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。     

渤海湾盆地渤中凹陷西南环古生界沉积微相及其对岩溶储集层的控制作用*

渤海湾盆地渤中凹陷西南环古生界深埋碳酸盐岩潜山天然气获得重大突破,钻井资料揭示该地区碳酸盐岩岩溶储集层具有很强的非均质性。由于沉积相是岩溶储集层发育的主控因素之一,因此文中根据岩心和薄片资料、测井相、微量元素和古生物特征等多种手段综合分析沉积相特征。结果表明,研究区现存奥陶系纵向上表现为1个较为完整的海退— 海进序列,主要发育开阔台地和局限台地2种沉积亚相,并可进一步划分为台内滩、滩间、潮下带和潮间带4种沉积微相。台内滩和潮下带微相横向分布连续稳定,水动力条件强,形成的储集层早期溶孔发育,且这2种沉积环境里发育的碳酸盐岩较纯净,经后期风化淋滤形成的岩溶储集层厚度大、质量好,因此是有利的岩溶储集层发育相带。该研究明确了研究区台内滩及潮下带的发育特征,对下一步油气勘探具有一定的指导意义。     

鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩成岩相地球化学特征*

白云岩是鄂尔多斯盆地奥陶系海相碳酸盐岩层系最主要的岩石类型和天然气藏的主要储集层。文中探讨了鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组白云岩成岩相的岩相与地球化学特征及其识别方法。根据岩心及露头观察、薄片鉴定、全岩X衍射、元素分析和碳、氧、锶同位素测试数据,识别出8种白云岩成岩相类型(准同生云化相、膏盐溶角砾相、活跃回流云化相、隐伏回流云化相、海水云化相、表生岩溶角砾相、埋藏溶蚀相和埋藏重结晶相),其分别形成于蒸发海水、中等盐度海水、正常海水、早期淡水、表生淡水及地层水成岩环境,隶属于近地表、风化壳及中—深埋藏3个成岩系统。建立了Fe-Mn、Cs-Sc、(K×Tl)/Na-(Sc×Ni)/Sr、δ¹³C-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 成岩相判别模版。弱活动性元素Sc、Ni和稳定重同位素¹³C、¹⁸O富集于蒸发海水类成岩相,较活动性元素Cs富集于中等盐度及正常海水类成岩相;K、Tl富集于还原环境成岩相,Fe、Mn富集于氧化环境成岩相;表生类成岩相以富含大量吸附态分散元素和 ⁸⁷Sr 为特征。研究结果表明,近地表及风化壳成岩系统决定了研究区马家沟组白云岩的成岩相及其地球化学特征,且岩相学研究及地球化学实验是开展白云岩成岩机理研究的有效手段。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段沉积特征及其控储效应*

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段(简称“马四段”)是下古生界天然气风险勘探的重点层位。文中基于岩心、薄片观察,结合地层对比、沉积结构描述等,并运用岩石结构组分测井解释和井震结合古地貌恢复等手段,对鄂尔多斯盆地马四段沉积时期古地貌、沉积特征和储集层展布进行了详细分析。结果表明: (1)受控于沉积期隆坳相间的古地貌格局,马四段发育大量台地内丘滩微相,其易于发生准同生溶蚀和白云石化作用,是储集层发育的有利相带;(2)马四段储集层以(藻)砂屑白云岩和粉—细晶白云岩为主,储集空间主要为粒间孔、晶间孔、溶蚀孔等;(3)纵向上,储集层主要分布于马四₂亚段和马四₁亚段;平面上,马四段储集层主要分布于台地内低凸起带和台缘带;(4)储集层的发育受控于3个因素,其中古隆起部位发育的有效丘滩体是储集层形成的物质基础,高频层序控制的准同生溶蚀作用是储集层形成的关键,白云石化是储集层后期保存的重要因素。马四段沉积时期碳酸盐岩台地内隆坳相间的古地貌控制了丘滩相带和白云岩储集层的展布,这一新认识为鄂尔多斯盆地下古生界天然气勘探提供了有力支撑,也为碳酸盐岩台地沉积储集层的研究提供了新思路。     

