苏北盆地富CO2流体-储集岩相互作用特征及机理研究

以苏北盆地典型CO2气藏及相关储集岩层为主要研究对象，在系统分析富CO2流体活动的构造地质背景基础上，采用岩石学、稳定同位素与元素地球化学、流体包裹体地质学等多学科相结合的研究方法，研究富CO2流体的来源及地球化学性质，分析富CO2流体与储集岩反应形成的自生矿物组合及沉淀机理、富CO2流体与储集岩反应引起的溶蚀溶解作用及其机理。设计并实施CO2-H2O-砂岩体系、CO2-H2O-碳酸盐岩体系及CO2-H2O-长石体系的水岩反应实验，结合南部三水盆地及北部渤海湾盆地CO2气藏中富CO2流体-岩石相互作用的特征，阐明中国东部裂谷盆地富CO2流体在不同地质条件下、与不同类型储集岩反应的基本地质地球化学特征，揭示富CO2流体与储集岩相互作用的本质，为储层物性预测及CO2地质储层提供重要的地质信息。

随着对二氧化碳地下深埋存储、二氧化碳注入驱油等需求的日益增长，对储层成岩特征的基础研究和认识越来越重要。本项目将片钠铝石作为二氧化碳参与砂岩成岩作用的标志物，以苏北盆地典型CO2气藏及含片钠铝石砂岩、含片钠铝石碳酸盐岩储集岩为主要研究对象，在系统分析富CO2流体活动的构造、沉积等宏观地质背景基础上，通过详细的岩石学、元素地球化学、同位素地球化学、流体包裹体温度、成分、荧光与碳同位素等多种研究手段，结合富CO2流体活动的构造背景分析，完成了富CO2流体-储集岩（砂岩与碳酸盐岩）反应的骨架矿物与自生矿物的岩石学、矿物学与地球化学特征、主要的成岩作用类型、储集岩的孔隙类型与孔隙结构特征、与CO2流体注入有关的片钠铝石的地球化学特征等研究，取得了以下重要成果：（1）苏北盆地第三系砂岩和碳酸盐岩储层中发育片钠铝石、沸石等自生矿物，是富CO2流体-储层相互作用的结果。中国东部裂谷盆地片钠铝石可作为CO2运移、聚集或逸散的示踪矿物。（2）片钠铝石中的“ 碳”与苏北盆地CO2中的“ 碳”同源，属于岩浆成因CO2范畴；在金湖凹陷内相继于多口井内发现富氦的天然气，同位素地球化学表明有相当数量的幔源氦的加入，也指示金湖凹陷存在富含氦的幔源流体。形成片钠铝石的富CO2流体为幔源岩浆脱气成因。（3）富CO2流体-岩石相互作用，导致储层被改造。其改造的结果，一方面富CO2流体为酸性流体，与储层中的长石、火山岩岩屑、其它碳酸盐胶结物等不稳定组分发生相互作用，引起不稳定组分的溶蚀溶解，形成次生孔隙；另一方面，被溶解的矿物以离子形式存在，在一定的温压条件下重新结合，形成新的自生矿物沉淀，在一定程度上堵塞了孔隙。总体来说，金湖凹陷下第三系成岩程度中等，富CO2流体对储层的影响以溶蚀溶解形成次生孔隙为主。查明富CO2流体的来源，阐明中国东部裂谷盆地富CO2流体在不同地质条件下、与不同类型储集岩反应的基本地球化学特征，揭示富CO2流体与储集岩相互作用的本质，为储层物性预测及CO2地质储存提供重要的地质信息。