川东三叠系飞仙关组碳酸盐岩的阴极发光特征与成岩作用

四川盆地东部三叠系飞仙关组是近年来我国发现的重要天然气储层, 高孔隙度、高渗透率的碳酸盐储层都分布于白云岩地层中, 因而碳酸盐的成岩作用, 尤其是白云岩化作用和白云岩的成因为石油地质学家和沉积学家高度关注.对四川盆地东部罗家寨构造三叠系飞仙关组42个碳酸盐岩样品进行了阴极发光分析, 结合与之有关的Mn、Fe、Mg元素分析和岩石学研究, 讨论了包括白云岩化作用在内的碳酸盐岩成岩过程中可能的成岩流体性质及来源.四川盆地东部三叠系飞仙关组碳酸盐岩普遍具有很弱的阴极发光性, 这与其很低的Mn、Fe含量有关, 说明沉积期后非海相流体对飞仙关组碳酸盐岩的影响非常有限, 海源流体在成岩过程中发挥了主导作用; 不同石灰岩类型和不同白云岩类型仍然具有不同的阴极发光性, 成岩组分含量越高的碳酸盐岩, 或者说与沉积期后流体(主要是孔隙流体) 关系越密切的碳酸盐岩的阴极发光强度越低, 说明随着埋藏成岩作用的进行, 四川盆地东部三叠系碳酸盐岩孔隙流体受海源流体的影响是逐渐增强的; 阴极发光分析结果表明, 作为四川盆地东部主要储集岩的结晶白云岩形成机制与埋藏过程中的深循环流体有关, 这种深循环流体没有或很少穿越铝硅酸盐地层, 但穿越了三叠系内部的某些海相地层, 这些海相地层可能是广泛存在于四川盆地三叠系的蒸发盐地层, 由蒸发盐成岩过程提供的海源流体参与了结晶白云岩的白云岩化作用.      

川东北元坝地区三叠系飞仙关组储层地质模型

依据对川东北元坝地区飞仙关组沉积岩石学特征、储集空间类型及物性分布特征的综合研究,对该地区的储层特征加以抽象和概念化,建立了飞仙关组储层地质模型。地质模型揭示元坝地区海相碳酸盐岩储层段均发育在台地边缘沉积区。其中,台地边缘浅滩最为发育,台地边缘斜坡次之,未见台地边缘生物礁。飞仙关组一段至二段下部为台地边缘斜坡沉积,二段上部至三段为台地边缘浅滩沉积。认为飞仙关组二段和三段的鲕滩沉积储集岩为下一阶段勘探开发的重点,其中飞仙关组二段孔隙—裂缝性储层的勘探开发潜力尤为巨大。     

四川盆地北部下三叠统飞仙关组层序地层分析

为了探讨礁滩储集岩的分布规律,以层序地层学理论与方法系统研究了四川盆地北部下三叠统飞仙关组地层。通过露头、岩芯、测井、地震数据综合分析,识别出两个三级层序及四个准层序组,确定蒸发台地、局限台地、开阔台地、台地边缘滩、斜坡和盆地相六类沉积类型。层序划分及层序界面的确定,依据陆上暴露和向上变浅两个方面的识别标志。暴露界面表现为泥岩表面干裂,淡水选择性溶蚀、白云化现象,白云岩、石膏,伽玛曲线高值。向上变浅层序有向上变厚、变粗序列,向上变细、变泥、变红序列,向上γ值变低序列。对比发现高水位体系域后期发育台地边缘鲕滩和台地内鲕滩。广泛白云岩化作用的台地边缘鲕滩相,具有很好的孔渗性,成为最有利的储集层。对指导进一步的勘探与开发具有重要意义。     

四川盆地东北部三叠系飞仙关组高含硫气藏H2S成因研究

四川盆地东北部宣汉－开县地区的下三叠统飞仙关组气藏埋深3000－4500m,地温在100℃左右,天然气中H2S含量为12％－17％。这些H2S为飞仙关组气藏附近的硬石膏经硫酸盐热化学还原作用（TSR）而成。与TSR有关的硬石膏,H2S,S^0和FeS2的δ^24S分别为＋30.4‰, 12.9‰, 19.1‰和＋19.4‰,交代硬石膏的方解石的δ^13C为－7.26‰,δ^18O为－6.41‰,其内所含两相流体包裹体的均一温度为109－151℃。这些高含硫气藏的天然气和储层沥青的热演化程度比其他地区飞仙关组气藏的更高。该区飞仙关组最大埋藏温度超过180℃,但由于后期构造抬升,大于104℃地温的埋藏时间小于20Ma,故气藏H2S含量低于20％。     

