塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层原油裂解动力学及地质意义

随着塔里木盆地海相油气勘探向深层的拓展,超深层油藏赋存温度上限是有机地球化学和石油地质学关注的科学问题。使用封闭体系黄金管热模拟实验方法,对塔里木盆地顺北7井奥陶系超深层原油开展了50 MPa、90 MPa两种压力和2℃/h、20℃/h两种升温速率的热模拟实验;根据模拟实验结果,应用Kinetics软件进行化学动力学计算,对比不同温压条件下原油热裂解进程,讨论其地质意义。结果表明,在不同温压条件下,同一原油具有基本相似的裂解过程和基本一致的终点温度裂解总生气量。在原油裂解中,早期有重烃气的生成,晚期重烃气进一步转化为甲烷。升温速率对原油裂解进程影响显著,较高的升温速率下,原油裂解进程向高温推移,并且具有较高的油相保存温度上限。压力对原油裂解的影响较小。同一升温速率条件下,裂解早期压力对原油热裂解稍有"抑制"作用,而裂解晚期,压力则稍有"促进"作用。原油在不同温压条件下裂解过程的差异,可以用裂解活化能分布的差异进行解释。顺北7井原油在两种压力条件下均具有相对集中的活化能分布,表明原油发生裂解转化过程的"温度窗"相对较窄。顺北一区油相保持的温度上限高于180℃,在埋深9 000 m的深部仍可保持油相。     

塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层天然气地球化学特征及成因

塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系超深层油气藏相态分布复杂, 轻质油藏、挥发油藏、凝析油气藏和干气藏并存。根据天然气组分、组分碳氢同位素以及天然气轻烃等分析数据,研究了顺北地区奥陶系超深层天然气的地球化学特征及成因, 并与顺托、顺南、古隆、古城地区奥陶系天然气成因进行了对比。顺北地区奥陶系超深层天然气干燥系数低, 绝大多数天然气干燥系数分布范围在0.52~0.88之间, 天然气为湿气。天然气普遍含有微量的H₂S, 天然气甲烷碳同位素值偏低,分布范围为-49.6‰~-44.7‰, 乙烷碳同位素值分布范围为-39.3‰~-32.5‰。天然气碳、氢同位素均具有正序系列。天然气轻烃甲基环己烷指数小于35%, C₅-C₇轻烃组成以正构烷烃和异构烷烃为主。顺托果勒地区奥陶系天然气均为油型气, 顺北地区奥陶系天然气以干酪根裂解气为主, 混有原油裂解早期阶段形成的湿气; 而顺托、顺南、古隆、古城地区奥陶系天然气为原油裂解气。2种不同成因的裂解气具有相同的气源岩——寒武系, 不同类型天然气的分布与不同地区奥陶系经历的最高古地温和（或）现今地温密不可分, 顺北地区奥陶系T₇⁴界面经历的最高古地温、现今地温分布范围分别在170~180 ℃、150~160 ℃之间, 低于顺托和顺南地区奥陶系T₇⁴界面经历的最高古地温和现今地温, 未达到原油大量裂解温度, 因而顺北地区奥陶系保存有轻质油藏和挥发油藏, 天然气以干酪根裂解气为主,而由顺托、顺南、古隆、古城地区,现今地温和（或）古地温高, 导致原油大规模裂解, 使得奥陶系油气藏由凝析油气藏至干气藏变化,天然气为原油裂解气。     

塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系原油中乙基桥键金刚烷系列的检出及意义

乙基桥键金刚烷是金刚烷的变形化合物,其在油气地球化学中的应用薄弱。使用气相色谱-质谱(GC-MS)、气相色谱-质谱/质谱(GC-MS/MS)分析方法,在塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系原油中检测出完整的乙基桥键金刚烷系列,包括C₀—C₄乙基桥键单金刚烷系列和C₀—C₃乙基桥键双金刚烷系列。通过分析典型化合物的质谱特征并与文献对比,确认了上述化合物的存在。使用D₁₆-单金刚烷作为定量内标,顺托果勒地区奥陶系原油中乙基桥键金刚烷系列化合物的浓度为93.66~8 542.70 μg/g。原油中甲基-乙基桥键单金刚烷(META)指数与甲基单金刚烷指数、甲基菲比值之间存在良好的正相关性,表明甲基-乙基桥键单金刚烷指数可以作为确定原油成熟度的指标。6-META＋1-META＋2-META浓度与4-甲基双金刚烷＋3-甲基双金刚烷浓度之间具有很好的正相关关系,且二者的浓度在同一数量级上,表明6-META＋1-META＋2-META浓度可以作为确定深层油气藏遭受次生改造作用的良好指标。顺托果勒地区奥陶系的现今地温具有从NW向SE方向逐渐增高的趋势,其中,顺托工区和顺南工区经历的最高古地温高于顺北工区,这也导致顺托工区和顺南工区奥陶系的原油遭受强烈裂解,部分原油叠加了硫酸盐热化学还原(TSR)作用。由顺北工区向顺托工区再至顺南工区,奥陶系的油气藏相态由轻质油、挥发油至凝析油气再至干气变化,6-META＋1-META＋2-META浓度由NW向SE方向逐渐增加,这为深层油气藏的热裂解作用及TSR作用提供了地球化学证据。     

