压释水岩溶与天然气的运聚成藏

鄂尔多斯盆地奥陶系古风化壳在中— 深埋藏阶段,具有压释水岩溶发育的水文地质环境。本文通过压释水岩溶形成条件、发育特征及地球化学标志的分析研究,进一步揭示了压释水岩溶与天然气生成、运聚和成藏的关系,从而开拓了古岩溶发育区天然气勘探的思路。      

鄂尔多斯盆地奥陶系岩溶储层控制因素分析

鄂尔多斯盆地奥陶系岩溶储层演化经历了多期次的叠加。根据古岩溶的演化期次,分别编制了奥陶系地层厚度图、前石炭纪岩溶古地貌图及奥陶系顶面构造图。结合岩溶发育机理,系统分析了各个阶段岩溶储层发育的控制因素,进而综合预测了岩溶储层发育的有利区带,为奥陶系的油气勘探指出了有利方向。同沉积期,鄂尔多斯盆地存在伊盟古隆起、中央古隆起和韩城古隆起,这3个隆起带共同控制着岩溶储层的发育,隆起的鞍部、斜坡带以及坳陷中的微隆起带是岩溶储层发育的有利地区;裸露风化壳期,古岩溶地貌和古沟槽的展布是岩溶储层发育的主控因素,古岩溶坡地为岩溶作用的进一步发生创造了条件;埋藏期,奥陶系顶面起伏形态始终处于中部高、东西低,中部隆起与东部坳陷之间存在一陡坡带,中部隆起带为压释水运聚的有利方向,而陡坡带为压释水的强烈转换区,这一特征决定了岩溶储层的最终分布。因而,同沉积期隆起斜坡带、裸露风化壳期岩溶坡地以及埋藏期陡坡带的叠加位置将是岩溶储层发育的有利区域。     

埋藏环境中硫酸盐岩生物岩溶作用的硫同位素证据

为了揭示油气盆地埋藏环境中碳酸盐岩和硫酸盐岩共生时的岩溶发育机制, 以硫酸盐岩为研究对象, 采用室内模拟实验与野外实测资料相结合的方法, 分析了温度、SO₄2-浓度和时间等因素对水-岩-细菌封闭系统内稳定硫同位素的影响, 并指出硫同位素对地球化学作用的指示意义.结果表明, 细菌硫酸盐还原形成的H₂S中硫同位素分馏明显, 并受系统的温度和开放性等因素影响.结合鄂尔多斯盆地奥陶系风化壳中充填的黄铁矿硫同位素特征, 提出了鄂尔多斯盆地奥陶系岩溶的生物成因模式; 揭示了风化壳顶部的黄铁矿化与风化壳下部压释水岩溶共生的机制, 建立了生物岩溶发育的硫同位素地球化学标志.研究成果拓宽了岩溶的压释水成因机制.      

济南北部地热勘探与开发综述

通过对济南北部地质构造、水文地质条件、地热特征、地热田控制因素及分布分析认为,该地区岩浆活动较为强烈,热储层以奥陶系石灰岩含水岩层为最佳层状热储,奥陶系埋藏条件在区域北倾单斜构造的背景下,总体由南而北逐渐深埋。该地南部山区大气降水下渗向北径流,其中少量岩溶水在水头差作用下岩体继续向北径流,进行深循环加温,至地热田形成地下热水。在充分分析该地水文地质条件上基础上,根据它们分布和赋存深度,探讨寻找地下热水的区段及其方向,为区内地热开发提供依据。     