川东北地区三叠系飞仙关组白云化流体的Ca/Mg比定量估算

作为川东北地区三叠系飞仙关组天然气气藏最重要储集岩的粒屑白云岩和结晶白云岩的成因始终是沉积和石油地质学家高度关注的研究热点之一.在总结川东北地区三叠系飞仙关组不同类型白云岩形成温度的基础上,通过已有的白云化流体Ca/Mg值和温度之间关系式获得了川东北地区三叠系飞仙关组白云化流体的Ca/Mg值的主要分布范围.结果表明:不同类型白云岩对应的白云化流体具有不同的Ca/Mg值,同时证实了三叠纪海水或与之有关的海源流体、三叠纪海水与大气淡水混合流体的Ca/Mg值都符合在40～130℃区间、甚至更高温度下白云化(白云石沉淀)作用的要求,微晶白云岩和具原始结构的粒屑白云岩可能与地表—近地表的低温、小Ca/Mg值混合流体中相对快速的白云石沉淀作用有关,并形成了相对细的他形白云石;结晶白云岩(包括结构类似的过渡岩石类型、白云石胶结物)可能与埋藏的高温、大Ca/Mg值三叠纪海水或与之有关的海源流体中相对缓慢的白云石沉淀作用有关,并形成了相对粗的自形白云石.白云化流体的Ca/Mg值估算,可望为川东北地区三叠系飞仙关组优质储层白云岩的成因研究提供一些有价值的基础资料.     

四川盆地东北部三叠系飞仙关组硫酸盐还原作用对碳酸盐成岩作用的影响

四川盆地东北部三叠系飞仙关组存在广泛的硫酸盐还原作用,同时地层中也存在锶含量异常高的成岩流体。研究表明:热化学硫酸盐还原作用（TSR）和（或）细菌硫酸盐还原作用（BSR）造成的SO42-离子的消耗对成岩孔隙流体中SrSO4溶解度的改变是三叠系中高Sr成岩流体的形成机制之一,该机制使得孔隙流体从白云石化作用和碳酸盐矿物的新生变形作用中获得的Sr在流体中以高浓度的Sr2+形式存在,并使之在流体中极度富集,这也是四川盆地东北部三叠系中大型和超大型天青石矿床的形成机制之一。H2S和CO2是硫酸盐还原作用的重要产物,不同温度条件下溶于水中的H2S和CO2,与不溶于水的气体分子之间的平衡反应H2S（aq）H2S(g)和CO2(aq)CO2(g)的平衡常数和吉布斯自由能增量计算表明,当温度从25℃升高至220℃时,两个反应的平衡常数分别大致从10增至240和从20增至500,两个反应的平衡常数都始终大于1,说明H2S和CO2更趋向于以气体形式存在,同时温度越高,系统中以气体形式存在的H2S和CO2会越多,溶解于水中的H2S和CO2会越少,因而在深埋藏的高温条件下,H2S和CO2对碳酸盐矿物的溶解能力可能相对很小。相对低温的成岩环境、高温流体的向上和侧向运移、构造抬升、富氧流体与含有H2S流体的混合以及金属硫化物的沉淀是提高含H2S和（或）CO2流体对碳酸盐矿物溶解能力的五个途径。因此,与较早成岩阶段相对浅埋藏环境的碳酸盐溶解作用有关的H2S和CO2流体可能与细菌硫酸盐还原作用（BSR）关系更为密切;断层或其它流体运移通道是高温含有H2S和CO2流体向上运移的基础条件,具有原生孔隙度和渗透率的礁、滩相高能沉积物也是流体发生侧向运移的先决条件;大幅度的构造抬升造成的地层温度降低是提高含H2S和（或）CO2地层流体对碳酸盐矿物溶解能力的重要因素,地壳抬升至近地表造成的古喀斯特作用也可以为H2S的氧化提供良好的地质环境。在有关的勘探中应注意:在断层等流体运移通道造成高温含H2S和CO2流体向上运移的条件下,与之有关的构造低点应该是主要的勘探目标;在燕山运动导致的地层抬升并导致深部热流体降温的条件下,与之有关的构造高点应该是主要的勘探目标,应分别对待。     

