張世銘 袁劍英 張小軍 張婷靜 鄭永仙 王樸 張博策 牟志進(jìn) 應(yīng)敏

摘要：為研究地層條件下有機(jī)酸對湖相碳酸鹽巖基質(zhì)微孔的改造作用及咸化環(huán)境沉積鹽類礦物溶蝕對碳酸鹽巖儲層的影響，以柴達(dá)木盆地西部地區(qū)下干柴溝組湖相碳酸鹽巖為例，采用高溫高壓模擬、掃描電鏡及離子濃度測試等試驗手段，依據(jù)巖心樣品溶蝕模擬過程中礦物組分、物性、孔隙特征及反應(yīng)液離子濃度的變化對咸化湖盆碳酸鹽巖在有機(jī)酸作用下的溶蝕規(guī)律及控制因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明：酸性流體作用后碳酸鹽巖樣品物性均有一定改善，其滲透率增長明顯；溶蝕過程中低溫條件下發(fā)生與碳酸鹽共生的石膏、芒硝及長石的溶解，方解石較白云石容易發(fā)生溶解，碳酸鹽的溶解程度隨溫度升高具有先增強(qiáng)、后減弱的特點，存在“溶蝕窗”，相對封閉條件下，石膏等鹽類礦物溶解產(chǎn)生同離子效應(yīng)抑制碳酸鹽的溶解；溫度和水巖比是控制碳酸鹽溶解的關(guān)鍵因素，水巖比決定發(fā)生反應(yīng)的體系，不同體系下溫度對溶蝕強(qiáng)度影響存在差異，低水巖比情況下溫度升高碳酸鹽趨于沉淀，中等水巖比情況下溶解強(qiáng)度隨著溫度升高先增強(qiáng)、后減弱，較高水巖比情況下溫度升高利于碳酸鹽溶蝕。

關(guān)鍵詞：柴達(dá)木盆地； 古近系下干柴溝組； 湖相碳酸鹽巖； 高溫高壓溶蝕模擬； 鹽類礦物

中圖分類號：TE 122.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

引用格式：張世銘，袁劍英，張小軍，等.柴西下干柴溝組咸化湖盆碳酸鹽巖溶蝕模擬試驗［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2023，47（1）：1-11.

ZHANG Shiming， YUAN Jianying， ZHANG Xiaojun， et al. Dissolution simulation experiment of carbonate rock in saline lacustrine basin of lower Ganchaigou Formation in western Qaidam Basin［J］. Journal of China University of Petroleum （Edition of Natural Science）， 2023，47（1）：1-11.

Dissolution simulation experiment of carbonate rock in saline lacustrine basin of lower Ganchaigou Formation in western Qaidam Basin

ZHANG Shiming^1，2， YUAN Jianying^1，2， ZHANG Xiaojun^1，2， ZHANG Tingjing^1，2，

ZHENG Yongxian³，

WANG Pu^1，2， ZHANG Boce³， MOU Zhijin⁴， YING Min³

（1.Northwest Branch of Research Institute of Petroleum Exploration and Development， CNPC， Lanzhou 730020， China;

2.Key Laboratory of Reservoir Description， CNPC， Lanzhou 730020， China;

3.Research Institute of Petroleum Exploration and Development， Qinghai Oilfield， CNPC， Dunhuang 736202， China;

