成岩作用

（一）沉积作用对储层物性的影响（多查的部分，不知道是否有用）

沉积作用对碎屑岩的矿物成分、结构、粒度、分选、磨圆、填集的杂基含量

等方面都起着明显的控制作用。而这些因素对储层物性都有不同程度的影响。

1、碎屑岩的矿物成分

碎屑岩的矿物成分以石英和长石为主，它们对储层物性的影响不同。一般说

来，石英砂岩比长石砂岩储集物性好。这主要是因为：

①长石的亲水性和亲油性比石英强，当被油或水润湿时，长石表面所形成的

液体薄膜比石英表面厚，在一般情况下这些液体薄膜不能移动。这样，它在一定

程度上减少了孔隙的流动截面积，导致渗透率变小。②长石和石英的抗风化能力

不同。石英抗风化能力强，颗粒表面光滑，油气容易通过；长石不耐风化，颗粒

表面常有次生高岭土和绢云母，它们一方面对油气有吸附作用，另一方面吸水膨

胀堵塞原来的孔隙和喉道。因此，长石砂岩比石英砂岩储集物性差。

这里需要说明的是：以上所说的是在一般情况下长石碎屑对碎屑岩储层物性

的影响，但切不可简单地认为凡是长石砂岩的物性都不如石英砂岩。在实际工作

中，应结合我国陆相盆地的沉积特征进行具体分析。实际上，我国某些油田长石

-石英砂岩或长石砂岩的储集物性是相当好的，甚至比海相石英砂岩还好，这主

要是因为长石未经较深的风化所致。

2、岩石的结构

碎屑岩沉积时所形成的粒间孔隙的大小、形态和发育程度主要受碎屑岩的结

构（粒径、分选、磨圆和填集程度等）的影响。

在假定碎屑岩的碎屑颗粒为等大球体的前提下，那么碎屑岩的孔隙度值只和

球体的排列方式有关，而与球体的大小无关。其绝对孔隙度（Фt）可用公式表

示如下：

3、影响碎屑岩储层储集物性的主要因素

理想球体紧密排列的端元形式有两种：

a表示立方体排列，堆积最疏松，孔隙度最大，其理论孔隙度为47.6%，孔径

大，渗透率也大。

b表示菱面体排列。排列最紧密，孔隙度小，其理论孔隙度为25.9%，孔径小，

渗透率低。所以理论上的孔隙度介于46.7%-25.9%之间。这种理想情况在自然界

是不存在的。自然界的实际情况比这种理想情况要复杂得多。

大量资料研究表明：碎屑岩储层储集物性不仅与粒径有关，而且与岩石颗粒

的分选程度也有很大的关系。一般来说，细粒碎屑磨圆度差，呈棱角状，颗粒

支撑时比较松散，它比圆度好的较粗的砂质沉积可能有更大的孔隙度。然而，细

粒沉积物中孔喉小，毛细管压力大，流体渗滤的阻力大，因此细粒沉积物的渗透

率比粗粒的小。表示了分选系数一定时渗透率的对数值与粒度中值成线性关系，

粒度愈大，渗透率愈高。在粒度相近的情况下，分选差的碎屑岩，因细小的碎屑

充填了颗粒间孔隙和喉道，不仅降低了孔隙度，而且也降低了渗透率。表示了粒

度中值一定时，渗透率的对数和分选系数（So）呈近似的线性关系，从分选好至

中等时，渗透率下降很快；分选差时，渗透率下降就缓慢了。

杂基含量

在与沉积作用有关的影响碎屑岩储层物性的诸因素中，最为重要的要数杂基

含量。所谓杂基是指颗粒直径小于0.0315mm的非化学沉淀颗粒。杂基含量是沉积

环境能量最重要标志之一。一般杂基含量高的碎屑岩，分选差，平均粒径较小，

喉道也小，孔隙结构复杂，储集物性差。因此，杂基含量是影响孔隙性、渗透性

最重要的因素之一。

