湖相细粒沉积模式——以东营凹陷古近系沙河街组四段上亚段为例

为提出针对湖相细粒沉积岩的沉积模式,以“将今论古”为指导,选取与古近纪东营凹陷湖盆条件及细粒沉积具有较强可对比性的青海湖开展研究,分析细粒沉积组分、岩相、垂向及平面展布特征,总结沉积规律。结果表明：古代与现代湖相细粒沉积均明显受水深影响。组分中,石英及长石随水深增加而含量降低、粒度减小;有机质吸附于黏土矿物而含量增加。其在平面上呈圈层展布。湖相细粒碳酸盐沉积与海相碳酸盐沉积具有可对比性,借用碳酸盐补偿深度（CCD）这一概念来解释水深与碳酸盐的关系。基于组分上述特征,建立受控于“CCD”的湖相细粒沉积模式。在深湖环境（“CCD”之下）,碳酸盐欠饱和,发育灰黑色页状黏土岩;在半深湖区（“溶跃面”之下,“CCD”之上）,碳酸盐半沉淀-半溶解,自下而上依次发育深灰色页状灰岩、灰色页状黏土岩、灰色页状灰质混合细粒岩及灰色页状灰岩;在浅湖（“溶跃面”之上）,碳酸盐过饱和而沉淀,自下而上依次发育灰色页状白云质混合细粒岩、浅灰色页状黏土岩及浅灰色页状灰岩;在滨湖-干涸环境,发育浅灰色页状膏质黏土岩及滩坝粉砂岩。     

东营凹陷沙河街组三段—二段下亚段沉积层序及成因

根据地震、岩性及电性等特征,东营凹陷沙河街组三段—二段下亚段可划分为 3个三级层序。底部层序(SSⅠ)相当于沙河街组三段下亚段,低位体系域不发育,只发育湖侵体系域和高水位体系域,受早期构造沉降和气候控制。中部层序(SSⅡ)代表的是沙河街组三段中亚段沉积,与底部层序具有类似特征。SSⅠ,SSⅡ均为T-R旋回的沉积。顶部层序(SSⅢ)代表沙河街组三段上亚段-二段下亚段沉积,发育低水位体系域、水侵体系域和高水位体系域,是一完整的旋回。SSⅢ是在构造活动相对较弱,气候相对干旱、水体供应不足的条件下形成的。     

东营凹陷沙河街组页岩微观孔隙多重分形特征

孔体积、孔径分布和比表面积的非均质性刻画是页岩油勘探评价中的一项重要工作。采用多重分形理论,对东营凹陷沙河街组页岩低温氮气吸附实验数据进行研究,探讨页岩孔隙多重分形特征、分形参数与孔隙参数和页岩矿物组成之间的关系。结果表明:东营凹陷沙河街组页岩孔径分布存在明显的多重分形特征,孔径分布的非均质性主要与孔隙比表面积有关;Hurst指数越大,渗透率越大。除多重分形谱的右半偏参数和左右半偏参数之差与其他分形参数相关性较差外,多重分形参数之间表现出很强的相关性,信息维数、关联维数均与Hurst指数呈正相关关系,而与Hausdorff维数、左半偏参数和多重分形谱峰宽等其他参数均呈负相关关系;信息维数、关联维数和Hurst指数等多重分形参数均与比表面积、孔体积呈正相关关系,除右半偏参数外,其他多重分形参数与比表面积、孔体积呈负相关关系;多重分形参数与页岩矿物组成无明显相关性。     

东营凹陷西部沙河街组三段下亚段泥页岩沉积微相

关于沉积微相,前人多针对粗碎屑骨架砂体沉积相开展研究工作,对泥页岩这种细粒沉积物的沉积微相很少关注。在一个沉积盆地中,细粒沉积物的总量巨大,在纵向上及平面上均广泛分布。以东营凹陷西部沙河街组三段下亚段（简称沙三下亚段）泥页岩为研究对象,系统划分泥页岩岩相类型。在骨架沉积相控制下,以泥页岩岩石类型及岩相特征为基础,综合控制泥页岩发育的水动力条件、古湖盆底形及事件沉积等因素,将东营凹陷西部沙三下亚段半深湖、深湖相进一步划分为平阔半深湖微相、水下隆起半深湖微相、深洼微相、浊积周缘微相、近岸水下扇前缘微相等。分析了不同微相在矿物组成、岩石类型及组构、成岩作用及测井曲线响应等方面的差异性,细粒沉积物微相的划分和研究对于泥页岩油气的勘探开发工作有重要指导作用。     