冲积扇沉积构型研究进展*

冲积扇是发育于盆地边缘的一种重要的沉积相类型。近20年来,在冲积扇分布的控制作用、内部构型及储集层特征研究等方面取得了很大的进展:(1)深化了断层活动、物源岩性条件及不同级次基准面旋回对冲积扇沉积构型的控制作用机理;(2)建立了碎屑流主控、碎屑流与河流主控、河流主控的冲积扇以及末端扇的沉积构型模式;(3)分析了冲积扇沉积机制及沉积构型对储集层质量的控制作用。今后有必要充分应用水槽模拟实验、沉积数值模拟和探地雷达等先进技术,对冲积扇沉积过程、内部构型及储集层非均质性进行更为深入的研究。     

冀中坳陷奥陶纪岩相古地理*

碳酸盐岩是冀中坳陷下古生界重要的古潜山油气储集层。研究表明,冀中坳陷奥陶系属于陆表海型台地,进一步划分为潮上带、潮间带、局限潮下和开阔潮下4个沉积亚相,以及泥云坪、膏云坪、云坪和云质潟湖等11种沉积微相,并构成了4个三级层序(SQ1~SQ4),其中SQ4仅发育海侵域。奥陶纪首次海侵期沉积的冶里期(SQ1-TST)在区内由北向南发育了开阔潮下—潮间—潮上亚相沉积。亮甲山期(SQ1-HST)主要发育潮间亚相沉积,局部为潮上亚相。下马家沟期(SQ2-TST)和上马家沟组沉积晚期(SQ3-TST)分别为第2次和第3次海侵,区内均以局限潮下和开阔潮下亚相为主,局部发育生屑滩和砾屑滩;上马家沟组沉积早期(SQ2-HST)和峰峰组沉积早期(SQ3-HST)以发育潮间和潮上亚相为主,是白云岩的稳定沉积期。峰峰组沉积晚期(SQ4-TST)记录了第4次海侵,以发育开阔潮下亚相为主,北部地区零星发育潮间云灰坪微相。受加里东构造运动影响,华北地台整体抬升,冀中坳陷奥陶系顶部受到剥蚀,直至石炭纪再次接受沉积。     

鲁西豫东地区奥陶系顶部岩溶储集层特征及有利控制因素*

基于野外露头、岩心、薄片和测录井等地质及地球物理资料分析,并结合区域地质背景,深入研究了鲁西豫东(东濮)地区奥陶系顶部峰峰组和上马家沟组岩溶储集层发育特征、演化过程,并进一步分析优质储集层形成的主控因素,预测了有利储集层分布区。结果表明,奥陶系顶部储集层主要岩性为颗粒石灰岩、云质石灰岩、泥晶石灰岩、粉细晶白云岩、含膏白云岩和藻粘结白云岩等,裂缝和溶洞是主要储集空间类型。白云岩类储集层平均孔隙度为2.5%,平均渗透率为7.43×10^-3μm²;石灰岩类储集层平均孔隙度为2.2%,平均渗透率为2.72×10^-3μm²。储集层经历了沉积—准同生期成孔(寒武纪—中奥陶世)→风化淋滤(晚奥陶世—早石炭世)→矿物充填(晚石炭世—白垩纪末期)→溶蚀改造(古近纪)4个演化阶段。沉积相、成岩作用及构造应力控制了研究区优质储集层的形成。颗粒滩及潮坪相带、断裂发育带、白云石化作用和准同生岩溶、表生岩溶、埋藏岩溶作用6项叠合区储集层质量最优;颗粒滩及潮坪相带、白云石化作用和准同生岩溶作用、表生岩溶作用4项叠合区,以及断裂发育带、表生岩溶作用、埋藏岩溶作用3项叠合区储集层质量次之;颗粒滩及潮坪相带、断裂发育带、白云石化作用和准同生岩溶作用、埋藏岩溶作用5项叠合区储集层质量一般。     

