油气储层火山物质蚀变产物及其对储集空间的影响——以准噶尔盆地克-夏地区下二叠统为例

通过镜下观察（岩石、铸体薄片和扫描电镜）与岩心分析,结合地层水分析结果、岩矿组成和物性数据等,以准噶尔盆地克-夏地区下二叠统为例,系统研究了含火山物质油气储层中不同自生矿物成因机理、自生矿物对油气储集空间的影响、孔隙演化及其控制因素,对储集空间具有重要影响的自生矿物主要有绿泥石、沸石（包括方沸石、片沸石和浊沸石）、方解石、钠长石和自生石英。研究表明,酸性水的加入促使早期碱性条件下析出的沸石、钠长石和方解石易于溶蚀;钾长石或斜长石溶蚀后,非等体积矿物转化析出钠长石。早期适量的绿泥石衬边和包膜对储集空间有保护意义,但成岩后期大量的绿泥石胶结破坏孔隙。与基性岩相比,中酸性熔岩和火山碎屑岩未见大规模绿泥石胶结,储层物性较好。NaHCO₃型地层水和有机酸影响下的方沸石胶结砂（砾）岩中,次生溶孔发育,为有利的碎屑岩储层。总体上,火山物质的成岩作用及蚀变演化很大程度上改善了中深层油气储层质量。     

陆相碳酸盐质细粒沉积岩及油气甜点多源成因

基于以往研究认识,通过分析细粒碳酸盐物质来源和岩石形成作用,系统论述碳酸盐质细粒沉积岩的多源成因机制,并对碳酸盐质细粒沉积岩的油气富集类型进行总结。研究表明,以陆地物质输入、盆内自生物质生成、火山热液物质注入和混合物质来源为主的多物源供给是陆相断陷盆地富集细粒碳酸盐物质的主要原因。其中物源区富碳酸盐岩基岩的发育控制了盆内碳酸盐物质充填的规模,火山热液活动可向湖盆提供碱性流体以增加碳酸盐晶体形成的物质供给量,受生物活动诱导形成的自生碳酸盐晶体是湖盆内细粒碳酸盐物质长期积累的主要来源。在沉积及沉积后阶段,受物理、生物化学和化学作用的相互影响,形成了具有多种特征的碳酸盐质细粒沉积岩。物质来源与沉积成因对陆相碳酸盐质细粒沉积岩内的油气富集具有控制作用。在多源成因体系中,油气富集甜点类型可包含内源型、陆源型、火山热液型和混源型等。图12表1参48     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层方沸石成因与甜点意义

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层中普遍发育方沸石，且与甜点段对应好，展示出“示烃矿物意义”。为全面深入了解方沸石对页岩油甜点的意义，采用偏光显微镜、全岩X衍射成分分析、电子探针BSE图像分析及矿物能谱分析等手段，对方沸石的岩石学和矿物学特征进行了综合研究，再结合地质背景探讨了成因及意义。吉木萨尔凹陷芦草沟组方沸石主要赋存于沉凝灰岩、碳酸盐岩质凝灰岩中，个别出现在凝灰质白云岩中，而方沸石岩极为少见。方沸石在岩石中的赋存状态包括纹层状、球粒状、块状、脉状。方沸石形成于高盐度、碱性、低温的热液条件下，埋藏过程中碱性长石及部分蒙脱石类黏土成岩转化形成自生方沸石；火山喷发活跃期火山物质经过热反应与蚀变形成次生方沸石。成岩早期形成的大量方沸石胶结物起到了抗压实作用进而保护原生孔，也为成岩中后期次生溶孔的形成提供物质基础，大幅提升了页岩油层的储集性能，因而方沸石富集段与页岩油甜点段对应良好。      

陆相碳酸盐质细粒沉积岩及油气甜点多源成因

基于以往研究认识,通过分析细粒碳酸盐物质来源和岩石形成作用,系统论述碳酸盐质细粒沉积岩的多源成因机制,并对碳酸盐质细粒沉积岩的油气富集类型进行总结.研究表明,以陆地物质输入、盆内自生物质生成、火山热液物质注入和混合物质来源为主的多物源供给是陆相断陷盆地富集细粒碳酸盐物质的主要原因.其中物源区富碳酸盐岩基岩的发育控制了盆...     