东营凹陷深层沙河街组天然气生成动力学研究

对东营凹陷北部的民丰、胜坨和利津等地区深部地层的地球化学特征进行了分析,结果表明该地区发现的天然气可能来源于沙河街组沙四段高成熟烃源岩在渐新世形成的"古油藏".根据各深洼和"古油藏"埋藏史特征,利用烃源岩和原油生气模拟实验得到的活化能等动力学参数,给出了天然气生成量与地质年代的数量关系,明确了民丰洼陷天然气藏的形成过程.鉴于中国东部断陷盆地的深层天然气勘探潜力大,因而该文对深层天然气勘探具有一定的指导意义.     

东营凹陷沙河街组四段上亚段细粒沉积岩岩相特征及与沉积环境的关系

细粒沉积岩的岩相特征影响泥页岩的生烃能力与储集性能,与沉积环境的相互关系分析亦可丰富细粒沉积的研究。然而目前针对陆相细粒沉积岩岩相的研究较为薄弱,基于岩相成因,与沉积环境相结合的岩相特征分析较少。基于大量岩心、薄片、X射线衍射及地球化学数据,以成分为第一要素,以东营凹陷沙河街组四段上亚段细粒沉积岩为例,划分出4大类、12种岩相类型,分析每一种岩相的宏观、微观、成分及成因特征。通过矿物成分、地球化学等多参数的分析发现,沙河街组四段上亚段沉积环境分为4个阶段。沉积环境通过控制岩相主要成分而控制了岩相的类别与发育;沉积环境的旋回性与阶段性变化导致岩相的旋回性与阶段性变化;沉积环境控制岩相发育,岩相亦能反应沉积环境的变化。在细粒沉积分析中,不能排除突发事件(海侵、浊流等)对岩相及沉积环境的影响。     

东营凹陷沙河街组地层水化学特征及其石油地质意义

对东营凹陷沙河街组地层水化学研究结果表明:沙河街组地层水为矿化度较高,阴、阳离子分别以Cl-和Na++K+为主的氯化钙型水,rNa/rCl平均值在0.92～1.12之间,rSO4×100/rCl平均值在3.68～5.73之间,rCl-Na/rMg平均值在-0.52～5.37之间;剖面上,沙河街组地层水化学成分和离子比值随深度表现为阶梯式增加型、增加-减小交替型和变化混乱型3种变化类型.平面上,沙河街组矿化度由凹陷边缘向中心递增,并且沙三段-沙一段矿化度高值区主要分布在中央断裂带附近;沙河街组现今地层水总体处于封闭的流体动力环境,但同一地层不同构造单元的地层水的流体动力环境相差较大,油气的聚集和保存条件也相差较大;在地质历史时期流体曾沿中央断裂带由深层向浅层运移,且中央断裂带受大气淋滤水影响较弱,有利于后期油气的聚集和保存.     

东营凹陷沙河街组一段沉积时期的湖泊古生产力

根据有机碳法计算湖泊古生产力的公式计算了东营凹陷沙河街组一段数百口井的古生产力值,做出了古生产力平面分布图,并与沙河街组三段沉积时期的古生产力以及现代不同营养类型湖泊的生产力进行了比较。研究表明,沙河街组三段中、下亚段和沙河街组一段沉积时期东营凹陷为超营养湖泊,是最有利于生油的湖泊;沙河街组三段上亚段沉积时期为富营养湖,也具有一定的生油能力。按生油岩的优劣程度排序,依次为沙河街组三段下亚段、沙河街组一段、沙河街组三段中亚段、沙河街组三段上亚段。     

