塔中地区下奥陶统油气地球化学特征及成因

通过多种地球化学分析方法,对塔中地区下奥陶统油气地球化学特征与成因进行详细研究,结果表明,下奥陶统原油是以低分子量轻质馏分为主、生物标志物含量极低的高-过成熟原油,以芳烃中含有高-超高丰度的含硫芳烃-二苯并噻吩（DTBs）而显著不同于中上奥陶统等上部层系。依据单体烃碳同位素特征,结合烃类组成与分布,认为下奥陶统原油为来自寒武系-下奥陶统和中上奥陶统的混源油,前者的贡献总体高于后者。下奥陶统原油中较高丰度的硫醇化合物、丰富的四氢噻烷、高含量H2S（近10%）伴生气以及超高丰度的含硫芳烃的存在,表明其经历了硫酸盐热化学还原作用、热化学作用等复杂的油气成藏后作用,这些作用改造了油气藏中的烃类并对油气藏的保存可能产生重要的影响。     

塔里木盆地塔中地区天然气成因及其差异

通过对塔中天然气组分和碳同位素地球化学特征的系统分析,发现塔中天然气气态烃组分基本上呈正碳同位素系列,δ~(13)C_1-30‰,为有机成因烷烃气。通过ln(C_2/C_3)-ln(C_1/C_2)关系及参数C_2/iC_4与C_2/C_3关系的研究,认为奥陶系天然气属原油裂解成因天然气;石炭系天然气既有干酪根裂解气,也有原油裂解气。塔中东、西部不同的烃源岩和成熟度导致塔中东、西部天然气组分和碳同位素存在显著差别,西部天然气主要来源于中-上奥陶统烃源岩,东部天然气可能主要来自高-过成熟的寒武系烃源岩。硫酸盐热化学还原作用在区域上存在强弱之分,偏东部井区较西部井区强。     

不同硫酸盐引发的热化学还原作用对原油裂解气生成的影响

由于反应途径或机制不同于裂解反应,硫酸盐热化学还原作用(TSR)很可能会改变油藏中原油的热稳定性和裂解气产量。为了阐明TSR作用对原油裂解气生成的影响,利用黄金管热模拟装置开展了一系列不同硫酸盐和原油的升温热解实验。非烃气体,包括H₂S的大量生成表明,石膏和硫酸镁的加入引发了原油的TSR反应,其中,石膏参与的TSR作用对烃类气体的产量和生成活化能无明显影响;相对而言,硫酸镁参与的TSR反应引起了最终甲烷产量约13.1% 的降低和大分子气态烃(C₂₊)稳定性的明显降低;氯化镁的加入导致了硫酸镁体系中H₂S产量进一步的增加和烃类气体产量进一步的降低。可以证实,在硫酸镁热解体系中,C₂₊与活性结构HSO₄^-发生了氧化还原反应,这也是导致烃类气体产量降低的重要原因。因此,TSR作用对裂解气生成的影响很大程度上受控于地层水中的硫酸盐类型和活性结构的浓度。     

塔中地区中上奥陶统异常体特征

为搞清塔中地区中上奥陶统地质异常体属性及含油气特征，通过对异常体地球物理特征、沉积环境、层序特征分析及与已钻探证实的异常体对比等方法，初步认为异常体可能是生物礁、砂岩透镜体、海底浊积扇、火成岩体等，并认为异常体圈闭是油气聚集的有利场所，是塔中地区具有较大勘探潜力的前景区。     

塔中地区顺西区块中、上奥陶统异常体与圈闭评价

顺西区块位于塔里木盆地塔中低凸起的西北围斜区，中、上奥陶统内地质异常体广泛发育，有丘形体、透镜体、楔形体。古地理条件分析和钻探资料揭示，该区具备成礁环境和水下浊积沉积条件，结合其地球物理特征综合分析，认为这些异常体分别为生物礁、灰泥丘、礁滩复合体、沟谷充填沉积体。其中，生物礁丘圈闭具备有利的生储盖组合和成藏条件，是有利的钻探目标，一旦突破，将开辟塔中地区勘探新领域。图4表2参12     

塔中地区热液改造型白云岩储层

塔里木盆地寒武系-下奥陶统以深灰色的粉-细晶白云岩发育为特征,在塔中等地区局部可见浅灰色-白色的中-粗晶白云岩.中-粗晶白云岩中的流体包裹体均一温度主峰区间为160~200℃,盐度为6.88%~14.15%;氧同位素δ¹⁸O_PDB值为-10.91‰~-7.65‰,平均为-8.98‰,与粉-细晶白云岩δ¹⁸O_PDB值相比,具有明显偏轻的特征.根据白云石与水之间的氧同位素分馏系数计算出形成中-粗晶白云岩流体的δ¹⁸O_SMOW值为+4.2‰~+10.2‰,据此判断该流体为岩浆热液流体.中-粗晶白云岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值为0.709 098~0.709 236,平均为0.709 171,高于粉-细晶白云岩和下古生界正常海相碳酸盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值.锶同位素组成特征也表明了中-粗晶白云岩的形成与热液流体作用有关.再结合其产状特征,可以推测塔中地区中-粗晶白云岩是粉-细晶白云岩在热液作用下发生重结晶作用的结果.重结晶形成的中-粗晶白云岩不但有丰富的晶间孔隙,而且还发育有大量的因热液溶蚀作用而形成的溶蚀孔隙,是良好的油气储集层,在塔里木盆地下古生界深层油气勘探中应该给予足够的重视.     

