相互作用的特點(diǎn)。在過(guò)去的研究中，很少有將三者融為一體進(jìn)行分析的，而是將重點(diǎn)放在研究流體與巖石的作用，即水-巖作用。水-巖作用是一個(gè)十分復(fù)雜的地球化學(xué)過(guò)程，受構(gòu)造演化、巖石礦物組成、沉積環(huán)境、流體運(yùn)移及成巖環(huán)境中物理化學(xué)條件等多種因素控制，最關(guān)鍵的是礦物與孔隙流體之間的相互作用條件、方式及隨之發(fā)生的遷移特點(diǎn)與沉淀位置等[1-6]。油氣地質(zhì)研究領(lǐng)域針對(duì)水-巖相互作用的研究重點(diǎn)主要是作用過(guò)程中的化學(xué)、物理機(jī)理及地質(zhì)應(yīng)用[7-9]，許多作者從巖石學(xué)、同位素和元素地球化學(xué)等方面做了研究[10-12]，也有大量學(xué)者利用水中的化學(xué)組成和穩(wěn)定同位素研究其與儲(chǔ)層、油氣的關(guān)系[13-16]。近年來(lái)有關(guān)水-巖反應(yīng)理論得到了大量應(yīng)用，特別是基于熱力學(xué)平衡原理的礦物溶解和沉淀的實(shí)驗(yàn)研究、理論應(yīng)用及模擬技術(shù)等已發(fā)展成為十分成熟的技術(shù)[17-19]。

對(duì)于古流體與成巖作用關(guān)系的探討，以前人們更多地是以地層水分析資料為基礎(chǔ)，但現(xiàn)存的油田水已經(jīng)過(guò)后期的各種改造，并不能代表古水體在各階段的演化特性，特別是經(jīng)歷了較長(zhǎng)埋藏時(shí)期、具有多期成藏特點(diǎn)的油氣藏，其中的水-巖-烴相互作用更為復(fù)雜。儲(chǔ)層中的自生礦物是水-巖相互作用的產(chǎn)物，它們不僅記錄了水-巖作用中的化學(xué)環(huán)境變化特點(diǎn)，而且還能捕獲到許多水-巖-烴相互作用的信息，如自生礦物中包裹體對(duì)烴類注入和孔隙流體性質(zhì)的記錄、自生礦物同位素對(duì)水-巖-烴作用的反映，等等。通過(guò)對(duì)自生礦物的礦物學(xué)、地球化學(xué)與地層水等特征的綜合研究，將能更為客觀地反演儲(chǔ)層埋藏過(guò)程中所經(jīng)歷的水-巖-烴作用特點(diǎn)。

川西坳陷中段中侏羅統(tǒng)沙溪廟組(J2s)現(xiàn)今埋深2 000～2 500 m，厚度5 00 m左右，儲(chǔ)集砂體主要分布在該套地層中部，上覆地層依次為晚侏羅統(tǒng)遂寧組(J3s)，平均厚度約320 m；蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)，厚約1 285 m；白堊系(K)，厚約300 m。川西坳陷中段中侏羅統(tǒng)沙溪廟組氣藏為多期聚集次生氣藏[20]，研究J2s砂巖中的水-巖-烴相互作用特點(diǎn)，有助于分析有利儲(chǔ)層形成機(jī)理、預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層分布和成藏特征等。

1 砂巖巖石學(xué)特征

儲(chǔ)層巖石學(xué)特征是決定水-巖-烴相互作用特點(diǎn)的關(guān)鍵要素。川西坳陷中段J2s砂巖主要為細(xì)粒、中粒長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，礦物成分中石英(Q)占總碎屑顆粒含量的34%～62%，長(zhǎng)石(F)占17.5%～38%，巖屑(R)占14%～38%，主要為噴出巖和沉積巖巖屑，點(diǎn)計(jì)法統(tǒng)計(jì)平均組分為Q48.3F26.4R25.3；雜基以伊利石質(zhì)、綠泥石質(zhì)為主，含量為0.1%～21.5%，平均6.3%；膠結(jié)物含量為4.4 %～28.7%，平均12.9%，成分主要是綠泥石和方解石，次為石英，高嶺石極少量；巖石接觸關(guān)系以接觸式、接觸式-孔隙式為主；分選中等-較好。

2 水-巖作用形成的自生礦物類型及其演化序列

砂巖埋藏過(guò)程中，由于溫度、壓力的變化及粘土礦物的轉(zhuǎn)化等，孔隙流體地球化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，形成了多種自生礦物，即水-巖作用的產(chǎn)物，它們是砂巖中發(fā)生的水-巖作用的直接反映。

2.1 水-巖作用產(chǎn)物

根據(jù)大量薄片的顯微鏡下巖石與礦物學(xué)分析、X-射線衍射分析、掃描電鏡與能譜分析及電子探針?lè)治龅?，獲得了砂巖中發(fā)生水-巖作用后的產(chǎn)物(自生礦物)信息。

1) 綠泥石

J2s砂巖中見有兩種自生綠泥石產(chǎn)出形式。一種是自生綠泥石襯墊，綠泥石成纖(片)狀微晶，垂直孔隙邊緣生長(zhǎng)，常成一等厚的襯墊，厚度從小于0.01 mm至大于0.01 mm不等，最厚者可達(dá)0.02 mm，作為孔隙內(nèi)緣的襯墊產(chǎn)出。另一種是充填孔隙的自生綠泥石，綠泥石生長(zhǎng)于砂巖的各類粒間孔隙中，自形好，為束狀的六方片。

2) 石英

石英含量普遍很小，一般為0.1%～1%，少數(shù)樣品達(dá)到4%。自生石英主要以次生加大和孔隙充填兩種形式出現(xiàn)，次生加大形式的自生石英與自生綠泥石襯墊有互為消長(zhǎng)關(guān)系，襯墊十分發(fā)育的樣品石英加大弱，而在襯墊不發(fā)育區(qū)常見加大邊生長(zhǎng)。另一種是分散狀的孔隙充填自形微晶石英，主要以晶粒狀生長(zhǎng)于殘余原生孔隙，另見極少量生長(zhǎng)于次生溶孔中。