东营凹陷沙河街组四段湖相细粒沉积特征及其控制因素

为研究东营凹陷沙河街组四段上亚段的湖相细粒沉积特征及其控制因素,开展了精细岩心描述、薄片鉴定、X射线衍射全岩分析等。结果表明：①研究区细粒沉积岩可划分为15种岩相类型,其中富有机质平直纹层灰质黏土岩、富有机质块状黏土岩、富有机质块状含灰黏土岩、含有机质波状纹层黏土质灰岩和含有机质波状纹层含黏土灰岩等5种岩相类型较为发育。②依据岩石中黄铁矿含量、Ca（/Ca+Fe）、Zr/Al和Sr/Ca在垂向上的变化,将东营凹陷沙四上亚段沉积演化分为4个阶段,即干旱气候阶段、干旱—暖湿气候过渡阶段、暖湿气候阶段和暖湿—干旱气候过渡阶段。③古气候条件控制了岩石类型及特征,干旱气候阶段发育含有机质波状纹层黏土质灰岩;干旱—暖湿气候条件发育富有机质平直纹层灰质黏土岩;暖湿气候条件发育富有机质块状黏土岩;暖湿—干旱气候条件发育富有机质块状黏土岩和灰质黏土岩。该研究成果对细粒沉积岩的油气勘探具有借鉴意义。     

东营凹陷沙河街组烃源岩结构对排烃成藏的控制作用

东营凹陷主力烃源岩沙四段上亚段及沙三段下亚段具有多种岩性结构形式,为考察不同岩性结构的烃源岩排烃作用及成藏特征,对其地质地球化学特征进行了研究。通过对钻井取心物理特征的观察及不同结构烃源岩地质地球化学特征的比较,认为沙四段上亚段及沙三段下亚段下部主要发育纹层状泥页岩,油气以远距离侧向运移为主;沙三段下亚段上部及沙三段中亚段主要发育块状泥岩,油气以垂向运移为主,存在透镜体充注式排烃、顶部泥岩向下伏砂岩排烃及底部泥岩向上覆砂岩排烃三种方式。东营凹陷不同结构的烃源岩的排烃方武造成了油气分布的差异,沙四型原油分布于凹陷外围,沙三型原油分布于凹陷内围,混合型原油分布于中间地带。     

东营凹陷古近系沙河街组四段上亚段细粒沉积岩沉积环境及控制因素

探究细粒沉积岩沉积环境及其控制因素有助于从成因上把握泥页岩储层的特征与分布,从而更有效指导非常规油气勘探。岩心观察、薄片分析、X-射线衍射实验及地球化学分析发现,东营凹陷沙河街组四段上亚段细粒沉积岩沉积环境要素中,气候、水深及还原性变化由4个阶段组成且整体呈现旋回性。其中第2个阶段受海侵影响,盐度从异常高值逐渐降低。细粒沉积岩发育的主控因素包括物源、气候、水体物理化学条件、构造作用及突发事件等:研究区母岩包括变质岩、沉积岩(碳酸盐岩与石英砂岩等)及火成岩,经风化提供黏土、碳酸盐及粉砂作为细粒沉积岩的物质基础;气候及水体物理化学条件的旋回性导致了细粒沉积岩垂向上的规律变化;构造作用通过控制沉积相而影响细粒沉积岩的展布;突发事件(浊流等)亦影响细粒沉积岩的发育。     

