基于细粒岩石类型对玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩分类评价

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油勘探取得巨大突破,但是按照普遍认可的页岩油烃源岩评价标准,本区的烃源岩品质并不理想。为了科学评价玛湖凹陷烃源岩品质特征,本文在系统的岩心观察和有机地球化学分析的基础上,揭示烃源岩的形成环境,并按照矿物组成对烃源岩分类评价。玛湖凹陷风城组细粒岩主要沉积于正常半深湖、咸化半深湖、半咸化半深湖、含热液半深湖和滨浅湖环境中,各环境中细粒岩的有机质特征存在一定区别,其中半咸化半深湖有机质较为富集,w(TOC)均值在1%左右。进一步结合有机质类型判别图解,表明咸化半深湖和含热液半深湖有机质来源以湖泊生物为主,而其他环境中存在湖泊和陆源混合有机质来源。基于有机质生烃潜力评价和成熟度(V_re=0.74%)估算,表明目前风城组烃源岩中有机质正处于大量排烃的成熟阶段,且确定了细粒岩中的烃类为原生烃。由于不同矿物组成的烃源岩吸附能力的差异,按照陆相泥质烃源岩和碳酸盐质烃源岩开展分类评价,结果表明风城组沉积了累计厚度近250 m的的有效烃源岩,且富含以藻类体为主的有机质。     

玛湖凹陷风城组烃源岩特征与生烃模式

基于最新油气勘探成果及烃源岩有机地化分析数据和热模拟实验结果,评价了准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩的生烃能力,并进一步建立其生烃模式。研究区风城组发育一套沉积环境、岩性复杂多变的碱性湖泊相烃源岩,沉积水体盐度、碱度及成岩环境等变化快,致使源岩岩性复杂多变。其残余有机质丰度不高,类型为Ⅰ—Ⅱ型,大部分处于成熟阶段,热演化进程较慢。该组三个地层段均发育中—好烃源岩,少部分为很好烃源岩。风城组碱性湖泊相源岩生烃能力、模式与正常湖相源岩基本一致,为单峰式生油高峰,但其特点为生油持续时间长、总产油率远高于产气率、转化率高,主体处于生油阶段。油气勘探实践也证实玛湖凹陷是以含油为主的油气系统,在浅层或深层均以形成油藏为主。     

古地理环境对火山喷发样式的影响:以准噶尔盆地玛湖凹陷东部下二叠统风城组为例*

自然界中,火山的喷发样式常因岩浆或周围环境的变化而发生转换。为了探索沉积盆地古地理环境对古代火山喷发样式的可能影响,文中利用地震、钻测井及岩心资料,厘定准噶尔盆地玛湖凹陷东部下二叠统风城组古地理环境及火山岩的分布;利用岩心和薄片观察、扫描电镜、元素地球化学、电子探针等技术,对取心段火山岩岩石类型、岩石组合和地球化学特征开展了研究。结果表明:(1)取心段火山岩发育4种岩石类型和3种岩石组合,射气岩浆喷发和岩浆喷发2种火山喷发样式类型;(2)射气岩浆喷发以发育熔积岩,具面包皮结构、熔结结构、熔结珍珠结构的熔结凝灰岩和增生火山砾为特征,而岩浆喷发以胶结增生火山砾而形成含增生火山砾熔岩为特征;(3)火山口古地理环境的演化控制着火山喷发样式的类型及其转换,进而影响喷发产物的特征:古地理环境为水下环境时,足量的水和上升的高温岩浆相互作用发生射气岩浆喷发;古地理环境变为陆上时,岩浆发生溢流式岩浆喷发。取心段古地理环境变化的主要原因可能是喷发产物在火山口附近的堆积或季节性气候变化引起的湖平面变化;(4)古地理环境对古代火山喷发的样式类型、喷发过程、喷发产物特征具有重要影响,这可以为盆地中火山岩成因分析和喷发过程重建提供新的视角,为火山岩油气藏的精细勘探开发提供新的思路。     

现代碱湖对玛湖凹陷风城组沉积环境的启示

为了进一步了解玛湖凹陷下二叠统风城组沉积环境,通过现代碱湖和主要碱矿进行调研,系统梳理了现代碱湖沉积特征,并与风城组沉积特征进行了对比研究,提出了现代碱湖沉积对玛湖凹陷风城组沉积环境具有可对比性。研究结果表明:玛湖凹陷风城组沉积期为一大型碱湖盆地,与世界上典型碱湖特征基本相近,自生矿物、沉积组合与演化过程大致相同,为形成于半干旱气候环境的闭流盆地,含碱层段一般为浅水环境成因,是碳酸盐型湖水蒸发浓缩的产物,与碱层互层的暗色细粒岩石不全为深水沉积产物。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组凝灰岩储层特征及成因分析

