准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组碱湖沉积特征与古环境演化

基于岩心及薄片观察、地球化学及元素分析、测井电性响应特征、岩相类型及展布等研究,揭示准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组的碱湖沉积特征及其演化模式。结果表明,风城组主要发育6种岩相类型,其中含碱性矿物岩相主要发育在风二段,富有机质泥岩岩相广泛分布于风一段上部和风三段下部,常与白云岩及云质岩类岩相呈互层产出。风城组古环境演化主要受火山活动和古气候控制,可以划分为5个阶段。第1阶段(风城组一段沉积前期)火山活动强烈,气候较干旱,火山碎屑岩-沉火山碎屑岩发育;第2阶段(风城组一段沉积后期)火山活动减弱,气候较湿润,富有机质泥岩发育,形成风城组主要烃源岩;第3阶段(风城组二段沉积早期)气候转向干热、湖盆开始萎缩,盐度逐渐升高,白云岩及云质岩类发育;第4阶段(风城组二段沉积后期)气候持续干热、湖平面低、盐度高,天然碱等特殊碱性矿物析出,标志着碱湖的最终形成;第5阶段(风城组三段沉积期)气候再次转为湿润,湖平面升高,湖盆开始淡化,以陆源碎屑岩、云质岩类沉积为主。     

玛湖凹陷风城组碱湖烃源岩发育的构造背景和形成环境

玛湖凹陷是准噶尔盆地重要的生烃凹陷,凹陷中下二叠统风城组的湖相优质烃源岩被认为是中国至今发现的最古老的碱湖沉积,是准噶尔盆地西北缘百里油区形成的重要基础。通过区域构造、沉积学以及岩石矿物学方面的综合研究表明,风城组沉积于西准噶尔地区古生界基底上所发育的二叠纪造山后伸展断陷中,整体上是一套扇三角洲—湖相沉积体系,其中碱湖沉积集中于玛湖凹陷的中心地带。风城组发育大量的特征性碱类矿物,包括硅硼钠石、氯碳酸钠镁石、碳酸钠钙石、水硅硼钠石、碳镁钠石、碳氢钠石和苏打石等,表征了碱湖沉积特点,碱化程度高,区别于常见的盐湖沉积。碳酸钠钙石、碳氢钠石、硅硼钠石和水硅硼钠石等碱类矿物的发育,证实玛湖凹陷风城组碱湖烃源岩形成于受深部热液作用影响的高盐度闭塞性湖泊环境,而不是蒸发成因,这也和伸展断陷背景下活跃的火山活动密切相关。     

台北凹陷梧桐沟组沉积期古地貌及其对沉积作用的控制

长期以来,对吐哈盆地台北凹陷二叠系梧桐沟组沉积体系的认识存在分歧,其中古地貌未能准确确定是关键问题所在。基于印模法和高分辨率层序地层学,确定了基准面旋回的转换界面,利用残余地层厚度和古水深校正恢复了台北凹陷二叠纪梧桐沟组沉积期古地貌。研究表明,梧桐沟组一段沉积期顶部发育的深灰色泥岩可以作为标志性的最大湖泛面和古地貌恢复的上标志层;梧桐沟组一段沉积期古地貌具有低凸—沟槽相间的特征,可进一步划分为两大凹槽和多个次级沟槽发育区,梧桐沟组二段和梧桐沟组三段沉积充填后,古地貌变得较缓;继承性的古凸起和同沉积断层共同控制扇体的发育,隆中沟控制古水流方向及砂体展布,台北凹陷南部的同沉积断层七深断层和火深断层加剧了隆起与洼陷的坡折程度,构造脊限制了扇体向前推进的距离;低凸—沟槽相间控制扇体的展布;砂体主要沿着古沟槽向前推进,并充填沟槽。梧桐沟组沉积期,研究区总体上呈由早期坡陡水深断陷转向晚期坡缓水浅拗陷的古地貌和沉积演化特征。     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油藏地质特征与成藏控制因素

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组是中国陆相页岩油勘探的重要接替领域。为了给下步勘探部署提供依据,也为中国陆相页岩油成藏理论提供新积累,综合利用地震、测井、录井、试油、岩心、烃源岩热解、铸体薄片等分析测试的结果,对风城组页岩油地质特征和成藏机制进行研究。研究结果表明,玛湖凹陷风城组主要为一套沉积于碱湖环境,受机械、化学、生物、火山等沉积作用形成的混积岩,自下而上划分为3个岩性段,烃源岩全层段发育,富含藻类有机质,烃源岩最发育层段也是甜点发育层段,甜点层与烃源岩层呈互层或属于同层。风一段、风三段发育粉砂岩类和云质岩类甜点,风二段发育云质岩类甜点,甜点夹于烃源岩和碱性矿物层中。富有机质烃源岩、沉积微相、岩性、构造裂缝等控制着页岩油聚集与分布。     

