砂岩中碳酸盐胶结物成岩流体演化和水岩作用模式——以川西孝泉-丰谷地区上三叠统须四段致密砂岩为例

碳酸盐胶结物是川西坳陷孝泉-丰谷地区须四段第一重要的胶结物类型.通过碳酸盐胶结物岩石学、矿物学、碳氧同位素以及包裹体均一温度等的系统分析,讨论了研究区须四段致密砂岩中不同类型碳酸盐胶结物的沉淀机制、孔隙流体演化以及分布规律.连晶方解石胶结物具有相对较重的碳、氧同位素(δ13C=2.14‰,δ18O=-5.77‰),沉淀时间早,是在常温常压条件下,直接从过饱和碱性湖水介质中析出的产物.沉淀时流体的氧同位素较轻,主要表现为大气水-海水混合流体的特征(δ18O=-3‰),说明研究区须四段沉积时期的沉淀流体同时受到了大气水和海水的影响;次生孔隙中充填的方解石胶结物具有相对较轻的碳、氧同位素(δ13C=-2.36‰,δ18O=-15.68‰),沉淀时间晚,主要沉淀于中、晚侏罗沉积期的埋藏作用阶段,反映了有机质参与的长石溶蚀过程是该类碳酸盐胶结物沉淀的重要物质来源,粘土矿物转化过程中释放的Ca2+,Fe3+和Mg2+离子也是其重要的物质来源之一.由于埋藏过程中,水岩相互作用的影响,沉淀时流体的氧同位素出现了较明显增大(增重3‰左右);钙屑砂岩中的白云石胶结物沉淀于中侏罗沉积期的埋藏作用阶段,与碳酸盐岩屑具有类似的较重的碳氧同位素特征(δ13C=1.93‰,δ18O=-6.11‰),说明了两者在来源上的一致性,沉淀时流体氧同位素显著偏重(δ18O=2.2‰左右).不同胶结物沉淀时流体氧同位素的差异体现了不同水岩相互作用体系或是不同水岩相互作用强度的影响.这是含较多刚性颗粒的砂岩具有相对偏负的碳同位素(岩屑石英砂岩)、沉淀流体具有相对偏重氧同位素(钙屑砂岩)的主要原因.     

断层对砂岩胶结物和砂岩物性变化的控制作用——以惠民凹陷临南洼陷夏503井断层为例

惠民凹陷临南洼陷夏503井断层附近致密砂岩的碳酸盐胶结物含量远高于远离断层的正常砂岩,为探讨其形成机理及对断层封堵的影响,本文对夏503井断层附近岩芯开展全岩矿物、铸体薄片、阴极发光、同位素以及物性等分析.研究表明:致密砂岩中δ13C为0.1‰～0.6‰(平均0.42‰),δ18O为-13.5‰～-12.3‰(平均-13.1‰),碳氧同位素投点分布于中低温热液白云岩区;根据占位关系、阴极发光以及碳氧同位素特征,认为碳酸盐胶结物的形成可划分为四期:第一期方解石,第二期白云石,第三期铁白云石,第四期铁方解石;碳酸盐胶结物含量与储层物性呈负相关关系,断层附近致密砂岩的孔隙度、渗透率、排驱压力分别为4.8%,0.37 mD和1.97 MPa,与远离断层正常砂岩的14.3%,3.73 mD,0.27 MPa相比,相差一个数量级;经计算,不考虑对接盘的岩性,仅由于碳酸盐胶结的影响,致密砂岩与正常砂岩的排驱压力差就可以封堵41 m高的油柱.     

