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     

面扫描和定年技术在古老碳酸盐岩储集层研究中的应用——以塔里木盆地西北部震旦系奇格布拉克组为例

针对古老海相碳酸盐岩成岩叠加改造复杂、储集层成因和油气运移前有效孔隙测算难等问题,以塔里木盆地西北部震旦系奇格布拉克组微生物白云岩储集层为例,应用元素激光面扫描成像技术和碳酸盐矿物激光U-Pb同位素定年技术,开展基于地球化学信息的成岩环境和基于绝对地质年龄的成岩-孔隙演化研究,得到以下两点认识:①在岩石学观察基础上,对孔洞中充填的不同期次白云石胶结物开展元素面扫描成像、碳氧稳定同位素组成、锶同位素组成、阴极发光等分析,认为奇格布拉克组白云岩储集层依次经历了沉积期白云石化、淡水成岩环境、海水成岩环境、极浅埋藏成岩环境、埋藏成岩环境、热液成岩环境6个阶段,储集空间主要形成于埋藏前的沉积环境(原生孔)和淡水成岩环境(表生溶蚀孔洞),海水、埋藏和热液环境引起白云石胶结物的逐渐充填减孔;②在储集层成因认识基础上,对孔洞中充填的各期次白云石胶结物开展测年,建立基于绝对地质年龄的成岩-孔隙演化曲线,认为胶结减孔主要发生在加里东早期,在玉尔吐斯组烃源岩生烃高峰期,储集层孔隙度仍可达到6%～10%。研究成果不仅为奇格布拉克组成藏有效性评价提供一定依据,也为定年和面扫描成像技术在古老碳酸盐岩储集层研究中的应用提供了案例。图6表1参56     

塔里木盆地古城地区下古生界碳酸盐岩成岩作用及储层孔隙特征

以古城地区寒武系、中下奥陶统碳酸盐岩为主要研究对象,应用岩石普通薄片、铸体薄片、阴极发光和扫描电镜等实验分析技术,对研究区主要成岩作用类型及其对储层孔隙的影响进行研究。研究结果表明:古城地区主要的成岩作用有胶结、充填、硅化、压溶、溶蚀和白云石化作用,对于储层孔隙而言,胶结、充填、硅化和压溶作用是破坏性成岩作用,溶蚀和白云石化作用是建设性成岩作用,它们产生的溶孔、溶洞和裂缝是天然气的主要储集空间和运移通道。根据碳酸盐岩储层孔隙的特征,总结出古城地区储层发育灰岩溶蚀孔隙型、白云岩溶蚀孔隙型及白云岩溶蚀缝洞型3种孔隙类型。     

川西龙门山前雷口坡组四段白云岩储层胶结物对早期孔隙的影响

利用薄片、阴极发光、探针微量元素、激光碳氧同位素及包裹体测温等资料,在龙门山前中三叠统雷口坡组四段上亚段白云岩储层中主要识别出3期5种胶结物,在对不同期次和不同种类胶结物特征及分布特征研究的基础上,结合胶结物的发育程度,还原了胶结物对龙门山前雷四上亚段不同类型白云岩储层孔隙演化的影响过程。研究认为:第一期浅埋藏白云石胶结物形成是藻类白云岩储层孔隙破坏的主要阶段,但这期胶结物产生后对残余孔隙起支撑作用,有利于大量早期孔隙保存;在第一期胶结物充填基础上叠加第二期表生期渗流砂充填,破坏部分藻类白云岩早期残余孔隙;第三期再埋藏含铁嵌晶方解石胶结是晶粒白云岩储层孔隙破坏的主要原因,在藻类白云岩储层中,该期胶结物不均匀分布进一步加剧了储层非均质性,但这期胶结物的产生受到烃类和油气充注的抑制,因此早期残余孔隙在漫长的再埋藏阶段得到较好保存。      

西昌盆地流体包裹体及其在油气勘探中的应用

通过对西昌盆地下二叠统碳酸盐岩流体包裹体研究证实,储层成岩演化和烃类生成、运移、聚集的每一阶段均可形成流体包裹体,是储层孔隙形成环境、发育阶段以及油气演化、运移、聚集的直接标志.不同世代胶结物和不同期次孔隙充填矿物中流体包裹体研究结果表明,西昌盆地下二叠统烃源告演化及储层孔隙的发展经历了准同生期、成岩早期和中晚期、表生期、再埋藏早、中、晚期7个演化阶段.其中,表生期岩溶孔洞缝、再埋藏早期深部溶蚀孔洞缝和中晚期构造裂隙构成了区内聚烃期储集空间.石油开始生成和初次运移发生在晚二叠世(再埋藏早期),大量运移聚集发生在三叠纪(再埋藏中期),天然气大量运移聚集发生在侏罗纪及其之后(再埋藏晚期).油气生成、运移和聚集与海西期玄武岩喷发(热)事件、印支-燕山期构造运动及岩浆多期侵入活动紧密相关.     