4.Second Oil Production Plant， Qinghai Oilfield， CNPC， Haixi 816400， China）

Abstract：Take the lacustrine carbonate of the Lower Ganchaigou Formation in the western part of the Qaidam Basin as an example to study the effect of organic acids on the matrix micropore of lacustrine carbonate and the influence of salt mineral dissolution on carbonate reservoirs in the salty environment under strata conditions， the effect of acidic fluids on minerals dissolution and reservoirs improvement was studied， and the law of dissolution and control factors was analyzed. Experimental methods such as high temperature and high-pressure simulation， scanning electron microscope and ion concentration test were used. Changes in composition， physical properties， pore characteristics， and ion concentration of the reaction solution during the dissolution simulation experiment were studied. The dissolution simulation experiment was the dissolution of acetic acid fluid on the core plunger sample in a relatively closed reactor. Results shows that after the action of acid liquid the physical properties of carbonate rock samples were improved， and their permeability increased significantly. Gypsum， Glauber's salt， and feldspar are symbiotic with carbonate dissolved under low-temperature conditions. Calcite becomes dissolvable than dolomite. The degree of dissolution has the characteristics of first strengthening and then weakening， and increasing with temperature. Carbonate dissolution has the best dissolution temperature range. Dissolution of carbonate is inhibited due to the common ion effect in the dissolution of salt minerals such as gypsum， under relatively closed conditions. Temperature and water-rock ratio are the key factors controlling carbonate dissolution. The water-rock ratio determines the reaction system. There are differences in the influence of temperature on corrosion strength in different reaction systems. In the case of a low water-rock ratio， the carbonate tends to precipitate when the temperature rises. In the case of a medium water-rock ratio， the dissolution strength first increases and then decreases with temperature rising. In the case of a high water-rock ratio， temperature increasing is conducive to carbonate dissolution.

Keywords： Qaidam Basin; Paleogene Lower Ganchaigou Formation; lacustrine carbonate; dissolution simulation in high temperature and high pressure; salt minerals

深層油氣資源潛力巨大，深層儲層受成巖作用的改造更強(qiáng)烈，原生孔保存程度較差，局部相對發(fā)育的以次生孔隙為主的高孔帶成為油氣富集重要部位^［1-3］，深部流體作用下碳酸鹽巖溶孔發(fā)育機(jī)制及控制因素為深部儲層研究的重點^［4］。開展的碳酸鹽巖的溶蝕模擬試驗方式從常溫常壓下的溶蝕模擬到采用恒溫水浴、旋轉(zhuǎn)盤、反應(yīng)釜、金剛石壓艙進(jìn)行模擬^［5-7］。前人研究形成以下共識：酸性流體對儲層的物性有明顯的改善作用，特別是反應(yīng)后樣品的滲透率呈數(shù)量級增長^［8-10］；溫度和壓力是影響溶蝕速率和溶蝕量的主要因素，壓力增強(qiáng)溶蝕速率和強(qiáng)度均增大，溫度升高可增加溶蝕速率，但關(guān)于溫度升高對溶蝕強(qiáng)度的影響，不同的學(xué)者的認(rèn)識存在差異^［11-12］；方解石的溶蝕速率比白云石高，隨著溫度升高白云石溶蝕速率與方解石溶蝕速率接近^［13-14］?；|(zhì)微孔為湖相碳酸鹽巖重要的儲集空間，晶間孔的物性相對較差，孔隙度約為5%，滲透率多小于01×10^-3μm²；晶間溶孔為相對有效的基質(zhì)孔隙，多由有機(jī)酸溶蝕作用形成，但有機(jī)酸對致密碳酸鹽巖儲層的溶蝕機(jī)制及控制因素尚不明確^［15］。湖相碳酸鹽巖多與石膏、芒硝、石鹽等鹽類礦物共生，關(guān)于鹽類礦物對湖相碳酸鹽巖溶蝕過程的影響研究較少^［16-17］。湖相碳酸鹽巖微觀基質(zhì)溶孔形成機(jī)制需要深入研究，前人在碳酸鹽巖溶蝕機(jī)制模擬試驗中存在的爭議需要進(jìn)一步的研究。筆者以柴西下干柴溝組湖相碳酸鹽巖為研究對象，對乙酸溶蝕過程中礦物組分、物性、孔隙特征的變化進(jìn)行研究，明確湖相碳酸鹽巖埋藏條件下的溶蝕規(guī)律及控制因素，為研究區(qū)油氣儲層評價提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于柴達(dá)木盆地西部，為典型山間封閉型高原咸化湖盆，古近系為最大湖泛期，英雄嶺地區(qū)為古近系沉積中心，發(fā)育半深湖相的碳酸鹽巖沉積（圖1（a））^［18］。古近系下干柴溝組上段（E₃²）為重點勘探層位，沉積地層厚度大于2200 m，巖性成分復(fù)雜，縱向上主要由碳酸鹽巖、泥巖、粉砂巖及少量的石膏和石鹽組成，碳酸鹽巖與泥、粉砂呈互層狀，或者細(xì)碎屑顆粒在碳酸鹽巖中呈條帶狀或均勻分散狀（圖1 （b））^［19］。

