石油天然气工程

四川盆地下寒武统豹斑灰岩成因机理及其对储层的影响

韩波，冯菊芳，何治亮，等

摘要：目的：豹斑灰岩（云岩）在中国许多地层广泛发育，其成因机理引起了地质界很多学者的关注，但却存在着很大争议。四川盆地下寒武统豹斑灰岩（云岩）分布范围较广，研究此类岩石的特征、成因及其与储层的关系，对于油气勘探具有重要意义。方法：本文通过对四条基干剖面豹斑发育层段的宏观沉积相分析和镜下描述，结合X 射线衍射分析、扫描电镜、电子探针、同位素等分析手段，详细解剖了四川盆地下寒武统龙王庙组和天河板组豹斑灰岩的岩相及地球化学特征，探讨了其成因机理。结果：研究结果显示四川盆地下寒武统豹斑发育的基质灰岩主要有（含颗粒）泥微晶灰岩和砂屑亮晶灰岩，不同基质灰岩内的豹斑在斑块形态、泥质含量、白云石大小晶形方面具有较大差异。根据豹斑内部矿物组成，可将豹斑分为3 类：泥质云斑、含泥云斑、云斑。其中泥质云斑和含泥云斑主要发育在基质为（含颗粒）泥微晶灰岩的豹斑灰（云）岩中，云斑内部由他形至半自形的泥粉晶白云石晶体组成；而云斑主要发育于基岩为砂屑亮晶灰岩的豹斑灰（云）岩中，内部由自形—半自形粉细晶（部分中粗晶）白云石组成。基质灰岩为（含颗粒）泥微晶灰岩的豹斑灰岩形成于潮下浅水低能环境，水体介质在咸化海水和正常海水之间频繁变化，导致云泥条带与灰泥沉积物交替出现。沉积后未固结的软泥受风浪扰动和差异负载影响，形成云朵状，不规则条带状等斑状构造。埋藏期，由于泥质或含泥云斑具有吸附和溶解释放镁离子的优势，发生更为强烈的渗透白云化作用及改造；基质灰岩为亮晶砂屑灰岩的豹斑主要形成于浅埋藏期，高盐度高镁地层水沿孔渗较好的部位渗透至固结成岩的基质灰岩地层中发生渗透回流白云化作用。深埋藏期，深部热流体再沿裂缝或有利孔渗带进一步对云斑改造。对四川盆地下寒武统龙王庙组豹斑灰岩对豹斑内部进行普通薄片及扫描电镜观察，云斑部分白云石晶间孔十分发育，而基质灰岩部分则比较致密，微观孔隙结构揭示了粉细晶白云岩发育晶间孔，储集物性明显优于灰岩。通过对基干剖面沉积构造、实测孔隙度、矿物组分的对比，发现储层主要分布在白云化程度高的滩相沉积内。原始沉积相为白云岩化提供了至关重要的基础，沉积能量较低、泥质含量较高的低能相沉积只有经过较为彻底的白云岩化作用后才能对储集物性有明显的改善。结论：四川盆地下寒武统的豹斑灰岩更多地受沉积作用的控制，生物潜穴作用只在局部有少量影响。豹斑内部泥质含量主要与沉积时的水动力环境有关，也受到成岩期的改造作用的影响。豹斑内部粉细晶白云石的晶间孔十分发育，豹斑灰岩能否形成优质储层与豹斑含量有关，即受白云化程度控制。

