塔里木盆地奥陶系萤石成因及其油气地质意义

塔里木盆地塔中45井上奥陶统发现以萤石层为储层的特殊类型油气藏。为了明确塔里木盆地奥陶系萤石成因及热液溶蚀储层形成时期,本文通过电子自旋共振测年、稀土元素、微量元素、激光拉曼、包裹体氢氧同位素、硫同位素等多种分析手段,对塔中45井区及巴楚-柯坪露头区奥陶系内萤石发育段进行了热液成矿、热液溶蚀与油气成藏关系的综合研究。目前,多数学者认为萤石形成于晚二叠世的岩浆期后热液,并相应存在一期海西期的热液溶蚀,此次研究表明,塔中45井区及巴楚-柯坪露头区的萤石成矿流体可能为低温大气淡水循环热液。塔中45井区断裂溶扩带充填萤石形成于晚燕山-喜马拉雅期,与海西期岩浆期后热液无必然联系;巴楚-柯坪露头区风化壳溶洞充填萤石形成于海西期,萤石成矿期与海西期火山活动热事件影响期匹配关系良好。由此推断,塔中45井区萤石成矿热液溶蚀作用发生于晚燕山-喜马拉雅期。     

塔里木盆地下古生界碳酸盐岩热液岩溶的特征及地质模型

随着塔中地区下古生界碳酸盐岩油气勘探地持续深入,分别在野外露头,塔中地区相关探井奥陶系储层中发现有萤石、闪锌矿、天青石、重晶石、硬石膏、焦沥青及热液石英等一系列热液矿物及其组合,越来越多的地质资料表明热液岩溶储层可能是塔里木盆地下古生界碳酸盐岩油气勘探中被忽视的一个重要储层类型。〖JP2〗通过总结近6年大量的针对野外露头热液岩溶现象地实地观察测量,以及通过对塔中82井区—24井区奥陶系储层发育段大量的岩石薄片观察、矿物能谱测定、地层水锶同位素测试,断裂性质的分析,深入研究热液溶蚀流体的活动特点以及对形成优质储层的控制作用,最终建立了热液岩溶储层的地质模型。研究表明,热液矿物主要沿断裂伴生的构造溶蚀缝和溶蚀孔洞发育,断裂是热液运移的主要通道,是形成优质储层的重要控制因素。塔中地区沿海西期走滑断裂附近的奥陶系灰岩将广泛发育热液溶蚀改造形成的储层,为塔中西部上奥陶统沿走滑断裂向内带拓展油气勘探打下了基础。     

塔中地区奥陶系埋藏热液溶蚀流体活动及其对深部储层的改造作用

基于矿物流体包裹体均一化温度、热液矿物分布及其地球化学特征等,识别出了塔中地区重点研究井段埋藏热液溶蚀流体化学性质,探讨其在纵横向的分布及流动特征。研究表明,(1)埋藏热液溶蚀流体在塔中地区较为活跃,并对碳酸盐岩储层有着良好的改造效应,油气勘探前景广阔;(2)北东-南西向走滑断裂发育地带有利于埋藏热液溶蚀流体的注入,研究区TZ45以及TZ82-TZ16井区均是埋藏热液溶蚀流体异常活跃地带。同时,研究还认为,早期表生岩溶作用产生的溶洞体系将被后期埋藏压实作用部分破坏,而其残余空间往往是埋藏热液溶蚀流体进入储层的优势通道,继而发生溶蚀改造扩大溶洞空间。因此,在塔里木深部碳酸盐岩储层的勘探过程中,应充分重视挤压背景下张性断裂的发育及其热流体疏导效应,如走滑断裂强烈活动地带;同时应着重注意多期不同性质流体的叠加改造效应,这些区域可作为优选勘探目标。     