2 試驗方案

2.1 試驗方法與樣品

本次模擬深度在4000～5000 m條件下乙酸與白云巖的溶蝕作用，通過薄片、掃描電鏡分析研究試驗過程中礦物形貌、孔隙特征的變化，通過X衍射分析研究試驗過程中的礦物組分的變化，通過物性分析研究試驗過程樣品儲集性能的變化，另外通過同步的反應(yīng)流體離子濃度測試研究流體性質(zhì)及礦物的溶出、沉淀機(jī)制。

篩選泥晶白云巖、膏質(zhì)泥晶白云巖及芒硝質(zhì)泥晶白云巖進(jìn)行流體-巖石相互作用試驗。泥晶白云巖整體均勻致密，含少量粉砂或泥質(zhì)，局部見泥晶碳酸鹽巖球粒，白云石有序度較低；發(fā)育白云石晶間孔，晶間孔孔喉半徑分布在幾十納米到十幾微米（圖2（a）～（c））白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于50%。膏質(zhì)白云巖—白云質(zhì)膏巖樣品，石膏呈雪花狀、長條狀，石膏未見溶蝕，白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%～50%，除此外含有少量的陸源碎屑。芒硝質(zhì)白云巖—白云質(zhì)芒硝，含有較多的芒硝（25%～60%），此外還含有碎屑顆粒及黏土礦物（表1）。

2.2 試驗裝置

試驗裝置為高溫高壓流體巖石相互作用模擬裝置，可進(jìn)行封閉、半開放及開放成巖環(huán)境下的試驗?zāi)M，主要由高溫高壓反應(yīng)系統(tǒng)、自動控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)組成。試驗樣品物性較低，流體不能有效地通過夾持器從樣品內(nèi)部滲流發(fā)生溶蝕反應(yīng)，選用在反應(yīng)釜中反應(yīng)的方式進(jìn)行試驗。反應(yīng)釜工作壓力為0～80 MPa，工作溫度為室溫至250 ℃，反應(yīng)釜容積為1000 mL。

2.3 試驗條件設(shè)置

采用油田最常見、最穩(wěn)定的有機(jī)酸（乙酸）作為反應(yīng)流體，乙酸體積分?jǐn)?shù)為2 mL/L，由分析純乙酸試劑和去離子水配制，pH值約為3。E₃²地溫梯度估算為3 ℃/100 m，研究區(qū)N₂²到E₃¹整體為持續(xù)埋藏階段，地層溫度85 ℃進(jìn)入生油門限，155 ℃進(jìn)入生氣門限，產(chǎn)生有機(jī)酸的溫度范圍為80～160 ℃；另外油藏3 600～4 200 m的地層壓力為53～62 MPa。根據(jù)以上設(shè)置4個溫度壓力點進(jìn)行模擬試驗，分別為60 ℃、15 MPa，90 ℃、30 MPa，120 ℃、45 MPa，150 ℃、60 MPa。

3 試驗結(jié)果

3.1 礦物形貌及成分變化

3.1.1 白云巖與乙酸反應(yīng)過程礦物形貌變化

低溫條件下溶蝕作用較弱，隨著溫度升高溶蝕作用增強(qiáng)（圖3（a））。溫度較低時，主要發(fā)生石膏及鈉長石的溶蝕，石膏的溶蝕發(fā)生在石膏晶體邊緣，仍具有針狀的石膏晶體形貌；鈉長石的溶蝕在邊緣發(fā)生，沿解理縫未見明顯溶蝕，局部見少量白云石溶蝕（圖3（b）、（c））。90 ℃白云石的溶蝕增強(qiáng)，局部呈凹坑狀，見幾個溶蝕凹坑的組合（圖3（d））；鈉長石內(nèi)部的溶蝕作用也相對增強(qiáng)，局部呈蜂窩狀（圖3（e））。120 ℃時白云石大量溶蝕，溶蝕凹坑的組合通過溶蝕形成較大孔洞，溶蝕凹坑間也見喉道連通（圖3（f）、（g））；150 ℃時白云石進(jìn)一步溶蝕，石膏晶體溶蝕后已不具規(guī)則晶形（圖3（h）、（i））。

