鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩相对高渗储集层成因及分布*

鄂尔多斯盆地上古生界发育 “粒间孔型石英砂岩”、“溶孔型石英砂岩”、“粒间孔—溶孔复合型长石砂岩”3类相对高渗储集层。结合鄂尔多斯盆地地质背景,分析了该地区上古生界3类相对高渗储集层的岩石结构、组分与物性等基本特征,详细探讨了沉积环境、成岩作用、构造活动对鄂尔多斯盆地上古生界各类相对高渗储集层形成的控制机理,并在此基础上,依据与物源的距离、沉积相类型及砂体分布、孔隙类型、颗粒成分及粒度粗细、杂基成分及含量、储集层最大埋深、后期构造运动等因素,对主力勘探层系山西组二段和下石盒子组八段进行了储集层优劣分级综合评价,认为受高石英含量母岩控制的沉积体系、辫状河高能沉积相带和强溶蚀、弱压实的有利成岩相带分布区是鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩相对高渗储集层的主要发育区域。     

同沉积期火山作用对鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层形成的意义

鄂尔多斯盆地上古生界主要为一套陆源碎屑沉积体系，其中广泛发育河流-三角洲相砂岩储集体，是该区上古生界天然气聚集成藏的主要场所。但由于陆源杂基的充填以及成岩压实作用、胶结作用的改造，大部分砂层储集性能都较差而无工业性储集意义。本文通过对鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层孔隙成因的分析，提出在局部层段集中分布的孔隙性砂岩，其孔隙主要为次生溶蚀成因。进一步的研究表明，由同沉积期火山作用形成的、分布于砂岩层中的火山碎屑组分的成岩溶蚀是次生溶孔形成的主要原因。因此，同沉积期火山作用控制了该区上古生界主要砂岩储层的发育和分布。中基性火山作用由于能提供较多的“易溶组分”，从而控制了次生溶孔发育的较高渗透性砂岩储层的分布； 而影响更为广泛的酸性火山作用则主要形成以蚀变高岭石晶间孔为主的低渗透性储层。     

鄂尔多斯盆地姬塬地区上三叠统延长组长8油层组有利储集层分布及控制因素*

鄂尔多斯盆地姬塬地区上三叠统延长组长8油层组为低孔特低渗储集层,研究该区相对优质储集层展布特征以及形成条件,并进行有利目标区域的优选和预测,对于油气挖潜具有很大的意义。通过砂岩物性、砂岩薄片及扫描电镜等资料的研究,探讨了储集层的岩石学类型、孔隙类型与物性特征、胶结物种类及成岩作用特点及其对有利储集层的控制作用。研究表明,姬塬地区长8油层组主要发育岩屑长石砂岩,铁方解石等胶结物普遍发育,储集层物性整体较差,非均质性强,主要孔隙类型为残余粒间孔和溶蚀孔隙;沉积、成岩及构造共同控制了有利储集层的分布。在此基础上,预测了姬塬地区有利储集层的分布。     

鄂尔多斯盆地北岔沟砂岩沉积特征及其对天然气成藏的控制作用*

北岔沟砂岩为华北地台二叠系山西组与太原组划分对比的主要标志层,在鄂尔多斯盆地呈大面积连片分布,是上古生界重要的天然气储集层。依据地面露头调查结果与勘探资料,结合前人有关古构造和岩相古地理研究成果,笔者对鄂尔多斯盆地北岔沟砂岩的沉积特征进行了详细分析。结果表明,受益于物源区大量高石英含量的粗碎屑物质在短时间内的集中供应,北岔沟砂岩在地层中位置稳定,以含砾粗粒石英砂岩为主,石英含量高达90%左右,砂体叠置紧密,单砂体之间很少见泥岩隔夹层。这些砂体分别隶属于冲积扇、砾质辫状河和辫状河三角洲沉积体系,在鄂尔多斯盆地北部高、南部次高、中南部低的古地理背景控制下,由盆地南、北边缘向中部依次推进,沉积中心区以北发育4个规模宏大的三角洲沉积主砂带,以南发育6个规模较小的主砂带。受各主砂带砂体规模、矿物组分含量及其成岩作用差异影响,各砂带的储集物性具有较大变化,其中砂体规模最大、石英含量最高、长石等易溶矿物在酸性地层水作用下溶蚀彻底的杭锦旗—榆林—子洲—清涧—永和—吉县主砂带,储集能力最好,最有利于天然气的大规模聚集成藏,是鄂尔多斯盆地北岔沟砂岩天然气进一步勘探开发的有利场所。     

