塔里木盆地下古生界碳酸盐岩热液岩溶的特征及地质模型

随着塔中地区下古生界碳酸盐岩油气勘探地持续深入,分别在野外露头,塔中地区相关探井奥陶系储层中发现有萤石、闪锌矿、天青石、重晶石、硬石膏、焦沥青及热液石英等一系列热液矿物及其组合,越来越多的地质资料表明热液岩溶储层可能是塔里木盆地下古生界碳酸盐岩油气勘探中被忽视的一个重要储层类型。〖JP2〗通过总结近6年大量的针对野外露头热液岩溶现象地实地观察测量,以及通过对塔中82井区—24井区奥陶系储层发育段大量的岩石薄片观察、矿物能谱测定、地层水锶同位素测试,断裂性质的分析,深入研究热液溶蚀流体的活动特点以及对形成优质储层的控制作用,最终建立了热液岩溶储层的地质模型。研究表明,热液矿物主要沿断裂伴生的构造溶蚀缝和溶蚀孔洞发育,断裂是热液运移的主要通道,是形成优质储层的重要控制因素。塔中地区沿海西期走滑断裂附近的奥陶系灰岩将广泛发育热液溶蚀改造形成的储层,为塔中西部上奥陶统沿走滑断裂向内带拓展油气勘探打下了基础。     

塔中地区奥陶系埋藏热液溶蚀流体活动及其对深部储层的改造作用

基于矿物流体包裹体均一化温度、热液矿物分布及其地球化学特征等,识别出了塔中地区重点研究井段埋藏热液溶蚀流体化学性质,探讨其在纵横向的分布及流动特征。研究表明,(1)埋藏热液溶蚀流体在塔中地区较为活跃,并对碳酸盐岩储层有着良好的改造效应,油气勘探前景广阔;(2)北东-南西向走滑断裂发育地带有利于埋藏热液溶蚀流体的注入,研究区TZ45以及TZ82-TZ16井区均是埋藏热液溶蚀流体异常活跃地带。同时,研究还认为,早期表生岩溶作用产生的溶洞体系将被后期埋藏压实作用部分破坏,而其残余空间往往是埋藏热液溶蚀流体进入储层的优势通道,继而发生溶蚀改造扩大溶洞空间。因此,在塔里木深部碳酸盐岩储层的勘探过程中,应充分重视挤压背景下张性断裂的发育及其热流体疏导效应,如走滑断裂强烈活动地带;同时应着重注意多期不同性质流体的叠加改造效应,这些区域可作为优选勘探目标。     

塔中地区奥陶系储层稀土元素与87Sr/86Sr分布及其意义

近年来,在塔里木盆地塔中地区奥陶系发现了深埋溶蚀的油气藏,然而,形成该溶蚀储层的流体的来源还存在一些争议,一些研究认为该流体来源于火山热液[1],而其他研究者则认为可能为大气淡水循环热液[2-3].由于确定深部流体的来源是理解该储层形成机制的重要因素之一,因此,本文主要通过对储层中自生矿物以及围岩进行稀土元素、锶同位素进行分析测试,以推断出塔中地区是否存在热液流体,并分析其来源.     

塔中地区深部流体活动及其对油气成藏的热作用

利用塔中地区钻井岩心、分析化验、地震等资料,系统地分析了深部流体活动机制及其对油气成藏的热作用。通过奥陶系岩石热液矿化蚀变、古地温异常及CO₂无机成因气与储层包裹体测温等研究后认为：深部流体通过地震、火山或其它各种通道,如断裂、不整合面等向浅部运移;深部流体提高生烃量及生烃速率,而且降低烃源岩中残余有机质含量,影响有效烃源岩评价;深部流体对油气储层的影响,既有热液方解石充填的破坏性,又有热液溶蚀、热液次生矿物带的建设性;深部流体在向上运移的过程中形成异常高压, 为油气二次运移提供动力。深部流体对天然气形成的热作用、储层改造与成藏动力学方面,不仅在能量上,而且在物质上都对油气藏的形成和演化起到重要影响,并使塔中地区奥陶系油气成因更加复杂化。     

