4.3.2.1 酸性和碱性成岩环境的特征矿物和组构
处于酸性成岩环境下的砂岩多表现为弱压实，颗粒之间以点—线接触为主，粒间孔发育，连通性好。常见烃类充注在粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔中，长石和岩屑普遍发生溶蚀，形成自生高岭石和石英次生加大边+各类次生溶蚀孔隙+岩屑绢云母化组合。简而言之，酸性环境的特征就是：长石溶蚀+次生溶孔+自生高岭石+石英次生加大。酸性成岩环境多形成于晚成岩A期。
处于碱性成岩环境下的砂岩多表现为强压实，颗粒之间以线接触为主，粒间孔不发育，次生孔隙连通性较差。多见气态烃类充注在粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔中。晚期连晶状的含亚铁碳酸盐充填各类孔隙，并强烈交代碎屑石英颗粒。简而言之，碱性环境的特征就是：强压实+石英溶蚀+晚期亚铁碳酸盐充填、交代。碱性成岩环境多形成于晚成岩A期的晚期和晚成岩B期。
4.3.2.2 酸性成岩环境鉴别标志及演化机制
碎屑沉积物在早成岩阶段A，B期和中成岩阶段A期，即古地温90℃，镜质体反射率Ro变化为0.5%～1.3%，有机质由生化甲烷演化至凝析油湿气阶段这一成岩时期，烃源岩—储集岩成岩体系流体中具有多种酸来源，如①赋存在泥质岩中的有机质在成岩早期可迅速腐烂分解，释放出CO2和氮，同时形成大量腐殖酸。②随着埋藏深度增加，温度升高，干酪根中的含氧基团因热裂解作用和矿物氧化剂（如黏土矿物中Fe3+）和聚硫化物引起的化学降解作用而断裂，可形成大量有机酸。③甲烷与脱硫菌反应和硫酸盐-有机质（烃）的氧化还原反应也可形成有机酸。④干酪根和其他含氧有机质经氧化作用产生CO2，其进入孔隙流体中可形成碳酸。此外，进入储层中的原油在热解作用下仍能形成大量有机酸，说明在这一成岩时期，成岩流体中具有多种持续不断的有机酸和碳酸来源。由于沉积物在埋藏后迅速被压实，烃源岩中的孔隙水和黏土矿物中的层间水、部分结构水被挤压排出，并将各种有机酸和碳酸溶解形成酸性流体进入储集岩的孔隙系统中，此外，由于这一时期压实迅速，烃源岩—储集岩体系内部较为封闭，有机酸阴离子在一定的温度范围内（80～120℃）控制了孔隙流体的pH，使地层水始终保持着酸性状态，从而形成酸性成岩环境。
富含有机酸和碳酸的酸性孔隙流体是与储集岩中碎屑矿物组分发生反应的主要动力和介质，也是部分反应产物溶解迁移的载体。研究表明有机酸钙盐的溶解度比碳酸钙、碳酸氢钙的溶解度大几个数量级，而且碳酸也是溶解铝硅酸盐矿物的主要溶剂之一。酸性成岩环境形成于烃源岩—储集岩系统中有机—无机反应最活跃时期，与油气生成运移和聚集关系也最为密切，同时也是各种流体—岩石相互作用对储层孔渗系统的产生、破坏和改造最为显著的阶段，在此阶段发生的主要成岩作用包括：压实、压溶作用；胶结作用和溶解作用，并形成相应的成岩组构和成岩矿物组合。
华庆地区长6、长8砂岩酸性成岩环境的主要标志为：
（1）石英次生加大边生长、自形石英单晶体或晶簇生成。
（2）长石类和碳酸盐胶结物发生溶解。
（3）次生溶蚀孔隙形成。
（4）粒间自生高岭石集合体充填。
（5）烃类侵位。
详见图4-18。
图4-18 华庆地区长6、长8砂岩酸性成岩环境的主要标志
4.3.2.3 碱性成岩环境鉴别标志及形成机制
当烃源岩中有机质演化程度升高，形成大量凝析油和湿气时，有机酸遭到破坏，脱羧基作用减弱，CO2来源减少，加之各种成岩蚀变反应对有机酸的消耗，必然导致孔隙流体性质逐渐由酸性向碱性演变。研究表明，水的酸碱度在Ro为1.0%～1.3%演化阶段，产生了由酸性—碱性的变化。当pH大于9时，有机酸浓度达16061.22×10-6，当pH等于9时，有机酸浓度则下降至1402.38×10-6，说明随着有机质演化程度升高，有机酸被破坏，导致成岩环境地球化学性质由酸性向碱性逐渐变化。(www.xing528.com)
成岩环境的转变必然会对烃源岩—储集岩这一有机—无机成岩体系中所发生的各种流体—岩石相互作用产生巨大的影响。从成岩作用的角度看，原先在酸性成岩环境中的成岩事件如氧化硅胶结和长石类矿物成岩蚀变反应受到抑制，甚至消失。而新的成岩事件开始活跃。在成岩过程中碱性环境是普遍和持续的，酸性环境是阶段性的和局部性的（图4-19）。
图4-19 华庆地区长6、长8砂岩碱性成岩环境的主要标志
在研究区长6、长8砂岩中观察到的最普遍的成岩作用就是长石质骨架颗粒溶蚀、烃类侵位、石英次生加大、伊利石形成以及晚期含铁方解石交代物形成，自形铁方解石析出，反映出储层总体还是呈现酸性成岩环境的特征，但晚期含亚铁碳酸盐的出现表明储层环境已经开始向弱碱性转变，总体而言，这种酸性向碱性过渡时期的成岩环境特征也是有利于高渗储层形成的。
4.3.2.4 酸性和碱性成岩环境演化机制分析
通过不同成岩环境特征矿物组合出现的深度和有机酸演化的特征分析，认为酸性和碱性成岩环境演化机制主要受控于烃源岩中干酪根和外围含氧羧基和酚基通过热裂解产生一元和二元水溶性羧酸以及酚类（图4-20）。
图4-20 油田水中二元有机酸浓度与总羧酸分布关系
（1）在80～120℃范围内羧酸阴离子浓度可高达5000～10000mg／L。
（2）羧酸及酚类可使Al溶解度增加3个数量级。
（3）钙羧酸盐溶解度高且不稳定，可促进次生孔隙的形成和保存。
（4）随着有机酸的消耗，成岩流体性质由酸性向碱性转化。
从图4-21中可以清楚地看出，不同成岩阶段所发生的成岩作用类型、先后关系及其组合特征以及相应的储层效应，均明显受控于有机酸浓度曲线的变化，这在机制上很好地解释了酸性和碱性成岩环境演化的内在制约因素。
图4-21 有机酸浓度曲线与不同成岩阶段典型成岩特征组合的演变关系
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