湖相细粒沉积岩中晶粒方解石成因及其对火山-热液活动的指示——以吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为例

以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组细粒沉积岩中晶粒方解石为研究对象，综合运用岩心观察、薄片观察、阴极发光分析、流体包裹体测试、扫描电镜、同位素组成分析等手段，对湖相细粒沉积岩中自生矿物的成因开展研究。结果表明：晶粒方解石呈层状分布于沉凝灰岩发育层段或沉凝灰岩与泥晶白云岩过渡层段的细粒沉积物中，方解石具有明显的阴极发光环带，可分为3期：Ⅰ期方解石不发光，含有较高的Sr元素，包裹体中包含羰基硫成分，均一温度超过170℃，由火山-热液喷流物质沉积形成；Ⅱ期方解石呈亮黄色光，含有较高的Fe、Mn、Mg元素，轻稀土元素富集，包裹体均一温度高，为热液喷流的钙质环边重结晶形成；Ⅲ期方解石呈暗橙色发光的环带，含有较高的Mg、P、V等元素，稀土元素无明显分异，包裹体均一温度低，为埋藏过程中成岩转化形成。晶粒方解石在垂向上规律性出现，并且其形成温度由颗粒中心向边缘降低，为芦草沟组沉积时期的火山-热液活动提供了直接证据。沉积期火山-热液活动有利于芦草沟组细粒沉积岩中的有机质富集，对优质烃源岩发育有正面效应，并且火山-热液喷流物质在演化过程中易形成晶间孔缝，为页岩油自生自储创造了条件。     

准噶尔盆地中拐-西北缘地区二叠系沸石胶结物分布与控制因素

准噶尔盆地中拐-西北缘地区深层二叠系碎屑岩中普遍发育沸石类胶结物,主要有浊沸石、片沸石及方沸石。成岩后期由于烃源岩热演化及大气淡水作用导致成岩介质环境由碱性环境部分转化为酸性环境,形成沸石次生孔隙发育带,这对在二叠系深层碎屑岩中寻找有利储集体意义重大。通过对该区120余口井1400多片铸体薄片分析,结合岩心、扫描电镜、电子探针、黏土矿物及物源区母岩性质等综合研究,认为:①3类沸石胶结物在时空上呈规律性发育。横向上从盆缘向盆内,沸石成带分布,依次发育片沸石、方沸石和浊沸石;纵向从下至上,浊沸石胶结程度减弱,方沸石胶结程度增强。②母岩成分的差异是形成不同沸石矿物的物质基础。在碱性成岩环境中,富中基性火山岩屑的碎屑岩,易形成以浊沸石为主的沸石胶结物;富中酸性、酸性火山岩屑的碎屑岩,易形成以方沸石为主的沸石胶结物。③在同一性质岩屑组成的情况下,成岩流体性质决定了沸石的纵横向分布特征。湖盆中心pH值高、盐度高及钙离子富集,易形成浊沸石胶结;湖盆边缘pH值降低、盐度降低及钙离子富集程度减少,易形成方沸石、片沸石胶结。通过对各类沸石胶结物分布特征及形成条件研究,提出了中拐-西北缘地区碎屑岩沸石胶结物的发育规律,这对认识中拐-西北缘地区碎屑岩岩矿特征、成岩环境及寻找沸石溶蚀孔型储层有重要指导意义。     