3.1.2 與鹽類礦物共生白云巖乙酸反應(yīng)過程礦物形貌變化

不同形態(tài)的石膏晶體溶解程度存在差異，其中呈柱狀或板狀的石膏晶體，結(jié)晶方向一致，溶蝕作用主要以晶面上非選擇性的溶蝕為主；呈針狀或雪花狀的石膏發(fā)育晶間孔，在晶間孔基礎(chǔ)上的溶蝕擴(kuò)大，受孔隙結(jié)構(gòu)的影響相對較大。同時含有石膏和芒硝的樣品，發(fā)現(xiàn)2類鹽類礦物的溶蝕存在差異，其中芒硝溶蝕相對強(qiáng)烈，溶孔呈蜂窩狀，但與其共生的石膏一般具有相對平整的晶面，溶蝕較弱（圖4）。

3.2 試驗過程物性變化

乙酸反應(yīng)后樣品的滲透率和孔隙度均升高，滲透率增加程度更大。與乙酸發(fā)生溶蝕后，成分較純的白云巖孔隙度增大程度相對于鹽類礦物共生白云巖高，與鹽類共生白云巖反應(yīng)后滲透率的增大程度相對成分較純白云巖高。白云巖廣泛發(fā)育的晶間孔被酸性流體溶蝕擴(kuò)大，均質(zhì)的微孔不發(fā)育有利溶蝕通道，導(dǎo)致其滲透率增大程度較低。與鹽類礦物共生白云巖孔隙度的增大有限，滲透率的增大程度明顯，是因為鹽類礦物優(yōu)先發(fā)生溶蝕，白云石晶間孔的溶蝕有限；白云巖中鹽類礦物呈不規(guī)則團(tuán)塊狀分布，非均質(zhì)性較強(qiáng)，溶蝕作用更易沿著優(yōu)勢滲流通道溶蝕，導(dǎo)致滲透率的增大更明顯。含芒硝白云巖的物性改善程度相對含石膏白云巖更明顯，在低濃度溶液中易溶礦物的溶解主要受溶解度的影響，芒硝溶解度相對石膏溶解度高，芒硝更易發(fā)生溶解。

白云巖溶蝕后形成均質(zhì)的晶間溶孔，鹽類礦物相對白云石溶蝕程度更強(qiáng)，鹽類礦物溶孔可達(dá)毫米級（圖5（a）～（c））。與石膏團(tuán)塊共生白云巖在酸性流體作用下，見石膏團(tuán)塊溶解后形成的鑄?？?，并在較大的石膏團(tuán)塊與白云石基質(zhì)接觸部分形成滲流通道（圖5（d）～（f））。與芒硝共生的白云巖溶蝕作用后，酸性流體在芒硝晶體內(nèi)部發(fā)生溶蝕，并可見乙酸對原有成巖縫的溶蝕擴(kuò)大（圖5（g）～（i））。

3.3 溶解量及離子溶出特征

3.3.1 碳酸鹽、硫酸鹽的溶解量及離子溶出特征

膏質(zhì)白云巖與乙酸反應(yīng)后溶出離子濃度隨著溫度升高呈先減小、后增大的特點（圖6（a））；溶出離子從低溫反應(yīng)時的Cl^-、SO₄^2-、Na⁺、Ca²⁺，隨著溫度升高變?yōu)镾O₄^2-、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，溶出離子順序為Na⁺、Cl^-、Ca²⁺、SO₄^2-、Mg²⁺、Si⁴（表2）。存在石膏的情況下溶蝕的大致順序為：先發(fā)生易溶鹽類礦物的溶解，接著出現(xiàn)碳酸鹽巖溶蝕，最后出現(xiàn)鋁硅酸鹽的溶蝕。白云巖與乙酸反應(yīng)后溶出離子濃度隨著溫度升高呈先減小、后增大的特點，在120℃時溶出離子濃度最高，溶出離子從低溫反應(yīng)時的Cl^-、SO₄^2-、Na⁺、Ca²⁺ 、Mg²⁺，隨著溫度升高變?yōu)镃l^-、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺。白云巖與乙酸反應(yīng)后的離子濃度較膏質(zhì)白云巖與乙酸反應(yīng)后離子濃度高，乙酸對白云巖的溶蝕作用較強(qiáng)（圖6（a））。乙酸與膏質(zhì)白云巖反應(yīng)后硫酸根濃度較乙酸與白云巖反應(yīng)后高，是由于石膏的溶解造成。沒有石膏的情況下白云石、方解石及鋁硅酸鹽的溶解程度均較高，特別是鎂離子的濃度在含石膏白云巖反應(yīng)后溶液中不到2×10^-3mol/L，在無石膏的白云巖反應(yīng)后溶液中鎂離子濃度達(dá)（10～15）×10^-3mol/L。

