鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层方解石胶结物特征

鄂尔多斯盆地南部上古生界山西组—下石盒子组砂岩储层岩性致密,方解石的后期胶结作用是导致储层致密化的重要因素之一.镜下观察、包裹体测温、氧碳同位素分析和电子探针微量元素分析证实,方解石主要形成于成岩晚期,在遭受强压实作用和早期胶结作用之后,储集岩的孔隙度和渗透性降低,成岩环境开放性变差,伴随着有机质的降解而形成大量的二氧化碳,造成方解石沉淀.这种后期的方解石胶结物主要充填剩余粒间孔隙,使储层的有效孔隙度大大降低.并且由于方解石胶结物形成时代晚,其后储层未受到其他建设性成岩作用的明显改造,所以方解石胶结物的发育程度对储集物性具有明显的控制作用.     

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     

东营凹陷超压顶封层及其附近砂岩中碳酸盐胶结物的成因

东营凹陷超压顶界面埋深2.200～2.800 m,在深部超压流体影响下,超压顶封层及其附近砂岩中碳酸盐矿化作用发育,碳酸盐含量一般在15%～40%。对53块砂岩样品共101个碳酸盐胶结物原位微区电子探针成分数据进行数理统计后发现,碳酸盐矿物主要可分为准同生白云石、方解石与铁白云石3种类型,综合X-衍射、阴极发光等判断其成岩序列为准同生白云石→方解石→铁白云石。根据碳酸盐胶结物成岩流体包裹体观测结果,超压顶封层及其附近砂岩中碳酸盐胶结物的沉淀伴随着超压流体环境,最小古压力系数为1.29～1.62,且沉淀温度明显高于背景温度值,指示与超压热流体侵入有关。结合前人研究成果认为,方解石、铁白云石胶结物的沉淀可能分别与东营组沉积末期、明化镇组沉积以来的超压流体活动有关;同时利用氧同位素地质温度计对上述认识进行了检验,其结果与实际观测值也较为吻合。方解石胶结物的沉淀温度90～120℃,其超压流体的δ¹⁸O_SMOW 值为零,方解石胶结物的δ¹⁸O_PDB 值为-16.86‰～-12.29‰;铁白云石胶结物的沉淀温度约110～135℃,其超压流体的δ¹⁸O_SMOW 值为0.25‰,铁白云石胶结物的δ¹⁸O_PDB 值介于−12.20‰～−10.20‰。晚成岩阶段碳酸盐胶结物的碳同位素值具有正漂移现象,δ¹³C_PDB 值介于−0.9‰～+3.58‰,说明其主要来源于沙四段湖相碳酸盐岩的溶解-再沉淀作用,有机酸的参与显得相对次要,或者是由于羧酸分子内碳同位素分馏作用的影响。     

鄂尔多斯盆地西南部上古生界流体包裹体特征及其意义

通过单偏光、荧光显微镜观察和显微冷热台测温等方法,对鄂尔多斯盆地西南部16口井24块上古生界砂岩样品进行全面的流体包裹体分析,归纳山西组和盒8段内主要含气层段流体包裹体岩相学特征,将不同包裹体组合内与烃类包裹体伴生的盐水包裹体均一温度、冰点温度等参数对比分析,结合研究区埋藏史推测致密砂岩储层内天然气的充注期次。测试结果显示与气态烃包裹体伴生的盐水包裹体均一温度范围为100～170℃,均一温度和冰点温度均未显示明显间断,表明储层内天然气运移是在中侏罗世-早白垩世内(200～100Ma)持续进行;愈合微裂隙内高气液比气态烃包裹体的气相组分以 CH4 为主,与其伴生盐水包裹体均一温度介于140～170℃之间,表明储层内天然气大量富集期为早白垩世(155～100Ma);流体包裹体组合、均一温度及其地球化学组分测试结果综合分析认为,鄂尔多斯盆地西南部上古生界天然气运移富集是一个相对漫长且连续的过程,并以早白垩世为主要充注期。     

