西沙地区晚中新世以来碳酸盐岩的沉积演化及储层特征

生物礁滩相碳酸盐岩是南海海域深水区重要的油气储层之一.通过对西科1井(0~576.5 m)岩心的宏观描述及微观分析, 结合古生物、古地磁、高分辨岩心扫描及大量分析测试结果, 对碳酸盐岩-生物礁滩体系展开了精细研究.研究表明: 该井晚中新世以来记录了6次暴露事件、2次淹没事件, 结合古生物、古地磁、Li同位素分析, 可划分为8个三级层序, 其中晚中新世黄流组和第四系乐东组为主要成礁期.通过细致的岩相学研究, 系统刻画了生物礁-碳酸盐岩的岩石类型、成岩作用类型和孔隙类型, 重建了成岩环境.      

西沙海域新生代生物礁序列的沉积构成:以西科1井为例

生物礁是由原地的固着生物所建造的块状碳酸盐岩沉积。西沙海域自中新世以来发育了厚层生物礁地层。通过对最新全取心钻井西科1井岩心的宏观观察和微观分析,结合古生物及岩心测试成果,发现西科1井中新世和第四纪为主要造礁期,形成了两套分别以珊瑚藻和珊瑚为主要造礁生物的生物礁序列,底栖有孔虫为主要的附礁生物,而上新统为一套滩相沉积。生物礁序列发育骨架岩、粘结岩和障积岩三种礁相岩石,以骨架岩含量最高,非礁相岩石包括泥灰岩、颗粒灰岩和生物碎屑灰岩三种。白云岩地层以晚中新世到上新世早期最为发育,多为准同生白云石化作用所致,并受热液活动的影响。对生物礁序列的沉积分析,可为后期南海油气勘探以及生物礁储层分布研究提供一些基础材料。     

中国南海西沙碳酸盐岩台地形成过程及控制因素:来自西科1井的地球化学证据

通过对南海西沙石岛已完钻的科学探井——西科1井进行岩性组合特征、元素地球化学、TEX86等多种指标分析,尝试恢复了西沙地区中新世以来海平面变化,讨论了碳酸盐岩台地形成发育的控制因素。发现受控于南海区域性构造事件及全球海平面变化的双重影响,西沙地区海平面呈现早中新世高—中中新世低—晚中新世到上新世高—第四纪低的变化趋势,海水温度从早中新世到上新世呈整体下降趋势。岩性组合特征揭示,西沙地区碳酸盐岩台地在早中新世开始发育,到中中新世逐渐繁盛,在中中新世末达到顶峰,形成了包含潟湖相在内的大型礁盘;在晚中新世—上新世由于海平面快速上升以及海水温度下降而逐渐衰退淹没,到第四纪进一步持续萎缩。研究发现,西沙地区在早中新世和晚中新世—上新世,出现2次较强的白云岩化作用,与海平面下降造成碳酸盐岩台地暴露剥蚀直接相关。西科1井揭示的碳酸盐岩台地的发育演化过程是南海新生代碳酸盐岩台地繁荣与消亡的代表,是南海新生代构造演化与全球气候变迁相互作用的综合结果。     

南海南部北康盆地碳酸盐岩储层特征及油气成藏

在南海扩张过程中微板块断裂、碰撞、拼接的构造背景下,南海南部中新世以来发育碳酸盐岩台地及生物礁,经过后期成岩改造形成了大量碳酸盐岩储层并蕴藏着丰富的油气资源.为了了解该海域碳酸盐岩储层的发育特征和成因机制,以北康盆地高精度二维地震资料为基础并结合邻区岩心、薄片资料,对该区域碳酸盐岩储层发育的类型、储集空间、成岩作用以及控制因素开展了系统研究.结果表明,南海南部碳酸盐岩储层类型多且储集空间丰富,主要有两类,分别为礁滩储层和不整合面岩溶储层;发育多种孔隙类型,包括原生孔隙和次生孔隙,以次生孔隙为主,包括铸模孔、粒内溶孔、粒间溶孔和晶内溶孔等. 该区域碳酸盐岩储集空间主要受白垩化作用、溶蚀作用和白云岩化的建设性改造,并且主要受构造、沉积、古气候和流体活动因素的控制.北康盆地碳酸盐岩可以作为良好的储层,并具有良好的油气成藏条件,能形成“下生上储”的碳酸盐岩油气藏.      