塔里木盆地卡塔克隆起中下奥陶统鹰山组白云岩储集层特征及主控因素*

塔里木盆地卡塔克隆起中下奥陶统鹰山组白云岩储集层主要由灰质粉晶—细晶白云岩和粉晶—细晶白云岩构成,储集空间以晶间孔、晶间溶孔和针状溶孔为主,所占比例大于85％。地质、地球化学综合分析表明,鹰山组白云岩储集层受多种因素控制。去白云石化形成大量晶间孔并为后期溶蚀流体提供了运移通道。表生岩溶过程中形成大量晶间溶孔,并使白云岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值随深度增加而降低,同时其Fe、Mn含量下降、阴极发光变弱,并使局部发生去白云石化,在测井曲线上表现为“三高二低”。沥青充注作用表现为缝合线中充填沥青,同时部分样品晶间孔中也有荧光显示。埋藏溶蚀作用的非选择性强,形成大量针状溶孔,其产状与岩石组构无明显相关关系,部分针状溶孔被方解石充填。     

塔里木盆地乌什凹陷西部石炭系—二叠系沉积演化*

根据野外露头剖面,结合区域地质资料,对塔里木盆地乌什凹陷西部的石炭系—二叠系沉积演化进行了分析。乌什凹陷西部在石炭纪夹于南天山残留海盆地和柯坪—温宿隆起之间,其地层和沉积与塔里木盆地内部有较大差异。早石炭世早期,本区为碎屑岩和碳酸盐岩混积的浅海陆棚环境,以索格当他乌断裂为界,早期的柯坪—温宿隆起控制了该时期的沉积作用。早石炭世晚期,本区首次海侵,早期的柯坪—温宿隆起部分被淹没,并伴随着强烈的构造沉降,形成半深水斜坡环境,沉积了一套以库鲁组和索格当他乌组为代表的近端—远端浊积扇的复理石沉积,并一直持续到晚石炭世早期。晚石炭世晚期,本区又一次规模较大的海侵,柯坪—温宿隆起大部分被淹没,原隆起区为开阔海台地环境,北部和西部边缘发育典型的台地边缘相生物礁,向北延伸可达乌什北的克孜布拉克地区,再向北为礁前斜坡和浅海陆棚环境,并持续到中二叠世早期。中二叠世以后,伴随周缘地区大规模的陆内火山喷发,该区发生大规模海退。晚二叠世末,随着塔里木板块与中天山地块的拼合以及海西期天山造山带的形成,南天山洋消失,结束了海相沉积,进入了陆相沉积阶段。     

塔里木盆地寒武—奥陶系碳酸盐岩储集特征与白云岩成因探讨*

塔里木盆地油气资源丰富,在寒武—奥陶系碳酸盐岩中发育有优质储集层。在野外地质观察、岩心观察与分析、常规薄片和铸体薄片观察鉴定基础上,详细研究了塔里木盆地寒武—奥陶系碳酸盐岩的储集特征,划分了储集空间类型,并对不同储集空间形成与演化做了初步分析。碳酸盐岩储集层的储集空间可分为孔、洞、缝3大类,进一步又划分为粒内孔、粒间孔、晶间孔、铸模孔、生物格架孔、孔洞、洞穴、构造缝、压实压溶缝和溶蚀缝10小类。溶洞与裂缝为最有效的储集空间。碳酸盐岩的原始储集空间经历了多期成岩作用改造,另外后期构造活动也提供了大量裂隙通道,有效储集空间绝大部分为次生成因,溶蚀作用很大程度上改善了储集性能。碳酸盐岩储集层分为裂缝—孔隙型、裂缝—孔洞型和裂缝型,其中裂缝—孔洞型为最有效的储集层。在寒武系和下奥陶统发育了不同成因的白云岩：寒武系白云岩主要形成于蒸发潮坪/潟湖有关的潮上和潮间带,属于准同生期产物;下奥陶统白云岩主要属于回流渗透/混合水白云岩化产物,另外在下奥陶统礁滩石灰岩部分白云岩化,属于交代白云岩化产物。在盆地深部奥陶系中同时发育有交代成因白云岩,属于晚期埋藏白云岩化产物。     

