海拉尔盆地乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩捕获CO_2总量的估算

为揭示CO2地质埋存过程中砂岩对于CO2以矿物形式的捕获能力,以海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统铜钵庙—南屯组含片钠铝石砂岩为研究对象,基于含片钠铝石砂岩的时空分布,结合片钠铝石的含量和分子式开展了砂岩以片钠铝石形式固存CO2总量的研究。研究表明,海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统铜钵庙—南屯组中片钠铝石资源总量约为81.9亿t,含片钠铝石砂岩捕获的CO2总量约为25.0亿t。     

航空高光谱识别的高、中、低铝绢云母矿物成因学研究

国内外学者在航空高光谱矿物填图时,根据Al-OH光谱特征吸收波长位置不同将浅色云母类矿物分为2~3类,分别命名为高铝绢云母、中铝绢云母、低铝绢云母,但对它们的成因特点却只有零星的讨论,没有比较系统的有针对性的研究。本文在新疆雪米斯坦铀多金属成矿带获取CASI/SASI航空高光谱数据,并开展矿物填图的基础上,针对高铝绢云母、中铝绢云母、低铝绢云母等三种矿物的成因学专门开展了比较系统的研究。采用的方法主要是在开展详细的野外地质观察、采样的基础上,对采集的上述三类矿物蚀变岩样品进行详细的室内光谱测量、Al-OH吸收波长位置统计、显微薄片观察、全岩X衍射分析、粘土X衍射分析等研究,并结流体成矿理论和已有矿物成因学知识,进行了详细深入的分析讨论。研究表明,高铝绢云母蚀变岩蚀变强烈,云母类蚀变矿物以绢云母、伊利石为主,且主要与叶腊石和微晶石英等矿物伴生,而低铝绢云母蚀变岩蚀变强度中等,以伊利石、伊蒙混层为主,绿泥石增加,主要与方解石、浊沸石等矿物伴生;高铝绢云母蚀变岩具有相对高的石英含量和粘土矿物总量,具有相对较低的钾长石、斜长石以及方解石含量;低铝绢云母蚀变岩则具有相对较低的石英和粘土含量,具有相对较高的斜长石、钾长石和方解石含量。通过深入分析讨论,本文提出了在研究区航空高光谱识别的高铝绢云母形成于相对高温、偏酸性的热液流体环境,低铝形成于相对低温、偏碱性的热液流体环境。这一新认识对航空高光谱遥感矿物填图结果的深入应用和深层次找矿信息反演具有重要意义。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷无机CO2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.     

EASY%R_o法在地温梯度恢复中的局限性——以海拉尔盆地乌尔逊凹陷为例

EASY%Ro法是一种寻找能与现今Ro垂向分布达到最佳匹配的古地温梯度的反演热史分析法,涉及到的一个重要环节是有约束条件的最优化计算。基于4种地温梯度约束方式(逐步升高、逐步降低、先降后升、先升后降)的计算发现,EASY%Ro可以得到有差异的地温梯度史结果,又能达到现今相同的Ro分布,即EASY%Ro得到的地温梯度史有一定的不确定性;这种不确定性发生在反演地质时间段的早期。对乌尔逊凹陷4口井4种约束条件得到的地温梯度史结果分析说明,乌尔逊凹陷在大磨拐河组沉积时期的地温梯度值最高,伊敏组至今处于下降过程,大磨拐河组之前的地温梯度无法确定,但不高于大磨拐河组时期。     

优质烃源岩评价标准及其应用: 以海拉尔盆地乌尔逊凹陷为例

“优质烃源岩控藏”的概念自提出后,正在逐步为勘探家所接受.但什么是优质烃源岩以及如何界定,则还缺乏共识和统一标准.针对这一难题,以海拉尔盆地乌尔逊凹陷为例,利用物质平衡原理计算的源岩排烃量与有机质丰度(TOC)关系曲线的拐点来确定优质烃源岩的有无及其下限标准.结果表明,在TOC较低时,所有源岩的排烃量有限,难以成为优质烃源岩;当TOC升高到某一阀值时,排烃量随着TOC的升高出现明显的增大.这一明显增大的拐点应该为优质烃源岩的下限,TOC高于该值的源岩即为优质烃源岩.虽然优质烃源岩的下限还与有机质的类型、成熟度等因素有关,但为简明实用,综合定量评价认识,推荐TOC＝2.0%作为确定优质油源岩的下限.该标准在研究区的应用表明,区内南二段、南一段优质烃源岩的生油贡献比例达到71%和87%,排油贡献比例更是高达85%和94%,优质源岩的分布与区内油藏的分布也有非常好的对应关系,证明了优质源岩的控藏作用.      