油气田古岩溶与深岩溶研究新进展

项目来源：国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发”研究专题 起止时间： 1996年—2000年 项目负责人：夏日元 主要完成人：夏日元唐健生罗伟权邓自强关碧珠 承担单位：中国地质科学院岩溶地质研究所 古岩溶是指地质历史时期而非现代营力环境下形成的岩溶；深岩溶则为不受地表侵蚀基准面控制环境条件下的深埋藏岩溶作用。近年来，鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地及塔里木盆地等深埋藏碳酸盐岩中的油气勘探相继取得了重大突破，在埋藏深度大于2000～3000m的碳酸盐岩中发现了高产古岩溶储集层。由于储集空间主要为岩溶孔洞、裂缝等，非均质性明显，空间分布规律复杂，加之碳酸盐岩储层经历了漫长的岩溶作用过程(既有地质历史时期近地表环境下的古岩溶作用，又经历了长期逐渐被埋藏过程中深岩溶作用的叠加与改造)，造成油气储集规律十分复杂，给勘探、开发带来了一定难度。为此，从1996年起，国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发研究(96—110)”特设立了油气田碳酸盐岩古岩溶与深岩溶专题研究。 专题研究采用古水文地质综合方法、溶蚀作用地球化学物理和数学模拟、岩石地球化学测试、岩溶储层介质结构定量评价和预测等技术手段，系统研究了鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶和深岩溶的形成条件、影响控制因素和发育特征，揭示了不同时期岩溶作用的机制、发育演化特征及其与油气富集关系，识别出多种多样的古岩溶成因类型： (1)鄂尔多斯盆地古岩溶包括早期“层状岩溶”、中期“膏溶”和晚期“断裂系统岩溶”三个发育演化阶段。“膏溶”作用起关键作用，古岩溶地貌形态对油气富集有明显的控制作用； (2)深岩溶包括压释水岩溶和热水岩溶两种类型。压释水岩溶是指在压力差驱动下，上覆煤系地层成岩压实过程中释放出来的酸性水，通过渗流窗口侵入古风化壳产生对流循环而形成的岩溶。具有“水平渗流”、“侧向渗流—对流循环”、“纵向对流循环”三种发育模式，与烃类运移、聚集的关系为：早期为烃类改善运移通道，中期改造贮存空间，晚期对储集体形成封闭； (3)热水岩溶为奥陶系古风化壳深埋藏后，受燕山运动构造热事件影响，古地温梯度明显增高，呈承压状态向上运移的具有溶蚀能力的深循环热水对可溶岩所产生的溶蚀作用。热水岩溶主要经历了深循环对流热水形成、溶蚀与白云岩化作用两大阶段，对油气藏的形成具有建设性作用； (4)渤海湾盆地黄骅坳陷奥陶系碳酸盐岩岩溶发育主要经历了三个演化阶段：①加里东晚期—海西早期裸露古岩溶；②印支—燕山早期裸露和浅埋藏古岩溶：③燕山晚期—喜山期埋藏深岩溶。通过研究，建立了向斜翼部侵蚀洼地排泄型、向斜轴部山间洼地排泄型、山前浅埋藏断陷盆地型等三种古岩溶发育模式，以及倾斜垒式断块压释水作用、深埋褶断凸起构造压释水作用、深大断裂带高位掀斜断块热水作用等三种深岩溶发育模式。 (5)建立了各类古岩溶和深岩溶发育演化模式，提出了岩溶型油气储层定量评价和预测的模拟勘探技术，预测了三处有利勘探块区，取得了一定社会经济效益。     

鄂尔多斯盆地奥陶系压释水岩溶地球化学模拟

鄂尔多斯盆地的压释水岩溶是在中深埋藏条件下,富含有机酸的压释水渗入碳酸盐岩含水层所产生的溶蚀作用过程及岩溶化结果.从矿物的化学成分上来看,具有较低的Sr,较高的Fe、Mn含量,反映了埋藏较深、温度较高的成因环境.包裹体的大小、形态和分布特征显示矿物形成于水流交替缓慢,温度、压力及溶液浓度变化较为稳定的环境;包裹体的化学成分表明压释水岩溶作用较强的地区,溶解离子含量较低,pH值较低;包裹体同位素分析结果显示溶蚀孔、缝充填物的(D值较高,形成于氘富集的热卤水环境.通过压释水岩溶的地球化学模拟试验与系统分析得出:压释水的溶蚀动力源于有机酸的介入;压释水的溶蚀过程是一个缓慢的渗流扩散过程;压释水的溶蚀强度与有机酸的含量密切相关.     