塔里木盆地东部地区寒武系白云岩成因类型*

塔里木盆地东部地区（简称塔东地区）寒武系白云岩主要有泥-粉晶白云岩、细晶白云岩和中-粗晶白云岩。通过岩石学特征、有序度、碳氧同位素、锶同位素比值、阴极发光和微量元素等分析,认为该地区有4种成因的白云岩,即深水回流准同生白云岩、潮坪蒸发泵准同生白云岩、回流渗透白云岩以及深埋藏白云岩。不同类型的白云岩,其岩性及地球化学特征不同。深水回流准同生白云岩为泥-粉晶白云岩,分布在塔东盆地中,是附近的碳酸盐岩台地上蒸发浓缩形成的咸化海水在重力作用下沿海底回流到深水盆地中并使刚沉积不久的灰泥发生白云化而形成的。潮坪蒸发泵准同生白云岩亦为泥-粉晶白云岩,形成于台地潮坪环境。回流渗透白云岩为细晶白云岩,发育于潮坪准同生白云岩和蒸发岩之下。深埋藏白云岩为中-粗晶白云岩,是石灰岩在地下深处由循环流动的富含Mg²⁺、Ca²⁺的地层水白云化形成的,Mg²⁺、Ca²⁺主要来自于已经存在的白云岩的溶蚀,而非来自页岩压实排替出来的地层水。     

塔里木盆地下古生界白云岩类型及成因*

塔里木盆地下古生界白云岩勘探潜力巨大。在下古生界构造演化、沉积背景分析的基础上, 结合前人的白云岩分类方案, 首先根据形成时期将塔里木盆地下古生界白云岩分为准同生白云岩和准同生后白云岩两大类。在此基础上, 综合运用岩心、薄片、阴极发光、扫描电镜、碳氧稳定同位素资料, 对上述两类白云岩进一步细分。其中准同生白云岩, 可进一步分为云坪型准同生白云岩、潟湖型准同生白云岩与微生物白云岩, 云坪型、潟湖型准同生白云岩是在准同生阶段由蒸发泵白云化形成的;本次研究首次在膏模孔内发现完整哑铃状白云石, 拓宽了微生物白云岩的存在范围。准同生后白云岩包括浅埋藏白云岩、中—深埋藏白云岩和热液白云岩3类, 浅埋藏白云岩由调整白云化及渗透回流白云化形成;中—深埋藏白云岩主要为埋藏白云化的产物;热液白云岩由沿断裂或裂缝的热液白云化所形成。     

塔里木盆地肖尔布拉克露头区下寒武统肖尔布拉克组沉积相模式及其勘探意义

塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组储集层主要受沉积相控制,而丘滩是储集层发育的有利相带,因此明确丘滩特征及其分布规律对该地区勘探具有重要意义。以柯坪肖尔布拉克露头区肖尔布拉克组为研究对象,实测7条剖面,基于野外露头描述和薄片观察,系统分析了肖尔布拉克组沉积特征,建立了沉积相模式。露头区肖尔布拉克组厚158~178m,主要发育层纹石、凝块石、泡沫绵层石、叠层石、核形石5种微生物白云岩和藻砂屑白云岩及粒泥白云岩,整体上为1个向上变浅的三级沉积序列。肖尔布拉克组沉积时期,研究区为发育“微生物席丘滩潮坪”沉积体系的缓坡型碳酸盐岩台地,沿温宿古隆起向盆地方向依次发育内缓坡、中缓坡和外缓坡。中缓坡是中高能微生物丘和藻砂屑滩的有利发育区,丘滩体厚度在70~85m之间,滩地比达到44%~51%,进一步佐证了塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组白云岩领域具有良好的勘探潜力。     

