鄂尔多斯盆地是中国重要的致密气产区，上古生界山2段与盒1段是该区最主要的致密砂岩气储层。尽管早期压实和成岩矿物的沉淀显著降低了原生孔隙，部分砂岩仍保留了异常高孔隙度。为深入评价储层质量，来自长江大学深层与非常规团队、中国石化石油勘探开发研究院及杜伦大学等机构的联合研究团队，围绕山2-盒1段致密砂岩的成岩相类型、火山凝灰质沉积（VTS）及其成岩特征展开系统研究，在Natural Gas Industry B（主编：邹才能院士，张金川教授，中科院工程技术大类2区、能源与燃料小类2区）发表Diagenetic Facies, Volcanic Tuffaceous Sediment, and Its Diagenetic Features in Deeply Buried Tight Sandstone, Shan 2 and He 1 Members, Ordos Basin, China（鄂尔多斯盆地山2段-盒1段深埋致密砂岩成岩相、火山凝灰质沉积物及其成岩特征），旨在揭示其对储层物性的控制机制，为该区致密气高效勘探与开发提供理论依据。
本研究综合运用岩心、薄片、扫描电镜、流体包裹体、碳氧同位素及压汞等分析手段，对山2—盒1段致密砂岩的成岩作用进行了系统研究。研究识别出七种成岩相类型，包括碎屑与凝灰质溶蚀相、凝灰质溶蚀相、钙质胶结致密相、伊利石胶结致密相等，并分析了其矿物组成、孔隙结构及物性差异。通过对比不同成岩相的孔隙度—渗透率关系及压汞曲线特征，明确了凝灰质溶蚀对次生孔隙发育的关键作用，建立了三类凝灰质成岩演化序列，系统评价了各类成岩相所对应的储层类型，为致密砂岩优质储层预测提供了重要依据。
图1.研究区主要7类成岩相类型
在成岩相分类与储层质量评价方面，通过综合岩石学、矿物学及物性数据分析，将山2-盒1段致密砂岩划分为7种成岩相，并建立了基于成岩相的储层分类评价标准。其中，碎屑与凝灰质溶蚀相和凝灰质溶蚀相因强烈的溶蚀作用形成大量次生孔隙，平均孔隙度大于10%，平均渗透率超过1.0 mD，构成了优质的I类储层（表2）。该分类明确了不同成岩相的矿物组合、孔隙类型及物性特征，为有利储层预测提供了依据。
表1 基于成岩相评价的储层类型划分
2.在火山凝灰质沉积成岩演化及其对孔隙结构的影响方面，研究识别出三种不同的VTS成岩演化序列。序列II和序列III经历了中期酸性流体对VTS、长石和早期钙质胶结物的溶蚀，显著改善了孔隙度。研究通过压汞曲线分析表明，以溶蚀作用为主的I类储层具有更大的孔喉半径和更好的孔喉连通性，而以硅质、钙质或伊利石强胶结为特征的II类和III类储层则表现为小孔喉、高排驱压力的特征，渗透率显著偏低。
图 2. 成岩序列Ⅰ，火山凝灰质的蚀变产物为铁铝硅酸盐（Fel）、钛铁质沉积物（Fe-Ti）、绿泥石；成岩序列Ⅱ，火山凝灰质的蚀变产物为蛋白石、铁钙质石、高岭石、钛铁质沉积物（Fe-Ti）、绿泥石；成岩序列Ⅲ，火山凝灰质的蚀变产物为铁钙质石和钛铁质沉积物（Fe-Ti）。
3.此外，通过流体包裹体均一温度测定和碳氧同位素分析，研究恢复了成岩流体演化历史。石英次生加大中的流体包裹体均一温度显示其形成于105–135°C的两个阶段，而碳酸盐胶结物的δ13C值较低（-20.2‰至-10.52‰），表明其碳源主要与有机质脱羧作用有关。这为酸性流体的来源及其触发的溶蚀作用提供了地球化学证据，解释了研究区优质储层形成的机理。
图3.石英与方解石胶结物中流体包裹体的均一温度
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S235285402500066X