四川盆地北缘灯影组储层中多期流体充注及效应

热液流体改造是优质碳酸盐岩储层发育的一个重要因素,许多深埋优质碳酸盐岩储层中次生溶孔的形成,均被归功于各种成因的侵蚀性流体对碳酸盐岩的溶蚀作用(Hill,1995;Wang etal.,2011)。热液流体除对碳酸盐岩产生显著的溶蚀作用外,还能在一些先存孔洞或裂缝中沉淀出不同类型的矿物或矿物组合,使已有的孔隙空间被部分地充填或完全地充填,从而使优质储层     

准噶尔永进地区深部储层的保存与发育机理

随着油气勘探向深部发展,在深部寻找优质储层是一个亟待深入研究的问题。永进地区位于准噶尔腹部中石化中部3区块,勘探目的层埋藏深,大于5000m,储层多为低孔-特低孔低渗-特低渗储层,因此,在该地区深部寻找相对优质储层具有重要的理论意义和勘探意义。该地区发育区域性不整合,即J/K不整合。在不整合形成期间,大气淡水具有高的流速和相对开放的流体环境,可以溶蚀易溶矿物并将溶蚀产物带离出溶蚀区;颗粒包壳可以抑制石英加大和碳酸盐矿物沉淀,保存原生孔隙和形成的次生孔隙;永进地区油气充注早,早期的油气充注改善了流体成岩环境,抑制胶结作用,同时,其携带的有机酸溶蚀易溶矿物,产生次生孔隙,油气早期充注从两个方面改善储层。     

热流体对深埋白云岩储集性影响及其油气勘探意义——塔里木盆地柯坪露头区研究

深埋条件下白云岩能否形成有效储层是塔里木盆地深层油气勘探面临的主要挑战之一,塔深1井大于8000m深度白云岩岩芯仍具有多孔洞带发育,并具有形成储层的孔渗性,揭示了深部白云岩有效储层的存在。研究证实,该类孔洞的形成与热流体活动相关,但其在地层中分布的特征和广泛性有待揭示。通过野外露头观察及室内测试分析,在柯坪地区经历过深埋条件的上震旦统-下奥陶统白云岩中发现了与塔深1井相似的溶蚀孔洞的普遍存在现象。孔洞内充填的石英、自形白云石以及方解石矿物原生盐水溶液包裹体均一温度依次可达到368℃、314℃和303℃,远高于相应地层最大埋深(约6000m)条件下推测的正常地层温度范围(120~240℃),盐度分布范围依次为3.39%~9.86% NaCleqv、1.05%~18.13% NaCleqv和4.34%~9.98% NaCleqv。同时,研究也发现了黄铁矿、萤石、重晶石、石英、菱铁矿、毒砂和鞍形白云石等热流体相关矿物组合,并在相应流体包裹体内发现了CO₂、H₂S和烃类气体等对白云岩具有溶蚀性的气体存在。综合以上测试成果,证实柯坪露头区白云岩地层内存在大规模的异常热流体活动,推断可能与盆地深部大规模岩浆热事件相关。研究揭示热流体活动产生了顺层溶蚀、冷缩裂缝、差异性溶蚀以及热流体再作用的大型溶塌等多种孔隙空间结构,孔隙类型主要为缝-洞复合型。揭示热流体溶蚀改造作用主要受构造裂缝和地层界面等因素控制,其对白云岩地层孔隙空间的改造主要表现为建设性与破坏性共存,研究区则以建设性为主。     

