深层复杂储集体优质储层形成机理与油气成藏——以济阳坳陷东营凹陷古近系为例

综合运用岩心观察、薄片分析、岩石物性测试、同位素测试以及试油、试采结果分析等方法,对济阳坳陷东营凹陷古近系深层复杂储集体优质储层形成机理与油气成藏过程进行了研究。研究表明,酸-碱流体交替溶蚀作用形成的次生孔隙在一定程度上改善了深层局部储层物性,是深层优质储层形成的关键。深层不同层序沉积物原始组分、流体环境、源-储配置等条件的不同,使优质储层的形成机理存在差异。初始裂陷层序河流-冲积扇红层优质储层发育于碱性环境,且与烃源岩侧向接触,不仅发生大量的长石和碳酸盐岩溶蚀,石英也发生强烈的溶蚀。扩展裂陷层序陡坡扇三角洲、水下扇砂砾岩优质储层与烃源岩呈指状接触,且通过控盆断层与深部碱性流体沟通,主要表现为长石和碳酸盐岩溶蚀,石英只是局部少量溶蚀。扩展裂陷层序滩坝砂和浊积岩优质储层大部分分布于烃源岩中,主要表现为长石和碳酸盐岩的溶蚀。缓坡断阶带处于流体优势运移通道,与烃源岩对接的红层优质储集有利于成藏。陡坡带扇根遮挡的扇中砂砾岩优质储层有利于油气成藏。处于生烃增压烃源岩中,发生成岩耗水的滩坝砂和浊积岩优质储层有利于成藏。     

基于溶蚀模拟实验的碳酸盐岩埋藏溶蚀孔洞预测方法——以四川盆地龙王庙组储层为例

针对碳酸盐岩埋藏溶蚀孔洞预测的难题,以四川盆地龙王庙组白云岩储层为解剖对象,通过地层条件下的溶蚀模拟实验揭示碳酸盐岩埋藏溶蚀孔洞发育的主控因素和分布规律,为埋藏溶蚀孔洞预测提供理论依据。实验结果表明,岩石物性、酸性流体浓度和温度主控埋藏溶蚀孔洞的发育,地质界面（暴露面、层序界面、不整合面和断裂系统）和高孔渗层主控埋藏溶蚀孔洞的平面分布,垂向上存在一个“成孔高峰期”,埋藏溶孔的生成呈事件式发生,在特定深度段的温度和高浓度酸性流体的匹配下可以形成大量的溶蚀孔洞,并受埋藏史、温压史和流体演化史控制;基于埋藏溶蚀孔洞发育主控因素和分布规律认识,通过四川盆地龙王庙组埋藏前孔隙分布图、筇竹寺组烃源岩在70~100 ℃温度窗生烃和生酸强度图、龙王庙组经历70~100 ℃温度窗时古隆起和断裂分布图、龙王庙组经历70~100 ℃温度窗时埋藏时间（Ma）等值线图的编制,预测了龙王庙组埋藏溶蚀孔洞的分布。构建了碳酸盐岩溶蚀孔洞预测技术及流程,为碳酸盐岩储层埋藏溶蚀孔洞分布预测和评价提供了手段。     

渤海湾盆地北部深层碎屑岩储层孔隙度影响因素探讨

讨论了影响渤海湾盆地北部深层(埋深>3500m)碎屑岩储层孔隙度的地质因素,认为沉积相带控制着深层储层的物性,河流和三角洲砂体储层的孔隙度经后期改造后仍相对较高;生烃潜力大的坳陷,其烃源岩有机酸排放量大,储层次生孔隙相对发育;高加热速率有利于油气的早生、早排和早期充注,从而抑制胶结作用,有利于储层孔隙的保护,孔隙度相对较高;超压可以增加化学反应的活化能,延迟烃源岩有机酸的生成和储层的溶蚀作用,减小机械压实作用对储层孔隙的影响,可起到保护储层孔隙的作用。     