鄂尔多斯盆地北岔沟砂岩沉积特征及其对天然气成藏的控制作用*

北岔沟砂岩为华北地台二叠系山西组与太原组划分对比的主要标志层,在鄂尔多斯盆地呈大面积连片分布,是上古生界重要的天然气储集层。依据地面露头调查结果与勘探资料,结合前人有关古构造和岩相古地理研究成果,笔者对鄂尔多斯盆地北岔沟砂岩的沉积特征进行了详细分析。结果表明,受益于物源区大量高石英含量的粗碎屑物质在短时间内的集中供应,北岔沟砂岩在地层中位置稳定,以含砾粗粒石英砂岩为主,石英含量高达90%左右,砂体叠置紧密,单砂体之间很少见泥岩隔夹层。这些砂体分别隶属于冲积扇、砾质辫状河和辫状河三角洲沉积体系,在鄂尔多斯盆地北部高、南部次高、中南部低的古地理背景控制下,由盆地南、北边缘向中部依次推进,沉积中心区以北发育4个规模宏大的三角洲沉积主砂带,以南发育6个规模较小的主砂带。受各主砂带砂体规模、矿物组分含量及其成岩作用差异影响,各砂带的储集物性具有较大变化,其中砂体规模最大、石英含量最高、长石等易溶矿物在酸性地层水作用下溶蚀彻底的杭锦旗—榆林—子洲—清涧—永和—吉县主砂带,储集能力最好,最有利于天然气的大规模聚集成藏,是鄂尔多斯盆地北岔沟砂岩天然气进一步勘探开发的有利场所。     

鄂尔多斯盆地正宁地区三叠系延长组长9油层组成岩作用*

综合利用岩心、铸体薄片、扫描电镜等多种资料,对鄂尔多斯盆地正宁地区三叠系延长组长9油层组储集层的岩石类型、成岩作用类型、成岩相分布特征及主控因素进行了系统研究。延长组长9油层组储集层的岩石类型为细—中粒岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩,成岩作用类型主要为压实作用,同时还有绿泥石、方解石、铁方解石及硅质胶结作用,方解石交代作用和少量的溶蚀作用,储集层目前处于中成岩A期。根据层理频率和塑性颗粒含量将岩石划分为高频层理富片状塑性颗粒粉—细砂岩岩石相和低频层理富刚性矿物细—中砂岩岩石相,前者分布于水下分流河道边部,发育压实致密成岩相;后者形成于水下分流河道主河道和河口坝。根据砂体结构可划分为厚层单砂体和厚层多砂体。厚层单砂体为单期形成的河道或河口坝砂体,上部以方解石充填胶结成岩相为特征,下部以绿泥石衬边胶结成岩相为特征;厚层多砂体为多期砂体冲刷叠置形成,发育方解石绿泥石充填胶结成岩相。塑性颗粒含量对压实作用强度影响最大,叠加碳酸盐胶结致使储集层质量变差,而早期绿泥石环边胶结抑制压实作用,是有利储集层发育的重要条件。综合评价表明,延长组长9油层组有利储集层发育于绿泥石衬边胶结相,其次为绿泥石和方解石充填胶结相,最差储集层为方解石充填胶结相和压实致密相。     