陕甘宁盆地中部奥陶系风化壳古岩溶发育特征

陕甘宁盆地中部奥陶系风化壳天然气储集体,属于古岩溶长期发育的产物。本文依据古岩溶发育的形迹,将古岩溶类型划分为层间岩溶、风化壳岩溶、缝洞系岩溶三类。并以水岩相互作用的原理,讨论了三类不同成因的古岩溶形成的古水文条件及发育特征;提出了三类岩溶的识别标志,并阐述了古岩溶型储集层的地质特征及发育规律,开拓了储层地质学的研究思路。      

古岩溶盆地岩溶作用模式及古地貌精细刻画——以鄂尔多斯盆地东部奥陶系风化壳为例

鄂尔多斯盆地东部奥陶系风化壳天然气勘探的核心问题是寻找储层 ,关键技术是对古沟槽、古台地的识别。该区风化壳储层不发育有两方面的原因 :一是沉积相带不利 ;二是风化壳岩溶部位不利 ,属于岩溶洼地 ,溶蚀作用较弱 ,充填作用较强。鄂尔多斯盆地东部奥陶系风化壳古岩溶地貌为地势平坦、向东开口的半封闭岩溶盆地 ,这就为该区古风化壳岩溶的发育创造了相对于其他全封闭盆地更好的条件。将岩溶盆地划分为谷地、台地、残丘、沟槽、浅洼 5种三级地貌单元类型 ,东部发育 3个水平岩溶带 ,第三水平岩溶带距夷平面 70～ 85m。根据观察结果及地下水的渗流规律 ,提出深潜流溶蚀带—深泉排水模式 ,为岩溶盆地风化壳储集体的发育提供了另一种可能的溶蚀作用方式。岩溶盆地在中深埋藏期压释岩溶作用较强 ,有利于储集体孔渗的改善、上古生界烃类的带入、古台地边缘致密带的产生及圈闭的形成。综合利用地质、钻井、地震及测井手段精细刻画了神木—榆林地区奥陶系风化壳古地貌 ,结果表明该地区古台地规模适中、古沟槽较多 ,认为东部是较有利的勘探区带     

深成古岩溶不整合构造系统构造岩相学与金属成矿

古岩溶风化壳和岩溶构造与生态环境资源和地球演化关系密切,对深成的古岩溶构造系统识别属关键科学问题和技术难题。在滇黔桂地区地表水岩溶作用形成了山顶侵蚀面、岩溶侵蚀相系和砖红壤岩溶风化壳;地下水岩溶作用形成了垂向岩溶构造相带、缓倾斜的侧向岩溶构造相带、隐伏岩溶相带及隐伏岩溶前锋面,它们为表生岩溶构造的物质组成。进行大比例尺构造岩相学填图和解析研究认为云南个旧表生岩溶构造系统具有“顶面红土型岩溶风化壳、上部垂向岩溶构造带、中部缓倾斜的侧向岩溶构造带、底部不透水层(花岗岩和变海相火山岩顶面)”4个构造岩相学垂向分带模型,它们继承了先存多期次岩溶作用和岩浆热液岩溶作用。这种垂向分带模式有助于重建深成的古岩溶不整合构造系统。深成的古岩溶不整合构造系统由古气成热水、古火山热水、古火山喷发-岩浆侵位有关的复合热液岩溶作用等叠加在先存岩溶构造系统上形成,发育上覆岩性封闭层,经历了埋藏成岩、热液叠加成岩和层间滑脱构造叠加改造等,具有显著多期次的热流体叠加改造和再造作用。深成古岩溶不整合构造系统属重要油气储层、(非)金属矿产的储集层。对云南个旧地区中—新生代岩溶构造系统、新疆乌拉根地区古近纪热水岩溶不整合构...     