3) 高嶺石

部分樣品中可見粒間溶蝕擴(kuò)大孔內(nèi)有書頁(yè)狀高嶺石晶體，含量一般僅為0.5%～1%，最高達(dá)2%。

4) 方解石

J2s砂巖中的自生方解石含量?jī)H次于自生綠泥石，主要有兩期：一是成巖早期形成的含量超過(guò)20%的連晶方解石；二是斑狀充填孔隙或交代顆粒的方解石，含量在0.5%～7%。

2.2 水-巖作用產(chǎn)物共生序列

通過(guò)大量巖石薄片的顯微分析、陰極發(fā)光分析和掃描電鏡分析等，可以識(shí)別出J2s砂巖中自生礦物形成的相對(duì)順序。在此基礎(chǔ)上，利用自生礦物中的包裹體分析、同位素分析等技術(shù)確定其形成時(shí)期，從而建立起各種水-巖作用產(chǎn)物的共生序列。

2.2.1 自生礦物產(chǎn)出相對(duì)順序

通過(guò)巖石薄片顯微觀察和掃描電鏡分析等，識(shí)別出J2s砂巖中的自生礦物形成相對(duì)順序?yàn)椋孩龠B晶方解石(早期)發(fā)育區(qū)顆粒以點(diǎn)-線接觸為主，其發(fā)育區(qū)域自生綠泥石孔隙襯墊不發(fā)育，表明其為埋藏后最早沉淀物，明顯早于綠泥石襯墊；②自生綠泥石孔隙襯墊形成早于石英次生加大和孔隙充填綠泥石等，最明顯的判別特征是在襯墊發(fā)育顆粒邊緣，無(wú)石英加大發(fā)育，石英加大均發(fā)育于襯墊不發(fā)育帶[21]，孔隙充填綠泥石明顯生長(zhǎng)于襯墊包圍的孔隙中，即形成于襯墊之后；③斑狀分布的方解石(晚期)主要分布在溶蝕孔隙中，少量分布在綠泥石襯墊包圍的孔隙中，說(shuō)明它或與后期溶蝕同時(shí)進(jìn)行、或形成于其后，且形成于襯墊之后；④自生石英在儲(chǔ)層中表現(xiàn)為石英顆粒加大、充填原生孔和充填溶孔3種形式,加大形成于自生綠泥石孔隙襯墊之后(圖1)、孔隙充填綠泥石之前，充填原生孔石英形成于后期方解石之前、早期方解石之后，充填溶孔石英形成時(shí)間最晚。

綜上可見，J2s砂巖中發(fā)生的的自生礦物形成相對(duì)順序可大致由早到晚歸納為：早期方解石—自生綠泥石孔隙襯墊、充填原生孔石英—石英加大—孔隙充填綠泥石、自生高嶺石—晚期方解石、晚期充填石英。

2.2.2 水-巖作用發(fā)生時(shí)期確定

確定了砂巖中的自生礦物類型后，水-巖作用的發(fā)生時(shí)期是進(jìn)一步分析砂巖埋藏過(guò)程中水-巖作用特點(diǎn)、特別是流體演化特征的關(guān)鍵。

1) 自生礦物形成溫度

自生礦物形成溫度是確定其形成地史時(shí)期的關(guān)鍵要素。目前,在確定自生礦物生長(zhǎng)時(shí)間中常用的方法就是古地溫分析法[22-25]和同位素地質(zhì)溫度分析法[26-27]。本次研究主要利用自生礦物中的實(shí)測(cè)包裹體溫度數(shù)據(jù)和同位素?cái)?shù)據(jù)確定形成溫度。

圖1 川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖中的自生綠泥石(Chl)孔隙襯墊、原生孔隙和溶孔中充填的自生石英(AQ)

① 自生石英的形成溫度

自生礦物中的包裹體均一化溫度代表了該礦物的形成溫度。研究中在自生石英中發(fā)現(xiàn)了兩相包裹體，原生孔中充填的自生石英形成溫度低于次生加大石英，前者形成溫度為80 ℃左右，后者為91～105 ℃。

② 自生方解石的形成溫度

兩期方解石膠結(jié)物中兩相包裹體不發(fā)育，未能取得包裹體均一溫度。本次研究中主要選擇發(fā)育方解石膠結(jié)物的砂巖進(jìn)行激光同位素分析。激光同位素分析可以達(dá)到原位、微區(qū)(20～50 μm)和分析需求量少等特點(diǎn)，測(cè)定時(shí)可以在顯微鏡下對(duì)方解石是早期還是晚期進(jìn)行準(zhǔn)確判定。J2s砂巖為干旱溫暖環(huán)境中的沉積物[28]，因而早期成巖地層水的δ18O(SMOW)取值-8‰[29];根據(jù)前人研究，晚期地層水的δ18O(SMOW)取值-4‰[30]。然后,利用下列同位素地質(zhì)溫度計(jì)算公式求取測(cè)定方解石的形成古溫度：

1 000lnα方解石-水=2.78×106T-2-2.89

(1)

α方解石-水=(1 000+δ18O方解石)/(1 000+δ18O水) (2)

式中:α方解石-水為方解石-水體系中的同位素分餾系數(shù)，‰(SMOW);δ18O方解石為方解石的氧同位素值，‰(SMOW);δ18O水為地層水的氧同位素值，‰(SMOW)，T為絕對(duì)溫度,K。

根據(jù)分析結(jié)果(表1)，碳同位素值(δ13C，PDB)分布范圍為-5.49‰～-12.62‰，平均值為-8.7‰;氧同位素值( δ18O，PDB)分布范圍為-15.39‰～-16.84‰。早期方解石的形成溫度較低，處于55.3～59.4 ℃；晚期方解石形成溫度區(qū)間為86～97 ℃，形成溫度明顯偏高(表1)。

