碳酸盐矿物定年和定温技术及其在川中古隆起油气成藏研究中的应用

基于含烃包裹体宿主矿物U-Pb同位素年龄和团簇同位素((35)47)温度约束建立成藏地质过程重建新方法。通过激光原位U-Pb同位素年龄和团簇同位素温度约束油气成藏时间和深度,包括两个关键步骤:(1)显微镜下液态或气态烃类包裹体特征、丰度和分布研究;(2)烃类包裹体宿主矿物激光原位U-Pb同位素定年和团簇同位素定温。该方法应用于川中古隆起震旦系灯影组气藏成藏期次研究,通过含烃包裹体白云石宿主矿物U-Pb同位素年龄和团簇同位素((35)47)温度的测定,识别出3个成藏期:(1)以距今(416±23)Ma为代表的志留纪末的石油聚集;(2)以距今(248±27)Ma和(246.3±1.5)Ma为代表的二叠纪末—早三叠世的石油聚集;(3)以距今(115±69)Ma和(41±10)Ma为代表的燕山-喜马拉雅期天然气聚集。川中古隆起灯影组气藏成藏史与工区构造-埋藏史、盆地热史、烃源岩生烃史高度吻合,展示了碳酸盐矿物定年和定温技术在油气成藏期次研究中的适用性和可靠性,具推广应用价值。图5表1参45     

塔里木盆地塔中地区下奥陶统白云岩的成岩流体演化:来自团簇同位素的证据

基于碳酸根中¹³C-¹⁸O键的相对丰度与温度的关系,碳酸盐团簇同位素（Δ₄₇）具有独特的温度指示特征,而且不受碳酸盐沉淀时流体的化学和同位素组成的影响,是成岩流体研究中很好的温度指标。应用该指标可以更好地解决与温度相关的成岩流体来源及演化的问题。论文主要针对塔里木盆地塔中地区下奥陶统鹰山组白云岩样品,在详细的岩矿观察基础上,选取了基质（孔隙发育处）、孔洞内充填物和裂缝内充填物进行了团簇同位素测试分析,解析了深层-超深层碳酸盐岩储层的流体性质、演化与其对储层发育的影响。测试结果表明,塔中地区下奥陶统鹰山组白云岩主要经历了3期成岩流体改造：第一期流体为浅-中埋藏,为粉晶-细晶结构,团簇同位素形成温度T（Δ₄₇）分布范围为69~94℃,流体氧同位素值（δ¹⁸O_w,SMOW）分布范围为+1.81‰~+5.19‰,为奥陶系改造海水;第二期流体为晚期深埋藏卤水,多表现为细晶与中-粗晶结构,T（Δ₄₇）为111~113℃,δ¹⁸O_w（SMOW）值为+8.46‰~+8.95‰,指示进一步增加的水-岩相互作用;第三期为热流体,T（Δ₄₇）为130~147℃,δ¹⁸O_w（SMOW）值为+7.93‰~+9.42‰,矿物氧同位素较第二期明显偏负,且鞍状白云石发育。孔洞和裂缝内充填碳酸盐岩的碳、氧同位素分布范围较宽,δ¹⁸O_carb（VPDB）值为-17.38 ‰~-5.84‰,δ¹³C_carb（VPDB）值为-3.57‰~-1.33‰,也揭示了多期次流体活动的叠加改造。岩心和显微观测结果显示,白云岩具有很好的储集空间,埋藏溶蚀作用和断裂带附近的热流体活动叠加是鹰山组白云岩储层发育的主要建设性成岩作用。     

四川盆地乐山-龙女寺古隆起震旦系天然气成藏史

应用天然气生成和同位素分馏的化学动力学方法对四川盆地乐山-龙女寺古隆起震旦系天然气成藏史进行研究。结果表明：①高石梯-磨溪含气构造为继承性隆起,有利于天然气的高效聚集,震旦系灯影组主要聚集191 Ma以来所生天然气,早期所生天然气未运聚成藏或散失,成藏参与率约为79%;②资阳构造圈闭受燕山期构造运动影响逐渐演化成威远构造的斜坡,构造运动调整过程中剩余未裂解原油运移至新的构造高部位——威远构造继续裂解,资阳和威远气田分别聚集构造调整前后（106～104 Ma）所生天然气;③威远气田构造圈闭由于形成较晚,捕捉到的原油裂解气有限,成藏参与率约为51%,低于高石梯-磨溪地区;④资阳-威远地区构造反转过程中资阳古隆起中天然气会大量散失,尽管高石梯-磨溪地区天然气生成结束的时间早于资阳-威远地区90 Ma,不利于保存,但其气藏充满度却高于资阳-威远地区。     

