鄂爾多斯盆地致密砂巖儲層伊利石膜特征

周曉峰，趙麗霞，焦淑靜，劉志鵬

(1.中國石油大學(xué)(北京) 石油工程教育部重點實驗室，北京 102249；2.中國石油長慶油田 第二采油廠，甘肅 慶城 745100；3.中國石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；4.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

?

鄂爾多斯盆地致密砂巖儲層伊利石膜特征

周曉峰1，趙麗霞2，焦淑靜3，劉志鵬4

(1.中國石油大學(xué)(北京) 石油工程教育部重點實驗室，北京 102249；2.中國石油長慶油田 第二采油廠，甘肅 慶城 745100；3.中國石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；4.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

利用鑄體薄片和帶有能譜儀的掃描電鏡對鄂爾多斯盆地延長組致密砂巖儲層伊利石膜的賦存狀態(tài)和化學(xué)組分進行了細(xì)致觀察與測試分析，進而討論了其成因和生長過程及對儲層物性的影響。研究認(rèn)為，伊利石膜生長于壓實作用之后，起因于假雜基化的蒙皂石蝕變提供的物質(zhì)來源和生長空間，形成Ⅱ型伊利石膜；隨著骨架顆粒溶蝕產(chǎn)物的參與，Ⅱ型伊利石膜發(fā)展為Ⅰ型伊利石膜。伊利石膜具有內(nèi)、外2層結(jié)構(gòu)，單體特征標(biāo)示出外層膜的形成時間早于內(nèi)層膜，在內(nèi)層膜的片狀或長條狀單體形成時，外層膜原有的片狀或長條狀單體絲狀化。在伊利石膜的生長和伊利石單體絲化過程中，產(chǎn)生大量次生孔隙，有效地改善了致密砂巖油儲層的物性。

伊利石膜；致密砂巖；延長組；儲層物性；鄂爾多斯盆地

周曉峰，趙麗霞,焦淑靜,等.鄂爾多斯盆地致密砂巖儲層伊利石膜特征[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2016，31(6)：1-8，103.

ZHOU Xiaofeng,ZHAO Lixia,JIAO Shujing,et al.Features of illite films in tight sandstone reservoir of Ordos Basin[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(6):1-8，103.

引 言

鄂爾多斯盆地是中國重要的含油氣沉積盆地，三疊系延長組是其主要產(chǎn)油層位。根據(jù)沉積旋回，前人將延長組自上而下劃分為長1—長10 共10個油層組，反映了晚三疊世鄂爾多斯大型坳陷湖盆形成、發(fā)展和消亡的全過程[1]?？碧綄嵺`證實，在發(fā)育綠泥石膜的河流-三角洲砂體中發(fā)現(xiàn)了多個億噸級的低滲透-超低滲透油田[1-5]，而位于湖盆中部含有豐富伊利石的重力流砂體則是近期中國致密砂巖油氣勘探的主戰(zhàn)場之一[6]。以往的研究主要集中在低滲透-超低滲透砂巖油藏，而對致密砂巖儲層的認(rèn)識程度較低，尤其是對儲層中普遍發(fā)育的自生黏土礦物的研究明顯不足，且存在爭議。王芳等[7]認(rèn)為，致密砂巖儲層中占填隙物總量60%的伊利石黏土礦物呈片狀、蜂巢狀和絲縷狀等產(chǎn)出方式，其中片狀伊利石為原生沉積形成，蜂巢狀伊利石由蒙皂石轉(zhuǎn)化，絲縷狀伊利石則由高嶺石伊利石轉(zhuǎn)化而來，高嶺石伊利石化過程促進鉀長石溶蝕，產(chǎn)生的長石溶孔是最主要的孔隙類型。田建鋒等[8]認(rèn)為，致密砂巖油儲層中伊利石黏土礦物的體積分?jǐn)?shù)高達9.1%，以雜亂片狀為主，僅分布于殘余粒間孔隙內(nèi)，主要由火山物質(zhì)蝕變形成的蒙皂石轉(zhuǎn)化而來。祝海華等[9]認(rèn)為，在早成巖B期的堿性環(huán)境下發(fā)育的石英溶孔、伊利石晶間微孔、云母層間孔等納米孔是鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層的重要孔隙類型。

本文在調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，利用鑄體薄片和帶有能譜儀的場發(fā)射掃描電鏡，在鄂爾多斯盆地延長組致密砂巖儲層巖心中發(fā)現(xiàn)了豐富的伊利石膜。系統(tǒng)研究伊利石膜的賦存特征、化學(xué)組分及與其他礦物的組合關(guān)系，分析其形成的時間、空間和物質(zhì)來源。在此基礎(chǔ)上探討伊利石膜的成因和形成過程，進而分析其對儲層物性的影響。研究認(rèn)為，伊利石膜形成過程中伴生的不斷擴容的次生孔隙改善了致密砂巖油儲層的物性。

