四川盆地下寒武統(tǒng)豹斑灰?guī)r成因機理及其對儲層的影響

韓波，馮菊芳，何治亮，等

摘要：目的：豹斑灰?guī)r（云巖）在中國許多地層廣泛發(fā)育，其成因機理引起了地質(zhì)界很多學(xué)者的關(guān)注，但卻存在著很大爭議。四川盆地下寒武統(tǒng)豹斑灰?guī)r（云巖）分布范圍較廣，研究此類巖石的特征、成因及其與儲層的關(guān)系，對于油氣勘探具有重要意義。方法：本文通過對四條基干剖面豹斑發(fā)育層段的宏觀沉積相分析和鏡下描述，結(jié)合X 射線衍射分析、掃描電鏡、電子探針、同位素等分析手段，詳細(xì)解剖了四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組和天河板組豹斑灰?guī)r的巖相及地球化學(xué)特征，探討了其成因機理。結(jié)果：研究結(jié)果顯示四川盆地下寒武統(tǒng)豹斑發(fā)育的基質(zhì)灰?guī)r主要有（含顆粒）泥微晶灰?guī)r和砂屑亮晶灰?guī)r，不同基質(zhì)灰?guī)r內(nèi)的豹斑在斑塊形態(tài)、泥質(zhì)含量、白云石大小晶形方面具有較大差異。根據(jù)豹斑內(nèi)部礦物組成，可將豹斑分為3 類：泥質(zhì)云斑、含泥云斑、云斑。其中泥質(zhì)云斑和含泥云斑主要發(fā)育在基質(zhì)為（含顆粒）泥微晶灰?guī)r的豹斑灰（云）巖中，云斑內(nèi)部由他形至半自形的泥粉晶白云石晶體組成；而云斑主要發(fā)育于基巖為砂屑亮晶灰?guī)r的豹斑灰（云）巖中，內(nèi)部由自形—半自形粉細(xì)晶（部分中粗晶）白云石組成。基質(zhì)灰?guī)r為（含顆粒）泥微晶灰?guī)r的豹斑灰?guī)r形成于潮下淺水低能環(huán)境，水體介質(zhì)在咸化海水和正常海水之間頻繁變化，導(dǎo)致云泥條帶與灰泥沉積物交替出現(xiàn)。沉積后未固結(jié)的軟泥受風(fēng)浪擾動和差異負(fù)載影響，形成云朵狀，不規(guī)則條帶狀等斑狀構(gòu)造。埋藏期，由于泥質(zhì)或含泥云斑具有吸附和溶解釋放鎂離子的優(yōu)勢，發(fā)生更為強烈的滲透白云化作用及改造；基質(zhì)灰?guī)r為亮晶砂屑灰?guī)r的豹斑主要形成于淺埋藏期，高鹽度高鎂地層水沿孔滲較好的部位滲透至固結(jié)成巖的基質(zhì)灰?guī)r地層中發(fā)生滲透回流白云化作用。深埋藏期，深部熱流體再沿裂縫或有利孔滲帶進一步對云斑改造。對四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組豹斑灰?guī)r對豹斑內(nèi)部進行普通薄片及掃描電鏡觀察，云斑部分白云石晶間孔十分發(fā)育，而基質(zhì)灰?guī)r部分則比較致密，微觀孔隙結(jié)構(gòu)揭示了粉細(xì)晶白云巖發(fā)育晶間孔，儲集物性明顯優(yōu)于灰?guī)r。通過對基干剖面沉積構(gòu)造、實測孔隙度、礦物組分的對比，發(fā)現(xiàn)儲層主要分布在白云化程度高的灘相沉積內(nèi)。原始沉積相為白云巖化提供了至關(guān)重要的基礎(chǔ)，沉積能量較低、泥質(zhì)含量較高的低能相沉積只有經(jīng)過較為徹底的白云巖化作用后才能對儲集物性有明顯的改善。結(jié)論：四川盆地下寒武統(tǒng)的豹斑灰?guī)r更多地受沉積作用的控制，生物潛穴作用只在局部有少量影響。豹斑內(nèi)部泥質(zhì)含量主要與沉積時的水動力環(huán)境有關(guān)，也受到成巖期的改造作用的影響。豹斑內(nèi)部粉細(xì)晶白云石的晶間孔十分發(fā)育，豹斑灰?guī)r能否形成優(yōu)質(zhì)儲層與豹斑含量有關(guān)，即受白云化程度控制。

