储层成岩作用特征 主要成岩作用类型及其特征
一、成岩作用类型
1.压实作用
压实作用系指沉积物埋藏后，随着埋藏深度的增加，在上覆水层或沉积物的重荷下或构造形变应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用，与此同时沉积物的密度增加。机械压实的主要标志有：
（1）随着压实作用的加强，颗粒间的接触关系变化趋势是：点→线→凹凸→缝合线接触（图10-1A）。
（2）刚性颗粒发生脆性变形，如石英、长石等刚性颗粒的脆裂，长石沿解理缝的张开等。
（3）塑性颗粒发生塑性变形，如云母、岩屑等的变形，云母常发生弯曲，泥质岩屑可发生假杂基化等。
（4）颗粒发生压实定向。这种现象在杂基支撑砂岩中最常见，长条形颗粒发生有限旋转，转至与压力方向垂直或近于垂直的位置上。
本区由于碎屑储集岩的埋藏深度差别较大，所以所受的压实程度也各不相同。如临58区压实程度低，碎屑颗粒间以点—线接触为主，大芦家沙三段由于埋藏深、压实程度高，缝合线接触成为颗粒主要接触形式。
2.压溶作用
当上覆地层压力或构造应力超过孔隙水所能承受的静水压力时，会引起颗粒接触点上晶格变形或溶解，这种局部溶解称为压溶。压溶作用在石英、长石等碎屑颗粒中都可出现，但本区石英压溶较常见，表现为颗粒间的凹凸接触或缝合线接触。石英压溶后，溶解作用把可溶的SiO2溶入到孔隙水中，使孔隙水变得过饱和，致使SiO2沉淀为加大边。在扫描电镜下，这和加大边常在碎屑颗粒表面沉淀大量的自生石英小晶体或使碎屑颗粒恢复其规则的几何外形。有些砂岩在偏光镜下，石英颗粒不显加大痕迹，颗粒间紧密镶嵌，以往把这些现象看作是压溶作用的结果。而在阴极光显微镜下，可清楚看到碎屑石英之间并不连接，大部分“悬浮”在胶结物之中，或仅仅是点接触。因此，这种现象都不完全是压溶作用所造成，也可能是硅质溶液所造成的自生石英胶结、或压实压溶等几种作用的综合结果（图10-1B）。
3.胶结作用
胶结作用是指矿物质在碎屑沉积物孔隙中沉淀，并使沉积物固结为岩石的作用。胶结作用是沉积物转变成沉积岩的重要作用，也是沉积层中孔隙度和渗透率降低的主要原因之一。胶结作用可以发育于成岩作用的各阶段中胶结物可被溶解或部分溶解，形成次生孔隙。
图10-1 中央隆起带储层成岩作用及孔隙特征
A—岩屑石英粉砂岩，压实压溶作用及溶蚀作用明显，（一）×198，临10-1井3109m;B—含铁云质长石岩屑粗砂岩，石英加大，加大边被溶蚀，长石被溶成骸晶状，（+）×198，田5-7井2944m;C—岩屑粗砂岩，含铁方解石强胶结，石英加大边未见被含铁方解石交代痕迹，（一）×198，盘深1井4020m;D—岩屑粗砂岩，含铁方解石强烈交代斜长石，（+）×198，盘深1井4020m;E—岩屑中砂岩，长石加大边被含铁方解石交代，（一）×79，商10-8井1756m;F—岩屑粗砂岩，自生高岭石被含铁白云石交代，（+）×198，田5-7井2955.86m;G—岩屑石英粉砂岩，溶孔呈不规则形态，颗粒边缘被溶蚀成不规则状或锯齿状，（+）×198，临10-1井3190m;H—岩屑粗砂岩，长石的蜂窝状粒内孔隙，（+）×198，田27井2679.9m;I—岩屑细砂岩，粒间溶孔发育，孔隙连通较好，（+）×296，商25-34井2128m;J—岩屑中砂岩，超粒大孔隙，（一）×198，商10-8井1756m;K—岩屑细砂岩，微裂缝内被黄铁矿充填，（一）×198，临10-1井3179.3m
对于本区，碎屑岩中出现的胶结作用主要有碳酸盐矿物胶结和硅质胶结两类。
（1）碳酸盐胶结
碳酸盐胶结物的类型及分布 本区碎屑岩中碳酸盐矿物胶结作用期次多，出现的类型也多，主要有方解石胶结、含铁方解石胶结、白云石胶结及含铁白云石胶结等。
在埋藏成岩过程中，碳酸盐胶结物形成时间大体上可分为泥晶碳酸盐矿物及早、晚期碳酸盐矿物等，并具有不同的特征。泥晶碳酸盐矿物主要为泥晶方解石、泥晶白云石，它们充填于碎屑颗粒间，对溶蚀作用很敏感，但对其它成岩作用则相对较不敏感。在填集、压实较紧密的位置，孔隙发育程度差，在深达3000m时仍可见泥晶碳酸盐胶结物，如临深1井在3046m的深度仍发育有大量泥晶碳酸盐矿物。早期碳酸盐胶结物主要为方解石和白云石，常呈晶粒较粗大的他形晶等形态出现，碎屑颗粒呈漂浮状稀疏地分布于晶内，呈嵌晶式胶结（图10-1C）。早期胶结物主要形成于早成岩晚期，总体上数量较少，但也常见由早期碳酸盐矿物形成的强胶结砂岩。晚期碳酸盐矿物主要是（含）铁方解石、（含）铁白云石，数量变化较大，它们多形成于石英加大之后，主要形成于晚成岩阶段。
