多阶段成岩作用对深层碳酸盐岩岩石物理性质的影响——以四川盆地震旦系灯影组四段为例

国内深层-超深层碳酸盐岩储层普遍经历多阶段、多期次的成岩作用改造,非均质性极强,致使脱离地质背景的岩石物理分析方法难以准确地给出岩石物理变化规律与储层特征之间的联系.本文通过对合川地区震旦系灯影组四段深层白云岩岩石物理性质的测量,并结合岩石学特征分析、多尺度孔隙结构分析及沉积环境的划分,在成岩作用过程框架下分析岩石物理特征的变化规律.研究结果表明,目标层段白云岩差异性成岩过程形成了不同的岩石孔隙结构特征与微观结构特征.丘滩相高能微生物白云岩分别经历同生期微生物白云岩化与渗透回流白云岩化作用、准同生期选择性溶蚀作用、埋深白云岩化作用以及构造-热液白云岩化,形成的晶粒白云岩主要为致密"焊接"型和紧密型白云石晶体接触边界,溶蚀孔隙发育,微裂隙与孔喉共同作为流体渗流通道.滩间海低能硅质、泥质与灰质云岩主要经历弱毛细管浓缩白云岩化作用、强机械压实致密化与埋深白云岩化作用,形成的晶粒白云岩存在致密"焊接"型、黏土型、石英胶结型与方解石型晶体接触边界,孔隙以残余原生粒间或晶间孔为主,以微裂隙作为主要的流体渗流通道.晶粒边界性质与孔隙结构共同控制了样品的宏观物性及地震弹性性质,相同晶粒边界的样品具有一致的纵波-横波速度和纵波速度-速度比变化关系.微裂隙等软孔隙对纵、横波速度影响程度的差异造成有效压力-速度、纵波-横波速度、纵波速度-速度比、孔隙度-速度关系以及孔隙尺度流体相关频散作用的强弱发生明显变化.研究结果可为深层碳酸盐岩的储层特征地震预测提供岩石物理依据,并可作为示例形成在地质过程中研究岩石物理特征演化的新方法.     

致密砂岩气藏储层成岩流体演化与致密成因机理——-以四川盆地上三叠统须家河组为例

四川盆地上三叠统须家河组储层在岩石学上表现为低成分成熟度、低胶结物含量和结构成熟度中等的“两低一中”特征,总体储层物性较差,属低孔低渗和特低孔特低渗储层,局部发育有少量中孔低渗储层．根据各成岩矿物共生组合关系,可以确定成岩矿物由早到晚形成的相对顺序：早期方解石（泥晶菱铁矿）-石英Ⅰ期加大-绿泥石薄膜-长石、岩屑溶解-绿泥石孔隙衬边-石英Ⅱ期加大（加大、剩余粒间孔、粒间溶孔充填石英）-溶蚀作用-石英Ⅲ期加大（粒间溶孔、粒内溶孔中充填石英）-连晶（含铁）方解石-白云石-铁（方解石）白云石-后期溶蚀作用-石英、方解石脉形成．机械压实作用是使本区岩石固结成岩最主要的因素,石英Ⅱ,Ⅲ期加大作用是使本层砂岩致密化的另一个重要原因．长期封闭条件下成岩流体只对长石和部分岩屑进行溶解,而粒间的胶结物如石英、碳酸盐则未发生溶解,使已致密化的须家河组砂岩孔隙度改变不大,这是须家河组砂岩最终保持致密化的又一个原因．有机质大规模生烃发生在第Ⅱ期石英加大后,烃类选择性进入相对有利的储层中形成致密砂岩烃类气藏．     

昭通地区流体观测井地下水地球化学特征

对昭通地区12口流体观测井及其周边5个地表水体进行取样测试,分析其水化学组分和氢氧同位素,确定该地区流体观测井的地球化学背景特征,为该区流体测项的跟踪分析提供基础支撑。水岩平衡结果显示:相较于其它观测井,昭阳一中井地下水水岩平衡状态更接近于部分成熟水,表现为地下水补给过程缓慢,水岩作用程度较高;其余观测井均处在未成熟水阶段,表现出补给路径较短,水岩相互作用较弱等特点。氢氧同位素组成显示:研究区内大多数流体观测井补给源均为大气降水,但补给方式略有差异。水化学组分演化过程显示:自2014年以来,大多数井含水层水体未发生新的水岩作用过程,并且与其附近的河流水力联系密切。     