塔河地区下古生界热液流体及储层发育主控因素探讨——以S88和TS1井为例

S88及TS1井是塔河油田钻遇下古生界巨厚白云岩地层的典型钻井。对这2口井的岩样进行岩心观察、矿物鉴定、流体包裹体测温及地球化学研究表明,S88井奥陶系蓬莱坝组及TS1井寒武系下丘里塔格组白云岩地层除受原地盆地流体的影响外还可能存在深部热液流体的影响,流体性质以高温、富⁸⁷Sr且携带热化学硫酸盐还原作用产物(H₂S和CO₂)的酸性流体为主。热液流体的运移导致这2口井深部储层次生溶蚀孔洞的发育,使得储集物性得到改善。研究还表明,这2口井疏导层的存在为深部热液流体的向上运移及进入储层提供关键通道。S88井热液流体对储层的影响主要受控于岩相和裂缝的发育程度,白云岩段储层好于灰岩段,裂缝发育段储层优于不发育段;TS1井白云岩储层的发育主要受控于岩性组合,下部井段的膏盐层与白云岩层的共生可能是其岩石物性优于上部纯白云岩井段的主要原因。     

塔里木盆地塔中地区上奥陶统油气相态及其控制因素

在塔中地区上奥陶统已发现7个油气藏,油气相态分布复杂。结合油气藏形成与分布的地质和地球化学条件,综合分析了塔中地区油气相态的分布特征和主控因素。结果表明：塔中地区上奥陶统油气藏由西向东,从未饱和凝析气藏过渡为饱和凝析气藏|由北向南,从凝析气藏过渡为未饱和油藏。原油规则甾烷既有呈C₂₇≤C₂₈29的“反L型"的中—下寒武统烃源岩特征,又有呈C₂₇>C₂₈29“V”字型中—上奥陶统烃源岩特征,表明主要来自中—下寒武统和中—上奥陶统烃源岩的混源。天然气干燥系数和甲烷碳同位素表明目前正处于高成熟—过成熟阶段,与中—上奥陶统烃源岩处于成熟阶段不匹配,表明主要来自中—下寒武统。由于天然气甲烷碳同位素值普遍偏低,Ln(C₁/C₂)与Ln(C₂/C₃)两者大都呈正相关关系,天然气可能是以原油裂解气为主。油气相态分布主要受控于温度、压力、多期成藏和多期改造。早期温压较低.又经历了2次构造抬升,使得早期的油气藏遭到破坏,临界温度和压力发生改变,形成未饱和油藏。晚期地层埋深持续增大,形成高温高压,同时原油裂解成气对早期油藏气侵,形成未饱和凝析气藏。中—下寒武统优质储盖组合可能是塔中地区未来寻找天然气的重要领域。     

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℃,δ¹⁸     

塔中西北部上奥陶统丘状地震反射异常体的成因

塔中地区上奥陶统良里塔格组富含礁滩沉积体,由于礁体具有丘状外形,因此人们普遍将其北西部台缘外带的丘状地震反射体解释为生物礁。本文通过地震地质综合分析,认为上奥陶统生物礁个体较小,其厚度小于1/8波长,宽度小于1个菲涅尔带半径,在常规地震资料中不能直接辨别,真正的礁滩沉积体总是隐伏于代表大套灰岩层顶面的极强反射波(T₇⁴)及其之下的1~2个弱反射波之中。那些位于极强反射波(T₇⁴)之上,内部为低频强振幅层状反射波结构的丘状体,其地层结构表现为灰岩(或泥质灰岩)与泥岩互层,为低能与高能过渡带的沉积环境的产物,内含礁滩沉积体的概率也很低。精细解释表明,此类丘状体是低倾角逆断层构造、斜坡滑塌堆积及浊积扇等非礁滩沉积体的地震响应。     

塔中地区深部流体对碳酸盐岩储层的改造作用

塔中地区岩石及原油的稀土元素分析、二氧化碳碳同位素分析以及储层流体包裹体测温证实了深部流体的存在。盆地基底以下的深部流体通过深大断裂及火山活动进入盆地内,通过物质和能量交换对碳酸盐岩储层进行溶蚀和交代,使碳酸盐岩储集层的孔、渗结构发生改变,从而形成深埋改造型的优质碳酸盐岩储层。塔中西部地区沿大断裂及火山活动区发现的萤石矿带是深部流体作用的产物,是塔中45油田的主要储集层类型。深部流体的来源及活动范围与深大断裂以及火山活动密切相关,深大断裂以及火山岩发育区可以作为寻找深部流体改造型储层的标志。     