（二）成岩作用对碎屑岩储层物性的影响

碎屑岩成岩作用：指碎屑沉积物沉积后到变质之前，这一漫长的阶段所发生所

经历的各种物理、化学及生物化学变化。

碎屑岩成岩作用受到成岩的物理化学条件、埋藏速率、沉积物的成分和构造、

沉积环境和沉积构造、化学反应速率、水动力梯度和地温梯度等因素的综合控制。

成岩作用对储层物性有着重要的控制因素，主要包括压实、胶结、交代、溶蚀及

破裂作用。

压实作用可造成原始粒间空隙大量丧失，是最强烈的破坏性成岩作用。胶结作

用对储集层物性具有双重作用，以破坏性为主。溶解作用产生大量的次生孔隙，

是最重要的建设性成岩作用。交代作用对储集层物性影响较小。破裂作用产生的

裂缝孔隙空间较小，然而却能提高傻眼储层的排烃能力，改善储层的渗透性。

成岩作用对储层的物性影响很大。它可以改造碎屑岩在沉积时形成的原生孔

隙，也可以完全堵塞这些原生孔隙，或溶蚀可溶矿物而形成次生溶蚀孔隙，从而

改变碎屑储集岩的储集条件。

1.压实作用和压溶作用

压实作用和压溶作用是碎屑岩储层的孔隙度和渗透率衰减的主要因素。所谓

压实作用就是通过岩石的脱水脱气，岩石孔隙度变小，变得致密。压实作用是通

过颗粒的下沉，颗粒之间距离变小，沉积物体积收缩而进行的。压实作用主要发

生在成岩作用的早期，3000m以上压实作用的效果和特征明显。从成岩作用现象

上来讲，压实作用不仅可以造成泥岩和页岩岩屑等的假杂基化，火山岩岩屑等软

颗粒的塑性变形，还可以造成石英和长石等刚性颗粒的破裂和粒间接触程度的提

高。压实作用使砂岩储层的孔隙度迅速减小，但不同类型的砂岩，其孔隙度衰减

的速率不同。如粘土杂基含量高的砂岩，其孔隙度衰减速率大，而纯净砂岩的孔

隙度衰减速率小。

压溶作用是指发生在颗粒接触点上，即压力传递点上有明显的溶解作用，造

成颗粒间互相嵌入的凹凸接触和缝合线接触。由于碎屑颗粒在压力作用下溶解，

使得Si、Al、Na、K等造岩元素转入溶液，引起物质再分配，造成在低压处石英

和长石颗粒的次生加大和胶结。据费希特鲍尔对含油区砂岩的研究，石英在

500-1000m埋深就开始次生加大，并随着埋深的增加，次生加大的石英颗粒增多。

石英次生加大对岩石孔隙度有可观的影响，有时可以占满全部孔隙。

2.胶结作用

胶结作用是砂岩中碎屑颗粒相互联接的过程。松散的碎屑沉积物通过胶结作

用变成固结的岩石。胶结作用是使储层物性变差的重要因素。

碎屑岩胶结物的成分是多种多样的，有泥质、钙质、硅质、铁质、石膏质等。

一般说来，泥质、钙-泥质胶结的岩石较疏松，储油物性较好，纯钙质、硅质、

硅-铁质或铁质胶结的岩石致密，储油物性较差。据松辽盆地储集层钙质含量的

统计资料，一般当钙质含量大于5%时，其储油物性明显下降。

不同的粘土矿物对岩石孔隙度和渗透率的影响也是不同的。在埋藏初期，从

富含粘土质的孔隙水中可以沉淀出高岭石、绿泥石或伊利石形成碎屑颗粒周围的

粘土膜，或充填孔隙。高岭石除了直接从孔隙水中沉淀外，还可以通过长石和云

母的风化，形成自生高岭石，这种作用在颗粒边缘或顺着解理缝首先发生。在酸

性孔隙水中长石更易高岭石化。这种自生的粘土矿物填塞孔隙，降低了岩石的孔

隙度。由扫描电镜揭示，围绕颗粒边缘生长的伊利石是从孔隙的喉道部位向孔隙

