1.2.2储层成岩与成藏关系研究及其成果

在油气成藏过程中，储层中所发生的流体—岩石、有机—无机相互作用不仅受控于盆地类型、沉积环境及储集岩的结构构造和矿物组成特征，而且还受到构造运动、油气运聚过程、烃源岩类型和热演化特征以及储层成岩演化阶段等多种因素的制约。近十几年来，随着油藏储层中有机—无机相互作用机制的深入研究以及流体包裹体分析测试技术和成岩自生矿物分析技术，尤其是同位素年代分析技术的不断提高，油藏储层研究已经从宏观向微观、定性向定量方向发展。对油藏储层进行研究的目的已不仅限于为了掌握储层孔隙演化规律和对储层物性进行预测。目前许多学者通过对储层微区和超微区固相、液相及气相组分的定量分析，重构了油气藏的运聚过程，确定了油气成藏期次和成藏年代，并取得了大量的研究成果。

烃源岩—储集岩系统是盆地埋藏演化过程中一个完整、统一的有机—无机相互作用体系，而不同期次、不同相态和不同性质的流体活动则是联系这一系统的重要纽带。随着埋藏深度加大、温度升高，烃源岩中有机质将由未熟—低熟—成熟—高熟—过成熟方向演化，相应地储集岩也由早成岩阶段A，B期向晚成岩阶段A，B，C期渐次演变，并形成不同演化时期特征的自生矿物组合和成岩组构。通过烃源岩—储集岩系统内不同类型的有机—无机反应，储集岩中那些具有成因标志的自生矿物在其形成过程中，可以捕获烃源岩在不同演化时期释放出来的不同类型的烃类，并以多种赋存状态保留在储集岩中，成为人们研究地质历史时期不同油气充注期流体组成特征的重要化石证据。

在正确的野外地质调查、沉积体系及沉积相研究基础上，室内的各种测试分析工作对研究成岩作用是十分重要的。传统的成岩作用研究手段，如铸体薄片、电镜扫描、X衍射、阴极发光薄片法乃至各种钻井、测井、地震资料仍将在研究中发挥重要作用，它们是认识各种成岩现象，获取各种成岩参数不可替代的重要手段。现代的一些高精度、高灵敏度的技术方法的应用，对于解决成岩理论问题具有重要意义。目前，随着日益成熟的油藏储层固体、流体微区定量分析技术的迅猛发展，使得详细研究储层成岩与成藏关系成为可能。

近年来，国内外有关这方面研究取得了一定的成果和进展。

（1）通过对储层中自生矿物的定量分析，确定各期次烃类注入的时间及顺序。成岩作用贯穿着储集岩的整个埋藏过程，成岩反应受孔隙流体、介质环境pH、组分、温度、流体流动和交换等因素控制，储集岩中自生矿物的形成是水—岩作用的结果。烃类流体注入储层后改变了其中的地球化学环境，使某些矿物的生长受到抑制，甚至发生溶解或蚀变，同时也会形成另外一些矿物。油藏储层中自生矿物的形成和演化与储集岩埋藏过程（包括时间、深度、温度等的变化）和孔隙流体的地球化学环境变化密切相关，而油气的大量侵入可抑制储层中自生黏土矿物的生长，因此近年来许多学者通过对自生矿物的研究来确定油气成藏时间。由于油气聚集过程中水—油—岩相互作用（包括从早期富含有机酸溶液进入储层直至晚期油气大量注入），对油藏储层中自生矿物的形成和转化产生着重要影响，许多自生矿物（最常见的有自生石英、长石、方解石和白云石等）在生长过程中均可捕获流体形成大量包裹体（包括有机包裹体）。Heydari通过对密西西比州布莱克溪油田上侏罗统斯马科弗组埋藏阶段有机—无机相互作用的深入研究后发现，3个显著的埋藏成岩作用阶段与3个有机质成熟阶段相对应：生油窗前成岩作用以沥青前方解石胶结物沉淀为主；生油窗内成岩作用以含水层内白云石和硬石膏沉淀及油柱内固体沥青形成为特征；生气窗内成岩作用以热化学硫酸盐还原（TRS）为主，导致了烃类破坏、硬石膏溶解、大量H2S和CO2形成以及沥青后方解石胶结作用。Surdam等经过对烃类与矿物之间氧化—还原反应的详细研究指出，当油气进入含矿物氧化剂和碳酸盐或硫酸盐粒间胶结物的砂岩中后，烃类（原油中饱和烃和芳烃）可被赤铁矿（或硫酸盐类）氧化成含氧有机化合物，而赤铁矿（氧化剂）则被烃类还原成黄铁矿（或绿泥石）。Hogg等通过对北海Alwayn地区储层自生伊利石矿物K-Ar定年与成岩流体发展史的对比研究，指出该区砂岩储层在石油侵位之前存在大量自生伊利石形成作用。王飞宇等通过对塔里木盆地塔中和塔北隆起石炭系东河砂岩伊利石的K-Ar和Ar-Ar年龄测定，确定伊利石的年龄为240～290Ma和小于80Ma。此外，通过对储层中成岩矿物稳定同位素的分析，可提供有关储集岩中胶结物的来源、沉淀温度和相对形成的时间等信息。因此，通过对储层自生矿物的定量分析，不仅可以确定自生矿物的形成时间、顺序和形成环境，而且还可以确定烃类注入的时间，提供充注时流体特征等信息。(www.xing528.com)