准噶尔盆地玛湖地区二叠系风城组地震相特征及沉积相分布

准噶尔盆地玛湖地区风城组发育扇三角洲—湖相沉积体系,多类型油气藏勘探区域与各沉积相带分布地区密切相关,而钻遇风城组的井比较有限,利用地震相分析技术预测各沉积相带分布就具有重要意义。对井下岩心、测井响应、单井沉积相与井旁地震反射特征开展了对比分析,建立了风城组不同沉积相类型与地震相之间的对应关系,基于分频重构与波形分类地震相边界识别方法,指出风城组主要地震相平面分布范围,并结合古地貌对风城组主要沉积相带的分布特征进行了预测。所提取的地震相平面分布规律性强,与井下沉积相及岩性符合程度高,能够反映玛湖地区风城组沉积相平面分布规律,扇三角洲平原—内前缘亚相砂砾岩主要分布在玛湖凹陷西、南与北缘斜坡上倾端,扇三角洲外前缘亚相云质砂岩类主要分布在下斜坡区,并连片分布,凹陷区为大范围滨浅湖—半深湖相泥岩、白云质岩类和泥质页岩分布区,这为玛湖地区风城组下一步多类型油气藏的勘探区域部署指明了方向。     

渤海湾盆地车镇凹陷南坡碳酸盐岩分布主控因素

运用录井、测井以及分析化验等资料,对渤海湾盆地车镇凹陷南坡开展了碳酸盐岩分布的研究。结果表明,该区碳酸盐岩集中发育在沙四上亚段,包括泥晶灰岩、生物灰岩、泥质灰岩、白云岩等类型;沙四上亚段沉积期呈“二洼夹一隆”的地貌格局,古地貌控制了碳酸盐岩的展布形态及厚度变化。多方法综合确定,研究区属于滨浅湖环境,碳酸盐岩发育的古水深为11~50 m,水深34 m最适合碳酸盐岩沉积;沙四上亚段沉积早期-晚期,古气候经历了干旱到潮湿的变化过程,气候的变化使膏盐岩展布范围逐渐缩小,碳酸盐岩展布范围逐渐扩大。在古地貌、古水深、古气候三者共同作用下,研究区从盆缘到洼陷中心,依次沉积碎屑岩、泥质灰岩、生物灰岩、泥晶灰岩、白云岩、膏盐岩、泥质灰岩以及灰质泥岩,据此建立了碳酸盐岩的沉积模式。      

玛湖凹陷二叠系风城组碱湖云质岩储层成岩作用

通过偏光显微镜和扫描电镜观察,结合能谱、包裹体温度、同位素、X射线衍射及有机地球化学等分析方法,研究了准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组碱湖云质岩储层的成岩作用类型和成岩演化序列。研究结果表明：①玛湖凹陷二叠系风城组云质岩储层为典型的碱湖沉积,发育多种云质岩类,以云质凝灰岩和云质沉凝灰岩为主。②云质岩中成岩作用类型较多,其中脱玻化作用较为普遍,析出矿物主要有硅质矿物、钙镁碳酸盐矿物、铝硅酸盐矿物和非钙镁碳酸盐类矿物等;云质岩中的溶蚀作用主要为铝硅酸盐矿物和盐类矿物的溶蚀,发育成岩缝和多期构造缝,具有3期油气充注。③研究区风城组多数云质岩演化已进入中成岩A期,少量进入中成岩B期,脱玻化作用发生在早成岩A期;发育3期白云石,主要发育于早成岩B期;非钙镁碳酸盐矿物主要形成于同生期;存在3期溶蚀作用,以中成岩A期为主;油气最早充注于早成岩B期,以中成岩B期充注时间最长。脱玻化作用、长石和非钙镁碳酸盐矿物溶蚀作用及构造形成的裂缝是玛湖凹陷风城组云质岩成储的关键。④脱玻化作用形成的孔隙为早期油气充注提供了储集空间,碱湖优质烃源岩热演化释放的酸性流体对云质岩中铝硅酸盐矿物和盐类矿物进行溶蚀,有效改善了储层的储集性能。     

