碳酸盐基础知识.doc

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1、n 四川盆地川东北地区二叠系至中三叠统为碳酸盐岩台地相沉积,沉积了以石灰岩、白云岩、膏盐岩为主的岩类。一直以来,该区是四川盆地油气开发的主要层系,并以中下三叠统、二叠系、石炭系海相碳酸盐岩为主要目的层。n 在碳酸盐岩岩类中,对于石灰岩、白云岩及二者的过渡型岩石,现场肉眼不易区分,常使用化学鉴定法,如稀盐酸法、三氯化铁染色法、硝酸银和铬酸钾染色法来加以鉴定。同时还可结合录井参数如钻时相对变化量、扭矩相对变化量等来辅助判定岩性。n 酸盐岩储集层,由于强烈的次生变化,特别是胶结作用和溶解作用使储集空间具有类型多样、结构复杂和分布不均的特点,因此在碳酸盐岩地质录井中必须把握以下要点:n 1、在岩性观察

2、和描述时,要特别注意白云岩和白云石化,尤其要注意由潮间和浅滩环境形成的粉晶白云岩或粒屑白云岩;大气淡水与海水混合作用形成的中-细晶白云岩、礁块白云岩;潮间潮上带形成的粉晶白云岩、角砾白云岩。n 2、注意对粗结构岩石的观察和描述。主要为发育滩相带及斜坡相带,在纵向上发育于沉积旋回中部的水退阶段的岩石,如粗粒和粗晶鲕状灰岩、介屑灰岩、碎屑灰岩、生物碎屑灰岩和礁灰岩等。n 3、注意对岩石缝、洞、孔的观察统计n 一是注意观察统计岩屑中的次生矿物,注意研究统计次生矿物的总量和自形晶含量,求出它所占次生矿物的百分比,绘制出自形晶次生矿物百分比曲线,再结合钻时曲线,判断缝洞发育层段。n 二是注意对储层岩心孔

3、、洞、缝的观察统计,注意统计张开缝、未充填缝-半充填缝、洞的数量,注意观察裂缝与裂缝、孔洞与孔洞、裂缝与孔、洞的相互关系;注意统计分析缝洞层的孔、渗性。n 三是注意对钻进中钻井参数异常情况的掌握与分析,当发生钻具放空、钻时降低、泥浆漏失或跳钻、蹩钻等现象时,为钻遇洞缝层的标志,常有井漏、井喷或流体产出。n 四是注意对岩石薄片显微孔、缝的统计分析。n 鉴于碳酸盐岩组构的复杂性,在现场录井工作中仅凭肉眼及放大镜观察,已不有满足需要,采用薄片鉴定技术已成为必不可少的重要手段。通过偏光薄片鉴定,可提供岩石学分析所需要的大部分资料,如岩石的矿物成分、含量、颗粒大小、分选、磨圆度、胶结物成分、胶结类型、成

4、岩作用及成岩自生矿物,孔隙大小、形态、分布等,这些都是影响储集层储渗性的主要内容。 1、碳酸盐岩的矿物成份研究的化学方法 碳酸盐岩主要由方解石和白云石两种矿物组成。以方解石为主为石灰岩,以白云石为主为白云岩,在现场用5%10%的稀盐酸和镁试剂对碳酸盐岩进行试验,作初步的成份分类命名(见表3-1)岩石试剂石灰岩白云质石灰岩灰 质白云岩白云岩泥灰岩石膏盐酸5%10%强烈起泡并有响声立即起泡反应强度中等,反应有延续性稍待片刻才起泡,反应强度微弱不起泡或起泡很慢很微弱起泡较弱反应完后岩样表面有粘土膜无反应镁试剂无蓝色沉淀少许蓝色沉淀有蓝色沉淀明显蓝色沉淀无蓝色沉淀无反应n 在岩石表面加稀HCl时,也可

5、以大致判断出岩石中粘土含量的多少。如果粘土含量较多,则在酸蚀的表面上留下一层未溶的粘土膜。这种未溶的残余粘土的多少,对于我们在野外工作阶段大致判断碳酸盐岩一粘土岩系中的岩石类型,是很有用的。n 方法是:对一定量的研成粉末的岩石加稀HCl充分反应后过滤,称量滤纸上剩余的泥质粉末,利用其比值可判定灰岩泥质含量。但这种方法对非泥质且在稀HCl中不反应或微弱反应的其它含有物不能有效判别,需结合其它方法确定过滤剩余物为泥质。n 在用稀盐酸区分岩石类型时,应注意岩石的新鲜程度、岩石的孔隙及渗透性、岩石表面粘附的碳酸盐岩粉末等因素的影响,要经过反复试验对比,再结合其它岩性特征定出岩石名称。n 其它在碳酸盐岩