鄂尔多斯盆地陇东地区致密砂岩储层碳酸盐胶结物特征及成因机理

为研究鄂尔多斯盆地陇东地区细粒致密砂岩储层中碳酸盐胶结物特征及其成因机理,开展了铸体薄片分析、扫描电镜观察、流体包裹体测试等研究工作。结果表明：①鄂尔多斯盆地陇东地区致密砂岩储层中碳酸盐胶结物广泛发育,体积分数平均为4.2%,以铁方解石和铁白云石为主;②碳酸盐胶结物多以孔隙式或加大边形式沉淀,流体包裹体均一温度较高（峰值为100～110℃）,形成阶段一般较晚;③铁方解石和铁白云石胶结物的钙离子来源与长7砂岩中长石溶解、黏土半渗透膜效应密切相关,铁、镁离子的来源则受控于云母、凝灰质蚀变以及白云岩岩屑和变质岩岩屑的溶蚀;④碎屑组分中白云岩岩屑的分布控制了铁方解石和铁白云石胶结物在平面上的差异沉淀,铁白云石胶结物只出现于富含白云石岩屑的砂岩中;⑤碳酸盐胶结是晚期致密油砂岩孔隙损失的重要因素。强烈压实作用之后,残余孔隙被碳酸盐胶结物逐渐充填,当碳酸盐胶结物体积分数>2%时,胶结减孔效应明显。该研究成果对预测鄂尔多斯盆地陇东地区有利储层分布具有一定指导意义。     

鄂尔多斯盆地中部延长组砂岩中碳酸盐胶结物成因与分布规律研究

通过岩石学、矿物学和地球化学等多学科交叉渗透的方法,来阐明不同期次碳酸盐胶结物的成因机理、分布规律和主控因素及其产生的储层效应。研究表明鄂尔多斯盆地中部延长组砂岩中,碳酸盐胶结物可分为早、中、晚3期,以早期和晚期为主。早期碳酸盐胶结物是在常温常压条件下,直接从过饱和的碱性湖水介质中析出的产物。而中晚期碳酸盐胶结物主要为含（亚）铁方解石,多形成于晚成岩阶段A2期,与碱性成岩流体中发生的水—岩相互作用关系密切。早期碳酸盐胶结物中碳主要来源于大气水中溶解的CO2和湖相原生碳酸盐岩的碳,而中晚期碳酸盐胶结物中,部分同位素组成较轻的碳可能受到有机碳影响;有机酸引起的长石类骨架颗粒溶解为中晚期碳酸盐胶结物形成提供了主要的钙源。不同期次碳酸盐胶结物空间分布具有一定规律性,主要表现在半深湖相中碳酸盐的碳、氧同位素组成相对较重,主要为无机碳,多为早期碳酸盐;而砂质碎屑流、三角洲前缘和三角洲平原相的碳酸盐多为中晚期胶结物,为碱性成岩环境的产物。在其形成过程中存在有机碳的混入,并且随着离湖中心距离的增大,有机碳混入的比例也随之增大。     

延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征

碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成研究有助于阐明成岩过程中流体-岩石相互作用的机理。为此，综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法，对鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩中普遍存在的不同期次碳酸盐胶结物的成因机理和物质来源进行了系统研究。结果表明，研究区早期碳酸盐胶结物主要为方解石，其碳同位素值相对较重，为-0.3‰～-0.1‰，氧同位素值较轻，分布范围为-22.1‰～-19.5‰，与碱性湖水中碳酸钙发生过饱和沉淀有关。铁方解石的碳同位素值相对较轻，为-8.02‰～-3.23‰，氧同位素值也较轻，分布范围为-22.9‰～-19.7‰，它的形成明显与早成岩阶段晚期-晚成岩阶段早期的有机质脱羧基作用有关，属于成岩阶段中晚期产物，可以作为指示烃类在油气储层中正在发生显著运移的标型自生矿物。晚期铁白云石的碳同位素值相对较重，为-1.92‰～-0.84‰，氧同位素值变化较大，分布范围为-20.5‰～-12.6‰，它的形成与晚成岩阶段中晚期形成的碱性成岩环境及古代海相碳酸盐岩岩屑提供的碳有关。     