含铁方解石一般呈中细晶他形粒状，充填粒间孔隙，并常常伴随胶结过程而交代碎屑颗粒及早、中期碳酸盐矿物，尤其是易交代斜长石和中基性喷出岩屑，当含铁方解石胶结、交代作用强烈时，可形成假基底式胶结，使储层孔隙大为降低（图10-1D）。偏光镜下常看到含铁方解石包围和交代方解石的现象，可以说明含铁方解石形成于方解石之后。
含铁白云石既有自形晶也有半自形晶，多充填孔隙，常交代碎屑颗粒、胶结物和基质。镜下常可见到含铁白云石包围白云石或方解石，说明含铁白云石形成于两者之后。
碳酸盐矿物的来源 湖泊和流动的孔隙水能持续地带入溶解的碳酸盐，是碳酸盐胶结物的主要来源。孔隙水溶解碎屑沉积物中的介壳和碳酸盐颗粒，溶解的物质又作为成岩期的胶结物沉淀下来，或通过热对流循环向砂层上下的碎屑岩地层渗透，这是较深处碳酸盐胶结物的主要来源之一。深层次生孔隙带被溶解的碳酸盐，可向上运移，部分可作为层位较高的砂岩的碳酸盐胶结物的来源。
影响碳酸盐的溶解及沉淀的因素 化学结构可影响碳酸盐的溶解度，以致影响胶结作用。如砂岩中含有足够易溶的生物介壳等碳酸盐碎屑，将使得孔隙水的碳酸盐趋于饱和，而促使亮晶方解石的沉淀。
碳酸盐溶解度对溶液的pH值极为敏感，随pH值升高，其溶解度降低而发生碳酸盐沉淀。溶液中的CO2及其温度对碳酸盐的沉淀也有很大影响，含碳酸盐的地表水，在地下深处会由于温度升高、pH值增加、CO2压力降低而使其中的碳酸盐沉淀。
地层中矿物组分的成岩变化以及地层水成分等也可以对碳酸盐矿物的溶解与沉淀产生影响，如钙长石蚀变过程中，由于钙长石的溶解和粘土矿物的形成，导致Ca2＋活度的增加，也有利于方解石的沉淀：
2Ca[Al2Si2O8]+2H2O→2Ca2++Al4[Si4O10]（OH）8
该过程趋于提高孔隙水的pH值，而使方解石的溶解度降低。而Ca2+与Mg2+比值及温度将影响方解石与白云石间的交生关系。在较低温度下，与方解石处于平衡的溶液中，当温度升高时有利于白云石形成，比值增大则有利于方解石沉淀。
（2）硅质胶结作用
胶结物类型及分布 本区硅质胶结的主要形式是石英颗粒的自生加大，以及由其进一步发育而形成的石英碎屑间的镶嵌接触。
在偏光显微镜下石英的自生加大边常表现得比原颗粒光洁，两者的界限一般可借助于原石英颗粒边缘的杂质（粘土或氧化铁，粘土薄膜较常见）来确定（图10-1B）。有时颗粒边缘分界线很难辨认，在阴极发光或扫描电镜下却表现得很清楚。加大强烈者可使颗粒恢复其面平棱直的规则几何外形。石英加大边可被溶蚀或被含铁方解石或含铁白云石交代。加大边的宽窄不均一，多数加大边宽度小于50μm，有时可达80μm，而临深1井3159m处的岩屑细砂岩中，石英加大边竟达100μm。
硅质胶结物的形成条件及硅质来源 石英次生加大的基本条件是酸性介质与丰富的SiO2来源，据本区的具体情况，孔隙水中SiO2可有以下来源：①来源于地表水和地下水。地表水的SiO2平均含量为13×10-6，地下水则可比之高几十倍，并可循环到几百米至上千米深处。②来源于石英压溶作用。压溶作用溶出的SiO2往往在受压颗粒附近的孔隙水中沉淀成石英次生加大边。在本区深部储层中，压溶作用和石英次生加大相伴出现，表明石英的压溶作用对SiO2来源起着重要作用。③来源于水下火山喷发。水下火山喷发可直接提供大量的SiO2，中央隆起带地区火山活动较多，石英加大相对发育。④粘土矿物的成岩转化可提供SiO2。⑤硅酸盐矿物的不一致溶解，以长石尤为重要。长石风化变为高岭石以及地层水作用下的不一致溶解都可放出SiO2，以钾长石为例，其反应式为：
4K[AlSi3O8]+8H2O→Al10[Si402]（OH）8+8SiO2+4K++4OH-+2H2O
影响SiO2溶解度的化学条件 ①pH值小于9时，石英在溶液中稳定，当pH增高到9～9.5以上时，石英的溶解度急剧增加，在此过程中SiO2的溶解度也相应发生变化。②温度对硅质胶结作用的影响较为复杂。随温度升高，非晶质氧化硅溶解度直线上升，而石英溶解度增加缓慢，因此温度升高，非晶质氧化硅大量溶解，使孔隙水SiO2饱和，形成有利于SiO2沉淀的条件。
从总的趋势上看，石英的自生加大是随埋深增加而增加，石英胶结作用是埋藏深度的标志。石英自生加大与颗粒表面性质也有一定关系。过厚的粘土膜会阻碍石英自生加大，粘土含量多时，有碍于硅质溶液的交替和沉淀。所以，通常泥质砂岩很少有石英自生加大。此外，一般细粒石英的自生加大要比粗粒发育，这是因为粒细棱角多、也比较粗糙，有利于石英自生加大的发生。
