生物碎屑灰岩差异成岩及储集层特征:以伊拉克HF油田白垩系Mishirif组为例*

中东地区白垩系Mishirif组以生物碎屑灰岩为主,其形成于温暖潮湿的环境中。综合利用岩心、铸体薄片、全岩分析、常规物性及高压压汞等资料,以伊拉克HF油田Mishrif组为例,开展生物碎屑类型、分布特征、差异成岩及储集层特征等研究。Mishrif组灰岩中生物碎屑以底栖有孔虫、非固着类双壳类、厚壳蛤和棘皮动物为主,含少量苔藓动物、藻类与海绵动物,其含量、类型及大小对沉积环境有重要指示意义。沉积环境决定岩石组分与结构的差异,在此基础上成岩作用控制岩石的孔隙结构与物性特征。生物碎屑主要经历了不同程度海水环境的泥晶化和生物钻孔、大气淡水环境的溶蚀和胶结、埋藏环境的压实压溶和颗粒破裂作用。以底栖有孔虫和非固着类双壳类碎屑为主的低能沉积环境具有“弱溶蚀、强胶结、强压实”的成岩特征,主要发育微孔、晶间孔及粒内孔,孔喉分布呈偏细态细微喉单峰型,物性较差;以厚壳蛤和棘皮动物碎屑为主的高能沉积环境具有“强溶蚀、弱胶结”的成岩特征,主要发育铸模孔、粒间孔及粒间溶孔,孔喉分布呈偏粗态中粗喉极宽峰型,是Mishrif组最有利储集层。以HF油田Mishrif组为代表的白垩系生物碎屑灰岩在中东地区发育广泛,故上述成果对于该地区生物碎屑灰岩油气开发具有重要意义。     

海水电沉积作用碳酸钙结晶与珊瑚骨骼晶体的比较

电沉积促进珊瑚生长和岸礁修复技术是国际上常采用的生态修复方法,但电沉积技术中电流条件与沉积晶体之间的关系却鲜有研究,关于其形成的电沉积物的晶体结构的报道更是少有。本文探索了在不同电流密度的条件下海水形成碳酸钙晶体的特点,并与珊瑚骨骼晶体进行了对比。本实验设置了300、600、900和1200 m A/m2四组电流密度,在海水中进行5 d电沉积反应,实验后称量了阴极上形成的电沉积物质量,用扫描电子显微镜和X-射线衍射分析了电沉积物中晶体特点并与珊瑚骨骼进行了比较。结果发现,随着电流密度增大,电沉积物质量增加,电流密度为600 m A/m2条件下电沉积物形成的速率与南海的滨珊瑚的生长速率相当。在各个电流密度梯度条件下形成的晶体均与珊瑚骨骼的晶体结构相似。较低电流密度下电沉积物中碳酸钙比例较高。其中,在电流密度为600 m A/m2的条件下,形成的沉积物碳酸钙文石比例最高,和珊瑚骨骼晶体最为接近。本研究为促珊瑚生长的电沉积技术提供了基础数据和理论。     

琼东南盆地北礁地区梅山组丘形反射特征

目前琼东南盆地北礁凹陷中中新统梅山组顶部丘形反射引起广泛关注,但对其成因有不同认识。本文通过高精度二维、三维地震、钻井资料,研究丘形反射的特征。研究表明北礁地区梅山组顶部发育近东西向展布的长条形丘体,丘间为水道,丘内为中-弱振幅的地震反射,与西南部强振幅水道砂岩形成鲜明的对比,波阻抗反演揭示丘内为低波阻抗,属泥岩范畴。梅山组塑性丘内地层发生重力扩展,在其上覆的脆性地层（强振幅砂岩和弱振幅泥岩）发育多边形断层,反推出梅山组形成于深水环境,丘为泥丘,沉积环境分析也认为北礁凹陷中中新世为半深海沉积,梅山组的丘-谷分别对应上覆地层的谷-丘,认为是底流剥蚀/沉积成因。本文的研究对南海北部丘形反射的认识有重要意义,并可降低油气探勘风险。     