四川盆地白云岩成因的研究现状及存在问题

四川盆地上震旦统到中三叠统主要是海相碳酸盐岩沉积, 勘探已发现震旦系、寒武系等15个碳酸盐岩含气层系。其中, 上震旦统与寒武系碳酸盐岩基本上完全白云石化, 其余层位也具有不同程度白云石化。对四川盆地海相碳酸盐岩储层白云岩成因机理或模式, 不同学者具有不同的解释, 主要有原生、准同生、渗透回流、混合水、埋藏成因、热液成因、淋滤玄武岩成因及生物成因等8 种模式。白云岩储层是现今四川盆地碳酸盐岩最为重要的油气储集层之一, 白云石化是四川盆地碳酸盐岩优质储层发育的必要条件。 四川盆地海相碳酸盐岩白云石化埋藏成因模式与混合水模式受到广泛质疑, 可能为热液成因。 四川盆地海相碳酸盐岩中2 次地裂运动及其导致的广泛的流体活动背景, 致使热液白云石化可能比我们想象的更为普遍。     

流体包裹体在碳酸盐岩储层孔隙成因及演化研究中的应用

对鄂尔多斯盆地下奥陶统硕酸盐岩储层孔隙充填矿物流体包裹体的研究证实，储层孔隙演化和油气运移、聚集的各个阶段均可形成流体包裹体，而孔隙充填 物中的流体包裹体是孔隙形成环境和发育阶段以及油气生成和运聚的直接标志。通过不同产状（期次）孔隙充填矿物中流体包裹体特征的研究，可确定储层孔隙的成因，并恢复储层孔隙演化历史及其与油气生成和运聚之间的关系。研究结果表明，区内碳酸盐岩储层孔隙的发育经历了准同生期、成岩早期和中晚期、表生期、再埋藏早、中、晚期等七个演化阶段。其中表生期岩溶孔洞缝、再埋藏早－中期深部深蚀孔洞缝和再埋藏晚期的构造裂隙构成了区内储层的聚烃期油气储集空间。油气开始生成和初次运移发生在三叠纪早期（即再埋藏中期），而油气大量运聚则发生在三叠纪中－晚期和侏罗纪（再埋藏中晚期）。区内油气生成、运移和聚集与印支－燕山斯构造运动密切相关。     

四川盆地南川地区娄山关群碳酸盐岩成岩作用研究

四川盆地南川地区中—上寒武统娄山关群储层主要为台地边缘滩沉积,以白云岩为主。主要成岩作用类型有:白云岩化、溶蚀、破裂、胶结充填及压实压溶作用,对储层形成有重要贡献的成岩作用是白云岩化作用、溶蚀作用及破裂作用。根据白云石标型特征、有序度、碳氧同位素的分析,认为娄山关群白云岩成因有3种:准同生、混合水以及埋藏白云岩化作用,以准同生白云岩化作用为主。储层发育3期溶蚀作用:大气淡水溶蚀、埋藏溶蚀和表生溶蚀,以表生溶蚀作用为主。白云岩化作用和表生溶蚀作用是形成优质储层的关键,而胶结、充填作用破坏了大量的原生和次生孔隙,不利于储层的发育。     