1 致密砂巖油儲層的基本特征

鄂爾多斯盆地延長組致密砂巖儲層是指油層平均滲透率小于0.3×10-3μm2且與生油巖互層或緊鄰的非常規(guī)砂巖儲層，集中分布在盆地中部長6、長7油層組，資源潛力約20×108t。目前正在進行現(xiàn)場開發(fā)試驗攻關(guān)[6]。儲層研究是致密油勘探開發(fā)的靈魂[10]，鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層為深水重力流砂體，灰黑色、黑色含漂浮泥礫的塊狀砂巖和無任何組構(gòu)的塊狀砂巖是其典型標(biāo)志[6,11]。漂浮泥礫為深水沉積的泥頁巖，大小混雜，小泥礫為毫米級，大泥礫一般3～5 cm，多順層水平分布(圖1(a))。塊狀砂巖含油性好，巖心出筒時常見原油外溢(圖1(b))。統(tǒng)計分析了113個圖像粒度數(shù)據(jù)，碎屑顆粒最大半徑為0.127～0.295 mm，屬細(xì)粒級，中值半徑為0.045～0.117 mm，為粗粉砂—細(xì)粒，標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.49～2.49，顆粒分選好—很差，峰態(tài)(0.93～3.66)寬—很窄，偏度(0.02～0.81)近對稱—極正偏，說明致密砂巖油儲層優(yōu)勢顆粒分選差而分散，結(jié)構(gòu)成熟度低。

圖1 鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層的典型巖心照片F(xiàn)ig.1 Typical core photos of tight sandstone oil reservoir in Ordos Basin

247個鑄體薄片鑒定結(jié)果表明，鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層的巖性主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，其次為巖屑砂巖和長石砂巖，碎屑成分成熟度低。根據(jù)物理化學(xué)性質(zhì)，碎屑成分大致可以分為3類：石英和石英質(zhì)巖屑(燧石、石英巖)歸為一類，占巖石體積的34%，硬度大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，為砂巖的骨架顆粒，但在堿性環(huán)境下可以發(fā)生溶蝕[9,12]；長石和長石質(zhì)巖屑(花崗巖、中酸性噴發(fā)巖)自成一類，體積分?jǐn)?shù)30%，為砂巖的骨架顆粒，在酸性環(huán)境中易發(fā)生溶解作用，是次生孔隙和K+離子的主要來源之一[13]；板巖巖屑、片巖巖屑、千枚巖巖屑、云母及凝灰質(zhì)等(體積分?jǐn)?shù)21%)為柔性組分，易水解形成Na+、K+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Si4+等離子[1]。成巖過程中，骨架顆粒抵抗壓實作用，有利于保存原生粒間孔隙；長石質(zhì)巖屑的溶解以及柔性組分的水解，不僅提供了自生成巖礦物所需的物質(zhì)來源，而且形成溶蝕孔隙，改善儲層物性。

從7 200多個實測物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，滲透率集中分布在(0.05～0.25)×10-3μm2，平均0.17×10-3μm2；孔隙度一般為4.0%～12.0%，平均8.3%。儲集空間主要由長石溶孔、巖屑溶孔以及具有黑色環(huán)邊的“粒間孔”(圖2(a))組成。利用帶有能譜儀的掃描電鏡觀察和測試這種黑色環(huán)邊的賦存狀態(tài)和化學(xué)組分，證實其為伊利石膜。分析伊利石膜成因及形成過程，認(rèn)為這種“粒間孔”為伊利石膜形成過程中伴生的次生孔隙。

圖2 鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層的典型顯微照片F(xiàn)ig.2 Typical microphotos of tight sandstone oil reservoir in Ordos Basin

2 伊利石膜的賦存狀態(tài)

黏土膜是指砂巖中圍繞顆粒的黏土礦物薄膜，常稱為顆粒包膜、顆粒環(huán)邊、孔隙襯里或孔隙環(huán)邊，根據(jù)黏土礦物類型又可進一步分為綠泥石(黏土)膜、伊利石(黏土)膜、蒙皂石(黏土)膜及過渡類型[15]。鏡下觀察，鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層中發(fā)育伊利石膜。

光學(xué)顯微鏡下，伊利石膜因遭受瀝青質(zhì)浸染而呈黑色環(huán)邊，但在顆粒相互接觸處缺乏伊利石膜(圖2(a))，這表明其形成晚于碎屑顆粒在壓實作用下形成的目前的接觸關(guān)系。

掃描電鏡觀察，伊利石膜發(fā)育在骨架顆粒表面，如石英(圖2(b))、長石(圖2(c))和火山巖屑(圖2(d))。根據(jù)與骨架顆粒的接觸關(guān)系，可以把伊利石膜劃分為2種類型:Ⅰ型伊利石膜為顆粒與黏土膜的界限模糊，伊利石膜已“扎根”在顆粒之中(圖2(b)—圖2(d))；Ⅱ型為伊利石膜與顆粒界限清晰(圖2(e))。