天山乌苏段火山泥元素组成及含量分析

采用能量色散型X射线荧光光谱分析（EDXRF）对新疆乌苏天山泥火山土壤样品的元素含量进行了测定。采用单指标评价指数法和内梅罗综合指数法,对新疆天山乌苏段火山泥中的重金属的种类和含量进行了研究,结果显示：Cd、As、Cu元素的含量达到土壤环境质量评价的二级标准,Hg、Pb、Cr、Zn、Ni元素的含量达到土壤环境质量评价的一级标准,乌苏天山火山泥综合评价达到二级标准。将火山泥的元素含量与新疆地区不同土质的土壤元素含量进行比较,与干旱区不同省份的土壤元素含量进行比较,分析了火山泥元素组成及含量的成因。     

柴达木盆地西部新生界陆相湖盆碳酸盐岩沉积环境与沉积模式*

利用野外露头、岩心、测井录井和分析化验资料,对柴达木盆地西部(简称“柴西地区”)新生界干柴沟组湖相碳酸盐岩进行了研究,划分了其沉积微相类型,研究了其分布规律,分析其形成环境和控制因素,并建立了相应沉积模式。该区湖相碳酸盐岩在垂向上与碎屑岩频繁互层,湖相碳酸盐岩包括颗粒灰岩、藻灰岩、泥晶灰岩和混积岩4大类11种,划分出了灰泥坪、颗粒滩、藻丘(礁)、浅湖湾以及(半)深湖泥灰岩相等5种沉积微相。通过分析不同碳酸盐岩及其微相时空展布特征,认为其发育主要受控于湖盆构造运动、湖平面变化、陆源碎屑注入、古气候与古水介质条件、古地貌与古水深环境,并在此基础上建立了柴西湖相碳酸盐岩的沉积模式。研究认为柴达木盆地西部干柴沟组沉积时期,湖盆为典型咸化湖盆,构造活动相对稳定,湖平面上升达到峰值。碳酸盐岩主要发育在湖侵期,高频湖平面变化形成了碳酸盐岩与碎屑岩频繁互层。在枯水期,盆地坡折处发育碎屑岩滩坝或三角洲前缘沉积;在湖侵期,盆地坡折处发育了鲕粒滩及藻灰岩,盆地洼陷区发育泥灰岩或灰质泥岩。     

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。     

显生宙碳酸盐岩中燧石结核的几种成因模式

显生宙以来,碳酸盐岩地层中有燧石结核产出的现象十分普遍。现有研究认为,硅质生物壳体是燧石结核最主要的硅质来源,随着地质历史上主要硅质生物类型的演变,燧石结核的产出环境逐渐从浅水变为深水。不同地区不同层位的燧石结核往往具有一些共同特征,包括呈孤立分散的结核状产出、硅质选择性交代方解石颗粒而保留晶形完好的白云石、硅质矿物具有隐晶硅质-微晶石英-粗晶石英的规律性变化等。基于上述主要特征及不同研究实例的特点,前人总结出了有机质氧化模式、半透膜模式、混合水硅化模式、重结晶应力控制交代模式等燧石结核成因模式,从不同角度对燧石结核的典型特征进行了解释。然而由于燧石结核成因的复杂性及其可形成于沉积-成岩的不同阶段,各个成因模式均存在一定的局限性,只可用于解释部分地质特征。鉴于燧石结核对研究区的沉积环境、成岩历史等具有很好的指示作用,对其成因的研究具有重要意义,尽管上述模式的提出时间较早,但针对特定问题的研究非常深入,在以后的研究中应加以借鉴。     