番禺低隆起珠海组砂岩碳酸盐胶结特征及其对储层物性的影响

为了深化珠江口盆地番禺低隆起的油气地质特征认识,针对碎屑砂岩储层中碳酸盐胶结物发育特征、胶结机制及其对储层物性的影响等问题,采用孔渗分析、薄片鉴定、扫描电镜及X射线衍射等测试手段,对该区珠海组储层砂岩开展了系统的成岩作用研究。结果表明：该区发育同生成岩期、早成岩阶段A期及晚成岩阶段A₁期共3期碳酸盐胶结;同生成岩期发育基底式胶结的方解石及铁白云石,与该时期孔隙流体在弱碱性成岩环境中过饱和析出有关;早成岩阶段A期发育孔隙式胶结的方解石、铁白云石及菱铁矿,该期胶结物质来源包括生物化石骨架颗粒溶解、铝硅酸盐矿物水化作用及早期残余孔隙流体等;晚成岩阶段A₁期发育少量孔隙式胶结的方解石及铁白云石,该阶段末期成岩环境逐步转变为弱碱性-碱性,在较大埋深、较高温压条件下,强烈的水-岩反应释放出Ca²⁺,Fe²⁺及Mg²⁺等离子并进入孔隙流体,导致末期方解石及铁白云石过饱和析出;碳酸盐胶结是导致研究区储层物性变差的主要原因之一,早期方解石及铁白云石包裹碎屑颗粒,充填粒间孔隙,极大地破坏了储层物性,中期孔隙式胶结的方解石、铁白云石及菱铁矿进一步缩减了孔隙空间,晚期碳酸盐胶结见方解石及铁白云石充填粒间孔隙并交代碎屑颗粒,使砂岩进一步致密化。研究结果可为该区有利区带预测及勘探目标评价提供依据。     

长庆气田白云岩储层的成岩作用与成岩圈闭

长庆气田奥陶系马家沟组马五段白云岩储层是鄂尔多斯地区最主要的储层之一。岩性以潮坪相云岩为主,厚度60m。成岩阶段包括准同生白云岩化及缺钙同沉积阶段、地表—浅埋藏阶段、表生岩溶阶段、浅埋藏阶段、深埋藏阶段等。不同的演化阶段、埋藏深度、地层压力、地层温度、水介质条件等众多物理化学条件的差异形成的孔洞缝系统、孔洞充填物及其平面分布具有较大的差异。不同的孔洞充填物,对储层的影响不同,方解石、硬石膏的充填交代使储层形成了致密遮挡层,而白云石及硅质、高岭石等的充填预示着好的储层。构造上倾方向上的成岩致密带是天然气特殊的圈闭类型,即成岩圈闭。     

川中地区寒武系洗象池组白云岩储层成岩作用及孔隙演化

四川盆地中部寒武系洗象池组是盆地内油气勘探重要的接替领域.通过对川中地区及邻区典型钻井岩心和薄片进行详细观察,结合物性分析,系统研究了该区洗象池组白云岩的储层特征与成岩演化,进一步探讨了储层孔隙演化模式与成岩作用之间的关系.研究结果表明:①川中地区寒武系洗象池组有利储集岩性主要为(残余)颗粒白云岩,其次为粗粉—细晶白云...     

基于埋藏溶蚀模拟实验的白云岩储层孔隙效应研究——以塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组为例

埋藏溶蚀作用是白云岩储层发育的控制因素之一,但其对储层的孔隙效应不清,从而制约埋藏溶蚀型白云岩储层的评价与勘探。以塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组白云岩为例,优选藻砂屑白云岩、叠层石白云岩和凝块石白云岩3种最常见的岩相为样品,用0.2%的乙酸溶液代表埋藏环境中的有机酸,开展高温高压条件下、开放连续流动体系中的储层溶蚀模拟实验。实验结果显示,不同温压条件、不同岩相特征样品的孔隙度都有所增大,但渗透率呈指数级增大;藻砂屑白云岩的储集空间类型从孔隙型演变为孔隙—孔洞型,叠层石白云岩和凝块石白云岩的储集空间类型从孔隙型演变为溶孔—溶缝型。由此说明在埋藏环境中,有机酸对白云岩具有较强的溶蚀性,白云岩储层的初始孔隙结构控制着最终储集空间类型;埋藏溶蚀作用从开始相对均匀溶蚀逐渐转变为非均匀溶蚀,导致溶孔、溶缝非均质发育,局部孔隙间连通性变好。因此埋藏溶蚀作用对改善白云岩储层渗透率的贡献更大。      