塔中超深层奥陶系礁滩相碳酸盐岩优质储集层成因

运用岩心、薄片、物性、测井等资料研究发现,良里塔格组储集层具有在顶面以下100m内的基质孔隙及宏观孔洞缝叠合发育的特征.早成岩近地表岩溶形成的非选择性溶蚀孔隙则对良里塔格组顶面以下100m内的礁滩复合体进行叠加改造,是形成超深层优质碳酸盐岩储集层的关键因素.埋藏阶段构造破裂作用形成的裂缝沟通了孔隙,成为多种流体的运移通道,而流体对基质岩块进行溶蚀或者抑制胶结,则改善了深埋碳酸盐岩的储渗条件.研究区孔隙的演化经历了8个阶段.其中,埋藏期的3期油气运移与孔隙发育的3个阶段时空配置关系较好,形成了塔中地区超深层奥陶系礁滩复合体凝析气藏.     

超深层油气藏石油地质特征及其成藏主控因素分析

由于区域地质背景的不同，根据前人的研究成果，确定了超深层油气藏为大于6km的埋深。对超深层油气藏的烃源岩、储集层、盖层和圈闭等的研究发现:与一般烃源岩相比，超深层油气藏的烃源岩成熟期晚、成熟度较高，生烃作用除了受温度和时间的控制外，还受压力作用的影响，超压对有机质热演化和生烃过程有着强烈的抑制作用；储集层主要以次生孔隙为主，年代偏老，储集层岩性中，碳酸盐岩所占比例达33%；盖层主要为盐岩、泥质岩；圈闭类型主要为构造圈闭、岩性圈闭、礁和复合圈闭。超深层油气藏主要受地层异常压力分布和温度等因素的控制。对我国超深层油气藏的勘探，可集中于地温梯度较小的地区、超高压体系内的次生孔隙和裂缝发育带、深层海相碳酸盐岩区、盐下地层和东部海域的深水区等。      

海相碳酸盐岩埋藏溶孔规模与分布规律初探

埋藏期通过有机酸、TSR及热液等作用可以形成埋藏溶孔,这一观点已为大多数储层地质学家们所接受。随着中浅层油气资源勘探开发程度不断提高、难度不断增大,深层正成为油气战略发展的接替领域之一。但深层油气勘探开发的成本要比中浅层大得多,这就对深层碳酸盐岩储层的规模和预测精度提出了更高的要求。海相碳酸盐岩埋藏溶孔规模与分布规律正成为近期研究关注的焦点,而不仅仅是埋藏溶孔的形成机理。通过塔里木盆地和四川盆地深层碳酸盐岩储层(深度＞4 500m)实例解剖及溶蚀量定量模拟实验、矿物成分对溶蚀强度影响模拟实验、储层物性对溶蚀强度影响模拟实验、岩性和孔隙组合对溶蚀效应影响模拟实验,提出开放体系是埋藏溶孔规模发育的关键、先存孔隙发育带控制埋藏溶孔的分布、储层岩性和孔隙组合控制埋藏溶孔的分布样式等新认识,初步回答了埋藏溶孔的规模和分布规律问题,为深层碳酸盐岩储层评价和预测提供了依据。     

碳酸盐岩烃源岩生烃增压规律及其含义

碳酸盐岩由于成岩-固结早,烃源岩排烃的动力主要是水热增压和生烃增压。通过碳酸盐岩烃源岩不同有机碳含量样品温、压关系的模拟实验,建立了增压值与温度的数值关系模型。实验结果表明,碳酸盐岩烃源岩生烃过程中生烃增压值远高于水热增压值。碳酸盐岩烃源岩排烃动力的大小主要受烃源岩有机质丰度和温度的影响。对于同一烃源岩来说,随着热演化程度增高,生烃增压值迅速增大;当热演化程度相当时,生烃增压值与样品的有机碳含量成正相关关系。若烃源岩有机碳含量过低,烃源岩产生的生烃增压值不足以有效地把烃类排出烃源岩。由于碳酸盐岩烃源岩中含水量通常很低,则生烃增压特别是生气增压对排烃而言更为重要。因此,碳酸盐岩烃源岩遵循生烃-增压-超压-压力释放-排烃的动力学模式。     

