页岩中裂缝脉体地球化学指标对页岩气保存条件的指示——以下扬子二叠系乐平组富有机质页岩为例

近年来二叠系海陆过渡相页岩逐渐成为未来非常规页岩气资源的重要勘探目的层,但不同构造应力产生的页岩裂缝对于页岩气的富集或调整改造的作用机制尚未被深入研究。通过对低角度顺层滑脱裂缝脉体以及高角度剪切裂缝脉体中成岩流体和烃类流体的地球化学指标进行分析研究,阐明不同成因类型裂缝对于页岩气的影响机制。基于裂缝脉体中流体包裹体岩相学观察,显微拉曼光谱定量分析和碳酸盐岩U-Pb同位素年代学及成脉流体环境分析,认为低角度顺层滑脱裂缝脉体主要在地层埋藏—生烃阶段形成,其中主要捕获高温高压的CH₄—C₂H₆流体包裹体,脉体来源于热液或者成岩流体成因,以封闭还原环境为主。高角度剪切裂缝方解石脉体未发育大量烃类气包裹体,方解石脉体成因是大气淡水来源,以开放氧化环境为主,碳酸盐岩U-Pb定年结果显示喜马拉雅期构造运动的地层抬升导致高角度剪切裂缝形成。低角度顺层滑脱裂缝脉体对于页岩气的富集具有建设意义,而多数高角度剪切裂缝脉体对页岩气起到破坏和调整作用。     

四川盆地焦石坝南部地区五峰组—龙马溪组裂缝脉体流体来源及形成时间

页岩裂缝中的脉体记录了古流体活动和裂缝活动的重要信息,对页岩气的富集和保存条件具有重要的指示作用。针对四川盆地焦石坝南部地区五峰组—龙马溪组页岩中裂缝内充填的方解石脉和石英脉,通过岩石薄片观察和阴极发光分析,结合微区原位元素、流体包裹体和碳、氧、锶同位素测试等技术手段分析了成脉流体的来源和形成时间。研究结果表明,焦石坝南部地区五峰组—龙马溪组页岩的裂缝内依次充填了3期脉体,其中,第1期和第3期为方解石脉,第2期为石英-方解石脉。第1期方解石脉的阴极发光颜色为棕黄色,稀土元素总量低,重稀土轻度富集,第2期脉体中方解石的阴极发光颜色为褐黄色,稀土元素总量较高,这2期脉体中方解石的Eu为正异常;结合碳、氧、锶同位素分析,揭示成脉流体来源于五峰组—龙马溪组页岩的层内成岩流体,脉体均形成于相对还原的成岩环境。第3期方解石脉的阴极发光颜色为棕黄色,稀土元素总量高,重稀土高度富集,表现出明显的Eu负异常,成脉流体可能来自混有陆源物质的外源流体。基于2期方解石脉体和1期石英+方解石脉体的形成顺序和岩相学特征,利用方解石脉和石英脉中原生盐水包裹体的均一温度以及埋藏史和热演化史的分析结果,确定3期脉体方解...     

中扬子海相碳酸盐岩中方解石脉成岩环境研究

通过对中扬子京山县城周边露头碳酸盐岩中方解石脉的普通薄片、阴极发光以及碳氧同位素等资料分析,认为该区露头三叠系裂隙中充填放射状和等轴粒状的方解石且阴极发光强度有差异,二叠系和奥陶系裂隙中主要为等轴粒状方解石,阴极发光与围岩相似。方解石脉的δ13C_PDB位于－6.76‰～4.01‰之间,δ18O_PDB在－17.95‰～－5.67‰之间,基本为海水潜流带—混合水潜流带沉积环境。三叠系方解石脉基本上为沉积碳酸盐岩,二叠系和奥陶系部分方解石脉受后期成岩流体的影响,其中二叠系有机质成熟产生的流体对该层系方解石脉的形成有一定影响。      