来源出版物：石油与天然气地质， 2017， 38(4)： 764-775

入选年份：2017

黔北地区海相页岩气保存条件——以贵州岑巩区块下寒武统牛蹄塘组为例

王濡岳，丁文龙，龚大建，等

摘要：目的：中国南方地区发育多套海相富有机质页岩，页岩气资源丰富，但与北美地区相比，具有形成时代老、热演化程度高、构造期次多、构造变形复杂、地应力状态与地表条件复杂及保存条件差异大等特点。四川盆地及周缘下古生界海相页岩气勘探实践表明，海相泥页岩具有良好的物质基础，钻探中具有普遍含气的特征，但是含气量、试气效果与产能差异很大，页岩气保存条件的重要性越来越受到重视。与已获得突破的龙马溪组相比，下寒武统牛蹄塘组形成时代更老，储层特殊性与复杂性更大，对保存条件要求更高。为此，需明确南方页岩气保存条件主控因素并建立其综合评价指标体系。方法：针对南方复杂构造区特殊地质条件，以贵州岑巩区块牛蹄塘组为例，通过地震资料精细解释与构造演化分析，结合物质基础、顶底板与区域盖层、天然气组分、地层水条件、地层压力等因素对页岩气保存条件进行了研究与综合分析。结果：（1）研究区构造演化具有“早期小幅抬升，长期相对稳定，后期强烈改造”的特点。不同构造样式地层的褶皱变形强度、破裂程度、剥蚀程度、横向渗流和扩散作用存在差异，弱构造改造带之间的低潜微幅构造样式对页岩气保存较为有利。高角度断层与裂缝发育规模过大，会导致天然气的过早散失，不利于页岩气的富集与保存。（2）对于浅埋深页岩分布区，异常地层压力对页岩气保存条件指示性不明显，多期构造运动、大气水下渗、较低的围压使页岩渗透率增大，降低了泥页岩及盖层封闭能力，不利于异常高压形成。（3）良好保存条件下页岩气体组分以CH4为主，含量普遍大于80%，N2含量低于20%，以有机来源为主，且N2与CO2含量呈正相关；不利保存条件下N2含量普遍大于50%～80%，以大气来源为主，而N2与CO2含量呈负相关。（4）地层电阻率、声波时差和密度等对页岩含气性、裂缝发育程度及地层流体性质较为敏感的测井参数对页岩含气性及顶底板封盖条件具有一定指示作用。页岩高电阻率、高声波时差和低密度通常反映较好的含气性，顶底板地层高电阻率与低声波时差则反映较好的封盖保存条件。（5）微生物异常对断层封闭性及页岩气保存条件具有一定指示作用，对于研究区浅埋深富有机质页岩，过高的微生物异常值显示出不利的保存条件，中低值则反映较好的封盖保存条件。（6）结合研究区页岩气保存条件与勘探实践，丰富完善了适合我国南方复杂构造区的页岩气保存条件与有利区评价指标体系并对研究区有利区进行了划分。该有利区评价指标体系对我国南方复杂构造地区页岩气勘探开发具有重要参考价值。结论：（1）我国南方海相地层经历了多期复杂构造运动，使页岩气保存条件遭到不同程度破坏。对研究区海相页岩气保存条件的研究表明，以褶皱、断裂和剥蚀作用为主的后期构造改造是页岩气散失的根本原因。因此，构造保存条件是页岩气保存条件研究中最重要的内容。（2）气体组分、来源及相互间关系、地层电阻率、声波时差和密度等参数可作为现今页岩含气性与保存条件判识性指标。大地电磁与微生物勘探等辅助手段对页岩气保存条件评价也具有一定参考借鉴意义。（3）南方复杂构造区断裂构造具有类型多样、分布广泛、多期发育、多期活动和相互叠加干扰等特征，复杂的断裂系统控制了页岩气的保存与分布。此外，南方地表及浅层多为碳酸盐岩地层，溶洞、暗河发育，断层与裂缝的发育为钻井施工带来困难。应重视构造的精细解释以降低勘探风险。（4）页岩气保存条件评价应以构造演化、构造样式、断裂体系、顶底板与区域盖层条件等构造因素为切入点，结合页岩气形成与聚集的物质基础与天然气组分、地层水条件和地层压力等现今判识性指标，系统、全面、动态地分析各保存指标之间的时空配置关系及其权重，藉以对页岩气保存条件作出准确、合理的评价。

