测井地质学前世、今生与未来——写在《测井地质学·第二版》出版之时

测井地质学以地质学和测井学的方法理论为指导,综合运用各种测井信息,来解决基础地质和石油地质的地质问题。经过数十年发展,测井地质学在油气勘探开发各个环节得到广泛应用。非常规油气的兴起使得测井地质学正面临多重挑战和全新探索,亟需建立针对非常规油气的测井地质学综合方法理论体系。本文以《测井地质学·第二版》出版为契机,系统归纳了测井地质学的起源及发展历程、主要研究内容和研究方法流程。然后总结了测井资料与地震、地质信息的匹配性,并分析了不同探测特性测井方法纵向分辨率区间特征。在此基础上评述了测井地质学在井旁构造解析、沉积学特征研究、层序地层划分、地应力方向判别及大小计算、井壁裂缝识别与评价、烃源岩评价以及非常规油气“七性关系”综合评价当中的应用。但由于测井资料的负载能力有限性、测井与地质信息属性不对应性以及测井资料本身的多解性,使得测井地质学在测井—地质转换、非常规油气测井评价及其与人工智能融合方面还存在一定的问题。因此加强基础岩石物理研究,挖掘测井曲线中包含的地质信息,并与人工智能相结合,将拓展测井地质学研究的精度和广度,从而使其未来可更好地应用至非常规油气测井评价等实践工作中。     

云南沾益小米戛磷矿渔户村组磷块岩地球化学特征及成因分析

小米戛磷矿是云南曲靖沾益地区新发现的矿床。本文对该矿床渔户村组磷块岩的主量、微量和稀土元素地球化学特征进行研究,探讨沾益渔户村组磷块岩的成磷环境和成磷物质来源。研究表明小米戛磷矿磷块岩富SiO_2(28.50%～51.47%)、CaO(20.21%～34.31%)、P_2O_5(15.48%～25.42%)。磷块岩中Ba、Sr、Cu、Pb、Zn、V、Mo等元素富集,显示生物聚磷作用。磷块岩的Sr/Ba=0.10～1.40,U/Th比值大于1(1.35～4.15),表明磷块岩的形成可能有热液活动的参与。磷块岩稀土元素总量较高(148.84×10~(-6)～232.16×10~(-6)),经北美页岩标准化的稀土配分模式曲线近水平,但LREE/HREE=2.96～5.37,显示一定程度的轻稀土元素富集,进一步暗示磷矿的形成受热水沉积成矿作用与生物成矿作用共同控制。磷块岩中U元素高度富集(富集系数平均值8.84),V/Cr=1.08～3.01(平均值为2.12),Ce_(anom)=-0.50～-0.35,介于-0.5与-0.1之间,表明磷块岩形成于次氧化环境。综上所述,在早寒武世渔户村期的潮坪-泻湖环境,磷质沉积物发生胶结作用形成初始磷矿层;后期生物繁盛,生物遗体中所含的磷被大量地分解,不同深度的大量含磷物质伴随上升洋流进一步改造初始磷矿层,最终成矿。     

塔里木盆地玉尓吐斯组高频层序沉积充填演化特征及控烃作用

结合9个野外剖面和17口井,对塔里木盆地玉尔吐斯组沉积演化及其对烃源岩的制约作用进行了系统研究和分析。在精细对比后发现,塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组可分为2个三级层序(SQ1、SQ2)、5个四级层序(sq1—sq5),其中三级层序SQ1可分为3个四级层序,SQ2可分为2个四级层序。SQ1发生在寒武纪初期,海进速度较慢,影响范围相对局限,而SQ2的海进则相对迅速,影响范围较大。四级层序sq1发生在第一次海侵初期,水体浅,主要沉积紫红色白云岩、灰黑色砂屑白云岩,起填平补齐的作用;sq2、sq4发生在海侵—海退的转换时期,是两套深水的沉积,岩性以黑色泥岩、硅质泥岩和硅质岩为主,局部发育泥岩与条带状白云岩互层;sq3、sq5是海退过程中的浅水沉积,主要发育灰色白云岩和藻白云岩,局部有泥质夹层。利用Mn、Fe、Ti、Rb、K、Sr、Ba、Cu、U、V、Mo等元素及其比值进行沉积环境分析表明,sq2时期,水体深度大、盐度低、气候温暖湿润,有利于生物发育,并且其硫化缺氧的环境极其有利于有机质的保存;sq4时期,水体深度较大,盐度相对较小,气候相对温暖湿润,较为适合生物生存,并且其硫化缺氧夹次氧化的环境,较为适合有机质保存。高频海平面变化与沉积环境演化影响着玉尔吐斯组的烃源岩分布与品质,sq2时沉积的烃源岩品质优于sq4,但是其分布范围小于sq4。     