川北米仓山前缘筇竹寺组成脉流体特征及流体活动对页岩气保存的意义

四川盆地下寒武统筇竹寺组页岩气勘探研究目前主要集中在川南、川西南地区，对于川北米仓山前缘的研究特别是页岩层系中裂缝脉体的研究较少，制约了该地区筇竹寺组的勘探进程。通过岩心-薄片观察、流体包裹体测温、流体地球化学分析等方法研究了川北米仓山前缘筇竹寺组成脉流体特征及流体活动对页岩气保存的意义。结果表明：研究区筇竹寺组有2期方解石和1期石英充填，第1期方解石脉形成于早奥陶世，成脉流体为层内地层水、海水、大气淡水的混合流体；第2期方解石脉形成于早白垩世，成脉流体为层内地层水和深部热液的混合流体，与液烃、气相甲烷一起充注；第3期石英脉形成于晚白垩世，成脉流体为层内的硅质流体，与气相甲烷一起充注。筇竹寺组2期方解石成脉时受到了深部热液和大气淡水的影响，页岩气保存条件遭受一定程度的破坏，而第3期硅质流体来源于页岩层内，表明筇竹寺组的后期改造作用不强，页岩保留了一定的自封闭性。研究成果为米仓山前缘筇竹寺组页岩气勘探提供了理论依据。     

塔里木盆地顺南—古城地区方解石脉流体来源及其对油气成藏的启示

钻井揭示塔里木盆地顺南—古城地区奥陶系碳酸盐岩方解石脉发育,为探讨该区断裂带流体属性及油气成藏事件提供了重要素材。在详细的岩心观察基础上,开展了方解石脉的流体包裹体以及灰岩基质与方解石脉的地球化学特征对比研究。方解石脉具有多类型的烃类包裹体,包括沥青包裹体、三相烃包裹体、油水液相包裹体以及富气包裹体。方解石脉中与烃类包裹体共生的盐水包裹体具有较高的均一温度（130~160 ℃）。贫¹⁸O（δ¹⁸O =-13.1‰~-8.7‰）、富⁸⁷Sr（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.708 879~0.710 432）、偏高稀土元素总量和正铕异常表明构造成因方解石脉主要来源于围岩的溶解以及成岩—成烃流体,未发现大气淡水参与的迹象。方解石脉中富含烃类包裹体可能表明研究区北东向走滑断裂带是油气运移与聚集的重要通道。     

鄂尔多斯盆地东缘本溪组8#煤层方解石脉体成因

针对鄂尔多斯盆地东缘本溪组8#煤层方解石脉体成因不清的问题,综合运用显微岩相学、同位素地球化学和流体包裹体等方法,开展方解石脉发育期次分析以明确成脉流体来源和形成时间。研究结果表明,研究区8#煤层中发育2期方解石脉体(C1和C2),C1方解石脉的成岩流体主要为源于围岩母岩的地层卤水和富生物气有机流体,C2方解石脉的流体来源主要与有机质脱羧作用形成的液态烃类流体有关,同时C1和C2方解石脉的形成均受到早白垩世构造热事件导致的深部热液流体影响。结合研究区烃类成藏史和埋藏史分析,明确C1方解石脉的形成时间在晚三叠世—早侏罗世期间,C2脉体形成时间为晚侏罗世—早白垩世。结合研究区8#煤层勘探生产实践,方解石脉发育区域煤层气富集程度较高,具有良好的勘探开发前景。研究成果对于煤层气富集区域的勘探具有重要的参考意义。     

渤海湾盆地富台油田碳酸盐岩潜山裂缝充填机制

基于岩心和薄片观察、裂缝充填物包裹体分析、围岩及裂缝充填物碳氧同位素组成和微量元素分析,研究了渤海湾盆地富台油田寒武系—奥陶系碳酸盐岩潜山裂缝充填物的成因和分布。富台油田潜山储集层发育多种成因裂缝,裂缝多为方解石充填,充填率达60%以上,且多数为一期结晶的亮晶方解石。裂缝充填方解石中包裹体均一温度高于潜山储集层温度,而且裂缝充填方解石中发育含油包裹体,说明裂缝方解石充填与油气成藏同期;碳氧同位素和稀土元素组成分析表明,充填裂缝的方解石矿液既带来深层热液,又溶蚀潜山中的灰岩和白云岩,再在潜山浅部裂缝中沉淀形成方解石等物质。裂缝充填物的热液成因,有助于解释裂缝充填物的分布,即富台潜山靠近埕南和埕南二台阶等断层的裂缝充填程度高、远离断层的裂缝充填程度较低。     