白云巖中鈣、鎂離子濃度變化曲線一致，溶解過程中主要發(fā)生方解石和白云石的溶解（圖6（b））；膏質(zhì)白云巖樣品鈣離子和鎂離子濃度變化曲線90 ℃以后接近一致，說明溫度在90 ℃以后白云石溶蝕增強(qiáng)（圖6（c））。膏質(zhì)白云巖溶蝕過程鈣/鎂物質(zhì)的量比從開始的6.2隨著溫度升高降低，最低值接近2.5，高于白云石中的鈣/鎂物質(zhì)的量比，說明膏質(zhì)白云巖與乙酸作用過程同時發(fā)生石膏和碳酸鹽的溶解；白云巖鈣/鎂物質(zhì)的量比從60 ℃的約1.1隨著溫度升高保持在約1.05，說明白云巖樣品溫度較低時以方解石和白云石溶解為主，溫度升高白云石的溶解增強(qiáng)（圖6（c）、（d））。膏質(zhì)白云巖硫酸根離子濃度高于白云巖，膏質(zhì)白云巖硫酸根濃度從90 ℃后隨溫度升高開始明顯減少，說明石膏的溶解在相對低溫時發(fā)生（圖6（e））；膏質(zhì)白云巖的鈣/硫酸根物質(zhì)的量比在溫度60～120 ℃均略高于1，到150 ℃時增大，說明在120 ℃以內(nèi)膏質(zhì)白云巖以石膏的溶解為主，150 ℃以后碳酸鹽的溶解增多（圖6（f））。

3.3.2 其他礦物溶解量及離子溶出特征

湖相碳酸鹽巖含有一定量的粉砂級碎屑顆粒及泥質(zhì)，以石英、鈉長石及黏土礦物為主。反應(yīng)后鈉離子濃度在低溫低壓條件下較高，溶蝕作用相對較強(qiáng)，溫度較高時鈉離子濃度相對低溫反應(yīng)時減少，鈉長石的溶解在高溫下減弱（圖7（a））。鉀離子的濃度在溫度較低時較高，90 ℃時減少，更高溫度反應(yīng)時鉀離子的濃度又升高；顯示較低溫度下鉀長石大量溶蝕，在較高溫度時鉀長石的溶解減弱，高溫時鉀離子的濃度又升高，高溫時伊利石和伊蒙混層溶解導(dǎo)致鉀離子釋放（圖7（b））。硅離子的濃度在120 ℃以內(nèi)較低，150 ℃硅離子濃度明顯增大，反映長石類礦物早期低溫時在乙酸的作用下溶解后主要轉(zhuǎn)化為黏土礦物等中間產(chǎn)物，通過溶解釋放的硅離子較少，高溫時黏土礦物開始溶解，硅離子濃度升高（圖7（c））。

3.4 反應(yīng)沉淀礦物特征

反應(yīng)后產(chǎn)生少量石膏沉淀，沉淀是由溶液濃度隨著溫度壓力條件的改變而發(fā)生變化導(dǎo)致，或者由于同離子效應(yīng)造成。與石膏共生的芒硝類礦物溶解產(chǎn)生硫酸根，芒硝相對石膏更容易溶解，芒硝的溶解抑制石膏溶解也導(dǎo)致少量石膏的沉淀；沉淀的石膏晶體細(xì)小，呈針狀，分布于顆粒間或分布于樣品表面（圖8（a）、（b））。發(fā)現(xiàn)長石類礦物溶解形成的中間產(chǎn)物，如高嶺石、伊利石等黏土礦物（圖8（c））。電鏡下見長石溶解形成的高嶺石，高嶺石仍保存有長石板狀的外形，且沿著長石的解理分布（圖8（c））。見長石溶解產(chǎn)生的硅離子沉淀形成的次生石英，次生石英呈不規(guī)則橢球狀，不具規(guī)則外形，由快速沉淀形成（圖8（d））。白云石晶間孔中見橢球狀、杠鈴狀的白云石，具有化學(xué)沉淀原生白云石的特征（圖8（e）、（f））。