鄂尔多斯盆地正宁地区三叠系延长组长9油层组成岩作用

综合利用岩心、铸体薄片、扫描电镜等多种资料,对鄂尔多斯盆地正宁地区三叠系延长组长9油层组储集层的岩石类型、成岩作用类型、成岩相分布特征及主控因素进行了系统研究。延长组长9油层组储集层的岩石类型为细—中粒岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩,成岩作用类型主要为压实作用,同时还有绿泥石、方解石、铁方解石及硅质胶结作用,方解石交代作用和少量的溶蚀作用,储集层目前处于中成岩A期。根据层理频率和塑性颗粒含量将岩石划分为高频层理富片状塑性颗粒粉—细砂岩岩石相和低频层理富刚性矿物细—中砂岩岩石相,前者分布于水下分流河道边部,发育压实致密成岩相;后者形成于水下分流河道主河道和河口坝。根据砂体结构可划分为厚层单砂体和厚层多砂体。厚层单砂体为单期形成的河道或河口坝砂体,上部以方解石充填胶结成岩相为特征,下部以绿泥石衬边胶结成岩相为特征;厚层多砂体为多期砂体冲刷叠置形成,发育方解石绿泥石充填胶结成岩相。塑性颗粒含量对压实作用强度影响最大,叠加碳酸盐胶结致使储集层质量变差,而早期绿泥石环边胶结抑制压实作用,是有利储集层发育的重要条件。综合评价表明,延长组长9油层组有利储集层发育于绿泥石衬边胶结相,其次为绿泥石和方解石充填胶结相,最差储集层为方解石充填胶结相和压实致密相。     

鄂尔多斯盆地大牛地地区致密砂岩石英溶解作用及其对优质储集层的影响

储集层孔隙成因机制是致密砂岩储集层评价和预测必须解决的基本问题。本文以储集层微观分析为基础,对鄂尔多斯盆地大牛地气田石炭-二叠系致密砂岩储集层孔隙成因类型及其和优质储集层成因的关系进行了研究。结果表明,研究区致密砂岩储集层中碎屑石英颗粒存在明显的直接溶解现象,并形成了以石英溶解为主的储集空间类型,这种石英溶解是碱性成岩环境作用的结果,致密砂岩储集层的发育程度仍然和孔隙度以及组分的溶解作用有密切关系,碱不稳定矿物的溶蚀量一般为1%~23%,石英溶解型孔隙对储集层孔隙的贡献率一般可以达到60%~90%,碱溶蚀量达到5%以上时有利于优质储集层的形成;石英溶解作用较强的位置主要是颗粒边部的粒间孔隙周围,这种类型的溶解形成于储集层经历较强的压实成岩改造之后,所形成的溶解孔隙在后期的持续性压实过程中损失程度较低;石英溶解作用的强弱决定了储集层物性的最终发育程度以及优质储集层的形成。     

山东省牛庄洼陷古近系沙河街组沙三中亚段储集层成岩作用研究

山东省牛庄洼陷古近系沙河街组沙三中亚段储集层岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主,岩石结构成熟度和成分成熟度均较低。砂岩成岩作用包括压实作用、胶结作用、交代作用、溶解作用等。压实作用主要有刚性颗粒发生脆性破裂、颗粒之间呈线接触和凹凸接触、岩石碎屑颗粒呈明显的定向排列、塑性颗粒挤压变形或刚性颗粒嵌入变形颗粒中、粘土质碎屑被挤压变形发生假杂基化等五种表现形式。胶结物主要有泥质胶结物、碳酸盐胶结物、自生粘土矿物和自生石英、长石。交代作用主要有石英交代长石颗粒、碳酸盐胶结物交代石英、长石及岩屑颗粒、碳酸盐胶结物之间的相互交代。发生溶解作用的主要是石英、长石和岩屑颗粒,胶结物中主要是碳酸盐矿物。目前研究区沙三中亚段储集层成岩演化处于晚成岩A期。影响成岩作用的主要因素为岩石成分、沉积环境、孔隙流体性质等。成岩作用对储集物性的影响主要表现在孔隙度和渗透率的变化,其中压实作用和胶结作用使储层原生孔隙迅速减少、渗透率降低,使得储集物性变差;而溶解作用是次生孔隙发育的主要因素,从而改善砂岩的储集性能。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田下石盒子组盒2-3段储层成岩作用及其对储层物性的影响