碳酸盐岩中地开石的分布特征及其成因

塔里木盆地巴楚-麦盖提地区石炭系小海子组碳酸盐岩中存在大量地开石,利用X射线粉晶衍射对该矿物进行了鉴定,利用阴极发光显微镜和扫描电镜对地开石的形态与分布进行了研究。地开石晶体为短柱状,晶体大小约3~13 μm,分布在溶蚀孔、白云石晶间孔和缝合线的溶解段中。经岩石薄片和阴极发光观察,发现在地开石出现的岩样中存在萤石。地开石与萤石组合的出现,表明该地区小海子组存在着热液活动。经统计,地开石和萤石通常富集于某一层,可追踪热液流体来源的深度。由于地层中未见地开石的前身矿物,并且在温度低于100℃的地层中也出现了地开石,推断该区地开石为热液成因。热液流体不仅为地开石形成创造了条件,还导致了小海子组碳酸盐岩产生大量溶蚀孔隙。热液与岩石间的水岩反应导致萤石交代白云石,溶孔壁白云石重结晶。通过对储层物性数据的分析,表明热液溶蚀能明显增加孔隙度,但萤石和地开石的形成对孔隙度起破坏作用。热液溶蚀是小海子组碳酸盐岩储层形成的重要机理,对指导该区油气勘探具有实际意义。     

热液流体活动的识别方法及油气地质意义研究进展

基于大量的文献调研,归纳总结了热液流体活动的识别方法,并系统梳理了热液活动对油气成藏的影响。目前热液流体活动的主要识别方法可归纳为3大类,分别为岩石矿物学特征组合法、温感参数异常法、地球化学元素含量异常法。在具体应用时,应尽可能选取多种方法进行综合判识。热液流体活动对油气成藏的影响体现在4个方面：深部热液流体通过提供烃源岩成熟演化所需要的热能、外源氢和催化剂等方式为烃类物质的形成创造了良好的条件;热液流体对油气储层的影响既有建设性也有破坏性,以热液溶蚀的建设性为主;深部热液流体可以增强盖层封闭性;热液流体可促进烃源岩生烃并形成生烃增压,从而促进油气的初次运移,热液流体的溶蚀作用可改善储层物性进而促进油气的二次运移。     

富CO_2流体与砂岩储层水-岩反应实验研究与应用:以黄桥油气藏龙潭组砂岩为例

黄桥油气田是CO_2和油气共存的一个特殊油气田,不同井的原油和CO_2产量差异很大,且与之相关的储层差异也非常明显,富CO_2流体对储层的改造作用十分显著。基于以上背景,通过密闭容器中CO_2-地层水-砂岩体系相互作用实验,模拟地层埋深介于1500~4000 m的环境条件下(温度:60~120℃、压力:10~40 MPa),富CO_2流体对砂岩储层的溶蚀作用。实验结果表明:富CO_2流体对砂岩具有显著的溶蚀作用,溶蚀矿物主要是碳酸盐矿物,72 h即可达到平衡,平衡后的溶液中Ca离子浓度比其他离子高出两个数量级。碳酸盐矿物溶解强度与温度负相关,与压力正相关。综合来看,压力是决定性元素,它控制着CO_2在溶液中的溶解度,特别是在较高温度下,压力的溶蚀效应更为显著。长石类矿物也发生一定的溶蚀现象,但是很微弱(本次实验中尚未达到平衡)。结合该区地质背景,认为CO_2主要来自深部(幔源),受深大断裂控制,沿着断裂进入龙潭组砂岩储层,其上被巨厚的细粒碎屑岩覆盖,构成了相对封闭的高温高压流体作用系统,靠近断裂带部位,流体作用强,储层溶蚀改造显著,次生孔隙发育(如溪3井),离开断裂的部位,流体作用减弱,储层发育较差(如溪2井)。因此,断裂控制下的富CO_2流体作用模式,是控制龙潭组砂岩储集性能的主要机制。     