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。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷无机CO2气储层的岩石学与碳氧同位素特征

海拉尔盆地乌尔逊凹陷无机CO2气储集砂岩中含有大量片钠铝石,是查明无机CO2气注入对砂岩的改造和形成的自生矿物组合的理想砂岩。通过偏光显微镜、扫描电镜、X-射线衍射分析和MAT253稳定同位素质谱仪等,确定了含片钠铝石砂岩中的胶结物与自生矿物类型、成岩共生序列和引起片钠铝石形成的CO2的成因。CO2气注入前形成的自生矿物组合主要为方解石、次生加大石英和高岭石,在次生加大石英形成过程中发生了第一期油气注入。CO2气注入晚于第一期油气注入,CO2气注入后形成的自生矿物组合主要为片钠铝石和铁白云石。第二期油气注入发生在CO2气注入后。片钠铝石的δ^13C为-5．3- -1．5‰PDB,与片钠铝石平衡的δ^13CCO2为-10．7- -7．0‰PDB,与海拉尔盆地C02气的δ^13CO2值（-11．36- -8．02‰PDB）一致,表明形成片钠铝石的CO2和气藏中的CO2均来源于无机CO2与有机CO2混合背景,总体上以无机CO2为主。结合含片钠铝石砂岩与CO2气的分布都受控于深大断裂和啪花岗岩的特点,CO2气和形成片钠铝石的CO2绝大部分属于幔源-岩浆型。含片钠铝石砂岩中保存了CO2驱油的迹象。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷片钠铝石的碳氧同位素组成及流体来源探讨

作为胶结物或交代自生矿物,片钠铝石（分子式为NaAlCO3（OH）2）大量发育于海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统南屯组、大磨拐河组砂岩中.根据片钠铝石稳定同位素组成,探讨了片钠铝石中碳的来源.片钠铝石的δ^13C分布连续,其范围为-5.253‰～-1.210‰（PDB）,δ^18O分布范围为-24.896‰～-20.960‰（PDB）,考虑到海拉尔盆地探井中未钻遇碳酸盐地层,片钠铝石属岩浆成因碳酸盐范畴.结合与片钠铝石平衡的CO2的δ13C值,含片钠铝石井和幔源CO2气井分布相吻合且位于燕山期花岗岩或附近的深大断裂带上,认为海拉尔盆地乌尔逊凹陷岩浆活动-砂岩成岩（片钠铝石形成）-幔源CO2气成藏不论在物质成分上还是在时空上均具备较好的耦合关系,形成片钠铝石所需的CO2气为与燕山期岩浆作用有关的幔源CO2气,深大断裂是深部CO2气向上运移到浅部砂岩的主要通道,片钠铝石形成时因油气充注而介入少量生物成因碳.     

铜钵庙-南屯组砂岩成岩作用与相对高孔隙带的关系——以海拉尔盆地乌尔逊凹陷南部为例

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南部铜钵庙-南屯组砂岩类型主要以岩屑长石砂岩为主,有少量长石砂岩和长石岩屑砂岩。成岩作用包括压实作用、胶结作用、交代作用、溶解作用等。孔隙度和渗透率随埋深的增加而逐渐减小,在1 500 m左右、1 850~2 050 m、2 300 m左右和2 600~2 800 m出现4个相对高孔隙带。造成相对高孔隙带出现的原因是原生孔隙保存和次生孔隙发育,压实作用、胶结作用较弱和自生粘土矿物包壳、自生石英微晶存在,有利于原生孔隙的保存;有机质热演化、粘土矿物转化过程中,次生孔隙形成。     