鄂尔多斯盆地大牛地气田二叠系下石盒子组盒2-3段储层砂岩类型以岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主,岩石结构成熟度和成分成熟度均较低。研究表明该区目的储层的成岩阶段处于早成岩A期,主要发育机械压实、胶结、交代和溶解4种成岩作用。机械压实、胶结和交代作用为破坏性成岩作用,发育程度普遍较强。其中,压实作用和碳酸盐胶结作用是本区储集层中发育最普遍、最典型的两种成岩作用,也是导致储层物性变差的主要因素;溶解作用作为主要的建设性成岩作用,发育程度不高,但在局部区带发育相对较强,是引起该地区储层改善的主要成岩因素之一。储层物性随深度增加呈有规律变化,在2 670～2 750 m深度段孔隙度和渗透率出现异常高值区,该孔隙异常发育带是多种成岩作用综合的结果,油气运聚高峰期产生的有机酸引起的碎屑颗粒和碳酸盐胶结物等的溶蚀对其形成和保存有重大贡献。     

陕西省洛南地区二叠系石盒子组砂岩特征及物源区探讨

为了认识陕西省洛南地区二叠系石盒子组砂岩特征及其物源,给探索渭河盆地前新生代基底组成提供依据,本文综合分析了洛南二叠系石盒子组砂岩组分和重矿物特征。结果表明,砂岩物源区主要为再旋回造山带和克拉通地块,物源区与北秦岭造山带的演化关系密切,南秦岭构造带北部下古生界也为石盒子组提供部分物源,中二叠世晚期华北、秦岭板块面接触碰撞,北秦岭构造带快速隆升,南秦岭物源区提供物源减少,砂岩物源主要为中酸性岩浆岩+低级变质岩+沉积岩。二叠纪鄂尔多斯盆地南缘向南延至洛南—栾川断裂附近,洛南地区二叠系石盒子组河流沼泽相含煤岩系沉积应该属于鄂尔多斯盆地南缘沉积,结合渭北—渭河—洛南地区晚古生代地层对比成果,认为渭河地区二叠纪至少曾沉积过二叠系石盒子组地层,渭河新生代盆地基底具有残存二叠系的可能。     

鄂尔多斯盆地华池油田延长组长3油组沉积特征与含油性关系

笔者对钻井和测井资料综合分析认为：陇东华池油田延长组长3油层组形成于湖盆逐渐萎缩、三角洲沉积不断向湖盆进积期,主要发育有三角洲平原分流河道、洪泛平原、三角洲前缘水下分流河道、河口坝、复合式坝、远砂坝和分流间湾等沉积微相,沉积环境由三角洲前缘演变为三角洲平原,储层砂体主要为三角洲前缘的水下分流河道、河口坝和复合式坝砂岩。沉积微相对城华地区延长组长3油层组含油气性的控制主要表现在3个方面：①沉积微相控制着生储盖的组合;②沉积微相控制着储层砂体的展布;③沉积微相影响着储层的储集性能。     

鄂尔多斯盆地东北部下石盒子组盒8段辫状河三角洲沉积特征

中二叠统下石盒子组盒8段为鄂尔多斯盆地东北部天然气的主产层位,其储集砂体受控于沉积相带的展布。通过对野外露头、岩心及测井曲线等综合分析,笔者认为研究区内主要以发育辫状河三角洲为特征,并对其沉积特征、影响其形成和发育的机理,以及岩相和砂体的展布特征进行深入研究。认为该区盒8段三角洲为辫状河-浅水型湖泊三角洲,在三角洲平原相区储集砂体为分流河道沉积;而在三角洲前缘相区则为水下分流河道沉积,河口坝、席状砂及远砂坝等沉积微相不发育。     

