埋藏(机械)压实-侧向挤压地质过程下深层储层孔隙演化与预测模型

早期长期浅埋、后期快速深埋以及晚期强烈的侧向挤压作用是西部前陆盆地共性地质演化过程,受此地质演化过程影响,明确深层储层孔隙、孔径、喉径等参数的演化特征并进行定量评价,对油气勘探具有重要意义。开展成岩物理模拟实验,并与实际地质分析相结合,定量评价与预测了库车坳陷克拉苏构造带白垩系深层储层的孔隙类型与演化特征。研究结果认为,研究区深层储层的孔隙类型、含量变化及演化规律可划分为4个阶段,其中第3个演化阶段即深层储层快速埋藏后的早期阶段是孔隙度和渗透率提高的重要阶段,是此类地质过程下深层有利储层形成的关键时期。构造侧向挤压与成岩压碎破裂造缝、次生溶蚀两种改造机制,改善了深层储层的储集性、提高了渗透性,进而建立了深层储层孔隙预测模型。定量揭示出库车坳陷克拉苏构造带在埋深7 000~8 000 m甚至更深层段,储层孔径、喉径增大并保持,仍发育有效储层。     

构造抬升过程中煤储层压力的定量分析

从煤储层在构造抬升过程中异常压力的成因机理入手,通过沁水、塔巴庙地区抬升过程的定量模拟研究,分析在整个抬升过程中煤储层流体体积的变化所引起的流体压力的变化情况,从而反映储层压力在整个构造抬升过程中的动态演化过程,得出“抬升过程是异常低压形成的重要机制”的结论。     

构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应及控制因素

煤层气盆地在地史演化过程中几乎都经历了多次抬升作用,构造抬升作用对煤储层吸附能力有着直接的影响。文中通过物理模拟实验和数值模拟对构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应和控制因素进行探讨。研究选取高、低煤阶煤储层样品进行等温吸附实验,并假定地温梯度分别为2、4和6 ℃/hm,压力梯度分别为0.3、0.5和1.0 MPa/hm模拟抬升过程中吸附量的变化。研究结果表明,煤储层在构造抬升过程中的吸附能力的变化主要受温压综合作用、煤储层热演化程度和构造抬升强度的控制。构造抬升时,温度作用效果占主导地位,煤储层吸附量增加;反之,压力作用效果占主导地位,煤储层吸附量减少。高煤阶煤层吸附量的变化量大于低煤阶变化量。抬升强度较大时煤层吸附量持续降低,较小时会使吸附量增加。煤层气在抬升过程中可能会出现吸附或解吸,与以往只是解吸的认识不同。当温度作用效果大于压力作用效果,即煤储层吸附量增加时,抬升作用易导致煤储层的含气欠饱和。     

构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应及控制因素

煤层气盆地在地史演化过程中几乎都经历了多次抬升作用,构造抬升作用对煤储层吸附能力有着直接的影响。本文拟通过物理模拟实验和数值模拟对构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应和控制因素进行探讨。研究中选取高、低煤阶煤储层样品进行等温吸附实验,并假定地温梯度为分别为2℃/100m、4℃/100m和6℃/100m,压力梯度分别为0.3MPa/100m、0.5 MPa/100m和1.0MPa/100m模拟抬升过程中吸附量的变化。研究结果表明,煤储层在构造抬升过程中的吸附能力的变化主要受温压综合作用、煤储层热演化程度和构造抬升强度的控制。构造抬升时,温度作用效果占主导地位,煤储层吸附量增加;反之,压力作用效果占主导地位,煤储层吸附量减少。高煤阶煤层吸附量的变化量大于低煤阶变化量。抬升强度较大时煤层吸附量持续降低,较小时会使吸附量增加。煤层气在抬升过程中可能会出现吸附或解吸,与以往只是解吸的认识不同。当温度作用效果大于压力作用效果,即煤储层吸附量增加时,抬升作用易导致煤储层的含气欠饱和。     

