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。     

沁水盆地煤系地层页岩气储层特征及评价

沁水盆地是我国重要的含煤盆地,不仅其煤炭及煤层气资源丰富,在上古生界石炭纪-二叠纪地层中还有大量页岩发育。而目前,针对该地区页岩地层的相关研究极少,该地区页岩气资源是否具有勘探开发潜力有待深入而细致的研究。本文以沁水盆地上古生界石炭系-二叠系海陆交互相页岩储层为研究对象,通过薄片鉴定、X线衍射分析、氩离子抛光扫描电镜分析、核磁共振、氦气吸附等实验方法,研究了富有机质页岩储层有机质含量、类型、成熟度等有机地化特征以及储集空间类型、物性、矿物组成、孔隙结构等储层特征。在此基础上,对研究区页岩储层的勘探开发潜力进行了评价。结果表明：沁水盆地石炭纪-二叠纪富有机质页岩储层中发育形态各异的不同类型孔隙及微裂缝。其中,矿物基质孔十分发育,主要包括有呈片状、三角形及不规则形态的粒间孔和晶间孔等;而有机质孔不发育,呈点状,偶见椭圆型。从孔隙结构上看,孔隙具有较大的比表面积,主要分布在2.84~6.44 m2/g,平均值为4.26 m2/g。平均孔径分布在3.64~10.34 nm,以中孔隙发育为主。从矿物组成来看,各矿物含量比例适中,黏土矿物含量较高,达到57.5%,有利于微孔隙发育和页岩气的吸附;以石英及长石为代表的脆性矿物含量较高,达到41.3%,易于后期压裂造缝。从有机地化特征来看,有机碳含量高,有机质类型以腐泥腐殖型为主,且受中生代异常地温场控制,有机质热成熟度高,有利于页岩气的生成和吸附存储。总体来说,虽然研究区石炭纪-二叠纪页岩储层埋深浅,但有机地化参数、矿物组成、孔隙发育及结构特征都有利于页岩生烃和页岩气储存,具有较大的勘探与开发潜力。     

沉积盆地铀-油(气)共生机理

产于含油(气)盆地中的地浸砂岩型铀矿床与油(气)关系密切,在空间上常与油(气)藏呈共生关系。文章认为其成矿条件和控矿因素相似,并且具有成因联系是二者共生的主要原因。砂岩型铀矿和油(气)藏具有相似的成矿大地构造背景、岩相古地理条件、容矿地层、岩性圈闭、构造控矿条件和有机质基础;在成因上油(气)中的不同组分及其次生矿物对铀有重要的吸附和还原作用,是铀沉淀富集的重要因素之一,铀等放射性元素的存在也有利于油气的生成。由于成矿机理的差异性,砂岩型铀矿与油(气)藏属于异体共生矿床,二者的产出位置并不完全重叠,砂岩型铀矿的产出位置往往更靠近盆缘,且在油(气)储层上方,或以单一矿种产出。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗探区二叠系下石盒子组盒1段致密砂岩气层测井评价方法

通过储层"四性"关系研究,分析了鄂尔多斯盆地北部杭锦旗探区致密砂岩储层岩性对物性的控制作用及测井曲线对储层岩性、物性和含气性的响应特征。认为二叠系下石盒子组盒1段砂岩石英含量、粒度和孔隙结构是影响物性和含气性的主要因素,储层"四性"关系具有砂岩粒度与石英含量控制物性、物性控制含气性的基本特点。利用交汇图版法与双孔隙度曲线叠合法对研究区二叠系下石盒子组盒1段气层进行了综合识别。根据储层的岩性、物性、孔隙结构等参数,结合单井测试产能特征,将杭锦旗探区二叠系下石盒子组盒1段气层划分为3类进行综合评价,气层以Ⅱ类为主,其次为Ⅰ类。     

真三轴气固耦合煤体渗流试验系统的研制及应用

为了更真实地模拟煤岩在掘进巷道迎头等环境下的应力状态,研究三向应力环境下煤岩的损伤变形及瓦斯渗流情况,自主研发了真三轴气-固耦合煤体渗流试验系统。该装置主要由真三轴压力室、液压伺服系统、气体渗流系统和监测与控制系统组成,采用的试件尺寸为200 mm×100 mm×100 mm,可施加的最大轴压(?1)为70 MPa、最大侧压（?2）为35 MPa、最大侧压（?3）为10 MPa、最大瓦斯压力为6 MPa。该装置具有以下特点：(1) ?1、?2采用刚性压头加载,?3采用柔性加载,三向应力分别独立加载;(2) 设计了刚柔性压头及传压滑杆,使得?1与?2方向压头在同时加载过程中互不干扰;(3) 通过伺服液压系统控制加载功能,使得装置性能稳定,应力与位移加载精确,易于控制;(4) 气体渗流系统采用蜂窝孔对试件进行面通气,确保试件进气端瓦斯压力均匀分布;(5) 采用多种高精度传感器进行监测,实时记录煤体所受应力值、变形量及瓦斯渗流量。用两种不同应力路径下的渗流试验对该系统准确性和可靠性进行了验证,结果表明,该装置性能稳定可靠。该装置可用于揭示煤与瓦斯在三向应力条件下的耦合作用机制,为防治瓦斯灾害及研究瓦斯抽采提供了可靠的试验基础。     