塔中地区深部流体活动及其对油气成藏的热作用

利用塔中地区钻井岩心、分析化验、地震等资料,系统地分析了深部流体活动机制及其对油气成藏的热作用。通过奥陶系岩石热液矿化蚀变、古地温异常及CO₂无机成因气与储层包裹体测温等研究后认为：深部流体通过地震、火山或其它各种通道,如断裂、不整合面等向浅部运移;深部流体提高生烃量及生烃速率,而且降低烃源岩中残余有机质含量,影响有效烃源岩评价;深部流体对油气储层的影响,既有热液方解石充填的破坏性,又有热液溶蚀、热液次生矿物带的建设性;深部流体在向上运移的过程中形成异常高压, 为油气二次运移提供动力。深部流体对天然气形成的热作用、储层改造与成藏动力学方面,不仅在能量上,而且在物质上都对油气藏的形成和演化起到重要影响,并使塔中地区奥陶系油气成因更加复杂化。     

塔中地区奥陶系碳酸盐岩埋藏溶蚀特征及初步预测

塔中地区奥陶系碳酸盐岩发育多种形式岩溶作用,其中埋藏溶蚀是形成有利储层的重要机制之一.录井岩心分析化验资料及宏观地质背景分析表明,塔中地区奥陶系碳酸盐岩主要发育4期埋藏溶蚀,其中Ⅰ、Ⅱ期溶蚀孔洞基本已被充填,Ⅲ期残留部分孔隙和Ⅳ期溶蚀孔洞为现今储层有效储集空间.上奥陶统良里塔格组现今未被充填的粒内溶孔及铸模孔可能主要形成于埋藏溶蚀,并非准同生溶蚀.埋藏溶蚀发生的流体介质主要为有机质演化过程中形成的有机酸和CO2,在更深部或经历更高热史经历的区域,H2S对储层的形成可能会有较大贡献,热水-热液溶蚀对储集空间贡献有限.初步分析表明,卡塔克隆起西北部埋藏溶蚀孔隙较发育,塔中南部台地边缘带可能是埋藏溶蚀另一相对较发育地区.     

塔里木盆地塔中45井区碳酸盐岩储层的深部流体改造作用

塔里木盆地塔中地区发育巨厚的下古生界海相碳酸盐岩,是该地区油气勘探的重要目标层系。塔中45井在上奥陶统灰岩储层内获得高产油气流。研究发现其含油气层段因萤石脉的改造而发育成为优质储层,这在已发现的塔中地区下古生界碳酸盐岩储层中为一独特储集体类型。综合多方面地质依据对萤石成因的分析结果表明,该储集层段是与该地区二叠纪岩浆作用有关的深部流体活动对碳酸盐岩储层改造的结果。深部流体通过溶蚀作用、交代作用和充填作用等对碳酸盐岩储层进行改造,形成深部流体改造型碳酸盐岩储集体。这一新的储集体类型的确立,对塔中地区下古生界碳酸盐岩层系油气勘探有着重要的现实意义。     

鄂尔多斯盆地东北部热液流体及其对储层的影响

<正>热液流体通常是指来自地壳深部、温度比所经围岩地层温度高的地质流体[1],通常从地层深部向浅部沿断裂运移[2]。由于热液流体富含CO2等多种挥发分以及阴阳离子,并携带大量热能,可通过与储层岩石矿物发生化学反应。其中储层中不稳定的矿物成分遭受溶蚀改造形成溶蚀孔,改善储层物性和流体渗流特征,形成优质储层[3]。近年来,深部热液流体对油气储层的影响引人瞩目,国内外学者做了很多相关方面的研究。前人对加拿大西部以及日本含油气盆地碳酸盐储层研究表明,优质储层发育与深部热液流体改造     