2) 水-巖作用發(fā)生時(shí)期

利用上述分析獲得的各自生礦物的形成溫度，結(jié)合前人在該地區(qū)建立的古地溫梯度(31.7 ℃/km)、古地表溫度(20 ℃)、各地層沉積厚度及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期等[31-32]，確定出自生礦物和溶蝕作用的形成時(shí)期，即水-巖作用的發(fā)生時(shí)期。

表1 川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖中方解石激光同位素測(cè)定結(jié)果

早期方解石形成的平均古溫度為57.0 ℃。根據(jù)古地溫梯度(31.7℃/km)和古地表溫度(20 ℃)，計(jì)算出其形成時(shí)上覆地層厚度為1 167 m；再根據(jù)上覆地層厚度特征，即可得出其形成于晚侏羅世早期，是最早的水-巖作用產(chǎn)物。同理可知，晚期方解石形成時(shí)的古埋深約為2 250 m，即相當(dāng)于晚侏羅世晚期；早期石英(充填原生孔隙)形成時(shí)的古埋深在2 000 m左右，略早于晚期方解石；晚期自生石英(石英加大)形成時(shí)的古埋深在2 700 m左右，形成于白堊紀(jì)時(shí)期。對(duì)于未能獲得溫度數(shù)據(jù)的襯墊綠泥石、充填孔隙綠泥石及高嶺石等，可以根據(jù)其與兩期方解石、兩期石英的顯微賦存關(guān)系推斷其形成時(shí)期：襯墊綠泥石明顯形成于加大石英之前，早期方解石之后；孔隙充填綠泥石形成于石英加大之后，晚期方解石之前；高嶺石基本與晚期方解石形成時(shí)期相當(dāng)。

從溶蝕孔的產(chǎn)狀可見溶蝕作用至少有兩期，自生綠泥石襯墊所包圍的孔隙包括了殘余粒間孔，也包括了成巖早期經(jīng)歷過(guò)一定溶蝕的粒間溶蝕擴(kuò)大孔?？梢宰C明，在自生綠泥石襯墊形成之前曾經(jīng)有一期溶蝕作用，主要是在粒間孔的基礎(chǔ)上溶蝕擴(kuò)大(圖2)，該期溶蝕發(fā)生在同生期晚期。第二期溶蝕作用是在自生綠泥石襯墊和石英加大等形成之后，主要是碎屑顆粒的粒內(nèi)溶孔以及超大孔的形成。

2.2.3 水-巖作用產(chǎn)物共生關(guān)系

根據(jù)沙溪廟組砂巖中形成的自生礦物的賦存關(guān)系、形成時(shí)期及溶蝕作用的發(fā)生時(shí)期等，將砂巖中發(fā)生的主要水-巖作用類型及其共生關(guān)系總結(jié)如下圖(圖3)。這一共生序列反映了砂巖埋藏過(guò)程中發(fā)生的水-巖作用特征。

3 流體演化特征

明確了水-巖作用形成的自生礦物類型、形成時(shí)期及共生關(guān)系后，根據(jù)自生礦物微區(qū)電子探針成分分析、泥巖演化和地層水化學(xué)特征等進(jìn)一步分析水-巖作用過(guò)程中的流體演化特征。

圖2 川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖中的孔隙類型

3.1 泥巖粘土礦物演化反映的流體演化特征

長(zhǎng)期以來(lái)，粘土礦物的演化特征一直在儲(chǔ)層成巖作用研究中發(fā)揮了重要作用。其原因主要是泥巖在埋藏過(guò)程中，隨著埋藏深度的增加和地溫的升高，泥巖轉(zhuǎn)化并脫水，由此釋放出的各種離子和排出的流體將有助于多種水-巖作用的發(fā)生；同時(shí)，由于泥巖中粘土礦物轉(zhuǎn)化的不可逆性和轉(zhuǎn)化所需的必要條件，以及泥巖中有機(jī)質(zhì)的演化特征等，有助于分析儲(chǔ)層成巖作用的環(huán)境條件[33-35]。研究中通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)CX168井泥巖進(jìn)行系統(tǒng)采樣，即由近地表的96 m處開始，按照每100 m左右取一個(gè)樣的原則，至2 600 m的中侏羅統(tǒng)底部,共采樣30個(gè)進(jìn)行X-射線衍射分析。據(jù)泥巖粘土礦物

圖3 川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖自生礦物共生序列

隨深度變化特點(diǎn)可見，除了埋深小于550 m的樣品中存在17%～40%的混層粘土外，其余樣品中均未見混層粘土。粘土礦物中的75%以上是伊利石，其余為綠泥石，即泥巖已經(jīng)經(jīng)歷了晚成巖期的B至C階段，主要由蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化，部分轉(zhuǎn)化為綠泥石。在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，不僅為砂巖提供了較多的孔隙流體，而且釋放出的鎂離子、鐵離子和硅離子等也增加了孔隙流體中這些離子的濃度。鐵離子和鎂離子為形成綠泥石提供了離子源，形成了較為發(fā)育的自生綠泥石；硅離子也為自生石英提供了離子源。如下面反應(yīng)式(1)所示，蒙皂石在富鉀環(huán)境中向伊利石轉(zhuǎn)化，在此過(guò)程中向孔隙流體釋放出鈉、鈣、鎂、鐵等離子，并形成自生石英[36]。而從反應(yīng)式(2)可以看出，在富鐵、富鎂環(huán)境中蒙皂石向綠泥石轉(zhuǎn)化，釋放出鈣、鈉離子，形成石英。

Fe3++Mg2++SiO2+H2O

(1)

Ca2++Na2++SiO2+H+

(2)

3.2 自生礦物共生序列反映的流體演化特征

在采用微區(qū)電子探針測(cè)試時(shí)，能否準(zhǔn)確測(cè)定研究對(duì)象的成分，關(guān)鍵在于樣品的微區(qū)精確定位，避免不同時(shí)期自生礦物混淆。為此利用巖石薄片在顯微鏡下作細(xì)致圈定，一般所圈范圍僅有2～3個(gè)礦物顆粒(顆粒