（2）通过对储层中有机包裹体组分的定量分析，判明早期注入流体有机质成分和充注条件。在含油气盆地油气藏形成初期，伴随着储层自生矿物的生长，在其解理、裂隙或晶体缺陷中常可形成大量流体包裹体。随着储层含油饱和度的增加，矿物与流体之间的反应受到抑制或中止，自生矿物的生长逐渐停止。因此储层流体包裹体不仅直接记录了油气成藏的条件和过程，也使早期注入储层的烃类流体得到了良好的保存。由此可见，通过对储层中有机包裹体组分的定量分析，可获得油藏中早期注入烃类成分等重要信息，并可以弥补传统方法的不足。通过对流体包裹体中有机质成分与油气藏中有机质成分的定量分析与对比，可确定各期次烃类流体的成藏贡献。对流体包裹体成分的分析，最常用的是采用微区微束分析方法（包括显微荧光光谱、FI～IR、激光拉曼光谱等）。这种方法主要分析包裹体中气体和轻烃组分。近年来，越来越多的研究者使用化学抽提和物理破碎相结合的方法，从分子级水平研究烃类包裹体生物标志化合物特征，并取得良好的效果。这为实现油藏储层内烃类组分与烃源岩的分类对比，判明油藏中不同充注期次烃类流体的来源奠定了基础。

（3）通过对油藏储层的依次抽提，检测早期注入油藏烃类的地球化学特征。Wilhelms等通过对油藏储层中残余沥青的微观分布和分子分馏作用的深入研究后指出，早期进入孔隙的石油将强烈地与矿物颗粒接触并相互作用，而后续的石油吸附在早期石油的表面。并认为那些封闭和滞留在极性化合物内和吸附于矿物表面的早期进入储层的烃类，由于它们的流动性受阻，可能会保留一些最初的特征，即大都具有较低的成熟度、脂肪酸中重质组分偏多和极性化合物的浓度较高等，这就是洋葱皮模型的核心思想。据此，Wilhelms等提出运用依次（分步）抽提法来检测早期注入油藏烃类的地球化学特征。近期的研究表明，运用依次抽提法不仅可以有效地测定包裹体中的中—高分子量烃类，而且可以测定吸附于储层封闭孔隙矿物颗粒表面的早期注入烃类的有机质组成特征。研究结果证明，储层中游离烃、封闭烃及束缚烃的地球化学特征常具有明显的差异。这反映了许多油藏中不同充注期次的烃类来源于不同的烃源岩。

综上所述，随着油藏储层自生矿物和包裹体定量分析技术的提高，近年来许多学者通过对储层自生矿物及包裹体的有机质分布定量和半定量分析研究，解决了许多有关储层流体—岩石作用机理、油气运聚过程及成藏期次和成藏年代等问题，并取得了许多重要成果和进展。毋庸置疑，油藏储层中的自生矿物和包裹体是记录了大量油气成藏条件及各充注期次烃类特征等信息的固体、流体微化石。因此，通过各种先进的分析测试手段，对油藏储层内有机—无机相互作用信息进行系统提取，势必成为研究多源多期复杂油藏不同充注期次烃类特征、来源及混合作用的最佳研究途径，也是今后储层成岩与成藏关系研究发展的一个重要方向。