白云凹陷第三系储层中铁白云石的成因机理及与CO2活动的关系

白云凹陷第三系储层中发育大量的铁白云石,受研究区热流背景的影响,铁白云石主要见于高地温梯度地区埋深1000～3000m、地层温度60～130℃的浅—中部地层中及CO_2热流体活动区域。铁白云石的δ~(13)C值(-2.83‰～-1.83‰)具有无机成因的特征,与研究区气藏中幔源岩浆成因CO_2的δ~(13)C值较为一致,铁白云石的δ~(18)O值(-9.45‰～-5.37‰)和~(87)Sr/~(86)Sr值(0.7101～0.7161)也反映了其沉淀受到深部热流体活动的影响。以两口典型CO_2气井为例,储层中流体包裹体均一温度及蒙脱石向伊利石的演化特征证明储层经历了热流体侵入;CO_2热流体活动区域不仅是铁白云石集中分布地带,并出现片钠铝石+铁白云石+菱铁矿等示踪CO_2运移、聚集的自生矿物组合。地层中铁白云石、高岭石含量与气藏中CO_2的含量呈正相关关系,绿泥石含量与CO_2、铁白云石含量呈反消长关系。高地温梯度地区丰富的CO_2热流体活动是该地区储层中铁白云石沉淀与含量高的重要原因,无机岩浆成因CO_2是铁白云石沉淀的主要碳源,CO_2热流体充注造成绿泥石等黏土矿物异常转化,为铁白云石沉淀提供了所需的Fe~(2+)、Mg~(2+)离子。     

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-贝尔凹陷挤压构造的发现及其地质意义

海拉尔盆地是叠置于内蒙古-大兴安岭古生代碰撞造山带之上的中-新生代盆地,总体上呈北东向展布,由三坳、两隆五个一级构造单元组成,自西向东依次为扎贲诺尔坳陷、嵯岗隆起、贝尔湖坳陷、巴彦山隆起和呼和湖坳陷, 其中乌尔逊凹陷、贝尔凹陷是位于贝尔湖坳陷凹陷南部的两个二级构造单元。研究表明,乌尔逊-贝尔凹陷在早白垩世大磨拐河期-伊敏期早期、伊敏期末期分别经历了北西 南东向、近东西向两次较长时间的挤压作用,使伸展断陷中的部分控陷正断层发生反转作用,在研究区形成了新的断层传播褶皱、断层转折褶皱以及叠瓦构造和双重构造、突发构造、构造三角带等。由于挤压构造的几何学、运动学特征的不同及隆升速率与同构造生长地层沉积速率的比值在空间上的差异,同挤压地层层序在不同构造部位也表现出不同的沉积特点,其构造特征与造山带十分相似。乌尔逊-贝尔凹陷中两次挤压构造的发现,说明中国东北地区的地壳厚度在早白垩世并非一直处于伸展减薄状态,而是在上述两次挤压时期地壳处于叠置增厚的特点,在空间上形成挤压坳陷型盆地和陆内(板内)造山带相间分布的构造格局。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统层序构成样式分析及油气藏预测

乌尔逊凹陷是海拉尔盆地主要油气勘探和开发区之一。对乌尔逊凹陷下白垩统层序构成样式和沉积充填的综合研究表明,盆地的充填序列受构造演化的控制,具有明显的阶段性。在盆地幕式断陷活动和同沉积断裂差异断陷活动等构造作用下,形成了断控陡坡型、缓坡断阶型和洼槽型3种层序构成样式,它们制约了沉积物的分散过程和砂体堆积,对乌尔逊凹陷层序样式和沉积体系形成分布起到重要的控制作用。结果表明,不同的构造单元具有各自特征的层序构成样式和沉积体系域构成模式,不同类型层序构成样式也决定了不同的构造单元具有不同的油气藏类型。在断控陡坡带主要发育断鼻和断层—岩性型油气藏,在缓坡断阶带发育地层、断块和断层—岩性型油气藏,在洼槽带主要发育自生自储型的透镜体油气藏,此外,洼槽边缘可发育断层—岩性型油气藏。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统层序构成样式分析及油气藏预测

乌尔逊凹陷是海拉尔盆地主要油气勘探和开发区之一.对乌尔逊凹陷下白垩统层序构成样式和沉积充填的综合研究表明,盆地的充填序列受构造演化的控制,具有明显的阶段性.在盆地幕式断陷活动和同沉积断裂差异断陷活动等构造作用下,形成了断控陡坡型、缓坡断阶型和洼槽型3种层序构成样式,它们制约了沉积物的分散过程和砂体堆积,对乌尔逊凹陷层序...     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷构造变形对沉降中心迁移的控制