碳酸盐团簇同位素在海相盆地热史研究中的进展

沉积盆地热史研究对于油气成藏分析至关重要,在油气勘探以及油气资源评价领域有着举足轻重的影响,而海相盆地碳酸盐岩层系由于缺乏有效古温标导致很难对其热史进行恢复。碳酸盐团簇同位素是能够指示碳酸盐岩形成温度的指标,它将温度信息记录在¹³C—¹⁸O配对的化学键中,并通过其丰度变化将温度信息反映出来,即碳酸盐团簇同位素的丰度(Δ₄₇)与地层温度演化密切相关。从碳酸盐团簇同位素测温以及热史恢复的基本原理、方法出发,结合近年来其在国内外海相盆地热史恢复的研究实例,综述了碳酸盐团簇同位素古温标的应用情况,并探讨了其存在的问题和未来的发展方向。碳酸盐团簇同位素作为一种新兴的古温标,在碳酸盐岩地层热历史恢复中展现出了巨大的潜力。团簇同位素热史研究实例表明,美国箭峡Bird Spring组经历的最高古温度约为175℃,四川盆地二叠系茅口组最高埋藏温度在213～225℃,塔里木盆地奥陶系受二叠纪岩浆活动影响存在160℃以上的异常高温。团簇同位素由于受热演化模式不成熟,重结晶作用以及沉积埋藏温度变化的影响,使得其在热史恢复方面仍存在不足,并建议精...     

团簇同位素在白云岩化流体恢复中的应用与局限性

碳酸盐的团簇同位素（Δ₄₇）可以直接确定矿物的形成温度,结合矿物的氧同位素,还可以根据传统的氧同位素温度计确定矿物生长的流体（水）的氧同位素（δ¹⁸O）,提供了一种潜在的确定白云化流体的δ¹⁸O、分析白云岩化流体来源的新方法。受白云岩化之后的重结晶作用和高温固态重置作用的影响,白云岩的团簇同位素温度（T_Δ47）会比白云化作用实际发生时期的温度偏高,给直接利用T_Δ47来恢复白云岩化流体的δ¹⁸O造成了一定的局限性。为了分析四川盆地东北部地区长兴组-飞仙关组白云岩化流体的来源,开展了普光气田和元坝气田的白云岩团簇同位素研究。普光气田和元坝气田长兴组-飞仙关组白云岩的T_Δ47在70~130 ℃,是重结晶作用和固态重置之后的白云岩视平衡温度。根据地层温度演化史和白云石的固态重置模型,固态重置作用导致川东北地区白云岩的平衡温度增高了30~35 ℃。经固态重置恢复之后确定的白云化流体的δ¹⁸O（SMOW）在0~4‰,表明白云岩化流体来源于高盐度的蒸发流体。     

膏盐环境对碳酸盐岩层系成烃、成储和成藏的影响

碳酸盐岩油气勘探实践证明,膏盐岩对油气的形成和成藏有重要影响。以实验为主要技术手段分别探讨了膏盐环境对碳酸盐岩层系成烃、成储和成藏的影响。成烃方面,蒸发潮坪和潟湖是烃源岩形成与保存的有利沉积环境,膏盐岩—干酪根组合的生烃潜力模拟实验证实,膏盐岩对烃源岩生烃有明显促进作用。成储方面,与膏盐岩共生的白云岩是主要储层,表生期大气淡水溶蚀是蒸发潮坪白云岩储层形成的主要控制因素,埋藏溶蚀作用可以有效改善白云岩储层质量。成藏方面,随埋深增大,膏盐岩由脆性转变为塑性,封闭性加强,有利于深部油气保存。构造变形物理模拟实验揭示挤压构造背景下,盐上和盐下地层发生不协调褶皱变形,深层发育隐伏有效圈闭,可以形成规模油气聚集。     