伊利石單體通常呈二向延展的片狀(長/寬<3)、線狀延長的長條狀(長/寬為3～50)及絲狀(長/寬>50)[16]。由顆粒表面向孔隙中心方向，伊利石單體的理想形貌為從片狀逐漸向長條狀至絲狀轉(zhuǎn)化，但實際上很少見到完整轉(zhuǎn)化序列，往往觀察到的是片狀或長條狀向絲狀轉(zhuǎn)化，其集合體堆疊從密集向稀疏過渡(圖2(b)—圖2(e))。根據(jù)伊利石單體形貌及其集合體賦存方式， 筆者將伊利石膜分為

內(nèi)、外兩層結(jié)構(gòu)：依附顆粒的部分稱之為內(nèi)層膜，單體片狀或長條狀；延伸向孔隙中心的部分稱之為外層膜，單體長條狀或絲狀，這種結(jié)構(gòu)可能是成巖過程中伊利石晶體由外層不斷向內(nèi)層生長，同時外層不斷成熟化的產(chǎn)物[16-19]。

鏡下還常見伊利石晶體嵌入石英晶體內(nèi)(圖2(f))，方解石交代長石和充填伊利石膜環(huán)繞的孔隙(圖2(g))、長石和巖屑溶孔(圖2(h))，以及高嶺石伊利石化(圖2(i))。這些現(xiàn)象指示了鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層是酸性、堿性流體疊加效應(yīng)的產(chǎn)物[20]，酸性環(huán)境中主要發(fā)生長石溶蝕和硅質(zhì)沉淀，堿性環(huán)境下則主要發(fā)生石英溶蝕、伊利石膜形成以及方解石析出。

3 伊利石膜的化學(xué)組分

利用帶有能譜儀的場發(fā)射掃描電鏡測試伊利石膜的化學(xué)組分，測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層伊利石膜的化學(xué)組分Tab.1 Chemiscal composition of illite films in tight sandstone oil reservoir of Ordos Basin

Ⅰ型伊利石膜中，石英顆粒表面伊利石膜SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(75.67%)最高，長石顆粒表面的伊利石膜K2O(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.94%)、Al2O3(質(zhì)量分?jǐn)?shù)24.34%)含量最高，火山巖屑表面的伊利石膜FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)(21.17%)最高，這標(biāo)示著骨架顆粒的特征化學(xué)組分富集于其黏土膜中。對比不同骨架顆粒表面內(nèi)、外層膜化學(xué)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知，內(nèi)層膜的顆粒特征化學(xué)組分的含量明顯高于外層膜，說明內(nèi)層膜的生長受其依附顆粒的影響大，而外層膜主要受控于孔隙內(nèi)流體。

Ⅱ型伊利石膜中，長石顆粒表面內(nèi)層膜的K2O、SiO2含量低于外層膜，而MgO、FeO、Al2O3含量高于外層膜，推測內(nèi)層膜的化學(xué)組分不受所依附的骨架顆粒影響。

4 伊利石膜的成因

碎屑巖中的自生伊利石主要是通過蒙皂石、高嶺石、長石和巖屑等蝕變或溶蝕轉(zhuǎn)化而來[15,21-24]，若聚集在顆粒表面便形成了伊利石膜。

富K+離子的流體環(huán)境是伊利石生長的前提條件。學(xué)者們[5-26]通過伊利石測年認(rèn)為，垂直于顆粒表面向孔隙伸展的長條狀和絲狀伊利石是由富K+離子的外來流體進入孔隙形成。也有學(xué)者[7-28]強調(diào)，伊利石膜是先期黏土膜成巖轉(zhuǎn)化形成的，所需K+離子由鉀長石的溶蝕提供。延長組沉積期，鄂爾多斯為一個淡水湖盆[9]，不具備提供外源K+離子的可能性；成巖期，構(gòu)造穩(wěn)定，尚無證據(jù)表明有富K+離子的熱流體進入，因此，不存在外源K+離子形成伊利石膜的地質(zhì)條件。致密砂巖油儲層中，鉀長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達10%，溶蝕現(xiàn)象普遍，溶蝕過程中產(chǎn)生大量的K+離子；柔性組分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21%)含量高，且沉積時期頻繁的火山活動帶來了豐富的凝灰質(zhì)，凝灰質(zhì)水解產(chǎn)生大量K+離子[14,30-31]。因此，從研究區(qū)的地質(zhì)情況分析，認(rèn)為K+離子主要來源于鉀長石的溶解及柔性組分的水解。