來源出版物：石油與天然氣地質(zhì)， 2017， 38(4)： 764-775

入選年份：2017

黔北地區(qū)海相頁巖氣保存條件——以貴州岑鞏區(qū)塊下寒武統(tǒng)牛蹄塘組為例

王濡岳，丁文龍，龔大建，等

摘要：目的：中國南方地區(qū)發(fā)育多套海相富有機質(zhì)頁巖，頁巖氣資源豐富，但與北美地區(qū)相比，具有形成時代老、熱演化程度高、構(gòu)造期次多、構(gòu)造變形復(fù)雜、地應(yīng)力狀態(tài)與地表條件復(fù)雜及保存條件差異大等特點。四川盆地及周緣下古生界海相頁巖氣勘探實踐表明，海相泥頁巖具有良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，鉆探中具有普遍含氣的特征，但是含氣量、試氣效果與產(chǎn)能差異很大，頁巖氣保存條件的重要性越來越受到重視。與已獲得突破的龍馬溪組相比，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組形成時代更老，儲層特殊性與復(fù)雜性更大，對保存條件要求更高。為此，需明確南方頁巖氣保存條件主控因素并建立其綜合評價指標(biāo)體系。方法：針對南方復(fù)雜構(gòu)造區(qū)特殊地質(zhì)條件，以貴州岑鞏區(qū)塊牛蹄塘組為例，通過地震資料精細(xì)解釋與構(gòu)造演化分析，結(jié)合物質(zhì)基礎(chǔ)、頂?shù)装迮c區(qū)域蓋層、天然氣組分、地層水條件、地層壓力等因素對頁巖氣保存條件進行了研究與綜合分析。結(jié)果：（1）研究區(qū)構(gòu)造演化具有“早期小幅抬升，長期相對穩(wěn)定，后期強烈改造”的特點。不同構(gòu)造樣式地層的褶皺變形強度、破裂程度、剝蝕程度、橫向滲流和擴散作用存在差異，弱構(gòu)造改造帶之間的低潛微幅構(gòu)造樣式對頁巖氣保存較為有利。高角度斷層與裂縫發(fā)育規(guī)模過大，會導(dǎo)致天然氣的過早散失，不利于頁巖氣的富集與保存。（2）對于淺埋深頁巖分布區(qū)，異常地層壓力對頁巖氣保存條件指示性不明顯，多期構(gòu)造運動、大氣水下滲、較低的圍壓使頁巖滲透率增大，降低了泥頁巖及蓋層封閉能力，不利于異常高壓形成。（3）良好保存條件下頁巖氣體組分以CH4為主，含量普遍大于80%，N2含量低于20%，以有機來源為主，且N2與CO2含量呈正相關(guān)；不利保存條件下N2含量普遍大于50%～80%，以大氣來源為主，而N2與CO2含量呈負(fù)相關(guān)。（4）地層電阻率、聲波時差和密度等對頁巖含氣性、裂縫發(fā)育程度及地層流體性質(zhì)較為敏感的測井參數(shù)對頁巖含氣性及頂?shù)装宸馍w條件具有一定指示作用。頁巖高電阻率、高聲波時差和低密度通常反映較好的含氣性，頂?shù)装宓貙痈唠娮杪逝c低聲波時差則反映較好的封蓋保存條件。（5）微生物異常對斷層封閉性及頁巖氣保存條件具有一定指示作用，對于研究區(qū)淺埋深富有機質(zhì)頁巖，過高的微生物異常值顯示出不利的保存條件，中低值則反映較好的封蓋保存條件。（6）結(jié)合研究區(qū)頁巖氣保存條件與勘探實踐，豐富完善了適合我國南方復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的頁巖氣保存條件與有利區(qū)評價指標(biāo)體系并對研究區(qū)有利區(qū)進行了劃分。該有利區(qū)評價指標(biāo)體系對我國南方復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)具有重要參考價值。結(jié)論：（1）我國南方海相地層經(jīng)歷了多期復(fù)雜構(gòu)造運動，使頁巖氣保存條件遭到不同程度破壞。對研究區(qū)海相頁巖氣保存條件的研究表明，以褶皺、斷裂和剝蝕作用為主的后期構(gòu)造改造是頁巖氣散失的根本原因。因此，構(gòu)造保存條件是頁巖氣保存條件研究中最重要的內(nèi)容。（2）氣體組分、來源及相互間關(guān)系、地層電阻率、聲波時差和密度等參數(shù)可作為現(xiàn)今頁巖含氣性與保存條件判識性指標(biāo)。大地電磁與微生物勘探等輔助手段對頁巖氣保存條件評價也具有一定參考借鑒意義。（3）南方復(fù)雜構(gòu)造區(qū)斷裂構(gòu)造具有類型多樣、分布廣泛、多期發(fā)育、多期活動和相互疊加干擾等特征，復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)控制了頁巖氣的保存與分布。此外，南方地表及淺層多為碳酸鹽巖地層，溶洞、暗河發(fā)育，斷層與裂縫的發(fā)育為鉆井施工帶來困難。應(yīng)重視構(gòu)造的精細(xì)解釋以降低勘探風(fēng)險。（4）頁巖氣保存條件評價應(yīng)以構(gòu)造演化、構(gòu)造樣式、斷裂體系、頂?shù)装迮c區(qū)域蓋層條件等構(gòu)造因素為切入點，結(jié)合頁巖氣形成與聚集的物質(zhì)基礎(chǔ)與天然氣組分、地層水條件和地層壓力等現(xiàn)今判識性指標(biāo)，系統(tǒng)、全面、動態(tài)地分析各保存指標(biāo)之間的時空配置關(guān)系及其權(quán)重，藉以對頁巖氣保存條件作出準(zhǔn)確、合理的評價。