白云岩储层形成演化过程中不同流体作用的稀土元素判别模式

综合近年来应用稀土元素研究白云岩储层流体作用特征的结果,结合对四川盆地和塔里木盆地典型样品稀土元素特征的分析,提出了辨别不同流体来源及作用特点的主要模式:1）受成岩流体改造较弱的白云岩依然显示海水来源的稀土元素模式。全岩稀土元素总量低（一般小于20μg/g）,显著的正Ce异常,轻稀土元素富集,重稀土元素配分曲线较为平坦。2）大气降水淋滤-渗滤模式。全岩稀土元素含量低于正常白云岩,Ce正异常显著降低,甚至出现负Ce异常,其中淡水淋滤成因的方解石脉具最低的稀土元素含量。3）成岩-成烃流体作用模式。全岩稀土元素含量稍微降低,但配分模式保持与海水类似,与之相关的白云石次生加大边具有较高的稀土元素含量和Ce SWN 值,成岩流体方解石脉的稀土元素和Ce SWN 值明显高于围岩,但两者都显示了海水来源特征。4）热液作用模式。稀土元素含量降低,出现正Eu异常,稀土元素配分曲线起伏不平。     

鄂尔多斯盆地靖边气田马五段白云岩稀土元素特征及成岩流体示踪

分析白云岩及储层形成过程的流体特征,对探讨白云岩形成机理和储层特征具有重要意义。以靖边气田马五段白云岩作为研究对象,分析其稀土元素特征,并探讨了其中蕴含的成岩流体信息。研究结果表明,海水标准化后所有样品的稀土元素配分特征相近,均表现为正Ce异常(δCe=12.2~14.7),LREE稍富集,HREE配分曲线平坦,显示海水来源的特征。泥晶灰岩标准化后均表现为正Eu异常、LREE富集的特征,说明在白云岩化过程中,HREE减少最多,Eu减少最少,推测与热液流体的水—岩作用有关。与未溶蚀的白云岩相比,溶蚀白云岩的∑REE值减少30%,REE配分模式基本不变,且越接近古地表∑REE值和δCe值越大,符合成岩—成烃流体水—岩反应时REE的变化特征,而与大气水的淋滤效应明显不同。现今白云岩中的溶蚀孔可能主要与白云岩再次埋藏时的成岩—成烃流体有关。     

顺北地区流体活动对储层形成的控制作用

近年来顺北地区油气勘探取得重大突破。根据岩心观察、成像测井等资料，顺北地区奥陶系储层主要发育断溶体，储集空间以构造裂缝为主，并伴有溶蚀孔洞的发育。其中，裂缝以单一高角度斜交裂缝和平行裂缝为主，裂缝宽度和孔隙度都不高，主要发育微细裂缝。利用流体包裹体测试、碳氧同位素分析对流体性质进行研究，结果表明，作用于顺北地区奥陶系储层的流体主要有5幕，存在3种流体端元，分别是大气淡水、上升热液流体以及同生海水与2种热液流体的混合流体。结合地震资料分析，5幕流体主要经历了2种流体-岩石相互作用体制：大气淡水-同生海水重力流演化和深部上升热液作用，而断溶体的形成正是在走滑断裂构造活动的基础上，早成岩岩溶作用叠加深成岩岩溶作用的结果。     