松辽盆地深层火山岩储层的埋藏烃类充注成岩时空演化过程

目前国内对火山岩成岩作用的研究基本停留在定性的静态研究阶段。与盆地埋藏热史烃类充注史构造演化史相应的火山岩储层的成岩孔隙时空动态演化过程方面的研究依然缺乏。各类薄片显微镜下火山岩中原生矿物、次生矿物、孔隙类型等的精细研究与定量统计,利用图像孔喉分析、物性测试、X 射线衍射分析、扫描电镜观察、包裹体荧光、包裹体均一温度与激光拉曼探针成分分析等多种分析测试手段,对松辽盆地下白垩统营城组火山岩的成岩作用与成岩演化过程进行了深入研究,确立了火山岩的成岩油气充注序列,划分了成岩作用阶段;结合松辽盆地埋藏热演化史、烃类充注史、构造演化史,建立了与埋藏热演化史烃类充注史构造演化史地质时代相应的火山岩的成岩孔隙时空动态演化过程与模式,在此基础上讨论了火山岩的成岩作用与成岩演化过程对火山岩储集性能影响的机理。     

深埋藏砂岩储层中异常孔隙的保存机制探讨

通常情况下,砂岩储层的孔隙度和渗透率随埋深的增大而减小,但越来越多的地质实践表明深埋藏(＞3 500 m)的砂岩储层在一些特定情况下可以保持异常高的孔隙度和渗透率.有多种成因机制可以使其孔隙在深埋藏条件下得以保存,主要包括:①早期烃类的充注;②颗粒包层和(或)颗粒环边的存在;③流体超压的存在;④次生孔隙的发育.在综合国内外大量相关文献的基础上,对这些成因机制进行了深入的探讨,并给出了相应的实例.这些研究将为油田的储层评价、储量预测等勘探开发工作提供进一步的决策依据.     

湘鄂西—渝东褶皱带多重滑脱构造变形特征与构造模型

湘鄂西—渝东褶皱带为多层系、多类型天然气大型聚集区,揭示其结构与成因将为拓展该区勘探新领域提供重要依据,为其它陆内强构造变形区的油气评价提供重要参考。本文利用两条拼接的跨研究区的地震反射剖面,以断层相关褶皱几何学、运动学分析方法为指导,对湘鄂西—渝东褶皱带进行精细构造解析。研究结果表明,湘鄂西—渝东褶皱带构造变形主要与4套区域滑脱层有关,具有多层次拆离、多级别滑脱、多方向冲断及多样式组合的特征。纵向上由深及浅依次以低幅度构造、双重构造和冲褶构造为主要特征,空间上自南东向北西总体为由基底滑脱向盖层滑脱、由单层滑脱向多层滑脱的陆内递进式变形。湘鄂西—渝东地区存在多套“源—储—盖”组合,基于多重滑脱构造变形系统及“相对稳定”保存单元概念,认为未来常规天然气勘探可重点关注寒武系盐下领域,非常规页岩气需继续加强对寒武系、志留系、二叠系构造弱变形区的评价。     

埋藏压实-侧向挤压过程对库车坳陷深层储层物理性质的改造机理

早期长期浅埋、后期快速深埋及晚期强烈的侧向挤压作用是西部前陆盆地共性的地质演化过程,埋藏(机械)压实-侧向挤压过程对深层砂岩储层岩石物理性质与储集性具有重要的改造作用。开展成岩物理模拟实验研究,并与实际地质分析相结合,探索改造作用机制的演化过程,认为持续的垂向压实作用使储层碎屑颗粒由松散状至紧密堆积。在晚期侧向挤压、持续垂向埋藏压实共同作用下,深层碎屑颗粒表现为明显的共轭双方向定向排列特征。在快速垂向压实和强烈的侧向挤压应力作用下,石英、长石等颗粒内出现明显的无定向微裂缝、共轭剪切微裂缝。微裂缝的出现可增强颗粒的可溶蚀性,提高储层渗透性。明确埋藏(机械)压实-侧向挤压过程对深层砂岩储层物理性质与储集性的改造作用机制,对评价与预测深层有利储层的分布具有积极作用。     

鲁西隆起晚白垩世—新生代差异抬升的裂变径迹证据

裂变径迹测年技术用于确定伸展山脉的隆升时间, 进而可以研究伸展构造的演化规律。 对采自鲁西隆起中部莲花山的 9 个样品进行了磷灰石/锆石裂变径迹分析, 结合已有数据分析鲁西隆起的抬升史。 结果表明莲花山晚白垩世以来经历了两期抬升剥露过程, 一次是在晚白垩世—古新世初期 86～60 Ma, 抬升速率为 0.019 mm/yr, 另一次是在中始新世 44～38 Ma, 抬升速率为 0.10 mm/yr。 因此, 莲花山晚白垩世以来经历了加速抬升剥露过程。 综合研究认为, 鲁西隆起山脉晚白垩世以来具有自南而北、由东向西的差异抬升规律, 且最早可能始于早白垩世。 这种迁移规律受控于早白垩世以来太平洋板块俯冲方向和速度, 以及郯庐断裂带的走滑性质和强度的变化。     