（3）长石胶结
在研究区较少见，主要以长石次生加大的形成出现。镜下加大边常很光洁，有时加大边又被溶蚀使边缘呈锯齿状或港湾状（图10-1E）。在扫描电镜下能谱分析表明，自生加大长石的钠长石为主要成分。
有利于形成自生长石的条件，除孔隙溶液中有足够的SiO2外，还必须是Al2O3浓度高、Na+/H+和K+/H+的活度比高、以及比较高的温度。
（4）铁质胶结
本区所见的铁质胶结物主要为黄铁矿。黄铁矿主要以三种形式产出：分散粒状、团斑状、脉状充填。另外，在商743井中还见到因受侵入岩烘烤而形成的顺层分布的黄铁矿。
黄铁矿可形成于成岩作用的各个阶段，是强还原介质条件下的产物。黄铁矿的生成与沉积物中所含有机质有关，有机质常含硫和碳，碳常被氧化，同时提供电子使铁转变成二价铁，并与硫结合成黄铁矿。
（5）粘土矿物胶结
砂岩中粘土胶结物主要是在成岩过程中形成的粘土矿物。本区砂岩中，粘土胶结出现较少。粘土矿物胶结总体随埋深的增加而有减少的趋势，但有时在深埋藏（>3000m）下仍可出现较多，如盘深1井中沙三段储层在4015m左右存在10%～15%的粘土胶结物，这些粘土矿物以伊利石为主。
4.交代作用
交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象。交代作用可以发生于成岩作用的各个阶段乃至表生期。交代矿物可以交代颗粒的边缘，将颗粒溶蚀成锯齿状或港湾状等不规则边缘，也可以完全交代碎屑颗粒，从而成为它的假像。晚期的胶结物可以交代早期的胶结物，交代彻底时甚至可以使被交代的矿物影迹消失，沉积物的面目全非，岩石的结构亦发生变化。与此同时，岩石的孔隙度和渗透率也会发生相应的变化。当交代过程中发生原地转化，新形成的矿物保持原有矿物的假像时，交代过程服从体积保持定律及质量作用定律。这种情况对孔隙度和渗透率的影响不大。
根据矿物的交代关系，可以确定矿物形成的顺序：①矿物假像：矿物的原始组分均已被交代，但其结晶习性得到完好的保存，交代矿物具有被交代矿物的假像。②幻影结构：矿物受到强烈交代作用，原生颗粒只留下模糊的轮廓叫幻影。③交叉切割现象：碎屑颗粒或自生的矿物被片形晶体或镶嵌结构的晶体所切割，被切割的颗粒是被交代的。④残留的矿物包体：中间被包裹的矿物为被交代矿物。
本区碎屑岩中常见的交代作用有以下几种：①碳酸盐胶结物交代石英、长石及岩屑颗粒，使颗粒边缘呈不规则状，甚至有些长石颗粒大部分或全部被交代（图10-1C、D）。其中，最常见的是含铁方解石对碎屑颗粒的交代作用。②碳酸盐矿物之间的相互交代，含铁白云石交代含铁方解石、方解石，或白云石交代方解石，即白云化作用。含铁白云石交代白云石也较常见。③碳酸盐矿物交代粘土矿物，含粘土基质的砂岩，其粘土矿物常被碳酸盐矿物交代，这种交代主要发生在成岩晚期。本区可见到自生高岭石被含铁白云石交代（图10-1F）。
以上的交代作用中，以第一种最为普遍且意义最大，因为这种交代作用使难溶的硅酸盐矿物颗粒变小或减少，而相应地易溶碳酸盐增加，为后期形成溶解孔隙打下基础。
5.重结晶作用
重结晶作用主要发生在碎屑岩胶结物及杂基中，其特征是小晶体结晶长大而形成大晶体。这种作用只在那些非常细粒的物质中发生。重结晶中形成的大晶体，它们是识别重结晶的重要标志。
本区沙河街组地层中重结晶作用总体较弱，主要有泥晶碳酸盐矿物及粘土矿物的重结晶作用。前者形成细—粉晶碳酸盐矿物，后者主要是泥质杂基重结晶，使得部分原杂基变为正杂基，在偏光镜下晶片较粗，表现一定的干涉色。泥晶碳酸盐矿物的重结晶，在侵入岩围岩中也出现，如商743井，由于辉绿岩的侵入对围岩发生烘烤，使得泥灰质页岩中的泥晶碳酸盐矿物重结晶形成粉晶或细晶碳酸盐矿物。
重结晶作用可严重影响砂岩的储集性，使孔隙性及连通性变差，但同时也往往造成丰富的微裂隙。由于本区沙河街组储层中重结晶作用总体较弱，因此重结晶作用并未对储层物性造成大的损害。
6.溶解作用与次生孔隙的形成
砂岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物等，包括最稳定的石英和其它硅质胶结物，在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作用。本区被溶解的碎屑组分主要是长石，胶结物中主要溶解对象是碳酸盐矿物。次生孔隙也包括少量由破裂作用和机械收缩作用形成的微裂隙。