來源出版物：石油與天然氣地質(zhì)， 2016， 37(1)： 45-55

入選年份：2017

致密儲層脆性特征及對天然裂縫的控制作用——以鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長7 致密儲層為例

趙向原，曾聯(lián)波，祖克威，等

摘要：目的：致密油、致密氣等非常規(guī)油氣資源已成為全球能源結(jié)構(gòu)中的重要角色，在我國不同盆地均發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較為可觀的致密油氣資源，分布范圍廣、資源潛力大。開發(fā)實踐表明，致密儲層物性較差，普遍發(fā)育天然裂縫，裂縫發(fā)育情況是評價致密油“甜點”的一項重要指標(biāo)。裂縫的發(fā)育除了與巖性、巖層厚度、沉積微相和巖層非均質(zhì)性等因素有關(guān)外，還與儲層脆性密切相關(guān)。為了更好的研究天然裂縫分布規(guī)律，本文以鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長7 致密油儲層為例，利用巖心、測井及巖石力學(xué)測試等資料，在總結(jié)了前人脆性相關(guān)成果的基礎(chǔ)上，探討儲層脆性特征及其對裂縫的控制作用。方法：論文總結(jié)了國內(nèi)外脆性測試的20 余種方法，論述了脆性評價方法在非常規(guī)油氣中的發(fā)展和應(yīng)用情況，并在長7 儲層天然裂縫發(fā)育特征的基礎(chǔ)上，利用其中一種脆性測試方法對該套儲層的脆性特征進行了評價，根據(jù)不同巖性脆性特征及裂縫發(fā)育特征的差異性，采用對比分析和分類評價的方法探討了儲層脆性對天然裂縫的控制作用。結(jié)果：鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長7 致密砂巖儲層主要發(fā)育構(gòu)造裂縫和成巖裂縫兩種成因類型，其中構(gòu)造裂縫又分為砂巖中的剪切裂縫和泥質(zhì)巖中滑脫裂縫；砂巖中的剪切裂縫大多數(shù)為高角度縫，泥質(zhì)巖中的滑脫裂縫多為中低角度縫。縱向上，裂縫主要在單巖層內(nèi)發(fā)育，極少發(fā)育穿層裂縫，平面上剪切縫多呈雁列式排列，進而形成一條延伸較長的裂縫帶。巖性不同，其脆性特征存在較大差異。計算得到砂巖脆性指數(shù)主要分布在50～70 之間，泥質(zhì)巖類脆性指數(shù)主要分布在35～55 之間，泥巖脆性指數(shù)主要分布在18～45 之間，不同巖性隨著泥質(zhì)含量的增加，大致表現(xiàn)出脆性指數(shù)逐漸減小的特征，說明砂巖脆性最大，泥質(zhì)砂巖次之，泥巖脆性最小。對比不同脆性巖層中的裂縫發(fā)育特征發(fā)現(xiàn)，脆性較大的巖層更容易發(fā)育高角度縫，而隨著脆性減小，巖層越來越表現(xiàn)出更易發(fā)育中低角度縫，如發(fā)育高角度縫的巖層脆性指數(shù)主要分布在50～70 之間，而發(fā)育中低角度縫的巖層脆性指數(shù)主要分布在30～50 之間，但裂縫傾角與巖層的脆性指數(shù)之間可能并不一定具有線性關(guān)系。此外，在相似的構(gòu)造應(yīng)力背景下，脆性控制了巖層自身的破裂能力，使得絕大多數(shù)構(gòu)造裂縫發(fā)育在脆性指數(shù)較大巖層中，而脆性指數(shù)較小的巖層裂縫發(fā)育情況較差。如當(dāng)巖層平均脆性指數(shù)大于50 時，隨著脆性指數(shù)越大，裂縫性巖層所占比例越高，當(dāng)巖層平均脆性指數(shù)小于20時，巖層中裂縫基本不再發(fā)育。結(jié)論：在鄂爾多斯盆地特定地質(zhì)歷史時期的古構(gòu)造應(yīng)力背景下，隴東地區(qū)長7致密砂巖儲層構(gòu)造裂縫的發(fā)育特征與儲層的脆性特征密切相關(guān)，表現(xiàn)為儲層脆性指數(shù)越大，則越容易發(fā)生破裂，且以發(fā)育高角度縫為主；而儲層脆性指數(shù)越小，則越不容易發(fā)生破裂，且以發(fā)育中低角度縫為主。依據(jù)這一認(rèn)識，可以進一步開展裂縫定性評價研究。