来源出版物：石油与天然气地质， 2016， 37(1)： 45-55

入选年份：2017

致密储层脆性特征及对天然裂缝的控制作用——以鄂尔多斯盆地陇东地区长7 致密储层为例

赵向原，曾联波，祖克威，等

摘要：目的：致密油、致密气等非常规油气资源已成为全球能源结构中的重要角色，在我国不同盆地均发现了规模较为可观的致密油气资源，分布范围广、资源潜力大。开发实践表明，致密储层物性较差，普遍发育天然裂缝，裂缝发育情况是评价致密油“甜点”的一项重要指标。裂缝的发育除了与岩性、岩层厚度、沉积微相和岩层非均质性等因素有关外，还与储层脆性密切相关。为了更好的研究天然裂缝分布规律，本文以鄂尔多斯盆地陇东地区长7 致密油储层为例，利用岩心、测井及岩石力学测试等资料，在总结了前人脆性相关成果的基础上，探讨储层脆性特征及其对裂缝的控制作用。方法：论文总结了国内外脆性测试的20 余种方法，论述了脆性评价方法在非常规油气中的发展和应用情况，并在长7 储层天然裂缝发育特征的基础上，利用其中一种脆性测试方法对该套储层的脆性特征进行了评价，根据不同岩性脆性特征及裂缝发育特征的差异性，采用对比分析和分类评价的方法探讨了储层脆性对天然裂缝的控制作用。结果：鄂尔多斯盆地陇东地区长7 致密砂岩储层主要发育构造裂缝和成岩裂缝两种成因类型，其中构造裂缝又分为砂岩中的剪切裂缝和泥质岩中滑脱裂缝；砂岩中的剪切裂缝大多数为高角度缝，泥质岩中的滑脱裂缝多为中低角度缝。纵向上，裂缝主要在单岩层内发育，极少发育穿层裂缝，平面上剪切缝多呈雁列式排列，进而形成一条延伸较长的裂缝带。岩性不同，其脆性特征存在较大差异。计算得到砂岩脆性指数主要分布在50～70 之间，泥质岩类脆性指数主要分布在35～55 之间，泥岩脆性指数主要分布在18～45 之间，不同岩性随着泥质含量的增加，大致表现出脆性指数逐渐减小的特征，说明砂岩脆性最大，泥质砂岩次之，泥岩脆性最小。对比不同脆性岩层中的裂缝发育特征发现，脆性较大的岩层更容易发育高角度缝，而随着脆性减小，岩层越来越表现出更易发育中低角度缝，如发育高角度缝的岩层脆性指数主要分布在50～70 之间，而发育中低角度缝的岩层脆性指数主要分布在30～50 之间，但裂缝倾角与岩层的脆性指数之间可能并不一定具有线性关系。此外，在相似的构造应力背景下，脆性控制了岩层自身的破裂能力，使得绝大多数构造裂缝发育在脆性指数较大岩层中，而脆性指数较小的岩层裂缝发育情况较差。如当岩层平均脆性指数大于50 时，随着脆性指数越大，裂缝性岩层所占比例越高，当岩层平均脆性指数小于20时，岩层中裂缝基本不再发育。结论：在鄂尔多斯盆地特定地质历史时期的古构造应力背景下，陇东地区长7致密砂岩储层构造裂缝的发育特征与储层的脆性特征密切相关，表现为储层脆性指数越大，则越容易发生破裂，且以发育高角度缝为主；而储层脆性指数越小，则越不容易发生破裂，且以发育中低角度缝为主。依据这一认识，可以进一步开展裂缝定性评价研究。