碳酸盐岩中地开石的分布特征及其成因

塔里木盆地巴楚-麦盖提地区石炭系小海子组碳酸盐岩中存在大量地开石,利用X射线粉晶衍射对该矿物进行了鉴定,利用阴极发光显微镜和扫描电镜对地开石的形态与分布进行了研究。地开石晶体为短柱状,晶体大小约3~13 μm,分布在溶蚀孔、白云石晶间孔和缝合线的溶解段中。经岩石薄片和阴极发光观察,发现在地开石出现的岩样中存在萤石。地开石与萤石组合的出现,表明该地区小海子组存在着热液活动。经统计,地开石和萤石通常富集于某一层,可追踪热液流体来源的深度。由于地层中未见地开石的前身矿物,并且在温度低于100℃的地层中也出现了地开石,推断该区地开石为热液成因。热液流体不仅为地开石形成创造了条件,还导致了小海子组碳酸盐岩产生大量溶蚀孔隙。热液与岩石间的水岩反应导致萤石交代白云石,溶孔壁白云石重结晶。通过对储层物性数据的分析,表明热液溶蚀能明显增加孔隙度,但萤石和地开石的形成对孔隙度起破坏作用。热液溶蚀是小海子组碳酸盐岩储层形成的重要机理,对指导该区油气勘探具有实际意义。     

元坝地区长兴组储层溶蚀作用期次与机制研究

溶蚀作用是元坝地区长兴组碳酸盐岩储层形成的关键,本文通过区内长兴组岩芯及岩石薄片观察,岩石学特征与地球化学特征研究充分结合,认为元坝地区长兴组储层存在着三期溶蚀作用,不同期次溶蚀作用产物的岩石学特征和地球化学特征明显有别。第Ⅰ期溶蚀作用发生于同生期-成岩早期,成岩流体为海岸带大气降水,遵循高频层序界面、层序不整合界面、礁滩控制的大气水溶蚀作用机制;第Ⅱ期溶蚀作用发生于晚三叠世-中侏罗世的埋藏过程中,相当于中成岩早期阶段,成岩流体为上二叠统地层内部流体,溶蚀作用与烃源岩系有机质热演化释放的有机酸进入成岩流体有关;第Ⅲ期溶蚀作用发生于晚白垩世-古近纪的埋藏过程中,相当于成岩晚期阶段,成岩流体为长兴组地层内部来源或中下三叠统来源流体,或为深部热液流体,溶蚀作用遵循深埋藏条件下构造作用驱动的多类型溶蚀作用机制。第Ⅰ期、第Ⅱ期溶蚀作用形成的储渗空间对于液态原油运移进入长兴组聚集成藏(古油藏)具有重要意义,第Ⅲ期溶蚀作用形成的储渗空间对于现今天然气成藏具有重要意义。     

塔中地区热化学硫酸盐还原作用对深埋白云岩储层的改造

塔里木盆地塔中地区深埋碳酸盐岩储层显示出极强的非均质性。如灰岩地层孔隙度极低,而含酸性气藏的白云岩储层最大孔隙度高达27%。然而,造成这些现象的原因仍然不清楚。通过岩芯、薄片、扫描电镜观察,结合流体包裹体均一温度、盐度分析,方解石、白云石的碳氧同位素测定,试图解决这一问题。前人研究认为,塔中地区碳酸盐岩优质储层分布主要受控于原始沉积条件（如高能的礁滩相）和表生溶蚀,热液活动和断裂活动也起到重要作用。然而,多期流体活动和成岩作用导致大量同生期和表生期形成的溶蚀孔洞被破坏。在某些井区（如ZG9井和TZ75井）,埋藏溶蚀作用可能对优质储层形成起到重要作用。在寒武系和奥陶系岩芯中发现了大量硬石膏、重晶石、黄铁矿、沥青、方解石等,方解石交代硫酸盐,方解石具有较高的均一温度及较低的碳同位素值说明其形成与热化学硫酸盐还原作用（TSR）有关。在发生TSR的白云岩井段,储层物性较好,说明TSR可能对深埋储层的改善具有促进作用。这些认识有助于指导深层寒武系碳酸盐岩储层的进一步勘探。     

四川盆地北缘灯影组储层中多期流体充注及效应

热液流体改造是优质碳酸盐岩储层发育的一个重要因素,许多深埋优质碳酸盐岩储层中次生溶孔的形成,均被归功于各种成因的侵蚀性流体对碳酸盐岩的溶蚀作用(Hill,1995;Wang etal.,2011)。热液流体除对碳酸盐岩产生显著的溶蚀作用外,还能在一些先存孔洞或裂缝中沉淀出不同类型的矿物或矿物组合,使已有的孔隙空间被部分地充填或完全地充填,从而使优质储层     