成岩过程对五峰-龙马溪组页岩地震岩石物理特征的影响

五峰-龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的首选层位,而其地震岩石物理特征是利用地震方法进行"甜点"预测的重要基础之一,但对五峰-龙马溪组页岩地震弹性特征变化规律的研究并未考虑沉积、成岩过程的影响,致使相应的规律性认识缺乏地质意义.在对五峰-龙马溪组页岩样品系统声学测量基础上,分析了页岩样品地震弹性性质的变化规律.利用X射线衍射分析、扫描电镜（SEM）、阴极发光（CL）与能谱分析确定了五峰-龙马溪组页岩在不同沉积环境下的成岩过程,并讨论了成岩过程与地震弹性性质变化规律的因果关系.研究结果表明,页岩中有机质（TOC）受高热演化程度的影响,其密度通常高于1.4 g·cm^-3,并接近于有机碳密度上限1.6 g·cm^-3（石墨密度）.五峰-龙马溪组页岩地震弹性性质变化规律整体受沉积环境控制,沉积环境的差异形成不同的成岩过程,致使地震弹性特征也表现出不同的变化规律.表现在五峰-龙马溪页岩样品动态岩石物理特征主要受岩石结构控制（支撑颗粒弹性性质）,而孔隙度、TOC含量以及孔隙形状则为对地震弹性特征影响的次一级因素.五峰-龙马溪组页岩上段为浅水陆棚相,机械压实与化学压实（硅质胶结）为先后两个过程,造成样品表现出高的速度-孔隙度变化率、高速度比（泊松比）、高各向异性以及低TOC含量的特征.五峰-龙马溪组页岩下段为深水陆棚相,机械压实过程中同时伴有生物成因的硅质胶结,造成岩石样品表现出较高TOC含量与孔隙度、各向异性较弱以及较小的速度-孔隙度变化率.研究结果可为五峰-龙马溪页气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据.     

差异性成岩过程对百口泉组砂砾岩岩石物理特征的影响

现有针对储层岩石地震岩石物理性质的研究通常不考虑地质过程的影响,致使研究结果缺乏明确的地质意义,制约了储层地震预测和评价的效果.本文通过对玛湖凹陷百口泉组砂砾岩岩石物理性质的测量,并结合岩石学特征分析及沉积环境的划分,在沉积环境与成岩石作用过程框架下分析岩石物理特征的变化规律.研究结果表明,不同微相砂砾岩初始沉积物矿物组成影响了后期成岩过程,差异性的成岩过程形成不同的岩石微观结构特征.三角洲平原辫状河道与泥石流微相砂砾岩塑性组分含量较高,在机械压实阶段已致密化,成岩作用主要表现为成岩早期的淡水渗滤黏土与火山碎屑蚀变黏土的岩屑颗粒包裹式胶结,具有以塑性黏土作为岩石受力骨架的特征.三角洲前缘砂坝与水下分流河道砂砾岩中刚性花岗岩岩屑、石英以及长石的含量较高,机械压实作用相对较弱,原生粒间孔隙保存较好,同时溶蚀孔隙也较发育;砂砾岩成岩作用表现为从前缘砂坝微相的硅质胶结为主转变为水下分流河道微相的硅质+黏土胶结,具有以刚性石英或石英+黏土作为岩石受力骨架的特征.前缘碎屑流砂砾岩样品则表现为快速堆积的钙质基底式胶结,以钙质胶结物作为岩石受力骨架.由砂砾岩颗粒微观接触特征(胶结特征)所决定的岩石受力骨架控制了宏观岩石物理性质变化规律,表现为具有相同颗粒边界力学特征的微相样品具有一致的速度-密度、纵波速度-横波速度以及孔隙度-速度变化关系,也造成不同微相样品在纵、横波速度比及电阻率值上具有明显的差异,具有分区分布的特征,速度比与电阻率可作为百口泉组砂砾岩储层评价的敏感岩石物理参数.研究结果可为该组砂砾岩储层的测井解释和“甜点”地震预测提供依据,并可作为示例形成在地质过程中研究岩石物理特征演化的新方法.

     

松辽盆地营城组流纹岩成岩作用的测井响应及其储层效应

岩心、薄片观察和测井响应关系研究发现,钾长石钠长石化、石英充填、方解石交代是流纹岩中三种测井响应特征明显的成岩作用,与其伴生的还有溶蚀和基质脱玻化作用.钾长石钠长石化在ECS测井上表现为Na/K＞1,比值越大钠长石化越强烈,同时具有低电阻率和孔隙度测井值呈单峰分布的特征.石英充填在DEN-AC和Pige-CN交会图上显...     

