钾长石和劳蒙特石中的次级孔隙对中国鄂尔多斯盆地上三叠统致密砂岩储层质量的重要影响

《Journal of Asian Earth Sciences》：Significant roles of secondary pores within K-feldspar and laumontite on reservoir quality of the upper Triassic tight sandstone, Ordos Basin, China

针对长6段致密砂岩储层中钾长石与透长石次生孔隙对储层质量贡献不明的难题，本研究整合背散射扫描电镜-能谱分析、图像处理及分形分析技术，结合核磁共振（NMR）与压汞法（MICP），系统表征了两种矿物次生孔隙结构特征及其与渗透率的关系，揭示了钾长石次生孔隙对储层质量提升更具显著作用，并明确了矿物抗溶解性差异的主控因素。

　　在地质学与地球物理学领域，研究油藏的孔隙结构对于提高油气资源的勘探与开发效率具有重要意义。特别是在页岩油和致密砂岩这类非常规油气储层中，由于其特殊的储层特性，如低孔隙度、低渗透率以及高度的非均质性，传统的储层评价方法往往存在局限性。因此，探索储层中次生孔隙的形成机制及其对储层质量的具体贡献，成为当前研究的热点之一。本文以鄂尔多斯盆地上三叠统延12井的长6段为例，分析了钾长石和拉蒙石（laumontite）次生孔隙在储层中的作用，旨在为“甜点”识别提供新的视角。

长6段是鄂尔多斯盆地重要的致密砂岩储层之一，其储层特性主要体现在储层中存在大量次生孔隙。除了残留的原始粒间孔外，钾长石和拉蒙石的次生孔隙是储层孔隙系统的关键组成部分。然而，这些次生孔隙对储层质量的具体贡献尚未得到明确量化。为此，研究团队采用了一种集成的方法，结合了背散射扫描电镜与能谱分析（BSEM-EDS）、图像处理和分形分析等技术，对钾长石和拉蒙石的次生孔隙结构进行了系统研究。同时，为了克服传统方法在量化次生孔隙对储层质量贡献方面的困难，研究还引入了汞渗透毛细压力（MICP）和核磁共振（NMR）测试，以获取岩石整体的孔隙半径分布、喉道体积分布以及渗透率贡献分布。通过这些方法的综合应用，研究团队能够更精确地评估钾长石和拉蒙石次生孔道对储层质量的影响，特别是在储层渗透性方面的贡献。

鄂尔多斯盆地是中国第二大含油气沉积盆地，其三叠系延12井是主要的含油层位，整体的致密油资源量约为30至40亿吨。根据沉积循环和储层含油性特征，延12井被划分为十个成员，从上至下依次为长1至长10段，其中长6段是主要的致密砂岩储层。在长6段中，除了残留的原始粒间孔外，次生孔隙同样对储层质量起到重要作用。次生孔隙主要由钾长石、拉蒙石以及少量的岩屑溶解形成。已有研究表明，虽然钾长石的溶解通常不会显著增加储层的总孔隙度，因为长6段的成岩环境被认为是封闭的，但拉蒙石的溶解则可以在封闭环境中显著提高储层的总孔隙度。这表明，不同矿物的溶解特性及其对储层孔隙度的影响可能存在显著差异，而这种差异可能进一步加剧储层孔隙结构的非均质性。

在致密砂岩储层中，次生孔隙的形成机制与矿物溶解密切相关。酸性流体，通常来源于源岩中有机质的热演化，是导致钾长石和拉蒙石广泛溶解的主要原因。研究发现，钾长石的次生孔隙往往沿着特定的解理方向选择性溶解，形成具有定向特征的粒内孔隙。而拉蒙石的次生孔隙则通常出现在矿物颗粒之间的空间中，这些孔隙可能部分溶解，并呈现出不规则的锯齿状或港湾状边缘。这种差异化的溶解模式不仅影响了次生孔隙的形态，还对储层的渗透性产生了不同的影响。