來源出版物：石油與天然氣地質(zhì)， 2016， 37(1)： 62-71

入選年份：2017

非暖水碳酸鹽巖：沉積學(xué)進展與油氣勘探新領(lǐng)域

賈承造，張杰，沈安江，等

摘要：目的：非暖水碳酸鹽巖是碳酸鹽巖沉積學(xué)中的重要組成部分，非暖水碳酸鹽巖中保存了大量的原始孔隙，可以成為很好的儲集巖。本文結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于碳酸鹽巖的最新研究成果，綜述了非暖水碳酸鹽巖的研究內(nèi)涵及在油氣勘探中的作用。方法：利用前人對于碳酸鹽巖沉積環(huán)境的研究資料，結(jié)合新生代以來高緯度地區(qū)碳酸鹽巖研究成果，根據(jù)海水表面溫度將非暖水碳酸鹽巖沉積環(huán)境進行了劃分。結(jié)合沉積速率、生物類型、沉積物結(jié)構(gòu)和成分、成巖作用、沉積環(huán)境研究和地球化學(xué)特征，對比研究了非暖水碳酸鹽巖和暖水碳酸鹽巖的差異。結(jié)合全球氣候變化和海平面變化，綜合分析了非暖水碳酸鹽巖沉積儲層特征和油氣田分布。結(jié)果：將表面海水溫度＜20℃的非暖水碳酸鹽巖的沉積環(huán)境劃分為溫暖-溫水區(qū)（15～20℃）、涼水-溫水區(qū)（5～15℃）和冷水—極地區(qū)（＜5℃）。由于暖流和寒流的流動，以及海水的垂向流動，碳酸鹽巖沉積環(huán)境分區(qū)的界線并不是絕對的。湖水表面溫度＜20℃沉積的碳酸鹽巖也屬于非暖水碳酸鹽巖。與暖水-熱帶區(qū)碳酸鹽巖中含有大量光合自養(yǎng)生物組合不同，非暖水碳酸鹽巖中的生物類型主要為非營光合作用的異養(yǎng)生物組合。由于地質(zhì)歷史時期生物演化、多次生物大滅絕事件以及不同類型生物生活水體性質(zhì)的差異，非暖水碳酸鹽巖的生物類型和顆粒類型因時代的不同以及緯度的不同，有一定差異。不同水深條件下非暖水碳酸鹽巖的生物類型也有較大差別。非暖水碳酸鹽巖的沉積速率很低，涼水碳酸鹽巖的沉積速率大多不到1 m/ka，一般都只有每千年幾毫米到幾厘米。非暖水碳酸鹽巖的主要沉積物為珊瑚藻和無脊椎動物骨骼等生物顆粒。除了少量硅藻和硅質(zhì)海綿產(chǎn)生的生物硅質(zhì)外，大部分非暖水碳酸鹽巖沉積物都是鈣質(zhì)的。新生代以來的研究表明，非暖水環(huán)境中也有許多準(zhǔn)同生白云巖沉積。由于缺乏灰泥支撐，非暖水碳酸鹽巖主要為顆粒支撐結(jié)構(gòu)。典型的非暖水碳酸鹽巖沉積特征包括：變余沉積、冰磧巖、冰攜碎屑和六水碳鈣石。