高压生烃模拟实验及其成油滞后特征

为探究压力对泥质烃源岩热演化和生烃特征的影响,利用高温-高压模拟仪对辽河盆地东部凹陷桃10井的泥质烃源岩进行了研究,在半开放体系条件下开展了恒压和增压系列生烃热模拟实验。发现2个系列实验热解油产率峰值出现在500～520℃,与辽河盆地同层位烃源岩常规模拟实验结果相比滞后至少150℃,表明半开放体系生烃模拟实验中的生油高峰可能滞后于常规封闭体系模拟结果,利用常规封闭体系模拟实验进行烃源岩评价可能低估了泥质烃源岩的生烃潜力,尤其是在评价深层泥质烃源岩时可能存在较大偏差。研究认为,在半开放体系中流体压力的升高和频繁排烃作用是导致成油滞后现象的原因。该研究为重新认识泥质烃源岩自然演化提供了依据,在泥质烃源岩的生烃潜力评价方面取得了新的认识,为评价盆地或凹陷深层泥质烃源岩的生烃潜力提供了理论指导。     

“大埋深、高压力”条件下塔里木盆地超深层油气勘探前景

随着塔里木盆地超深层油气勘探技术日益完善，烃源岩在高压力下的热演化已成为超深层油气资源评价及成烃理论研究的焦点。通过对国内外温压控制下烃源岩生烃模拟实验和成果的研究，结合塔里木盆地顺托果勒低隆"大埋深、高压力"的地质条件，探讨了塔里木盆地海相烃源岩高压生烃演化抑制模式。顺托果勒低隆寒武系烃源岩在燕山期以来仍具有形成高成熟液态烃的地质条件，其热演化受抑制的边界条件为:①构造长期稳定的封闭体系；②烃源岩埋深大于6 500 m，流体压力长时间持续大于60 MPa，晚期低地温场背景（地温梯度小于2.0℃/hm）；③烃源岩母质类型为Ⅰ、Ⅱ₁型。塔里木盆地超深层寒武系海相烃源岩以Ⅰ型、Ⅱ₁型干酪根为主，在高压条件下抑制程度更明显，其生油窗范围及潜力远高于传统的理论计算值，因此超深层油气勘探潜力巨大。      

渤中凹陷奥陶系深埋环境下碳酸盐岩溶蚀成因分析

渤中凹陷奥陶系碳酸盐岩具有明显深埋环境下溶蚀特征,溶蚀形成的次生孔隙有效改善了储层物性。通过岩石薄片鉴定、扫描电镜观察、阴极发光观察、流体包裹体分析及天然气碳同位素分析等手段对研究区溶蚀成因进行了系统分析。结果显示:研究区奥陶系储层以灰岩、白云岩及灰质白云岩为主,储集空间以多期溶蚀形成的次生孔隙及裂缝为主。该储层经历了正常海水、大气淡水及深埋藏3个成岩环境,其成岩作用则以胶结及溶蚀作用交互为特征。深埋藏环境下碳酸盐矿物溶蚀主要受控于沿深大断裂注入的幔源CO_2、H_2S及硫酸盐热化学反应形成的酸性流体和晚期成藏过程中有机质成熟产生的有机酸和酸性气体。综合分析认为由于更易受到深大断裂及表生溶蚀作用影响,研究区东南侧高部位是奥陶系碳酸盐岩优质储层有利发育区。     