大小約0.1mm)，有的甚至只有所測(cè)定的一個(gè)礦物晶體，保證了測(cè)試對(duì)象的準(zhǔn)確定位，由此得到的化學(xué)成分特征，有助于分析孔隙流體的演化。

1) 自生石英

研究區(qū)內(nèi)各種石英成分表現(xiàn)出下列變化特征：碎屑石英顆粒和原生孔中充填的自生石英的氧化鈉含量高，加大邊和溶孔中充填的自生石英基本不含氧化鈉；原生孔中充填的自生石英、次生加大石英的二氧化硅含量最低，溶孔中含量最高；加大邊由內(nèi)(靠近碎屑石英一側(cè))向外(遠(yuǎn)離碎屑石英一側(cè))氧化鈉含量逐漸減少；顆粒、原生孔中自生石英含鈣，溶孔中自生石英基本不含鈣；早期石英加大邊和原生孔中充填石英普遍含二氧化鈦；碎屑顆粒和加大石英中氧化亞鐵含量較高，溶孔中和原生孔中充填石英基本不含氧化亞鐵或含量較低；加大邊由內(nèi)向外氧化錳含量逐漸升高(表2)。

以上特征反映出成巖流體在早期由于鈉長(zhǎng)石的水化及淺埋藏時(shí)期蒙脫石、混層粘土礦物的轉(zhuǎn)化等釋放出鈉離子，巖石中碳酸鹽巖碎屑的淋濾產(chǎn)生鈣離子等，使得早期石英加大中這些離子的含量相對(duì)較高。二氧化鈦能反映地表風(fēng)化強(qiáng)度，相對(duì)較早形成的石英中含二氧化鈦，說(shuō)明部分石英形成較早，也可能是在埋藏早期儲(chǔ)層與地表大氣淡水仍有一定的連通性。次生溶孔中充填石英基本不含鈣離子，說(shuō)明埋藏晚期方解石基本未發(fā)生溶蝕作用，這與鏡下觀察到的現(xiàn)象是吻合的。

表2 川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖中自生石英微區(qū)電子探針成分分析結(jié)果

溶孔自生石英中鐵離子含量明顯減少是由于在成巖過(guò)程中，大量的鐵離子在形成綠泥石時(shí)已消耗。

2) 自生綠泥石

研究區(qū)內(nèi)自生綠泥石主要包括3種：殘余襯墊、襯墊和孔隙充填。各種自生綠泥石的主要成分差異如下(表3)：殘余襯墊的Na2O含量最高，襯墊次之，孔隙充填最低；MgO含量一般以殘余襯墊最高，襯墊次之，孔隙充填最低；Al2O3和SiO2含量在孔隙充填中最低；K2O一般出現(xiàn)在殘余襯墊中，其他含量很少或無(wú)；FeO以孔隙充填綠泥石中含量最高。

Na2O,MgO,Al2O3,SiO2和K2O在襯墊綠泥石中含量較高、在孔隙充填綠泥石中含量較少，說(shuō)明前者形成較早。由于它不斷消耗掉長(zhǎng)石、云母水化釋放出的上述離子，同時(shí)早期的石英加大也消耗掉了一定的SiO2，因此其后生成的孔隙充填狀綠泥石中上述離子含量明顯減少。

3) 自生方解石

研究區(qū)內(nèi)方解石全部為普通方解石。自早期的微晶、細(xì)晶方解石到早期的連晶方解石，SrO含量表現(xiàn)為逐漸增高。早期與晚期方解石比較，晚期Na2O和CaO含量相對(duì)更高(表4)。

晚期方解石由于形成于鈉長(zhǎng)石溶解以后，鈉長(zhǎng)石溶蝕釋放出的鈉離子易于賦存在方解石膠結(jié)物中。溶解的鍶是巖石遭受淡水淋濾的結(jié)果，本區(qū)早期方解石膠結(jié)物中，從微晶—細(xì)晶—連晶中的SrO含量的增加，可能是巖石遭受淋濾程度增強(qiáng)所致；晚期方解石形成于埋藏較深條件下，此時(shí)沒有淋濾作用發(fā)生的條件，其中SrO含量的增加可能與更深部的外來(lái)流體進(jìn)入有關(guān)，該鉆井含氣性好，表明有較充分的下部氣源注入。

4) 自生高嶺石

研究區(qū)內(nèi)自生高嶺石主要分布在粒間溶蝕擴(kuò)大孔中。與標(biāo)準(zhǔn)高嶺石比較，該層位高嶺石的CaO含量偏低。原因主要在于本區(qū)高嶺石形成較晚，在該過(guò)程中由于方解石未發(fā)生溶蝕，溶蝕礦物主要為鈉長(zhǎng)石，因此缺乏鈣離子源。此外，高嶺石充填于溶蝕擴(kuò)大孔中也說(shuō)明高嶺石是在酸性條件下長(zhǎng)石溶蝕的產(chǎn)物，且高嶺石的穩(wěn)定存在說(shuō)明巖石在晚期溶蝕作用之后一直處于酸性孔隙水環(huán)境中。

表3 川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖中自生綠泥石微區(qū)電子探針成分分析結(jié)果

表4 川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖中自生方解石微區(qū)電子探針成分分析結(jié)果

5) 溶蝕礦物

① 呂正祥，葉素娟，張世華，等.四川盆地碎屑巖沉積相與儲(chǔ)層成巖作用研究.中國(guó)石化西南油氣分公司，2010.

