超深层油气保存主控因素及评价思路

随着油气勘探理论的发展和技术的进步,超深层已经成为油气勘探的重要领域。受地层温度、压力、生烃/充注/成藏时间、储层岩石矿物学特征以及构造作用等因素的影响和控制,超深层油气保存条件的评价参数与中浅层的不同。温度控制超深层烃类相态转化,压力控制超深层盖层超压破裂,烃类组分、成藏时间以及盖层物性控制超深层油气的扩散损失,储层岩石矿物学特征影响烃类-流体-岩石相互作用及化学反应对烃类的破坏,构造作用控制深大断裂的形成演化,进而控制烃类的垂向运移与散失。在对超深层油气保存的影响与控制因素进行分析的基础上,提出应从地下烃类的物理散失和化学损耗2个方面开展超深层油气保存条件评价。     

沉积盆地深层—超深层成岩动力学：若干研究进展与专属问题

【意义】沉积成岩或流体—岩石作用是盆地动力学的重要内容，但相关深层—超深层研究仍真假混淆、疑点重重，核心科学技术问题有待凝练。【进展】主要就含油气盆地具有深层—超深层特色的、与成岩动力学密切相关的若干研究领域进行了梳理，包括盆地类型及物性演变、流体活动属性和效应、成岩动力体制以及高分辨成岩记录表征和判识技术等的研究现状和认识进展。【结论与展望】综合分析成岩动力学研究趋向，认为温度、压力/应力、流体、时间耦合演变是决定盆地充填物成岩演变的基本环境要素，而深层—超深层沉积成岩的流体相态、岩石物理属性演变、流体—岩石作用动力机制等专属性问题应成为目前基础研究前沿的重点。     

二连盆地烃源岩层内云质岩油气成藏研究

二连盆地下白垩统发育一套陆源碎屑与碳酸盐矿物组成的混合沉积物, 近年来在其中发现大量油气显示。通过岩心观察、薄片鉴定、物性分析和岩石热解等方法, 综合研究了云质岩储集层的岩石学特征、储集空间类型、物性特征和成藏主控因素等。研究认为, 云质岩储集层孔隙度高、渗透率低, 属于低渗透-致密储集层, 溶蚀作用或构造作用产生铸模孔和构造溶蚀缝, 形成云质岩的“甜点”区; 高碳酸盐含量烃源岩和低渗透-致密储集层呈互层式展布, 烃源岩成熟度低, 生烃超压不发育, 与优质烃源岩(TOC>2%)相邻储集层溶蚀孔隙发育, 从而降低油气充注阻力, 最有利于油气聚集成藏。     

西湖凹陷中央构造带中南部油气成藏条件、特征及富集规律

基于大量钻测资料、油气地球化学特征和流体包裹体测试分析,从烃源岩、储集层、盖层、圈闭等成藏要素及其时空匹配等对西湖凹陷中央构造带中南部纵向地层油气成藏条件、特征及富集规律进行了研究。源岩方面,平湖组煤系源岩为主要烃源岩,还原-弱还原和水动力较弱的沉积环境使源岩有机质得到很好保存;储集层方面,常规油气藏储层物性好,主要孔隙类型为原生孔和次生孔,下部低渗近致密-致密砂岩气藏物性较差,局部发育的"甜点"是有利储集体;盖层方面,花上段发育的区域盖层对花港组油气起到了较好的封闭,花下段和平湖组近致密-致密砂岩气除了常规泥岩盖层封闭外,还有致密砂岩物性封闭、气毛细管封闭和超压增压封闭;圈闭方面,花上段油气聚集在挤压反转型背斜圈闭中,而花下段、平湖组油气则聚集在非常规岩性圈闭或与构造叠加的复合圈闭中;成藏要素匹配方面,两者油气充注期与生储盖等成藏条件及其时空上都表现出有利匹配。两类油气藏的富集规律存在差异,断裂输导体系、圈闭条件和保存条件控制着花上段常规油气富集,源岩有机质丰度和物性控制平湖组近致密-致密砂岩油气富集,构造反转和断裂可能也对致密气也存在一定控制作用。     