塔中地区寒武系-奥陶系碳酸盐岩Sr元素和Sr同位素特征

使用VG354固体同位素质谱仪对中1、中4井的25个碳酸盐岩样品做了Sr同位素测试, 并利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS) 对塔中地区4口井共109个碳酸盐岩样品测试了Sr、Mn元素的含量.通过对Sr、Mn元素含量分析, 及中1、中4井碳酸盐岩的Sr同位素组成分析, 对比全球奥陶系海相碳酸盐的Sr同位素分析结果及演化趋势, 得出了如下认识: (1) 塔中地区奥陶纪87Sr/86Sr比值与全球海水Sr同位素演化趋势基本一致, 具有随时间下降的总体趋势, 这与广阔陆表海和有关的沉积物对放射性成因锶的封存作用有关, 说明海平面变化和白云岩化作用仍然是该区海相碳酸盐岩锶同位素组成与演化的主要控制因素; (2) 塔中地区早奥陶世的87Sr/86Sr比值与全球海水Sr同位素比值相当, 说明该区早奥陶世碳酸盐岩成岩环境为正常海水, 且早奥陶世87Sr/86Sr比值有单调降低的规律, 说明与海平面变化有关; (3) 塔中地区晚奥陶世87Sr/86Sr比值比全球海水高, 其原因是白云岩化作用和晚奥陶世盆地抬升近地表水带来高87Sr/86Sr比值, 且晚奥陶世87Sr/86Sr比值为整体升高的趋势; (4) 塔中地区奥陶纪碳酸盐岩中Mn元素含量变化不大, 反映了塔中地区奥陶纪成岩环境主要为浅水相, 但也有深水相, 白云岩化对其影响不大; (5) 塔中地区奥陶纪碳酸盐岩中Sr元素含量变化较大, 反映该时期该区碳酸盐岩成岩流体主要为海水, 但也有混合水, 白云岩主要为Ⅲ类白云岩和Ⅰ类白云岩.      

塔里木盆地塔中45井油藏萤石化特征及其对储层的影响

塔中4 5井油藏是位于塔中地区中上奥陶统碳酸盐岩地层中的一个油藏,其储层中发现有大量的被原油充填的萤石脉。岩芯和镜下观察表明,萤石是通过交代方解石形成的,与萤石共生的有大量的热液矿物,如石英、黄铁矿、绿泥石等。萤石中的流体包裹体可分为两期:一期为原生包裹体,均一温度主要为2 6 0～310℃,最高达330℃,为萤石形成时的热液流体温度;另一期为次生包裹体,均一温度主要为10 0～130℃之间,含有大量有机包裹体,代表油气运移成藏的温度。矿物组合和原生包裹体均一温度特征表明萤石的形成与塔中地区热液活动有关。理论计算表明,萤石交代方解石后体积要减少33.5 % ,这将在很大程度上使储层的孔隙度增加。实际岩芯和镜下观察也发现,萤石中有大量的粒间孔隙,并被原油所充填。因此认为,塔中地区的热液活动以及萤石的沉淀在很大程度上改善了储层的储集性,使其更有利于油气的聚集。     

热液流体活动的识别方法及油气地质意义研究进展

基于大量的文献调研,归纳总结了热液流体活动的识别方法,并系统梳理了热液活动对油气成藏的影响。目前热液流体活动的主要识别方法可归纳为3大类,分别为岩石矿物学特征组合法、温感参数异常法、地球化学元素含量异常法。在具体应用时,应尽可能选取多种方法进行综合判识。热液流体活动对油气成藏的影响体现在4个方面：深部热液流体通过提供烃源岩成熟演化所需要的热能、外源氢和催化剂等方式为烃类物质的形成创造了良好的条件;热液流体对油气储层的影响既有建设性也有破坏性,以热液溶蚀的建设性为主;深部热液流体可以增强盖层封闭性;热液流体可促进烃源岩生烃并形成生烃增压,从而促进油气的初次运移,热液流体的溶蚀作用可改善储层物性进而促进油气的二次运移。     