依據(jù)顯微觀察、化學(xué)組分測試以及成巖環(huán)境分析所獲得的證據(jù)(圖2，表1)，結(jié)合前人的研究成果[15,21-28]，筆者認(rèn)為Ⅱ型伊利石膜為蒙皂石蝕變形成，膜的化學(xué)組分與依附的骨架顆粒沒有相關(guān)性，二者間僅僅是空間上的接觸關(guān)系，接觸界面清楚；從蒙皂石蝕變?yōu)槠瑺?、長條狀及絲狀伊利石的形貌可以推斷，其蝕變機制為溶解-重結(jié)晶機制，以消耗蒙皂石為代價形成伊利石[21-22]。Ⅰ型伊利石膜是Ⅱ型伊利石膜在朝著骨架顆粒方向生長過程中形成的，表現(xiàn)在顆粒與黏土膜之間的界面模糊不清，且骨架顆粒的特征化學(xué)組分富集于內(nèi)層膜中。

已有大量關(guān)于蒙皂石轉(zhuǎn)化成伊利石以及長石、巖屑(骨架顆粒)為伊利石的形成提供物質(zhì)來源的論述[15,21-28]，但石英顆粒蝕變形成伊利石(膜)的現(xiàn)象尚未見報道。究其原因，石英作為砂巖中一種非常穩(wěn)定的碎屑組分，普遍認(rèn)為它難以被溶解。但也有不少學(xué)者對石英顆粒溶解的可能性及相關(guān)問題進行了探討[32-36]，結(jié)果都認(rèn)為石英是可以發(fā)生溶解的。Dove[35]獲得了石英隨溫度、堿性離子含量以及pH值變化而呈現(xiàn)不同溶解速率的經(jīng)驗公式，油氣儲層的堿驅(qū)作業(yè)也觀察到了溶解現(xiàn)象[37]，對砂巖中石英溶解現(xiàn)象也有所認(rèn)識[9,12]。研究表明，砂巖孔隙水pH值大于8.5時，有利于石英溶解[38]；pH值大于9時，石英的溶解度隨pH值的升高而增大[39]。

鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層為淡水湖泊環(huán)境的沉積物，隨著埋深的增加、古地溫的升高，經(jīng)歷了從早成巖A期到中成巖A期的演化過程[2-6]。在早成巖階段，云母、凝灰質(zhì)等柔性組分水解，大量的K+、Ca2+、Mg2+等堿和堿土金屬離子進入孔隙水中，使孔隙水的pH值升高，堿性程度增強，由此形成有利于石英溶蝕的成巖環(huán)境。進入中成巖階段，有機酸和碳酸隨油氣一起進入儲層，使儲層中地層水的性質(zhì)由堿性變?yōu)樗嵝?。儲層流體性質(zhì)的改變必將對成巖進程和成巖方向產(chǎn)生影響，一方面形成長石溶孔，改善儲層質(zhì)量；另一方面消耗H+離子，溶蝕而來的堿和堿土金屬離子使溶液的pH值升高。油氣充注的時間跨度不足50萬年[40]，這在延長組砂巖的成巖地質(zhì)歷史中僅占不到四分之一的時間，因此，在研究區(qū)儲層孔隙水中盡管存在pH值偏酸性的地質(zhì)條件，但堿性成巖環(huán)境仍占主導(dǎo)地位。綜上所述，酸性成巖環(huán)境時間短，堿性成巖環(huán)境時間長，說明石英多數(shù)時間是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的，從而有利于其溶解。在富K+離子的堿性流體中，石英溶解出來的Si4+離子就極有可能就地參與形成Ⅰ型伊利石膜。這已經(jīng)在帶有能譜儀的掃描電鏡下得到了證實(圖1(b)，表1)。

5 伊利石膜的生長過程

形態(tài)學(xué)證據(jù)[16-19]表明，伊利石成熟化進程中伊利石單體形貌逐漸由板片狀向長條狀或絲狀轉(zhuǎn)化。鄂爾多斯盆地延長組伊利石膜的雙層結(jié)構(gòu)中，內(nèi)層膜的伊利石單體為片狀或長條狀，外層膜的伊利石單體為長條狀或絲狀，伊利石的形貌特征反映從顆粒向孔隙方向伊利石晶體不斷成熟化。內(nèi)、外層膜化學(xué)組分的含量分析結(jié)果也有力地支持了這種觀點：外層膜的伊利石長期與較為穩(wěn)定的孔隙流體成巖系統(tǒng)發(fā)生水-巖反應(yīng)，導(dǎo)致其化學(xué)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近；新近形成的內(nèi)層膜的伊利石尚未來得及與孔隙流體充分反應(yīng)，因而較多地保留了所依附顆粒的成分。

綜合分析形貌特征、化學(xué)組分含量以及成因可知，外層膜形成在先，內(nèi)層膜產(chǎn)生在后，在顆粒不斷遭受溶蝕的作用下，伊利石膜向著骨架顆粒方向生長，不斷地占據(jù)顆粒溶蝕的空間(圖3)。由圖3可以看出，以外層膜的演化為主線，鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層伊利石膜的形成經(jīng)歷了3個階段：片狀階段、長條化階段和絲化階段。