中央发展的，而高岭石往往充填在孔隙中，因此伊利石的生成对孔隙度的影响虽

小，但对渗透率的影响很大，高岭石在降低岩石渗透率方面的作用比伊利石小得

多。

硅质胶结作用对储集层物性有两个方面的影响：一方面，石英、长石次生加

大在沉积物埋藏初期可以起到支撑碎屑颗粒骨架的作用，抵御压实作用的影响，

使得压实作用对孔隙度的破坏有所降低，原生孔隙最大限度地保存下来；另一方

面，硅质胶结物始终占据孔隙空间，使空隙变小、喉道变窄，剧烈发育段能形成

孔喉堵塞，严重破坏储层的储集性能，降低储层质量。

胶结物在成岩早期能够抵御压实作用的影响，为提高孔隙度做了一定的贡献。

但是胶结物毕竟要占据各类孔隙空间，使得孔隙喉道变窄、曲折复杂化甚至消失，

降低了储层的孔隙度及渗透率，增强了储集物性的非均质性。可见，胶结作用也

为主要的破坏性成岩作用之一。

3.溶解作用

在地下深处由于孔隙水成分的改变，导致长石、火山岩屑、碳酸盐岩屑和方

解石、硫酸盐等胶结物的大量溶解，形成次生溶蚀孔隙，使储层孔隙度增大。这

种次生溶蚀孔隙对改善储层物性的重要性近来受到愈来愈多的重视。砂岩储层经

过不同程度的溶蚀改造形成多种类型的次生孔隙，对改善砂岩储层的物性起到了

积极的作用。溶解作用在提高储集层孔隙度的同时，更重要的提高了孔隙的连通

能力，为油气水运移通道的建设起到了良好的作用。

影响溶解作用的因素很多，如沉积时具有较粗的粒度，孔隙-渗透性好的碎

屑岩；砂岩中含可溶性物质较多；地下水呈酸性而且具有一定流动速度等都有利

于次生孔隙形成。其中尤以酸性水的形成最为重要。对地下酸性水的形成条件，

近来提出许多新见解。Schmidt（1979）认为：干酷根热演化早期释放出大量CO2，

是形成酸性水的重要原因，这种成油期前形成的酸性水溶蚀作用所造成的次生孔

隙带特别有利于油气聚集。Curtis（1983）则认为：有机酸和无机质反应是形成

次生孔隙的理想机理。据研究，在80-120℃时，地下水富含短链有机酸，能大

大提高对高岭石的溶解度，其中二元酸（如草酸）含量达到一定浓度时，使铝的

溶解度提高3个数量级。而Ⅲ型干酪根热演化过程中释放出的羧基约有40%是以

草酸形式出现的。先于油、气（热成因）形成的羧基释放出有利于在相邻砂岩孔

喉中清除碳酸盐、硫酸盐和硅铝酸盐的CO2，从而提高砂岩储集性。此外，在较

高温度下，碳酸盐矿物之间的无机反应，亦能生成CO2；硫酸盐在脱硫菌和有机

质参与下能生成H2S也有利于提高硫酸盐的溶解能力。

但是必须指出，酸性水溶解的物质只有在不断被带走的条件下，才能使溶蚀

作用朝有利于形成次生孔隙方向发展。否则，随着溶质增加，溶蚀作用就会减弱，

在达到过饱和时还可以再沉淀，堵塞孔隙。

4、交代作用

交代作用交前后体积基本不变，对孔隙度影响不大，但可为后期溶解作用提

供更多的易溶物质，从而有利于溶解作用的进行。如碳酸盐岩矿物交代·碎屑颗

粒之后形成的碳酸盐矿物可能被后期溶解作用溶解而是次生孔隙增加，这对储层

孔隙的改造起积极作用。

5、破裂作用

破裂作用产生的裂缝孔隙只占较低的孔隙空间，却可为油气运移提供良好通道，

提高砂岩储层的排液能力，增加储层的非均质性和渗透性。在低渗透储层中，裂

缝往往是油气运移和流体渗流的主要通道。