东濮凹陷奥陶系岩溶型热储分布特征及成因研究

科学开发、利用东濮凹陷地热资源对于缓解雾霾与大气治理具有积极作用。东濮凹陷及周边基岩主要为奥陶系灰岩,地层厚度约0~1 200m,岩溶热储型地热资源开发潜力巨大。受控于区域构造发育史,加之多期岩溶作用叠加改造,各区域岩溶作用强度、影响的奥陶系地层、形成的岩溶类型均不相同。纵向上峰峰组下段、上马家沟组、冶里—亮甲山组为岩溶发育有利区;平面上北部地区岩溶储层相对较差,南部兰聊断层上升盘为有利岩溶发育区。东濮凹陷地热田增温机制主要为热传导型,地温梯度等值线与"两凹一隆"的构造形态相对应,呈NE—NNE向展布,中央隆起部位地温梯度高于次凹部位;凹陷南部地温梯度高于北部。地温梯度、基底断裂、奥陶系矿化度等平面展布特征表明,黄河断裂具有导水导热性质;长垣、兰聊断裂、奥陶系岩溶风化壳具有导水性能,且凹陷东西两侧都具有地下水源补给区;奥陶系地层具有良好的储水性能,其上的石炭—二叠系可作为热储盖层。东濮凹陷北区、中区以及南区的地热田模型特征均表现大地热流供热—低热导率岩层聚热—大气降水侧向径流补给—岩溶热储,但北区和中区为传热模式热传导,而南区为热传导兼局部深循环热对流。南区较高的地热背景、良好的导水导热通道,加之南区奥陶系基底破碎、储水性能良好,具有较好的开发潜力。东濮凹陷是油气开发的传统地区,充分利用区内油气勘探资料与废弃油气井,是高速、经济开发其地热资源的一条道路。     

黔东南凯里—麻江—丹寨地区奥陶系红花园组古岩溶储层特征

黔东南凯里—麻江—丹寨地区(构造上位于黔南坳陷东北部)下奥陶统红花园组为一套生物碎屑灰岩。该区已发现的麻江古油藏尚未取得油气勘探进展。对区内多处露头剖面中—下奥陶统进行了宏观勘查和采样以及岩样微观薄片分析,证实该套地层曾发生古岩溶作用,并可识别出埋藏岩溶和风化壳岩溶两类古岩溶作用。基于这些岩溶剖面的对比分析,发现古风化壳岩溶受早中奥陶世古隆起及剥蚀时间控制,主要发育于古隆起区麻江古油藏一带,而其它地区为埋藏岩溶。认为古风化壳岩溶形成大量溶蚀孔洞缝,为红花园组提供了优质储层条件。此外在中—下奥陶统大湾组碎屑岩覆盖下的红花园组碳酸盐岩也可以发生埋藏岩溶并形成较好的岩溶型储层。红花园组在黔南坳陷东北部的油藏大多有过暴露或破坏。认为在坳陷西南部寻找古隆起区附近的上述两类储层应是油气勘探方向。     

轮南奥陶系潜山表层岩溶储层的分布特征

轮南古潜山位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起中部地区,主要岩溶层位是奥陶系鹰山组与一间房组,轮南古潜山的形成条件和表生岩溶作用时间与中国南方的桂林岩溶存在极其相似之处。本文通过研究轮南地区古风化壳表层岩溶带发育分布特征及其形成影响因素,认为:表层岩溶带主要分布于距古风化面以下0～40m范围内,此带范围内岩溶缝洞系统相对比较发育,岩溶缝洞系统具有一定连通性,属岩溶储层较为发育的部位,岩溶储层有效储集空间主要是溶蚀孔洞、小规模溶洞和溶蚀裂缝;表层岩溶带发育与古岩溶地貌及古水动力条件具有密切关系,岩溶地貌类型或水动力条件不同,表层岩溶带发育厚度、岩溶形态与岩溶缝洞系统发育规模、岩溶缝洞系统充填特征也不同。      