非暖水環(huán)境中沉積物在同沉積期經(jīng)歷的主要成巖作用為生物骨骼的磨蝕、生物侵蝕、浸漬、溶蝕以及少量膠結(jié)作用，早期成巖作用中很少見到鎂方解石或文石膠結(jié)。由于形成水體溫度和環(huán)境的不同，非暖水碳酸鹽巖與暖水碳酸鹽巖在生物類型、沉積物／顆粒組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、成巖作用、碳氧同位素組成、沉積速率、沉積模式等方面都具有顯著的差異。由于缺乏造礁生物，非暖水碳酸鹽巖的沉積環(huán)境主要為無障壁緩坡以及開闊的大陸架，其沉積受到了全球和區(qū)域性氣候條件、陸源碎屑供給、海洋學(xué)、營養(yǎng)物供給和海平面升降等因素的影響。最普遍的沉積環(huán)境是開闊海陸架（以大陸邊緣或海灘為代表）、內(nèi)陸盆地（以地中海以及一套陸表、前陸和內(nèi)克拉通沉積中心和海道）、連接大型水體的淺海單元（如海峽、拉長的臺內(nèi)水道、或內(nèi)陸通道）等。根據(jù)全球環(huán)境變化和海平面變化研究，全球碳酸鹽巖大油氣田形成的時代如石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、古近紀(jì)、新近紀(jì)等都屬于涼水時期，可見很多目前認(rèn)為是熱帶碳酸鹽巖的時代及巖石記錄，很有可能表面海水溫度并未達(dá)到熱帶碳酸鹽巖的程度，而是屬于非暖水碳酸鹽巖。由于大量碳酸鹽巖生物碎屑的堆積，以及膠結(jié)作用大都發(fā)生于深埋藏環(huán)境，非暖水碳酸鹽巖可以保存大量的優(yōu)質(zhì)粒內(nèi)孔和粒間孔等儲集空間，具有非常好的儲集性能，可能成為未來油氣勘探的新領(lǐng)域。已發(fā)現(xiàn)的非暖水碳酸鹽巖油氣田主要分布在新生代以來高緯度地區(qū)的地層中，新生代以前的非暖水碳酸鹽巖油氣田主要發(fā)育在奧陶紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)等涼水時期。結(jié)論：結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于碳酸鹽巖的最新研究成果，從定義、分類、生物類型、沉積速率、沉積物、巖石學(xué)特征、成巖作用、與暖水碳酸鹽巖的差異和沉積相等方面對非暖水碳酸鹽巖進行了綜合研究。非暖水碳酸鹽巖概念的出現(xiàn)，對巖相古地理分析具有重要影響，如果將現(xiàn)代非暖水碳酸鹽巖研究、古生物資料以及古海水研究應(yīng)用到古老碳酸鹽巖研究中，則現(xiàn)在劃分的古緯度可能將需要進行較大的改變。