圖3 鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層伊利石膜的生長過程Fig.3 Growth process of illite films in tight sandstone oil reservoir of Ordos Basin

片狀階段：長7沉積時期，盆地周緣火山活動強烈，部分火山物質(zhì)(凝灰質(zhì))和其他碎屑物質(zhì)隨水流進入湖盆，在深水重力流環(huán)境中堆積下來，形成含漂浮泥礫的塊狀砂巖和無任何組構(gòu)的塊狀砂巖。由于顆粒細(xì)小、分選差、柔性組分含量高，導(dǎo)致壓實作用極為強烈，表現(xiàn)為柔性組分?jǐn)D壓變形成為假雜基，骨架顆粒與柔性組分凹凸接觸，原生孔隙損失殆盡。在壓實過程中，凝灰質(zhì)轉(zhuǎn)化成蒙皂石[29-30]；水解作用下，蒙皂石排出Na+、K+、Ca2+、Fe2+、Mg2+和Si4+等離子，并產(chǎn)生次生微孔。在次生微孔中，富K+離子的流體與蒙皂石發(fā)生反應(yīng)，形成片狀伊利石，即外層膜的雛形。

長條化階段：水-巖反應(yīng)繼續(xù)進行，孔隙水與蒙皂石發(fā)生反應(yīng)，形成新的片狀伊利石；孔隙水與先期形成的伊利石持續(xù)作用，使片狀伊利石轉(zhuǎn)化為長條狀伊利石，這2種反應(yīng)均引起次生微孔不斷擴容。

絲化階段：在K+離子來源相對穩(wěn)定的成巖系統(tǒng)中，蒙皂石形成片狀伊利石，而先期的片狀和長條狀伊利石分別轉(zhuǎn)化為長條狀和絲狀。至現(xiàn)階段，若蒙皂石的片狀伊利石化仍在進行，就會形成Ⅱ型伊利石膜；若骨架顆粒溶蝕而來的物質(zhì)已就地參與形成內(nèi)層膜，則產(chǎn)生Ⅰ型伊利石膜。相應(yīng)地，伴生的次生孔隙進一步擴容，有效地改善了致密砂巖油儲層物性。

6 結(jié) 論

(1)鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層伊利石膜可分為Ⅰ型和Ⅱ型2種類型。Ⅰ型伊利石膜與骨架顆粒的界限模糊，膜的化學(xué)組分含量與其所依附顆粒的特征組分密切相關(guān)。Ⅱ型伊利石膜與骨架顆粒的界限清楚，其化學(xué)組分與所依附的骨架顆粒無關(guān)，二者之間僅表現(xiàn)為接觸關(guān)系。

(2)鄂爾多斯盆地致密砂巖油儲層伊利石膜具有雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層膜中的伊利石單體為片狀或長條狀，外層膜中的單體為絲狀。單體形貌標(biāo)示了內(nèi)層膜形成的時間晚于外層膜，在外層膜中的片狀或長條狀伊利石轉(zhuǎn)化為絲狀的過程中，向著顆粒方向又新產(chǎn)生了片狀伊利石。

(3)伊利石膜的生長伴生次生孔隙，且伊利石膜的形成演化過程中次生孔隙不斷擴容，有效地改善了致密砂巖油儲層的物性。

[1] 楊俊杰.鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與油氣分布規(guī)律[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002:50-56.

[2] 黃思靜,謝連文,張萌,等.中國三疊系陸相砂巖中自生綠泥石的形成機制及其與儲層孔隙保存的關(guān)系[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2004,31(3):273-281. HUANG Sijing,XIE Lianwen,ZHANG Meng,et al.Formation mechanism of authigenic chlorite and its relation to preservation of porosity in nonmarine Triassic reservoir sandstones,Ordos Basin and Sichuan Basin,China[J].Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition),2004,31(3):273-281.

[3] 張霞,林春明,陳召佑.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇區(qū)塊上三疊統(tǒng)延長組砂巖中綠泥石礦物特征[J].地質(zhì)學(xué)報,2011,85(10):1659-1671. ZHANG Xia,LIN Chunming,CHEN Zhaoyou.Characteristics of chlorite minerals from Upper Triassic Yanchang Formation in the Zhenjing area,Ordos Basin[J].Acta Geologica Sinica,2011,85(10):1659-1671.

[4] 田建鋒,劉池洋,王桂成,等.鄂爾多斯盆地三疊系延長組砂巖的堿性溶蝕作用[J].地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,2011,36(1):103-110. TIAN Jianfeng,LIU Chiyang,WANG Guicheng,et al.Alkaline dissolution of sandstone in the Triassic Yanchang Formation in the Ordos Basin[J].Earth Science：Journal of China University of Geosciences,2011,36(1):103-110.