激光原位U-Pb同位素定年技术及其在碳酸盐岩成岩-孔隙演化中的应用

为解决溶液法难以实现的古老海相碳酸盐岩取样和超低U、Pb含量样品测年的难题,通过激光剥蚀进样系统与多接收电感耦合等离子体质谱仪的连用和对年龄为209.8 Ma实验室工作标样的开发和标定,建立了适用于古老海相碳酸盐岩的激光原位U-Pb同位素定年技术,并应用于四川盆地震旦系灯影组成岩-孔隙演化研究。通过充填孔洞、孔隙和裂缝中不同期次白云石胶结物的测年,指出灯影组白云岩储集层的埋藏成岩过程主要是原生孔隙和表生溶蚀孔洞逐渐被充填的过程。孔洞的充填作用发生在早加里东、晚海西—印支、燕山—喜马拉雅期3个阶段,孔隙的充填作用主要发生于早加里东期,未被胶结物充填的残留孔洞、孔隙和裂缝构成了主要储集空间,明确了四川盆地灯影组白云岩储集层的成岩-孔隙演化史。这些认识与该地区的构造-埋藏史、盆地热史具有很高的吻合度,说明测年数据的可靠性和激光原位U-Pb同位素定年技术的有效性,为古老海相碳酸盐岩成岩-孔隙演化研究和油气运移前有效孔隙评价提供了新的方法。图5表4参46     

四川盆地震旦系灯影组天然气晚期成藏特征及意义

震旦系灯影组为四川盆地已发现天然气藏最古老的层系。四川盆地地质历史中经历了多旋回构造运动,但至今仍有大规模天然气藏存在,其重要原因之一是晚期成藏。通过对天然气组分、同位素及流体包裹体特征的分析,结合区域地质资料,得出四川盆地灯影组天然气晚期成藏具有3个显著特征：①广泛烃源(古油藏裂解气、水溶解析气)供给为晚期成藏提供物质基础;②气烃包裹体普遍发育反映喜马拉雅期天然气大范围充注;③喜马拉雅期油气重新调整、聚集,形成新气藏。依据喜马拉雅期构造变形特征,可将震旦系灯影组气藏分为3种类型：原生型、残存型和调整型,最有利的为原生型气藏,其次为调整型。对四川盆地震旦系等古老层系天然气勘探中应高度重视喜马拉雅运动对成藏的影响,其中构造相对稳定的古隆起区及斜坡带具有良好的保存条件,是勘探的有利区。      

四川盆地及邻区震旦纪末—寒武纪早期构造运动性质与作用

近期在四川盆地震旦系—寒武系获得了天然气勘探的新突破,而对于震旦纪末—寒武纪早期构造运动的认识还存在较大争论。通过岩石学特征、地震剖面特征、沉积环境等方面的研究,认识到震旦纪末的构造运动与寒武纪早期的构造运动存在明显差异。研究认为桐湾运动是以整体隆升与沉降为特征,并发育三幕构造运动,即灯影组二段富藻层沉积末期的桐湾Ⅰ幕、灯影组二段沉积末期的桐湾Ⅱ幕与灯影组三段—灯影组四段沉积末期的桐湾Ⅲ幕,桐湾期的灯影组镶边碳酸盐台地还存在轻微裂化作用下的热液沉积。寒武纪早期的兴凯运动以裂陷为主,发育两幕构造运动,即麦地坪组沉积期的兴凯Ⅰ幕与筇竹寺组沉积期的兴凯Ⅱ幕,兴凯期的上扬子碳酸盐台地遭遇较强的裂解,热液作用普遍较强,但至兴凯Ⅱ期时,裂陷活动主要发生在川南—黔北地区,川中—川北较弱。桐湾期的隆升剥蚀不仅控制了三大岩溶风化壳的发育,且其形成的绵阳—宜宾—会东巨大侵蚀沟谷控制了下寒武统麦地坪组的泥岩与页岩为主的碎屑岩沉积;兴凯运动不仅控制了有利烃源岩的发育,且与桐湾运动一起控制了有利源-储配置区的分布。因此,四川盆地震旦纪末—早寒武世发育两类不同性质的构造运动,前者主要促进了储层的发育,后者主要促进了烃源岩的发育,二者共生组合形成了震旦系与寒武系的良好油气成藏组合。     