3.3 現(xiàn)今地層水的地球化學(xué)特征

圖4 川西坳陷侏羅系地層水離子組合特征

3.4 J2s砂巖孔隙流體的總體演化特征

綜合以上成果，可將川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組(J2s)砂巖孔隙流體變化特征總結(jié)如下：①砂巖在沉積埋藏早期，孔隙水最初是偏堿性的，富含鎂離子的云母、鈉長(zhǎng)石和火成巖巖屑等發(fā)生水化，水化后釋放出鎂離子和鈉離子；川西坳陷中段沙溪廟組為典型的氧化條件下形成的紅色地層，因此富含鐵離子。在這種富鎂、鐵又偏堿性的條件下，早期很容易生成綠泥石，主要以孔隙襯墊形式出現(xiàn)；同時(shí)隨著沉積水逐漸向孔隙水(地層水)轉(zhuǎn)變和儲(chǔ)層中碳酸鹽巖巖屑的淋濾，流體中的鈣離子過(guò)飽和，從而形成方解石沉淀。②之后，由于埋藏深度的增加和地溫的升高，粘土礦物中的蒙皂石及伊-蒙混層等向伊利石(部分為綠泥石)轉(zhuǎn)化釋放出硅、鉀離子及H4SiO4等，并且釋放出的H+離子越來(lái)越多，使水介質(zhì)條件由之前的偏堿性向酸性條件轉(zhuǎn)化，為鈉長(zhǎng)石和火成巖巖屑中的長(zhǎng)石斑晶等易溶組分溶蝕提供了酸性條件，為早期石英形成提供了物質(zhì)條件。③在此之后， 斷裂和裂縫系統(tǒng)為J2s砂巖孔隙流體注入了外部來(lái)源，將上三疊統(tǒng)的有機(jī)酸和烴類運(yùn)移到了儲(chǔ)層中，孔隙流體變得更為酸性，因此發(fā)生了廣泛的溶蝕作用，并形成了高嶺石和石英等產(chǎn)物。部分區(qū)域的鈣離子進(jìn)一步富集、過(guò)飽和，形成了晚期方解石膠結(jié)物。

4 烴類作用證據(jù)

川西坳陷中段J2s儲(chǔ)層中富集較多的天然氣。由于天然氣為氣體，難以觀察到類似油在儲(chǔ)層中運(yùn)移聚集留下的瀝青、油跡、熒光等特征[39]。研究中主要通過(guò)自生礦物中的包裹體氣體成分分析及自生礦物的同位素分析等，尋找烴類在砂巖中與巖石、孔隙流體相互作用的痕跡。

4.1 自生礦物中的烴類成分特征

激光拉曼分子微探針(LRN)能將激光聚焦在1 μm2的極小區(qū)域，進(jìn)行分子成分和結(jié)構(gòu)的微區(qū)分析，特別為含有有機(jī)質(zhì)包裹體和烴類有機(jī)包裹體的成分鑒定提供了簡(jiǎn)單、可靠的測(cè)試手段。在包裹體成分中，可以選擇幾種參數(shù)來(lái)分析儲(chǔ)層中烴類的注入史：一是甲烷基本濃度CH4/(CH4+CO2+H2O)，該值的大小可反應(yīng)成熟度的高低；二是烷烴/總有機(jī)組分比值(CH4+C2H6+C3H8)/(CH4+C2H6+C3H8+C2H2+C2H4+C4H6+C6H6)，該值高則油氣演化程度高，反之則演化程度低，若同一樣品中含不同比值的包裹體均發(fā)育，則說(shuō)明存在多期油氣混合[40]。選擇J2s儲(chǔ)層自生礦物中的有機(jī)包裹體進(jìn)行激光拉曼分子微探針?lè)治?，結(jié)果表明(表5)：本區(qū)J2s儲(chǔ)層烴類包裹體的甲烷基本濃度變化范圍較大，最小為0.022，最大達(dá)到0.399，大的跨度說(shuō)明儲(chǔ)層中有多種成熟度的烴類聚集；烷烴/總有機(jī)組分比值分布范圍為0.407～1，同樣表明儲(chǔ)層中聚集過(guò)演化程度不同的烴類。兩者均表明有多期烴類的充注。

4.2 自生礦物的同位素特征

川西坳陷中段J2s儲(chǔ)層不具備生烴能力，地層中缺乏形成有機(jī)酸的地質(zhì)條件，但在砂巖自生方解石的激光同位素分析結(jié)果中卻明顯表現(xiàn)出具有有機(jī)酸作用的特點(diǎn)。中侏羅統(tǒng)砂巖中自生方解石的碳、氧同位素值明顯較上侏羅統(tǒng)砂巖中自生方解石偏負(fù)，表明埋深更深的中侏羅統(tǒng)有有機(jī)碳的參與；對(duì)比含氣性級(jí)別不同的砂巖可見，中侏羅統(tǒng)中砂巖含氣性與碳酸鹽膠結(jié)物碳、氧同位素關(guān)系明顯，砂巖含氣性越好，碳酸鹽膠結(jié)物的碳、氧同位素值越低(圖5)，推測(cè)是由于受來(lái)自烴源巖的高有機(jī)酸、高溫流體的影響越大所致。J2s氣源來(lái)自于更深部的上三疊統(tǒng)煤系地層，自生方解石中表現(xiàn)出的碳、氧同位素特征說(shuō)明在烴類運(yùn)移進(jìn)入砂巖的同時(shí)，也有深部有機(jī)酸進(jìn)入了砂巖孔隙流體中，并影響了孔隙流體性質(zhì)，進(jìn)一步造成了砂巖中溶蝕作用的發(fā)生。

4.3 溶蝕作用反映的烴類作用信息

川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組(J2s)中廣泛發(fā)育晚期溶蝕，溶蝕孔隙對(duì)砂巖孔隙度的貢獻(xiàn)超過(guò)50%。溶蝕作用期次分析表明，對(duì)現(xiàn)今孔隙貢獻(xiàn)較大的溶蝕孔主要是由晚期溶蝕提供的。該溶蝕作用發(fā)生時(shí)期砂巖埋藏深度較大，此時(shí)也不發(fā)育斷至地表的斷層，缺乏大氣淡水的溶蝕作用，J2s本身也不具備大量產(chǎn)出酸性流體的能力，要形成廣泛發(fā)育的溶蝕作用，酸性流體最有可能來(lái)自于下伏烴源巖層中的有機(jī)酸[41]，前述同位素特征即反映了此種來(lái)源的可能性。此外,從烴類包裹體信息中也能得到來(lái)自于下部地層的一些信息，如烴類包裹體成分中顯示有多種成熟度的烴類注入，特別是一些低成熟度烴類的注入。烴源巖層中低成熟度烴類運(yùn)移進(jìn)入J2s儲(chǔ)層的同時(shí)，正是有機(jī)酸生成的相對(duì)高峰期，伴隨著這些烴類的運(yùn)移，也存在有機(jī)酸的同時(shí)運(yùn)移，運(yùn)移進(jìn)入儲(chǔ)層中的有機(jī)酸使得長(zhǎng)石等發(fā)生溶蝕作用。反應(yīng)方程式如下：