准噶尔盆地中央坳陷西部风城组岩相古地理及油气勘探

为评估准噶尔盆地中央坳陷西部风城组油气勘探前景,利用微量元素、岩心、岩石薄片、古地貌、测井相、地震相等的综合分析,开展了研究区风城组岩性组合和沉积相研究。结果表明,研究区风城组是在前陆构造背景、干旱—半干旱气候、水体盐度与水深呈周期性变化的环境下的扇三角洲—碱湖沉积。从坳陷边缘至中心,依次形成盆缘扇三角洲碎屑岩类、斜坡外前缘白云质岩类、斜坡高地火山岩类、低隆带白云质灰质滩坝混积岩类和中心湖盆碱层岩类。根据沉积特征,建立了风城组扇三角洲—碱湖沉积及演化模式。结合沉积相、岩相和油气勘探现状,研究区风城组可划分为盆缘超削带常规油气区、斜坡外前缘致密油气区、湖盆页岩油气区、低凸起周缘常规油气区和高地火山岩常规油气区,7 000 m以浅的勘探有利面积达1.2×10⁴km²,油气储量达十亿吨级,展现了研究区风城组全油气系统内巨大的勘探潜力。     

准噶尔盆地玛湖凹陷下三叠统百口泉组古盐度恢复

准噶尔盆地玛湖凹陷下三叠统百口泉组为一套扇三角洲沉积体系,以粗碎屑沉积为主,夹少量的泥岩。为了恢复百口泉组沉积时期水体的古盐度,并与上二叠统乌尔禾组、中三叠统克拉玛依组的古盐度对比,对上述3个组岩心中的泥岩样品开展了全岩黏土矿物分析和微量元素测试,采用硼元素法、锶钡比、硼镓比等方法恢复百口泉组沉积时期水体的古盐度。结果表明,泥岩样品中黏土矿物以伊蒙混层为主,适合用科奇公式恢复古盐度。玛湖凹陷乌尔禾组、百口泉组一段、百口泉组二段、百口泉组三段和克拉玛依组的平均古盐度分别为7.0‰,5.0‰,7.2‰,8.9‰和8.4‰,反映当时水体为淡水—微咸水环境;黄羊泉扇与夏子街扇百口泉组表现出不同的古盐度变化趋势,黄羊泉扇的古盐度值较低,而夏子街扇的古盐度值相对较高,可能与所选井位的古沉积环境有关。此外,锶钡比和硼镓比也指示玛湖凹陷晚二叠世—中三叠世水体为淡水—微咸水环境。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组碱湖型页岩油勘探进展

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组页岩油具有良好的勘探前景与巨大资源潜力,是盆地下一步油气增产上储的重要战略接替新领域。通过回顾准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系页岩油的勘探历程,应用地质、岩心分析、钻井、测井、录井与三维地震资料,剖析玛湖凹陷碱湖型页岩油的典型地质特征,系统总结页岩“甜点”的地球物理评价方法与储层改造技术,指出了准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油的未来勘探方向。研究表明：(1)玛湖凹陷风城组发育全球迄今最古老的广覆式碱湖型优质烃源岩,具有多源混积、孔隙—裂缝—缝合线三重储集介质、优势岩相控油与“甜点”分散的地质特征,其中风二段展示了良好的勘探前景。(2)创新形成了页岩油“甜点区”高分辨率地震预测、“甜点段”三品质测井综合评价与工程“甜点”配套储层改造3项关键核心技术,厘定玛湖凹陷风城组1200km²的“甜点区”,纵向识别17层“甜点段”。(3)针对目前勘探面临的关键问题,仍需强化风二段页岩油“甜点”的精细刻画,深入开展地质工程一体化技术攻关,以实现风城组页岩油的全面突破与规模效益勘探开发。     