玛湖凹陷风城组受火山活动的影响,在碱湖沉积背景下广泛发育了凝灰岩储层。为明确碱湖背景下的凝灰岩储层成因机理,基于玛湖凹陷15口典型井的209块岩心样品,通过岩心宏观和微观观察、X射线衍射全岩分析、扫描电镜—能谱分析和蒸发结晶实验、元素测试、原位碳氧同位素测试、包裹体测温等手段,总结了储层的基本特征,探讨了储层成因机理。研究认为：(1)凝灰岩储层岩性主要为凝灰岩和沉凝灰岩,储层富含火山碎屑物质和盐类矿物,储集空间类型主要包括晶间孔、溶孔和裂缝,尽管储层致密,但仍发育孔隙度大于6%、渗透率大于0.1×10^-3μm²的样品;(2)凝灰岩储层受控于成岩作用的发育,其中脱玻化作用、溶蚀作用、破裂作用和烃类充注是促进储层形成的主要因素;(3)火山碎屑的脱玻化作用发生时间早,形成的晶间孔有效的改善了储层的储集和渗流条件;(4)油气的早期且持续充注形成了异常高压,有效抑制了压实作用和自生矿物的充填,促进早期孔隙的保存;(5)风城组碱湖优质烃源岩持续排出的酸性流体形成了发育的溶蚀作用,并且破裂作用的发育促进了酸性流体的作用范围,溶作用和破裂作用共同促进了碱湖致...     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油储层岩相划分与类型评价

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油藏是继吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油藏之后的又一重大发现,风城组沉积期玛湖凹陷具有近陆源供给、火山活动频发、气候干旱炎热的特点,为独具特色的盐碱化湖泊沉积环境创造了条件,也是风城组岩性复杂多变的重要原因。火山岩、内源岩、陆源碎屑岩以及多源混积岩纵向频繁叠置,形成米级到厘米级页岩油储层。结合岩性变化特征,以构造样式作为突破口,厘米级尺度岩心观察为基础,高频沉积构造分析为辅助,利用亚离子抛光电镜、能谱测试、荧光分析等多种技术手段对准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油储层进行岩性岩相分析,认为玛湖凹陷风城组页岩油储层可划分为4大类（砂砾岩类、火山岩类、混积岩类与内源岩类）、8小类储层。4大类储层储集性能逐渐减弱,其中混积岩类储层因其构造与成分差异可进一步划分为混积页岩、纹层–似纹层状混积泥岩、树根状–网状混积泥岩、雪花–星点状混积泥岩;页理发育情况、云质含量以及其产出样式成为混积岩类储层储集物性差异的重要控制因素。     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组云质泥页岩储层成岩作用及其对储层发育的指示意义

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油资源潜力巨大,成岩作用对储层的发育至关重要。然而在成岩过程中受构造运动和深部流体作用等众多因素的综合影响,导致其储层成岩演化过程复杂,成岩作用阶段及其对储层物性的影响尚未明确,限制了页岩油资源的勘探开发。本研究针对玛湖凹陷风城组典型云质泥页岩储层,通过薄片鉴定、碳氧同位素、阴极发光、扫描电镜、矿物成分等分析测试,结果表明,风城组云质泥页岩储层为封闭咸水湖泊环境,沉积后经历了机械压实/压溶—溶蚀—多期次胶结—多类型交代综合交替的成岩过程。对储层孔隙度影响较大的成岩作用主要为压实作用、胶结作用和溶蚀作用。其中压实作用和胶结作用是储层物性变差的主要原因,溶蚀作用是改善储层物性的主要因素。研究明确了成岩作用对风城组云质泥页岩储层物性的影响,为风城组泥页岩储层的发育机制研究提供了理论支持,有利于提高页岩油勘探精度。     

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组含碱层段韵律特征及成因*

准噶尔盆地玛湖凹陷早二叠世风城组沉积时期为典型的碳酸盐型咸化湖盆,湖盆咸化过程中析出大量的碱矿(钠碳酸盐类矿物)。通过含碱层段主量元素、碳氧同位素分析,结合岩心宏观及微观矿物岩石特征,探讨了含碱层段韵律特征及形成机理。研究层段碱矿与沉凝灰岩互层,形成明暗相间的咸化韵律。浅色碱矿层质地较纯,主要为苏打和小苏打,主量元素表现为 Na₂O含量高,CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃含量低;暗色层段主要为含斑点状碳钠钙石的沉凝灰岩,主量元素表现为Na₂O含量低,CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃含量高。浅色碱矿层和暗色沉凝灰岩段碳氧同位素值均为正,表明其沉积水体具高盐度特征。浅色含碱层段具有更高的 δ¹⁸O 值,反映了碱矿层沉积时期强烈蒸发的气候条件。根据δ¹⁸O/δ¹³C值的波动将研究层段划分为炎热干旱和相对湿润的气候条件,并据此解释不同韵律层盐类矿物形成机理。暗色的沉凝灰岩沉积代表地表流水注入量大于蒸发量,沉凝灰岩中盐类矿物含量少或者呈斑点状从颗粒间的卤水中析出;随着蒸发量的增高以及古气候由温暖潮湿转变为干旱炎热,地表流水注入量急剧减少,强烈蒸发控制了碱矿的沉积,形成浅色质地较纯的碱矿层。气候的频繁交替形成了风二段碱矿与沉凝灰岩频繁互层的特征。     