深层-超深层碳酸盐岩储层理论技术进展与攻关方向

中国碳酸盐岩油气勘探不断向深层和超深层推进,发现了越来越多的油气资源,成为世界超深层领域油气勘探开发最活跃的地区。围绕深层-超深层碳酸盐岩储集体成因机理、地质模式、地球物理预测和储层精细建模等方面,取得了重要进展。在深层优质碳酸盐岩储集体的成因研究上初步形成了一些共识：原始高能相带和早期白云岩化作用是优质储集体发育的基础;构造抬升导致与不整合面相关的大气水岩溶作用,形成岩溶缝洞型储层;早期物质基础与后期深埋的构造-流体环境是深层优质碳酸盐岩储层形成-保持的关键。针对碳酸盐岩成岩流体识别示踪和成岩期次定年研究取得了重要进展,为碳酸盐岩储层高精度、高时空分辨率的成岩演化过程分析和成储模式的建立,提供了新的思路和方向。深层-超深层碳酸盐岩储层地震预测技术,分别在高压条件下碳酸盐岩储层岩石骨架弹性变化规律与岩石物理模型、多相态混合孔隙流体弹性性质变化规律以及高分辨率储层反演等几个方面,取得了一些实质性进展。在深层碳酸盐岩储集体精细建模方法上,分别形成了结合多点统计与沉积过程模拟的地质建模技术、孔隙型碳酸盐岩油气藏智能优化地层沉积反演建模技术、多尺度数据融合岩石物理相建模技术、细胞自动机断控岩溶过程数值模拟技术。深层-超深层碳酸盐岩储层研究还面临一系列的重大理论技术难题。有关深层-超深层优质碳酸盐岩储层成因机理的学术观点纷争,深层储层地震预测还存在重大技术瓶颈,目前尚缺乏成熟有效的深层储层精细表征与建模技术。未来需要在岩石学、矿物学和地球化学研究基础上,明确成岩流体类型,通过高温高压溶蚀实验和数值模拟等方法,探索复杂流体作用下,特别是有机成岩流体作用下的储集空间形成与保持机制;开发出更高温压条件下的岩石弹性测量系统,分析强非均质性带来的地震波传播的尺度效应,以地质目标模型为导向不断优化储层刻画技术流程;探索攻关多场耦合下的储层沉积、成岩正反演数值模拟技术,发展多尺度数据融合、多方法协同的储层智能建模技术,提升深层储层建模精度。     

中国海相超深层油气地质条件、成藏演化及有利勘探方向

通过对中国海相超深层油气区域构造背景、石油地质条件分析及典型地区(古)油气藏解剖,研究海相超深层油气成藏演化过程及富集主控因素。中国海相超深层油气主要分布在四川、塔里木和鄂尔多斯3大克拉通盆地,界定其埋藏深度大于6000 m,赋存层系为前寒武系及下古生界为主的古老海相层系。中国海相超深层烃源岩发育受全球超大陆聚、散旋回为背景的克拉通裂陷及克拉通坳陷控制,在四川盆地发育层系最多、塔里木盆地其次、鄂尔多斯盆发育规模有待进一步证实;储集层以碳酸盐岩为主,储集性能受早期高能滩体、后期叠加溶蚀及断裂作用共同控制;区域盖层包括膏盐岩、泥页岩与致密碳酸盐岩3大类。中国海相超深层普遍经历了两期油藏、古油藏裂解成气(或部分裂解)、裂解气(或高过成熟油气)晚期定型等演化阶段,油气富集受静态和动态地质要素耦合控制,主力生烃中心、高能相带叠加岩溶规模储集层、巨厚膏盐岩或泥页岩盖层、稳定保持圈闭条件是超深层油气富集关键因素。海相超深层具有克拉通内裂陷周缘、克拉通内坳陷周缘和克拉通边缘3个有利勘探方向。     

深部海相碳酸盐岩储层孔隙发育的主控因素研究

目前我国海相碳酸盐岩油气勘探正处于一个大发展期,而且海相碳酸盐岩油气田多数处于埋深4 000 m以下深部的古生界层系;如何在深层碳酸盐岩中寻找优质储层已成为油气勘探家们关心的焦点;与国外相比,我国深部碳酸盐岩地层形成时间早且后期经历了强烈的构造运动,成岩演化历程复杂,孔隙型储层难以预测。认为深部海相碳酸盐岩储层孔隙的发育受多种因素控制,其中白云岩化对于改善储层性质有着重要作用;烃类侵位带入的有机酸对溶蚀孔隙的发育具有一定的作用,弱酸性的液态烃抑制了储层的成岩作用,有利于孔隙的保持;烃类热演化中产生的CO2等酸性气体有利于埋藏溶蚀孔隙的产生,特别是硫酸盐热化学反应(TSR)产生的H2S等酸性流体对次生孔隙的扩容和增加新的溶蚀孔隙更具有关键作用;构造不整合面、断层、构造微裂缝对深部孔隙的发育起到了连通的作用。     