塔里木盆地塔深1井超深层白云岩储层成因新认识：来自原位碳氧同位素分析的证据

塔里木盆地超深层钻井塔深1井揭示在埋深8 408 m条件下依然具有优质白云岩储层,但储集空间的成因机制存在较大争议。在详细的岩心描述、显微岩石学观察与孔洞胶结物充填序列分析基础上,对阴极发光分析后的加厚薄片,通过原位微区取样方法分别获取基质、早期白云石胶结物和晚期白云石胶结物样品并进行碳氧同位素分析。早期白云石胶结物与白云岩基质具有相对一致的碳氧同位素分布特征,而晚期白云石胶结物δ¹³C值和δ¹⁸O值偏负。胶结物充填序列与碳氧同位素分析结果表明,不同类型白云石是多阶段白云石化作用的产物,即孔洞在白云石化作用发生的时候已经形成并随着埋深增加不断消亡。中寒武统阿瓦塔格组深灰色孔洞型白云岩储集空间的形成可能与准同生期近地表成岩事件有关。     

四川盆地安岳构造寒武系龙王庙组成岩矿物充填期次及油气成藏

四川盆地寒武系龙王庙组时代老,埋藏深,储层埋藏及成岩改造强烈,且受加里东、印支、喜马拉雅等重要构造运动的影响,油气成藏过程复杂。通过对龙王庙组岩心观察、岩石学类型分析、显微薄片的观察,结合阴极发光特征对成岩矿物的充填序列进行了识别和划分。以矿物的充填序列为基础,对不同期次成岩矿物中赋存的烃类流体包裹体特征进行了分析,对与其共生的盐水包裹体的均一温度进行测试,明确了龙王庙组油气藏的成藏期次,并结合安岳构造龙王庙储层热演化史,厘定了油气成藏时间。所识别出的5期白云石以及石英等成岩矿物捕获的流体包裹体,记录了5期油气成藏事件:第一期为中三叠世的古油藏充注;第二期为早侏罗世的古油气藏充注;第三期为中侏罗世的湿气藏充注;第四期为早白垩世晚期的干气藏充注;第五期为晚白垩世以来的气藏调整。喜马拉雅构造运动期的古气藏调整是龙王庙组气藏形成的重要时期,对应的时间约为40 Ma。      

塔西北地区寒武系肖尔布拉克组储层发育主控因素及成岩演化过程——以柯坪南1 井为例#br#

塔里木盆地柯坪地区寒武系盐下白云岩作为重要的储量增长点和战略接替区已显示出巨大的勘探潜力和良好的勘探前景,但是优质储层形成机理认识不清制约了该区的油气勘探。通过对柯坪南1井井下样品的镜下观察、地球化学分析以及测井资料的解释,详细刻画了肖尔布拉克组岩石类型及其特征,并将其划分为4段,从下至上分别为肖一段、肖二段、肖三段、肖四段。肖尔布拉克组结晶白云岩较高的Mn含量［（87~137.7）×10^-6］、高于同期海水的δ¹⁸O值（平均值为-6.37‰）和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值（平均值为0.710 9）,说明肖尔布拉克组白云岩沉积于准同生—浅埋藏期,早期白云石化作用形成的增孔效应和抗压实能力是储层形成的基础。δ¹³C值在肖一段、肖二段呈现频繁变化的锯齿状,说明可能存在频繁的海进/海退过程,形成颗粒滩沉积是肖二段储层形成的关键,而肖三段发育裂缝和顺层溶蚀孔洞,储层发育主要受构造破裂作用和准同生岩溶作用控制。同时分析了成岩演化模式,认识了成岩改造过程对储层的制约机制。柯坪南1井井下数据的系统分析既为该地区其他钻井对比研究提供了基础数据,也能够为塔西北地区下一步勘探部署提供指导。     

塔中地区深层寒武系盐下白云岩储层特征及主控因素

塔中地区东部深层寒武系盐下白云岩勘探取得重大发现,但针对该层系白云岩储层的研究尚属空白。利用钻井、岩心、薄片、扫描电镜、测井及三维地震资料,对塔中寒武系盐下白云岩产层的储层类型、特征、主控因素及展布规律开展探索性研究,认为塔中寒武系盐下白云岩主要发育颗粒滩相白云岩储层和潮坪相膏云岩储层。颗粒滩相白云岩储层主要发育在下寒武统肖尔布拉克组以及中寒武统沙依里克组上段,岩性以台内藻砂屑滩相颗粒白云岩、藻白云岩及粉细晶白云岩为主,明显受岩相控制,形成于准同生期,并受后期层间岩溶作用改造优化。潮坪相膏云岩储层主要发育在中寒武统阿瓦塔格组及沙依里克组下段,岩性以含膏云岩、泥粉晶云岩、膏云质角砾岩为主,明显受岩相及裂缝控制,形成于准同生期,并受后期有机酸溶蚀作用形成微孔型储层。目前而言,下寒武统肖尔布拉克组台内藻砂屑滩相颗粒白云岩储层是最现实的勘探领域。     