[5] 姚涇利,王琪,張瑞,等.鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)延長組長6砂巖綠泥石膜的形成機理及其環(huán)境指示意義[J].沉積學(xué)報,2011,29(1):72-79. YAO Jingli,WANG Qi,ZHANG Rui,et al.Forming mechanism and their environmental implications of chlorite-coatings in Chang 6 sandstone(Upper Triassic) of Hua-qing area,Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica,2011,29(1):72-79.

[6] 楊華,李士祥,劉顯陽.鄂爾多斯盆地致密油、頁巖油特征及資源潛力[J].石油學(xué)報,2013,34(1):1-11. YANG Hua,LI Shixiang,LIU Xianyang.Characteristics and resource prospects of tight oil and shale oil in Ordos Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2013,34(1):1-11.

[7] 王芳,馮勝斌,何濤,等.鄂爾多斯盆地西南部延長組長7致密砂巖伊利石成因初探[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,27(4):19-22. WANG Fang,FENG Shengbin,HE Tao,et al.Study on origin of illite in Chang 7 tight sandstone of Yanchang Formation in the southwest of Ordos Basin[J].Journal of Xi'an Shiyou University(Natural Science Edition),2012,27(4):9-22.

[8] 田建峰,高永利,張蓬勃,等.鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長7致密油儲層伊利石成因[J].石油與天然氣地質(zhì),2013,34(5):700-707. TIAN Jianfeng,GAO Yongli,ZHANG Pengbo,et al.Genesis of illite in Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area,Ordos Basin[J].Oil and Gas Geology,2013,34(5):700-707.

[9] 祝海華,鐘大康,姚涇利，等.堿性環(huán)境成巖作用及對儲集層孔隙的影響:以鄂爾多斯盆地長7段致密砂巖為例[J].石油勘探與開發(fā),2015,42(1):51-59. ZHU Haihua,ZHONG Dakang,YAO Jingli,et al.Alkaline diagenesis and its effects on reservoir porosity:a case study of Upper Triassic Chang 7 tight sandstones in Ordos Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2015,42(1):51-59.

[10] 鄒才能,朱如凱,吳松濤,等.常規(guī)與非常規(guī)油氣聚集類型、特征、機理及展望:以中國致密油和致密氣為例[J].石油學(xué)報,2012,33(2):173-186. ZOU Caineng,ZHU Rukai,WU Songtao,et al.Types,characteristics,genesis and prospects of conventional and unconventional hydrocarbon accumulations:taking tight oil and tight gas in China as an instance[J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(2):173-186.

[11] 李相博,付金華,陳啟林.砂質(zhì)碎屑流概念及其在鄂爾多斯盆地延長組深水沉積研究中的應(yīng)用[J].地球科學(xué)進展,2011,26(3):286-296. LI Xiangbo,FU Jinhua,CHEN Qilin.The concept of sandy debris flow and its application in the Yanchang Formation deep water sedimentation of the Ordos Basin[J].Advances in Earth Science,2011,26(3):286-296.

[12] 邱隆偉,姜在興,陳文學(xué).一種新的儲層孔隙成因類型:石英溶解型次生孔隙[J].沉積學(xué)報,2002,20(4):621-627. QIU Longwei,JIANG Zaixing,CHEN Wenxue.A new type of secondary porosity:quartz dissolution porosity[J].Acta Sedimentologica Sinica,2002,20(4):621-627.

[13] 李汶國,張曉鵬,鐘玉梅.長石砂巖次生溶孔的形成機理[J].石油與天然氣地質(zhì),2005,26(2):220-223. LI Wenguo,ZHANG Xiaopeng,ZHONG Yumei.Formation mechanism of secondary dissolved pores in arcose[J].Oil and Gas Geology,2005,26(2):220-223.

[14] WHETTEN J T,HAWKINS J W.Diagenetic origin of gray-wacke matrix minerals[J].Sedimentology,1970,15(3):347-361.

[15] WORDEN R H,MORAD S.Clay Mineral in Sandstones:controls on formation,distribution and evolution[G]// WORDEN R H,MORAD S.Clay Mineral Cements in Sandstones,International Association of Sedimentologists Special Publication 34.Oxford:Blackwell Publishing,2003:3-41.

[16] GüVEN N.Mica structure and fibrous growth of illite[J].Clays and Clay Minerals,2001,49(3):189-196.

[17] 邢順淦,辛國強.砂巖中自生伊利石晶體形態(tài)的演變及其地質(zhì)意義[J].石油勘探與開發(fā),1983,10(6):17-22. XING Shungan,XIN Guoqiang.Evolution of crystal morphology of authigenic illite in sandstone and its geological significance[J].Petroleum Exploration and Development,1983,10(6):17-22.

[18] POLLASTRO R M.Mineralogical and morphological evidence for the formation of illite at the expense of illite/smectite[J].Clays and Clay Minerals,1985,33(2):265-274.