咸化湖盆储集层中咸水流体与岩石矿物相互作用实验模拟研究

柴达木盆地西部南区新生界主要为咸化湖盆沉积,近年来该领域的油气勘探取得了重大突破。前人研究认为咸化环境提高了烃类转化率对生烃有利,其对储集层的控制作用尚待进一步明确。通过高温高压实验模拟了地层条件下成岩流体与岩石矿物之间的物理化学变化,进而研究咸化环境对储集层的影响。通过对实验前、后岩石样品的物性分析和毛管压力测试表明,咸化环境对储集层总体上具有不利影响。其机理为:1盐类矿物的沉淀占据了部分粒间孔和使喉道变细或堵塞;2成岩流体中富含的部分阳离子抑制了溶蚀作用不利于次生溶蚀孔隙形成;3成岩流体中含有的大量钾离子为蒙皂石和伊蒙混层向伊利石转化提供了物质条件,且钾离子浓度越高生成的伊利石越纤细,更易堵塞喉道从而降低岩石的渗透性。     

塔里木盆地北部奥陶系超深层液态烃演化与保存机制:来自模拟实验的证据

塔里木盆地北部寒武系—奥陶系超深层发现一批油藏和挥发性油藏，拓展了石油(液态烃)勘探的深度下限和规模增储领域。深层、超深层跨越多个构造期，经历了复杂的构造、埋藏和热演化历史，油气成藏有其特殊性，超深层油气藏的形成与保持机制仍需深入探讨。前人在重点层系埋藏热演化史、油气成藏定年、含烃包裹体和原油稳定性等方面开展了研究，但超深储层中烃类与矿物基质、地层水的相互作用对油气演化和保存的影响作用还需深化研究。本文以塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系埋藏-热演化史和古压力变化为约束条件，开展油藏演化系列模拟实验，在逼近地下储层油气赋存状态、上覆压力、地层流体性质和压力条件下，重建了烃类热演化过程。结果表明，温度是原油裂解的主动力，油藏经历的最高古地温及持续时间是控制现今油气相态的决定性因素，而在VR_o<2.0%时，地层水、灰岩储层介质环境等延缓了原油的裂解，有利于油藏的保存。对顺托果勒地区早期充注原油的保存能力进行了初步评价，早期充注原油在顺北地区保存指数为67%～100%,顺南地区为17%～50%,推测顺北地区液态烃大量消亡的深度下限在10 000 m左右。     

盆地多尺度构造驱动的流体-岩石作用及成储效应

以往的流体-岩石作用研究,主要针对中小尺度的非构造应变机制,制约了盆地中大尺度客观规律的认识.从盆地形成演化动力学视角,梳理了盆地尺度构造驱动的流体-岩石作用的概念模型或工作模式,并结合典型实例,解析和讨论了构造-流体-岩石作用的关键过程、控制要素以及成储效应.对比研究表明,构造驱动的碳酸盐岩和碎屑岩的流体-岩石作用,无论类型、强度和分布均存在显著不同.对于碳酸盐岩储层,即便是弱应变阶段,与微裂缝有关的扩溶及充填-胶结作用在构造圈闭范围内也具有普遍意义.反观碎屑岩（砂岩）,弱应变阶段发育了特征的变形条带及其构造成岩演变序列;而强应变将可能导致深层碎屑岩（微）裂缝及其相关构造-流体-岩石作用的发育,并可能在相当程度上改善储集性.研究表明,流体介质压力环境的强烈更变、应力/应变改造岩矿稳定性、以及流体-岩矿反应界面和空间的快速/强烈更变,是构造驱动流体-岩石作用研究的关键.      