四川盆地安岳大气田震旦系—寒武系储层的发育机制

勘探揭示,四川盆地安岳大气田的3套工业气层分别发育在下寒武统龙王庙组、震旦系灯影组四段和二段,为了给该区的持续勘探发现提供储层研究支撑,分析了储层的主要特征及其发育机制,取得以下3项成果认识:①依据沉积微相、岩性和孔隙三要素将上述储层分为龙王庙组颗粒滩白云岩裂缝—孔洞型储层、灯四段蓝细菌丘滩白云岩缝洞—洞穴型储层和灯二段蓝细菌丘滩白云岩裂缝—孔洞型储层。②龙王庙组储层的主要岩性是颗粒白云岩,储集空间为溶孔溶洞,平均孔隙度为4.24%,平均厚度为36m;灯四段储层的主要岩性是蓝细菌白云岩,溶孔溶洞和洞穴是其主要储集空间,平均孔隙度为3.22%,平均厚度为70 m;而灯二段储层的岩性为蓝细菌白云岩,主要储集空间为溶缝溶洞,平均孔隙度为3.34%,平均厚度为80 m。③储层的发育经历了孔隙形成、热液矿物充填、沥青充填等主要演化阶段,准同生溶蚀作用和表生岩溶作用是储集空间形成的关键,并建立了储层的演化模式。     

塔河地区寒武系储层深埋藏白云石化特征

塔河地区寒武系白云岩具过渡型成岩演化环境成因特征。寒武纪碳酸盐沉积物在经历了短暂的早期成岩作用(海底成岩加大气淡水成岩作用)后,即进入埋藏成岩环境,经历了准同生白云岩-早成岩浅埋藏白云岩-晚成岩深埋藏白云岩-热液成因白云岩的成岩作用演化过程;裂缝、溶蚀孔(洞)是塔河地区寒武系不同类型白云岩的主要储集空间类型。深埋藏白云石化条件下的与深部断裂热液流体有关的溶蚀作用是塔河地区寒武系白云岩储层储渗空间形成的主要机制,而不同期次的充填和胶结作用的强度及热液溶蚀之后稳定的埋藏过程、较小的构造变动是有效储集空间得以保存的主控因素。     

靖边气田南部奥陶系马五1+2亚段储集层成岩演化特征

鄂尔多斯盆地奥陶系马五₁₊₂亚段天然气储量丰富,是靖边气田奥陶系油气勘探的重点层系,其储集层成因和孔隙结构复杂,受多期成岩作用的控制。基于钻井岩心、薄片和储集层物性资料,分析总结了靖边气田南部奥陶系马五₁₊₂亚段储集层成岩作用及其孔隙演化特征。研究结果表明,靖边气田南部奥陶系马五₁₊₂亚段发育一套局限—蒸发台地的白云岩储集层,以膏溶孔和溶缝为主要储集空间,整体为低孔低渗的微裂缝-孔隙型储集层。储集层在形成过程经历了多种成岩作用,包括白云石化作用、压实压溶作用、胶结充填作用、表生岩溶作用、交代作用、构造破裂作用等。其中,同生—准同生期高盐度海水环境下发生的白云石化作用及石膏沉淀,为加里东运动表生成岩期溶蚀作用和微裂缝的发育奠定了有利条件,是储集层形成的物质基础;加里东运动表生成岩期大气淡水对石膏结核的溶蚀以及微裂缝的扩溶改造大幅提升了储集层孔渗性能,是储集层形成的关键;埋藏成岩期孔隙流体的石英和方解石胶结充填使得早期孔隙有所减少,表现为破坏性成岩作用。此外,晚成岩期的构造活动也产生了少量开启微裂缝,提高了局部孔渗性能,最终形成以膏溶孔和溶缝为主的储集空间,以微（溶）裂缝为主要渗滤通道的白云岩储集层。