如果溶解作用仅仅是砂岩中的原生胶结物被全部溶解掉，那么所形成的次生孔隙结构特征与原生孔隙完全一致；但如果碎屑颗粒与自生矿物溶解或部分溶解，则所形成的次生孔隙结构与原生孔隙有很大差别。形成早的次生孔隙，又可被后来的胶结物充填，交代矿物又可对碎屑颗粒和自生矿物进行再交代，以后可再度发生溶解。这样，砂岩的孔隙结构可以发生极大的变化。
长石的溶解在整个埋藏过程中均可发生，只是溶解程度不同。斜长石溶蚀现象主要位于中、深层碎屑岩中，有的斜长石普遍被溶蚀且很强烈，被溶的斜长石往往具有港湾状边缘，有的沿解理进行溶解，形成锯齿状边缘，具有聚片双晶的斜长石可被选择性地溶去其中一组。强烈溶解的斜长石可呈残骸状，甚至铸模状（图10-1B）。而碳酸盐矿物的溶蚀是深层溶蚀作用造成的，其中又以含铁方解石最为多见，被溶蚀的碳酸盐胶结物呈港湾状溶蚀边。大量的次生孔隙主要发生在晚成岩期A亚期，形成次生孔隙发育带。在成岩作用的其它阶段也可或多或少地发生碳酸盐和颗粒溶解，形成一定量的次生孔隙。
通过大量薄片的镜下观察，对惠民凹陷中央隆起带下第三系砂岩次生孔隙总结了以下几种成岩标志：
（1）部分溶解 可溶组分碳酸盐及斜长石等矿物部分溶解，孔隙边缘多呈不规则状或港湾状，残留物常具有溶蚀的外貌（图10-1B）。
（2）铸模孔隙 这是一种较多见的成岩标志，它是沉积颗粒、胶结物或交代物被完全溶解后保留了原颗粒形貌的一种孔隙结构。
（3）溶蚀颗粒 与孔隙相邻的石英、长石颗粒，其边缘常被溶蚀成不规则状或锯齿状（图10-1G）。
（4）伸长状孔隙 存在于碳酸盐矿物胶结的砂岩中，它是跨越多个颗粒的粒间孔隙，常呈不规则条状、折线状，常与局部溶解、溶蚀残骸、残余胶结物共存（图10-1G）。
（5）排列的不均一性 不均一性表现在同一薄片中的颗粒排列紧密、疏松不一致，甚至出现“漂浮状”颗粒。这是原生碳酸盐或成岩早期形成的碳酸盐胶结物分布不均匀造成的。
（6）组分内孔隙 在内部具有孔隙的组分中间，蜂窝状颗粒表明，在沉积后曾发生过淋滤作用（图10-1H）。
（7）贴粒孔隙 是在碳酸盐胶结的砂岩中紧靠陆源碎屑出现的一种孔隙，常呈叶片状、透镜状或串珠状分布于颗粒周围，它不可能是碳酸盐矿物沉淀时留下的孔隙，而是地下深处的酸性水溶液沿颗粒与胶结物之间的薄弱环节，把紧靠砂粒的碳酸盐胶结物溶去后形成的次生孔隙。
（8）特大孔隙 是指那些明显地大于孔隙周围最大颗粒的孔隙，边部往往留有难溶的“漂浮”颗粒存在（图10-1J）。
（9）破碎颗粒及张开的裂缝 这些现象在薄片中常可看到（图10-1K），它们无疑都是次生形成的。
7.粘土矿物的成岩转变
在沉积岩成岩过程中，随着埋深和温度的增加以及水介质条件的变化，会促使粘土矿物转变为新的矿物（表10-1）。各粘土矿物随埋深的增加其含量总体如下规律：高岭石、绿泥石以及伊/蒙混层粘土矿物趋于减少，伊利石则趋于增加（表10-1）。
表10-1 中央隆起带砂岩中粘土矿物X射线衍射分析成果表
二、成岩作用阶段划分
根据石油天然气总公司碎屑岩储层成岩阶段划分规范（应风祥，1992），结合本区具体情况，对本区碎屑岩储层成岩作用阶段进行了划分（表10-2）。
1.早成岩A期
埋深小于1500m，古地温小于70℃，Ro＜0.2，有机质未成熟。岩石疏松，弱固结—半固结，原生孔隙发育，主要成岩作用是机械压实和少量早期方解石胶结。机械压实使原生孔隙不断减少，砂质岩和泥质岩中，粘土矿物以高岭石和蒙脱石为主，Ⅰ/S混层中蒙脱石层的含量一般大于70%。
2.早成岩B期
埋深1500～2200m，古地温70～90℃，Ro为0.2～0.4，有机质半成熟，由于压实及碳酸盐胶结，岩石半固结—固结，孔隙类型为原生孔隙及少量次生孔隙。泥岩中的粘土矿物，蒙脱石开始明显向I/S层转化，蒙脱石在I/S混层中占50%～70%，处于无序混层状态。成岩作用以化学胶结作用为主，方解石及白云石是该阶段主要的成岩产物，压实作用退居次要地位，而碳酸盐矿物的交代作用也开始成为本阶段重要的成岩现象。
3.晚成岩A1期
表10-2 惠民凹陷西部中央隆起带成岩作用阶段划分表
埋深2200～3000m，古地温为90～120℃，Ro为0.4～0.75，处于有机质演化的成熟阶段。含铁方解石及含铁白云石逐渐成为该阶段主要的成岩产物，同时，交代作用占明显的主导地位。在此阶段，溶蚀作用也较强，长石、碳酸盐溶解，产生大量的次生孔隙，同时有石英沉淀。泥岩中的Ⅰ/S混层粘土矿物中蒙脱石占40%～30%。