四川盆地中二叠统栖霞组白云石化海相流体的地球化学依据

四川盆地中二叠统栖霞组是油气勘探的重点层位,为探究其白云石化流体的性质和来源,基于岩石学研究成果,对该区栖霞组的宿主方解石和不同类型的白云石进行了稀土元素地球化学特征分析。结果表明:(1)宿主方解石、他形白云石和鞍形白云石具有低的稀土元素含量,且Sc、Ti、Zr、Hf等元素的含量显著低于陆源碎屑沉积物中这些元素的含量,表明栖霞组碳酸盐岩未受陆源碎屑物质影响;(2)他形白云石和鞍形白云石具有轻稀土亏损、重稀土富集、La正异常、Ce亏损、Gd富集、显著的Y异常、Eu弱亏损和相似的REE+Y配分曲线,类似于宿主方解石的稀土元素地球化学特征,这些特征表明他形白云石和鞍形白云石的白云石化流体主要来源于地层中的海水或海源流体;(3)个别鞍形白云石样品微弱的Eu正异常及较高的包裹体均一化温度表明,栖霞组受到与峨眉山大火成岩省有关的热事件影响,但热液流体对白云石形成的影响程度相对有限,可能更多的是热事件的温度传导效应使得栖霞组的宿主方解石克服了白云石形成的动力学屏障。结论认为:高温仅是栖霞组宿主方解石白云石化的诱导因素,而白云石化流体仍然主要来源于地层中的海水或者海源流体。     

四川盆地川西坳陷雷口坡组四段稀土元素地球化学特征及意义

沉积物中稀土元素配分模式及特征参数能够很好地反映沉积环境及流体性质与来源,应用于油气地质研究中可辅助判断烃源岩、储层沉积环境及油气来源等。川西坳陷雷口坡组四段碳酸盐岩稀土元素测试结果表明,稀土元素总量较低,轻、重稀土分异明显,具有明显的δCe负异常和δEu正异常。分析认为,低稀土元素总量、δCe负异常反映了雷四段沉积时为相对开放的弱氧化低能环境,有利于成烃生物的繁育和生长,可为雷四段烃源岩的形成提供物质基础;显著的δEu正异常表明了后期强还原环境下的流体活动,对有机质的保存有着重要作用。轻稀土富集、重稀土亏损、显著的δEu正异常以及与热液流体相似的稀土元素配分模式,表明川西雷四段经历过后期的热液蚀变与改造,而热液运移的通道也可为深层油气向上运移提供良好的输导条件。      

库车坳陷克深井区白垩系巴什基奇克组孔缝充填特征及流体来源

塔里木盆地库车坳陷白垩系巴什基奇克组为典型的超深层裂缝-孔隙型砂岩储层.通过岩石薄片观察和阴极发光分析对裂缝内充填的碳酸盐脉体和孔隙内赋存的碳酸盐胶结物进行了分析研究,结合微区原位元素测试等技术手段,对比分析了库车坳陷克深井区白垩系巴什基奇克组孔缝碳酸盐流体性质、期次和来源等.研究结果表明:①库车坳陷克深井区白垩系巴什...     

川南地区中二叠统茅口组成岩流体来源及演化过程

四川盆地南部中二叠统茅口组碳酸盐岩经历了复杂的孔隙流体活动,目前从微观地球化学的角度精细分析其多期成岩流体与烃类流体之间耦合关系的研究尚不多见。为此,基于对该区茅口组的岩心观察与薄片观察,通过岩石学、稀土元素、碳氧同位素及流体包裹体分析,结合区域构造演化背景,研究了茅口组各成岩作用阶段的成岩环境、流体来源和流体演化过程。研究结果表明:①该区茅口组经历"(准)同生—早成岩期混合水环境下的方解石胶结作用→表生期大气淡水环境下的溶蚀作用→中—晚成岩期地层水环境下的方解石与白云石胶结、交代作用与酸性流体溶蚀作用"的成岩演化过程;②沉积成岩过程流体来源包括海水、大气淡水、烃类流体及深部(热)流体,其中偏氧化海水表现为左倾型石灰岩稀土元素配分型式、δ~(13)C特征与全球古海水特征类似,酸性热液流体具有铕值正异常、δ~(13)C值明显负偏特征,大气淡水参与成岩流体活动证据为裂缝与溶蚀孔洞碳酸盐岩胶结物δ~(18)O值明显负偏;③茅口组经历了多期油气充注,其中晚二叠世—早三叠世茅口组抬升遭受暴露淋滤,同时峨眉地幔柱异常热事件使地层发生白云石化和油气充注,该时期大气淡水与有机酸溶蚀、白云化作用以及裂缝化作用对茅口组储层起到了建设性作用,侏罗纪以来的压溶及粗亮晶方解石胶结作用对茅口组储层具有破坏作用,与构造裂缝相关的岩溶储层更有利于后期天然气的聚集成藏。     