塔中62区块上奥陶统碳酸盐岩储层非均质性影响因素

塔中奥陶系碳酸盐岩储层主要以礁滩相颗粒灰岩为主,储集空间类型主要为孔洞型和裂缝～孔洞型,储集层缝洞系统发育,储层非均质性很强。充分认识此类储集层非均质性的影响因素对于油藏的有效开发至关重要。研究表明,同生期大气成岩环境中形成的横向连续性差的透镜状礁滩沉积岩体,是影响储层平面非均质性的主要因素之一;受岩溶作用影响在垂向和横向上孔洞集中发育段,导致储层物性在横向和垂向上的变化难以评价;不同尺度的裂缝网络系统是影响储层渗流能力非均质的一个重要因素;岩性隔夹层、沉积微界面、成岩致密胶结带等一系列的渗流屏障,对流体的运移起到了阻隔作用,加大了储层非均质性的严重程度。     

塔中地区上奥陶统礁滩复合体储层地震预测技术

塔中Ⅰ号坡折带位于塔中古隆起北斜坡大型碳酸盐岩台地北缘,呈北西-南东走向,台缘坡折带长220 km,宽8～18 km,发育上奥陶统大型礁滩复合体,油气藏埋深3 700～7 200 m.该带地表沙丘起伏,地下结构复杂,地震剖面品质差,奥陶系碳酸盐岩储层埋深大,非均质性强,储层控制因素复杂.通过地质、测井、岩心和试油等资料分析了奥陶系礁滩体不同类型储层的地球物理响应特征,总结出适合于该带碳酸盐岩礁滩体储层预测的方法,对上奥陶统礁滩复合体发育分布规律进行了精细描述,在礁滩体复合体的勘探中取得了很好的勘探成果.     

塔里木盆地玉北地区奥陶系缝洞充填方解石地球化学特征及其储层流体分析

塔里木盆地玉北地区奥陶系碳酸盐岩储层的成因是该地区油气勘探研究的关键问题。通过分析玉北地区奥陶系碳酸盐岩缝洞方解石的充填特征和地球化学特征,并结合区域构造背景,探讨了影响储层发育的流体期次、性质和作用类型。该区奥陶系缝洞充填方解石样品的稀土配分曲线呈现淡水和海水2种流体特征,由东向西分布的井中样品锶同位素比值逐渐减小,且高角度缝方解石的锶同位素值明显高于孔洞和水平缝洞方解石中的,显示了不同区域、不同产状样品中流体性质的差异。因此,玉北地区奥陶系碳酸盐岩成岩系统具有一定开放性,由东向西淡水改造的程度逐渐减弱,这与加里东中期—海西早期东强西弱的构造活动特征相吻合,断裂活动强度影响了流体对储层的改造过程。     

塔里木盆地塔中地区北坡奥陶系热液蚀变作用

沉积盆地超深层(>4500 m)不仅具有与浅层和中深层不同的温压条件,而且流体体制也存在显著差异。以塔里木盆地塔中地区北坡NE向走滑断裂带上的SN4井超深层的中下奥陶统碳酸盐岩硅化段为研究对象,在详细的成岩作用研究基础上,开展了成岩矿物流体包裹体、稳定O-C和Si-O同位素以及常量、微量和稀土元素等系统分析。结果表明,超深层中下奥陶统碳酸盐岩储层存在3种流体端元类型:1深成上升流热液;2外源同生卤水;3这2种热流体与储层同生海水的混合流体。其为经历2种流体-岩石相互作用体制演化的结果:1大气淡水-同生海水重力流演化体制;2火成岩活动驱动远端热液与同生卤水混合上升流演化体制。其中,上升流具有2个流体来源:1受火成岩活动驱动远端热液,具有中低温度、中高盐度、富Si质和富含CO₂和H₂S挥发份水解成强酸的特征,不仅成为缝洞型储层热液-岩石相互作用的溶剂,而且可能发生了第1期天然气充注;2来源于下伏寒武系烃源岩层的中低温、富Ca和CH₄的碱性热卤水,不仅形成了晚期裂缝刀刃状方解石脉,而且发生了第2期天然气充注成藏。依据成岩矿物组合和温度控制矿物学原理构筑其储层化学反应路径模型,结合储层物性测定结果,初步估算这种上升流热液蚀变作用对储层孔隙度的贡献达约8%。由此表明,多期火成岩活动和多期断裂活动不仅为深成上升流提供了动力和通道,而且作为一个独立因素对超深层缝洞型碳酸盐岩储层的形成和天然气的成藏起到了重要的控制作用。综上可推论,塔里木盆地中央火成岩带超深层将是这类热液蚀变缝洞型储层发育带和有利的天然气聚集带。