Large‐scale poroelastic fractured reservoirs modeling using the fast multipole displacement discontinuity method

An effective approach to modeling the geomechanical behavior of the network and its permeability variation is to use a poroelastic displacement discontinuity method (DDM). However, the approach becomes rather computationally intensive for an extensive system of cracks, particularly when considering coupled diffusion/deformation processes. This is because of additional unknowns and the need for time‐marching schemes for the numerical integration. The Fast Multipole Method (FMM) is a technique that can accelerate the solution of large fracture problems with linear complexity with the number of unknowns both in memory and CPU time. Previous works combining DDM and FMM for large‐scale problems have accounted only for elastic rocks, neglecting the fluid leak‐off from the fractures into the matrix and its influence on pore pressure and stress field. In this work we develop an efficient geomechanical model for large‐scale natural fracture networks in poroelastic reservoirs with fracture flow in response to injection and production operations. Accuracy and computational performance of the proposed method with those of conventional poroelastic DDM are compared through several case studies involving up to several tens of thousands of boundary elements. The results show the effectiveness of the FMM approach to successfully evaluate field‐scale problems for the design of exploitation strategies in unconventional geothermal and petroleum reservoirs. An example considering faults reveals the impact of reservoir compartmentalization because of sealing faults for both geomechanical and flow variables under elastic and poroelastic rocks. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

楚雄盆地铜、盐、有机质相互作用与砂岩铜矿生成

矿床的有机地球化学研究表明:楚雄盆地含煤、含铜和含膏盐建造中的有机质在来源、类型和成熟度上是不一致的。成岩期干酪根降解形成的短链羧酸是矿源层中铜活化的重要因素,石油烃是矿质搬运的重要载体。改造成矿期,天水淋滤膏盐展形成富SO_4~(2-)的下渗氧化性流体,为改造成矿提片供了硫源。另一方面,来自基底的含矿流体沿同生断裂上涌,混染煤系地层形成还原性流体,沿次级断裂进入到高渗透的砂岩储集层。当两种流体在砂岩中相遇时,发生氧化-还原作用而形成改造期矿体。     

地洼盆地砂岩铜矿床成矿作用的化学动力学和热力学研究

对我国南方中新生代地洼盆地中的砂岩铜矿床进行了化学动力学与热力学的理论与实验研究。矿源岩中以辉铜矿和黄铜矿最有利于溶解和迁移，ＮａＣｌ对Ｃｕ的溶解和含矿流体的形成起了催化作用。溶液中Ｃｕ以络合物的形式迁移，其中以一价铜氯络合物为主；温度的降低和溶液中性化导致了络合物的失稳、分解和铜矿物的沉淀。铜矿物的化学动力学和热力学制约了砂岩铜矿中以辉铜矿为主及矿床分带的形成。     

中国不同气候带盐风化作用的地貌特征

盐风化作用是地球表面普遍存在的一种物理风化作用,由于盐类的周期性结晶作用而造成地表岩石和建筑材料的破坏,形成诸如风化穴或蜂窝石构造等地貌景观。盐风化作用也是差异风化的主要表现形式之一。然而,到目前为止盐风化作用在中国地学界仍然被严重忽视,以至于盐风化作用造成的地貌景观常常被地学研究者和科普人士误读为海浪冲蚀、流水侵蚀、风蚀作用等。经过近十年的野外观察与探讨,笔者等对盐风化的形成机理和表现形式有了深入的理解。本文以中国境内东部海岸带、华北半干旱区、西北干旱区和东南湿热气候带基岩露头为例,系统地分析了盐风化作用的机理及其在不同气候带的表现形式。盐风化的必要条件是:适当的可溶性盐类(如Na_2SO_4、NaCl等)供应、周期性的干湿交替和温度变化。盐风化作用主要在发育可渗性孔隙的砂砾岩类和富含微裂隙的花岗岩类之露头表面表现明显,可以形成特征显著的盐风化穴。盐风化作用形成的地貌景观在东部海岸带和西北干旱区表现尤为明显,常常形成蜂窝石构造和大型风化穴,与风蚀作用的痕迹明显有别;而在华北半干旱区和南方湿热气候带虽然受到降雨等其他因素的影响而常常遭受改造、叠加甚或清除,但在某些露头区仍然保留有重要的识别标志,形成大型风化穴以及小型蜂窝石构造。笔者等强调:地表各种地貌景观形成过程中都有盐风化作用的贡献,而建筑物和景观保护也必须考虑到盐风化作用的影响。建议地学同仁重视盐风化作用的普遍性和重要性,在相关教材中补充更新盐风化的概念,并以科普的方式通过多种媒体纠正过去的错误认识。