塔河油田二区奥陶系优势储集体特征及控制因素

塔河油田二区奥陶系碳酸盐岩油藏储集体类型由缝洞型、高能微孔隙型、压溶孔缝型组成。通过岩心薄片观察并结合地震、测井、录井和试油等资料,查明了受次生溶蚀作用控制的岩溶缝洞型、受高能沉积相带控制的微孔隙型和受压溶作用及白云化作用控制的压溶孔缝型储层的特征和分布,并且识别出溶蚀孔洞、溶蚀缝、构造缝、粒内孔、粒间孔、铸模孔、晶间孔、晶内孔、缝合线和微裂缝10种储集空间。实际上,上述储集体主要为高能沉积相带形成的颗粒灰岩演化而成,这些颗粒灰岩经过埋藏压实和胶结等作用形成了以次生微孔隙为主的微孔隙型储集体,经过压溶和白云岩化作用形成了受成岩演化控制的压溶孔缝型储集体,在塔北奥陶系岩溶期形成了岩溶缝洞型储集体。塔河油田二区南部受沉积相展布和成岩作用影响,颗粒灰岩和云斑状灰岩发育;北部古隆起风化剥蚀作用较强,发育大型溶洞储层;东部斜坡带古河流发育,溶蚀缝洞储层多沿古河道分布;西部受深大断裂控制,溶蚀孔洞沿断裂垂向发育。     

Numerical estimation of carbonate rock properties using multiscale images

Characterizing the pore space of rock samples using three‐dimensional (3D) X‐ray computed tomography images is a crucial step in digital rock physics. Indeed, the quality of the pore network extracted has a high impact on the prediction of rock properties such as porosity, permeability and elastic moduli. In carbonate rocks, it is usually very difficult to find a single image resolution which fully captures the sample pore network because of the heterogeneities existing at different scales. Hence, to overcome this limitation a multiscale analysis of the pore space may be needed. In this paper, we present a method to estimate porosity and elastic properties of clean carbonate (without clay content) samples from 3D X‐ray microtomography images at multiple resolutions. We perform a three‐phase segmentation to separate grains, pores and unresolved porous phase using 19 μm resolution images of each core plug. Then, we use images with higher resolution (between 0.3 and 2 μm) of microplugs extracted from the core plug samples. These subsets of images are assumed to be representative of the unresolved phase. We estimate the porosity and elastic properties of each sample by extrapolating the microplug properties to the whole unresolved phase. In addition, we compute the absolute permeability using the lattice Boltzmann method on the microplug images due to the low resolution of the core plug images. In order to validate the results of the numerical simulations, we compare our results with available laboratory measurements at the core plug scale. Porosity average simulations for the eight samples agree within 13%. Permeability numerical predictions provide realistic values in the range of experimental data but with a higher relative error. Finally, elastic moduli show the highest disagreements, with simulation error values exceeding 150% for three samples.     

Heterogeneous distributions of CO2 may be more important for dissolution and karstification in coastal eogenetic limestone than mixing dissolution

Mixing dissolution, a process whereby mixtures of two waters with different chemical compositions drive undersaturation with respect to carbonate minerals, is commonly considered to form cavernous macroporosity (e.g. flank margin caves and banana holes) in eogenetic karst aquifers. On small islands, macroporosity commonly originates when focused dissolution forms globular chambers lacking entrances to the surface, suggesting that dissolution processes are decoupled from surface hydrology. Mixing dissolution has been thought to be the primary dissolution process because meteoric water would equilibrate rapidly with calcium carbonate as it infiltrates through matrix porosity and because pCO₂ was assumed to be homogeneously distributed within the phreatic zone. Here, we report data from two abandoned well fields in an eogenetic karst aquifer on San Salvador Island, Bahamas, that demonstrate pCO₂ in the phreatic zone is distributed heterogeneously. The pCO₂ varied from less than log ?2.0 to more than log ?1.0 atm over distances of less than 30 m, generating dissolution in the subsurface where water flows from regions of low to high pCO₂ and cementation where water flows from regions of high to low pCO_2. Using simple geochemical models, we show dissolution caused by heterogeneously distributed pCO₂ can dissolve 2.5 to 10 times more calcite than the maximum amount possible by mixing of freshwater and seawater. Dissolution resulting from spatial variability in pCO₂ forms isolated, globular chambers lacking initial entrances to the surface, a morphology that is characteristic of flank margin caves and banana holes, both of which have entrances that form by erosion or collapse after cave formation. Our results indicate that heterogeneous pCO₂, rather than mixing dissolution, may be the dominant mechanism for observed spatial distribution of dissolution, cementation and macroporosity generation in eogenetic karst aquifers and for landscape development in these settings. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.