海拉尔盆地乌尔逊凹陷无机CO_2充注驱油的流体包裹体证据

CO2充注驱油是一种普遍的地质现象,对揭示油气藏中油气的动态成藏规律具有重要的指示意义.海拉尔盆地乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩既示踪了CO2充注,又记录了油气充注,是进行CO2充注驱油研究的理想岩石类型.通过岩石学和流体包裹体地球化学研究,确定了含片钠铝石砂岩的成岩共生序列、油气充注历史和CO2充注驱油的微观证据.研究表明,该区油气充注是一个连续的过程,开始于石英次生加大早期(120 Ma),在片钠铝石沉淀前(105～95 Ma)达到充注高峰.CO2充注晚于大规模油气充注,充注之后形成的自生矿物组合为片钠铝石与铁白云石.片钠铝石中首次发现一定数量的原生油气包裹体,为CO2充注驱油提供了重要的微观证据.     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷与松辽盆地孤店C02气田含片钠铝石砂岩的岩石学特征

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南屯组与松辽盆地孤店CO2气田泉头组发育大量含片钠铝石砂岩.通过偏光显微镜、扫描电镜、茜素红-S染色、X射线衍射、电子探针与INCA能谱分析等,对含片钠铝石砂岩的骨架碎屑组分、胶结物与自生矿物、成岩共生序列等岩石学特征进行了系统研究.研究表明,含片钠铝石砂岩的岩石类型为长石砂岩和岩屑长石砂岩,粒度以细粒、细-中粒为主,分选差-中等.砂岩中胶结物主要为次生加大石英、自生石英、片钠铝石、铁白云石和牯土矿物.其中,片钠铝石最高可达砂岩总体积的22%,在砂岩中或以放射状、束状、菊花状、杂乱毛发状、毛球状、板状等集合体充填孔隙,或呈束状和板状交代长石和岩屑.电子探针与INCA能谱综合分析表明,片钠铝石主要由Na、AI、O、C等组成.在含片钠铝石砂岩中,成岩共生序列依次为牯土矿物包壳-次生加大石英、自生石英、自生高岭石-油气充注-CO2充注-片钠铝石-铁白云石.其中,CO2注入前形成的自生矿物组合主要为次生加大石英、自生石英和自生高岭石,C02注入后形成的自生矿物组合主要为片钠铝石和铁白云石.     

含片钠铝石砂岩的基本特征及地质意义

含片钠铝石砂岩是一种含片钠铝石自生矿物的砂岩，一般为富含长石的砂岩，与片钠铝石稳定共生的自生矿物主要为铁白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物。砂岩中片钠铝石的含量变化较大，其存在与否不受砂岩结构的制约。含片钠铝石砂岩往往分布在断裂和岩浆岩体附近，既可以作为CO2气储层，又可以作为油气储层。含片钠铝石砂岩是一种具有特殊地质意义的砂岩，表现为：①含片钠铝石砂岩记录了深、浅部层圈之间及烃源岩—储层之间的物质转移；②在含油CO2气藏和油藏中，含片钠铝石砂岩记录了CO2与油气双重充注，其中含油CO2气藏中的含片钠铝石砂岩记录了CO2充注驱油现象；③含片钠铝石砂岩是进行CO2地下储存研究的理想的天然实验室。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷与松辽盆地孤店CO2气田含片钠铝石砂岩的岩石学特征

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南屯组与松辽盆地孤店CO₂气田泉头组发育大量含片钠铝石砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、茜素红-S染色、X射线衍射、电子探针与INCA能谱分析等,对含片钠铝石砂岩的骨架碎屑组分、胶结物与自生矿物、成岩共生序列等岩石学特征进行了系统研究。研究表明,含片钠铝石砂岩的岩石类型为长石砂岩和岩屑长石砂岩,粒度以细粒、细-中粒为主,分选差-中等。砂岩中胶结物主要为次生加大石英、自生石英、片钠铝石、铁白云石和粘土矿物。其中,片钠铝石最高可达砂岩总体积的22％在砂岩中或以放射状、束状、菊花状、杂乱毛发状、毛球状、板状等集合体充填孔隙,或呈束状和板状交代长石和岩屑。电子探针与INCA能谱综合分析表明,片钠铝石主要由Na、Al、O、C等组成。在含片钠铝石砂岩中,成岩共生序列依次为粘土矿物包壳-次生加大石英、自生石英、自生高岭石-油气充注-CO₂充注-片钠铝石-铁白云石。其中,CO₂注入前形成的自生矿物组合主要为次生加大石英、自生石英和自生高岭石,CO₂注入后形成的自生矿物组合主要为片钠铝石和铁白云石。     

乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩分布

海拉尔盆地乌尔逊凹陷发现含片钠铝石砂岩，片钠铝石为一种成岩自生矿物。将含片钠铝石砂岩和CO2气的井位综合对比，结合该区构造断裂带分布与γ5花岗岩分布特征以及含片钠铝石砂岩与CO2气纵深分布数据的研究，确定含片钠铝石砂岩的分布与断裂带以及γ5花岗岩的分布具有耦合关系，同时含片钠铝石砂岩与CO2气的分布也具有区域相关性。从而可以确定片钠铝石可以作为CO2气的示踪矿物。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷无机CO2与油气充注的时间记录