中国陆相湖盆沉积岩中方沸石的产状、成分和成因

天然方沸石是沉积岩中的常见矿物,与油气储层关系密切。在总结前人研究成果的基础上,对天然方沸石的产状、成分特点、成因类型以及方沸石对储层的影响进行了归纳。结果表明：方沸石是含有结晶水的架状结构硅酸盐矿物,平面上硅氧四面体构成封闭环,三维空间中具有笼状结构,结构内部的孔道有利于溶解作用的发生。陆相湖盆中的天然方沸石有5种典型产状,其中粒间胶结物和裂缝充填型方沸石的自形程度较高,喷溢型方沸石包括互相包裹状和不连续粗粒纹层状。方沸石成分的差异主要反映在Na⁺和K⁺的含量上,母岩为碱性火山岩时具有更高的K⁺含量,方沸石硅铝比主要在2.00~2.69。天然方沸石按成因可分为4大类,陆相湖盆中的方沸石以成岩成因和热水喷溢成因为主。沉积相类型控制着方沸石的形成和溶解,火山物质发育的扇三角洲前缘中常见粒间胶结物型方沸石,而深湖-半深湖亚相中常见热液喷溢型方沸石,后期酸性流体对方沸石的溶蚀因沉积相不同而存在差异。     

火山碎屑沉积岩储层次生孔隙岩石物理定量评价——以海拉尔盆地贝尔凹陷为例

贝尔凹陷主力含油储层为下白垩统南屯组(K1n)火山碎屑沉积岩。利用岩心、薄片分析资料,对火山碎屑沉积岩储层进行研究认为,储层中储集空间以次生孔隙为主,发育的次生孔隙类型主要有溶蚀粒间孔隙、长石粒内溶蚀孔隙、岩屑粒内溶蚀孔隙和胶结物内孔隙等;储层埋藏成岩期孔隙水性质是碱性-酸性交替转化,大量的次生孔隙是酸性孔隙水条件下大量溶蚀形成的。根据次生孔隙的测井响应特征,建立了研究区火山碎屑沉积岩储层次生孔隙识别图版和解释模型;并利用试油资料对次生孔隙的解释结果进行验证,结果表明次生孔隙发育程度与每米产油指数呈明显正相关;利用丰富的测井资料对次生孔隙发育区进行了预测,综合构造、沉积等因素,优选出2个精细勘探目标区。     

砂岩储集层中碳酸盐胶结物特征——以鄂尔多斯盆地中南部延长组为例

自生碳酸盐矿物是鄂尔多斯盆地中南部延长组砂岩储集层中最重要的胶结物,其主要类型有方解石、铁方解石、白云石和铁白云石,在不同层位上分布类型有较大差别,总体含量随地层深度增加而递减。偏光显微镜及SEM研究表明,该区碳酸盐胶结物主要呈充填粒间孔隙、交代矿物以及泥微晶环边赋存。碳、氧同位素分析揭示各种类型自生碳酸盐胶结物具有多期次、长时间的沉淀过程,其沉淀温度范围也存在较大差异。该区碳酸盐胶结物的物质来源主要有海洋碳酸盐岩岩屑的后期溶解、蒙脱石的伊利石化、相邻泥岩的压释流体以及长石和暗色亚稳定矿物的溶解等。由于碳酸盐胶结物较大规模地堵塞了孔隙,在个别部位形成了分割储集层的致密钙质层,且缺乏后期溶解作用,使其成为延长组储集层致密超低渗的一个重要因素。图7表2参36     

准噶尔盆地西北缘下二叠统油气储层中火山物质蚀变及控制因素

通过岩心分析、显微镜下观察（常规、铸体薄片和扫描电镜）、岩石地球化学分析测试等技术手段,以准噶尔盆地西北缘下二叠统油气储层为实例,研究了火山岩、火山碎屑岩和火山岩屑质砂砾岩中的火山玻璃、火山碎屑、长石以及辉石、角闪石等火山物质的低温-埋藏蚀变作用。镜下观察发现,在含火山物质油气储层中,常见对储集空间具有重要影响的自生矿物主要有绿泥石、沸石（包括方沸石、片沸石和浊沸石）、方解石、钠长石和自生的石英。结合共生关系、元素组成和元素迁移,分析了自生矿物的微观特征和成因,建立了火山物质蚀变的成岩演化序列,可以概括为：①火山玻璃水化—蒙脱石化—沸石化及各种沸石的转化——钠长石化;②铁镁矿物影响的绿泥石化;③长石蚀变向绿泥石和方解石转化,后期发生钠长石化。在研究区,火山物质的蚀变和自生矿物的析出与中-基性的母岩物质组成密切相关,并受地层温度、压力、孔隙水的化学性质控制。研究火山物质蚀变的产物、蚀变过程及控制因素,能够明确含火山物质的油气储层质量差异机理,为优质储层预测提供科学的依据。     