沉积地层埋藏过程对泥岩压实作用的影响

同一岩层经过不同的埋藏轨迹最终达到相同的埋藏终止状态,其孔隙度的保存量存在差异。文中从粘弹塑性体应力-应变模型(Bingham模型)出发,经过严格的数学推导,得出变速埋藏条件下地层孔隙度与埋深和经历时间的函数关系,认为地层孔隙度受埋藏时间和埋藏深度两个因素共同影响,其实质是孔隙度大小受地层埋藏史控制。为了充分证实这一结论,从数学上推导四大类型(加速型、恒速型、减速型和先埋后停型)沉降盆地孔隙度的时间深度函数。研究表明,加速型埋藏盆地对孔隙的保存最为有利,减速型埋藏盆地对孔隙的保存最为不利,恒速型埋藏盆地对孔隙的保存居中。该结论不仅在中国南海北部湾盆地和珠江口盆地得到很好的验证,而且与前人通过统计3种类型埋藏盆地相对应的3个代表性沉积盆地(前陆盆地、裂谷盆地和克拉通盆地)孔隙度的演化关系相一致。     

华容隆起及周缘第四纪构造-沉积特征与演化

第四纪华容隆起位于江汉—洞庭盆地中带。通过地表地质调查和钻孔资料对华容隆起及周缘第四纪构造-沉积特征与演化进行了研究。华容隆起总体呈EW向展布,北接江汉盆地,南与洞庭盆地安乡凹陷和沅江凹陷相邻,总体轮廓大致受到北面的EW向石首断裂、南西面的NW向南县—黄山头断裂、东面的NNE向砖桥断裂等正断裂所控制。隆起周缘凹陷第四纪各时代地层(冲积和湖积)发育较齐全。隆起内部低洼区及山地区边缘不同程度发育早更新世晚期—全新世沉积,其他地区分布前第四纪基岩或残坡积物。根据地貌、边界断裂、第四纪沉积以及前第四纪基岩分布等,重塑华容隆起和周缘第四纪构造升降活动、沉积和剥蚀特征及演化过程。第四纪初华容隆起内部因先期剥蚀切割而形成原始地貌分异。早更新世早期隆起周边断裂开始伸展活动,江汉盆地、安乡凹陷与沅江凹陷构造沉降并接受沉积,华容隆起遭受风化剥蚀。早更新世晚期—中更新世中期周边断裂继续伸展活动,华容隆起与周缘凹陷均构造沉降,前者沉降幅度较小而相对抬升。华容隆起内低洼地区及周缘凹陷接受沉积,期间在早更新世末有过构造抬升而受到剥蚀。中更新世晚期华容隆起及周边凹陷整体抬升并遭受剥蚀与网纹化,期间有过构造稳定时期并在华容—砖桥主隆起区的边缘形成河流与滨湖沉积。晚更新世区域构造较稳定,于主隆起边缘和外围平原形成冲、湖积。晚更新世末区域海平面大幅下降,导致华容隆起及周缘地区遭受剥蚀。全新世受海平面上升影响,周缘凹陷及隆起内部低洼地带形成河湖相堆积。受先期高地势控制,华容隆起主体、南部的南山次隆以及西部团山次隆局部地区等第四纪期间一直遭受风化剥蚀,部分地区形成较大规模的残坡积。受江汉—洞庭盆地整体沉降控制,华容隆起第四纪期间总体表现为明显的构造沉降。     

Some effects of compaction and geological time on the pore parameters of argillaceous rocks