顺北地区超深层断溶体储层空间雕刻及量化描述技术

塔里木盆地顺北地区碳酸盐岩发育断溶体储层。断溶体纵向深度大、内部非均质性极强,其展布主要受深大走滑断裂带控制。断溶体的储集空间主要为洞穴、孔洞和裂缝。断溶体储层在不同级别断裂带、同一断裂带不同分段内的发育程度有明显差异。如何准确刻画断溶体的空间位置、体积和连通性已成为断溶体油藏勘探开发的主要难点。基于正演模拟和井震结合的储层地震反射特征所分析的断溶体储层地震识别模式,结合结构梯度张量分析、增强相干处理的自动断层提取技术、相控波阻抗反演技术可对断溶体储层的边界及内部特征进行描述,并对断溶体储层进行空间雕刻及储量计算。利用单井产量、动态储量可对结果进行验证。     

塔里木盆地顺北地区奥陶系一间房组碳酸盐岩成岩相研究

通过钻井岩心描述、薄片鉴定及测井分析等手段,对塔里木盆地顺北地区奥陶系一间房组成岩相进行了综合分析,共划分出溶蚀相、白云石化相、裂缝相、胶结相和热液相,以及8类成岩亚相：大气淡水溶蚀亚相、埋藏溶蚀亚相、断裂溶蚀亚相、准同生云化亚相、埋藏云化亚相、海水胶结亚相、淡水胶结亚相和埋藏胶结亚相;5种复合成岩相：胶结-热液相、裂缝-溶蚀相、裂缝-胶结相、裂缝-热液相和云化-胶结-热液相。该区海侵体系域发育海底胶结成岩亚相;高位域时为构造热液相、胶结相等;台内滩沉积亚相多发育大气淡水溶蚀亚相、大气淡水胶结亚相及少量的构造-热液相;滩间海沉积亚相发育埋藏云化亚相、溶蚀相和胶结相;台内礁沉积亚相发育大气淡水溶蚀和大气淡水胶结亚相。在构造、沉积相和层序的控制下,利用单井、成岩相连井及均方根振幅属性,对成岩相演化进行了点线面识别,顺北地区有利成岩相的分布是从南西方向逐渐向北东方向过渡。     

塔里木盆地顺南1井奥陶系原油中乙基桥键金刚烷化合物的二维气相色谱分析

运用全二维气相色谱—飞行时间质谱方法（GC×GC-TOFMS）从塔里木盆地顺托果勒地区顺南1井奥陶系原油中定量检测到81个1~3笼的乙基桥键金刚烷化合物,包括47个乙基桥键单金刚烷化合物,总含量为27 594.0 μg/g;32个乙基桥键双金刚烷化合物,总含量为4 415.1 μg/g;2个乙基桥键三金刚烷系列化合物,总含量为16.8 μg/g;建立了金刚烷—乙基桥键金刚烷的二维色谱保留指数图版。结果显示,金刚烷类和乙基桥键金刚烷类化合物保留时间位置具有如下关系：单金刚烷系列 < 乙基桥键单金刚烷系列 < 双金刚烷系列 < 乙基桥键双金刚烷系列 < 三金刚烷系列 < 乙基桥键三金刚烷系列 < 四金刚烷系列。作为石油中热稳定性最高的饱和烃类,乙基桥键金刚烷化合物的定量分析结果,有望为原油裂解和硫酸盐热化学还原反应（TSR）等油藏次生改造作用提供新的指标。     

塔里木盆地顺北地区白垩系原油成因类型与来源

塔里木盆地白垩系含油层系具有良好的勘探潜力,顺北地区在白垩系有较好的油气显示,测试获得少量原油。为研究顺北地区白垩系原油地球化学特征、成因类型、油气来源,系统开展了地球化学特征分析、油—油、油—源对比研究。顺北地区白垩系原油饱和烃色谱为单峰前峰型,正构烷烃系列保存完整,谱图基线平稳,未见明显的“鼓包”,原油Pr/Ph分布在1.65~1.71,C₂₁TT/C₂₃TT>1,生标图谱中藿烷系列化合物占明显优势,∑三环萜烷/∑藿烷 < 1,检测到丰度较高的伽马蜡烷和三芳甾烷化合物,指示为保存条件良好的陆相成因类型原油;顺北白垩系原油与北部库车坳陷周缘的英买、大宛齐、大涝坝白垩系原油、库车河三叠系黄山街组泥质烃源岩具有较好的亲源性,指示油源来自库车坳陷三叠系黄山街组泥质烃源岩;白垩系原油热演化程度从大宛齐到英买再到顺北呈现出降低的趋势,推测顺北白垩系原油可能来源于库车坳陷三叠系烃源岩,生成的早期陆相油气沿白垩系优质砂体、T₄⁰不整合面、断裂由北向南远距离侧向运移。     