塔里木盆地北部露头区与井下古岩溶充填物包裹体特征对比研究

塔里木盆地奥陶系储层经历多期水-岩作用改造,其分布发育规律异常复杂,古岩溶充填物中包裹体特征对古岩溶作用环境和期次具有较好的指示性。本文通过对塔里木盆地北部露头区和井下古岩溶充填物中包裹体进行测试,系统总结了两个地区包裹体的物理、化学特征,从一个新的角度开展露头区和井下岩溶发育规律对比研究。结果表明,研究区以单液相、气液相的盐水包裹体为主,仅塔河主体区井下样品中含有少量烃质包裹体;包裹体的物理特征反映了埋藏期岩溶作用的环境特征;按盐度与均一温度的交互关系划分出5种包裹体类型;根据古地温梯度计算出包裹体形成于浅埋藏、中埋藏、深埋藏3种环境;奥陶系碳酸盐岩经历了风化壳期岩溶、浅埋藏期岩溶、中埋藏期岩溶(早、晚)、深埋藏期岩溶等4期岩溶作用,岩溶储层的充填主要发育在中埋藏期。     

塔北哈拉哈塘地区奥陶系鹰山组—一间房组岩溶储层特征及成因模式

塔里木盆地北部哈拉哈塘地区奥陶系岩溶型储层油气勘探近年来获得了重大突破,其主要勘探目的层系为鹰山组—一间房组碳酸盐岩,进一步深化碳酸盐岩岩溶储层认识对于加快塔里木盆地海相油气勘探具有重要意义。在分析区域地质背景的基础上,结合钻井、岩心、测井、地震等资料,对研究区鹰山组—一间房组岩溶储层特征以及储层发育主控因素和成因演化模式进行了深入研究。研究认为,鹰山组—一间房组岩溶储层基质孔渗条件差,基质孔隙不能单独成为有利的油气储集空间,储层储集空间主要为溶蚀孔洞以及裂缝系统。储层经历的岩溶作用类型主要有(准)同生岩溶作用、风化岩溶作用以及埋藏热液岩溶作用等,各种岩溶作用的多期叠加改造使得鹰山组—一间房组岩溶储层极为发育。通过对储层成因过程的研究分析,认为构造隆升为岩溶储层的发育提供了有利条件并控制了储层发育格局;多期岩溶作用是形成岩溶储层的关键因素;断裂及裂缝的发育促进了岩溶储层的形成并改善了储层的储集性能。     

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩溶分类、期次及勘探思路

奥陶系海相碳酸盐岩已成为塔里木盆地最重要的勘探开发层系,岩溶作用则是形成优质碳酸盐岩储集层的关键因素之一。针对塔里木盆地碳酸盐岩岩溶分类方案不统一、岩溶术语界定不清楚、生产应用难度大的现状,作者分析了奥陶系不同地区、不同层位、不同时期岩溶储集层特征及岩溶发育程度的差异性,依据岩溶成因及主控因素提出了塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩溶分类,划分出风化岩溶、礁滩体岩溶和埋藏岩溶3大类,其中风化岩溶又分为潜山岩溶和层间岩溶2个亚类。研究指出礁滩体岩溶、层间岩溶、潜山岩溶是塔里木盆地的重要勘探岩溶类型,并以构造运动为主线将奥陶系岩溶划分为5期,开展了不同类型岩溶特征及分布规律研究,指出了3种重要类型岩溶的勘探思路。此次研究统一了塔里木盆地奥陶系岩溶分类及期次,对勘探开发生产和研究工作具有较强的指导性,具有重要的理论指导及实践应用意义。     

鄂尔多斯盆地奥陶系表生期岩溶类型、发育模式及储层特征

鄂尔多斯盆地奥陶系表生期岩溶储层是盆地碳酸盐岩油气勘探的主力类型,近年来岩溶储层勘探取得一些新突破,难以用风化壳岩溶完美解释,表明存在不同的岩溶作用类型。在钻井岩心、薄片观察基础上,结合古地形、古地貌及岩溶特征分析认为:鄂尔多斯盆地奥陶系表生期存在风化壳岩溶和顺层岩溶两种不同类型的岩溶作用,根据围岩性质细分为白云岩型、灰岩型风化壳岩溶和白云岩型、灰岩型顺层岩溶4个亚类;风化壳岩溶具有非组构选择性,岩溶特征因岩石组构差异而不同,顺层岩溶是组构选择性溶蚀,岩溶作用沿较陡地形顺层选择性溶蚀易溶组分形成孔-洞系统;风化壳岩溶储层受岩溶地貌、岩溶旋回和沉积相带共同控制,顺层岩溶储层预测则需综合考虑古地形、岩溶古地貌、沉积相及古沟槽、古裂隙等要素。      