四川盆地震旦系-寒武系天然气成藏模式与勘探领域

四川盆地震旦系-寒武系成藏条件好、天然气勘探领域多、资源潜力大,发育寒武系筇竹寺组、震旦系灯影组三段和陡山陀组优质泥岩以及震旦系灯影组泥质碳酸盐岩4套烃源岩,震旦系灯影组四段丘滩体白云岩、灯影组二段丘滩体白云岩、下寒武统龙王庙组颗粒滩白云岩和中寒武统洗象池组岩溶白云岩4套规模储层,震旦系灯影组三段泥岩、下寒武统筇竹寺组泥岩和中寒武统高台组膏盐岩3套直接盖层,具有良好的生-储-盖组合。根据不同区域成藏条件和成藏主控因素的不同,建立了四川盆地震旦系-寒武系的4种成藏模式：裂陷两侧台缘带构造-岩性气藏成藏模式、裂陷内岩性气藏成藏模式、川中台内构造岩性气藏成藏模式和川东川南构造气藏成藏模式。评价了全盆地的4个勘探领域：①裂陷两侧台缘丘滩体的储层品质和源-储配置好,勘探的关键在于优选构造稳定且保存条件好的目标;②裂陷内孤立丘滩体发育岩溶储层,且被烃源岩包围,精细刻画孤立丘滩体是勘探的关键;③川中台地内的储层和烃源岩大面积叠置,构造稳定,但资源相对分散,寻找富集区是勘探的关键;④川东-川南构造带发育成排成带的构造圈闭,寻找保存条件好的圈闭是勘探的关键。     

应用碳同位素动力学模拟评价天然气的成因

简要介绍天然气形成过程中碳同位素分馏的理论基础、动力学参数模拟计算、碳同位素动力学模拟应用于天然气评价等方面的最新成果。揭露了几个值得注意的问题:天然气碳同位素特征不仅受母源、成熟度的影响,而且与运聚条件、沉积盆地增温速率有关;累积聚集气与阶段聚集气在碳同位素特征存在明显差别;碳同位素分馏动力学模型在不同盆地会存在差异,不仅取决于气源条件,还与聚集历史、沉积-构造史有关。我国天然气藏成因复杂,具有多期、多源的特点,对这类天然气的成因研究与评价提供了新思路。     

乐山—龙女寺古隆起构造演化与新元古界震旦系天然气成藏

以乐山—龙女寺古隆起新元古界震旦系灯影组为对象,研究古隆起演化与其油气成藏过程的关系。乐山—龙女寺古隆起经历了多期构造运动:桐湾(Ⅰ幕、Ⅱ幕)运动控制着灯影组古岩溶的发育,加里东运动期形成了古隆起的雏形,其后海西、印支、燕山运动期古隆起总体继承发育,轴线不断由西北向东南迁移,并最终在喜马拉雅运动后定型,控制着油气成藏过程。通过流体包裹体和埋藏史研究,认为乐山—龙女寺古隆起经历了3个关键生排烃期:志留纪、早三叠纪和侏罗纪—白垩纪。伴随着乐山—龙女寺古隆起的构造演化过程,新元古界灯影组成藏经历了7个阶段:初次充注、生烃停滞、二次充注、古油藏形成、古油藏迁移、古油藏裂解及气藏形成。结合油藏数值模拟和油气勘探实践,建立了乐山—龙女寺古隆起震旦系灯影组的成藏模式,在高石1井所在的斜坡区,发育集群展布的气藏群,横向上总体表现为层状分布特征,是天然气勘探的重要领域。同时认为,以四川盆地为代表的中国新元古界含油气系统具有重要的油气勘探价值。     

柴达木盆地花土沟地区地层剥蚀厚度恢复及其地质意义

地层的抬升与剥蚀是沉积盆地中普遍存在的地质现象,剥蚀量的大小对油气生成、运移和聚集会产生不同的影响.恢复地层的剥蚀厚度是研究沉积盆地构造演化史和油气成藏史的重要基础工作.为此,采用声波时差法和优化孔隙度法恢复了地层剥蚀厚度,在此基础上探讨了研究区烃源岩埋藏史及生烃演化史,同时阐述了地层剥蚀与该区异常低压之间的关系.研究...     

