中国海相碳酸盐岩的分布及油气地质基础问题

中国海相碳酸盐岩在陆上与海域广泛分布,尤以陆上最具特色。中国大陆由小克拉通地块、微地块及其间的造山带镶嵌构成,发育于这些克拉通上的海相古生代盆地规模小、盆内分异明显、盆缘改造强烈,受中新生代巨厚沉积物覆盖,海相碳酸盐岩埋深大、热演化程度高,储集层非均质性强,油气成藏与分布复杂。自威远、靖边气田发现以来,尤其是近年塔河、普光、元坝、安岳等大型油气田发现以来,海相碳酸盐岩的油气勘探前景逐渐明朗。长期的勘探实践发现了海相碳酸盐岩发育礁滩体、白云岩、岩溶缝洞体、裂缝带等四类储集体,它们受沉积、成岩与构造演化的共同制约;礁/滩储层、斜坡区岩溶、风化壳岩溶、裂缝带均可大规模成藏。目前,海相碳酸盐岩的深化研究与持续勘探面临一系列重大难题。在基础科学层面,古老生物群落、古生态、古气候与古地理特征及其耦合关系,克拉通盆地的成因与构造-沉积分异机制,原始盆地面貌及其演化过程,沉积充填动力学等研究方面亟待加强;在油气勘探应用层面,在岩相古地理重建、碳酸盐岩台地边缘精细刻画与台地内部结构细化、碳酸盐岩储集层多期叠加改造机理、岩溶储集层成因分类、非均质碳酸盐岩储集层描述和评价技术等研究方面需要不断深入,在源-储配置、油气成藏过程、油气保存与调整再分配,油气富集规律方面需要深入探索。建议整体与动态研究海相碳酸盐岩层系的"成盆-成岩-成储-成藏"的全要素、全过程,厘定古裂陷槽、古台地、古隆起的分布,落实烃源岩、有利储集层(礁滩体、白云岩、顺层与层间岩溶、裂缝带等)的分布及其配置关系,构建符合实际的油气成藏模式,为油气资源潜力评价和有利区带预测奠定基础,促进中国海相碳酸盐岩油气勘探的持续发现。     

页岩储层可压裂性影响因素及评价方法

可压裂性是页岩在水力压裂中具有能够被有效压裂的能力的性质,是页岩开发中最关键的评价参数,影响因素包括页岩脆性、天然裂缝、石英含量、成岩作用及其他因素,目前常利用页岩矿物组成或岩石力学参数来表征,难以全面反映页岩在水力压裂过程中的综合性质。采用极差变换和经验赋值方法将参数标准化,使用层次分析法确定不同因数对可压裂性影响的权重,使用标准化值与权重系数加权得到可压裂系数的数学模型可对页岩可压裂性进行定量评价。可压裂系数越大,页岩可压裂性越强。采用该模型计算渝东南地区渝页1井龙马溪组页岩可压裂系数为0.485 5,Barnett页岩可压裂系数为0.484 4,总体处于同一水平;同时,使用该模型将页岩可压裂性分为3个级别,可压裂系数在0.132 0~0.282 0的页岩可压裂性低,水力压裂效果不佳;可压裂系数在0.282 0~0.456 7的页岩可压裂性中等,水力压裂能够取得较好的效果;可压裂系数在0.456 7~0.784 0的页岩可压裂性高,是优质的可压裂层。水力压裂应选择可压裂系数大于0.360 7的页岩。     

沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩气储层孔隙特征和孔隙结构

储层孔隙特征和孔隙结构是影响页岩气赋存与储集的重要因素。为评价海陆过渡相高演化煤系页岩储层性质与页岩气储集性能,应用扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和 CO₂气体吸附、微米CT扫描、核磁共振实验方法,对沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩气储层孔隙微观特征和孔隙结构进行了研究。结果表明,沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩样品中发育多种类型微观孔隙,常见粒间孔、粒内孔和微裂缝,有机质孔几乎不发育;武乡区块煤系页岩气储层样品孔隙总孔容分布在0.021 9~0.073 5 mL/g之间,平均值为0.039 9 mL/g,总比表面积主要分布在11.94~46.83 m²/g之间,平均为29.16 m²/g,其中介孔(2~50 nm)和微孔(<2 nm)是煤系页岩气储集的主要载体。煤系页岩中的高配位数孔隙数量越多,相应的孔容和孔比表面积越大,孔隙连通性越好;在孔隙数量和总孔容相差不大的前提下,山西组煤系页岩储层孔隙结构与连通性比太原组煤系页岩稍好。     

基于神经网络的页岩微纳米孔隙微结构分析的正则化和最优化方法

页岩气成藏机理与页岩内部孔隙结构紧密相关,对页岩孔隙结构的研究成为页岩气勘探开发技术中至关重要的一环。页岩内部不同结构体组分对X-射线的吸收能谱不一样,这样就导致观测数据是由不同页岩组分衰减不同波段的X-射线构成的。经过对CT图像分割,能够获得页岩微孔结构的图像,尤其是获得有机质中孔隙类别、形状、尺寸、空间分布、连通特性。本文利用同步辐射X射线扫描重构的页岩CT数据,研究并设计基于多能CT图像的神经网络图像分割技术和算法,以期得到页岩体三维结构特征及空间分布,可以为建立有机质种类和无机矿物组成与微纳孔隙特征的联系以及最终实现页岩气的资源储量评估和勘探开发提供技术支持。     

地震叠前反演方法预测页岩脆性指数在南川地区的应用

页岩气的有效开发依赖水平井的压裂效果,而页岩脆性是影响页岩压裂的关键因素。通过对比分析现有的3种脆性指数计算方法,即矿物脆性指数计算法、岩石力学脆性指数计算法、基于多元回归脆性指数计算法,优选基于多元回归的脆性指数计算法计算五峰—龙马溪组(简称龙马溪组)页岩储层脆性指数。以四川盆地东部南川地区龙马溪组海相页岩气为例,利用南川地区三维地震资料叠前反演方法,获取多元回归脆性指数计算方程所需的参数,预测页岩脆性指数。结果表明,在已有钻井矿物脆性指标约束下,叠前反演法计算的脆性指数平面预测效果较好,且与实际压裂数据具有较好的一致性,能够满足南川地区页岩气勘探开发的需要。     

贵州寒武系和石炭系页岩气开采对环境影响分析——以牛蹄塘组和打屋坝组为例

贵州页岩气地质资源量巨大,达到1.048×10~(13)m~3。其中寒武系牛蹄塘组与石炭系打屋坝组是重要储集层位。本文在研究牛蹄塘组页岩与打屋坝组页岩的地层结构、岩性和地球化学特征,以及储层特征的基础上,分析水力压裂方法对地下水含水层的破坏作用,建立了页岩气压裂开采导致地下水含水层、隔水层被破坏引起地下水污染模式,预测了压裂液返排地面可能造成地表环境污染的风险。同时,采取牛蹄塘组和打屋坝组页岩进行浸泡试验,试验结果表明,页岩在浸泡过程中,元素的浓度随着时间、温度的变化而变化,并呈现出一定的规律性,特别是As、Cd、Pb、Se、Co、Ba等元素呈显著浸出,据此分析了水力压裂法在开采页岩气的过程中可能会产生的环境污染问题。     