塔北西部一间房组碳酸盐岩礁滩体同生期暴露溶蚀作用模式

在详细的钻井资料和岩心的宏观及微观特征研究的基础上,通过对塔北隆起西部奥陶系中统一间房组礁滩体沉积相特征及展布规律的分析,结合礁滩体储层同生期溶蚀作用特征研究,按照古沉积地貌单元结合岩相的方法建立了一间房组礁滩体同生期溶蚀作用模式。研究认为一间房组开阔台地相包括台内滩、滩间海和台内点礁3个亚相,沉积相平面分布稳定;一间房组的同生期暴露溶蚀作用明显,普遍反映出滩体的间歇性暴露的特征:生物钻孔和溶蚀孔洞内充填礁滩体暴露形成的古土壤泥;发育潮间带的化石碎片堆积和软体生物活动遗迹;岩心观察和成像测井可以识别出渗流-潜流带溶蚀作用旋回。按照礁滩相沉积地貌结合岩相的模式,将一间房组开阔台地的浅滩和点礁沉积划分出潮上长期暴露滩、潮间间歇暴露滩、潮下高能滩、瓶筐石障积礁、潮汐水道等地貌单元。     

塔中上奥陶统台缘带高频层序地层特征与储层纵向分布

利用钍/钾比分析技术,结合岩心与常规测井资料,可识别并划分对比塔中上奥陶统台缘带碳酸盐岩高频层序.分析表明,奥陶系碳酸盐岩呈明显米级旋回变化,在60 m井段识别出20个短周期旋回、4个长周期旋回,单个旋回厚度2~4 m.高频层序与礁滩体沉积旋回具很好对应关系,可用于沉积旋回精细划分与对比.礁滩体储层呈多旋回米级变化,长周期旋回顶部与优质储层对应非常好.高频层序与储层对比分析表明,优质储层主要发育在海平面向上变浅的米级旋回中,井间对比分析也呈相同特点.钻井分析表明,在3个海平面变浅的长周期旋回顶面均是优质储层发育段,3期长周期旋回的海平面下降期暴露面形成3套优质储层发育段.结果表明,高频层序与优质储层发育关系密切,准同生期溶蚀作用主要发育在相对海平面下降的米级旋回暴露期礁滩体中.     

礁滩体与建设性成岩作用

礁、礁丘、丘同属碳酸盐建隆,礁、滩是重要勘探目的层。但各自在沉积组分、组构、环境和时空分布,以及油气地质条件上迥然不同,因而无论从理论还是勘探实践上,都有必要将其各成体系划分开来。礁滩自身为好储集岩,当建设性成岩作用叠加后可形成好的储层。碳酸盐岩优质储层形成,主要受沉积微相与建设性成岩作用两大因素控制。前者是基础,并以高能的礁滩相带为最好;后者主要包括破裂、白云石化和溶蚀三大类,并以白云石化或溶蚀为最优,其中的溶蚀分布最广泛、影响最深刻而对优质储层形成起决定性作用。礁滩储层中的古岩溶类型最为丰富多彩,包括同生期、准同生期、表生期和埋藏期热流体岩溶的所有类型,白云岩化礁滩体也不例外。其中,同生-准同生期岩溶的形成机制与礁滩沉积时高频层序旋回向上变浅序列的短暂暴露淋溶有关,表生期岩溶则受控于礁滩沉积后三级层序旋回Ⅰ型界面的暴露淋溶。由此,导致礁滩储层中除了可以也是(碳酸盐岩中)唯一保存原生孔隙外,还发育了次生溶蚀孔洞缝和大型溶洞。礁丘、灰泥丘尤其是丘间洼地中发育高有机质丰度烃源岩;它们自身没有有效的原生孔隙,但岩溶作用可以形成次生孔隙。     