银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩地球化学特征及其环境意义

对银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩进行详细的地球化学分析,探讨各特征元素对古环境、古气候的指示意义。地球化学测试结果显示：除样品CH3外,其余样品主量元素中的Al及微量元素中的Ti、Zr、Th等典型陆源特征元素的含量较低,Y/Ho平均值为45.58,反映研究区白山组碳酸盐岩较少受陆源物质输入的影响;δCe与δEu、w（ΣREE）、（La/Sm）_N未见良好的相关性,也不具备Eu正异常,说明研究区白山组碳酸盐岩受成岩作用和热液作用的影响也较为有限。碳酸盐岩中所含微量元素主要为海水自生成因,能够反映原始沉积环境。根据特征元素对古水深、古盐度、古气候、古氧相和古水温进行研究,显示研究区白山组碳酸盐岩段虽然岩性较为单一,但其地球化学特征可以反映早晚的沉积古环境差异。研究区白山组碳酸盐岩总体经历了1个大的海侵海退旋回,沉积于正常海水,气候潮湿,弱氧化—弱还原环境,古水温为8.51~27.10℃,早期水温低,晚期水温升高。     

二叠系火山碎屑岩气藏天然气地球化学特征及气源分析——以四川盆地成都—简阳地区永探1井为例

2018年12月底,在四川盆地二叠系火山岩发育地区部署的风险探井永探1井测试获得22.5万m³/d的高产工业气流,实现了二叠系火山碎屑岩的重大勘探突破,展现了火山碎屑岩气藏的巨大勘探潜力。本文根据该钻井成果资料,应用分析化验数据,采用不同地区气-气对比方法,开展了成都—简阳地区天然气地球化学特征分析、源-储接触关系解剖及气源综合对比。在此基础上,对二叠系火山碎屑岩气藏天然气成因进行了鉴别,对天然气来源进行了判识。结果表明：永探1井火山岩气藏天然气均为典型的干气,干燥系数达0.997,CH₄质量分数高,平均为99.03%,C₂H₆质量分数低,平均为0.35%,C₃H₈几乎没有,不含H₂S;天然气甲烷、乙烷碳同位素值均较轻,甲烷碳同位素平均值为-32.17‰,乙烷碳同位素平均值为-34.27‰,且岩心及镜下可见大量残余沥青,天然气成因鉴别分析表明永探1井火山岩气藏天然气为原油二次裂解气;通过源-储接触关系解剖以及天然气甲烷、乙烷碳同位素对比分析,表明永探1井火山碎屑岩气藏天然气主要来源于德阳—安岳台内裂陷内发育的巨厚下寒武统筇竹寺组优质烃源岩,部分来源于中二叠统。     

西藏南羌塘增生杂岩中俯冲反向驱动高压变质岩折返:来自猫耳山大型拆离断层的启示

大洋岩石圈俯冲增生过程中可能伴随着复杂的深部板片运动过程。高压变质岩无疑是记录这些深部过程的良好载体。最近的研究提出,在特定情况下,双向俯冲中占主导的俯冲板块拖曳另一侧板块发生反向运动,从而短板片可能被另一侧长板片拖出。该研究提示我们关注俯冲增生过程中这种可能的“不正常”的板片运动方式,从而客观而全面地剖析碰撞造山带。现有高压变质岩折返模式中,除了俯冲隧道流模式,其余模式均强调单次快速折返。然而,俯冲反向运动导致的折返过程有所不同:对单个高压变质岩来说仍是快速折返,但是对整体高压变质岩带来说,整个俯冲反向期间必然都存在高压变质岩折返,从而形成较长的折返过程持续时间。对上地壳层次的折返相关构造变形的研究有助于揭示上述过程。     

Resistivity of reservoir sandstones and organic rich shales on the Barents Shelf:Implications for interpreting CSEM data