渤南洼陷深层(沙三/沙四段)原油-水-岩石相互作用模拟实验研究

为了能更好地研究地层温压条件下原油-水-岩石相互作用发生的化学变化及其对成藏条件特别是储层物性等的影响,结合渤南洼陷深层的成藏条件及流体动力系统等特征,进行物理实验模拟。结果表明:1)在一定的温压条件下(温度120℃、压力45MPa)岩石及实验后的原油化学成分及生物标志物均发生了变化。油样的饱和烃含量增加,沥青质+非烃含量明显降低;油砂的饱和烃含量沿实验装置从下到上逐渐增加,最高值达62.22%,沥青质+非烃含量由40.55%下降到12.78%。实验样品的生物标志物及族组成显示油沿着实验装置从下向上运移过程中发生了地质色层效应。2)原油-水-岩石相互作用以溶蚀作用为主,并随原油在实验本体内从下向上的运移而逐渐增强。溶蚀作用的结果改善了普遍以低孔低渗为特征的深部储层的物性,为深层油气的运移和保存提供了有效空间。     

珠江口盆地恩平凹陷油气充注期次及时间

应用储层流体包裹技术研究了恩平凹陷油气的成藏规律.结果表明,该区油气主要有两期充注,第一期充注时间较早(20 Ma),以油为主,原油主要来自深部文昌组中深湖相烃源岩,大量油气见于浅层储层;第二期充注时间较晚(5 Ma以后),以天然气为主,天然气主要源自文昌组烃源岩,油气主要分布在深层储集层中.研究认为第一期油气充注与盖层形成时间匹配不好,可能是浅层勘探失利的主要原因之一,因此勘探方向应以深层储层(文昌组)为主,寻找深层早期构造更为重要,是下一步勘探的重要领域.     

构造-流体活动与深层储集体的成岩改造

沉积体深埋演化过程中有多种成岩路径,不同程度地改造了原生储集体的沉积结构和层次系统。而对于深层储集体,特别是碳酸盐岩储集体,不同尺度的构造-流体活动对规模成储空间的改造不容忽视,有迹象显示这种改造可以极大地改变原生储集体的沉积结构和层次;而相关研究非常薄弱,包括构造样式、构造-流体成因、构造-流体作用机制及其复合改造效应等问题亟待探索。我国含油气盆地多期构造叠合特点显著,深层多期构造-流体改造、深层强变形强,为揭示相关科学问题提供了重要的天然实验室。针对我国中西部盆地实例,开展了不同期次、不同尺度的构造-流体活动与深层储集体研究,深化了深层储集结构、层次系统及其主控机制认识,评述了相关前沿科学问题,提出了研究方向和研究思路。     

碎屑岩储集层成岩作用研究进展与热点问题讨论

近10年来, 碎屑岩储集层成岩作用研究发展迅速, 总结国内外成岩作用研究进展、前沿研究热点和关键问题, 具有重要的学术探索意义。在归纳前人研究成果与认识基础上, 结合国内外典型研究实例, 讨论了近年来碎屑岩储集层成岩作用研究进展以及未来研究热点或发展趋势。认为成岩作用研究在物源对砂岩类型及其成岩演化路径的制约, 流体-岩石相互作用及其产物、热动力学与超压背景对成岩作用与孔隙发育的影响, 油气充注成藏过程与储集层低渗-致密化时序等研究方面取得了长足进展, 正在向将微观尺度成岩作用研究与盆地流体、盆地动力学与热动力学过程等宏观大尺度背景相结合的由源到汇的沉积作用过程、埋藏、烃类成熟与油气充注成藏、构造演化与流体活动、流体-岩石相互作用的成岩作用系统及其时空动态及定量演变机制研究方向发展。本文旨在抛砖引玉, 与业内相关领域的专家学者和同行一起, 在成岩作用研究精细程度、研究深度与广度、最先进的分析测试技术与方法之应用、以及多学科交叉融合方面共同努力, 以期推动中国碎屑岩储集层成岩作用研究的进程。     

深层油气成藏动力学研究进展

近十年来,国内外盆地深层油气勘探取得重要发现,推动油气地质学理论研究的发展。本文综述了前人在深层油气地质理论研究、分析测试技术和评价预测方法等方面的新认识,系统论述了深层特殊成藏环境条件下油气成藏要素的特征及其演化。提出沉积构造导致的差异成岩作用使得砂岩储集层具有结构非均质性,影响甚至控制了深层有效储集层的分布;受古隆起和断裂带控制的裂缝岩溶带往往是碳酸盐岩层系中最为有效的储集空间;有效储集层与断裂构造组合,构成深层输导体系,油气在其中差异性运移聚集,控制了深层油气的富集与分布。最后对未来深层油气地质和成藏研究的发展方向作了分析。     