高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识--以鄂尔多斯盆地为例

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性,以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集,δ13Ccarb正偏移, δ13Corg<-28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育.克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ13Ccarb多为负值,δ13Corg为-24‰～-28‰,指示有机质埋藏量低,生烃潜力差,稀土元素分异弱,沉降速率较快,多属浅水高能氧化环境,不利于烃源岩发育.利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

鄂尔多斯盆地米脂气田天然气逸散: 流体包裹体证据

鄂尔多斯盆地米脂气田南侧断裂带充填的方解石脉富含天然气包裹体.应用流体包裹体测试、稳定同位素分析和热释光年龄测定等手段,研究了方解石脉和天然气包裹体成因特征及其形成时间.分析表明,天然气包裹体形成温度在130～140℃之间,盐度为5.5(质量百分比)NaCl～6.0(质量百分比)NaCl,表明天然气包裹体属于盆地内热成因烃类流体.热爆法分析方解石脉包裹体烃类气体含量最高达2.4219m3/t,C1/ΣCi比值最高为91%.激光拉曼光谱分析的单个包裹体中烃类气体最高含量为91.6%.方解石脉δ13CPDB为-5.75‰～-15.23‰,δ18OSMOW为21.33‰～21.67‰,表明断裂带中含天然气包裹体方解石脉属于淡水成因方解石.天然气包裹体δ13C1PDB为-21.36‰～-29.06‰,δDSMOW为-70.89‰～-111.03‰,其与米脂气田同属于煤成天然气.含天然气包裹体的方解石脉热释光年龄为32.4±34.2万年.综合研究认为,晚期断裂构造活动对天然气成藏具有重要影响,米脂气田南侧断裂带方解石脉天然气包裹体是米脂气藏受喜马拉雅构造活动影响,天然气沿断裂发生逸散的证据.     

准噶尔盆地腹部超压顶面附近碳酸盐胶结带的成因机理

准噶尔盆地腹部超压顶面附近普遍存在碳酸盐胶结带,在分析超压顶面附近碳酸盐胶结物岩石学特征的基础上,重点挖掘了碳酸盐胶结物碳、氧同位素的地球化学信息,得出:(1)碳酸盐胶结物主要由含铁方解石、含铁白云石或铁白云石等组成;(2)碳酸盐胶结物形成于深部较高的地温环境,受有机流体运移的影响;(3)碳酸盐胶结物中所对应的碳、氧离子呈现出自超压仓向上部泄压环境迁移的趋势.综合分析认为准噶尔盆地腹部超压顶面附近的碳酸盐胶结带是地史时期深部超压有机流体向上多次排放的自然产物,这一研究为碎屑岩超压盆地超压仓顶部碳酸盐胶结带的形成与超压流体排放可能具有的内在关联提供了新的研究参考.     

江西信江盆地红层及其地貌发育研究

江西信江盆地丹霞地貌的成景地层为晚白垩系陆相红色碎屑岩,红层的厚度、岩石学和地球化学特征及其在盆地内出露制约着丹霞地貌的发育、景观类型及其组合以及在盆地内的分布。信江盆地边缘主要出露茅店组、河口组和莲荷组巨厚层砾岩、含砾砂岩和砂岩,以铁质胶结和少量钙质胶结为主,可溶性成分含量低,这些红层以发育高大的顶斜型峰林型、峰丛型丹霞地貌组合为特征。盆地中部的河口组上部和塘边组地层含砾砂岩和砂岩为主,以钙质胶结为主,可溶性成分含量较低,常发育低矮的圆丘状丹霞地貌组合为特征,大型岩洞是其典型的景观类型。过渡地带主要为河口组上部、塘边组和莲荷组下部的砂岩、含砾砂岩,丹霞地貌只发育于断层或河流发育地区,以顶平型丹霞地貌组合为特征。以钙泥质胶结为主,可溶性成分含量高的细碎屑岩中一般不发育丹霞地貌。     