塔中Ⅰ号坡折带奥陶系礁滩复合体发育动力学及其控储机制

塔中Ⅰ号坡折带上奥陶统良里塔格组发现了我国珊瑚-层孔虫造礁群落最早的礁体,在生态演替上具承先启后重要特征,并伴随着发育了多套礁滩相储集体。充分利用古地理、古地磁,同位素、微量元素,包裹体,岩心物性分析等数据,分析了塔里木板块奥陶纪成礁环境,特别是从构造地质学、碳酸盐岩地质学、层序地层学、古生态学、古生物学出发,剖析了塔中隆起碳酸盐岩台地演化的阶段性、海平面变化的周期性,以及奥陶纪造礁生物生态群落的演替及生物生长性,分别建立了良里塔格组各个时期礁滩复合体发育的模式,深入解析了礁滩复合体多期生长发育的动力学特征。塔中良里塔格组3期叠加发育的礁体生长与台地演化的构造阶段性密切相关,同时控制了礁滩复合体微相类型上的多样性和分异性。礁滩复合体地貌隆起和高频海平面变化所导致的暴露,以及准同生期大气淡水淋滤、溶蚀作用是控制台缘礁滩体优质储层发育的动力学基础,经后期埋藏过程中所经历的表生岩溶作用、埋藏期热水岩溶作用以及断层相关岩溶等是该礁滩复合体储层物性改良主控因素。集中揭示了塔中奥陶纪礁滩复合体发育演替几何学、动力学机制及礁滩储集体控储机制,有效指导了塔中古隆起奥陶系生物礁油气规模效益开发,对于类似油气田勘探与学科发展具有积极意义。     

南海盆地演化及碳酸盐岩油气勘探

南海盆地碳酸盐岩油气勘探最早可追溯到19世纪后期,20世纪70年代开始有较多发现。南海的形成演化经历了安第斯型边缘-弧后裂谷-大西洋型海底扩张等一系列转变,形成了众多规模不等、类型各异的新生代含油气盆地。这些盆地可划分为拉张型、聚敛型、走滑型三大类,且可细分为陆缘张裂型、裂离陆块型、弧前型、周缘前陆型、走滑-拉分型以及残留洋壳型等6种类型,不同的构造演化背景和盆地类型,碳酸盐岩的建隆及其生物礁具有不同的特征,其地震相特征也有一定差异。碳酸盐岩主要发育在中中新统一上中新统中及上始新统上部,储层分布范围广,发育有台地边缘礁、塔礁、块礁、点礁、环礁等多种类型,以铸模灰岩、颗粒状白云岩的油气储集性能较好。碳酸盐岩的形成和分布受大地构造演化的影响和控制。以越东-廷贾断裂为界,其北部海域发育晚始新世-早中新世(早期)和中-晚中新世(晚期)两期碳酸盐岩和生物礁;而其南部海域仅发育晚期碳酸盐岩。在南海,至今尚未发现有单纯的典型碳酸盐岩构成油气源岩的,绝大多数是与所伴生的生物礁一起组成储集层,所发现的碳酸盐岩及其生物礁(滩)型油气田,普遍具有较好的物性。在南海北部盆地和东南巴拉望盆地中是油气兼有,而在南海南部以产天然气为主。     

南海盆地演化及碳酸盐岩油气勘探

南海盆地碳酸盐岩油气勘探最早可追溯到19世纪后期，20世纪70年代开始有较多发现。南海的形成演化经历了安第斯型边缘-弧后裂谷-大西洋型海底扩张等一系列转变，形成了众多规模不等、类型各异的新生代含油气盆地。这些盆地可划分为拉张型、聚敛型、走滑型三大类，且可细分为陆缘张裂型、裂离陆块型、弧前型、周缘前陆型、走滑一拉分型以及残留洋壳型等6种类型，不同的构造演化背景和盆地类型，碳酸盐岩的建隆及其生物礁具有不同的特征，其地震相特征也有一定差异。碳酸盐岩主要发育在中中新统一上中新统中及上始新统上部，储层分布范围广，发育有台地边缘礁、塔礁、块礁、点礁、环礁等多种类型，以铸模灰岩、颗粒状白云岩的油气储集性能较好。碳酸盐岩的形成和分布受大地构造演化的影响和控制。以越东一廷贾断裂为界，其北部海域发育晚始新世一早中新世(早期)和中一晚中新世(晚期)两期碳酸盐岩和生物礁；而其南部海域仅发育晚期碳酸盐岩。在南海，至今尚未发现有单纯的典型碳酸盐岩构成油气源岩的，绝大多数是与所伴生的生物礁一起组成储集层，所发现的碳酸盐岩及其生物礁(滩)型油气田，普遍具有较好的物性。在南海北部盆地和东南巴拉望盆地中是油气兼有，而在南海南部以产天然气为主。     