6、中可见的碳酸盐矿物还有菱镁矿,菱铁矿,菱锰矿,特别是菱镁矿过去易被忽视,误认为是白云石,据现代不少单位研究,在不少地层中(如Z,T)均发现有菱镁矿。它常与硬石膏共生。n 区分白云石与菱镁矿的方法可用化学分析,(MgCO3高达90100%)染色法(二苯胺基脲染色,菱镁矿呈鲜红色,白云石、方解石不着色),或用50%浓度的HCl滴岩样(白云石起泡,菱镁矿不起泡)。n 区别硬石膏可用氯化钡。方法是:把研成粉的岩样放入小烧杯用10%的HCl(盐酸)反应,过滤出岩样,在滤液中加入10%氯化钡,即生成乳白色沉淀物硫酸钡。根据乳白色沉淀物的多少定性判定硬石膏的含量。n 其它在碳酸盐岩中可见的碳酸盐矿物还有菱镁

7、矿,菱铁矿,菱锰矿,特别是菱镁矿过去易被忽视,误认为是白云石,据现代不少单位研究,在不少地层中(如Z,T)均发现有菱镁矿。它常与硬石膏共生。n 区分白云石与菱镁矿的方法可用化学分析,(MgCO3高达90100%)染色法(二苯胺基脲染色,菱镁矿呈鲜红色,白云石、方解石不着色),或用50%浓度的HCl滴岩样(白云石起泡,菱镁矿不起泡)。n 区别硬石膏可用氯化钡。方法是:把研成粉的岩样放入小烧杯用10%的HCl(盐酸)反应,过滤出岩样,在滤液中加入10%氯化钡,即生成乳白色沉淀物硫酸钡。根据乳白色沉淀物的多少定性判定硬石膏的含量。n 在野外可做简易的薄片染色,确定化学成份,介绍如下:n a、茜素红-

8、S(又名茜素磺酸钠)n 将0.1克(100毫克)的茜素红-S粉末溶解在100毫升的浓度为0.2%的盐酸中。对矿物染色结果是:n 方解石、高镁方解石、文石、毒重石都呈深红色。n 白云石菱镁矿、菱锰矿、石膏等不染色。n b、鞑靼黄(或钛黄)n 将0.2克的鞑靼黄溶解在25毫升的甲醇中,并加入50毫升的30%NaOH(即30毫升NaOH加70毫升水),然后加热煮沸。热染时,将岩样放在沸腾的溶液中沉浸5分钟。结果:n 方解石、文石、硬石膏不染色;n 白云石、高镁方解石、石膏、菱镁矿呈橙红色。n c、组合染色剂n 把1克茜素红S和5克铁氰化钾一起溶解在1000毫升的、浓度为0.2%的稀盐酸中。染色结果是

9、:方解石成深红色;铁方解石染成带兰的红色;铁白云石染成兰色。n d、区别天青石与重晶石n 用玫瑰红酸钠0.5%的饱和溶液和NaOH20%的溶液。n 步骤是:将样品浸于NaOH(浓度为20%)的溶液中,半分钟后用水冲洗;再将玫瑰红酸钠溶液滴于岩样上,约2分钟后用水冲洗干净;结果天青石被染成桔红色或带玫瑰红色;而重晶石、方解石、白云石不染色。n e、区别毒重石与方解石n 用玫瑰红酸钠法:将2克玫瑰红酸二钠溶于100毫升的蒸馏水中,标本先用稀盐酸侵蚀,并用蒸馏水冲洗几次,然后把标本浸入试剂中5分钟,结果:毒重石呈橙红色;方解石不染色。n 另外用玫瑰红酸钠,可以检查出微量的锶。n f、区别白云石与菱锰

10、矿n 用联苯胺法将2克的纯联苯胺溶于100毫升的水(其中含有10N的HCl)中。标本先用HCl浸蚀并用水冲洗几次。然后把标本浸入NaOH的稀溶液(1-3%)中约1.5分钟,最后把标本浸入冷的联苯胺溶液中。结果:菱锰矿很快染成兰色;白云石不染色。n g、区别白云石与菱镁矿n 将1克二苯基代碳酸,二肼溶于100克酒精中,再加入等体积的NaOH(20%)溶液,然后在水浴中加热,待水浴中的水煮开后,将光片放入5分钟。若为菱镁矿则呈红紫色;白云石、铁白云石不染色。另一法:将0.15克二苯胺基脲固体加入100毫升乙醇中,再冲入NaOH,使PH=1314,在水浴中煮沸,把岩石的磨光面浸没于沸腾的二苯氨基脲的

11、碱性溶液中,经30分钟后洗净观察,白云石,方解石不染色,而菱镁矿成鲜红色。n 2、灰泥n 灰泥是碳酸盐沉积物的常见组分,泥晶是碳酸盐岩的重要组分。灰泥一般13m或更小,重结晶后转为为泥晶,常通4m或更大。灰泥大量出现在潮坪、海湾、深水缓坡、泻湖或较深海等低能环境,分布在潮下带及潮坪上,斜坡和深水盆地内也有。灰泥的成因非常复杂,包括:热带高盐度海水由于蒸发作用发生的化学沉淀;碳酸盐颗闰的进一步机械破碎、磨蚀;生物遗体,特别是钙质藻类的分解,如仙掌藻和一些松藻都是由极细的文石针状晶体组成;藻类光合作用造成生物化学沉淀;生物钻孔,吃食等。n 胶结物主要是指沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物,它与砂

