深层白云岩储层油充注对孔隙保存作用研究

受震旦纪末期桐湾运动影响,四川盆地震旦系灯影组白云岩因遭受大气降水岩溶作用而发育了丰富的溶蚀孔隙。虽然经历了漫长的埋藏成岩演化过程,深层灯影组白云岩中仍见有丰富的储集空间未被成岩矿物充填而保存下来。通过对钻井及野外剖面进行系统岩石矿物学研究发现,储集空间保存段是灯影组上部的沥青显示段;而没有沥青的下部白云岩中的孔隙空间多被白云石等成岩矿物所充填。对林1井研究发现,上部沥青发育段白云岩储层孔隙度多大于3.0%,最高可达10.6%,平均为4.0%;但下部沥青不发育的自生白云石充填段孔隙度一般都小于3.0%,平均为1.95%。下部白云岩段溶蚀孔洞中自孔洞边缘向中心,所充填的白云石中流体包裹体均一温度从120℃逐渐增加至238℃;电子探针分析Fe、Mn平均含量从0.063%和0.025%逐渐升高至0.35%和0.108%;氧同位素组成δ18 OVPDB从-6.8‰逐渐降低至-11.2‰;表明了下部沥青未充填段成岩充填作用在埋藏过程中持续进行。油气充注改变了白云岩储层中的成岩流体环境并抑制了成岩矿物的形成;在后期埋藏过程,油逐渐转变成沥青覆盖在孔洞壁周围,也抑制了成岩矿物的沉淀形成;因而在现今沥青存在的深层白云岩储层中仍有丰富的孔隙空间保存下来。     

基于多孔介质弹性理论的碳酸盐岩地层超压预测

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是国内外研究的难点问题。碎屑岩超压预测方法均是建立在明显的超压测井、地震宏观响应规律基础上的经验关系,这些经验性方法不适用于因岩性致密使得超压地球物理响应微弱的碳酸盐岩地层。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验,分析了在应力-孔隙压力共同作用下岩石中声波速度、弹性参数的变化规律;基于多孔介质弹性理论和广义胡克定律推导并建立了表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的理论模型,即多孔介质弹性理论的超压预测量化模型。以川东北地区典型碳酸盐岩超压钻井为例,开展了碳酸盐岩地层超压预测应用研究:针对碳酸盐岩地层选择油气水测井综合解释模型获取岩石物性参数;利用Voigt-Reuss-Hill平均模量模型计算岩石基质体积模量,利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体体积模量,利用BISQ模型计算岩石骨架体积模量,然后通过多孔介质弹性理论量化模型预测超压。预测结果显示预测压力与钻杆实测压力(DST)吻合较好,与泥浆密度换算压力和随钻监测压力变化趋势相近,表明这种基于多孔介质弹性理论的超压预测量化模型是一种解决碳酸盐岩地层超压预测的新途径。     

天然气成藏过程的三元地球化学示踪体系

天然气形成-成藏过程示踪地球化学体系的建立有助于在时间和空间范畴内重塑天然气运聚过程. 为有效反演复杂的成藏过程, 在前人对天然气地球化学研究和气源对比指标研究的基础上, 依据稳定同位素的母质继承效应、同位素热力学分馏效应、稀有气体同位素的放射性年代积累效应、幔源挥发分继承效应和轻烃化合物的有机分子继承效应及其形成过程的热动力分馏效应等基本原理, 建立了天然气稳定同位素、稀有气体同位素和轻烃化合物完整的三元地球化学示踪体系. 多种赋承内涵信息的指标之间存在着相当紧密的有机联系, 可以相互印证、相互衔接, 择需优先, 综合应用能最大限度地有效反映天然气来源, 母质沉积环境、源岩的演化、天然气运移聚集成藏以及改造过程. 体系的建立有助于更好地去探讨高效气藏形成和分布的规律.     

氩同位素用于库车坳陷天然气主力气源岩判识

稀有气体是天然气中指示其地球化学特征的重要组分,放射成因氩( Arr)的年代积累效应广泛应用于同位素定年和天然气的气源对比.本文系统地讨论了 40Ar的形成机理及其运移进入气藏的过程,利用 40Ar的母体元素 K在煤和煤系泥岩中的丰度差异,分析了以煤和煤系泥岩为母源的天然气 40Ar/36Ar同位素组成上的不同,并利用这种差异对煤系中煤岩或煤系泥岩为源岩的天然气藏的主力源岩进行了判识,继而建立了利用氩同位素组成判识煤系烃源岩主力源岩的方法.利用此方法对塔里木盆地库车坳陷三叠系-侏罗系煤与煤系泥岩互层的烃源岩进行了探讨, 数学计算结果表明该区主力源岩为煤系泥岩, 煤对天然气藏的贡献较小.     