鄂尔多斯盆地东部下二叠统山西组山2段成岩相划分及展布

鄂尔多斯盆地东部下二叠统山西组山2段岩石类型主要为石英砂岩、岩屑质石英砂岩和岩屑砂岩,储集层经历了压实、压溶、硅质胶结、碳酸盐胶结交代、高岭石胶结、杂基蚀变以及溶蚀等多种成岩作用。在成岩作用研究的基础上,通过大量的岩心观察和薄片鉴定,结合阴极发光、探针分析等方法,将研究区划分出7种单因素成岩相,即：强压实、压溶-石英次生加大、蚀变高岭石、沉淀高岭石、杂基充填、碳酸盐胶结交代、不稳定组分溶蚀成岩相,在此基础上对其进行平面叠加,确定了利于储集层发育的优势成岩相。其中压溶-石英次生加大与杂基、假杂基溶蚀作用的综合作用（叠加和改造）决定了山西组山2段有利的成岩相带,在陕141井区、榆37井区、子洲-清涧地区山西组山2段形成了天然气优质储集层。     

鄂尔多斯东部下二叠统山西组2段储层评价及勘探前景

针对鄂尔多斯东部下二叠统山西组2段低渗透油气藏的特点,通过高分辨率层序地层的划分对比,将研究区山2段划分为3个长期旋回。结合425块薄片观察、扫描电镜、阴极发光等储层微观特征分析研究,认为山2段是一套在岸线背景下具有强侵蚀作用的远源砂质辫状河沉积,受物源分异和水动力条件控制,榆林、神木、府谷3条河流的沉积储集特征差异明显,榆林河河道砂体为一套具有石英含量高、杂基和软岩屑含量较低、几乎不含长石的石英砂岩,储层的储集空间主要是以粒间孔为主的复合型孔隙,具有良好的储集性;神木和府谷河河道砂体与之相反,为石英含量低、杂基和软岩屑含量高、普遍含少量长石的岩屑石英砂岩,储层储集性差,仅见少量粒内溶孔。成岩演化分析认为山2段储层进入晚成岩B期,此期压实、压溶作用已非常强烈,榆林地区由于烃类的早期充注才使大量原生孔隙得以保存。通过对山2段储层沉积成岩演化分析,总结了石英砂岩与岩屑石英砂岩沉积储层特征的差异,预测出鄂尔多斯东部下步勘探方向即以榆林气田为代表的榆林河沉积区山2段高渗透石英砂岩发育的河道砂体。     

鄂尔多斯盆地盐池地区二叠系山1-盒8段物源分析

鄂尔多斯盆地中、北部二叠系山西组-下石盒子组已发现多个大型油气田,其勘探潜力巨大。但盆地西部盐池地区山西组、石盒子组的勘探程度较低,因而弄清其物源对该区进一步油气勘探十分重要。以研究区钻测井、岩心及盆地周边露头实测等资料为基础,应用统计学方法对区内山1、盒8段石英颗粒成因类型、岩屑类型、重矿物组合、古流向及沉积相等特征进行了全面的研究。结果表明：研究区山1-盒8期沉积物受到北部及西北部物源的共同影响,且二者物源具有较强的继承性。盐池地区物源主要受到北西向的桌子山、贺兰山地区的影响;而苏里格西部地区陆源碎屑沉积物则来自北部阿拉善-阴山古陆。区内山1、盒8段主要为三角洲前缘沉积,受物源及沉积相的影响,环县区域具有汇水区的特征。     

广西来宾铁桥剖面中上二叠统沉积微相

对广西来宾铁桥剖面中二叠统茅口组和上二叠统吴家坪组进行了详细的沉积相研究,共识别出4个沉积相和10个微相,分别为:盆地相（含层状硅质岩微相、含透镜状灰岩的层状硅质岩微相）、下斜坡相（含与灰岩互层的层状硅质岩微相、夹层状硅质岩的灰岩微相、浊流沉积的灰岩微相）、上斜坡相（含夹硅质条带或薄层的灰岩微相、夹硅质团块或条带灰岩微相、灰岩微相、碎屑流等重力流沉积的灰岩微相）和台地边缘相（钙质海绵礁灰岩微相）。野外观测表明,茅口组和吴家坪组各为一个向上变浅的沉积旋回,但两个旋回的演化具有明显的差异,茅口组整体上是由盆地相向斜坡相演化的过程,以发育浊流、碎屑流等重力流沉积为特征,而吴家坪组是由盆地相到斜坡相至台地边缘相,再到斜坡相的演化过程,沉积微相变化频繁。该剖面的沉积微相交替记录了海平面变化过程,表现为茅口期持续下降,吴家坪早期快速上升,中期逐步下降,晚期又升高的特征。     

