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富有机质页岩沉积环境中的压实作用

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:压实作用或物理成岩作用是指泥质沉积物沉积后在其上覆水体或沉积层的重荷下,或在构造变形应力的作用下,发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。从整体上看,泥质沉积物中的压实作用是泥页岩中最重要的成岩作用,可以发生在成岩作用的各个时期,在沉积物埋藏的早期阶段表现得比较明显。砂和碳酸盐沉积物受压实作用的影响则较小。

富有机质页岩沉积环境中的压实作用

压实作用或物理成岩作用是指泥质沉积物沉积后在其上覆水体或沉积层的重荷下,或在构造变形应力的作用下,发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。从整体上看,泥质沉积物中的压实作用是泥页岩中最重要的成岩作用,可以发生在成岩作用的各个时期,在沉积物埋藏的早期阶段表现得比较明显。它不仅使泥质沉积物固结成岩,而且使岩石的组成、结构和物性都发生变化。泥页岩压实作用主要有两种结构上的变化:① 孔隙水被排出、孔隙度减小;② 原生絮凝团被压破,形成片状质点趋于平行排列。新鲜软泥的孔隙度可达90%以上,但其压固成页岩后,孔隙度不足20%。砂和碳酸盐沉积物受压实作用的影响则较小。图5—1为砂岩及页岩的孔隙度和埋藏深度的关系图。

图5—1 砂岩及页岩的孔隙度与埋藏深度的关系(于炳松等,2012)

泥页岩由于泥质含量高,抗压实能力弱,富有机质泥页岩的压实程度一般较高,在一些样品中可以见到缝合线。泥质定向分布,成层性好,碎屑颗粒含量高的部分抗压实能力较强,碎屑颗粒与泥质之间呈凹凸接触(图5—2、图5—3)。

图5—2 压实作用在鄂尔多斯盆地三叠系延长组页岩中的响应(耳闯,2013)

(a)永860井,1 846.82 m,长7段,纹层状泥岩,碎屑颗粒与泥质凹凸接触,SEM图像
(b)杏2008井,1 542.00 m,长9段,片状伊利石,SEM图像;G—颗粒

图5—3 压实作用在渝东南渝科1井下寒武统牛蹄塘组页岩中的响应(www.xing528.com)

(a)渝科1井,24.95 m,下寒武统牛蹄塘组,碎屑颗粒与泥质凹凸接触,SEM图像
(b)渝科1井,46.40 m,下寒武统牛蹄塘组,泥质层定向排列,SEM图像

富有机质页岩在压实过程中往往因为沉降速度快,排水不畅,加上由于温度升高而发生的生烃作用,会产生欠压实和异常高的流体压力,特别是在中新生代地层中,普遍存在欠压实和异常孔隙流体压力。当异常孔隙流体压力超过页岩的拉张强度,就会产生微裂缝。微裂缝可使孔隙流体包括烃类排出,同时,在异常压力释放后微裂缝又可以闭合。

在压实作用的影响下,原生孔隙(主要为粒间孔)减少,且粒间孔在泥质层之间定向排列,形态更像层间缝。例如,鄂尔多斯盆地三叠系延长组富有机质页岩(图5—4),层间缝宽在1 μm以下,在碎屑颗粒发育的情况下,粒间孔更发育,直径最大可达17.8 μm。渝东南地区寒武系牛蹄塘组富有机质页岩中,其粒间孔直径更小,多为几百纳米,形状多以长条形为主(图5—5)。

图5—4 泥页岩中的粒间孔(耳闯,2013)

(a)杏6138井,1 079.56 m,长7段,粒间孔,SEM图像
(b)靖探913井,1 936.56 m,长7段,粒间孔,BSE(背散射扫描电镜图像)

图5—5 泥页岩中的粒间孔

(a)渝科1井,24.95 m,下寒武统牛蹄塘组,粒间孔,SEM图像
(b)渝科1井,55.02 m,下寒武统牛蹄塘组,粒间孔,SEM图像

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