[19] ATSUYUKI Inoue,NORIHIKO Kohyama,RYUJI kitagawa,et al.Chemical and morphological evidence for the conversion of smectite to illite[J].Clays and Clay Minerals,1987,35(2):111-120.

[20]王京,趙彥超,劉琨,等.鄂爾多斯盆地塔巴廟地區(qū)上古生界砂巖儲層“酸性+堿性”疊加溶蝕作用與儲層質(zhì)量主控因素[J].地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,2006,31(2):221-228. WANG Jing,ZHAO Yanchao,LIU Kun,et al.Superimposing controls of acidic and alkaline dissolutions on sandstone reservoir quality of the Paleozoic Xiashihezi and Shanxi formations in Tabamiao area,Ordos Basin[J].Earth Science：Journal of China University of Geosciences,2006,31(2):221-228.

[21]張立飛.蒙皂石伊利石化的三種成因機制[J].地學(xué)前緣,1994,1(1/2):157. ZHANG Lifei.Three mechanisms of smectite illitization[J].Earth Science Frontiers,1994,1(1/2):157.

[22]鄔金華,余素玉,許仕策,等.蒙皂石伊利石化反應(yīng)機理和框架性行為模式[J].地質(zhì)科學(xué),1999,34(4):498-505. WU Jinhua,YU Suyu,XU Shice,et al.Smectite illitization reaction mechanism and framework model of its behavours[J].Scientia Geologica Sinica,1999,34(4):498-505.

[23]黃思靜,黃可可,馮文立,等.成巖過程中長石、高嶺石、伊利石之間的物質(zhì)交換與次生孔隙的形成:來自鄂爾多斯盆地上古生界和川西凹陷三疊系須家河組的研究[J].地球化學(xué),2009,38(5):498-506. HUANG Sijing,HUANG Keke,FENG Wenli,et al.Mass exchanges among feldspar,kaolinite and illite and their influences on secondary porosity formation in clastic diagenesis:a case study on the Upper Paleozoic,Ordos Basin and Xujiahe Formation,Western Sichuan Depression[J].Geochimica,2009,38(5):498-506.

[24]魏文文,黃思靜,郇金來.伊利石形成相關(guān)反應(yīng)的熱力學(xué)計算及其對砂巖成巖作用研究的意義[J].地質(zhì)科技情報,2011,30(1):20-25. WEI Wenwen,HUANG Sijing,HUAN Jinlai.Thermodynamic calculation of illite formation and its significance on research of sandstone diagenesis[J].Geological Science and Technology Information,2011,30(1):20-25.

[25] ANDERSON J M,ANA M M,HORST Z,et al.Illite authigenesis in sandstones of the Guaritas Allogroup(Early Paleozoic):implications for the depositional age,stratigraphy and evolution of the Camaqu Basin(Southern Brazil)[J].Journal of South American Earth Sciences,2010,29(2):400-411.

[26] CLAUER N,LIEWIG N,ZWINGMANN H.Time-constrained illitization in gas-bearing Rotliegende(Permian) sandstones from northern Germany by illite potassium-argon dating[J].AAPG Bulletin,2012,96(3):519-543.

[27] STORVOLL V,BJΦRLYKKEA K,KARLSEN D,et al.Porosity preservation in reservoir sandstones due to grain-coating illite:a study of the Jurassic Garn Formation from the Kristin and Lavrans fields,offshore Mid-Norway[J].Marine and Petroleum Geology,2002,19(6):767-781.

[28]孟萬斌,呂正祥,馮明石,等.致密砂巖自生伊利石的成因及其對相對優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的影響：以川西地區(qū)須四段為例[J].石油學(xué)報,2011,32(5):783-790. MENG Wanbin,LYU Zhengxiang,FENG Mingshi,et al.The origin of authigenic illite in tight sandstones and its effect on the formation of relatively high-quality reservoirs:a case study on sandstones in the 4th member of Xujiahe Formation,Western Sichuan Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2011,32(5):783-790.

[29]侯林慧,彭平安,于赤靈,等.鄂爾多斯盆地姬塬-西峰地區(qū)原油地球化學(xué)特征及油源分析[J].地球化學(xué),2007,36(5):497-506. HOU Linhui,PENG Ping'an,YU Chiling,et al.Geochemical characteristics and oil-source analysis of crude oils in Jiyuan-Xifeng Oilfield,Ordos Basin[J].Geochimica,2007,36(5):497-506.

[30]鄧秀芹,藺昉曉,劉顯陽,等.鄂爾多斯盆地三疊系延長組沉積演化及其與早印支運動關(guān)系的探討[J].古地理學(xué)報,2008,10(2):159-166. DENG Xiuqin,LIN Fangxiao,LIU Xianyang,et al.Discussion on relationship between sedimentary evolution of the Triassic Yanchang Formation and the Early Indosinian Movement in Ordos Basin[J].Journal of Palaeogeography,2008,10(2):159-166.