玛页1井风城组页岩油藏地质特征及甜点评价

玛湖凹陷风城组是一套以湖相暗色泥页岩与白云质岩为主的碱湖优质烃源岩,页岩油资源量大,是准噶尔盆地十分有潜力的非常规勘探领域。为明确其地质特征,针对玛页1井风城组连续取心资料,通过岩心观察、薄片鉴定、全岩分析、岩石热解、干酪根镜检、脆性评价等手段,对比分析了风城组各亚段的沉积环境、优势岩性、烃源岩品质、储集性能、天然裂缝特征、脆性和可动性。结果表明,风城组细粒沉积岩按岩石组分和层理构造可划分为12种岩石类型,结合沉积环境可将风城组划分为淡水、咸化、蒸发盐岩、弱咸化和低盐度5类沉积组合,对应风城组5个沉积亚段;风三₃亚段为一套有机质丰度中等、以Ⅱ₁型和Ⅰ型干酪根为主的成熟烃源岩,发育纹层状混积岩优势储集层,裂缝和溶孔发育,物性和含油性好,脆性指数大,油气可动性强,具有利于页岩油富集的生烃、储集等诸多优势条件,是玛湖凹陷风城组页岩油下步勘探开发的重点。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩生烃动力学特征

准噶尔盆地玛湖凹陷及其周缘累计探明石油地质储量近30×10⁸ t,油源主要来自凹陷内的二叠系风城组碱湖相烃源岩。通过黄金管热模拟试验,并采用Kinetic软件进行计算,获得了玛湖凹陷二叠系风城组烃源岩的各类烃产率和动力学参数,建立了生烃模式,进而对该套烃源岩的生烃能力进行了综合评价。研究结果表明：①玛湖凹陷二叠系风城组碱湖相烃源岩总烃产率高达412.24 mg/（g·TOC）,其中液态烃类产率随温度升高先增加而后降低,高峰温度为420~460℃,气态烃产率持续增加,总产油率高于产气率,气态烃碳同位素具油型气特征。②风城组碱湖相烃源岩C₁,C₂—C₅,C₆—C₁₄,C₁₄₊的生成活化能主峰值分别为268 kJ/mol,255 kJ/mol,251 kJ/mol,247 kJ/mol。③玛湖凹陷风城组碱湖相烃源岩的生烃模式与国内外14个不同盆地具有相似性,均为早期出现生油高峰、晚期持续生气的特征,且单位TOC的生烃能力中等偏上。     

玛湖凹陷玛页1井风城组富硅页岩成因及其油气意义

准噶尔盆地玛湖凹陷玛北斜坡区玛页1井风城组发育富硅页岩,以富集自生硅质为特征,富硅页岩层段是该区页岩油分布最广的层段。利用岩心描述、岩石薄片鉴定、电镜扫描、古生物分析、地球化学测试等资料,采用多尺度岩矿学和地球化学结合的方法,对玛北斜坡区风城组富硅页岩纵向分布、自生硅质成因、富硅页岩中藻类的类型和生烃情况以及与硅质相关的孔隙结构展开了研究。结果表明,玛页1井风城组自生硅质的发育与碱湖pH值较高有关,火山物质和陆源碎屑在高pH值条件下易释放溶解硅,在持续蒸发或pH值降低条件下重新结晶形成富硅页岩。富硅页岩中的硅质条带和团块中发育大量保存完好的球形生物化石,为古盐藻休眠孢子,生烃效果显著。富硅页岩脆性较高,发育裂缝、晶间孔和晶间溶孔。玛页1井风城组自生硅质在生烃和成储过程中发挥着重要作用,该研究结果可为玛北斜坡区风城组页岩油的进一步勘探提供借鉴。     

玛湖凹陷百口泉组扇三角洲群特征及分布

玛湖凹陷下三叠统百口泉组为平缓斜坡背景下的浅水扇三角洲沉积,发育重力流、牵引流双重流体机制下形成的岩相类型。凹陷周缘主要发育夏子街、黄羊泉、中拐、克拉玛依、玛东和夏盐等6大扇三角洲体系,根据古坡度、物源供给方式分为山口陡坡型、山口缓坡型、靠山缓坡型、靠山陡坡型和靠扇陡坡型等5类扇三角洲。扇三角洲前缘相带紧邻玛湖富烃凹陷,前缘砂体分布范围广,延伸距离远,交互叠置覆盖玛湖凹陷中、下斜坡带,有通源断裂沟通下伏油源,侧翼及上倾方向有扇三角洲平原相致密带形成有效遮挡,侧向和顶、底板湖相泥岩封隔层发育,成藏条件优越,控制着斜坡区油气垂向与平面的分布与富集,具备大面积成藏的宏观地质背景,三角洲内部及扇体间的沉积相带立体配置关系为凹陷斜坡区岩性油藏提供了成藏条件。     