表5 川西坳陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖中自生礦物液相包裹體成分分析結(jié)果

圖5 川西坳陷中、上侏羅統(tǒng)砂巖中自生方解石碳同位素a)和氧同位素b)分布特征

(3)

2OH-+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4(高嶺石)

(4)

(5)

從上述反應(yīng)式可見，溶蝕后將形成自生石英和高嶺石等自生礦物。J2s砂巖粒間溶蝕擴(kuò)大孔中充填的自生高嶺石及晚期自生石英晶體即是上述反應(yīng)的物質(zhì)表現(xiàn)。

5 結(jié)論

川西坳陷中段中侏羅統(tǒng)沙溪廟組(J2s)砂巖在埋藏過(guò)程中發(fā)生了較為復(fù)雜的水-巖-烴相互作用，砂巖中形成的綠泥石、方解石和石英等自生礦物。砂巖中發(fā)生的溶蝕作用，以及現(xiàn)今地層水特征等不僅反映了砂巖中發(fā)育的水-巖作用特點(diǎn)，也記錄了烴類與水、巖作用的信息。J2s砂巖孔隙水在埋藏早期由于長(zhǎng)石、云母和巖屑等的淋濾、蝕變、水化等，為富鐵、鎂、鈣離子等的偏堿性的溶液，在部分碳酸鹽巖巖屑含量高的巖石中，鈣離子過(guò)飽和易于形成早期連晶方解石沉淀。隨著早期孔隙襯墊綠泥石的形成，鐵、鎂離子被大量消耗并形成原生孔充填自生石英。伴隨埋深的變化和粘土礦物的轉(zhuǎn)化，孔隙流體向酸性、貧鐵、貧鎂離子轉(zhuǎn)化，并進(jìn)一步形成自生石英加大。后期由于烴類運(yùn)移進(jìn)入砂巖，烴類進(jìn)入不僅聚集了烴類氣體，也帶來(lái)了大量的酸性流體，酸性流體對(duì)砂巖進(jìn)行了溶蝕作用，形成了較發(fā)育的次生溶孔和高嶺石、方解石與石英等副產(chǎn)物，也釋放出較多的鈉離子，最終演變?yōu)楝F(xiàn)今的富鈉、富鈣、偏酸性的CaCl2型地層水。早期襯墊綠泥石較發(fā)育、現(xiàn)今地層水中鈉離子含量高的砂巖儲(chǔ)集性較好。

[1] Zuddas P.Water-rock interaction processes seen through hermodynamics[J].Elements,2010,6(5):305-308.

[2] 劉建清，賴興運(yùn)，于炳松，等.地層水條件下碳酸鹽礦物熱力學(xué)平衡條件及其在克拉2氣田的應(yīng)用[J].沉積學(xué)報(bào)，2006，24(5)：636-640. Liu Jianqing,Lai Xingyun,Yu Bingsong,et al.The thermodynanics equilibrium condition of carbonate minerals in strata environment and its application in Kela 2 gas field,Kuqa Depression[J].Acta Sedi-mentologica Sinica,2006,24(5):636-640.

[3] Barclay S A,Worden R H.Geochemical modelling of diagenetic reactions in a sub-arkosic sandstone[J].Clay Minerals,2000,35(1):57-67.

[4] Gallo Y L,Bildstein O,Brosse E.Coupled reaction-flow modeling of diagenetic changes in reservoir permeability,porosity and mineral compositions[J].Journal of Hydrology,1998,209(1):366-388.

[5] Harlavan Y,Erel Y.The release of Pb and REE from granitoids by the dissolutionof accessory phases[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2002,66(5):837-848.

[6] Fein J B.Experimental and field constraints on the role of silica-organic complexation and silica-microbial interactions during sediment diagenesis[C]∥Worden R H,Sadoon M.Quartz cementation in sandstones.Oxford:Blackwell Publishing Ltd,2000:119-128.

[7] Patrice de C,Dirk K,Graham C,et al.Groundwater in the Broken Hill region,Australia:recognising interaction with bedrock and mine-ralisation using S,Sr and Pb isotopes[J].Applied Geochemistry,2005,20(4):767-787.

[8] Kraishan G M,Rezaee M R,Worden R H.Significance of trace element composition of quartz cement as a key to reveal the origin of silica in sandstones:an example from the Cretaceous of the Barrow Sub-basin,Western Australia[C]∥Worden R H,Sadoon M.Quartz cementation in sandstones.Oxford:Blackwell Publishing Ltd,2000:317-332.

[9] 陳傳平，固旭，周蘇閩，等.不同有機(jī)酸對(duì)礦物溶解的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008，82( 7)：1007-1012. Chen Chuanping,Gu Xu，Zhou Sumin,et al.Experimental research on dissolution dynamics of main minerals in several aqueous organic acid solutions[J].Acta Geologica Sinica,2008,82(7):1007-1012.

[10] 黃思靜，楊俊杰，張文正，等.不同溫度條件下乙酸對(duì)長(zhǎng)石溶蝕過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究[J].沉積學(xué)報(bào)，1995，13(1)：7-16. Huang Sijing,Yang Junjie，Zhang Wenzheng，et al.Experimental study of feldspar dissolution by acetic acid at different burial temperatures[J].Acta Sedimentologica Sinica,1995,13(1):7-16.

[11] 楊俊杰，黃月明，張文正，等.乙酸對(duì)長(zhǎng)石砂巖溶蝕作用的實(shí)驗(yàn)?zāi)M[J].石油勘探與開發(fā)，1995，22(4)：82-86. Yang Junjie,Huang Yueming,Zhang Wenzheng,et al.Experimental approach of dissolution of feldspar sand stone by acetic acid[J].Petroleum Exploration and Development,1995,22(4):82-86.