陆相湖盆细粒混积岩的沉积特征与成因机理——以东营凹陷南坡陈官庄地区沙河街组四段上亚段为例

以东营凹陷南坡陈官庄地区沙河街组四段上亚段为例,结合大量基础地质资料,通过岩心观察、岩石薄片鉴定、扫描电镜分析、X射线衍射分析、元素地球化学分析和储层物性测试等技术手段,探讨了湖相细粒混积岩的沉积特征、成因机理、沉积主控因素和储集性,建立了适用于湖相细粒混积岩的岩性定名方案。研究表明,陈官庄地区主要发育含有机质块状灰质粉砂岩、含有机质块状含粉砂砾屑泥晶灰岩、含有机质块状粉砂质泥晶灰岩、富有机质块状含粉砂生屑泥晶灰岩、含有机质条带状粉砂质粉屑泥晶灰岩、含有机质交错层理灰质粉砂岩、富有机质纹层状黏土质泥晶灰岩和富有机质滑塌构造含粉砂黏土质泥晶灰岩8种主要的细粒混积岩岩相。明确了不同岩相的环境指示意义及空间展布特征,认为研究区共存在风暴流和重力流主导的事件性混合沉积、相缘混合沉积、原地混合沉积和生物-化学混合沉积4种混积模式。沉积组分的混合离不开地质营力的驱动;频繁的断层活动为混合沉积提供了动力基础和湖盆底形斜坡条件;气候通过降雨量、温度、生物等因素的变化控制着细粒混积岩的物质条件和混积方式;物源输入提供了陆源碎屑组分;湖平面的升降和水介质条件不仅决定了碳酸盐组分的形成条件和微观结构,对有机质的保存也具有关键作用。湖相细粒混积岩储层的非均质性较强,储集空间类型多样,是十分具有勘探潜力的储层类型。     

渤海湾盆地渤中凹陷东营组烃源岩地球化学特征及生烃模式

对东营组烃源岩特征及其生烃机理认识不清,制约了渤海湾盆地渤中凹陷油气成藏认识与资源评价。利用有机岩石学、显微组分、孢粉鉴定及原油地球化学参数等资料,系统评价了东营组烃源岩及其生成原油的地球化学特征,探究了有机质生烃的影响因素及生烃模式。结果表明:东营组烃源岩主要为含黏土长英质泥岩和混合型泥岩,矿物组成以石英和黏土矿物为主,长石和碳酸盐矿物次之;东营组三段与东营组二段下亚段总有机碳(TOC)含量平均值分别为1.94%、0.87%,整体为好—优质烃源岩,显微组分以壳质组为主,有机质类型为Ⅱ₁、Ⅱ₂型,处于低成熟—成熟热演化阶段。东营组烃源岩具两期生烃特征,早期生烃高峰对应镜质体反射率(R_o)为0.6%,生成低成熟度烃类,晚期生烃高峰对应R_o为1.0%,生成成熟烃类。原油物性及生物标志化合物特征显示东营组以生成成熟油为主,含少量低熟油,原油整体具有低密度、低黏度、低含硫量、高含蜡量、高饱芳比、高Pr/Ph、高C₁₉/C₂₃三环萜烷值、低伽马蜡烷指数和低4-甲基甾烷指数等特征,属于混源有机质生源、弱氧化—弱还原沉积条件和淡水贫硫湖泊环境综合成因的轻质—中质原油。壳质组中的底栖藻无定形体及松科属孢粉等组分对低成熟—成熟阶段的烃源岩生烃具有重要贡献,黏土矿物和碳酸盐矿物及地层超压在一定程度上影响了烃源岩生烃演化过程。东营组烃源岩发育受淡水湖泊、特殊生物、无机矿物和超压等要素共同控制的双峰生烃模式。研究认识对于开展以渤中凹陷东营组为主力烃源灶的油气勘探具有重要参考意义。     

资福寺洼陷烃源岩特征与生烃潜力评价

资福寺洼陷古近系盐湖沉积体系发育有沙市组、新沟咀组下段烃源岩.地化特征分析表明,新沟咀组下段泥岩层和Ⅱ油组有机质丰度较高,达到差～中等级别,新沟咀组下段Ⅲ油组和沙市组上段为差烃源岩;沙市组上段～新沟咀组下段烃源岩有机质类型主要为Ⅱ2～Ⅲ型,多数为Ⅲ型;Ⅰ、Ⅱ油组成熟度较低,为成熟早期,Ⅲ油组开始进入成熟晚期.烃源岩评价...     