南海南部陆缘地质流体类型及其油气成藏意义

南海南部陆缘蕴藏着非常丰富的油气资源。为了解南海南部陆缘流体活动系统以及与油气藏之间的关系,以高精度2D地震资料为基础,对南海南部陆缘流体活动系统的类型、地震反射特征、以及对油气成藏的意义开展了研究。在南海南部陆缘发现了多种流体活动系统,包括:泥底辟/泥火山、气烟囱、管状通道、与构造断层相关的流体活动系统。这些流体活动系统具有不同的地震反射特征,常常出现含气强振幅异常带、弱振幅杂乱反射带以及"下拉"或者"上拱"地震反射形态等流体活动系统的标志特征。流体活动系统受到构造运动和沉积因素的影响,并且与深部高温高压塑性流体密切相关,流体活动系统优先发育在地层薄弱部位。流体活动系统及所伴生的断裂和裂隙常常作为油气富集区的运输通道;并且流体活动系统所运移的强溶蚀性流体和深部热液流体有利于油气储层的形成,特别是对于碳酸盐岩储层的改造尤为明显。因此,流体活动系统不仅能作为油气运移通道,也可以改善储层,对油气成藏具有重要意义。     

碳酸盐岩储层中热液流体改造作用研究进展

热液流体改造作用研究是近年碳酸盐岩优质油气储层形成机制研究中备受关注的一个重要领域,目前热液白云化作用、热液淋滤溶解作用是其中2个最有油气储层意义的地质过程。在分析大量国内外文献资料的基础上,较系统地总结了目前国际上流行的上述2种典型碳酸盐岩储层中热液流体改造作用的作用过程、分布规模和存在问题。对碳酸盐岩储层中热液流体改造作用的进一步讨论不仅展示了目前热液流体改造作用研究的模糊性和多解性,而且将对今后更好地应用和完善目前的热液流体改造作用模式有着重要的现实意义。     

碎屑岩储层矿物溶解度与溶蚀次生孔隙形成机理研究进展

砂岩储层中溶蚀次生孔隙的形成与碎屑岩骨架颗粒在地质流体中的矿物的溶解度密切相关。本文从温度、压力、p H值、有机酸等方面描述了石英、长石、碳酸盐矿物的溶解度特征,指出矿物溶解度和溶解组分的平衡分布主要依赖于地层温度和孔隙流体的p H值,而地层温度和p H值则通过改变地层水中络合物的形式与含量、CO2-3、HCO-3与CO2的相对含量控制着矿物溶解度。受控于温度、压力、p H值的储层流体作用于矿物,可导致不同矿物溶蚀次生孔隙形成机理具有明显的差异。在未来的研究中,应注重根据实际储层的温度、压力、流体等地质环境条件,结合储层岩石中的矿物组成进行实验模拟和数值模拟,以建立矿物溶解度与次生孔隙特征之间的定量关系。     

裂缝充填矿物和蚀变晕对火山岩储集层流体作用的指示——以克拉美丽气田滴西地区为例

为研究克拉美丽气田滴西地区石炭系巴塔玛依内山组火山岩储集层的流体演化过程,对储集层裂缝中的石英、方解石、黄铁矿等自生矿物进行了电子探针、流体包裹体及同位素分析研究。结果表明,SiO2主要来自深部热液流体,CO2来源具有深部热液、烃类流体混合改造的特征。在压力梯度与浮力驱使下,富含SO2等挥发分的含硅热液沿断层向上及两侧运移,分别形成具拱张-高温特征以及具隐爆-低温特征的石英脉。伴随深部流体由酸性向弱碱性的演化、压力的降低、CO2含量和盐度降低、温度变化,在收缩缝中沉淀出早期方解石。在岩体顶部长期暴露出地表地质背景下,当大气淡水与偏碱性盆地流体相遇时,在风化缝中形成保留渗流环境特征的方解石胶结物。埋藏期构造作用形成构造裂缝,烃类的充注-漏失使孔隙流体再次由酸性变为碱性,并在溶蚀孔缝中沉淀出晚期亮晶方解石。晚期热液作用的叠加形成磷灰石、方解石及黄铁矿矿物组合。石英、方解石等的充填作用使裂缝由开启变为闭合,对储层物性主要起破坏作用。     