Marine controlled source electromagnetic(CSEM)data have been utilized in the past decade during petroleum exploration of the Barents Shelf,particularly for de-risking the highly porous sandstone reservoirs of the Upper Triassic to Middle Jurassic Realgrunnen Subgroup.In this contribution we compare the resistivity response from CSEM data to resistivity from wireline logs in both water-and hydrocarbon-bearing wells.We show that there is a very good match between these types of data,particularly when reservoirs are shallow.CSEM data,however,only provide information on the subsurface resistivity.Careful,geology-driven interpretation of CSEM data is required to maximize the impact on exploration success.This is particularly important when quantifying the relative re-sistivity contribution of high-saturation hydrocarbon-bearing sandstone and that of the overlying cap rock.In the presented case the cap rock comprises predominantly organic rich Upper Jurassic-Early Cretaceous shales of the Hekkingen Formation(i.e.a regional source rock).The resistivity response of the reservoir and its cap rock become merged in CSEM data due to the transverse resistance equivalence principle.As a result of this,it is imperative to understand both the relative contributions from reservoir and cap rock,and the geological sig-nificance of any lateral resistivity variation in each of the units.In this contribution,we quantify the resistivity of organic rich mudstone,i.e.source rock,and reservoir sandstones,using 131 exploration boreholes from the Barents Shelf.The highest resistivity(＞10,000 Ωm)is evident in the hydrocarbon-bearing Realgrunnen Subgroup which is reported from 48 boreholes,43 of which are used for this study.Pay zone resistivity is primarily controlled by reservoir quality(i.e.porosity and shale fraction)and fluid phase(i.e.gas,oil and water saturation).In the investigated wells,the shale dominated Hekkingen Formation exhibits enhanced resistivity compared to the background(i.e.the underlying and overlying stratigraphy),though rarely exceeds 20Ωm.Marine mudstones typically show good correlation between measured organic richness and resistivity/sonic velocity log signatures.We conclude that the resistivity contribution to the CSEM response from hydrocarbon-bearing sandstones out-weighs that of the organic rich cap rocks.     

有机地球化学指标的分析

有机地球化学的指标经过近几十年的研究,已能较好地指导油气勘探工作。通过对未熟—低熟烃源岩及原油与成熟烃源岩及原油的有机地球化学指标的比较,着重论述了未熟—低熟油、源中可用的指标系列及内涵,指出成熟度方面甾烷C2920Rββ/(αα ββ)、αααC2920S/(20S 20R)及βα-莫烷/αβ-藿烷和ββ-藿烷等是比较可靠的地球化学参数;在生源方面非环状类异戊二烯化合物、三环萜烷和四环萜烷系列等是可靠的标志物;形成环境方面β-胡萝卜烷及重排甾烷/规则甾烷等都是重要的指标。     

铵(氮)在岩石和矿物中地球化学行为研究进展

地壳中的氮大都以NH4 储存在矿物中.由于成岩时含氮有机物质的分解作用,氮广泛分布在沉积岩和低级变质岩中;在岩浆岩和变质岩中,氮主要以NH4 存在于含钾硅酸盐(长石和云母类)中;岩浆岩的δ(15N)值和氮浓度明显地不同于沉积物和变沉积岩,主要是由于有机物的缺乏.具有明显铵含量的火成岩主要是含钾矿物的深成岩.因而NH4 可以作为一个"示踪元素"而用于成矿作用等方面的研究.文章还提出了未来的研究方向.     

Chronology and Geochemistry of Volcanic Rocks in the Cretaceous Suifenhe Formation in Eastern Heilongjiang, China

Zircon U-Pb ages and geochemical data of volcanic rocks in the Suifenhe Formation in eastern Heilongjiang Province are reported, and their petrogenesis is discussed in this paper. The Suifenhe Formation mainly consists of basalt, andesite, and dacite. Zircon from andesite and dacite are euhedral in shape and show typical oscillatory zoning with high Th/U ratios (0.18-0.57), implying its magmatic origin. Zircon U-Pb dating results by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometer (LA-ICP-MS) indicate that the 206Pb/238U ages of zircons from andesite range within 105-106 Ma, yielding a weighted mean age of 105.5±0.8 Ma (n=14), and that 206Pb/238U ages of zircons from dacite are between 90-96 Ma, yielding a weighted mean age of 93.2±1.3 Ma (n =13). The volcanic rocks from the Suifenhe Formation are subalkaline series and show a calc-alkaline evolutionary trend with SiO2 content of 47.69%-65.47%, MgO contents of 1.42%-6.80% (Mg#= 45-53), and Na2O/K2O ratios of 1.83-3.63. They are characterized by enrichment in large ion lithophile elements (LILE) and light-rare-earth elements (LREE), depletion in heavy rare earth elements (HREE) and high field strength elements (HFSE) (e.g., Nb, Ta, Ti), and low initial 87Sr/86Sr ratios (0.7041-0.7057) and positiveεNd(t) values (039-4.08), implying that they could be derived from a depleted magma source. Taken together, these results suggest that the primary magma of the volcanic rocks might originate from partial melting of the mantle wedge metasomatized by fluids derived from subducted slab under a tectonic setting of active continental margin.