深部油气成藏机理概论

随着油气勘探向纵深发展,深层成为油气勘探的重点目标和热门区域深部油气成藏机理在生、储、盖、运、保等方面与浅部有很大差别,深层大多发育超压,超压系统内的烃源岩演化会受到抑制。另一方面,深部流体促进烃源岩成熟;超压可以缓;中压实作用和抑制胶结作用,从而保存和改善储层;深部的储盖能量配置在很大程度上影响成藏;深部流体的排放形式多为幕式排烃的瞬态流体,这意味着油气可以在晚期快速成藏;深部流体具有高热量、强溶解能力、高能量的特点,可以促进原本不可能成熟的烃源岩生烃,强化那些已经成熟的烃源岩,强的溶解能力不断溶解围岩及砂体的胶结物,在储层中产生裂缝和溶洞,从而改善储层通过分析深部油气成藏的各个要素,系统总结了深部油气成藏的生烃、储层、排烃方式、盖层的特点。     

碳酸盐岩孔隙压力预监测理论与方法进展

碳酸盐岩是深层、超深层的重点勘探领域,其孔隙压力预监测是制约井控安全的关键因素,但由于成岩作用复杂,灰岩与白云岩的特性差异较大,导致碳酸盐岩孔隙压力预监测成为世界级难题。为了指明解决该难题的科学方向,通过系统分析碳酸盐岩的特性、孔隙压力成因机制及相应的4类预监测方法,进一步提出：①碳酸盐岩的成分和结构是物性、流体成分及其含量的主控因素,进而影响到其化学、声学、力学等特性;②深层、超深层碳酸盐岩的孔隙度不再随深度增加而减小,这表明不存在压实作用,相关的理论与方法不适用于相应碳酸盐岩地层;③碳酸盐岩的孔隙压力成因机制与演化历程复杂,多源增压机制与降压机制并存,孔隙压力计算模型应避免响应特征多解性导致的偏差;④室内岩心实验脱离了原位埋深与温度及压力场环境,在此基础上建立的孔隙压力计算模型考虑因素不全面、适用性不强。因此,异常高压预监测模型的建立需要综合考虑地层埋深、成因响应、温度-压力场环境、岩石成分及孔隙结构等因素。     

Formation and distribution characteristics of Proterozoic–Lower Paleozoic marine giant oil and gas fields worldwide

There are rich oil and gas resources in marine carbonate strata worldwide.Although most of the oil and gas reserves discovered so far are mainly distributed in Mesozoic,Cenozoic,and upper Paleozoic strata,oil and gas exploration in the Proterozoic–Lower Paleozoic(PLP)strata—the oldest marine strata—has been very limited.To more clearly understand the oil and gas formation conditions and distributions in the PLP marine carbonate strata,we analyzed and characterized the petroleum geological conditions,oil and gas reservoir types,and their distributions in thirteen giant oil and gas fields worldwide.This study reveals the main factors controlling their formation and distribution.Our analyses show that the source rocks for these giant oil and gas fields are mainly shale with a great abundance of type I–II organic matter and a high thermal evolution extent.The reservoirs are mainly gas reservoirs,and the reservoir rocks are dominated by dolomite.The reservoir types are mainly karst and reef–shoal bodies with well-developed dissolved pores and cavities,intercrystalline pores,and fractures.These reservoirs arehighly heterogeneous.The burial depth of the reservoirs is highly variable and somewhat negatively correlated to the porosity.The cap rocks are mainly thick evaporites and shales,with the thickness of the cap rocks positively correlated to the oil and gas reserves.The development of high-quality evaporite cap rock is highly favorable for oil and gas preservation.We identified four hydrocarbon generation models,and that the major source rocks have undergone a long period of burial and thermal evolution and are characterized by early and long periods of hydrocarbon generation.These giant oil and gas fields have diverse types of reservoirs and are mainly distributed in paleo-uplifts,slope zones,and platform margin reef-shoal bodies.The main factors that control their formation and distribution were identified,enabling the prediction of new favorable areas for oil and gas exploration.     

