砂/泥岩界面是水/岩相互作用的活跃带,发生了强烈的碳酸盐溶解/沉淀作用,对储层物性和油气运移、聚集产生重要的影响。本项目以渤海湾盆地东营凹陷主要生、储油气的沙河街组为研究对象,选择不同构造部位、不同埋藏深度、不同层位、不同沉积体系和不同水介质条件的典型砂/泥岩界面进行精细的地质、地球化学研究,并结合模拟实验和数值模拟,从正演和反演两个方面,探讨泥岩中流体组成、控制因素及其对砂/泥岩界面碳酸盐溶解/沉淀反应与迁移的影响潜力;分析不同流体动力环境下,砂/泥岩界面碳酸盐的溶解/沉淀作用和迁移机制;探讨砂/泥岩界面的物理化学条件(PH、Eh、Pco2、温度、压力和水动力条件)对砂/泥岩界面碳酸盐溶解/沉淀反应发生的条件、强度及其迁移的影响机制,为有效预测砂岩储层物性,深入认识油气运移和聚集机理,指导岩性油气藏勘探提供科学依据。
东营凹陷典型砂/泥岩界面碳酸盐的溶解/沉淀作用研究结果表明,当埋深大于2500m时,砂/泥岩界面普遍发现碳酸盐胶结物,即发生了比较强烈的碳酸盐沉淀作用。砂/泥岩界面的碳酸盐溶解/沉淀作用主要取决于泥岩-砂岩-地层水系统的有机-无机作用。该作用主要体现在有机酸的生成以及碳酸盐的溶解和沉淀作用上。不同温度下地层水-烃源岩相互作用模拟实验结果表明,有机酸的生成受泥岩中的有机碳含量、成熟度、碳酸盐含量和温度的多重影响,而泥岩-地层水系统的碳酸盐溶解作用主要取决于泥岩的碳酸盐含量和生成的有机酸浓度。泥岩中的碳酸盐含量是影响砂/泥岩界面碳酸盐沉淀的重要因素,砂/泥岩界面碳酸盐沉淀机理可归结为砂/泥岩界面碳酸盐的迁移和化学反应的耦合过程。首先,在泥岩(烃源岩)中,泥岩和孔隙流体相互作用,形成有机酸和各种离子,当泥岩中的碳酸盐含量比较高时,由于有机-无机相互作用,形成富Ca、Sr和Mg的流体。由于砂岩中的PCO2比泥岩中的低,同时温度和压力也相对较低,从泥岩中排出的富Ca2+流体进入这种砂体之后,易于砂/泥岩界面发生碳酸盐沉淀。