塔东北库鲁克塔格地区中上寒武统白云岩类型与孔隙演化*

对塔东北库鲁克塔格隆起的乌孜里塔格剖面中上寒武统白云岩的岩石学、成岩作用、裂隙—孔隙发育与充填等特征研究认为：可划分为有序度逐渐增加的粉晶白云岩、粉细晶白云岩、中细晶白云岩和中粗晶白云岩及晶洞中的中粗晶、巨晶和鞍形白云石等4种类型;分别对应于早期准同生—浅埋、中浅埋藏、中等埋藏和构造断裂—热液（热卤水）作用4期的成岩阶段;其中,沿走滑断裂—裂隙带、呈不规则的“侵入体” 具有斑点状、条纹—条带、雁行状—斑马、角砾状和不规则状结构的中粗晶、粗晶、巨晶（部分为鞍形）白云岩（石）,一般不发光或呈昏暗的暗红色,具有与加拿大西部盆地典型的热液白云岩相似的特征;中上寒武统白云岩存在4～5期构造裂隙和3期以上的充填作用;热液白云岩中以晶间孔、晶间溶孔（洞）、裂隙及沿裂隙的扩溶孔洞为主,主要有二世代的白云石和方解石和少量沥青、石英、微量硬石膏和重晶石等多期充填作用。与西加盆地寒武系部分或全部交代充填缝洞及角砾构造、受来自落基山造山带的晚白垩世至古近系拉腊米（Laramide）构造的被排驱的热液流体交代形成的典型热液白云岩稍有不同,海西晚期（晚二叠世）及燕山—喜马拉雅期（晚白垩世—第四纪）沿挤压—走滑断裂排驱的地层热卤水循环—扩散与交代作用可能是本区热液白云岩的主要成因,储集空间主要由中、晚期构造断裂—裂隙（溶蚀）所致,但不排除成岩早期埋藏或晚期大气水作用对其影响。     

塔里木盆地西南地区白垩系沉积相特征

塔西南白垩系发育,可分为上、下两统。下白垩统克孜勒苏群可分4段,多以陆相沉积为主,富含棕红色砂砾岩夹少许砂岩、粉砂岩、泥岩和砾岩。上白垩统英吉沙群为海陆相并存,库克拜组可分2段,常见泥岩、膏岩和海相化石;乌依塔格组多为红色泥岩、泥质粉砂岩夹砂岩;依格孜牙组多见灰岩、白云质灰岩,富含海相化石;吐依洛克组为棕红色泥岩、石膏和砂、砾岩,含海相化石。通过勾勒9个岩性单元的沉积相展布,分析昆仑山前白垩纪的沉积环境演化过程。克孜勒苏群西区多为陆相快速堆积,东区远离陆源为三角洲和滨岸沉积,具有宽泛的冲积扇—辫状河三角洲相分布。库克拜组总体显示为辫状河三角洲—潮坪相变的过程;乌依塔格组以潮坪为主;依格孜牙组表现为碳酸盐岩台地—台地边缘的演化;吐依洛克组为宽广潮坪。     

塔里木盆地柯坪地区中上寒武统白云岩沉积微相

在塔里木盆地西北缘柯坪地区的蓬莱坝剖面发现一套完整的寒武系白云岩地层,对其进行了系统的野外测量、岩性描述、样品采集和镜下观察,作出了完整的地层岩性沉积相综合柱状图,并对其进行沉积相、亚相和微相的分析.在该剖面中,识别出1种相——碳酸盐岩台地相,并进一步分为3种亚相和6种微相,分别为:开阔台地亚相(开阔潮坪、颗粒滩)、局...     