4 分析與討論

4.1 不同成巖體系碳酸鹽溶蝕特征對比

將發(fā)生流體巖石相互作用的成巖體系劃分為開放、半開放和封閉體系。開放體系反應(yīng)主要受化學(xué)動力學(xué)控制，受活化能影響較強(qiáng)，活化能與反應(yīng)本身化學(xué)性質(zhì)相關(guān)，同時活化能也與溫度有關(guān)，溫度升高反應(yīng)速率增加^［20］。開放體系下采用的模擬試驗反應(yīng)方式多是將流體在相對恒定的流速下通過巖石樣品表面或柱狀樣品內(nèi)部，在開放試驗環(huán)境下流體不斷循環(huán)，產(chǎn)物不斷被帶出，溫度升高反應(yīng)速率增大^［21］。半開放體系與開放體系的的區(qū)別主要在水巖比不同，半開放體系下的試驗一般為向反應(yīng)釜注入一定量的流體后不再發(fā)生流體的循環(huán)，或者讓流體通過滲透率較低巖樣或讓流體以較低流速通過巖樣，采用的試驗方式差異較大得出的結(jié)論也不同；半開放體系反應(yīng)初期尚未達(dá)到平衡，反應(yīng)速率隨著溫度壓力的升高而增大，待反應(yīng)平衡后，反應(yīng)受化學(xué)熱力學(xué)控制，溫度升高不利于反應(yīng)進(jìn)行。封閉體系低水巖比條件下反應(yīng)快速達(dá)到平衡，達(dá)到平衡后溫度升高不利于反應(yīng)的進(jìn)行。

4.2 溫壓條件對碳酸鹽巖溶蝕作用的影響

低溫條件下，發(fā)生石膏、芒硝等鹽類礦物的溶解。低溫時方解石的溶解作用較強(qiáng)，隨著溫度升高白云石的溶解強(qiáng)度增高；試驗中90～150 ℃之間溶解產(chǎn)生的鈣、鎂離子濃度比值略高于1，溫度達(dá)到150℃時白云石的溶解強(qiáng)度仍未超過方解石。中低溫下也發(fā)生長石等硅酸鹽礦物的溶解，長石溶解產(chǎn)生的鈉離子和鉀離子的濃度相對鈣、鎂離子濃度低，說明硅酸鹽在弱酸流體作用下相對碳酸鹽溶解強(qiáng)度低。在120 ℃以內(nèi)鈉、鉀離子濃度隨溫度升高降低，在150 ℃時鈉、鉀、硅離子濃度升高，硅離子濃度升高幅度較高，反映在中低溫下長石發(fā)生溶解，高溫條件下除了長石發(fā)生溶解外，黏土礦物也大量溶解。在溶蝕模擬試驗過程中白云巖溶解產(chǎn)生的鈣、鎂離子變化趨勢一致，隨著溫度壓力的升高，鈣、鎂離子的濃度先升高后降低，在120 ℃時鈣、鎂離子的濃度最高，本次試驗確定的碳酸鹽巖“溶蝕窗”的溫度范圍大致為90～150 ℃。

壓力對碳酸鹽巖的溶蝕具有正效應(yīng)，溶蝕速率和強(qiáng)度隨著壓力的升高而增強(qiáng)，特別是酸性氣體作用下的溶蝕試驗，壓力升高能增大酸性氣體的分壓，有利溶蝕作用。溫度對溶蝕作用的影響相對壓力的強(qiáng)，開放體系下溫度升高利于溶解；半開放體系下隨著反應(yīng)進(jìn)行溫度先利于溶解，接近反應(yīng)平衡點后溫度升高碳酸鹽溶解減弱；封閉體系下溫度升高碳酸鹽溶解減弱。