[31]邱欣衛(wèi),劉池洋,毛光周,等.鄂爾多斯盆地延長組火山灰沉積物巖石地球化學(xué)特征[J].地球科學(xué):中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,2011,36(1):139-150. QIU Xinwei,LIU Chiyang,MAO Guangzhou,et al.Petrological-geochemical characteristics of volcanic ash sediments in Yanchang Formation in Ordos Basin[J].Earth Science:Journal of China University of Geosciences,2011,36(1):139-150.

[32] BENNETT P C.Quartz dissolution in organic-rich aqueous systems[J].Geochim Cosmochim Acta,1991,55(7):1781-1797.

[33] GRATZ A J,BIRD P.Quartz dissolution:theory of rough and smooth surfaces[J].Geochim Cosmochim Acta,1993,57(5):977-989.

[34] TESTER J W,WORLEY W G.Correlating quartz dissolution kinetics in pure water from 25 to 625℃[J].Geochim Cosmochim Acta,1994,58(11):2407-2420.

[35] DOVE P M.The dissolution kinetics of quartz in sodium chloride solutions at 25°to 300°[J].American Journal of Science,1994,294(3):665-712.

[36]張生.二氧化硅水溶物種與熱力學(xué)性質(zhì)[J].世界地質(zhì),1997,16(2):16-22. ZHANG Sheng.Aqueous species of dissolved silica and their thermodynamic properties[J].World Geology,1997,16(2):16-22.[37]陳忠,羅蜇潭,沈明道,等.由儲層礦物在堿性驅(qū)替劑中的化學(xué)行為到砂巖儲層次生孔隙的形成[J].西南石油學(xué)院學(xué)報,1996,18(2):15-19. CHEN Zhong,LUO Zhetan,SHEN Mingdao,et al.Study of secondary pore formation on the basis of chemical behaviour of minerals in alkaline-flooding agents[J].Journal of Southwest Petroleum Institute,1996,18(2):15-19.

[38] 曾允孚,夏文杰.沉積巖石學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1986:194-199.

[39] 劉寶珺,張錦泉.沉積成巖作用[M].北京:科學(xué)出版社,1992:137-149.

[40]時保宏,張艷,張雷,等.鄂爾多斯盆地延長組長7致密儲層流體包裹體特征與成藏期次[J].石油實驗地質(zhì),2012,34(6):599-603. SHI Baohong,ZHANG Yan,ZHANG Lei,et al.Hydrocarbon accumulation dating by fluid inclusion characteristics in Chang7 tight sandstone reservoirs of Yanchang Formation in Ordos Basin[J].Petroleum Geology and Experiment,2012,34(6):599-603.

責(zé)任編輯：王 輝

Features of Illite Films in Tight Sandstone Reservoir of Ordos Basin

ZHOU Xiaofeng1,ZHAO Lixia2,JIAO Shujing3,LIU Zhipeng4

(1.Key Laboratory of MOE for Petroleum Engineering,China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249,China;2.No.2 Oil Production Plant,PetroChina Changqing Oilfield Company,Qingcheng 745100,Gansu,China;3.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting,China University of Petroleum(Beijing)，Beijing 102249,China;4.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,SINOPEC,Beijing 100083,China)

The occurrence and chemical composition of the illite films in Yanchang Formation tight sandstone reservoir in Ordos Basin were observed and analyzed by means of thin section analysis and scanning electron microscopic analysis with energy disperse spectroscopy,and the genesis and the growth process of the illite films and their impact to the reservoir physical properties were systematically discussed.The study shows that the growth of the illite films was after the compaction of the early diagenetic phase,the hydrolysis of smectite as pseudomatrix provided the substance and the space for the illite films,andⅡ-type illite film was formed.With the participation of the material produced by the dissolution of the skeleton particles,theⅡ-type illite film developed intoⅠ-type illite film.The illite film is of the structure of double layers,and the features of the illite crystals illustrate that the growth time of the outer layer is earlier than that of the inner layer.When the flake-shaped and long stripe-shaped illite crystals in the inner layer were formed,the flake-shaped and long stripe-shaped illite crystals in the outer layer became filaceous.A large number of secondary pores have been produced in the process of the growth of illite films and the filamentation of illite crystals,which can effectively improve the physical properties of tight sandstone reservoir.

illite film;tight sandstone;Yanchang Formation;physical property of reservoir;Ordos Basin

2016-06-23

國家科技重大專項“特低滲油藏有效開發(fā)技術(shù)”(編號：2011ZX05013-006)

周曉峰(1973-)，男，講師，博士，主要從事油氣田地質(zhì)學(xué)研究。E-mail:zhouxf@cup.edu.cn

10.3969/j.issn.1673-064X.2016.06.001

TE122.2

1673-064X(2016)06-0001-08

A