Graphical statistics have been applied to the pore-size distribution curves of argillaceous rocks to characterize the changes in pore parameters that result from compaction and geological time. The most striking characteristic of recently deposited sediment is the high variability in mean pore size and in the sorting and skewness of the pore system. The mean pore size ranges from 15 to 980 nm, sorting ranges from very well sorted to poorly sorted, and skewness varies from systems in which small pores predominate over large ones to systems in which large pores predominate. This high variability in pore structure represents the many environmental and mineral-related variables that affect the pore system of newly deposited sediment. The mean pore size of shales decreases with increasing compaction and approaches a limiting value of about 3·5 nm at depth. Within a geological time span of 50 m.y. and/or depth of burial of about 1200 m, most sediments have reached an irreversible, well sorted pore-size distribution. Early diagenetic processes apparently affect the skewness of pore systems more than compaction, such that within about 50 m.y. the pore system is negatively skewed, with small pores predominating over large. Sediments buried to a depth of 500 m or less exhibit a porosity range of 40--85%; below 500 m, porosity decreases linearly with burial depth. No correlation exists between the surface area of shale pore systems and depth of burial, geological age, and the pore parameters mean pore size, sorting, and skewness.     

新疆北部和什托洛盖盆地中、新生代构造抬升事件的确定及其地质意义：来自低温热年代学的证据

新疆北部西准噶尔造山带的构造属性长期以来存在争议,确定该地区中、新生代的构造事件及隆升过程是研究该地区陆内变形的关键所在。本文对造山带内山间盆地——和什托洛盖盆地的构造抬升事件进行系统分析,基于研究区野外地质调查及断裂解析,识别出C/J、J/AnJ、J/E和K/E以及E/N等5期区域不整合面,这些不整合是构造活动的直接证据。盆地中、新生代受南北两条控盆断裂近N-S向挤压应力持续挤压。砂岩样品磷灰石裂变径迹年龄分布在晚侏罗世末期—早白垩世早期（149~125 Ma）、早白垩世中期（121~109 Ma）和晚白垩世早期（80.0~77.7 Ma）3个区间,反映出该地区在这3个时期发生了明显的冷却抬升事件,3期冷却抬升事件与野外地质特征有很好的地质响应。热史模拟表明晚侏罗世—早白垩世（160~110 Ma）、晚白垩世（85~65 Ma）和渐新世—上新世（30~5 Ma）发生了快速隆升事件。盆地构造抬升的主要应力为周缘山系抬升及断裂活动挤压。综合研究表明,盆地中、新生代经历了3期明显的构造抬升事件,与中、新生代印支运动、燕山运动和喜山运动远程效应有很好的耦合性。

     

碧口地块东-北缘中、新生代构造隆升及演化：来自磷灰石和锆石裂变径迹的证据

青藏高原具有复杂的构造演化特征,该地区自中、新生代以来的构造隆升和构造演化机制一直是地质研究的热点。为精细刻画青藏高原板块、华北板块和华南板块之间的拼合关系及差异性隆升特征,对位于青藏高原东北端的碧口地块进行了磷灰石和锆石裂变径迹测试,以及热史模拟和岩石冷却速率计算。结果锆石和磷灰石裂变径迹年龄分别在（118±5～265±29）Ma和（29.0±2.7～54.0±7.0）Ma之间;碧口地块东北缘及北缘冷却速率接近,在3.125～3.448 ℃/Ma之间,东缘冷却速率相对较低,为2.041～2.273 ℃/Ma。结果表明,中、新生代以来,碧口地块及其周缘总体上经历了持续隆升过程,但不同地区隆升特征具有差异性：碧口地块北侧在早、中侏罗世（151±7）Ma经历了构造挤压和隆升过程;东部相对较晚,在晚侏罗世（143±11）Ma经历了构造隆升阶段;东北端在早白垩世才与华北板块拼接并进入持续构造隆升阶段。进入古近纪（54.0±7.0）Ma隆升阶段,即始新世早期后,碧口地块东缘在始新世中后期（44 Ma）开始发生构造隆升,北缘自渐新世中晚期（29～32 Ma）开始发生显著的构造隆升。上述区域在10 Ma（中新世晚期）共同进入快速隆升阶段。     

新疆博格达构造带晚古生代构造格局与演化过程探讨

文章综合分析了前人的成果资料,在对博格达地区野外地质实地调查基础上,通过对博格达构造带的岩石学、地层学及沉积学的系统的研究,认为博格达山经历了早石炭世初始裂谷、晚石炭世成熟裂谷、早二叠世造山、早二叠世晚期后造山演化四个阶段。     