煤成大、中型气田天然气的碳同位素特征

本文根据我国典型大、中型气田的283组碳同位素数据,通过煤成气与油型气的对比,探讨了我国大、中型煤成气田烷烃气的基本特征。研究结果表明,烷烃气碳同位素具有以下特征:甲烷及其同系物随碳分子数的增加,δ13C频率区间值展布缩小,主频率值变重;④煤成气与油型气相比,具有低的δ13C₁ 主频率峰值,高的δ13C₂值;㈣Δ(δ13C₂-δ13C₁)与δ13C₁ 呈负相关关系;煤成气碳同位素系列只有两种形式,即正碳同位素系列和同位素倒转系列;5烷烃气碳同位素系列特征取决于显微组分、演化程度和成藏机制。      

构造运动对四川盆地震旦系油气成藏的控制作用

四川盆地所经历的多期构造运动对油气藏的形成和改造都具有明显的控制作用。为此,探讨了历次构造运动对该盆地震旦系油气成藏与富集的控制作用。基于地震、测井、岩心等资料,结合野外露头勘察,对研究区构造演化及其对储层形成、圈闭改造的控制作用开展了研究。结果认为:桐湾运动等4次构造运动控制了四川盆地震旦系油气成藏过程,其中:①桐湾运动以区域性升降运动为主,桐湾运动Ⅰ幕和Ⅱ幕造就灯影组灯二段、灯四段这2套近地表古岩溶储层的形成且大面积分布;②加里东运动形成了乐山—龙女寺大型古隆起,奠定了震旦系油气富集带形成的构造背景;③海西—印支期,震旦系以整体沉降为主,早期古隆起格局继承性发育,震旦系—寒武系烃源岩进入成油高峰期,古隆起区发育大型古油藏;④中三叠世末期的印支运动,四川盆地进入前陆盆地演化阶段,震旦系被深埋,使得古油藏发生原油裂解成气,成为震旦系重要的气源;⑤晚燕山—喜马拉雅期是震旦系气藏调整的关键期。结论指出,四川盆地震旦系天然气成藏条件良好,勘探潜力大,其中乐山—龙女寺古隆起震旦系是天然气富集的有利区带,古隆起斜坡带也是值得重视的勘探领域。     

镇泾地区延长组八段低渗岩性油藏形成过程动态分析

为了更好地揭示鄂尔多斯盆地镇泾地区延长组八段(长₈段)低渗砂岩岩性油藏的成藏特征和成藏主控因素,在该区埋藏史、热史、生烃史和成岩作用史研究的基础上,开展长₈段岩性油藏动态解剖,确定储层孔隙度、圈闭形成期次、烃源岩地层压力及石油充注动力窗口等成藏要素的演化特征,综合分析油藏的动态形成过程。结果表明:成藏期早白垩世中期长₈段储层孔隙度为20%,成藏后储层逐渐致密化到现今12%,具有先成藏后致密的特点;长₈段岩性圈闭形成于晚侏罗世,持续发育至今,圈闭形成早、发育时间长;成藏期长₇段烃源岩内部地层压力达22 MPa,早白垩世末增加到35 MPa,压力系数达到1.5,至新近纪逐渐演化为正常压力;石油充注动力大,充注动力与阻力的压力差达15 MPa,充注动力窗口从早白垩世持续到新近纪末期,持续时间长。各成藏要素和成藏作用过程在时间和空间上的有效配置决定长₈段低渗岩性油藏的形成,其中成藏期砂岩物性和充注动力是成藏主控因素。     

四川盆地中部震旦系天然气勘探前景研究

运用气藏地球化学研究方法,对安平1井、高科1井的储层沥青生物标志化合物特征、天然气非烃组分、甲烷碳同位素特征进行了研究,认为安平店-高石梯地区的油源和气源均来自下寒武统筇竹寺组泥岩.并结合区域构造发展史和岩石薄片等基础地质研究,提出了该区震旦系的油气成藏模式,指出安平店-高石梯构造具有较好的天然气勘探前景,主要产层应为震旦系灯影组四段.要找到具有工业价值的天然气,其关键在于寻找好的储层,应避开沥青封堵带打井.      