塔中地区奥陶系鹰山组埋藏岩溶期次及其对储层的贡献

利用岩心、薄片、测井以及地化分析测试资料,研究塔中地区奥陶系鹰山组深部碳酸盐岩的埋藏岩溶作用特征、期次及对储层分布的控制机理。研究表明,在鹰山组中共识别出三期不同发育规模、程度和缝洞发育特征的埋藏岩溶作用。第一期发生于晚加里东期至早海西期,在全区均有分布,但其溶蚀作用较弱;第二期发生于晚海西期至印支期,受构造作用、先期孔洞层和有利沉积相带的控制明显,并且可能与晚海西期岩浆热液活动有关,形成的缝洞多为方解石和萤石充填;第三期发育于喜山期,受走滑断裂和裂缝发育的控制,形成的缝洞多为轻质原油和天然气充填;整体上深部埋藏溶蚀作用常与有机质热演变过程中伴随的酸性流体及热液溶蚀碳酸盐矿物有关,主要沿先期孔洞层及断裂发生溶蚀作用,具有期次多、规模不等、近端溶蚀及远端胶结等特性,形成的溶蚀孔洞具有对原有缝洞系统的继承性,是储层形成及优化改造的关键因素。     

同生-准同生期大气淡水溶蚀对微生物碳酸盐岩储层的控制作用:以塔里木盆地下寒武统为例

微生物碳酸盐岩是中国震旦-寒武纪古老地层的重要组成部分,勘探已经证实微生物碳酸盐岩可以形成储层,明确这类储层成因并进行有效预测对于古老碳酸盐岩勘探有重要意义.然而针对塔里木盆地寒武系微生物碳酸盐岩储层成因,尚未形成统一的认识,不同学者提出了诸如同生-准同生期溶蚀、埋藏/热液溶蚀或多种流体综合作用等成因解释.本次研究选择...     

塔中北坡中-下奥陶统碳酸盐岩缝洞方解石充填物地球化学特征差异及其对储层的指示意义

方解石胶结充填孔洞及裂缝是破坏塔中北坡中-下奥陶统碳酸盐岩储层储集空间最主要的成岩作用,工区单井取心段发育的孔洞和裂缝中存在大量的方解石充填物。通过对中石化塔中北坡矿权区8口单井的孔洞及裂缝方解石充填物取样,基于镜下薄片、阴极发光、碳氧同位素、包裹体以及稀土元素等特征的综合分析表明,一间房组孔洞方解石充填物在保留原始海源流体信息的同时遭受了大气淡水的影响,指示一间房组存在较为典型的(准)同生期大气水溶蚀作用,形成了早期溶蚀孔洞,储集空间为早期充填残余孔;鹰山组裂缝方解石充填物基本不具有同期海相方解石的特征,地球化学特征显示其属于热液成因,反映鹰山组储集空间分布受构造热流体控制,且在彼此相邻、性质相似的2条走滑断裂带内部,构造热流体具有同源性。     