柴北缘腹部砂岩中碳酸盐胶结物特征及成因探讨

利用岩心观察和描述、镜下鉴定、碳氧同位素分析等手段,结合研究区沉积环境和构造背景,对研究区侏罗系—新近系储层砂岩中碳酸盐胶结物的类型、期次、分布形态、地球化学特征、成因机制等方面进行了详细的研究。结果显示：柴北缘腹部地区中新生界砂岩主要胶结物类型为碳酸盐胶结,胶结物分为早、中、晚3期,早期碳酸盐胶结物包括方解石、白云石、菱铁矿,中期主要是方解石和含铁方解石,晚期为含铁白云石。侏罗纪柴北缘腹部地区经历了由封闭咸湖向开放型湖盆的转变过程,δ¹³C值为-16.77‰~8.01‰和δ¹⁸O值为-18.52‰~-8.34‰,古盐度值（Z）和古温度分别为86.50~133.72 ℃和67.81~142.19 ℃,成岩阶段处于早成岩阶段B期—中成岩阶段B期。古近系（E₁₊₂、E₃¹、E₃²）形成于开放水体环境,δ¹³C值为-8.71‰~-2.40‰,δ¹⁸O值为-16.62‰~-8.77‰,古盐度和古温度分别为102.85~116.16 ℃和63.03~117.28 ℃,成岩阶段为早成岩阶段B期—中成岩阶段A期。新近系上干柴沟组（N₁）和下油砂山组（N₂¹）也形成于开放水体环境,δ¹³C值为 -6.81‰~ -3.80‰和δ¹⁸O值为-12.73‰~-6.13‰,古盐度和古温度值分别为107.65~114.89 ℃和25.54~88.93 ℃,成岩演化阶段处于早成岩阶段A期—早成岩阶段B期。不同层位碳、氧同位素含量基本呈现出相同的变化趋势,但是仍存在个别点呈现相反的趋势,可能与大气淡水有关。其碳酸盐胶结物成因机制既包括有机成因也包括无机成因,早期主要受大气淡水淋滤作用,中期主要是有机质热解脱羧作用提供碳源,晚期主要为生物成因碳酸盐,同时也含有少量有机碳源。     

鄂尔多斯盆地上古生界凝析油成因研究

鄂尔多斯盆地古生界凝析油具有低密度、低凝固点、低初馏点的特征;Pr/Ph值均大于2.0,具有姥鲛烷优势;轻烃中甲基环己烷相对含量高于60％;碳同位素值主要分布在-21‰～-26‰之间,正构烷烃单体分子碳同位素值主要分布在-20‰～-29‰之间,且碳同位素值随碳数的增大逐渐变轻,呈分段式分布。将凝析油地球化学特征与上古生界暗色泥岩、煤及下古生界碳酸盐岩进行比较,结果表明鄂尔多斯盆地古生界凝析油与煤的地球化学特征一致,是煤在高成熟阶段的产物。对古生界凝析油成因的探讨为认识鄂尔多斯盆地古生界天然气成因提供一定的依据,一般有凝析油伴生的天然气烃类碳同位素组成相对较重,主要为煤的产物;而烷烃碳同位素组成相对较轻的天然气与泥岩厚度分布特征有一定的关系,可能以上古生界暗色泥岩生成物为主。     

鄂尔多斯盆地东缘上古生界致密储层含气系统压力演化

鄂尔多斯盆地东缘上古生界多层系致密气发育,准确认识气藏压力演化过程对深化致密气成藏认识和实现气井高产稳产具有指导意义。综合应用钻测井资料和岩心流体包裹体测试,结合盆地埋藏史和热演化史模拟,揭示了鄂尔多斯盆地东缘上古生界含气系统压力演化。结果显示,研究区自下而上发育欠压、略微欠压和常压系统。均一温度和盐度总体上连续分布,反映了油气连续充注过程。太原组、山西组和下石盒子组均一温度和盐度正相关,反映近源生烃后快速充注;上石盒子组和石千峰组均一温度和盐度负相关,受流体远距离运移充注和紫金山构造热事件作用下的气藏再平衡影响。研究区在白垩纪中期大量生烃,形成了异常高压,储层压力在34.89～38.26 MPa。后期地层抬升造成储层压力降低,其中地层降温贡献了50.31%～57.85%;天然气膨胀引起的气体运移贡献了28.25%～41.95%,且以上部地层降低为主;孔隙反弹贡献了0.37%～0.79%。相关成果系统揭示了上古生界致密气藏压力系统演化及现今气藏压力成因,对于认识鄂尔多斯盆地和类似盆地致密气富集成藏规律具有借鉴意义。     