鄂尔多斯盆地奥陶系不同组构碳酸盐岩埋藏溶蚀实验

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩储层受埋藏溶蚀作用控制明显,而地层深部复杂的水-岩反应造成埋藏溶蚀研究难度较大,并进而影响了储层的评价与预测。分别利用CO₂溶液和乙酸溶液为流体介质进行溶蚀模拟实验,探讨埋藏条件下温度、压力、流体等因素对不同矿物及组构碳酸盐岩溶蚀作用的影响。结果表明:1）随着温度与压力升高,碳酸盐岩样品在乙酸溶液中的溶解速率均相应提高,在CO₂溶液中的溶解速率则先增加后减小,且在110℃~130℃区间内溶蚀速率最大;深埋藏环境下,各岩类溶蚀速率差异减小,并趋于一致;2）岩石矿物成分和组构,原岩初始孔隙度的大小及其连通关系,以及晶体的产状对成岩后期的埋藏溶蚀作用也具有重要的影响。不溶组分含量低、颗粒/灰泥比高、矿物成分复杂的碳酸盐岩由于组构选择性溶蚀作用而更易被溶蚀;碳酸盐岩的溶蚀速率随方解石含量的增加而增加,但深埋藏环境下,矿物成分含量差异对溶蚀速率的影响作用减弱;硬石膏与白云岩相伴生时,可优先溶蚀形成膏模孔,并促进白云石的溶解,改善储层效果。不同岩性,总体上灰岩较白云岩及过渡岩类更易发生埋藏溶蚀作用。结合研究区实际地质条件分析,砂屑灰岩、膏质白云岩等埋藏溶蚀强度较大,通过对原岩早期组构选择性溶蚀形成孔隙的继承和调整,叠加埋藏期岩溶作用后,可形成规模优质储层。     

歧口凹陷热液流体活动及其对储集层的改造

为了明确富油气凹陷中热液流体活动的发育特征及其对储集层的改造作用,以渤海湾盆地歧口凹陷为研究对象,通过岩心、薄片、XRF元素扫描、扫描电镜观察和地层水矿化度、热解、包裹体均一温度、黏土矿物、微量元素、稀土元素、常规物性等资料,分析了歧口凹陷热液流体活动发育的证据,明确其对不同类型储层的改造方式,认为歧口凹陷中热液流体活...     

塔里木盆地塔中45井区碳酸盐岩储层的深部流体改造作用

塔里木盆地塔中地区发育巨厚的下古生界海相碳酸盐岩,是该地区油气勘探的重要目标层系。塔中45井在上奥陶统灰岩储层内获得高产油气流。研究发现其含油气层段因萤石脉的改造而发育成为优质储层,这在已发现的塔中地区下古生界碳酸盐岩储层中为一独特储集体类型。综合多方面地质依据对萤石成因的分析结果表明,该储集层段是与该地区二叠纪岩浆作用有关的深部流体活动对碳酸盐岩储层改造的结果。深部流体通过溶蚀作用、交代作用和充填作用等对碳酸盐岩储层进行改造,形成深部流体改造型碳酸盐岩储集体。这一新的储集体类型的确立,对塔中地区下古生界碳酸盐岩层系油气勘探有着重要的现实意义。     