4.晚成岩A2期
埋深3000～3600m，古地温为120～135℃，Ro为0.75～1.0，处于有机质演化的成熟阶段后期。长石、碳酸盐的溶解作用连续发生，自生石英、含铁方解石、含铁白云石仍为该阶段主要的成岩产物；石英的次生加大较强，局部出现不同碎屑颗粒的“焊合”现象，使孔隙度进一步减小。泥岩中的I/S混层粘土矿物，蒙脱石层仅占30%～15%。
5.晚成岩B期
埋深3600～3800m以下，古地温135～140℃以上，Ro＞1.0，有机质处于高成熟阶段。溶解作用较微弱，自生（含）铁白云石大量出现，石英加大属Ⅲ极，薄片下石英、长石加大边宽且较普遍，次生孔隙进一步减少，裂缝局部发育。泥岩中粘土矿物以伊利石及I/S混层等为主，I/S混层粘土矿物中蒙脱石层含量＜15%。
储层成岩作用的概念~
储层的成岩作用是指沉积物沉积之后，在没有岩石压力和岩浆热力的影响下向岩石转变过程中所有的物理和化学的变化［1］。现在通用的说法是：沉积物被埋藏以后，在较低的温度和压力条件下所经历的一切物理、化学和生物作用［2］。其研究重点是对那些引起储集岩物性变化的成岩事件（包括对孔隙的破坏作用和导致次生孔隙形成的作用）进行研究，探讨储层沉积后孔隙的演化规律，以此预测有利油气带。
沉积物被埋藏以后所发生变化的类型和强度取决于很多因素，气候和环境是其中的重要因素。对于常见的潮湿气候带的海盆环境，当沉积颗粒沉降至沉积表面而不再受扰动时，即可认为它已进入了开始转变为岩石的过程。这一过程是在开放系统中进行的，介质条件一般为酸性和氧化的性质，这个阶段可称之为同生作用阶段。
当沉积颗粒被一薄层沉积物覆盖而被埋藏以后，由于新生物质和新生矿物的生成与沉淀，上覆沉积物的加厚以及埋藏水的影响，导致了压实作用，松散沉积物的孔隙度逐渐变小，并逐渐被胶结成为固结的岩石，这就是变化的第二阶段，可称为成岩作用阶段。
沉积物固结成岩石后，其中所含的有机质的分解和细菌的作用趋于终结，此时，上覆的沉积物已有足够的厚度，已埋藏至这一深度的沉积颗粒要遭受到较大的压力和温度的影响。疏松的沉积物转变成固结的岩石以后，由于应力的作用，会产生一些裂隙，可导致外来的气相和液相物质的渗入，因而此时岩石所发生的变化是在较高温度和压力影响下，以及有外来物质加入的情况下进行的。作用的趋势是在这些新的条件下建立新的平衡，表现为已固结的岩石中所发生的成分、结构和构造方面的变化，这个阶段称为成岩后生作用阶段。
当被埋藏在较深处的固结的沉积岩上升至地表时，又进入了一个完全不同的新的环境。新环境中的氧逸度、二氧化碳以及温度、压力等条件有很大的不同，加之渗透水和地下水的作用，特别要指出的是在此环境中生物和有机质的作用，因而可能大大改变原来岩石的面貌。此时，一些矿物被溶蚀，元素被水带走，一些新生矿物沉淀出来，使储集岩的孔隙发生很大变化，此阶段称为表生成岩作用，它是在开放系统中进行的。
上述的过程是潮湿气候带的海盆演化的特征，在干旱气候带的大陆或盆地、火山作用带以及冰川作用带，其条件、作用的方式、变化的实质以及变化的阶段诸方面均有不同，但变化总是贯穿着平衡的建立-破坏-平衡的再建立的过程。
根据对砂岩孔隙演化和物性变化的不同影响，富县地区延长组储层成岩作用可分为破坏性和建设性两大类，下面分别加以论述。
（一）破坏性成岩作用主要类型及特征
1.压实、压溶作用
压实、压溶作用是使岩石密度增大、原生孔隙度大幅降低的主要成岩作用。压实作用的强弱主要与岩石埋深、地温及碎屑矿物组分等有关（郑浚茂等，1989；刘宝珺等，1992），浅埋藏时以机械压实作用为主，随着埋深加大代之而发育压溶作用。
富县地区延长组砂岩中，石英含量相对较低（平均在42%以下），而“抗压实性”差的塑性碎屑长石、岩屑等含量较高，这在很大程度上导致压实作用极为强烈。主要表现为云母、长石等片柱状矿物明显的定向排列（图版Ⅳ-3，Ⅳ-4），泥质、黑云母等塑性碎屑发生弯曲变形、波状不均匀消光，长石双晶纹弯曲、断裂、错位，部分石英颗粒波状消光，以及少量云母挤入碎屑颗粒间成假杂基，杂基致密，颗粒间普遍为线接触。而部分碎屑颗粒呈镶嵌接触、凹凸接触（图版Ⅳ-1—Ⅳ-3，Ⅳ-6，Ⅶ-8），是压溶作用使岩石组分发生重新分配的结果。总之，本区强烈的压实作用对延长组储层物性变差影响极大。
2.胶结作用