浅层致密砂岩油藏成岩作用及孔隙演化

为探讨浅层致密砂岩油藏储层成岩作用及孔隙演化问题,以鄂尔多斯盆地南部B油田延长组长3-长7油层组为研究对象,开展岩石学特征、成岩作用、孔隙演化研究.研究表明,B油田长3-长7油层组碎屑成分差异不大,长7油层组石英含量高,长6油层组长石、岩屑含量高,长3油层组云母含量高.长3油层组粒级分布相对较粗,其次为长7油层组,长6油层组粒级分布最细.从长3、长6至长7油层组,碳酸盐胶结物含量、黏土矿物总量、伊/蒙间层含量、伊利石含量逐渐增加,高岭石、绿泥石含量依次减小,成岩胶结、交代作用依次增强.成岩作用阶段为早成岩B期至中成岩A期.随油藏储层埋藏深度增加,成岩作用强度持续、不断增强.储层孔隙演化研究表明,长3、长6、长7油层组初始孔隙度接近,压实成岩作用过程中损失的孔隙度也比较接近.随油藏埋藏深度增加,成岩作用中胶结作用增强,溶蚀作用减弱.长6、长7油层组胶结作用明显强于长3油层组,长3油层组溶蚀作用明显强于长6、长7油层组.随埋深增加,绝对溶蚀作用减弱,相对溶蚀作用增强.     

鄂尔多斯盆地延长组高自然伽马砂岩储层特征

鄂尔多斯盆地延长组岩芯分析与测井特征研究表明,相对高自然伽马砂岩具有高长石、高Th、局部高U、K含量变化不大的共同特征,Th、U含量特征与凝灰岩极为相似;相对高自然伽马砂岩具有相对高自然伽马、高声波时差、低电阻率值的测井曲线特征,与凝灰岩测井曲线特征也极其相似;再者,从长6到长4+5油层组的各亚组,凝灰岩层逐渐不发育的同时,伴随相对高自然伽马砂岩发育程度依次增强;上述3项特征预示着延长组相对高自然伽马砂岩可能为同沉积期或较先期沉积的凝灰岩经搬运后作为砂岩组成部分再沉积形成的.四性关系研究表明：（1）依据自然伽马-自然电位曲线重叠图、声波时差-自然电位曲线重叠图,可快速识别相对高自然伽马砂岩;（2）相对高自然伽马砂岩具有相对发育的次生孔隙,非均质性强,一般物性越好,声波时差-自然电位曲线重叠图幅度差越大;（3）计算自然电位-自然电位曲线重叠图的幅度差,反映相对高自然伽马砂岩含油性,幅度差越大,表明其含油性越好.     

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿目标层灰绿色砂岩成因

东胜砂岩型铀矿床产于鄂尔多斯盆地北部侏罗纪直罗组灰绿色砂岩与灰色砂岩之间的过渡带中.该矿床目标层中出现的灰绿色砂岩具有独特的特征,不同于一般层间氧化带砂岩型铀矿.从岩石学、矿物学和地球化学较系统地研究了灰绿色砂岩的特征和成因,指出它是古氧化作用后经油气二次还原的产物.灰绿色砂岩之绿色主要是由覆盖于砂岩颗粒表面的针叶状绿泥石引起.鉴别铀成矿目标层灰绿色砂岩的成因、识别古氧化带不仅对查明该砂岩型铀矿床的形成机理具有理论意义,而且对指导同类砂岩型铀矿的找矿具有重要的实际意义.     

高演化海相碳酸盐烃源岩地球化学综合判识

针对中国海相碳酸盐岩烃源岩的成熟度高、有机质丰度低等特殊性, 以鄂尔多斯盆地下古生界为例, 通过微量元素富集系数计算、稀土元素的配分模式、元素和碳同位素等的数理统计分析及三维图解等多元综合分析, 结合必要的有机参数, 反演了盆地烃源岩发育环境, 评价碳酸盐岩烃源岩及其分布. 就鄂尔多斯盆地而言, TOC为0.2%是个重要的界限值, 研究表明: 在TOC>0.2%的层段中, Ba富集, δ¹³C_carb正偏移, δ¹³C_org<&#8722;28‰, 反映出古生产力、有机质埋藏量较高, 具较好生烃潜力, 稀土元素分异强, 指示沉降速率低, 有机质保存条件好, 利于烃源岩发育. 克里摩里组、乌拉力克组具一定规模, 可视为潜在有效烃源岩. 而TOC＜0.2%的层段, Ba含量低, δ¹³C_carb多为负值, δ¹³C_org为&#8722;24‰~&#8722;28‰, 指示有机质埋藏量低, 生烃潜力差, 稀土元素分异弱, 沉降速率较快, 多属浅水高能氧化环境, 不利于烃源岩发育. 利用无机与有机地球化学方法综合评价高演化海相有潜力的碳酸盐岩烃源岩及分布是可行的.     