海拉尔盆地是叠置于内蒙-大兴安岭古生代碰撞造山带之上的中、新生代盆地,乌尔逊凹陷是海拉尔盆地中部的1个二级构造单元,自早白垩世开始,经历了3次伸展作用、2次挤压作用,盆地中地层厚度和沉降中心的迁移主要受同生断层和与之伴生的断层相关褶皱所控制。在伸展作用时期：当发育1个犁式正断层,在其上盘形成1个箕状断陷,沉降中心位于断层上盘、靠近断层的区域,在伸展量较大的部位形成1个或多个沉降中心;当发育多个控陷正断层,在其上盘形成多个相互独立的箕状断陷,但每一个断陷都有各自的沉降中心,不同方向断层的交汇部位往往就是断陷的沉降中心。随着伸展量的增大,断陷的沉降中心不断向控陷正断层滑动的相反方向迁移,盆地的规模也随之增大。在第一次挤压作用中,早期NS向控陷断层F₁发生反转作用,其上盘靠近断层的部位发生隆升,远离断层的部位作为大型断层传播褶皱背斜前翼也发生旋转式隆升,乌尔逊凹陷成为NS向大型断层传播褶皱背斜的前翼向斜,地层的沉积厚度在靠近断层的部位和远离断层的部位都很薄;向大型断层传播褶皱背斜前翼向斜部位,地层的沉积厚度逐渐增大,盆地的沉降中心向向斜的低洼区域迁移。在第二次挤压作用中,早期NS向控陷断层F₂发生反转作用,在乌尔逊凹陷中部形成1个规模较大的NS向断层传播褶皱背斜或突发构造,背斜或突发构造的顶部被剥蚀,盆地的沉降中心位于中部背斜带前、后翼向斜的低洼区域。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷幔源CO2充注对下白垩统砂岩储层质量的影响

海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统含片钠铝石砂岩部分记录了幔源CO_2-砂岩相互作用历史.为揭示幔源CO_2充注对储层质量的影响,通过偏光显微镜、扫描电镜观察和孔隙度、渗透率数据研究了海拉尔盆地乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩的岩石学和储层特征.幔源CO_2的充注导致了长石的部分溶解和片钠铝石及铁白云石的沉淀.长石的溶解形成了次生孔隙.片钠铝石以针状晶形为特征,其集合体呈束状、簇状、扇状和玫瑰花状.部分片钠铝石呈板状.片钠铝石以充填孔隙为主,少量交代长石和其他骨架碎屑颗粒.片钠铝石局部被铁白云石交代,说明铁白云石的形成晚于片钠铝石.片钠铝石的含量为1%～20%.相同深度段的含片钠铝石砂岩(n=597,h=1309.15～2140.71m)与普通砂岩(n=1550,h=1323.72～2141.3m)的孔隙度、渗透率数据统计表明,含片钠铝石砂岩的物性整体上低于普通砂岩,说明CO_2的充注导致了储层质量的改变.片钠铝石含量-孔隙度和片钠铝石含量-渗透率之间的关系,揭示片钠铝石含量是引起储层质量改变的主要因素.片钠铝石含量10%似乎是储层质量发生变化的界限,当片钠铝石含量＞10%,随片钠铝石含量增加,砂岩的孔隙度和渗透率降低;当片钠铝石含量＜10%,随片钠铝石含量增加,部分砂岩的孔隙度和渗透率表现出增加趋势.作者认为,片钠铝石含量高的砂岩长期处于高CO_2分压成岩环境,而片钠铝石含量低的砂岩则处于高CO_2分压成岩环境的时间相对较短.     