胶结作用是物质沉积后因自生矿物在孔隙中的沉淀而导致沉积物固结的成岩作用（刘宝珺等，1992），它是一种极其重要的破坏性成岩作用。本区延长组砂岩胶结作用类型众多且强烈，根据胶结物成分主要可划分为粘土矿物、碳酸盐和硅质3种胶结作用。
1）粘土矿物胶结作用。区内延长组粘土矿物胶结作用主要为绿泥石胶结、次为伊利石、伊/蒙混层（含量为5%～30%）及少量高岭石胶结（表6-3～6-5）。
其中，绿泥石胶结物特别普遍（含量为60%以上），它是由黑云母等陆源碎屑风化产物结合而成。单个自生绿泥石晶体呈微粒状、针状、针叶状附着在碎屑颗粒边缘，形成薄膜状胶结和粘土衬边；集合体则呈“绒毯状”附着在碎屑颗粒之上，垂直孔隙壁生长并对碎屑颗粒有不同程度的交代（图版Ⅴ-4，Ⅴ-5）。据其产状判断，绿泥石胶结主要有早晚两期：早期绿泥石薄膜平行碎屑颗粒边缘分布；晚期则多形成于石英次生加大边之后呈栉壳状环边生长，薄膜一般厚2～5μm。局部可见绿泥石薄膜的菱铁矿化（图版Ⅳ-6）或向伊利石转化。
表6-3 富县地区延长组砂岩电子探针测试结果（wB/%）
续表
伊利石常呈毛发状，伊/蒙混层呈网格状生长（图版Ⅳ-6，Ⅳ-7）。此外，局部可见长石风化后形成的书页状高岭石（含量为3%～15%）（图版Ⅴ-8，Ⅵ-1）充填孔隙。
绿泥石、伊利石在孔隙中以孔隙衬垫、孔隙充填式为主，主要形成晶间束缚孔隙（图版Ⅳ-7），孔径小于 1μm且连通性差。因此，粘土矿物胶结极大地影响了储层的物性条件。
2）碳酸盐胶结作用。本区延长组砂岩碳酸盐胶结物主要有方解石、白云石、铁方解石、铁白云石及少量菱铁矿显微晶集合体等（图版Ⅲ-4-6，Ⅵ-3，Ⅵ-4，Ⅵ-6；表6-3）。它们常以基底式、孔隙式胶结类型出现，且以前者为主。按照形成时间先后，碳酸盐胶结物主要可划分为早、晚两期。早期碳酸盐胶结物，主要形成于早成岩期、表生或浅埋藏期，多为泥晶方解石和泥晶白云石，充填于碎屑颗粒间，对溶蚀作用特别敏感而普遍被强烈溶蚀，因而一般含量不高。晚期（浅埋晚期—深埋期）碳酸盐胶结物，是最主要的和保存尚好的一类碳酸盐胶结物，包括（含）铁方解石、（含）铁白云石，含量一般为5%～10%，最大可达30%以上，遭受的溶蚀作用不强烈。（含）铁方解石一般呈中细晶他形粒状，充填于粒间孔隙中，发橙红色光（图版Ⅲ-4—Ⅲ-7）；常常伴随胶结过程而交代碎屑颗粒及其次生加大边和早期碳酸盐矿物，尤其易于交代斜长石和中基性喷出岩岩屑；当含铁方解石胶结交代作用强烈时，可形成假基底式胶结，大大降低孔隙度。含铁白云石既有自形晶，也有半自形晶，多充填孔隙；常交代碎屑颗粒、胶结物和基质；可见含铁白云石包围白云石或方解石，说明它形成于二者之后。
3）硅质胶结作用。本区硅质胶结物有石英次生加大和他形自生石英两种，以前者为主。石英加大边含量一般较少，部分可达 1%～3%，多见Ⅰ—Ⅱ级次生加大边，局部见Ⅲ级（图版Ⅵ-8，图版Ⅶ-1）。石英的次生加大边常比原颗粒光洁，两者的界限可借助于石英颗粒边缘的粘土薄膜或氧化铁等杂质来确定，也可在阴极发光或扫描电镜下进行区分（图版Ⅴ-5—Ⅴ-7，图版Ⅵ-8，图版Ⅶ-1）；石英次生加大强烈时，可使颗粒恢复其面平棱直的规则几何外形。石英次生加大边又见被溶蚀成港湾状，或被含铁方解石、含铁白云石交代。石英次生加大的强度与粘土矿物和石英碎屑粒度大小等关系密切，过厚的粘土薄膜会阻碍石英次生加大，因此一般泥质砂岩很少有石英次生加大；细粒石英的次生加大强于粗粒，是因为细粒棱角多、较粗糙，比表面大，有利于石英自生加大的发生。由于石英次生加大造成石英碎屑呈镶嵌接触，从而导致岩石致密化，严重堵塞孔隙、喉道，使喉道变成弯片状或缝状，极大地降低了储层孔渗性。
4）长石胶结作用。本区长石胶结作用不如硅质胶结作用强烈，长石胶结物含量极少（一般均小于1%），主要为长石的次生加大，次为自生加大的钠长石（表4-3）。其次生加大边较光洁，可见次生加大边被溶蚀呈锯齿状、港湾状，使碎屑颗粒由原来的点接触变成线接触，甚至凹凸镶嵌接触，大大降低储层孔渗性。
5）浊沸石胶结作用。浊沸石是火山岩屑等颗粒蚀变的产物。在鄂尔多斯盆地陕北斜坡北部靖边—安塞等地延长组砂岩中沸石含量较高，其形成可能主要与盆地北部阴山褶皱带和北东东部吕梁山古陆，从二叠纪末一直到三叠纪所发生的强烈火山和岩浆活动关系密切。由于火山和岩浆活动的影响，在钻井剖面上延长组下部夹有多层中酸性火山碎屑岩、凝灰岩，为沸石的形成及其胶结作用奠定了物质基础（孙肇才等，1974）。由于沸石胶结作用和溶蚀作用明显，溶蚀形成的粒间孔大大改善了储层。