塔里木油气区砂岩储集层碳酸盐胶结物的同位素组成与成因分析

塔里木油气区的砂岩储集层中,以胶结物形式存在的方解石相当普遍,并直接影响砂岩储集性能。应用同位素示踪原理探讨砂岩储集层中碳酸盐胶结物的来源及形成机理十分必要。根据碎屑岩油气藏在塔里木盆地分布特点,选择了７个主要含油气区块及含油层系的砂岩样品,进行了碳酸盐胶结物碳、氧稳定同位素分析。认为：部分志留系、石炭系以及二叠系、泥盆系的砂岩碳酸盐胶结物为“成岩碳酸盐”,其形成与油气无关。侏罗系、三叠系和石炭系的大部分砂岩碳酸盐胶结物同位素组成显示其成因为与有机质有关的碳酸盐,即有机质在热催化作用下产生了烃类与ＣＯ２,这时的ＣＯ２与油气一道进入储集层,并与Ｃａ２＋结合,以碳酸盐胶结物的形式沉淀。由此可以判断与油气有关的砂岩储集层及分布地区。东河塘石炭系砂岩中碳酸盐胶结物的同位素特征显示出,该套砂岩经过了抬升－浅埋受大气淡水淋滤,又再次埋深的埋藏历程,这是该区形成优质储集层的一个主要因素。图２参５（邹冬平摘     

鄂尔多斯上古生界流体包裹体测温与天然气成藏分析

鄂尔多斯上古生界发育大面积岩性气藏。通过储层流体包裹体、有机质成熟度、天然气地球化学特征综合分析，储层烃类包裹体形成均一温度70-200℃、峰值100～140℃，推测流体包裹体大量形成时的有机质成熟度（Ro）小于1．4％；天然气成熟度（Ro）为1．3％～2．0％，二者具有明显不匹配性。由此推测，烃类包裹体形成的主要时期代表着气藏的主要成藏期。     

鄂尔多斯盆地中部上古生界砂岩气层沉积体系类型及特征

鄂尔多斯盆地中部上古生界砂岩气层的形成受控于不同沉积体系的相互配置。通过对钻井资料和地质资料的分析研究,将上古生界沉积体系划分为四种类型。在阐述各沉积体系的沉积特征与展布特征的基础上,指出了气藏的储集岩以三角洲沉积体系为主,烃源岩以煤系地层为主,盖层以湖泊沉积体系为主。最后明确了气藏勘探的有利区域。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界储层特征

鄂尔多斯盆地东部上古生界储集岩大部分是石英砂岩,少数为长石砂岩。孔隙度在4.4%～17.8%。渗透率在(0.1～1.5)×10~(-3)μm~2,以低孔、低渗、较强的非均值性为特点。部尔多斯地区上古生界经历了海相-海陆交互-陆相长期而复杂的历史,鄂尔多斯盆地为一大型内陆湖盆。稳定的大地构造条件和沉积环境有利于大面积砂体的形成。     

冷湖地区上干柴沟组储层碳酸盐胶结物特征及地质意义

综合运用岩石学、矿物学及碳氧同位素等理论,对冷湖地区上干柴沟组储层的碳酸盐胶结类型、形成机理及其对储层物性的影响进行了研究。结果表明:上干柴沟组发育两期碳酸盐胶结物,成岩早期碳酸盐胶结物大多是孔隙流体中碳酸钙达到过饱和形成的,沉淀时温度较低,δ13C、δ18O值大,自形程度较好,多以微晶或泥晶团块似"连晶式"胶结于粒间孔隙中,该胶结物在一定程度上增强了岩石骨架颗粒固结和抗压实能力,且是后期有机酸的主要溶蚀对象,对储层物性起到促进作用;成岩中—晚期碳酸盐胶结物主要来自有机酸脱酸作用相关的碳酸盐,δ13C值、δ18O值小,沉淀时温度较高,多以分散式形态出现在粒间孔隙中,该胶结物形成时间较晚,往往位于粒间孔隙和部分溶蚀孔隙中,对储层物性起到破坏作用。     