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统古老碱湖成因探究：来自全球碱湖沉积的启示

碱湖沉积在全球范围内均有分布,在特定的构造背景、火山活动、热液作用及气候条件下形成。我国准噶尔盆地玛湖凹陷风城组发育的碱湖沉积形成年代老且埋藏较深,在完整的沉积-成岩演化研究中具有独特优势。此外,风城组碱湖沉积的分布与页岩油藏的分布具有密切关系,其形成演化对碱湖页岩油藏研究提供重要支持。通过全球尺度下碱湖及碱湖沉积主要特征分析,总结碱湖沉积特征和成因,为准噶尔盆地玛湖凹陷风城组碱湖沉积成因分析提供借鉴。综合分析表明,同期火山活动和特定气候条件均可主控碱湖沉积的形成。此外,碱湖沉积形成需湖盆水文封闭、充足的溶质供给、低硫酸盐占比及强蒸发环境条件。汇总分析全球碱湖沉积矿物种类与埋深关系,发现成岩作用下矿物转变规律:单斜钠钙石随成岩作用增强依次转变为钙水碱、碳钠钙石,苏打石和天然碱转变为碳酸氢钠石。通过与全球碱湖沉积实例对比分析可知,玛湖凹陷风城组碱湖沉积中碳酸氢钠石和碳钠钙石经成岩作用形成,钠硅酸盐矿物和特征矿物与火山活动及热液作用有关。碳酸氢钠石生长形态及磁黄铁矿指示玛湖凹陷风城组碱湖沉积中心为高盐度分层且底部缺氧的常年生湖泊。下二叠统风城组碱湖沉积形成与周缘火山岩及同沉积火山活动密切相关,受气候、构造背景、火山活动和后期成岩作用的共同控制。     

准噶尔盆地下二叠统风城组硅硼钠石发育特征及其富集成因探讨

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组沉积于火山—碱湖蒸发环境中,发育有厚层碱盐和优质烃源岩,同时还发育世界罕见的硅硼钠石,其富集程度居世界首位。本文基于岩芯、薄片、背散射图像观察及流体包裹体和硼同位素测试分析,试图探讨风城组富集硅硼钠石的原因。矿物学研究发现,硅硼钠石是成岩作用产物,以交代碳酸盐矿物为主,包括碳钠钙石、碳钠镁石、氯碳钠镁石、方解石、天然碱,甚至是极少见的钡方解石。风城组硅硼钠石中原生盐水包裹体均一温度为100 ℃~116 ℃,硅硼钠石的δ11B在0.33‰~2.13‰之间,结合前人硅硼钠石合成实验成果,认为硅硼钠石的B来源于原始沉积环境中的深部热液流体,受地表及浅埋藏过程中温度压力的限制,硅硼钠石主要形成于深部成岩环境中（>3 000 m）。玛湖凹陷风城组之所以较世界上其他新生代碱湖沉积物更发育硅硼钠石,一方面在于沉积过程中其岩浆热液活动更为强烈,另一方面在于成岩作用时间更为漫长,使硅硼钠石交代作用更为充分。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组页岩储集层裂缝测井识别与有效性分析*

中国页岩油资源潜力巨大,裂缝的发育程度是影响页岩油产量高低的重要因素。以准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩储集层为研究对象,通过岩心观察、薄片鉴定、常规及成像测井方法总结归纳了研究区裂缝的发育特征,提出“常规+成像+岩心”的页岩储集层裂缝测井综合识别方法,建立了典型裂缝发育类型的测井综合识别图版。结果表明,玛湖地区天然裂缝在风三段密集发育,风一段次之,风二段中部几乎不发育。裂缝主要在长英质页岩、云质页岩和混合质页岩中发育,以高角度构造裂缝与低角度成岩裂缝为主,开启程度高,少数被碳酸盐矿物充填,走向主要为NW-SE向。基于裂缝参数定量计算结果,结合岩性及矿物组分和地应力等因素分析了储集层裂缝有效性。研究认为,脆性矿物组分含量高、走向平行于现今水平最大主应力的高角度未充填裂缝发育段对储集层有效性存在明显的控制作用,与产液资料较为吻合。此裂缝测井综合评价方法效果显著,可为页岩储集层裂缝识别与有效性评价提供方法支撑。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组页岩储集层裂缝测井识别与有效性分析*