塔里木盆地塔中上奥陶统碳酸盐台地高频层序控制的早期成岩作用及其对储层分布的影响

上奥陶统良里塔格组碳酸盐岩是塔里木盆地塔中地区重要的油气储层。在碳酸盐岩岩石学、微相和测井曲线分析基础上,将塔中良里塔格组划分为5个四级层序、15个五级层序,建立了高频层序地层格架。显著的选择性溶蚀,悬垂型、新月型等大气水胶结物的发育,溶蚀孔壁较弱的阴极发光特征,粒内与粒间胶结物较低的Fe、Mn含量,亮晶颗粒灰岩的δ13C、δ18O与泥晶灰岩接近等特征表明,塔中地区Ⅰ号断裂带附近准同生期大气水溶蚀作用以及早期海水胶结作用普遍发育。对比分析显示大气淡水透镜体均发育于高频层序向上变浅旋回的顶部,即高频层序格架制约了早期成岩作用的形成分布。现在保存的早期成岩溶蚀孔面孔率可达到4%~5%,因此早期溶蚀孔的发育为晚期溶蚀改造提供了流体活动空间和条件,对碳酸盐岩有效储层的产出具有重要控制。综合分析提出,塔中Ⅰ号断裂坡折带TZ54-TZ826和TZ72-TZ62-TZ24井区等高陡型台缘是同生-准同生溶蚀孔发育的有利储层区。     

方解石与含硅流体的水-岩反应实验及其对“硅化碳酸盐岩”储层成因的启示

近年来的油气勘探表明, 含硅热液是碳酸盐岩层系中一种重要的溶蚀性流体, 查明其与碳酸盐岩的水-岩反应机理是揭示“硅化碳酸盐岩”储层发育机制并实现储层分布预测的基础和关键问题之一。文章采用熔融毛细硅管和水热反应釜为反应腔,开展了200~375℃范围内方解石和含硅流体的水岩反应实验。利用原位拉曼光谱技术在线描述反应过程中体系组成的变化,对于淬火后的固相样品,则采用扫描电镜—能谱分析进行形貌观测和成分鉴定。首先,查明了含硅流体与方解石脱碳反应发生的温度条件。方解石和含硅流体在275℃以上反应形成CO₂,固相为非硅灰石的钙硅酸盐,其结构有待进一步揭示。该结果表明单纯的硅质组分难以在储层温度条件下与灰岩发生反应;其次,提出高盐度、富CO2流体作用是造成灰岩溶蚀的重要因素;最后, CO₂的存在能够促进硅质（含石英）沉淀。在上述实验认识的基础上,结合前人研究结果探讨了塔里木盆地顺托果勒地区“硅化碳酸盐岩”储层的发育机制。含硅热液沿深大断裂上移,途径震旦系—下奥陶统白云岩层系,其中的硅质组分将与白云石反应形成富镁硅酸盐和CO₂。CO₂是重要的酸性组分,有利于鹰山组碳酸盐的溶蚀和孔隙的保存。流体温度和压力的降低以及CO₂的存在促进了石英沉淀,并形成了大量的石英晶间孔隙。     

塔里木盆地深部流体对碳酸盐岩储层影响

塔里木盆地地质历史上发生了强烈的岩浆—火山作用,喷出岩和侵入岩在多条野外剖面上可以见到,并被大量的钻井所揭示。伴随岩浆—火山作用会有大量的深部流体活动。盆地内部众多的深大断裂,包括隐伏基底断裂和盖层基底断裂,以及与之相连的小的断裂和裂缝构成了深部流体活动的必要通道。在深部流体作用下,下古生界碳酸盐岩产生了显著的溶蚀作用,溶蚀形成密集的针状孔隙或几毫米大小的小型溶孔,这些溶蚀孔隙对碳酸盐岩储层储集空间改善有着积极的意义。除溶蚀作用外,深部流体还在碳酸盐岩的裂缝或孔隙中沉淀形成多种典型的矿物,如方解石、石英、白云石、萤石、闪锌矿、黄铁矿等;这些矿物通常以几种类型矿物组成的矿物组合出现,如在塔北的沙15井可以见到石英、白云石和萤石组合产出,在塔中的塔中45井可以见到方解石、萤石、石英组合产出,在塔中12井可以见到闪锌矿、黄铁矿和绿泥石的组合产出。深部流体作用还使断裂附近的白云岩发生重结晶作用成为浅灰色/白色的中粗晶白云岩,以塔北的沙15井和巴楚三岔口剖面的重结晶白云岩最为典型。重结晶后的白云岩产生大量的晶间孔隙;并且重结晶过程中深部流体还对白云岩产生溶蚀形成大量的溶蚀孔隙,对白云岩储层改善起着重要的作用。