塔里木盆地塔中低凸起北斜坡古生代断裂展布与构造演化

通过对塔中低凸起北斜坡4500km2三维地震数据体的精细解析,根据不整合面和生长地层分析以及断层与地层之间的接触关系,厘定划分出四期不同应力性质的断裂体系,分别为寒武-早奥陶世拉张断裂,晚奥陶世冲断挤压和北西向走断裂,志留-泥盆纪北东向走滑断裂以及二叠纪的岩浆刺穿。寒武-早奥陶世拉张断裂展布形态和发育规模奠定了后期构造活动的基础;晚奥陶世断裂呈发散的帚状,向东南方向收敛,断裂分布具有明显的分带和分段性,东部主要为逆冲断裂,中西部发育北西向走滑断裂,晚奥陶世断裂体系可划分为六组呈北西向展布的弧型断裂带,各弧形断裂带由多条断裂组成,其形成可能与古生代阿尔金北缘北西向冲断挤压有关;塔中志留-泥盆纪走滑断裂体系主要是在挤压应力环境下形成的,呈北东向展布,走滑断裂体系由三部分组成：主干边界断裂、尾端羽列断裂和拉分地堑,其中主干断裂剖面上表现为高角度近似直立断面,直插基底,延伸较远,剖面上呈花状构造,尾端羽列断裂在主干断层的尾端发育,主要位于主干断裂的北端,拉分地堑平面上呈菱形,受多级断层控制;二叠纪岩浆刺穿在塔中三维区呈点状或条带状,岩浆刺穿对早期断裂进行叠置和改造,岩浆侵入和底辟作用致使地层隆升,形成一系列逆断层性质的“正花状构造”。构造活动决定了断裂发育,早古生代塔里木盆地及其周缘地区伸展－聚敛构造演化构成了一个较为完整的威尔逊旋回,寒武纪－早奥陶世塔里木周缘古大洋拉张裂解,早奥陶世末－晚奥陶世部分古大洋俯冲消减,晚奥陶世－泥盆纪周缘大洋部分闭合,发生弧陆或陆陆碰撞,二叠纪岩浆活动代表了另一个构造旋回的开始。     

Contribution to study of evolution of the folding process within the tectonic cycle

Afghanistan consists largely of a series of continental fragments that, moving northward, docked and accreted to the southern proto-Asia continent. The tectonization of the accreted terranes is generally severe and petroleum prospects are limited essentially to the 48,000 mi² (124,000 km²) North Afghanistan basin. This basin represents the Afghan portion of the Turanian platform, plus the orogenic belt around its southern and eastern perimeter. Exploration to date is judged to be preliminary in character, with some 5 trillion cubic feet (TCF) of gas and 80 million barrels of oil being discovered by 1980. There are two types of traps: Mesozoic low-amplitude drapes or tilted fault blocks, and Neogene highamplitude folds. Appreciable reservoirs are limited to three horizons—Upper Jurassic, Lower Cretaceous, and Paleogene—of which the Lower Cretaceous is considered to be the best. Source rock is confined largely to the Lower and Middle Jurassic shales. Upper Jurassic evaporites form a barrier between the Jurassic source shales and the Lower Cretaceous reservoirs and Neogene folds. There appear to be five principal plays, and estimated total recoverable petroleum in them is 300 million barrels of oil, 9.6 TCF of gas, and 145 million barrels of condensate.     

煤田构造演化新解—从成煤盆地到赋煤构造单元

中国成煤盆地类型多样、后期改造强烈,绝大多数成煤盆地已遭受破坏解体,煤系现今分布范围与原型盆地相去甚远。针对中国煤田构造的上述特点,以成煤盆地研究为基础,建立了成煤盆地原型综合分类方案,划分了我国主要成煤期的成煤盆地类型。采用赋煤构造单元的概念表征现今煤系赋存特点,认为煤田构造格局的形成和演化就是成煤盆地原型经历不同程度改造,形成现今各类赋煤单元的过程。晚古生代以来,中国大陆经历了海西、印支、燕山和喜马拉雅四大构造旋回,多期性质、方向、强度不同的构造运动,使各成煤期形成的不同类型的成煤盆地遭受不同程度的改造,原型盆地分解破坏、叠合反转,煤系发生变形、变位、变质作用,形成不同级别和不同构造属性的赋煤构造单元,由此决定了煤炭资源的现今赋存状态。