表6-4 富县地区延长组砂岩 X射线衍射测试结果
表6-5 富县地区延长组泥岩 X射线衍射测试结果
但是，本区延长组中沸石含量不高，仅部分样品可见沸石胶结和溶蚀现象（表6-3），这可能与本区延长组物源主要来自于盆地东南部边缘隆起区等因素有关。本区所见的沸石，或呈斑状分布或呈孔隙充填式产出，对孔隙起阻塞作用，但又起到支撑作用，使颗粒免遭强烈压实，为后来次生孔隙的发育提供物质基础。总体上，本区延长组砂岩浊沸石胶结作用较弱，对孔隙演化影响不大。
综上所述，本区延长组砂岩强烈的胶结作用、尤其是强烈的碳酸盐胶结作用，严重降低了储层孔渗性。但同时也应客观评价早期胶结作用（石英次生加大、方解石胶结等）的积极意义，它一方面减小了孔隙空间，另一方面又阻碍了早期胶结后压实作用的继续，还为晚期溶蚀孔的形成提供了物质基础。
（二）建设性成岩作用主要类型及特征
1.溶蚀作用
溶蚀作用是砂岩中非常普遍的一种成岩作用，也是砂岩次生孔隙形成的主要作用，因而成为储层改善的重要原因。砂岩中的任何碎屑、杂基、胶结物等，包括最稳定的石英和其他硅质胶结物，都可在一定条件下发生不同程度的溶解，而且溶蚀作用可贯穿准同生期直至抬升暴露表生成岩期的全过程。
富县地区延长组砂岩溶蚀作用，大致可分为3个时期：①准同生期，石英、长石、岩屑等碎屑边缘微弱溶蚀成港湾状，但溶蚀形成的空间因压实作用而被挤入的泥质杂基所充填而失去意义。②浅埋藏期，因温度、压力升高，原生孔隙减少而孔隙流体沿颗粒边缘加速运动，使颗粒边缘不同程度溶蚀而形成粒间溶蚀扩大孔隙，但又常被后来的方解石、白云石胶结物所充填而失去有效性，还有填隙物（粘土杂基、碳酸盐矿物、自生矿物）及少量石英次生加大边被溶解，使颗粒形成不规则边缘、溶解残余结构及粒间溶孔；③深埋期（侏罗纪晚期—白垩纪早期），因有机质演化成烃而释放大量羧基和酚基，它们溶于地层水形成大量羧酸，对长石、方解石等碎屑颗粒和胶结物产生溶蚀作用而形成粒间溶孔、粒内溶孔、溶蚀缝、铸模孔、晶间溶孔等次生孔隙（图版Ⅴ-4—Ⅴ-6，Ⅶ-1，Ⅷ-6），孔隙大小一般为0.05～0.25 mm，含量为 3%～5%，但这类孔隙又多被后期（铁）方解石、（铁）白云石或沥青所充填。
总体上，本区延长组砂岩中，对孔隙建设性意义最大的溶蚀作用主要是发生于深埋期、与烃源岩有机质成熟期相匹配的溶蚀作用，由此形成的部分溶孔因被沥青或原油充填而成为有效孔隙，而其他时期的溶蚀作用所形成的孔隙因后期的胶结物充填而失去意义。由于延长组中因溶蚀作用形成的孔隙保存下来的较少，因此很大程度上导致了本区延长组特低渗砂岩储层的形成。
2.交代作用
交代作用是一种矿物替代另一种矿物的现象，可出现在成岩作用的各个阶段甚至表生期，常常伴随溶蚀作用而发生。区内常见的交代作用有：①方解石沿碎屑颗粒边缘、解理缝边缘交代长石、石英及其次生加大边及岩屑，使碎屑颗粒边缘不规则，甚至有些长石颗粒大部分或全部被交代，方解石交代石英成孤岛状，最常见的是含铁方解石对碎屑颗粒的交代作用。②碳酸盐矿物之间的相互交代，含铁白云石交代含铁方解石、方解石、白云石，或白云石交代方解石，即白云石化作用。③碳酸盐矿物交代其他矿物，碳酸盐矿物交代粘土矿物（主要发生于成岩晚期），自生高岭石被含铁白云石交代。偶见白云石交代长石、石英等。④粘土矿物交代碎屑等矿物，常见粘土矿物（泥质）部分交代长石、石英，可见长石被高岭石化、绢云母化、绿泥石化、伊利石化（图版Ⅴ-7）等，少量高岭石交代石英。由于交代作用过程中遵循体积保持定律和质量守恒定律，因此它对岩石的孔隙度和渗透率的影响不会很大。
3.破裂作用
构造缝、层间张裂缝、压裂缝、扭裂缝等多种裂缝，可以大大地改善储层砂岩孔渗性。但是，由于富县地区长期处于构造活动相对稳定区，岩石中塑性碎屑颗粒较多，因此延长组砂岩中破裂作用不普遍。尽管露头剖面、岩心及显微镜下局部可见一些层间裂缝、压裂缝等类型的裂缝，但多为微细裂缝并常被方解石充填（图版Ⅰ-5，Ⅰ-12，Ⅱ-5，Ⅳ-3，Ⅶ-8，Ⅷ-7）。因此，区内较弱的破裂作用对延长组储层没有太大的改造意义。
成岩作用的定义
答：但要注意的是，上述两个过程不是彼此孤立的，而是彼此相关和制约的，比如一些胶结作用（尤其是早期的胶结作用）可以使得压实作用受到抑制，并使得粒间孔隙体积得以保存。按对储层储集空间的影响，可以将成岩作用分为：①加强性成岩作用，使孔隙度增加，典型的如溶解作用；②破坏性成岩作用，使孔隙度减少...