川东三叠系飞仙关组白云岩锶含量、锶同位素组成与白云石化流体

川东飞仙关组白云岩包括微晶白云岩、具原始结构的粒屑白云岩和结晶白云岩等3种主要的结构类型,其中结晶白云岩是重要的天然气储集岩。根据白云岩的锶含量和锶同位素组成,结合相关岩石学和地球化学资料,本文研究了白云石化过程中锶的迁移和相应的同位素变化。三种类型白云岩具有类似的锶含量,但其^87Sr/^86Sr比值均不同程度地高于同期海水值,锶在白云石和方解石（或文石）中分配系数的差别是影响白云石化过程中白云石锶含量最为重要的因素。不同流体中锶的混合方程计算表明：如果白云石化流体是大气淡水和海水的混合流体,则结晶白云岩的白云石化流体相当于94％的大气淡水和6％的海水混合,具原始结构的粒屑白云岩的白云石化流体相当于81％的大气淡水和19％的海水混合,微晶白云岩的白云石化流体相当于92％的大气淡水和8％的海水混合。但极低的锰含量、相对较高的锶含量和包裹体均一化温度等资料均不支持有94％的大气淡水参与了结晶白云岩的白云石化作用,其白云石化流体应是埋藏成岩过程中囚禁的近同期、但是非同期的海源流体,其来源可能与埋藏成岩过程中该时间段蒸发盐的溶解有关。锰含量、锶含量、^87Sr/^86Sr比值都表明具原始结构的粒屑白云岩和微晶白云岩的白云石化过程都存在大气淡水的介入,微晶白云岩的白云石化可能与潮坪环境的蒸发泵机理有关;具原始结构的粒屑白云岩的白云石化可能与混合水白云石化作用有关,这类白云岩分布于向上浅滩化旋回滩体的顶部,这是埋藏前或浅埋藏阶段大气淡水与海水混合白云石化作用最容易发生地带。     

蜀南地区飞仙关组高精度层序地层研究

针对四川盆地下三叠统飞仙关组层序地层存在多种不同划分方案,以高精度层序地层学理论与方法为指导,以蜀南地区飞仙关组台地相碎屑岩和碳酸盐岩为研究对象,以野外露头剖面、岩芯、钻井、测井、地震等资料为基础,综合应用岩性突变面、沉积相转换面、沉积物空间堆积样式的变化、早期成岩变化、电测井曲线特征以及地震反射特征等标志,识别出不同级次的11个层序界面,据此将本区飞仙关组划分为2个三级层序(TSQ1和TSQ2)和10个四级层序,其中TSQ1可细分出6个四级层序,TSQ2可再分出4个四级层序,并将其与传统地层单位进行对比:三级层序TSQ1和TSQ2分别对应于飞一段+飞二段地层和飞三段+飞四段地层。通过层序地层对比和层序地层格架的建立,指出这些层序在全区均具有良好的可对比性和等时性,每个层序均具有快速海侵到缓慢海退的特点,均由海侵体系域和高位体系域构成,未发现低位体系域和凝缩段。层序与储层关系的研究表明,四级层序Ⅲ和Ⅷ是台内鲕滩这种有利储集相带的主要发育层位,所形成的滩相鲕粒灰岩储层与高位体系域的向上变浅序列和早期暴露及其所导致的大气淡水淋溶改造有关,平面上集中分布于中东部地区。     

四川盆地东北部飞仙关组储层研究

川东北地区开江—梁平海槽两侧的飞仙关组储层有着明显的差异。海槽东北侧储层主要由次生孔隙发育的鲕粒白云岩组成,厚度大、分布广和质量好;海槽西南侧储层主要由次生孔隙欠发育的鲕粒灰岩构成,虽然厚度大、分布广,但质量较差,仅局部分布有良好的透镜状白云岩储层。这些储层的形成与演化主要受到沉积和成岩作用的共同影响。其中沉积作用是储层形成的基础,决定了储层的大致分布范围,最有利于储层形成的沉积相带为台地边缘滩,多沿孤立台地边缘呈环带状或连陆台地呈带状分布;成岩作用是储层形成的关键,最有利于储层形成的成岩作用是混合水白云石化和埋藏溶解作用。     

川东北地区下三叠统飞仙关组白云岩储层研究

在川东北地区下三叠统飞仙关组沉积相模式研究成果的基础上,详细研究了区内白云岩的岩石类型及储集性。结果表明该区各类白云岩主要孔隙类型为粒间溶孔、粒内溶孔、粒间原孔、晶间孔隙、铸模孔、裂缝性溶洞、裂缝等。结合物性资料表明颗粒砂屑溶孔云岩及鲕粒溶孔云岩为Ⅰ类优质储层、鲕粒云岩及砾屑云岩为Ⅱ类好储层、结晶云岩为Ⅲ类较差储层、泥一细粉晶云岩为非储层。     