连续胶结声速理论胶结半径表达式的一般性推广及应用

针对Dvorkin 和Nur （1996） 提出的连续胶结声速理论（CCT）中的胶结半径表达式仅适用于孔隙式胶结疏松砂岩的局限性,通过胶结物与颗粒之间的空间几何关系,在胶结物中心厚度不为零的前提下,推导了胶结物胶结半径的一般表达式,并考察了胶结物中心厚度对疏松砂岩声波速度的影响,探讨了该表达式在基底式胶结疏松砂岩纵横波速度预测中的应用.结果表明：随胶结物中心厚度变大,纵、横波速度均减小,且孔隙度越大,胶结物含量越少,速度下降越快;孔隙度或胶结物含量不变时,纵横波速比随胶结物中心厚度的增大而增大;纵横波速比随孔隙度的变化规律与胶结物中心厚度有关,当胶结物中心厚度较小时,孔隙度增大,纵横波速比略微减小,而当胶结物中心厚度较大时,孔隙度的增大会引起纵横波速比略微增大;对于基底式胶结疏松砂岩,使用推广后表达式修正的CCT模型相对原CCT模型能够更好地预测其声波速度,同时发现,利用其纵横波速比无法预测由孔隙度或胶结物含量变化引起的疏松砂岩软硬的变化,但是在胶结物含量或孔隙度不变的情况下,纵横波速比可指示由胶结物中心厚度变化引起的疏松砂岩软硬的变化.     

塔里木盆地下寒武统底部黑色页岩地球化学及其岩石圈演化意义

首次对塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩的微量元素、稀土元素和铂族元素地球化学进行了系统分析, 其基本特征是与深部流体有关的微量元素明显富集, Th/U和Th/Sc等元素比值降低; 球粒陨石标准化后的稀土元素分布模式中轻稀土富集程度降低, Eu负异常减小, Ce具有明显的负异常; 铂族和Au元素含量增高. 这些特点表明黑色页岩沉积时, 盆内有富铁镁质的深部物源的存在. 这种深部物源的存在通常指示岩石圈拉张的构造背景. 微量元素、铂族元素和稀土元素特征在剖面中的变化规律表明, 该黑色页岩沉积的早期, 来自地球深部的物源不断增加, 至4号样品达到高峰, 此后逐渐降低. 这种现象可能指示本区早寒武世早期岩石圈具有幕式拉张作用的特点.     

四川盆地东北部三叠纪飞仙关组天然气中CO_2的成因

四川盆地东北部三叠系飞仙关组天然气具有较高的H2S和CO2含量,这是川东北发育热化学硫酸盐还原作用(TSR)的重要依据之一.然而天然气中的CO2显著少于TSR所应有的数量,与H2S相比,CO2显著亏损;同时天然气中CO2在碳同位素组成上并不具有与TSR有关的有机碳的特征,这是一个长期困惑人们的地质现象.根据川东北飞仙关组天然气中CO2的含量及同位素组成,定量计算了TSR来源的有机碳和海相碳酸盐来源的无机碳对天然气中CO2的贡献值,以及这两种来源碳对深埋藏过程从高温流体中沉淀的方解石中碳的贡献值,表明与TSR有关的有机碳源对天然气CO2的贡献值只有约2%,而有机碳源对从高温热流体中沉淀的自生方解石的贡献值高达43%,说明川东北飞仙关组与TSR有关的有机来源的CO2主要进入了自生方解石中,目前天然气中的CO2主要来源于海相碳酸盐的溶解.与之有关的解释是,在TSR发生的相对高温和高PCO2分压的环境中,方解石以沉淀为主,而在TSR发生过后的盆地快速抬升过程中,由于温度大幅度降低,流体对碳酸盐欠饱和而导致溶解作用发生和次生孔隙形成,这是倒退溶解模式的结果.因此,燕山期的构造抬升是川东北飞仙关组碳酸盐在埋藏过程中发生溶...     