储层物性的影响因素分析
答：压实作用贯穿于整个埋藏成岩期。压实程度随上覆压力的增加而增加,但随着胶结作用影响(抑制压实作用),压实作用对储层影响趋于减少。 2.胶结作用 研究区的浊积砂体中胶结成岩作用普遍存在,其胶结物主要为碳酸盐矿物、硅质胶结物以及自生粘土矿物等,这些胶结物对储层物性起到了破坏作用,成为影响该区储层物性的主要...
克夏地区火山岩成岩作用与孔隙演化
答：克夏地区火山岩及火山碎屑岩典型的成岩作用类型包括压实作用、 冷凝收缩、交代和蚀变作用、胶结及充填作用、溶蚀作用等。 不同成岩作用具有不同的形成条件及特征, 对储层物性的影响各不相同。 (1) 压实作用和冷凝收缩 压实作用是一种对储层物性具有破坏性的成岩作用。分选相对较好的中粗火山角砾岩抗压实能力较强...
储层岩性特征
答：岩石中偶见高岭石、绿泥石等其他矿物；石英、长石次生加大现象较普遍；岩屑主要为中酸性喷出岩、火山碎屑岩（主要是凝灰岩），少量变质岩（石英岩、千枚岩等）。方解石胶结物含量1%～35%。砂岩分选性中等—好，颗粒次棱角状次圆状，其接触方式为线状和凹凸状。2.火成岩储层 目前钻井揭示的火成岩储层主要...
海相碳酸盐岩储层基本特征
答：中国海相盆地发育多套碳酸盐岩储层（见表1-1），它们主要构成天然气储层，在油藏储层中所占比例很小。1.海相碳酸盐岩时代老，经历复杂的成岩作用，储集空间以溶蚀孔洞和裂缝为主，物性、厚度变化大 中国海相碳酸盐岩主要集中在下古生界，甚至包括中上元古宇，其次是上古生界—三叠系，新生界等年轻...
合肥坳陷的储层特征及评价
答：其中碎屑岩储层主要发育于上古生界石炭-二叠系,以及中-新生界的侏罗系、白垩系和古近系,是此次重点研究的对象;碳酸盐储层主要分布于下古生界及其以下地层,目前有关资料较少。 1.储层的物性特征 (1)常规物性特征 储层的常规物性是指孔隙度和渗透率等。研究结果表明,合肥坳陷中-古生界碎屑岩储层的孔隙度和渗透率...
油藏描述的储层地质特征包括哪些
答：还有火山碎屑岩、岩浆岩、变质岩、泥岩、硅质岩等.②储集岩的岩石学特征：岩石学特征是储集岩的基本特征,不同成因的储集岩具有不同的组分,结构、构造特征各不相同,区别很大.③储集岩的主要含油物性：含油物性包括孔隙度、渗透率和饱和度.④成岩作用与孔隙演化研究：储层孔隙类型是控制其储集性的因素...
沙砾岩储层的特点?越详细越好
答：应用岩心、测井资料以及大量的分析化验数据对该区砂砾岩体储层特征及成岩演化差异性进行了研究。结果表明：盐家地区沙四段上亚段储层岩性以含砾砂岩为主;储层物性受沉积相带控制,近岸水下扇扇根亚相物性最差,扇中亚相物性最好,扇缘亚相物性变差。在成岩演化方面,扇根成岩作用主要以压实作用和强烈...
成岩作用对储层发育的控制
答：范围内有两个相对应的峰值区，显示此3个深度范围应该对惠州凹陷深层储集砂岩有 利，可以看出，在垂向剖面上，泥岩段中的有机酸总浓度在2800～3000m、3500～3700m、由前述研究已知研究区深层储层成岩强度主要处于中成岩阶段B期，有机质演化主体已 达到高成熟阶段，并已经历了多期次的溶蚀作用和次生...
有效储层控制因素及分布
答：图3-4-25 济阳坳陷石炭系—二叠系储层孔隙度与沉积相 图3-4-26 济阳坳陷石炭系—二叠系储层渗透率与沉积相 （2）成岩作用 石炭系—二叠系砂岩储层成岩作用强烈，类型多样，是影响储层储集性能的重要因素，主要包括压实、胶结、溶解和裂缝作用等。1）压实作用：机械压实作用比较强烈，表现为颗粒间...