海拉尔盆地乌尔逊凹陷存在无机CO2与油气双重充注。通过薄片鉴定、扫描电镜观察、流体包裹体分析、伊利石K-Ar测年及岩浆岩U-Pb定年等,确定了含片钠铝石砂岩的成岩共生序列,建立了无机CO2与油气充注的时间框架。CO2气注入前形成的自生矿物组合主要为次生加大石英和高岭石,在次生加大石英形成早—中期油气开始充注。油气注入是一个连续的过程,于120Ma开始至90～105Ma达到充注高峰,持续充注到63Ma或者更晚。CO2注入晚于油气大规模充注,最早时间为90Ma,与研究区花岗岩、流纹岩等岩浆岩年龄相差较大。研究区辉绿玢岩锆石多数颗粒的206Pb/238U加权平均年龄为46.2±2.1Ma,代表了岩浆侵位结晶形成辉绿玢岩的年龄。结合片钠铝石和铁白云石是砂岩中最晚形成的自生矿物,认为CO2注入时间相对较晚,可能为46.2±2.1Ma或者更晚。含片钠铝石砂岩中保存了CO2充注驱油的迹象。     

东北及邻区中生代盆地片钠铝石的分布、产状及其油气地质意义

东北及邻区中生代地层中的片钠铝石分布于海拉尔盆地、塔木察格盆地、二连盆地、开鲁盆地和阜新盆地的早白垩世地层及松辽盆地南部的早白垩世晚期-晚白垩世早期地层中.片钠铝石主要发育在油气储层或CO2气储层中富含长石的砂岩和火山碎屑岩中.在含片钠铝石砂岩和火山碎屑岩中,片钠铝石以放射状、束状、杂乱毛发状、球状和板状等集合体充填孔隙,或呈束状和板状交代长石和岩屑.片钠铝石及其共生的铁白云石都是最晚形成的自生矿物组合.越来越多的证据表明,片钠铝石是富CO2流体的指示矿物,记录了CO2和油气双重充注现象.在含片钠铝石碎屑岩中可以解读出CO2充注的时间和CO2分压的变化.     

松辽盆地南部红岗油田青山口组砂岩中片钠铝石的形成温度

主要以松辽盆地南部红岗油田富含片钠铝石砂岩的红143和红146井为研究对象,通过普通薄片鉴定、茜素红-S染色、扫描电镜、能谱分析、显微测温等分析方法,对研究区含片钠铝石砂岩的成岩共生序列,尤其是流体包裹体均一温度进行了详细的研究.红岗油田成岩共生序列为:黏土矿物→石英次生加大边→方解石→片钠铝石→铁白云石→石英愈合微裂...     

松辽盆地南部乾安油田青山口组含片钠铝石砂岩的成岩作用

松辽盆地南部乾安油田青山口组发育大量含片钠铝石砂岩.通过偏光显微镜、扫描电镜、茜素红-S染色和X-射线衍射分析等,对含片钠铝石砂岩的骨架碎屑成分、胶结物与自生矿物、成岩共生序列和流体演化等进行了系统研究.结果表明:松辽盆地南部乾安油田含片钠铝石砂岩的粒度为粉砂、微粒-细粒,分选中-好,岩石类型为微粒含片钠铝石长石砂岩、微粒含片钠铝石岩屑长石砂岩.胶结物与自生矿物主要为片钠铝石、铁白云石、方解石、次生加大石英、自生粘土矿物(高岭石及伊利石).片钠铝石一部分以放射状、束状和板状等产出,另一部分呈凝块状大面积地连片出现,尤为特殊.成岩共生序列依次为方解石-自生高岭石、次生加大石英-伊利石-片钠铝石、铁白云石.CO2注入前形成的自生矿物组合主要为多期方解石组合,高岭石、次生加大石英组合;CO2注入之后形成了片钠铝石和铁白云石组合.流体演化过程为碱性流体环境-酸性流体环境-酸性流体向碱性流体过渡或偏碱性流体环境-碱性流体环境.     

莺歌海盆地乐东区片钠铝石特征及其对浅层CO2充注的指示

作为天然CO₂的示踪矿物,片钠铝石的形成与CO₂充注密切相关.莺歌海盆地乐东区乐东X构造莺歌海组-黄流组CO₂气藏内发育含片钠铝石砂岩,在开展的岩石学和地球化学研究基础上,确定了研究区片钠铝石的产状和纵向分布特征,分析了形成片钠铝石的“碳来源”和气水条件,进而探讨了与片钠铝石具有成因联系的CO₂的成因.乐东X构造含片钠铝石砂岩为细—极细粒长石石英砂岩和岩屑石英砂岩,片钠铝石主要以充填孔隙及交代颗粒的形式产出,是成岩共生序列中形成较晚的自生矿物之一.在纵向上,片钠铝石仅集中发育于高含CO₂气层的底部以及其下的水层中,这一分布特征以地质实例的形式证实了片钠铝石的形成需要水的参与.研究区浅层CO₂充注后形成的碳酸盐矿物为片钠铝石和铁白云石.片钠铝石的碳氧同位素特征表明形成片钠铝石的“碳”与LDX构造气层中CO₂具有相同的碳来源,以无机幔源成因CO₂为主.红河断裂以及莺歌海盆地中央坳陷内一系列底辟构造及伴生的垂向裂隙可能为CO₂的运移通道.