日本早白垩世非海相软体动物群组合

日本具有4个标志早白垩世的半咸水和淡水软体动物群组合:欧特里沃期—早巴列姆期的立川和菖蒲动物群组合,晚巴列姆期的濑林动物群组合和早阿普特期动物群组合。纯非海相下白垩统大量分布于日本东北部(本州岛北部)的部分地区,以及日本中部、西南部的内带。在日本东北部的部分地区以及日本西南部的外带(四国岛与本州岛中部),从巴列姆阶下部往上有一些海相地层夹在非海相层中,这为研究非海相动物群提供了准确的年代依据。生物组合之间在种一级水平上的区别,主要由环境的差异而引起。1)立川动物群组合(欧特里沃期—早巴列姆期),含有半咸水Hayamina naumanni组合和淡水Megasphaerioides okurodaniensis组合;手取群的Okurodani、Kuwajima和Izuki三个组内的淡水软体动物可与本动物组合相对比;2)菖蒲动物群组合(欧特里沃期—早巴列姆期),含有Eomiodon nipponicus组合;3)濑林动物群组合(晚巴列姆期),含有Costocyrena radiatostriata组合,可与手取群的Kitadani组和日本东北部关门群的Sengoku组以及Monomiyama组的淡水软体动物组合相对比;4)日比原动物群组合(早阿普特期),含有Costocyrena minor组合,关门群Wakamiya组的淡水软体动物可与本动物组合相对比。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组甜点页岩油微观赋存特征及成因机制

准噶尔盆地吉木萨尔页岩油是中国典型的陆相页岩油。通过场发射扫描电镜、激光共聚焦、纳米CT、核磁共振等实验技术联合对微纳米孔隙中页岩油赋存特征进行研究,结果表明甜点储层具有纳米—亚微米—微米全尺度含油特征。在微纳米尺度,油、水赋存特征表现为重质组分油附着于2~5 μm以上孔隙的孔壁及充填于2~5 μm以下的孔隙中,中质组分油赋存于2~5 μm以上孔隙的中央,孔隙水含量较少,呈孤立状赋存于2~5 μm以上孔隙的中央,并被中质组分油包裹。页岩油在微纳米孔隙中的赋存不仅受生烃超压充注控制,还受吸附作用及多期次成藏影响。孔隙表面润湿性由亲水润湿反转为亲油润湿是烃类发生吸附的主要原因,多期次成藏造成微纳米孔隙中油质差异及高的含油饱和度。早期生烃超压充注进储层的重质组分油在孔隙表面亲油润湿下吸附于孔隙表面,随着吸附层变厚,纳米级孔隙逐渐被充满,孔隙水被驱替到较大的孔隙中间;后期成熟的中质组分油以此方式进一步充注和调整。研究认为埋深较大的凹陷西部是有利勘探方向。微纳米孔隙中的重质组分油是未来页岩油提高采收率的方向。吉木萨尔页岩油微观赋存特征及成因机制可能具有普遍性,对于中国陆相页岩油的深入研究具有借鉴意义。     

浅论造山型金矿中碳质黑色页岩的来源及其在金成矿过程中的作用

碳质黑色页岩形成于各个不同地质历史时期的海洋缺氧水体中,通常可视作潜在的成矿物质来源,目前对于碳质黑色页岩的研究主要集中在传统能源矿产领域,其与金矿床相关成矿机制的关联尚缺乏系统性的深入研究.在总结近10年造山型金矿中碳质黑色页岩研究成果的基础上,归纳前人对碳质黑色页岩的来源、形成环境和过程、地球化学特征以及其与造山型金矿化的成矿物质来源、元素迁移—活化—沉淀机制关系的认识:①碳质黑色页岩主要形成于海洋静闭极度缺氧环境;②碳质黑色页岩比普通黑色页岩更富集金、银、钼、钒、镍和铬等稀有金属;③碳质黑色页岩能够通过地层的区域变质运动释放金元素进入深部变质成矿流体;④碳质黑色页岩通常相对其他岩层在构造活动中更易形成容矿构造并作为强力还原剂导致金的沉淀;⑤碳质黑色页岩能够作为显著的找矿标志指导找矿.然而,这些认识不仅与造山型金矿床的传统成因模式存在一定的差异,而且也将引起传统找矿勘查评价准则的改变.目前,我国对于造山型金矿床中碳质物的研究仍较为薄弱,亟待开展该领域的研究,为找矿勘察工作提供科学依据.