HYDROTHERMALLY FLUORITIZED ORDOVICIAN CARBONATES AS RESERVOIR ROCKS IN THE TAZHONG AREA, CENTRALTARIM BASIN, NW CHINA

Reservoir rocks at the Tazhong 45 oil pool, central Tarim Basin, consist of fluoritized carbonate strata of Middle - Late Ordovician age. Petrological observations indicate that the fluorite replaces calcite. Several other hydrothermal minerals including pyrite, quartz, sphalerite and chlorite accompany the fluorite.
Two generations of fluid inclusions are present in the fluorite. Homogenization temperatures (Th) for primary inclusions are mostly between 260°C and 310°C and represent the temperature of the hydrothermal fluid responsible for fluorite precipitation. Th for secondary inclusions range from 100°C to 130°C, and represent the hydrocarbon charging temperature as shown by the presence of hydrocarbons trapped in some secondary inclusions. The mineral assemblage and the homogenization temperatures of the primary fluid inclusions indicate that the precipitation of fluorite is related to hydrothermal activity in the Tazhong area. Strontium isotope analyses imply that the hydrothermal fluids responsible for fluorite precipitation are related to late-stage magmatic activity, and felsic magmas were generated by mixing of mafic magma and crustal materials during the Permian.
Theoretical calculations show that the molecular volume of a carbonate rock decreases by 33.5% when calcite is replaced by fluorite, and the volume shrinkage can greatly enhance reservoir porosity by the formation of abundant intercrystalline pores. Fluoritization has thus greatly enhanced the reservoir quality of Ordovician carbonates in the Tazhong 45 area, so that the fluorite and limestone host rocks have become an efficient hydrocarbon reservoir. According to the modelled burial and thermal history of the Tazhong 45 well, and the homogenization temperatures of secondary fluid inclusions in the fluorite, hydrocarbon charging at the Tazhong 45 reservoir took place in the Tertiary.     

多种流体作用下的白云岩储层发育过程和机制

震旦系灯影组白云岩储层经历了多种类型的流体溶蚀作用,与构造演化相结合,从构造-流体耦合角度能够更好地研究白云岩储层流体改造过程和机理。对四川盆地野外和钻井岩心灯影组白云岩开展了详细的岩石学、矿物学观测、流体包裹体和微区碳氧同位素分析。结果表明,灯影组白云岩依次遭受了地表岩溶、环边放射状白云石胶结、晶粒状白云石胶结、方解石胶结、石英充填、油气充注、埋藏溶蚀和黄铁矿充填等成岩改造作用。晶粒状白云石主峰温度区间为190.0～200.0℃及220.0～230.0℃;石英中流体包裹体主峰温度区间为150.0～160.0℃。晶粒状白云石δ¹⁸O_VPDB值均低于-10‰,具有热液白云石的特征。构造-流体耦合改造作用制约着灯影组白云岩储层的发育过程和机制,依次为,桐湾期构造抬升环境的大气降水岩溶作用,灯影末期构造沉降环境海水充填作用,早寒武世兴凯期以及二叠纪峨嵋期构造拉张环境下富Ca-Mg和富Si质热液流体溶蚀及相关晶粒状白云石和石英的充填作用,志留纪末期开始油气流体充注、埋藏溶蚀作用及黄铁矿充填作用,直至燕山-喜马拉雅阶段天然气的充注。