黔西南晚二叠世龙潭组物源分析及区域沉积古地理重建

黔西南上二叠统龙潭组为一套以海陆交互相细屑岩为主的沉积地层,与下伏茅口组平行不整合接触。龙潭组砂岩碎屑组分以板片状—微晶状的玄武—安山质火山岩岩屑为主,并含少量霏细晶—隐晶质的酸性火山岩岩屑。泥质岩全岩主量元素以低SiO_2(28.3%~51.9%)、高TiO_2(1.0%~4.1%)和低Al_2O_3/TiO_2比值(3.9~6.9)为特征,与峨眉山高Ti玄武岩的Al_2O_3/TiO_2比值(集中在2.5~5.0之间)较为接近。龙潭组的碎屑锆石显示峰期年龄为~260Ma,与峨眉山大火成岩省的火山喷发期(258~263Ma)相吻合。锆石微量元素指示其与板内/非造山环境的岩浆活动有关,结合同时期北部陆相和南部深水盆地相的沉积物源研究,该结果表明龙潭组碎屑岩的源岩为峨眉山玄武质和长英质火山岩。基于此,本文对晚二叠世滇黔桂地区峨眉山源区—河流—滨岸—右江深水盆地的沉积古地理格局进行重建。     

鄂尔多斯盆地白垩系洛河组风成砂岩地球化学与物源区特征:以靖边县龙洲乡露头为例

通过镜下观察,岩石常量元素、稀土微量元素含量测定等手段对鄂尔多斯盆地白垩系洛河组风成砂岩进行实验分析,研究其地球化学和物源区特征。确定洛河组风成砂岩地球化学岩石类型为长石砂岩和亚长石砂岩,沉积物的成熟度较高;物源区为被动大陆边缘构造背景占主导地位的再旋回造山带,并含有大陆岛弧的特性;沉积物母岩为变质岩、沉积岩,并含少量的酸性、中基性岩浆岩;物源区气候寒冷干旱,为氧化环境,化学风化程度低。     

鄂尔多斯盆地陇东地区二叠系山西组—石盒子组母岩类型和构造背景

通过岩石学及地球化学分析方法,对鄂尔多斯盆地陇东地区二叠系山西组1段—石盒子组8段碎屑岩物源区的母岩类型和构造属性进行分析。研究结果表明: 山1段和盒8段的砂岩碎屑组成相似,具有基本相同的物源区组成,它们在构造背景、物源及物源特征上具有很好的继承性;砂岩碎屑颗粒镜下特征及石英阴极发光颜色显示母岩主要为变质岩和火成岩;轻矿物特征反映物源与再循环造山带源区中的碰撞缝合线及褶皱—逆掩带物源区密切相关;研究区与北秦岭地区秦岭群和宽坪群斜长石种类一致;构造环境判别图解反映物源区长期受被动大陆边缘物源影响,到晚古生代后期有向主动大陆边缘转换的趋势;源岩判别图解显示物源区主要是长英质岩石;山1段、盒8段沉积岩的REE配分模式均呈右倾型且基本相互平行,与北秦岭地区秦岭群、宽坪群变质岩的稀土元素配分模式相似;锆石U-Pb同位素定年结果显示物源主要来自元古代,有少部分来自晚古生代。综合分析认为研究区主要受被动大陆边缘物源影响,其次为主动大陆边缘物源,母岩主要为北秦岭下元古界秦岭群的片麻岩、石英岩等和中、上元古界宽坪群的绿泥石片岩、阳起石片岩,其次为北秦岭造山带晚古生代岩浆岩。