[12] Ding X Q,Han M M,Zhang S N.The role of provenance in the diagenesis of siliciclastic reservoirs in the Upper Triassic Yanchang Formation,Ordos Basin,China[J].Petroleum Science,2013,10(2):149-160.

[13] Ayers W B,Kaiser W R,Laubach S A,et al.Geologic and hydrologic controls on the occurrence and producibility of coalbed methane,Fruitland Formation,San Juan Basin[C]∥Gas Research Institute.Topical Report,GRI-91/0072.Chicago:Gas Research Institute.1991:47-68.

[14] Rice C A.Production waters associated with the Ferro coaled methane fields,central Utah:chemical and isotopic composition and volumes[J].International Journal of Coal Geology,2003,56(1-2):141-169.

[15] 沈忠民，宮亞軍，呂正祥，等.川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組地層水成因探討[J].地質(zhì)論評(píng)，2010，56(1)：82-87. Shen Zhongming,Gong Yajun,Lv Zhengxiang,et al.A discussion on genesis of the Upper Triassic Xujiahe Formation water in Xinchang area,western Sichuan Depression[J].Geological Review,2010,56(1):82-87.

[16] 宮亞軍，沈忠民，呂正祥，等.川西坳陷新場(chǎng)地區(qū)須家河組地層水的地化特征研究[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010， 30(1)：72-74. Gong Yajun,Shen Zhongming,Lv Zhengxiang,et al.Geochemical characteristics of formation water in the XujiaheFormation in the Xinchang area,West Sichuan Depression[J].Acta Geologica Sichuan,2010,30(1):72-74.

[17] 黃潔，朱如凱，侯讀杰，等.深部碎屑巖儲(chǔ)層次生孔隙發(fā)育機(jī)理研究進(jìn)展[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2007，26(6)：76-82. Huang Jie,Zhu Rukai,Hou Dujie,et al.The new advances of secon-dary porosity genesis mechanism in deep clastic reservoir[J].Geolo-gical Science and Technology Information,2007,26(6):76-82.

[18] Conliffe J,Blamey N F,Feely M,et al.Hydrocarbon migration in the Porcu Pine Basin,offshore Ireland:evidence from fluid inclusion stu-dies[J].Petroleum Geoscience,2010,16(6):67-76.

[19] Oelkers E H.General kinetic description of multioxide silicate mine-ral and glass dissolution[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2001,65(21):3703-3719.

[20] 唐宇，呂正祥，葉素娟，等.成都凹陷上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組天然氣運(yùn)移特征與富集主控因素[J].石油與天然氣地質(zhì)，2013，34(3)：281-287. Tang Yu,Lv Zhengxiang,Ye Sujuan,et al.Characteristics and controlling factors of natural gas migration and accumulation in the Upper Jurassic Penglaizhen Formation of Chengdu Sag[J].Oil & Gas Geo-logy,2013,34(3):281-287.

[21] 呂正祥，劉四兵.川西須家河組超致密砂巖成巖作用與相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成機(jī)制[J].巖石學(xué)報(bào)，2009，25(10)：2373-2383. Lv Zhengxiang,Liu Sibing.Ultra-tight sandstone diagenesis and mechanism for theformation of relatively high-quality reservoir of Xujiahe Group in western Sichuan[J].Acta Petrologica Sinica,2009,25(10):2373-2383.

[22] 盧煥章，郭迪江.流體包裹體研究的進(jìn)展和方向[J].地質(zhì)論評(píng)，2000，46(4)：385-392. Lu Huanzhang,Guo Dijiang .Progress and trends of researches on fluid inclusions[J].Geological Review,2000,46(4):385-392.

[23] Marfil R,Rossi C,Lozano R P,et al.Quartz cementation in Cretaceous and Jurassic reservoir sandstones from the Salam oil field,Western Desert,Egypt:constraints on temperature and timing of formation from fluid inclusions[C]∥Worden R H,Sadoon M.Quartz cementation in sandstones.Oxford:Blackwell Publishing Ltd,2000:163-182.

[24] 劉德良，陶士振，張寶民.包裹體在確定成藏年代中的應(yīng)用及應(yīng)注意的問(wèn)題[J].天然氣地球科學(xué)，2005，16(1)：16-19. Liu Deliang,Tao Shizhen,Zhang Baomin.Application and questions about ascertaining oil-gas pools age with inclusion[J].Natural Gas Geoscience,2005,16(1)：16-19.

[25] 潘立銀，倪培， 歐光習(xí)，等.油氣包裹體在油氣地質(zhì)研究中的應(yīng)用——概念、分類、形成機(jī)制及研究意義[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2006,25(1)：20-28. Pan Liyin,Ni Pei,Ou Guangxi,et al.Application of organic inclusion study in petroleum geology conception,classification,formation me-chanism and significance[J].Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,2006,25(1): 20-28.

[26] 歐光習(xí)，李林強(qiáng)，孫玉梅.沉積盆地流體包裹體研究的理論與實(shí)踐[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2006，25(1)：1-11. Ou Guangxi,Li Linqiang,Sun Yumei.Theory and application of the fluid inclusion research on the sedimentary basins[J].Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,2006,25(1):1-11.

[27] Crossey L J,Surdam R C,Lahann R.Application of organic/inorganic diagenesis to porosity prediction[C]∥Gautier D L.Roles of organic matter in sediment diagenesis.Tulsa:Society of Economic Paleontologists and Mineralogists,1986:147-155.

[28] 王大洋，王峻.川西前陸盆地中侏羅統(tǒng)沙溪廟組沉積相及平面展布特征研究[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010,30(3)：255-259. Wang Dayang,Wang Jun.Sedimentary facies and its distribution of the Middle Jurrasic Shaximiao Formation in the west sichuan foreland basin[J].Acta Geologica Sichuan,2010,30(3):255-259.