准噶尔盆地深层油气成藏条件与勘探潜力分析

近年我国在深层、超深层领域获得一系列重大突破,深层油气勘探的重要性日益突出。而准噶尔盆地深层的勘探尚处于初期阶段,有必要对准噶尔盆地深层油气形成条件开展系统研究梳理。在前人研究认识的基础上,结合新钻井资料对深层源岩成烃、成储及成藏的关键地质条件进行系统分析。研究表明：(1)深部存在多套烃源岩并且达到成熟高成熟阶段,受到多期构造运动、异常高压等外部环境的影响,深部源岩的生烃过程复杂,但整体生烃潜力大,能够提供充足的油气;(2)在深埋条件下,深部致密的储层受到多期构造活动叠加造缝、风化淋滤、烃类生成造成的有机酸溶蚀及早期充注、异常高压4个方面改善作用的影响,依然存在优质储集层;(3)油气的成藏受控于深部源岩的成烃及成储过程,表现为多期油气充注的特点,油气的富集类型受控于源岩母质的供烃类型,不同深层领域的油气成藏有其差异性;(4)盆地富烃凹陷内及斜坡区的深大构造与地层岩性目标,以及盆地深部含致密油、致密气资源的二叠系与盆地腹部含致密砂岩气的侏罗系煤系均具有利的成藏条件,是盆地深层油气勘探的有利领域。     

川东北地区海相深层多源生烃动态转化机制——以普光气田为例

海相碳酸盐岩层系深层-超深层油气形成机制是石油地质学研究的热点和难点。以川东北普光气田为例,通过烃源(岩)评价及其与原油、储层沥青和天然气之间的地球化学对比、油气藏形成演化与保存过程分析,结合不同类型天然气组分、流体包裹体以及多种烃源生烃模拟等实验数据,对油气来源和成烃成藏过程进行了系统分析。结果表明,在多期沉积构造活动背景下,海相深层烃源岩系和主力产层均经历过高温高压环境与高热演化,形成了不同类型的干酪根、以分散和富集状态赋存的可溶有机质,以及以有机酸盐形式存在的不溶有机质等多种形式烃源,并普遍存在不同类型烃源、不同成因油气的连续或叠置动态相态转化,及其对油气成藏贡献的接替过程,呈现出"来源的多样性、转化的接替性、过程的多期性和成因的复合性"之油气形成演化特点,提出"多源生烃动态转化"是深层油气形成演化的主要机制,将烃源生气过程延续到更高的演化阶段,有利于深层-超深层条件下油气藏的再充注和聚集保存。     

深层—超深层白云岩储集层: 机遇与挑战*

深层—超深层白云岩储集层是未来油气勘探的重要领域和目标,是潜在的优质油气储集体或储集层。查明白云岩的成因、孔隙发育与保存机理以及流体性质与演化路径,建立符合实际地质状况的储集层地质模型,对于预测深层—超深层白云岩储集层的分布规律是非常重要的。疏理了白云岩成因的几个核心问题的现状与发展趋势,指出了白云石化作用模式的演变过程和发展方向,提出了建立深层—超深层白云岩多阶段动态演化模式应考虑的问题。中国三大克拉通盆地(四川盆地、塔里木盆地和鄂尔多斯盆地)深层—超深层赋存丰富的白云岩,并且已经有一些重要的油气发现,为开展深层—超深层白云岩油气勘探提供了好的机遇,但深埋藏、多期构造改造、叠加和复杂的流体演化历史也是此项研究重要的挑战。     