南海西科1井上新世以来礁滩体系内部构成及其沉积模式

通过对西科1井薄片进行鉴定, 对上新世以来莺歌海组和乐东组礁滩沉积体系的古生物种类、岩石微相类型及成因相类型进行了系统剖析.研究表明: 乐东组造礁生物以珊瑚和红藻为主, 莺歌海组以红藻为主.附礁生物主要包括有孔虫、棘皮类和绿藻, 其中有孔虫为最重要的附礁生物, 绿藻只在乐东组的个别层段极发育.根据生物种类及含量、泥晶、亮晶及粒间孔含量的大小关系, 识别出10种岩石微相.在此基础上, 将礁滩体系划分为生物礁、生屑滩和泻湖3种成因相组合.生物礁包括礁基、礁核和礁盖3种成因相, 其中礁盖可见显著的溶蚀现象, 形成粒内溶孔、铸模孔等次生孔隙.在研究井段仅发育礁后滩, 靠近礁核的礁后内侧滩生屑及粒间孔含量高, 而泥晶少; 靠近泻湖的礁后外侧滩则情况相反.泻湖主要沉积大量灰泥, 生屑含量少.礁滩体系仅在海侵体系域和高位体系域发育, 各成因相之间具有相对固定的成因相垂向叠置关系.海侵体系域主要发育退积型成因相组合序列, 准层序以代表海泛面的泥晶含量较高的成因相结束; 高位体系域主要发育进积型成因相组合序列, 多以对应暴露面的礁盖结束.      

西沙群岛西科1井中新统-上新统白云岩微观特征及成因

西科1井白云岩主要分布于上中新统黄流组, 在上新统莺歌海组二段和中中新统梅山组有零星分布; 主要的白云岩层段一般发育在褐色铁质矿物浸染的古暴露面之下.根据岩石铸体薄片观察、阴极发光及扫描电镜测试分析, 西科1井白云岩中白云石总体上呈微晶及细粉晶双峰态结构, 微晶白云石为灰岩基质经选择性白云石化的结果, 呈平直晶面半自形晶, 主要为泥微晶基质白云石化的结果; 粉晶-细晶白云石呈平直晶面自形晶, 为胶结物白云石或过度白云化结果, 过度白云化雾心亮边白云石的"亮边"与胶结物白云石成分一致, 阴极发光下二者显示同样的光性特征.微量元素测试及碳氧同位素测试表明: 白云岩一般具有低铁、低锰含量, δ18O_PDB均为正值, 变化于2.293‰~5.072‰之间, δ13C_PDB变化于1.214‰~3.051‰之间; 西科1井白云岩与西琛1井白云岩具有相似的层位分布特征和碳、氧同位素特征, 可能反映着相同或相似的成因.回流渗透模式可能适用于西沙地区白云岩, 频繁的海平面升降、环礁内蒸发环境及与中新世末期构造运动有关的热流体上涌促进了西沙地区白云岩的形成, 高渗透性礁相碳酸盐岩沉积为高Mg/Ca比值的蒸发水回流渗透提供了运移通道.      