地球化学动力学方法及其在地下流体地震前兆机理研究中的意义

地球化学动力学是继地球化学热力学之后发展起来的一门新兴地球化学分支学科。地球化学动力学包括两个方面的研究内容:一是地球化学反应动力学,如化学反应速度、各种条件对化学反应速率的影响及其化学反应机制;二是物理方面的运动学,如流体动力学、扩散、弥散及热传导等。其中在地球化学反应动力学方面,主要是水—岩反应化学动力学和同位素交换动力学,即对各种物质转换过程的研究。在流体动力学方面,主要是多孔介质中流体的运移及断裂对流体运移的控制作用,即对物质与能量的运输过程及其影响条件的研究。但自然界地球化学作用是转变过程和运输过程的耦合,化学反应是最主要的转变过程,流体流动是最主要的运输过程,所以把各种转变过程和运输过程结合起来,建立相互间的耦合关系,并通过数值计算模拟地下流体的真实行为,这就是研究地下流体的流—固耦合理论。地球化学动力学方法在地震前兆成因机理解释研究方面具有重要的理论指导意义。     

基于中国知网的我国地震地下流体文献统计与分析

基于中国知网中文期刊数据库,对我国地震地下流体文献在1982—2023年发表的学术论文的作者、关键词、研究热点、发文机构等方面进行文献计量学分析,揭示文献的各项特征及反映的规律,为学科发展研究提供重要参考。结果显示：在我国地震地下流体的研究中,高产作者是我国地下流体研究领域有影响力的学术带头人;研究的主要内容为从较为单一的地震预报转变为地震预报、地球化学、井震结合等,近年研究趋向多元化、综合化;中国地震局下属的研究所和相关机构是地下流体研究的主要力量,是该类文章发表的主力军;与其他新兴学科交叉融合,结合高新观测技术探索多尺度协同化观测新模式可能是该领域今后的一个发展方向。     

中国大陆科学钻探工程主孔地下流体特征及与地震活动的关系初步研究

收集了中国大陆科学钻探主孔工程(CCSD)主孔中117～2045 m深度地下流体某些组分(He、 Ar、 CO₂、 CH₄)的浓度资料和2001年7月1日至2002年4月30日时间段内钻孔周围500 km范围内震级M_L≥1.0地震目录资料, 对其流体资料进行日均值处理、 差分分析和最大相关系数处理。 由日均值浓度看出地震前后He、 Ar、 CO₂、 CH₄浓度存在明显异常; 最大相关系数分析表明, CH₄和CO₂组分两者相关性好, 最大相关系数平均值为0.95, 均方差为0.08, 说明两者可能具有相同的来源。 CH₄和CO₂浓度日均值最大相关系数在地震前后出现明显的异常波动。 主孔中的地下流体特征及与周围地震活动的对应关系揭示大陆科学钻探主孔中的地下流体异常与区内地震活动可能存在一定关系。     

2022年5月13日腾冲ML 3.8地震前腾冲地区流体地球化学与地震活动性分析

2022年5月13日腾冲ML3.8地震发生前,3月开始小滇西区域地震频率增强,云南腾冲地区形变面膨胀资料出现显著压缩变化,腾冲地区同步出现静水位破年变、水氡高值异常。基于腾冲区域异常变化,开展流体地球化学取样研究,选取震中距在28—48 km范围内的叠水河冷泉（<25℃）、石墙热泉（45℃—55℃）、大滚锅沸泉（> 55℃）,利用多元素综合分析方法,如B/K和K/Li交会图、Cl-Li-B和B-F-Cl三元图等研究流体异常变化,发现震前3个泉点的K/Li比值均显著升高,B在热泉及沸泉中出现高值,而Sr在冷泉及热泉中同样出现高值变化等现象。综合分析认为,基于腾冲地区火山地质及水热条件,在震前具有流体相关逸散性强、溶水性高及易迁移性大的元素,对于地震地球物理异常识别具备研究价值,有助于提升地球化学在地震预测中的研究与应用。     

哈萨克斯坦地震地下流体监测、预测的现状及其震兆异常特征的分析

40多年来,哈萨克斯坦地震地下流体观测台网历经初期建网、系统清理、政策调整和优化提高4个阶段,目前已形成与中国北京地区流体监测网相当的规模。分析了哈萨克斯坦流体监测台网的地位、台站分布、观测项目、仪器配置及地震分析预测情况。最后,分析了哈萨克斯坦地震地下流体观测资料的特点,并就哈萨克斯坦流体交换资料的震兆异常特征进行了初步总结。     

苏皖地区2次中强地震前地下流体异常及其形成机理分析

归纳总结了安庆M_S4.8地震、高邮-宝应M_S4.9地震前出现的地下流体异常,并对其形成机理作了初步讨论。结果显示,这2次地震前地下流体异常特征比较相似。在时间进程上,都表现出中期趋势背景异常与短临异常的配套性特征。在空间分布上,中期趋势背景阶段,水位异常均表现为震中附近流体井水位呈趋势性转折上升,而震中外围流体井水位呈趋势性转折下降的特点。且转折上升的流体井在空间上的分布方位与地震的发震断层走向一致。在短临阶段,异常均表现为先向外迁移继而向震中靠拢的特点。水位在空间上的规律性分布可能受区域应力场作用以及区域构造格局所控制。