川东北龙岗东地区二叠系-三叠系热液活动证据及意义

基于川东北龙岗东地区长兴组-飞仙关组岩石学特征研究,结合储层段白云岩和非储层段海相沉积灰岩及其充填矿物的稀土元素、流体包裹体、激光拉曼等分析,认为该地区二叠系-三叠系地层中存在鞍状白云石-黄铁矿、萤石-石英等热液矿物组合,对应的流体包裹体均一化温度均高于正常地层温度。所有长兴组-飞仙关组储层段白云岩样品均具有与海相沉积灰岩相同的Ce显著正异常特征,而大部分则具有与鞍状白云石相似的REE配分曲线特征,呈显著Eu正异常。热液矿物萤石和石英内普遍具有含沥青包裹体,为龙潭组生油高峰所捕获到的含油包裹体高温裂解后的产物。根据矿物占位关系和油气充注时期,可将该区热液活动划分为两期,第一期对应晚二叠世-早三叠世,作用方式为热液流体对白云岩储层形成的促进作用和后期改造作用;第二期对应晚三叠世,作用方式为鞍状白云石、石英、萤石对储渗空间的充填作用。晚二叠世-早三叠世初期活跃的张性深大断裂可以为热液流体的活动提供运移通道。     

济阳坳陷古近系深部储层成岩演化模式

运用岩石薄片鉴定、扫描电镜分析、镜质体反射率分析、X-衍射分析和油层物性分析等手段,结合区域油气地质研究成果,以揭示济阳坳陷古近系深部碎屑岩储层的成岩演化模式和物性演化规律为目的开展工作。结果表明,济阳坳陷古近系深部碎屑岩储层主要受其所处构造背景、地层压力和流体环境的影响,发育6种成岩演化模式。弱陡坡/缓坡构造背景条件下发育早期中强超压-中强压实/胶结/溶蚀-多重介质成岩演化模式和晚期中强超压-（较）强压实/胶结/溶蚀-酸性介质成岩演化模式,超压形成的早晚是影响储层压实作用强弱的主要因素,而流体环境的差异与构造背景的差异有关。深洼陷发育弱超压/常压-（中）强压实/胶结-强溶蚀-热液酸性介质成岩演化模式和中弱超压-较强压实/胶结-强溶蚀-热液酸性介质成岩演化模式,热液活动加强了成岩流体对酸溶性组分的溶解,是该类成岩演化模式的主要影响因素。处于陡坡常压条件下的深层碎屑岩发育（中）强压实/胶结-弱溶蚀-热液酸性介质和强胶结-中弱溶蚀-多重介质成岩演化模式,早期沉积水体、后期成岩水体以及两者混合造成的多重介质是其主要影响因素。综合分析认为,层位和埋深是深部储层遭受成岩改造程度强弱的首要控制因素;构造位置是影响成岩压力场和流体场的基本前提;在不同的流体场背景中,深部热液对储层演化会不同影响;酸碱交替的多重成岩环境增加了次生孔隙带发育个数和次生孔隙垂向分布,但原始孔隙度保存率比以酸性介质为主的成岩环境低5%以上。     

塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组储层成因

在深层—超深层碳酸盐储层仍有大量油气出现,但优质储层成因尚不明确。通过对塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组典型井和露头样品进行岩石学观察,总结出主要发育四类岩石类型：微生物岩、颗粒云岩、晶粒云岩和泥晶灰岩。根据阴极发光、流体包裹体测试、碳酸盐矿物碳氧同位素测试,认为上述白云岩基质形成于弱氧化海水;近地表—浅埋藏环境下则主要形成细晶白云石胶结物;深埋藏条件发育中粗晶白云石胶结物和鞍形白云石。随着埋深增大,白云石δ18O呈现降低的趋势,反映形成温度升高,但都具有较正的δ13C。方解石由于烃类并入,具有负偏的δ13C(-4.07‰±0.92‰),为热化学硫酸盐还原（TSR）成因。原位微量稀土测试显示成岩流体从早期到晚期：从具有海水特征的配分曲线逐步演化为中稀土富集,最终变为轻稀土富集的模式,反映了从海水为主的孔隙水演化为热流体为主的孔隙水的过程。定量统计表明热液溶蚀可提高储层3%的面孔率,最大孔隙度达10%。根据沉积—成岩改造类型,划分出三类优质储层：热液/大气水改造的凝块石储层、热液/TSR改造的浅滩相颗粒云岩储层、TSR改造的膏盐相关白云岩储层。该研究为塔里木盆地寒武系碳酸盐岩油气勘探提供了有...