西沙石岛生物礁的矿物组成及其环境指示意义

通过对西科1井岩心碳酸盐岩样品进行矿物组成分析, 来研究礁体的发育过程和古海洋环境的变化.初步研究结果表明: 西科1井岩心碳酸盐岩的矿物由低镁方解石、高镁方解石、文石和白云石组成.矿物组成特征表明, 井深35.4 m处为一重要的地层界面或环境变化界面.在岩心(井深0~748 m)中共识别出5个白云岩层, 其中上新统莺歌海组一层(井深: 289.3~312.3 m, 厚约23 m), 上中新统黄流组三层(分别位于井深: 373.3~412.7 m, 厚约39.4 m; 424.7~450.6 m, 厚约26.1 m; 469.70~564.96 m, 厚约95.2 m), 中中新统梅山组一层(井深: 615.20~636.96 m, 厚约21.7 m).各层的白云岩化程度不尽相同, 5层白云岩中白云石矿物含量的最大值在79.3%~100%之间.生物礁的发育主要受控于古海洋环境的变化, 与古气候变化有关的海平面升降间接地控制了岛礁碳酸盐岩的白云岩化作用.石岛西科1井中的5层白云岩应该是在较长时间稳定环境条件下发育而成, 主要应该是蒸发泻湖渗透回流作用下早期形成的方解石类碳酸岩白云岩化的结果, 但并不排除混合水白云岩化作用的可能性.      

塔中I号坡折带上奥陶统台缘礁滩复合体建造模式

塔中Ⅰ号坡折带的台缘高能区发育上奥陶统良里塔格组礁滩体,主要包括生物礁丘、灰泥丘、粒屑滩、滩间海等沉积类型,纵向上表现为粒屑滩、灰泥丘、礁丘的多旋回组合。单个礁滩复合体下部发育粒屑滩,上部为灰泥丘和(或)礁丘,之上为下一旋回的粒屑滩亚相所覆盖。横穿宽3～10km的区域,特别是台地边缘向陡坡转折的高地为礁生长相对集中区,而向内侧则更多出现滩相。不同沉积期礁滩单元分布范围不同,从良三段到良一段沉积期间内呈现逐步向塔中Ⅰ号坡折带迁移的缩减趋势。经后期多次成岩作用和构造破裂的改造,形成沿台缘分布且具有非均质性变化的礁滩型储层。     

Zircon SHRIMP U-Pb dating of the Neogene coral reefs,Xisha Islands,South China Sea: implications for tectonic evolution

The Xisha Block is a minor one in the South China Sea and an important tectonic unit in the northwestern part of the region. Zircon SHRIMP U-Pb ages for three volcanic intrusive core samples from Xike-1, an exploratory well penetrating the bioherms of the Xisha Islands. The core samples are from the Miocene reef carbonate bedrock and are recognized as dark-gray biotite-hornblende gabbro, gray fine-grained biotite diorite, and gray fine-grained granite, respectively. Zircon cathodoluminescence (CL) images and trace Th, U and Pb compositions of the zircons show that these rocks are of volcanic intrusive origin. Zircon SHRIMP U-Pb dating yielded six groups of ages, ranging from 2451-1857 Ma to early Cretaceous, which indicate that the formation and evolution of the Xisha Block was affected by the evolution and closure of Neotethys Ocean, probably within its eastern extension into South China Sea. Both old, deep-sourced material, including fragments from Rodina supercontinent, and recent mantle-derived magma products contributed to the emergence and formation of the Xisha block. The SHRIMP U-Pb results also proved that this process differed from that of the Kontum massif, the Hainan Block, and the South China Block, but is similar to that of the Nansha and Zhongsha blocks. The process was associated with the effects of Yanshanian magmatism induced by subduction mechanisms of the Paleo-Pacific Plate or the reworking of the multiple magmatisms since the Early to mid-Yanshanian, possibly jointly experienced by the Xisha-Zhongsha-Nansha Block.     