歧口凹陷歧北次凹沙河街组三段页岩油地质特征与勘探突破

歧口凹陷歧北次凹沙河街组三段(沙三段)湖泛期细粒沉积发育、烃源岩品质好、页岩油资源丰富,但其研究尚处于起步阶段,在沧东凹陷孔店组二段湖相页岩油工业化开发的带动下,落实其勘探前景势成必然。为探究歧北次凹沙三段页岩油的地质特征及勘探潜力,依据F39X1井、QY10-1-1井等多口井的岩心、分析化验、测井资料和录井资料,对沙三段页岩层系的地质特征、页岩油类型与富集模式、甜点的空间分布规律等开展了综合研究。歧北次凹沙三段的矿物组成和岩石类型多样,主要包括灰质白云质页岩、长英质页岩、混合质页岩及微晶白云岩、亮晶生屑白云岩、粉砂岩等;烃源岩的总有机碳(TOC)含量主要分布在1%～3%,以Ⅱ型干酪根为主且指示热演化成熟度的镜质体反射率(R_o)普遍高于0.7%;储集空间主要包括粒间孔、晶间孔、生物体腔孔、有机孔及层理缝、构造(微)缝等;页岩油的超越效应明显(油饱和度指数平均为116.3 mg/g)、荧光显示良好。在歧北次凹沙三段中识别出单一型和夹层型2类页岩油,构建了高TOC滞留型页岩油和低TOC运移型页岩油2种富集模式,并建立了基于油饱和度指数、TOC和脆性指数等多参数的甜点定...     

渤海湾盆地东营凹陷沙四上亚段—沙三下亚段岩相特征及沉积环境——以樊页1井为例

通过岩心、显微薄片的观察，依据有机质含量、无机矿物组成、沉积构造等特征，将渤海湾盆地东营凹陷沙河街组四段上亚段（沙四上亚段）-沙三下亚段樊页1井的细粒沉积岩划分出11种岩相类型。利用常量、微量元素含量及特定元素比值的垂向变化，从古气候、古物源、古水深、古盐度和古氧化还原性5个方面对沉积环境的垂向变化特征进行分析。研究层段发育的细粒沉积岩形成于半深湖-深湖、半咸水-咸水、相对湿润、还原-强还原的古环境条件，且环境的垂向演化具有明显的阶段性，经历了水体加深、盐度降低、气候由干旱转为湿润、强还原-弱还原-还原、陆源供给由多减少再增多的演化过程。5个沉积环境要素共同影响着岩相类型的垂向分布与组合特征。随水体加深，岩相组合中碳酸盐岩所占比重逐渐降低。不考虑重力流事件，岩石组分中石英、长石含量与水体深度、离岸距离、陆源碎屑供给量密切相关，从而影响粉砂岩及粉砂质细粒沉积岩的发育程度。高盐、强还原的水介质环境有利于有机质的保存，多形成富有机质岩相。古气候的变化使其他古环境要素也相应发生改变，进而影响岩相类型的分布与组合特征。     

东营凹陷页岩油储集地质特征与有效性

以济阳坳陷东营凹陷古近系泥页岩为研究对象，通过岩心观察、偏光显微镜、氩离子抛光-扫描电镜分析以及高压压汞、小角X射线散射等实验，表征泥页岩不同尺度储集空间类型及组合连通方式，结合孔隙度、含油饱和度等数据，明确其储油的孔径及孔隙度下限。综合热演化程度（R_o）、岩相发育特征、地层压力特征和储集空间发育特征（孔隙度和孔径）等因素，建立东营凹陷泥页岩储集空间发育分布模式，预测页岩有利储集相带。结果表明：①研究区泥页岩储层孔隙类型主要为粒间孔、有机质和粘土矿物收缩孔及碳酸盐晶间孔，且具有三级孔缝网络的连通形式；②粘土片间孔和碳酸盐晶间孔对总孔隙度的贡献率最高，平均可达50%~70%，其次为粘土收缩缝和构造张裂缝；③页岩油赋存的孔径下限、游离油赋存孔径下限以及游离油大量富集的孔径门槛值，分别为5、10和30 nm；④富有机质和富碳酸盐矿物的纹层状页岩在总孔隙度、孔隙连通率和有利于游离油赋存的孔隙所贡献的孔隙度等方面最好，可作为优势岩相类型；⑤泥页岩岩相类型、成岩阶段、地层压力与裂缝发育程度控制了储集空间的发育分布特征，也是页岩油甜点评价的重要因素；有利储集相带预测就是在储集分级评价方案的指导下，寻找富有机质纹层状页岩分布区、相对较高的热演化程度页岩发育区、裂缝发育区、高地层压力发育区等叠合区。