塔河油田奥陶系岩溶型碳酸盐岩油藏储集空间发育特征及地质模式探讨

碳酸盐岩表生岩溶作用控制着塔河油田奥陶系油藏缝洞系统的发育及分布。塔河油田奥陶系油藏经历了加里东期和海西早期两次岩溶作用,造成了储层极强的非均质性。通过塔河油田岩溶作用演化及发育期次的研究,将塔河油田奥陶系垂向岩溶带划分为地表岩溶带、纵向渗滤岩溶带和水平潜流岩溶带,平面上发育岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶洼地3个地貌单元。通过对野外露头、岩心、钻井、测井、地震及生产动态资料的综合研究,认为溶洞、溶蚀裂缝及蜂窝状孔洞等连续孔隙是该区有效储集空间,基质作为不渗透（低渗）层对缝洞系统有一定的隔挡作用。结合表生岩溶洞穴的原理及对孔隙状态的控制作用,将塔河油田溶洞储集体根据不同成因分为落水洞、潜流洞和小溶洞,按溶洞充填物类型分为垮塌充填洞、机械充填洞和化学充填洞,同时建立了不同类型孔洞系统的识别特征及地质模式。结合塔河油田洞穴储层发育特征及生产实际,最终建立了塔河油田岩溶储集空间展布模式。     

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏岩溶成因类型

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段的阿克库勒凸起上。该凸起自加里东中晚期到海西早期的多次构造抬升运动使奥陶系碳酸盐岩地层长期出露于地表,受到强烈的大气淡水淋滤溶蚀作用。该地区还经历了加里东中期海侵和石炭纪海侵以及二叠纪火山作用。以塔河油田主体区内11口井的33份砂泥质充填物为基础样本,作了硼、矾、镓、铷等微量元素和包裹体分析等地球化学的研究,证实研究区内以大气淡水岩溶作用为主,存在后期的淡水-海水混合岩溶作用和热水岩溶(溶蚀)作用。大气淡水岩溶纵向上主要分为三个带,溶洞充填物的伊利石K—Ar同位素定年揭示其呈上老下新的时序性。海水入侵所改造的为浅层第一、二个岩溶带,热水岩溶(溶蚀)改造的为深部第三个岩溶带。     

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶作用与储层分布

在塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩中识别出同生岩溶、风化壳岩溶、埋藏岩溶三种不同类型的古岩溶作用,综合分析认为它们是控制奥陶系碳酸盐岩储层形成的关键要素。同生期大气淡水选择性溶蚀颗粒碳酸盐岩所形成的粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔等,为储层提供了基质孔隙,储层分布受大气成岩透镜体控制,通常呈透镜体沿台地边缘高能相带断续分布。与风化壳岩溶作用有关的碳酸盐岩储层在区域上主要展布于奥陶系碳酸盐岩裸露的古潜山分布范围内,垂向上则局限于奥陶系碳酸盐岩侵蚀不整合面以下200 m深度范围内。根据风化壳岩溶的垂向与横向发育特征,指出其储层垂向上主要分布于地表岩溶带的覆盖角砾岩、垂直渗流岩溶带和水平潜流岩溶带内,平面上主要发育于岩溶高地边缘、岩溶斜坡区、岩溶谷地上游区、岩溶残丘等古地貌单元。埋藏岩溶作用常与有机质热演化过程中伴生的有机酸溶蚀碳酸盐矿物有关,往往沿原有的孔缝系统进行,具有期次多、规模不等的特点,是碳酸盐岩储层优化改造的关键因素之一。