[29] 張琳，陳宗宇，聶振龍，等.我國(guó)不同時(shí)間尺度的大氣降水氧同位素與氣溫的相關(guān)性分析[J].核技術(shù)，2008,31(9)：715-720. Zhang Lin,Chen Zongyu,Nie Zhenlong,et al.Correlation between δ18O in precipitation and surface air temperature on different time-scale in China[J].Nuclear Techniques,2008,31(9):715-720.

[30] 李偉，趙克斌，劉崇禧.含油氣盆地水文地質(zhì)研究[M].北京：地質(zhì)出版社，2008：179-183. Li Wei,Zhao Kebin，Liu Chongxi.Hydrogeological study of oil bea-ring basin[M].Beijing:Geological Publishing House,2008:179-183.

[31] 楊克明.川西坳陷須家河組天然氣成藏模式探討[J].石油與天然氣地質(zhì)，2006，27 (6)：786-793. Yang Keming.Gas reservoiring mode in Xujiahe Formation of Western Sichuan Depression[J].Oil & Gas Geology,2006,27(6):786-793.

[32] 楊克明，朱宏權(quán)，葉軍，等.川西致密砂巖氣藏地質(zhì)特征[M].北京：科學(xué)出版社，2012：3-97. Yang Keming,Zhu Hongquan,Ye Jun,et al.Geologicalcharacteristics of tight sandstone gas reservoir in West Sichuan[M].Beijing：Science Press,2012:3-97.

[33] Pay M D,Astin T R,Parker A.Clay mineral distribution in the Devonian-Carboniferous sandstones of the Clair field,west of Shetland,and its significance for reservoir quality[J].Clay Minerals,2000,35(1):151-162.

[34] Jeans C V.Clay diagenesis,overpressure and reservoir quality:an introduction[J].Clay Minerals,1994,29(4):415-424.

[35] Nadenu P H.The sleipner effect:a subtle relationship between the distribution of diagenetic clay,reservoir porosity,permeability,and water saturation[J].Clay Minerals,2000,35(1):185 -200.

[36] 田建鋒，高永利，張蓬勃，等.鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)7致密油儲(chǔ)層伊利石成因[J].石油與天然氣地質(zhì)，2013，34(5)：700-707. Tian Jianfeng,Gao Yongli,Zhang Pengbo,et al.Genesis ofillite in Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area,Ordos Basin[J].Oil & Gas Geology,2013,34(5):700-707.

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

[38] Surdam R C,Crossey L J.Organic-inorganic reactions during progressive burial:key to porosity/permeability enhancement and preservation[J].Philosophical Transactions of the Royal Society of London,1985,315(1531):135-156.

[39] 金曉輝，閆相賓，孫冬勝，等.長(zhǎng)嶺斷陷深層儲(chǔ)層包裹體特征與油氣成藏過(guò)程[J].石油與天然氣地質(zhì)，2014，35(5)：609-613. Jin Xiaohui,Yan Xiangbin,Sun Dongsheng,et al.Fluid inclusion characteristics and hydrocarbon accumulation process of deep reservoirs in Changling rift,Songliao Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(5):609-613.

[40] 呂正祥.包裹體信息在川西遠(yuǎn)源氣藏研究中的應(yīng)用[J].沉積與特提斯地質(zhì)，2003，23(3)：106-109. Lv Zhengxiang.Applications of inclusion information to the distal gas pools in Western Sichuan[J].Sedimentary Geology and Tethyan Geo-logy,2003,23(3):106-109.

[41] 孟萬(wàn)斌，呂正祥，劉家鐸，等.川西中侏羅統(tǒng)致密砂巖次生孔隙成因分析[J].巖石學(xué)報(bào)，2011，27(8)：2371-2380. Meng Wanbin,Lv Zhengxiang，Liu Jiaduo,et al.Genesis of secondary porosity in Middle Jurassic tight sandstone in Western Sichuan[J].Acta Petrologica Sinica,2011,27 (8):2371- 2380.

(編輯 李 軍)

Water-rock-hydrocarbon interactions in the Middle Jurassic Shaximiao Formation sandstones,Western Sichuan

Lv Zhengxiang1，Yang Xiang1，Qing Yuanhua1,2，YE Sujuan3

(1.CollegeofEnergyResources,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu，Sichuan610059,China;2.TarimOilfieldCompany,PetroChina,Korla,Xinjiang841000,China;3.SouthwestOilfieldCompany,SINOPEC,Chengdu,Sichuan610081,China)

Water-rock-hydrocarbon interactions in the Middle Jurassic Shaximiao Formation sandstones,Western Sichuan,were studied to determine the relationship between authigenic mineral types and hydrocarbon generation through analyses of petrographic data,and scanning electron microscopy and cathode luminescence results.Formation timing of major authigenic minerals was also determined with analyses of inclusion temperature and isotope geo-temperature.Electron microprobe was employed to measure the chemical compositions of the minerals of different forming ages.Isotope analyses and formation water analyses were combined with X-ray diffraction to describe the evolving features of pore fluids of the formation.The result shows that the pore fluid in the Shaximiao Formation was originally characterized by high contents of Mg2+and Fe2+,and high pH value.As burial depth increased and hydrocarbon entered,the fluid gradually turned acid and formed minerals such as chlorite,quartz,calcite,kaolinite,and etc,during the process.With authigenic chlorite consuming Mg2+,and Fe2+,feldspar providing Na+and the charging of hydrocarbon providing acidic fluids,the pore fluids finally turned into this CaCl2type low-pH formation water with high content of Na+and Ca2+.It should be noted that there are two factors that were favorable for the formation of good reservoirs:dissolution improved storage capacity of reservoirs and authgenic chlorite formed pore rim and helped preserving primary pores during the diagenetic process.

water-rock-hydrocarbon interaction;sandstone reservoir;the Shaximiao Formation;the Middle Jurassic;western Sichuan depression

2015-04-13;

2015-07-01。

呂正祥(1965—)，男，博士、教授級(jí)高級(jí)工程師，油氣地質(zhì)。E-mail：417330439@qq.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41172119)。

0253-9985(2015)04-0545-10

10.11743/ogg20150403

TE122.2

A