酒西盆地砂岩储层碳酸盐胶结物分布及碳、氧稳定同位素富集特征

碳酸盐胶结物是酒西盆地石油沟油田古近系白杨河群间泉子组（N₁b₁）M油组砂岩储层中最重要的自生矿物,其含量及分布是储层定量评价的主要参数。通过矿物学、岩石学和地球化学测试分析认为,该区碳酸盐胶结物主要以方解石为主,少量白云石胶结物,胶结物分布范围为2.11%~56.39%,平均为12.93%。碳酸盐胶结物以基底式、孔隙式结构为主,部分斑点状、环边状。研究表明,不同微相砂体中碳酸盐胶结物相对含量明显不同,其中沙坝微相含量最高,平均为14.6%,河心滩微相含量最低,平均为8.09％,而滞留沉积微相含量居中,平均为7.73％。碳、氧稳定同位素分析表明,δ¹⁸O（PDB）值为-11.14‰~-3.25‰,δ¹³C（PDB）值为-7.32‰~-0.42‰,显示了该区碳酸盐胶结物来自淡水—微咸水环境,与溶解—沉积作用相关。δ¹³C、δ¹⁸O 值呈现由深部到浅部逐渐变小、变轻的趋势,说明由深到浅大气淡水影响逐渐增强,水体盐度减小,成岩温度逐渐增高。研究还发现,碳酸盐胶结物δ¹⁸O、δ¹³C值的分异与油气富集程度具较好的分区性,油浸—含油级砂岩碳酸盐胶结物富集δ¹³C,油斑—油迹级砂岩缺少δ¹⁸O同位素,荧光级砂岩胶结物同时缺少δ¹⁸O和δ¹³C同位素。     

鄂尔多斯盆地中部上古生界砂岩储集层特征

鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储集层主要为三角洲分流河道砂体;岩石类型主要为石英砂岩、岩屑石英砂岩和岩屑砂岩,成分成熟度和结构成熟度中等-差;孔隙度较小,渗透率较低,总体上为低孔、低渗储集层;储集空间以晶间孔和溶蚀孔为主,孔隙喉道以中喉型为主;孔喉组合类型以复合粒间孔＋晶间孔＋溶蚀粒内孔＋细喉型＋中喉型组合为主,其次是晶间孔＋溶蚀粒间孔＋细喉型组合;孔隙结构演化受控于成岩作用。根据储集层岩性、孔喉组合,结合孔隙度、渗透率、孔喉直径、排驱压力、30MPa下的进汞量等特征参数作为评价指标,可将研究区储集层划分为4类。     

鄂尔多斯盆地华庆地区三叠系长6层碳酸盐胶结物及形成机理

综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法,将鄂尔多斯盆地华庆地区三叠系长6储层中碳酸盐胶结物划分为三期,并对不同成岩阶段形成的碳酸盐胶结物特征及成因机理进行了探讨。长6储层中碳酸盐胶结物以铁方解石、铁白云石为主要类型。沉积阶段和早成岩阶段A期方解石胶结物的成因与铝硅酸盐矿物的水化作用有关。早成岩阶段B期和中成岩阶段A期形成的晚期碳酸盐胶结物的成因主要与酸性流体对长石等铝硅酸盐矿物的溶解和粘土矿物转化有关。     

鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层特征及控制因素分析

结合大量岩石薄片、储层物性、压汞曲线资料的分析,对鄂尔多斯盆地不同区块上古生界主要气层段的岩石学特征、物性特征、孔隙结构及孔隙类型等进行深入对比研究,分析了影响储层碎屑组分、储集性能和平面分布的主要因素。研究表明,上古生界砂岩储层非均质性强,普遍具有低孔-低渗、孔喉偏小的特征;物源体系控制着砂岩组分的差异,由西至东石英含量减小,岩屑含量增加,长石含量仅在盆地西部边缘地带较高;沉积体系的多样性决定了储层储集体类型的多样性和分布规律;成岩作用对储集层发育的控制是多方面的,由溶蚀作用产生的次生孔隙是主要储集空间。     

鄂尔多斯盆地西南部致密砂岩气成藏主控因素

鄂尔多斯盆地西南部上古生界砂岩储层整体较为致密,已获得工业气流,成为鄂尔多斯盆地致密砂岩气储量接替区。为了明确该盆地西南部致密砂岩天然气成藏的主控因素及规律,运用气源条件、源储空间配置和储层质量等单因素叠合分析方法进行综合研究。研究表明：盆地西南部上古生界气源强度满足形成致密砂岩气藏的成藏下限要求,与烃源岩空间配套的致密砂体宏观上控制气藏的位置和规模,致密砂岩内石英含量及其孔喉连通程度微观上控制致密砂岩气藏的富集程度,而气源条件、源储配置和储层质量三元补偿的最佳配置区为天然气的高产区。研究结果为盆地西南部致密砂岩气藏的勘探开发提供了科学依据。