万安盆地生物礁及碳酸盐台地的发育演化及控制因素

生物礁及碳酸盐台地是南海南部重要的油气储层之一,但目前对万安盆地生物礁的识别及碳酸盐台地沉积相带的划分尚不够深入.基于钻井和地震数据对该区的生物礁及碳酸盐台地进行了精细刻画,万安盆地中生物礁及碳酸盐台地的发育可分为4个演化阶段:早中新世时期,碳酸盐台地初始发育,台地规模小、数量少,零星分布于盆地中部;中中新世台地发育进入繁盛阶段,主要分布于北部隆起、中部隆起及隆起周缘的斜坡之上,横向上呈东、西带状展布,此时期的生物礁以台地边缘礁和块状礁为主;至晚中新世时期,碳酸盐台地开始衰退,而生物礁类型全、数量多,包括台地边缘礁、块状礁、塔礁、点礁等;上新世以来,生物礁及碳酸盐台地全面被淹没,盆地内部不再有生物礁及碳酸盐台地的发育.构造作用和相对海平面变化控制了碳酸盐台地的发育演化过程,古近纪基底断裂产生的地形控制了生物礁及碳酸盐台地初始发育位置及后期发育的空间分布,晚中新世以来的快速沉降和相对海平面变化控制了台地的衰退及淹没过程.      

四川盆地东北部长兴组层序地层与储层分布

四川盆地东北部的二叠系长兴组为一套碳酸盐岩地层。宣汉盘龙洞剖面详尽研究表明,长兴组可分为两个三级层序:第1层序的海侵体系域由开阔台地滩间相沉积组成,高位体系域为台地边缘礁滩相沉积;第2层序的海侵体系域为浅滩沉积,高位体系域为暴露浅滩相-蒸发潮坪相沉积。长兴组中层序界面主要有水下间断不整合面和暴露侵蚀不整合面两类,相当于PeterVail的II类层序界面。在层序地层研究的基础上,对长兴组储层的时空分布特点进行了系统研究。研究发现,储层与层序地层关系密切,储层主要发育在层序的高水位体系域中:礁滩相储层位于第1层序的高位体系域中,而暴露浅滩-蒸发潮坪储层则主要产在第2层序的高水位体系域中。长兴组层序地层格架图以及层序高水位体系域沉积相平面图的编制,成为预测储层二维空间分布的基础。结果表明,礁滩相储层分布于通江—开县碳酸盐台地的东西两侧,暴露浅滩-蒸发潮坪储层遍布于通江—开县的碳酸盐台地及其东西两侧地区之中。两个层序高位体系域中的储层岩石孔隙丰富,储集条件较好,分布面积较广,从而成为研究区域油气勘探的重要目的层。     

南海盆地演化对生物礁的控制及礁油气藏勘探潜力分析

南海盆地经历了断陷、坳陷和区域热沉降等演化过程。古新世—早渐新世,包括南沙地块在内的古南海北部陆缘的岩石圈伸展作用导致断陷湖盆的形成,局部遭受海侵。该期仅在古南海北部陆架和陆坡地区具备形成生物礁的条件。晚渐新世—中中新世,由于洋壳扩张南海盆地形成,南沙地块漂移到现今位置。随着海水大面积入侵,早期形成的断阶高部位成为水下隆起,岩石圈伸展引起的地幔岩浆喷发,形成水下火山高地,为生物礁的形成创造了地形地貌条件。在物源供给不足的地区,出现适于生物礁发育的温暖、透光、洁净、具有正常盐度的浅水环境,生物礁繁盛。从南海盆地演化和生储盖等地层层系形成时间上看,生物礁具有有利的生储盖配置关系和油气运聚条件。晚中新世-全新世区域热沉降形成全区统一的区域盖层,南海生物礁油气藏得以保存。上述情况决定了南海盆地生物礁具有很大的油气勘探潜力。     

塔里木盆地奥陶系礁滩相储集体特征

塔里木盆地奥陶系多个地区发育礁滩相储集体。综合分析露头、岩心、岩石薄片及相关测试数据,对礁滩相储集体的发育条件及储集性能进行了研究。结果表明:礁相与滩相常以复合伴生的形式存在,根据滩相的岩性特征可将台地边缘划分为低能、相对低能、相对高能及高能4种类型,骨架礁、障积礁、灰泥丘所代表的台地边缘水动力条件依次降低。礁滩储集体基质孔渗性差,储集空间以裂缝—孔洞型为主,其次是裂缝—孔隙型、孔洞型、裂缝型和复合型。古地貌与构造控制了礁滩储集体的发育,而岩溶、构造破碎等建设性成岩作用是礁滩相灰岩形成良好储集体的必要条件。