川东北地区海相烃源岩中单质硫的定性与定量分析

利用定性与定量分析手段,研究了川东北地区各类海相烃源岩中的单质硫及其地球化学特征。定性分析表明,该区海相烃源岩中的单质硫具有八硫环状结构和六硫状环结构两种晶体构型,由S8和S6两种同素异形体组成,其中S8具有相对较高的丰度。定量分析表明,该区海相烃源岩中的单质硫含量为0.91×10-6～375.88×10-6,具有很宽的分布范围,并且随着烃源岩分布区域、地层时代以及岩性的不同而发生明显变化,表现出强烈的非均质性分布特征。该区海相烃源岩中单质硫含量与有机碳含量之间存在正相关关系,说明单质硫主要发育在富有机质沉积的层段中。通过单质硫含量与总硫含量对比分析,间接证明了川东北地区各类海相烃源岩中赋存有丰富的有机含硫化合物。     

雅克拉凝析气田油气地球化学特征

雅克拉凝析气田天然气组分以甲烷为主,含量79.13%￣89.30%;重烃含量较高,平均占9.67%;干燥系数(C1/C1-5)介于0.89～0.92之间,属典型的湿气。δ13C1为-40.8‰～-39.4‰,δ13C2为-32.0‰～-30.2‰,δ13C3为-30.5‰～-28.9‰,表明天然气为典型的油型气。原油及其族组分的碳同位素组成和生物标志化合物呈现出典型的海相原油特征。原油成熟度较高,与天然气的成熟度基本相同,表明油气同源、同阶,为一次油气充注的产物,而与塔河油田存在较大差异。     

四川盆地东部天然气地球化学特征与TSR强度对异常碳、氢同位素影响

对四川盆地东部50个天然气样品组分和碳、氢同位素组成分析结果显示,天然气以烃类气体为主,干燥系数高(C1/C1+=0.975~1.0),H2S含量变化较大(H2S=0.00%~16.89%)。利用烷烃气碳、氢同位素组成和判识油型气热演化程度图版,确定四川盆地东部天然气主要为原油裂解气,且热演化程度已处于油气裂解阶段。在四川盆地东部,烷烃气碳、氢同位素组成普遍存在局部倒转现象,即δ13C1δ13C2δ13C3和δD1δD2,这主要与研究区域不同硫酸盐热化学还原作用(TSR)强度有关,因为在该反应过程中不仅会产生大量的CH4,其碳同位素较重,同时,水参与了硫酸盐与烃类的化学还原反应使得水中的H+与烃类中H+发生同位素交换,从而引起TSR生成CH4的氢同位素分馏大于干酪根直接生烃过程造成的氢同位素分馏。异常δ13CCO2值与TSR反应过程中部分碳同位素较轻的CO2与硫酸盐中金属离子(Mg2+、Fe2+、Ca2+等)以碳酸盐的形式沉淀后,导致气藏中残余重碳同位素组成的CO2与酸性气体腐蚀碳酸盐岩储集层形成的CO2相混合有关。     

有机质碳同位素热力学分馏与天然气碳同位素组成

干酪根中不同结构和官能团具有不同的碳同位素组成,这种差异可以用有机质碳同位素热力学同位素因子（β因子）进行预测。煤岩模拟实验产物中,δ13CCO2相对烃类气体而言明显偏重,这与干酪根中羧基的β13C较大有关。含水实验产物的δ13CCO2轻于无水实验产物的δ13CCO2是由于含水实验中所增加CO2的碳同位素组成相对较轻造成的,含水实验增加的CO2产率是由β13C相对较小的部分亚甲基碳通过断裂、氢转移、以及与水反应转变而来。模拟实验低温阶段（≤300℃）,甲氧基中的甲基断裂可能的甲烷形成的主要方式。而甲氧基的β13C大于甲基,所以低温阶段出现了甲烷碳同位素组成先较重后变轻的现象。     

川北秦岭地区震旦—寒武纪岩相古地理研究新认识

前人研究多认为四川盆地北缘及秦岭地区震旦纪—寒武纪为深海斜坡或台地边缘斜坡,而在该区古地理编图过程中发现,本区碳质泥岩、石煤为地表或近岸浅水滞留环境如沼泽、澙湖的沉积产物,非深水或深海环境的沉积产物。为此,通过对川北野外剖面精细观察和实测、钻井资料深刻分析和对比,并结合地震剖面的解释和控制,对研究区进行了综合剖面相分析、剖面对比相分析及平面剖面相分析;同时参考前人有关该区的构造层序古地理、定量古地理和生产古地理编图资料,通过优化编制震旦纪—寒武纪以世或段(期)为单元的古地理图,认为四川盆地北缘秦岭地区震旦纪—寒武纪的古地理格局主要由潮坪、澙湖、泥碳沼泽、滨岸、局限台地等相带或古地理单元所构成,而非深海盆地、斜坡或台地边缘斜坡。     

震旦系灯影组白云岩多级次岩溶储层叠合发育特征及机制

受加里东早期桐湾运动一幕和二幕强烈构造抬升运动影响,震旦系灯影组二段和四段白云岩顶部分别遭受了强烈长期区域性不整合面岩溶作用。除顶部不整合面岩溶之外,灯影组二段和四段白云岩层内部也都见有多个具有层状特征的短期岩溶发育段,与灯影组二段和灯影组四段沉积过程中多个短期构造抬升沉降旋回有关,在四级层序界面下发育。在短期构造抬升事件影响下,相对海平面下降,白云岩暴露地表,发生同生/准同生期短期层内岩溶作用;形成多个几米至十几米厚的白云岩层内岩溶孔洞发育段;岩溶孔洞发育段之间为短期构造沉降期间较深水环境下沉积形成的致密泥晶白云岩、泥质白云岩或硅质白云岩层。四川盆地北部南江县映水坝剖面灯影组二段和四段分别识别出4层和8层层内短期岩溶发育段;川中乐山-龙女寺隆起钻井对比在灯影组二段白云岩中识别出6层层内短期岩溶发育段。白云岩层内的多个同生/准同生期短期岩溶发育段在垂向上的叠加形成了现今灯影组具有较大厚度的白云岩储层。桐湾一幕和二幕长期不整合面岩溶作用使灯影组二段或四段内部的短期岩溶层储集性能进一步改善。