来源出版物：石油与天然气地质， 2016， 37(1)： 62-71

入选年份：2017

非暖水碳酸盐岩：沉积学进展与油气勘探新领域

贾承造，张杰，沈安江，等

摘要：目的：非暖水碳酸盐岩是碳酸盐岩沉积学中的重要组成部分，非暖水碳酸盐岩中保存了大量的原始孔隙，可以成为很好的储集岩。本文结合国内外关于碳酸盐岩的最新研究成果，综述了非暖水碳酸盐岩的研究内涵及在油气勘探中的作用。方法：利用前人对于碳酸盐岩沉积环境的研究资料，结合新生代以来高纬度地区碳酸盐岩研究成果，根据海水表面温度将非暖水碳酸盐岩沉积环境进行了划分。结合沉积速率、生物类型、沉积物结构和成分、成岩作用、沉积环境研究和地球化学特征，对比研究了非暖水碳酸盐岩和暖水碳酸盐岩的差异。结合全球气候变化和海平面变化，综合分析了非暖水碳酸盐岩沉积储层特征和油气田分布。结果：将表面海水温度＜20℃的非暖水碳酸盐岩的沉积环境划分为温暖-温水区（15～20℃）、凉水-温水区（5～15℃）和冷水—极地区（＜5℃）。由于暖流和寒流的流动，以及海水的垂向流动，碳酸盐岩沉积环境分区的界线并不是绝对的。湖水表面温度＜20℃沉积的碳酸盐岩也属于非暖水碳酸盐岩。与暖水-热带区碳酸盐岩中含有大量光合自养生物组合不同，非暖水碳酸盐岩中的生物类型主要为非营光合作用的异养生物组合。由于地质历史时期生物演化、多次生物大灭绝事件以及不同类型生物生活水体性质的差异，非暖水碳酸盐岩的生物类型和颗粒类型因时代的不同以及纬度的不同，有一定差异。不同水深条件下非暖水碳酸盐岩的生物类型也有较大差别。非暖水碳酸盐岩的沉积速率很低，凉水碳酸盐岩的沉积速率大多不到1 m/ka，一般都只有每千年几毫米到几厘米。非暖水碳酸盐岩的主要沉积物为珊瑚藻和无脊椎动物骨骼等生物颗粒。除了少量硅藻和硅质海绵产生的生物硅质外，大部分非暖水碳酸盐岩沉积物都是钙质的。新生代以来的研究表明，非暖水环境中也有许多准同生白云岩沉积。由于缺乏灰泥支撑，非暖水碳酸盐岩主要为颗粒支撑结构。典型的非暖水碳酸盐岩沉积特征包括：变余沉积、冰碛岩、冰携碎屑和六水碳钙石。非暖水环境中沉积物在同沉积期经历的主要成岩作用为生物骨骼的磨蚀、生物侵蚀、浸渍、溶蚀以及少量胶结作用，早期成岩作用中很少见到镁方解石或文石胶结。由于形成水体温度和环境的不同，非暖水碳酸盐岩与暖水碳酸盐岩在生物类型、沉积物／颗粒组成、结构构造、成岩作用、碳氧同位素组成、沉积速率、沉积模式等方面都具有显著的差异。由于缺乏造礁生物，非暖水碳酸盐岩的沉积环境主要为无障壁缓坡以及开阔的大陆架，其沉积受到了全球和区域性气候条件、陆源碎屑供给、海洋学、营养物供给和海平面升降等因素的影响。最普遍的沉积环境是开阔海陆架（以大陆边缘或海滩为代表）、内陆盆地（以地中海以及一套陆表、前陆和内克拉通沉积中心和海道）、连接大型水体的浅海单元（如海峡、拉长的台内水道、或内陆通道）等。根据全球环境变化和海平面变化研究，全球碳酸盐岩大油气田形成的时代如石炭纪、二叠纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪、新近纪等都属于凉水时期，可见很多目前认为是热带碳酸盐岩的时代及岩石记录，很有可能表面海水温度并未达到热带碳酸盐岩的程度，而是属于非暖水碳酸盐岩。由于大量碳酸盐岩生物碎屑的堆积，以及胶结作用大都发生于深埋藏环境，非暖水碳酸盐岩可以保存大量的优质粒内孔和粒间孔等储集空间，具有非常好的储集性能，可能成为未来油气勘探的新领域。已发现的非暖水碳酸盐岩油气田主要分布在新生代以来高纬度地区的地层中，新生代以前的非暖水碳酸盐岩油气田主要发育在奥陶纪、石炭纪、二叠纪等凉水时期。结论：结合国内外关于碳酸盐岩的最新研究成果，从定义、分类、生物类型、沉积速率、沉积物、岩石学特征、成岩作用、与暖水碳酸盐岩的差异和沉积相等方面对非暖水碳酸盐岩进行了综合研究。非暖水碳酸盐岩概念的出现，对岩相古地理分析具有重要影响，如果将现代非暖水碳酸盐岩研究、古生物资料以及古海水研究应用到古老碳酸盐岩研究中，则现在划分的古纬度可能将需要进行较大的改变。