塔里木盆地顺北超深层碳酸盐岩油气田勘探开发实践与理论技术进展

基于塔里木盆地顺北超深层碳酸盐岩油气田勘探开发实践,系统总结"十三五"期间勘探开发理论技术进展,为拓展该区勘探领域和国内外超深层海相碳酸盐岩勘探开发提供借鉴和启示.整体、动态剖析古老叠合盆地"成烃-成储-成藏"关键地质要素,指出顺北地区下寒武统玉尔吐斯组优质烃源岩在长期低地温背景下晚期持续生烃,是超深层赋存大规模液态烃...     

塔里木盆地北部顺北一区块奥陶系碳酸盐岩储层测井分析

塔里木盆地北部顺北一区奥陶系碳酸盐岩储层非均质性和各向异性强,储层类型复杂。以成像测井资料为主,结合常规测井、岩心等资料,将其储层类型根据其空间组合方式的不同,划分为洞穴型、裂缝孔洞型、裂缝型。其中主断裂以洞穴型储层为主,次级断裂主要发育裂缝、裂缝孔洞型;并开展了与相邻区块储层类型的横向上对比。结合声电成像测井资料,初步探讨了岩心上比较发育的水平缝的测井响应特征,成像处理结果表明这种类型裂缝渗流能力较差。     

塔里木盆地顺北超深断溶体油藏特征与启示

近年来,塔里木盆地顺托果勒低隆起发现了10亿吨级的新类型油藏——顺北超深断溶体油藏。通过深化顺北地区油气成藏地质条件认识,突破了构造低部位岩溶储层欠发育的限制,提出走滑断裂带构造破裂作用为主的叠加后期埋藏流体改造也可形成规模储层。走滑断裂带多期活动对储层改造、圈闭形成和油气运聚具有重要的控制作用,建立了顺北超深断溶体油气藏“寒武纪多期供烃、深埋断溶成储、原地垂向输导、晚期成藏为主、走滑断裂控富”成藏模式,初步提出了顺北断溶体油藏富集的主控因素。顺北超深断溶体油藏作为一种新类型油藏,丰富了海相碳酸盐岩油气成藏理论,展现了超深层海相碳酸盐岩巨大的勘探潜力,是盆地未来油气增储的重点领域。     

塔里木盆地顺北地区中下奥陶统缝洞充填方解石地球化学特征及地质意义

利用微区阴极发光和原位元素测试技术,对塔里木盆地顺北地区中下奥陶统中的方解石样品进行了微量元素和稀土元素测试分析。该区稀土元素含量整体不高,为0.735~24.538 μg/g,平均为4.963 μg/g,表现出轻稀土元素明显富集、重稀土元素相对亏损,且两者分异明显、轻微正Ce异常和明显正Eu异常的特征;Sc、Th含量和Fe/Mn值均较低,U/Th和Sr/Ba值高,指示研究区方解石形成时期气候干旱且主要形成于相对还原的成岩环境中。对该区不同产状、不同期次方解石和附近围岩颗粒地球化学对比分析表明,储集体地质流体主要来源于海水性质地层水,局部存在大气水和富硅热液流体的混源叠加改造,证实了原始沉积围岩内稀土元素较为富集,方解石颗粒中稀土元素继承于附近围岩,但受流体改造强度的控制。     

塔里木盆地顺托果勒北部地区超深层现今地温场特征

塔里木盆地顺托果勒低隆起北部(顺北地区)发育超深层轻质油藏,这与传统生烃理论认识相矛盾。为了更合理地解释顺北地区超深层油气相态的分布规律,对研究区现今温度场及油气地球化学特征开展了系统研究。顺北地区现今大地热流为32.2～42.1 mW/m²,不同埋深的同一地层温度表现出与大地热流相似的平面分布模式,由北向南逐渐增大。埋深为9 km和10 km的地层温度分别为154～208℃和164～226℃。顺北地区下寒武统玉尔吐斯组烃源岩现今温度为168～248℃,中奥陶统一间房组储层温度为128～178℃,烃源岩的地层温度与气油比和原油成熟度具正相关性,与原油密度和黏度呈负相关性。顺北地区深部地层温度场受控于岩石热导率与岩石圈热结构,而温度场最终控制了油气在储层中的相态展布特征。自北向南,顺北地区深部温度场逐渐增大,依次与发育的轻质油藏、挥发性油藏、凝析气藏和干气藏相匹配,该研究认识对超深层油气勘探与资源评价具有指导意义。     