來源出版物：石油學(xué)報， 2017， 3，241-254

入選年份：2017

沉積盆地超壓成因研究進展

趙靖舟，李軍，徐澤陽

摘要：目的：對國內(nèi)外沉積盆地超壓成因的研究歷史和現(xiàn)狀進行全面調(diào)研分析，在此基礎(chǔ)上提出超壓成因的判識方法，總結(jié)國內(nèi)外超壓成因研究認(rèn)識。方法：文獻調(diào)研與作者自己對國內(nèi)部分盆地超壓成因的分析相結(jié)合。結(jié)果：超壓成因一直是油氣地質(zhì)學(xué)與油氣勘探領(lǐng)域的一個熱點和難點問題。近多年來，超壓成因研究在國際上取得了重要進展，主要表現(xiàn)在5 個方面。（1）將超壓按照成因分為5 種類型：不均衡壓實、流體膨脹、成巖作用、構(gòu)造擠壓、壓力傳遞；其中流體膨脹形成的超壓包括生烴作用、油裂解氣、水熱膨脹等，成巖作用包括蒙脫石-伊利石轉(zhuǎn)化作用等。（2）總結(jié)提出了6 種超壓成因判識方法，包括測井曲線組合分析法、鮑爾斯法（加載-卸載曲線法）、聲波速度-密度交會圖法、孔隙度對比法、壓力計算反推法以及綜合分析法。（3）隨著實證超壓成因研究方法的逐漸廣泛應(yīng)用，許多被普遍認(rèn)為屬于不均衡壓實成因的超壓已被完全或部分否定，生烴作用作為超壓成因的重要性和普遍性正在得到愈來愈多證實，黏土礦物成巖作用特別是蒙脫石-伊利石轉(zhuǎn)化作用對超壓形成的重要性也已受到重視，構(gòu)造擠壓和壓力傳遞成因的超壓得到進一步確認(rèn)，而且現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)許多盆地或地區(qū)的超壓可能為復(fù)合成因。（4）不同的巖性其超壓成因往往有別：就泥質(zhì)巖而言，烴源巖與非烴源巖的超壓成因常常不同，一般而言，烴源巖內(nèi)發(fā)育的超壓大多與生烴作用密切相關(guān)，成巖作用有時也具有重要貢獻；而非烴源巖內(nèi)所發(fā)育的超壓多與不均衡壓實、成巖作用或壓力傳遞等有關(guān)；砂巖等滲透性巖層的超壓則多為壓力傳遞成因。（5）對于烴源巖層段的超壓成因分析而言，由于有機質(zhì)含量對密度、聲波等測井參數(shù)具有明顯影響，因此在運用這些測井資料分析烴源巖層段的超壓成因時，需要進行有機質(zhì)含量校正，校正前后超壓成因的分析結(jié)果往往不同。結(jié)論：沉積盆地超壓按照成因包括不均衡壓實、流體膨脹、成巖作用、構(gòu)造擠壓、壓力傳遞；其中流體膨脹特別是生烴作用是最普遍、最重要的超壓形成機制，以往被視為超壓形成最普遍的不均衡壓實機制并未得到證實。超壓成因的鑒別應(yīng)基于多種方法，特別是實證方法的研究，應(yīng)作為超壓成因研究的主要方法。對于烴源巖層段的超壓成因分析而言，由于有機質(zhì)含量對密度、聲波等測井參數(shù)具有明顯影響，因此在運用這些測井資料分析烴源巖層段的超壓成因時，需要進行有機質(zhì)含量校正，校正前后超壓成因的分析結(jié)果往往明顯不同。本文所總結(jié)的世界超壓成因研究進展，一方面有助于推動我國超壓成因研究，另一方面對有關(guān)盆地的油氣勘探開發(fā)也具有重要指導(dǎo)意義。

來源出版物：石油學(xué)報， 2017， 38(9)： 973-998

入選年份：2017