河南濮卫环洼带断裂特征及其在油气运聚中的作用

濮卫环洼带地质构造复杂, 洼陷带的勘探程度还较低。在系统分析断裂特征及其活动性基础上, 探讨了断层在油气运聚中的作用。研究表明, 卫东-文东断裂系和濮城-陈营断裂系各自分别由5条主控断层构成, 控制着该区的构造格局和油气运聚。卫东、文东、濮城南、濮31等断层活动时间长, 与成藏时间匹配较好, 是油气从深层向浅层运移的重要通道。断层和连通砂体构成了断层型、断-砂组合型油气输导体系。断层型输导体系沟通了烃源岩和储集层, 增强了油气垂向运移能力, 断-砂组合型油气输导体系以侧向输导为主, 断层主要起阻挡油气或调节油气运移层系和方向的作用, 导致在主断层附近形成构造-地层油气藏, 远离主断层的边部形成岩性油气藏。      

特约主题:盆地深层流体-岩石作用与油气

正编者按语:盆地流体—岩石作用贯穿成烃、成储与成藏过程,其研究为学术界关注始于1990年代,迄今无论在理论和实践方面都取得了巨大成就,但受勘探深度所限以往其研究对象主要限于中浅层。近十年来的技术进步助推了世界范围内盆地深层的油气勘探,并展现出了良好的资源潜力;然而,由于对深层高温高压及其特征相态流体条件下的地质-地球化学作用机制认识滞后,勘探风险加剧。显然,相关基础研究不仅将有助于解决深层勘探的重要瓶颈问题,而且可能推进新一代盆地沉积成岩和成藏动力学理论的建立。近年来,国内外对深层流     

中国海相克拉通盆地古隆起的活动性与油气分布

中国海相克拉通盆地具有时代老、规模小、多期活动、稳定性差的特点,因此海相盆地古隆起的规模相对较小,而且活动性较强,本文根据古隆起的地质结构和构造活动性,将其分为稳定型、反转型、迁移型、沉没型和肢解型5种类型,并结合最新的勘探进展对各类古隆起的控油气作用进行了剖析,研究表明:稳定型古隆起的油气主要富集在隆起的核部与斜坡部位,反转型古隆起油气主要富集在斜坡和枢纽带,迁移型古隆起主要富集在斜坡部位,沉没型和肢解型控油气作用较弱;随着油气勘探向深层拓展,油气"近源、优储"的成藏特征更为明显,古隆起斜坡部位邻近烃源岩的短期暴露溶蚀储层和多期断裂发育带是油气新发现的重要地区,古隆起与古老拉张槽叠加部位,具有优越的成藏匹配关系,成为深层油气勘探的新热点;塔里木盆地塔中-塔北古隆起下斜坡部位的阿满过渡带、鄂尔多斯盆地中央古隆起深层元古宙拉张槽两侧、四川盆地川中古隆起深层震旦纪—寒武纪拉张槽两侧等地区是海相深层大型—超大型油气田富集的有利地区。     

深层、超深层碳酸盐岩油气储层形成机理研究综述

随着勘探理论、技术进步和对油气资源增长的需求,深层、超深层碳酸盐岩逐渐成为油气资源发展的重要新领域,碳酸盐岩优质储层成为深层超深层领域油气勘探及研究关注的焦点。文章通过国内外几个典型研究实例及大量研究成果的综述,较系统地阐述了埋藏深度与碳酸盐岩孔隙分布、白云岩化对孔隙作用的贡献、流体岩石相互作用及构造活动与碳酸盐岩优质储层发育、保存等几个关键科学问题。     

惠民凹陷盘河地区孔店组石油地质特征研究

众盘深3井地质录井资料的解释入手,利用孢粉、微体化石等古生物分析资料,对盘河地区深层孔店组进行了系统的划分与对比。在此基础上,利用有机碳、饱和烃相色谱分析等多种化验分析资料,对孔二段烃源岩进行了系统评价,并对孔店组储集层进行了初步研究。研究表明,盘河深层构造条件较好,储集层发育,但孔二段暗色泥岩不具备生烃能力;同时,临南洼孢沙三段生成的油气不易运移至该区,缺乏油源是该区深层构造落空的主要原因。