4.3 鹽類礦物對碳酸鹽儲層的影響

鹽類的礦物自身溶蝕可以形成大量的溶孔，鹽類礦物的溶解可以促進(jìn)碳酸鹽巖的溶解^［22］。鹽類礦物的溶解速度較快，溶解能否持續(xù)進(jìn)行主要受溶劑中溶解離子的濃度影響，由于同離子效應(yīng)，封閉的體系不利于離子排出，抑制鹽類礦物溶解。表生相對開放的體系鹽類礦物更易發(fā)生溶解，鹽類礦物溶解形成的孔洞也增大碳酸鹽巖比表面積，利于酸性流體滲流，進(jìn)而促進(jìn)碳酸鹽巖溶蝕。對比本次試驗中的含芒硝白云巖、膏質(zhì)白云巖及白云巖的溶解特征，膏質(zhì)白云巖溶解產(chǎn)生溶液的總體離子濃度及鈣、鎂離子濃度相對白云巖低，在相對封閉環(huán)境中石膏與白云石共生時，石膏的溶解抑制白云石的溶解；相對較弱的酸性流體作用下石膏相對白云石更易發(fā)生溶解并迅速達(dá)到平衡，石膏溶解時鈣離子濃度迅速升高，同離子效應(yīng)抑制碳酸鹽中的鈣、鎂離子的溶解。對比芒硝和石膏的溶解特征，兩者共生時芒硝的溶蝕更強(qiáng)烈，由于芒硝的溶解度更高，芒硝溶解產(chǎn)生的硫酸根離子抑制石膏的溶解。

溶蝕反應(yīng)初始階段水巖比較低，出現(xiàn)石膏、芒硝等易溶鹽類礦物的溶解，鈉、氯及硫酸根離子優(yōu)先溶出。隨著溶蝕反應(yīng)的進(jìn)行，碳酸鹽和長石開始溶解，這些礦物中更易發(fā)生溶解的為方解石和鈉長石，溶出的離子中鈣、鉀、鎂增多，早期低溫下鹽類礦物溶解產(chǎn)生的離子會抑制碳酸鹽溶解；部分溶解的離子也會以針狀石膏、橢球狀的白云石、黏土礦物等形式在孔隙中沉淀；隨著溶解的進(jìn)行，體系的水巖比降低，溫度對溶解的促進(jìn)作用減弱，體系的封閉性增強(qiáng)，碳酸鹽巖的溶蝕強(qiáng)度開始變?nèi)?。在更高溫度下相對穩(wěn)定的硅酸鹽（斜長石、黏土礦物）溶解增多，釋放出鋁、硅離子，同時也出現(xiàn)硅酸鹽溶解中間產(chǎn)物以次生石英的形式沉淀。

5 結(jié) 論

（1）與乙酸反應(yīng)后樣品的物性均有一定的改善，滲透率呈數(shù)量級升高；溶解反應(yīng)過程中長石、方解石、白云石等礦物發(fā)生明顯的溶蝕作用，一般較低溫度下發(fā)生石膏、芒硝和長石的溶蝕，溫度較高時出現(xiàn)方解石和白云石的溶蝕，方解石整體溶蝕強(qiáng)度較白云石高，高溫時黏土礦物發(fā)生溶蝕釋放較多硅離子。

（2）與白云石共生的鹽類礦物（石膏、芒硝）的溶解主要受溶解度的控制；相對封閉的環(huán)境中，石膏溶蝕產(chǎn)生的鈣離子通過同離子效應(yīng)抑制碳酸鹽的溶解，相對開放的環(huán)境下鹽類礦物的溶蝕增大碳酸鹽的比表面積和滲透性，有利于碳酸鹽溶蝕。

（3）碳酸鹽溶解作用除受礦物組分及孔隙結(jié)構(gòu)的控制外，主要受溫度、壓力及反應(yīng)的水巖比控制，水巖比決定發(fā)生的反應(yīng)體系。低水巖比的情況下，碳酸鹽的溶解隨著溫度升高存在先增強(qiáng)后減弱（半封閉體系）和持續(xù)減弱（封閉體系）2種趨勢，高水巖比情況下碳酸鹽溶解一般隨著溫度升高而增強(qiáng)（開放體系）。

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（編輯 李 娟）