鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩次生孔隙形成机制的热力学计算和溶解实验模拟研究

【摘要】： 本论文将水—岩相互作用模拟(即热力学理论模拟计算和溶解模拟实验相互结合的方法)用于鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩骨架组分的溶解、自生矿物的沉淀及其与次生孔隙形成机制之间关系的研究，建立了相应的热力学数据库和溶解实验数据库，为沉积盆地储集岩的水—岩相互作用的模拟研究提供了可对比与借鉴的基础资料。 对储层砂岩来说，岩石基本组成、尤其是骨架组分为埋藏成岩作用提供了重要的物质基础，埋藏前组成的差异对成岩作用、对砂岩初始孔隙度、以及原生孔隙的改造和次生孔隙的发育都起着十分重要的作用。为了更好地了解鄂尔多斯盆地上古生界储层砂岩岩石在埋藏前组成，也就是确定进行水—岩相互作用模拟研究的实验对象，作者创建了砂岩的计算机自动分类识别系统，使大数据量砂岩的分类命名统计变得更加地准确而快捷，并且消除人为误差的可能。 在对鄂尔多斯盆地上古生界储层砂岩埋藏前组成、自生矿物类型和孔隙构成研究的基础之上，确定合理的沉积盆地水—岩相互作用模拟研究的实验对象，设计了埋藏成岩过程有关反应的反应物和可能的生成物，并通过热力学相平衡原理，建立了碎屑岩在埋藏成岩过程中各种骨架颗粒(钾长石、钠长石、钙长石以及铁镁暗色矿物中的辉石、角闪石等)在酸性介质条件下发生溶解的固体—流体相化学反应热力学计算模型，并获得了相应的热力学数据库，在此基础上对储层砂岩中主要造岩矿物(钾长石、钠长石、钙长石以及铁镁暗色矿物中的辉石、角闪石等)在埋藏成岩过程的酸性介质条件下发生溶解的热力学习性进行了论述。 在热力学模拟计算的基础之上，进行20个不同温度和压力条件下，以有机酸作为溶解介质的储层砂岩骨架颗粒(钾长石、钠长石、钙长石以及铁镁暗色矿物中的辉石、角闪石等)的水—岩相互作用的溶解模拟实验，包括：4个钙长石的溶解实验、8个辉石的溶解实验和8个角闪石的溶解实验，获得了溶解模拟实验前后全部参与实验矿物的X射线衍射分析、化学全分析数据、扫描电镜照片，以及介质流体在实验过程中化学参数pH值的检测，在此基础上讨论了铁镁暗色矿物、长石等铝硅酸盐矿物在埋藏成岩过程中酸性介质条件下的溶解习性。 对储层砂岩主要造岩矿物在成岩过程的酸性介质条件下发生溶解的水—岩相互作用模拟研究的地质意义进行了阐述，即从热力学理论模拟计算和溶蚀模拟实验的结果，讨论了鄂尔多斯盆地上古生界储层砂岩在埋藏成岩过程的酸性条件下各种骨架颗粒(钾长石、钠长石、钙长石以及铁镁暗色矿物中的辉石、角闪石等)发生溶解的水—岩相互作用的可能性，以及溶解过程与温度、压力等地层条件的关系，在此基础上对沉积物埋藏前组成、自生矿物沉淀、次生孔隙形成机制、以及重要的成岩作用进行了合理解释，并为储层质量预测提供正确的热力学和化学实验理论基础。