克拉玛依二叠系粗碎屑储集体中自生沸石的析出与孔隙演化

二叠系乌尔禾组粗碎屑储集体中自生沸石的析出与原始物质组成(中性、基性火山岩以及凝灰质碎屑岩岩屑、斜长石,总含量达70—100％)有关。并受地层孔隙水的化学性质、组分、温度和压力等因素的支配,形成了片沸石、方沸石和纳沸石(?)。 沸石的析出与溶解,直接影响储集层孔隙的演化。因此认为: 1.早期成岩阶段 在相对封闭的系统内,原始物质成分与地层水发生反应形成含水沸石成岩矿物相。沸石作为胶结物及交代物充填在粒间孔隙中,并交代了一些矿物、碎屑及粘土杂基,导致了岩石原始孔隙度和渗透率的急剧降低。 2.晚期成岩阶段 随着埋藏深度的增加和温度的提高,或岩层产生的断裂和节理破坏了液体压力与岩石负载压力的平衡;或因邻近油源岩有机质热演化过程中释放出CO_2形成碳酸水降低了孔隙液的PH值以及地层水离子浓度的改变引起沸石矿物的不稳定。在脱水作用、溶解作用的同时,伴随着次生孔隙的产生,提高了储层的孔隙性。沸石矿物组合可以作为寻找次生孔隙发育带的岩矿标志。 3.垂向上 沸石矿物大致可以分为两个带。方沸石、钠沸石(?)出现深度比片沸石要浅些。已证实,沸石带是次生孔隙发育带。现今的一些产油层主要聚集在方沸石带和钠沸石带内。 4.沿克—乌断裂边缘的火山碎屑岩及火山质为主的粗碎屑岩中研究沸石的分布规律,对预测油气藏的层位和深度是有重要意义的。     

玛南斜坡区风城组致密油藏储集层特征及控制因素

通过岩石薄片鉴定、X射线衍射分析、高压压汞测试等手段,研究了准噶尔盆地玛湖凹陷玛南斜坡区二叠系风城组二段致密油藏储集层的沉积环境、岩相类型、孔隙类型以及孔隙结构。结果表明,研究区风城组为封闭咸化湖盆沉积,由陆源碎屑、火山碎屑和自生矿物按不同比例混积形成的储集层,按照沉积构造、岩石组分和粒度,将储集层岩相划分为块状石灰质中—细砂岩相、块状白云质细砂岩相、纹层状白云质粉砂岩相和纹层状白云质泥岩相4类优势储集岩相;储集层孔隙类型有残余粒间孔、火山碎屑溶孔、矿物晶间孔、裂缝等,不同类型储集层孔隙直径和喉道半径差异较大。优势储集岩相是优质储集层形成的基础,溶蚀作用决定次生孔隙的形成,火山灰脱玻化形成长英质胶结物加剧储集层致密化,裂缝发育是油气高产的必要条件。研究区块状石灰质中—细砂岩相和块状白云质细砂岩相压实作用相对较弱,细粒火山灰含量相对较低,物性和孔隙结构较好,是较优质储集层。     

基于X射线衍射数据的细粒沉积岩岩石定名方法与应用

系统、科学的岩石分类方案是细粒沉积岩研究的基础。通过对沧东凹陷官×井孔二段细粒沉积岩岩石矿物组分的详细分析,提出了基于X射线衍射数据的细粒沉积岩岩石分类方案。该方案为三端元、四组分划分体系,以碳酸盐矿物、黏土矿物和长英质矿物为3个端元,将细粒沉积岩划分为细粒长英沉积岩类、碳酸盐岩类、黏土岩类、细粒混和沉积岩类等4大类、12种岩石类型,同时将特征矿物方沸石作为第四组分,依据其具体含量对岩石进行具体定名。以此方案为分类基础,可统一细粒沉积岩岩石分类体系,促进细粒相区非常规油气地质研究与勘探开发工作。     