四川盆地三叠系飞仙关组气藏储层成岩作用研究拾零

近年来在四川盆地三叠系飞仙关组鲕粒白云岩储层中发现的高含硫天然气三级储量已近1×1012 m3。鲕粒白云岩储层集中分布在含蒸发岩的层序中,储层中有残余石膏、硬石膏及它们的模孔、方解石铸模（假象）等,表明白云石化流体与蒸发海水有关。白云石化由层间古暴露面向下增强的成岩层序说明这种白云石化是成岩早期发生的,并可能有大气降水与蒸发海水混合的影响。白云岩样品各结构组分氧、碳同位素微区测试数据差别显著,这说明采用岩石混合样做研究白云石化成因的地球化学分析可能导致误解。飞仙关组的白云岩中多数保存了原岩结构幻影、结构残余或原岩的全部结构说明白云石化过程是等体积交代。白云岩储层中的孔隙是各种溶蚀孔而非白云石化等摩尔交代的体积收缩孔。飞仙关组高含硫气藏储层中沥青和溶蚀孔的关系表明深埋晚期溶蚀孔最发育。在溶液中碳酸的电离常数大大高于氢硫酸,飞仙关组高含硫气藏天然气组分中的CO2相对于H2S的质量亏损和储层中有富轻碳的高温方解石充填晚期溶孔、裂缝表明储层中的晚期溶解作用是由硫酸盐热还原过程（TSR）中生成的CO2引起的。     

四川盆地下三叠统飞仙关组层序—岩相古地理特征

四川盆地下三叠统飞仙关组发育碳酸盐台地相沉积体系,可划分为开阔台地、局限台地、蒸发台地、台地边缘、台地前缘斜坡和海槽盆地等六种相类型。以单井、野外剖面层序划分和连井层序地层对比为基础,将四川盆地下三叠统飞仙关组划分为两个三级层序(SQ1、SQ2)以及四个高位和海侵体系域,编制了全盆地下三叠统飞仙关组各体系域的层序—岩相古地理平面展布图。研究表明,四川盆地下三叠统飞仙关组自西南向东北的相带分异明显。在SQ1层序时期,四川盆地以开阔台地相和局限台地相沉积为主,在中部和东北部一带发育鲕滩和浅滩微相沉积;在SQ2层序时期,四川盆地的中部和东北部广泛发育局限台地潮坪亚相沉积。指出SQ1层序的高位体系域和SQ2层序的海侵体系域为飞仙关组中的鲕滩最为发育的层位,具有较好的油气勘探潜力。     

川东南地区飞仙关组层序岩相古地理特征

在层序地层学和沉积学理论指导下,以油气勘探为目标.针对川东南地区飞仙关组,取三级层序体系域作为成图单元,采用体系域压缩法和瞬时法进行层序岩相古地理编图,详细探讨了川东南地区早三叠世飞仙关组古地理特征及演化.研究表明:川东南飞仙关期发育海相地层,可识别出2个三级层序:SQ1和SQ2,二者皆为Ⅱ型层序.SQ1TST期,由于海平面的上升,研究区发育较深水环境的混积陆棚;进入SQ1HST期由于前期的沉积填充,盆地水体逐渐变浅盆地进入了开阔台地沉积环境,开始了鲕滩发育演化阶段.SQ2TST和SQ2EHST期研究区沉积格局基本上延续了SQ1HST期沉积特征,其中鲕滩在SQ2EHST进入了发展最高峰期;SQ2LHST由于相对海平面下降和沉积物的继续填充,研究区转入局限台地沉积环境,沉积-套区域上分布广泛的紫红色泥岩、白云岩、膏岩组合.SQ2EHST为研究区鲡粒滩最发育层位,具有较大的勘探价值.     

川东建南地区飞仙关组地震储层预测

利用三维地震资料,采用属性分析、波阻抗反演及厚度预测等技术对建南地区开展储层预测工作.建南地区下三叠统飞仙关组厚400～550m,划分为四个段,其中飞三段是主力产气层系,储层类型以孔隙型为主,局部发育孔隙-裂缝型,属于特低孔、(特)低渗储层.飞三段的沉积环境主要为开阔台地、台地边缘浅滩及台缘斜坡相带.研究区内普遍发育鲕...     