四川盆地东南部震旦系灯影组藻云岩胶结作用及其成岩流体分析

中国四川盆地震旦系灯影组是世界上最古老的天然气储层之一,在经历了漫长而复杂的构造、成岩演化之后,储层的优劣性主要取决于溶蚀作用和胶结作用的相对强弱.灯影组大量的藻白云岩中不乏溶蚀孔洞,但绝大多数溶蚀孔洞均被不同形态的白云石胶结物所占据,了解这些白云石的形成环境,对分析储层的保存机制具有特殊的意义.本文以薄片鉴定、阴极发光、微量元素及C,O和Sr同位素等测试分析为手段,分析了四川盆地东南部震旦系灯影组藻云岩中的5类胶结物的地球化学特征和其成岩流体的性质.纤状环边白云石胶结物为典型的海底成岩环境产物,其地球化学特征与基岩(泥晶、微晶云岩)相似,可能反映了当时海水的地球化学特征;叶片状白云石胶结物的成岩流体与纤状环边白云石胶结物的成岩流体具有继承性,形成于浅埋藏的"囚禁"海水中;细-中晶白云石胶结物形成于桐湾运动引起的构造抬升时期,具有较高的Sr同位素比值和较低的C和O同位素值,其成岩流体以淡水为主;粗晶白云石胶结物具有较高的Mn含量和非常低的Fe和Sr含量且C同位素值强烈向负偏移,与粗晶白云石胶结物形成时大量的烃类成熟运移有关,同时,烃类的成熟及运移引起的硫酸盐热还原反应对其流体也产生了显著的影响;马鞍状白云石胶结物是一种热液成因的白云石,形成于高温卤水中,并且这种卤水流经了富含放射性Sr同位素的区域.     

柴达木盆地苏干湖表层沉积与尘暴事件——元素示踪的初步结果

通过分析苏干湖地区10个地表表层沉积物、9个大气降尘(含2个尘暴降尘)、16个湖泊表层沉积物等样品的8种常量-微量元素和11种稀土元素的含量,以及同类沉积不同元素含量和不同沉积同一元素含量的相关性,结果表明,在湖泊沉积体系中Al、Fe、Sc含量的变化与强风-尘暴过程有关,指示了湖泊沉积碎屑颗粒风成输入的可能性．元素Fe、Sc含量在3种不同的沉积物中差异不大,与尘暴事件的强度和频次有关．稀土元素结果显示3类沉积具有同源性．苏干湖沉积可以用来重建研究区尘暴演化历史．     

判识天然气成因的轻烃指标探讨

对我国4个盆地典型煤型气和油型气的209个样品轻烃组成和53个样品轻烃单体碳同位素进行了分析,提出或完善了我国煤型气和油型气的鉴别指标.在天然气轻烃单体碳同位素指标系列中,煤型气具有δ13C苯>-24‰,δ13C甲苯>-23‰,δ13C环己烷>-24‰,δ13C甲基环己烷>-24‰的分布特点,油型气具有δ13C苯<-24‰,δ13C甲苯<-24‰,δ13C环己烷<-24‰和δ13C甲基环己烷<-24‰的分布特点.在正庚烷(nC7)、甲基环己烷(MCH)、二甲基环戊烷(ΣDMCP)等C7轻烃化合物组成中,nC7相对含量和MCH相对含量受影响因素少,能够较好地反映天然气的成因类型.因此,提出nC7相对含量大于30%,MCH相对含量小于70%,为油型气;nC7相对含量小于35%,MCH相对含量大于50%,为煤型气;在C5-7脂肪族组成中,C5-7正构烷烃含量大于30%的区域为油型气,而C5-7正构烷烃含量小于30%的区域为煤型气.这些指标范围具有相对较好的适用性,可作为鉴别煤型气和油型气的重要指标.     