陆相细粒沉积岩物质来源、搬运-沉积机制及多源油气甜点

伴随着非常规油气工业的蓬勃发展,细粒沉积岩研究受到广泛关注。基于近年来国内外学者对细粒沉积岩的研究认识,对陆相湖盆细粒沉积岩的岩石类型、物质来源、搬运-沉积机制和油气甜点特征进行了系统的阐述。细粒沉积岩的物质来源包括陆源、内源、火山源及混合来源。细粒物质可以通过悬浮沉降、重力流、火山-热液活动和盆内生物化学作用等方式沉积下来,且在成岩前可能发生原地沉积或湖盆内短距离的搬运和再沉积作用。细粒沉积岩在沉积特征、孔渗条件、油气富集机制等方面与细粒物质来源密切相关。对细粒沉积岩物质来源和搬运-沉积动力学模式的研究对页岩油气勘探开发具有重要的指导作用。     

碱性环境成岩作用及其对储集层质量的影响——以准噶尔盆地西北缘中—下二叠统碎屑岩储集层为例

根据铸体薄片、扫描电镜、电子探针、X射线衍射、岩石物性等资料,详细研究了准噶尔盆地西北缘中—下二叠统碎屑岩岩石学特征、成岩作用,在此基础上探讨碱性环境成岩作用对储集层储集性能的影响。结果表明：中—下二叠统广泛发育碱性环境成岩作用,包括火山碎屑水解、火山碎屑钠长石化、沸石类矿物形成、绿泥石形成等。碱性环境下发育多种伴生孔隙：火山碎屑碱性溶孔、钠长石化伴生孔、黏土矿物晶间微孔。碱性环境成岩作用对中—下二叠统碎屑岩储集层影响主要有：碱性流体造成储集层流体压实效应强,即碱性流体下储集层压实率高,对原生孔隙保存不利;碱性环境成岩作用下储集层自生矿物含量高,局部胶结减孔量大;碱性流体溶蚀增孔效率高,火山岩屑的碱性溶蚀孔隙可以成为重要的储集空间。     

黄骅坳陷沧东凹陷孔二段高位体系域细粒相区岩性特征及地质意义

岩性是致密油甜点发育的主要控制因素之一,黄骅坳陷沧东凹陷孔二段致密油资源丰富,为了搞清孔二段细粒相区的岩性发育特征,以数百米系统取心、配套分析化验、测井及录井资料为基础,运用高分辨率层序地层学及致密油气富集地质理论,开展了孔二段高分辨率层序地层划分及沉积学特征分析。研究表明,沧东凹陷孔二段为一套完整的三级层序,可进一步划分为4个四级层序(SQEk21—SQEk24)。高位体系域SQEk21细粒相区岩矿组成具有成分复杂、优势矿物不发育、泥级长英质碎屑以及方沸石等脆性矿物普遍存在的特点,主要发育了泥页岩、白云岩、砂岩及混合沉积岩四大岩石类型,其中混合沉积岩最为发育,致密砂岩与白云岩是主要的致密储层。这些认识打破了以往对沧东凹陷孔二段细粒相区发育泥页岩烃源岩而不发育储层的旧有认识,有效拓宽了沧东凹陷油气勘探领域。     

准噶尔盆地玛湖地区深层致密砾岩储层发育特征及成因

为明确准噶尔盆地玛湖地区深层致密砾岩储层发育规律及主要成因,利用已钻深井各项资料和数据对其进行系统研究,确定了储层的基本特征和有效储层成因。结果表明：储层以细砾岩和中细砾岩为主,属扇三角洲分流河道砾岩;储层为典型低—特低孔、渗深层致密砾岩储层;砾石成分主要为凝灰岩和中酸性火山熔岩构成的火山岩,胶结物主要为浊沸石和方解石;经历了压实、胶结和溶蚀3类成岩作用,前两者兼具破坏和建设双重作用,而溶蚀作用的结果是普遍发育由沸石类、碳酸盐类胶结物和泥质杂基溶蚀形成的粒间溶孔及长石和暗色矿物溶蚀形成的粒内溶孔构成的次生孔隙富集带;与中浅层不同,储集空间由次生孔隙和裂缝双重介质构成;有效储层成因主要为岩石成分、溶蚀作用、裂缝系统和异常高压：岩石成分是内因,提供充足物质基础;而溶蚀作用、裂缝系统和异常高压是外因,溶蚀作用形成次生孔隙富集带,裂缝系统提升储层渗流能力,异常高压实现孔隙的有效保持和增加。4个因素共同控制深层致密砾岩相对优质储层的形成与分布。     