来源出版物：石油学报， 2017， 3，241-254

入选年份：2017

沉积盆地超压成因研究进展

赵靖舟，李军，徐泽阳

摘要：目的：对国内外沉积盆地超压成因的研究历史和现状进行全面调研分析，在此基础上提出超压成因的判识方法，总结国内外超压成因研究认识。方法：文献调研与作者自己对国内部分盆地超压成因的分析相结合。结果：超压成因一直是油气地质学与油气勘探领域的一个热点和难点问题。近多年来，超压成因研究在国际上取得了重要进展，主要表现在5 个方面。（1）将超压按照成因分为5 种类型：不均衡压实、流体膨胀、成岩作用、构造挤压、压力传递；其中流体膨胀形成的超压包括生烃作用、油裂解气、水热膨胀等，成岩作用包括蒙脱石-伊利石转化作用等。（2）总结提出了6 种超压成因判识方法，包括测井曲线组合分析法、鲍尔斯法（加载-卸载曲线法）、声波速度-密度交会图法、孔隙度对比法、压力计算反推法以及综合分析法。（3）随着实证超压成因研究方法的逐渐广泛应用，许多被普遍认为属于不均衡压实成因的超压已被完全或部分否定，生烃作用作为超压成因的重要性和普遍性正在得到愈来愈多证实，黏土矿物成岩作用特别是蒙脱石-伊利石转化作用对超压形成的重要性也已受到重视，构造挤压和压力传递成因的超压得到进一步确认，而且现已发现许多盆地或地区的超压可能为复合成因。（4）不同的岩性其超压成因往往有别：就泥质岩而言，烃源岩与非烃源岩的超压成因常常不同，一般而言，烃源岩内发育的超压大多与生烃作用密切相关，成岩作用有时也具有重要贡献；而非烃源岩内所发育的超压多与不均衡压实、成岩作用或压力传递等有关；砂岩等渗透性岩层的超压则多为压力传递成因。（5）对于烃源岩层段的超压成因分析而言，由于有机质含量对密度、声波等测井参数具有明显影响，因此在运用这些测井资料分析烃源岩层段的超压成因时，需要进行有机质含量校正，校正前后超压成因的分析结果往往不同。结论：沉积盆地超压按照成因包括不均衡压实、流体膨胀、成岩作用、构造挤压、压力传递；其中流体膨胀特别是生烃作用是最普遍、最重要的超压形成机制，以往被视为超压形成最普遍的不均衡压实机制并未得到证实。超压成因的鉴别应基于多种方法，特别是实证方法的研究，应作为超压成因研究的主要方法。对于烃源岩层段的超压成因分析而言，由于有机质含量对密度、声波等测井参数具有明显影响，因此在运用这些测井资料分析烃源岩层段的超压成因时，需要进行有机质含量校正，校正前后超压成因的分析结果往往明显不同。本文所总结的世界超压成因研究进展，一方面有助于推动我国超压成因研究，另一方面对有关盆地的油气勘探开发也具有重要指导意义。

来源出版物：石油学报， 2017， 38(9)： 973-998

入选年份：2017