塔里木盆地塔中北斜坡奥陶系鹰山组深部优质岩溶储层的形成与分布

塔中地区是塔里木盆地的重点勘探区域,奥陶系鹰山组蕴藏了丰富的油气资源。鹰山组发育大套台地相碳酸盐岩,以高能相的台内滩沉积为主。鹰山组埋藏较深,但岩溶储层呈大面积厚层状分布。早奥陶世塔中I号断裂使得塔中隆起隆升并遭受强烈剥蚀形成下奥陶统鹰山组顶部风化壳,以孔洞型和裂缝-孔洞型储层为主。通过古地貌恢复、地震属性分析和地震测井联合波阻抗反演技术和方法识别溶洞发育带和断层裂缝发育带,确定出有利储层的分布范围。研究认为,岩性岩相是岩溶型储层发育的重要基础,层间岩溶控制了储层的成层性和横向展布规模,断裂和裂缝网络是岩溶水的主要渗滤通道,埋藏岩溶形成大量有效的缝洞空间,极大地提高了储集性能。研究发现,优质储层主要分布在鹰山组顶面以下120m地层厚度范围内,横向有一定连通性,在断层、构造裂缝和溶蚀作用下形成统一的储集体,呈准层状展布。     

塔里木盆地中央隆起区上寒武统—下奥陶统白云岩地球化学特征及白云石化流体演化规律*

以详细的岩石学研究为基础,综合利用碳、氧、锶同位素等地球化学资料,深入分析了塔里木盆地中央隆起区上寒武统—下奥陶统白云石化流体演化规律以及白云岩成因机制。结果表明,上寒武统白云岩主要由泥晶—粉晶白云岩、微生物白云岩和(残余)颗粒白云岩等原始结构保留较好的白云岩构成,其C、Sr同位素与同期海水相近,O同位素值偏正,属于同生/准同生期与轻微蒸发海水有关的白云石化的产物;下奥陶统白云岩以细晶自形—半自形白云石为主,原始结构保留差,其C、Sr同位素与同期海水近似,但O同位素值略微偏负,主要为浅埋藏期白云石化的产物。部分早期白云岩在中—深埋藏过程中受埋藏重结晶和构造—热液白云石化的影响,形成细晶—粗晶他形白云岩和缝洞鞍形白云石充填物,该阶段白云石化流体主要来自于地层内封存的海源流体、深部热液以及蒸发岩层间热卤水,多期多源流体的共同作用导致该类白云岩具有较宽的Sr同位素组成和明显负偏的O同位素值。总体上,研究区白云岩具有早期形成(近地表到浅埋藏期大规模交代)、中期加强(中—深埋藏期部分重结晶)、晚期改造(热液局部调整)的整体演化趋势。     

塔里木盆地早白垩世沉积相特征与古地理

根据大量的钻井和露头资料,对塔里木盆地早白垩世沉积相特征和古地理进行了研究。塔里木盆地下白垩统主要发育冲积扇-扇三角洲、辫状河三角洲、氧化宽浅湖泊等3种沉积体系,包括陆相冲（洪）积扇、扇三角洲、辫状河三角洲、滨浅湖等沉积相,分布于下白垩统不同层位。塔里木盆地早白垩世主要包括塔东北和塔西南两大沉积区,总体为干旱氧化的内陆拗陷分割盆地。在塔东北沉积大区,早白垩世早期卡普沙良群沉积物受周缘4大物源区控制,为多物源的氧化宽浅湖盆环境,古地势呈“南高北低、东高西低”,盆地边缘以冲（洪）积扇、扇三角洲、辫状河三角洲相为主,盆地内部为滨浅湖亚相。早白垩世晚期巴什基奇克组沉积时期,塔里木盆地周缘进入一个新的构造活动期,古气候更加炎热干旱,氧化宽浅湖盆消失。在塔东北沉积大区,盆地受周缘4个主要物源区影响,以广泛分布的冲积扇-辫状河三角洲沉积体系占主体,盆地内部普遍为辫状河三角洲前缘-滨浅湖亚相沉积。在塔西南沉积大区,早白垩世克孜勒苏群沉积时期古地势呈“东高西低”,受北部喀什北山前和西南部古昆仑山2个物源区的控制,沉积物沿古昆仑山前呈狭长的条带状分布,沉积厚度自西向东减薄,主要是一套冲积扇-扇三角洲相和滨浅湖亚相沉积。