鄂尔多斯盆地延长组成岩流体滞留效应与致密砂岩储层成因

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组砂岩储层主要是致密低渗透储层。平缓的构造背景、储层胶结物含量及类型的差异、包裹体均一温度、碳酸盐胶结物碳氧同位素分析及地层水特征均证明,鄂尔多斯盆地上三叠统延长组砂岩储层中成岩流体存在滞留效应。尽管碎屑矿物颗粒被烃源岩生烃过程中排出的有机酸溶蚀,但由于地层平缓、成岩流体难以迁移而滞留在原来的孔隙中,形成了大量自生胶结物沉淀。孔隙度演化计算表明,除成岩压实减孔作用是导致延长组砂岩储层致密的主要因素外,成岩流体滞留效应造成延长组砂岩储层中自生黏土矿物和碳酸盐等胶结物发育,由此导致的强胶结效应是储层致密、强含油非均质性的主要原因,且其减孔作用与成岩压实作用几乎相同。     

川东北普光3011-5井须家河组黏土矿物及胶结物特征

根据常规薄片、扫描电镜及x衍射等资料分析,以普光3011-5井取心资料为基础,对须家河组储层中黏土矿物及胶结物特征进行了研究。结果表明：普光3011-5井须家河组以孔隙式胶结为主,泥质和灰质是主要的胶结物类型,次为硅质胶结,少见黄铁矿、硬石膏及石盐晶体;硅质发育使岩石胶结作用强烈,结构较为致密,是导致储层低孔低渗的一个重要原因;黏土矿物主要以伊利石和绿泥石为主,含少量的绿／蒙混层、伊／蒙混层,黏土总含量随深度增加逐渐减少;伊利石与绿泥石的分布具有分带性,两者常以片状结合体充填于粒间孔隙中,或呈薄膜结构覆盖于碎屑颗粒表面,自生绿泥石一方面提高了岩石的抗压实能力,另一方面抑制了石英的次生加大,从而使砂岩中的孔隙得以保存。通过对黏土矿物及胶结物特征的研究,对须家河组的进一步勘探与开发具有重要的指导意义。     

中国陆相页岩油气沉积储层研究进展及发展方向

针对中国陆相页岩油气沉积类型多样、储集空间复杂及储层成因机理不清等关键科学问题,系统综述近10多年来国内外尤其是中国在陆相深水沉积层序、沉积体系、页岩油气储层等方面的研究进展,重点结合近年来所开展的陆相页岩油气沉积储层方面的地质研究工作,根据成因将陆相深水细粒沉积岩划分为陆源型、内源型、火山-热液型、混源型4类,提出基于无机矿物含量(即碳酸盐矿物、长英质矿物、黏土矿物三端元)、有机质含量(TOC含量以2.0%和4.0%为界)和沉积构造(纹层状、薄层状、块状)的细粒沉积岩综合分类方案;归纳总结了适于陆相深水细粒沉积地层细分对比的基于米兰科维奇天文轨道周期的高频旋回地层学研究方法,并在高频旋回地层对比基础上,提出了陆相深水细粒沉积岩微相平面工业化制图的方法,对于评价预测有利的页岩油气沉积储集岩相具有重要应用价值。根据孔隙赋存的基质类型将陆相页岩油气细粒沉积岩储层孔隙分为矿物基质孔隙(即无机孔)、有机质孔隙、裂缝孔隙3大类,其中,与有机溶蚀作用有关的矿物基质孔隙是页岩油气重要的储集空间,有机质孔隙的发育程度主要与有机质热演化程度有关,通常热演化程度较高有利于有机质孔隙的发育,裂缝孔隙是页岩油...