海拉尔盆地呼和湖凹陷煤成气资源潜力评价

呼和湖凹陷是海拉尔盆地中一个重要的二级凹陷,其中存在2套主力烃源岩系(大磨拐河组和南屯组),均含有煤层,且煤层生烃条件优越,可以作为煤成气的有效源岩.基于对该凹陷中煤系源岩综合评价,笔者采用三维建模与构造模拟系统(TSM)对该凹陷进行盆地模拟,计算出了该区煤系源岩的生气潜量.研究表明,呼和湖凹陷中部和南部的煤层分布比较广泛,平均厚度为120 m左右;煤系源岩干酪根类型主要为Ⅲ型,属于倾气型烃源岩;该凹陷以未成熟-低成熟阶段的煤系源岩为主,R_o大部分在0.3%～0.9%;凹陷煤成气总量为1.6897×10~(12)m~3,具有很好的勘探开发前景.     

Reservoir architecture and fracture characterization of low-permeability sandstone reservoir: a case study of Biandong oilfield,Jinhu depression,northern Jiangsu Basin,China

Fracture is one of the most important factors through the whole process of low-permeability reservoir development. Biandong oilfield is a typical low-permeability fractured sandstone reservoir, and has stepped into high water cut stage; thus, the waterflooding effect is poor. Therefore, many contradictions such as high moisture content, decreasing production speed, and low recovery efficiency are becoming increasingly prominent, which have seriously hindered the sustainable development, and need to be solved urgently. However, few such studies on reservoir characterization in low-permeability fractured sandstone reservoir have been conducted in China. In this study, through comprehensive analysis on reservoir characterization and sedimentary environment, significant results are achieved. Three types of fracture occurrence are identified; they are high-angle fracture, low-angle fracture, and horizontal fracture, respectively. Two types of reservoir pore (primary porosity and secondary porosity) are recognized based on thin-section observation and analysis. The diagenetic stage of Biandong oilfield are divided into three stages, early A, early B, and late A, respectively. Finally, a regional discrete fracture network model is established with Fisher’s algorithm based on three-dimensional geological model. All the research results presented above can make a significant instructing function for making reservoir development plan and improving recovery efficiency.     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南一段物源-沉积体系与构造背景

海拉尔盆地乌南凹陷南一段时期断裂和火山作用强烈, 导致岩石碎屑组成具有多样性。碎屑成分有火山碎屑、变质岩碎屑和其他剥蚀碎屑。碎屑多样性使本区岩性及其分区具有鲜明的特色。岩性丰度、矿物组合、阴极发光及其重矿物组合研究显示, 区内存在4个单岩性区和2个混合区。单岩性区是变质岩碎屑岩区、火山碎屑沉积岩区、熔结火山碎屑岩区和火山碎屑岩区。根据岩石中各碎屑组成的体积分数可将混合区分为正常沉积碎屑占优势的混合区和火山碎屑占优势的混合区。各单岩性区与构造单元相符合, 变质岩碎屑岩区对应乌西断阶带, 火山碎屑沉积岩区和熔结火山碎屑岩区对应巴彦塔拉构造带, 火山碎屑岩区为乌东弧形构造带的一部分。地球化学数据显示本区源岩岩浆属于壳源花岗质岩浆, 同时受到明显的幔源岩浆影响, 重稀土较富集。乌西断阶带具有高的稀土总量和不明显的Eu负异常, 变质源岩岩浆壳幔混染程度高;巴彦塔拉构造带具有低的稀土总量和明显的Eu负异常, 源岩岩浆壳幔混染程度中等;乌东弧形构造带具有高的稀土总量和明显的Eu负异常, 源岩岩浆壳幔混染程度低。Dickinson图解显示, 乌东弧形构造带源区没有深切割, 而巴彦塔拉构造带源区经过了深切割。德尔布干断裂的正滑移导致嵯岗构造片麻岩发育和嵯岗隆起相对隆升, 为乌西断阶带提供变质碎屑沉积物, 形成扇三角洲沉积体系;同时断裂又为幔源岩浆的上升提供了通道。巴彦塔拉断裂的伸展走滑使得幔源岩浆上升发生壳幔混染并发生火山喷发, 在巴彦塔拉构造带发育熔结火山碎屑岩-火山碎屑沉积岩, 塑造了火山碎屑扇三角洲沉积体系。巴彦山隆起区壳幔混染程度低, 但幔源岩浆的底垫作用导致壳源岩浆的强结晶分异作用、火山活动和地表隆升, 在乌东弧形构造带发育火山碎屑岩, 塑造了火山碎屑三角洲沉积体系。