12、岩中的胶结物相似。n 这种方解石胶结物的晶粒一般都比灰泥的晶粒粗大。通常都0.005或0.01。由于其晶体较清洁明亮,故常称作“亮晶方解石”、“亮晶方解石胶结物”或“亮晶”。n 这种亮晶方解石胶结物是在颗粒沉积以后,由颗粒之间的粒间水以化学沉淀的方式生成的,所以又常称“淀晶方解石”、“淀晶方解石胶结物”或“淀晶”。正因为它是粒间水化学沉淀作用生成的,所以这种方解石晶体常围绕颗粒表面呈栉壳状或马牙状分布,这就是通常所说的第一世代的胶结物。第一世代的栉壳状胶结物一般都很难把粒间孔隙充填满。第一世代胶结物末充填满的 残余粒间空隙,有时仍然空着,但有时却又被第二世代的亮晶方解石胶结物充填。这第二世代的

13、亮晶方解石,就不再是栉壳状,而多呈嵌晶粒状。凡有两个世代胶结物的碳酸盐岩其粒间孔隙就大为减小了。n 亮晶方解石胶结物与粒间灰泥的区别在于:(1)亮晶晶粒较大,灰泥则较小;(2)亮晶较清洁明亮,灰泥则较污浊;(3)亮晶胶结物常呈现出栉壳状等特征的分布状况,灰泥则不是这样。n 当岩石发生重结晶作用时,灰泥常变为较大晶体,亮晶方解石胶结物也将发生变化。这时,要把灰泥重结晶的方解石晶体与亮晶方解石区分开,就有一定困难。在重结晶作用还不太强烈时,可用以下特征区别。n 亮晶存在于分选好、磨园好、数量多沉积时常互相接触的颗粒间隙内,即在一块岩石中,淀晶的含量不会太多,一般均小于30-40%,比颗粒少;而重结

14、晶晶体含量可高,可多于颗粒含量。n 亮晶方解石较明亮、清洁,不含或极少含杂质;而重结晶方解石常不很明亮,常见残余物或残余结构。n 亮晶与粒屑之间的接触界限明显,多是突变接触,它不破坏粒屑的边界,重结晶者可破坏粒屑边界,或者接触界线不清。n 亮晶常见1或2或3个世代,第一世代方解石成小针状或小马牙状不含Fe2+的偏三角体,(用铁氰化钾染色不着色);第二个世代的方解石成较大的粒状,菱面体状,含Fe2+的晶体(用铁氰化钾染色呈兰色),说明形成于还原条件下,长在第一世代晶体之外。有时一,二世代之间还有泥质,铁质薄膜,说明两者之间曾有过间断;有时向洞隙中心还可能长出第三世代的最大晶体,当然有时也可能只有

15、一个世代,没有第二,第三世代。n 这种世代现象在微晶基质及其重结晶的亮晶中决不会出现。n 若亮晶不出现世代特征,而是粒状晶体胶结物,则淀晶晶体接触界面多是平直的,多是贴面结合即一个晶体平直的晶面和二个晶面也平直的晶体接触,而重结晶的亮晶晶体面多不规则,晶粒大小相差可以很大,多成三重结合,即三个晶体不规则的晶面互相接触。n 5、窗格孔隙n 窗格孔是一种网格状或窗格状的孔洞群构造。鸟眼孔隙和鸟眼构造(方解石充填的鸟眼孔隙)是典型的代表。希恩(shinn,1969)以及其他一些人认为鸟眼构造是潮上带的标志。但另一些人认为类似的孔隙或构造在潮下带其他环境也可见到。所以该孔隙分类使用窗格孔隙,而不用鸟眼孔隙。它包括潮上带的鸟眼孔隙及潮下带出现的类似的孔隙。然而,在世界各地,作为具有经济意义的窗格孔隙主要还是与潮坪环境有关(如美国奥陶系,四川三叠系)。关于这种孔隙的成因还有争议,已提出了藻类腐烂、气泡、盐类晶体溶解。干裂或层间收缩等多种解释。窗格孔一般为单个(20.5最大可达5)的,形状不规则的,孤立的,但常有一定排列方位的孔洞群,孔隙度比较高。由于常发育在潮坪的白云石化岩相中,即常伴生有渗透性较好的晶间孔,因而具有较高的渗透率。但若白云石化很弱,则虽然孔隙度很高。但渗透率却比较低。n 区别n 苔藓虫骨骼以平行叶片结构为特征,褶曲较明显,似毛毯状,色较深,可与腕足类碎片的平行叶片结构相区别。

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