塔里木盆地古城地区奥陶系滩相白云岩气藏特征及主控因素

以地震、钻井和实验分析为基础,对塔里木盆地古城地区奥陶系鹰山组三段滩相白云岩气藏特征及成藏主控因素进行研究.结果 表明,古城地区白云岩气藏类型为"滩-断双控"的岩性气藏,其形成主要受以下因素控制:①持续发育的古构造背景是天然气聚集的有利指向区;②台缘缓坡环境沉积的大面积中—高能颗粒滩是白云岩储集层形成的物质基础;③大气...     

塔里木盆地跃参地区YJ1X井超深层油藏演化

基于原位方解石U-Pb定年、原油与储集岩烃类地球化学特征对比以及流体包裹体分析,恢复塔里木盆地塔北隆起西南部跃参地区YJ1X井奥陶系一间房组超深层油藏的充注与演化过程.研究结果表明:①原油、游离油以及包裹体油具有相似的地球化学特征,其对应的烃源岩在相同的沉积环境中形成;②原油、游离油以及包裹体油具有相似的成熟度,计算得...     

塔里木盆地顺托果勒低隆起一间房组分布及地质意义

在塔里木盆地顺托果勒低隆起相关钻井中获得了中奥陶世达瑞威尔期牙形石化石,由老到新分别为Eoplacognathus suecicus、Pygodus anitae和Pygodus serrus组合,为该区主要目的层之一的一间房组划分对比提供了较为详细的标准生物化石依据。同时,综合碳同位素地层、岩电特征和地震等资料,讨论了一间房组地层发育特征。在此基础上,通过连井地层划分对比和地震层位解释追踪,厘定了一间房组的分布范围。研究认为,一间房组在顺托果勒低隆起广泛分布,厚度为140～220 m,SN1-ST1井区厚度最大,超过了200 m。研究区一间房组—恰尔巴克组之间为连续沉积,不存在剥蚀不整合面,不具备发育加里东中期古喀斯特的地质条件。     

塔里木盆地玉北地区中-下奥陶统储层发育特征及控制因素

塔里木盆地玉北地区中-下奥陶统碳酸盐岩具有良好油气勘探潜力,但储层发育的控制因素及分布规律不明制约了勘探进程。通过岩石学、物性测试与地化分析等手段,总结出玉北地区中-下奥陶统主要发育溶洞型、溶孔型、裂缝-溶蚀孔洞型、溶蚀孔洞-裂缝型与裂缝型等5种储层类型。溶蚀作用、白云岩化作用以及裂缝活动为储层发育的主要控制因素。早-中奥陶世相对较低的海平面,导致微古地貌高部位在准同生期反复暴露地表遭受溶蚀,形成不受单一统一暴露界面控制的小尺度溶蚀孔洞、顺层溶蚀与示顶底充填等现象。总体来看蓬莱坝组溶蚀作用强度大于鹰山组。主要发育于准同生阶段和浅埋藏阶段的白云岩化作用增强了岩石的抗压实压溶能力,有利于早期溶蚀孔洞的保存,对储层具有间接贡献。裂缝具有多期活动特征,海西晚期之前的裂缝多被方解石、白云石和硅质等流体充填,对储层贡献较少,海西晚期及喜马拉雅期裂缝经历的成岩改造较弱而成为有效裂缝。     

塔里木盆地顺南地区中下奥陶统碳酸盐岩储层特征与主控因素

顺南地区位于塔里木盆地顺托果勒低隆的南部,目前已有多口井钻获天然气。随着勘探的推进,对储层发育规律的认识成为影响勘探评价的关键问题之一。在沉积相和构造演化背景研究的基础上,基于岩心描述、薄片鉴定、物性分析、综合录井和储层预测综合分析,对该区中下奥陶统储层进行了研究。中下奥陶统碳酸盐岩发育断控及热液改造的孔缝洞、白云岩晶间孔和晶间溶孔、灰岩颗粒内微孔隙等多尺度的储集空间,可划分为裂缝-孔隙型、断控缝洞型、热液改造孔缝洞型3种储层类型。裂缝-孔隙型分布于一间房组-鹰山组上段灰岩和鹰山组下段白云岩基质中,基质物性较差,为特低孔特低渗储层;断控缝洞型、热液改造孔缝洞型沿NE向走滑断裂带分布。多阶段发育的走滑断裂及伴生裂缝本身既可形成缝洞体储集空间,又沟通孔隙和微孔隙、晶间孔和晶间溶孔成为连通的有效储层,同时也是热液流体作用的先决条件,因而是规模有效储层的主控因素。