中国主要含油气盆地天然气中汞的来源与分布

基于我国4个主要含油气盆地146口钻井天然气中汞含量分析,并结合气体地球化学分析,识别了我国主要含油气盆地天然气中汞的来源与分布特征.研究表明,我国含油气盆地天然气中汞的含量差异较大,分布在0.01~4050μg/m3,其中汞含量最高的气井位于松辽盆地徐深气田.克拉通盆地中汞含量相对较低,其中塔里木盆地次生气藏中汞含量最低;在裂谷盆地中由于存在深切基底的大断裂,存在深部流体混入的地质条件,天然气中的汞含量可能异常高,例如松辽盆地徐深气田.在深大断裂不发育的相对稳定盆地,天然气中汞主要是有机成因;在有深部流体混入的裂谷盆地气藏中,天然气中的汞可能主要来自深部,并且以汞含量和R/Ra值异常高为主要特征.     

鄂尔多斯盆地西南部地区上古生界砂体地震预测及勘探新突破

鄂尔多斯盆地西南部地区天然气勘探程度较低,2004年ZT1井在山西组山1段试气荻工业气流,揭示上古生界具备良好的勘探前景.上古生界天然气成藏特征研究表明,二叠系发育西南物源石英砂岩储集体,主要含气层系是山西组山1段、石盒子组盒8段,砂体厚度相对较薄,埋深超过4000m.区内储层普遍致密,局部发育相对高渗层段,与煤系烃源岩配置良好,是形成致密砂岩气藏的有利区带.本文应用地震勘探攻关成果,建立主力砂体地震响应模式,进一步落实了山1、盒8砂体的展布,结合探井钻探效果,优选了有利钻探目标.在试气方法上引入体积压裂理念,QT1井试气获工业气流,勘探取得新突破.对研究区天然气成藏条件的分析、主力砂体地震预测模式及试气工艺等成功经验的总结,对该区天然气勘探的深入开展具有重要的指导意义.     

青海湖沉积碳酸盐矿物之间氧同位素分馏的评估及其环境意义

青海湖沉积岩芯的矿物学和稳定同位素研究结果显示自生碳酸盐矿物以单种或多种矿物形式保存在沉积物中;不同碳酸盐样品的δ18O值的变化范围为5.47‰至-1.04‰,差值最高达6.5‰;δ18O值与总碳酸盐含量呈正相关关系,与碳酸盐矿物种类的改变则无明显关联.结果表明,造成δ18O显著变化的主导因素是湖水氧同位素组成,自然条件下生成的不同碳酸盐之间的氧同位素分馏不明显.说明δ18O是指示闭流湖泊降水蒸发水量平衡变化的敏感指标之一.     

致密砂岩气藏储层成岩流体演化与致密成因机理——-以四川盆地上三叠统须家河组为例

四川盆地上三叠统须家河组储层在岩石学上表现为低成分成熟度、低胶结物含量和结构成熟度中等的“两低一中”特征,总体储层物性较差,属低孔低渗和特低孔特低渗储层,局部发育有少量中孔低渗储层．根据各成岩矿物共生组合关系,可以确定成岩矿物由早到晚形成的相对顺序：早期方解石（泥晶菱铁矿）-石英Ⅰ期加大-绿泥石薄膜-长石、岩屑溶解-绿泥石孔隙衬边-石英Ⅱ期加大（加大、剩余粒间孔、粒间溶孔充填石英）-溶蚀作用-石英Ⅲ期加大（粒间溶孔、粒内溶孔中充填石英）-连晶（含铁）方解石-白云石-铁（方解石）白云石-后期溶蚀作用-石英、方解石脉形成．机械压实作用是使本区岩石固结成岩最主要的因素,石英Ⅱ,Ⅲ期加大作用是使本层砂岩致密化的另一个重要原因．长期封闭条件下成岩流体只对长石和部分岩屑进行溶解,而粒间的胶结物如石英、碳酸盐则未发生溶解,使已致密化的须家河组砂岩孔隙度改变不大,这是须家河组砂岩最终保持致密化的又一个原因．有机质大规模生烃发生在第Ⅱ期石英加大后,烃类选择性进入相对有利的储层中形成致密砂岩烃类气藏．