川东北下三叠统飞仙关组白云岩的地球化学特征

四川盆地川东北部下三叠统飞仙关组是我国重要的天然气储集层,白云石化的鲕粒滩为主要的油气储集层,鲕粒滩主要发育在川东北碳酸盐台地的边缘,台地内主要为泥晶碳酸盐岩夹蒸发岩。鲕粒滩在不同程度上发生白云石化并形成鲕粒白云岩,一些研究者把它们看成近地表混合水白云岩,但飞仙关组鲕粒白云岩的微量元素铁和锰、白云石的阴极发光、白云岩的稳定同位素C和O值、87Sr/86Sr比值等特征表明这些白云岩具有埋藏成因的证据。下三叠统飞仙关组白云岩具有暗红色阴极发光,微量元素Fe为600×10-6~1000×10-6,Mn为14×10-6~78×10-6,稳定同位素氧组分为-6.73~-3.65‰（PDB）,（平均值为-4.89‰PDB）,稳定同位素锶（87Sr/86Sr）为0.707 35~0.708 00。薄片下可以看到白云石沿着裂缝交代,上述的特征表明白云岩在埋藏条件下形成的。     

川东北飞仙关组沉积控储机理研究

在礁滩型碳酸盐岩储层中,沉积对储层发育的控制作用至关重要。以川东北普光和元坝地区的下三叠统飞仙关组台地边缘浅滩相储层为例,在沉积背景及其演化分析的基础上,研究了飞仙关组沉积亚相及微相发育特征,划分并描述了典型钻井储层高频旋回,讨论了层序演化对储层发育的控制作用,高频旋回发育及其与孔隙发育的相关性、相对海平面变化与储层非均质性的关系,以及沉积、成岩环境对储层早期孔隙发育的控制作用。     

鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩的碱性溶蚀作用

为弄清鄂尔多斯盆地延长组砂岩储层孔隙度与富铁绿泥石胶结的关系, 运用铸体薄片、扫描电镜、电子探针等技术分析了砂岩的孔隙特征、岩石组分特征及孔隙与岩石组分的关系, 认为绿泥石包膜对孔隙的保护作用有限, 火山物质(火山灰杂基和火山岩岩屑)的碱性溶蚀是孔隙发育的主要原因, 通过定量计算绿泥石的铁质来源, 认为这种火山物质属于中-基性火山岩, 在早成岩阶段A期7%~11%的中基性火山物质发生碱性溶蚀, 产生了8%的碱性溶蚀粒间孔隙, 同时生成了3%的孔隙衬里绿泥石.绿泥石胶结物的广泛分布只是指示成岩早期发生了大量的火山物质溶蚀并产生了可观的碱性溶蚀孔.      

蜀南地区飞仙关组鲕滩储层成因机制分析

对蜀南地区飞仙关组鲕滩储层的深入研究表明,飞仙关组鲕滩储层储集空间以大气淡水选择性溶蚀形成的铸模孔和粒内溶孔为主,储层发育在滩体中上部,具有明显的层位性。结合沉积期古地貌、海平面升降变化、古气候及成岩演化等储层控制因素分析认为,该区鲕滩储层为早期岩溶成因,早期大气淡水淋溶是针孔鲕粒灰岩储层形成的关键。海底古地貌高地鲕粒滩为储层的形成和发育提供了物质基础,决定了早期孔、渗层的时空分布规律;沉积期古地貌、海平面变化及古气候决定了早期岩溶的强度,控制了储层发育程度。埋藏溶蚀和构造破裂对储层具有一定的优化改造作用,但作用有限。     

川东—渝北地区飞仙关组层序-岩相古地理特征

以沉积相分析和层序界面识别为依据,将川东-渝北地区下三叠统飞仙关组划分为2个三级层序(SQ1和SQ2)和6个体系域,编制各沉积体系域的层序-岩相古地理图.研究表明,SQ1层序时期,研究区受晚二叠世长兴末期的区域构造抬升影响,属于区域性缓慢海进-缓慢海退沉积旋回的产物,一度开阔深水的台盆逐渐变浅而转化为开阔台地沉积环境,台地边缘与台内鲕滩的沉积相分异和沉积作用十分活跃,是形成飞仙关组鲕滩储层的主要时期,尤以海侵期鲕滩最为发育;SQ2层序发育期,受海平面大幅度下降、水循环受限和干旱炎热气候的影响,区域沉积格局由开阔台地转化为局限台地,鲕滩逐渐消失,最终进入频繁暴露的蒸发台地环境,以沉积膏云岩为主,为飞仙关组天然气藏最重要的第一套区域性致密盖层发育层位.