利用核测井资料预测海相页岩储集层总有机碳含量

总有机碳含量是反映页岩储集层资源量的重要参数,而核测井包含着大量烃源岩有机质丰度的信息。分析川东南地区X1井、X2井和X3井的核测井曲线响应值与总有机碳含量的相关关系,并从影响总有机碳含量的地质因素出发,选出对总有机碳含量敏感的核测井曲线和能够反映总有机碳含量地质成因的核测井曲线组合参数。通过BP神经网络建立适用于该地区的总有机碳含量核测井曲线预测模型,预测川东南地区X4井的总有机碳含量,预测结果与113块岩心分析结果的平均相对误差为0.41,模型预测精度较高,能满足该地区生产需求。将该模型应用到川南地区威远区块和永川区块的海相页岩储集层,均取得较好的效果,证明该预测模型可操作性强、通用性较好、评价精度较高,为海相页岩储集层总有机碳含量评价提供了有效的技术手段。     

断陷湖盆滩坝沉积特征及其控藏作用——以塔南凹陷白垩系铜钵庙组为例

根据岩心观察、测井分析和地震解释资料对塔南凹陷白垩系铜钵庙组滩坝砂的沉积特征、分布规律和成藏模式进行了研究。研究结果表明：①依据岩性和沉积构造特征可将塔南凹陷白垩系铜钵庙组滩坝微相划分为滩砂和坝砂,且发育滩坝共生、有滩无坝和有坝无滩等3种沉积组合样式。凹陷西部缓坡带发育滩坝共生组合;东部陡坡带和湖岸线凹岸发育有滩无坝组合;水下古隆起和湖岸线凸岸发育有坝无滩组合。②研究区滩坝发育特征及展布规律主要受控于古地貌、古水深和古风向。凹陷斜坡带和水下中央隆起带古地貌控制着滩坝的沉积范围;滩坝在平面上沿湖岸线呈北东向展布,主要受控于北东向的古风场;东、西部次凹的古水深差异控制了滩坝的沉积厚度及物性。③研究区滩坝成藏主要有“源储共生”内部成藏和“源储对接”侧向成藏2种类型,其中“源储共生”内部成藏主要形成岩性油藏,主要发育在东部次凹的近源洼槽带,潜力区在近源洼槽;“源储对接”侧向成藏形成构造岩性油藏,主要发育在西部斜坡带,潜力区在反向断阶带。     

玛页1井风城组页岩含油性与烃类赋存状态

页岩含油性评价以及烃类赋存状态是页岩油甜点评价与优选的关键,以玛页1井下二叠统风城组页岩为研究对象,通过岩石热解、多温阶热解、X射线衍射等分析方法,开展页岩含油性评价以及烃类赋存状态研究,在此基础上开展风城组页岩油甜点层优选。研究表明,玛湖凹陷风城组页岩主要为3类岩相组合,风二段烃源岩品质相对最好,风一段烃源岩品质一般,风三段烃源岩品质相对较差,有机质显微组分以镜质组和惰质组为主,处于成熟阶段,具备良好的页岩油物质基础,纵向上风城组页岩可划分为6个含油性较好的甜点层,风二段顶部以及中部纹层状长英质页岩发育段的含油性最好,烃类赋存状态主要为游离态,游离油占总油80%以上,游离油主要赋存于粒间孔和层理缝中,呈连续分布状,具备较好的含油性基础和可动资源前景,研究成果为风城组页岩油下一步的勘探部署与有效开发提供理论依据和技术支撑。     

准噶尔盆地风城组烃源岩生气潜力与天然气勘探领域

准噶尔盆地天然气探明率低,亟需寻找战略接替领域。下二叠统风城组是盆地最重要的一套烃源岩,但对其生气潜力研究较少。利用最新钻井和地震资料,通过生烃动力学、同位素动力学、有机岩石学和盆地模拟,系统分析了风城组的生气潜力。研究表明,该套烃源岩岩性复杂,除暗色泥页岩外,还包括沉凝灰岩、含凝灰白云质泥岩、钙质泥岩、硅化白云质页岩、硅硼钠石岩等,其有机质为Ⅰ型—Ⅱ₁型,总体属于中等—好烃源岩。风城组烃源岩单位总有机碳甲烷产率高,最高可达650 mL/g。在沙湾凹陷和盆1井西凹陷,该套烃源岩在早、晚白垩世先后进入生气高峰,生气强度大于20×10⁸ m³/km²的面积达13 000 km²,具备形成大—中型气田的资源潜力。在2大凹陷周缘发现大量来自风城组的高熟油型气,也发育近源和源内有利勘探目标,有望成为准噶尔盆地天然气勘探的新领域。