天然气充注成藏与深部砂岩储集层的形成 ——以塔里木盆地库车坳陷为例

在塔里木盆地库车坳陷深层天然气成藏条件分析的基础上,阐明深部有效储集层的形成机制.研究表明,天然气充注成藏过程与深部砂岩有效储集层的形成具有密切关系:早期曾捕获到油气的储集层,后期深埋后储集层性能较好;若早期未能捕获到油气,深埋后储集层则比较致密.深埋压实作用对孔、缝的保存影响较大.在储集层深埋致密化之前发生的油气充注过程,抑制了岩石的机械压实和裂缝闭合,阻碍了致密化进程,使储集层的有效孔、缝得以保存.库车深层煤系气源充沛,高演化侏罗系烃源岩成气潜力依然较大,深部砂岩储集层发育次生孔隙和微裂隙,膏盐盖层分布广,厚度大,生储盖空间配置好;以断裂为主构成的输导体系发育,排烃效率高,运聚系数大,油气被高效捕获成藏;盐构造下的深部和超深部圈闭发育.因而,库车坳陷深层和超深层成藏条件好,勘探潜力巨大.     

高温高压条件下碳酸盐岩溶蚀过程控制因素

近年来的油气勘探实践表明深层-超深层碳酸盐岩具有良好的勘探潜力,地层深部碳酸盐岩储层溶解-沉淀过程是制约深层-超深层碳酸盐岩优质储层预测的关键科学问题,对于该过程的研究有助于深入了解油气储集空间孔隙发育机理。通过开展溶蚀-沉淀模拟实验,利用岩相学和地球化学相结合的分析手段查明常温常压到高温高压条件下（~200℃~70 MPa）温度、压力、水岩比、溶液离子等因素对碳酸盐岩溶解-沉淀过程的影响程度和作用机制。实验得到开放系统碳酸盐岩溶蚀窗温度范围为75~150℃,间歇性开放系统碳酸盐岩溶蚀窗温度范围为120~175℃。在开放系统,0.3% CO₂溶液中,方解石溶蚀率明显高于白云石。在半开放系统,0.3% CO₂溶液中,云质灰岩溶蚀率最高。在开放系统,稀硫酸流体中,当温度超过175℃时白云岩溶蚀量超过灰岩,高温条件下硫酸根离子和矿物晶体表面阳离子的络合过程促进了白云岩的溶解。     

冀中坳陷碳酸盐岩深层古潜山油气成藏有利条件

近年来的勘探实践表明,渤海湾盆地冀中坳陷深层碳酸盐岩古潜山具有广阔的油气勘探前景。为系统总结该区深层古潜山（深度大于4 000 m）的油气富集规律,利用多种地震属性参数分析成果并结合区域地层对比认识,准确解析了深层古潜山的构造形态,确定了古潜山层位;在此基础上,根据测井、野外勘察和岩心分析等资料,研究了该区深层古潜山的油源、储集空间、盖层、油气输导等油气成藏的有利条件,总结了深层古潜山油气的成藏模式。结果表明：①深层古潜山多数在渐新世以后进入稳定深埋期,古潜山圈闭的形成时间早,相应的烃源岩埋藏深度大、有机质丰度高、生烃窗口跨度大、生排烃期长、热演化程度高,为古潜山成藏提供了油气源保障;②碳酸盐岩储集空间主要为孔、洞、缝组成的网络体系,埋藏深度对其物性影响较小;③2套上覆区域性盖层与5套古潜山内部直接盖层,为深层古潜山油气成藏提供了良好的封盖条件;④在断层、不整合面近源输导下,深层古潜山各类油气成藏要素在时间和空间上具有很好的配置关系,形成以长6井、宁古1井等为典型代表的“新生古储”古潜山成藏模式。