目前，用于表征致密砂岩储层孔隙结构的常见技术包括汞渗透毛细压力（MICP）、核磁共振（NMR）和计算机断层扫描（CT）。这些技术虽然能够提供岩石整体的孔隙结构信息，但在识别特定矿物及其对储层质量的具体贡献方面存在不足。因此，研究团队提出了一种新的综合方法，将BSEM-EDS、MICP和NMR的结果进行整合，以更准确地评估钾长石和拉蒙石次生孔隙对储层质量的贡献。这种方法能够克服传统技术在关联岩石整体孔隙特性与特定矿物孔隙特性方面的局限，从而为非常规油气资源的开发提供更科学的依据。

在本研究中，BSEM-EDS分析被用于识别钾长石和拉蒙石的次生孔隙，并通过图像处理和分形分析对这些孔隙的结构特征进行量化。研究结果表明，钾长石的次生孔隙主要沿解理方向发育，具有较高的表面孔隙度，孔隙半径分布较广，且呈现出较高的分形维度。这些特征表明，钾长石次生孔隙在储层中不仅具有较高的储集能力，还对储层的渗透性起到关键作用。相比之下，拉蒙石的次生孔隙由于其成岩环境中的高钙离子浓度和封闭性，其溶解程度受到抑制，因此在储层中的作用相对较弱。

此外，研究还发现，矿物的脆性与解理对次生孔隙的结构复杂性具有显著影响。钾长石和拉蒙石的次生孔隙在储层中表现出不同的发育特征，这与它们的矿物学性质密切相关。例如，钾长石的次生孔隙往往沿着特定的解理方向发育，而拉蒙石的次生孔隙则可能在矿物颗粒之间的空间中形成，并受到成岩环境的影响。这种差异化的孔隙发育模式进一步加剧了储层孔隙结构的非均质性，使得储层的渗透性呈现出高度的异质性。

本研究的创新之处在于，通过集成BSEM-EDS、MICP和NMR等技术，不仅能够更精确地识别和量化钾长石和拉蒙石次生孔隙的结构特征，还能够评估这些次生孔隙对储层质量的具体贡献。这种综合方法在实际应用中具有重要意义，尤其是在非常规油气资源的开发过程中，能够帮助地质学家更准确地识别储层中的“甜点”区域，从而优化油气开发策略，提高储层评价的准确性。

在研究过程中，研究团队首先对岩石样本进行了BSEM-EDS分析，以识别其中的矿物成分并观察次生孔隙的形态特征。随后，通过图像处理技术对这些孔隙的分布和结构进行了量化分析。分形分析则被用于评估次生孔隙的结构复杂性，以进一步揭示其对储层质量的影响。在完成这些微观分析后，研究团队还进行了MICP和NMR测试，以获取岩石整体的孔隙半径分布、喉道体积分布以及渗透率贡献分布。通过将这些数据进行整合，研究团队能够更全面地评估次生孔隙在储层中的作用，特别是在储层渗透性方面的贡献。

本研究的结果表明，钾长石和拉蒙石的次生孔隙在致密砂岩储层中主要充当储层喉道，对储层的渗透性起到关键作用。相比之下，残留的原始粒间孔则主要作为储集空间。此外，钾长石的次生孔隙由于其较高的表面孔隙度和较大的孔隙半径，其对储层质量的贡献远大于拉蒙石的次生孔隙。这种差异化的贡献模式不仅反映了不同矿物在储层中的作用，还为储层评价提供了新的思路。

在实际应用中，这种综合方法能够帮助地质学家更准确地识别储层中的“甜点”区域，从而优化油气开发策略。此外，通过量化次生孔隙对储层质量的具体贡献，研究团队还能够更好地理解储层的非均质性特征，为储层评价提供更科学的依据。这种研究方法不仅适用于鄂尔多斯盆地，也适用于其他类似的地质条件，具有广泛的推广价值。

综上所述，本研究通过集成多种先进技术，对钾长石和拉蒙石次生孔隙在致密砂岩储层中的作用进行了系统分析。研究结果不仅揭示了次生孔隙对储层质量的具体贡献，还为“甜点”识别提供了新的视角。通过这种综合方法，地质学家能够更准确地评估储层的非均质性特征，优化油气开发策略，提高储层评价的准确性。这不仅有助于提高非常规油气资源的开发效率，还为未来储层研究提供了新的思路和方法。