中国页岩油资源潜力巨大,裂缝的发育程度是影响页岩油产量高低的重要因素。以准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩储集层为研究对象,通过岩心观察、薄片鉴定、常规及成像测井方法总结归纳了研究区裂缝的发育特征,提出“常规+成像+岩心”的页岩储集层裂缝测井综合识别方法,建立了典型裂缝发育类型的测井综合识别图版。结果表明,玛湖地区天然裂缝在风三段密集发育,风一段次之,风二段中部几乎不发育。裂缝主要在长英质页岩、云质页岩和混合质页岩中发育,以高角度构造裂缝与低角度成岩裂缝为主,开启程度高,少数被碳酸盐矿物充填,走向主要为NW-SE向。基于裂缝参数定量计算结果,结合岩性及矿物组分和地应力等因素分析了储集层裂缝有效性。研究认为,脆性矿物组分含量高、走向平行于现今水平最大主应力的高角度未充填裂缝发育段对储集层有效性存在明显的控制作用,与产液资料较为吻合。此裂缝测井综合评价方法效果显著,可为页岩储集层裂缝识别与有效性评价提供方法支撑。     

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组碱湖岩石特征与成因*

风城组作为准噶尔盆地下二叠统优质烃源岩,一直是盆地油气勘探的重点。但因其埋藏深、岩性复杂、全球可对比研究实例少,也一直是研究的难点。文中以精细的岩性研究为基础,利用岩心描述、薄片观察、SEM、X衍射、TOC含量测定、包裹体测温及地化分析等手段,深入分析玛湖凹陷风城组碱性矿物特征和地质背景,探讨了碱湖成因与形成过程,得出: (1)风城组岩石可细分为5种主要类型,其中碱性岩为碱湖标志性岩类,富硅硼纳石岩类与火山喷发或热液作用相关;(2)风城组存在5种主要的岩石组合类型,从近源区至湖区依次为: 河流-冲积平原发育的组合类型Ⅴ、滨浅湖环境发育的组合类型Ⅲ与类型Ⅳ、深湖-半深湖环境发育的组合类型Ⅰ与类型Ⅱ,其中类型Ⅰ与类型Ⅲ为碱湖特有岩石组合,含优质烃源岩;(3)碱湖形成主要受火山活动和气候控制,前者为碱湖形成提供了Na⁺溶质,后者促进了淡水湖咸化,最终演化成碱湖。     

准噶尔盆地二叠系风城组白云岩储层特征及成因机理分析

准噶尔盆地云质岩勘探近年来持续获得重大突破,打开了全新的勘探领域。通过岩心观察、薄片观察和分析等方法,结合前人研究成果,初步归纳了盆地云质岩的定义,明确有效储集岩类型及其产出特征和成因机理。云质岩具有岩性独特和分布局限的特点,主要产出于西北缘乌夏地区二叠系风城组。研究表明,盆地白云岩有纹层状、均匀分布状和雪花状等7种产出类型,共有准同生白云化作用、混合白云化作用和埋藏白云化作用等5种成因机理。风城组有效云质岩类储层包括白云质粉砂岩、白云质泥岩、泥质白云岩等多种岩性,最主要的储集空间为微裂缝。裂缝和溶孔的发育程度及配置关系优劣对产能高低有重要影响。不同类型白云岩的微观和宏观分布特征存在差异,多种白云岩化作用的叠加效应共同控制了现今白云岩的整体面貌。     

乌尔禾-风城地区二叠系白云质岩类岩石学特征及成因分析

为了探讨准噶尔盆地西北缘乌尔禾-风城地区二叠系风城组白云质岩类的成因, 利用岩矿鉴定技术,地球化学分析技术等手段, 系统分析该套云质岩类的地球化学特征。研究表明,该区云质岩类有别于海相碳酸盐岩,受外物源的影响较大,成份复杂,多为过渡性岩类。以泥质白云岩和白云质泥岩和白云质粉砂岩为主,含有少量的凝灰质白云岩和白云质凝灰岩。岩石矿物学特征和地球化学分析数据均表明,研究区的云质岩类主要形成于水体安静、深度较大、盐度偏高的半封闭陆源近海湖湾环境。二叠系时期气候炎热,蒸发作用强烈与火山活动频繁,加之淡水补给相对匮乏,为该区的云质岩类形成提供了良好的镁离子来源和水动力条件。这时湖湾中沉积的富含文石或高镁方解石的泥岩或凝灰岩,在早成岩阶段经过渗透回流白云石化作用形成了大量泥质白云岩、白云质泥岩和白云质粉砂岩。在中晚成岩阶段,经过埋藏作用生成自形或半自形的细晶-中晶白云石。