四川盆地震旦系灯影组天然气的差异聚集分布及其主控因素

为了揭示四川盆地震旦系灯影组油气藏之间的成生联系和古今气藏的转换机理,采用地质、地球物理与地球化学研究方法相互支撑,宏观、中观与微观研究结果相互印证的思路,利用多年来的钻探资料对该盆地灯影组天然气的差异聚集分布及其主控因素进行了研究。结果表明:①距今100 Ma以前灯影组古油藏的原油原位裂解形成早期超压古气藏,而在距今100~20 Ma期间,四川盆地持续隆升,特别是构造高点的迁移和威远构造的初步形成,使得早期超压古气藏调整形成晚期超压古气藏;②随着距今20 Ma以来隆升幅度的加大,威远构造上覆地层被快速剥蚀,盖层封盖能力大大降低,保存条件变差,致使灯影组天然气从威远构造顶部地表下三叠统嘉陵江组天窗开始泄漏和逸散,启动了四川盆地华蓥山以西地区灯影组天然气的差异聚集和逸散过程,位于资阳、金石和龙女寺—磨溪—安平店—高石梯等气藏构造圈闭溢出点以外的天然气沿灯影组顶部不整合面向威远构造运移聚集,并通过其顶部的嘉陵江组天窗向地表逸散,气藏压力系数由异常高压向正常压力过渡。四川盆地震旦系灯影组天然气的差异聚集分布模式与经典油气差异聚集理论既有相同点又有差异性,对该区天然气的勘探有着重要的启示和指导作用。     

川西地区雷口坡组气藏气源分析与成藏模式

文中以地震、钻井、岩心、气体组分及同位素等资料为基础,分析了川西地区不同构造中三叠统雷口坡组的气藏特征,划分了天然气来源,明确了油气成藏模式。研究表明：根据天然气组分特征差异,可将川西地区雷口坡组气藏划分为烷烃体积分数略低、H₂S和CO₂等非烃体积分数略高的山前隐伏构造带,以及烷烃体积分数略高、H₂S和CO₂等非烃体积分数略低的山前坳陷带;根据天然气烷烃同位素特征差异,山前隐伏构造带可划分为δ¹³C₂偏轻、同位素倒序分布的石羊镇、鸭子河构造和δ¹³C₂偏重、同位素正序分布的金马构造;山前坳陷带可划分为δ¹³C₂偏轻、碳同位素值正序分布的新场构造和δ¹³C₂偏重、碳同位素值正序分布的永兴、马井构造。基于天然气运移条件和成藏模式分析认为：石羊镇、鸭子河构造天然气来源于龙潭组和雷口坡组烃源岩;金马、马井构造天然气来源于龙潭组、雷口坡...     

华北地台石炭-二叠系煤成（层）气成藏地质单元划分

华北地台石炭-二叠系烃源岩的生烃条件在区域上类似,但煤成（层）气藏的分布在区域上却不均衡。对华北地台石炭-二叠系煤成（层）气成藏地质单元进行了划分,将其划分为两个层次：成藏演化区和成藏波及域。依据烃源岩的埋藏史类型将成藏演化区划分为沉降-抬升剥蚀型成藏演化区和沉降-抬升剥蚀-再沉降型成藏演化区;依据切割石炭-二叠系煤系烃源岩的断裂（裂缝）的特征将华北地台上古生界煤成（层）气成藏波及域划分为层内波及域和层上波及域。建议从华北地台整体角度对该区石炭-二叠系不同成藏演化区和成藏波及域中煤成（层）气的富集机理进行研究。