南黄海中部隆起海相中-古生界科学钻探CSDP-2井选址

2014年,大陆架科学钻探项目（CSDP）确定采用自主研发的轻便型海洋钻井平台"探海1号"在南黄海盆地中部隆起上实施首口科学钻探井（CSDP-2井）,其科学目标是探查中部隆起的中-古生界地质结构和油气地质条件,解决南黄海中部隆起海相残留盆地长期悬而未决的地层属性问题,同时为区域地质、海陆演化与海相油气资源前景研究和评价提供基础资料。据此确定钻孔的选址原则为：钻探海域水深不超过30 m,在预定2 800 m的钻探深度范围内钻遇多套完整的中-古生界海相地层。根据钻探目标和选址原则,针对中部隆起没有钻探资料的状况,以区域地质特征和周边钻井对比为参考,以地震资料多属性解释为手段,标定了地震反射层位,解释并编制了反射层构造图,拟定了钻探井位,预测了钻探层位;采用地震储层预测技术预测了有利储层。上述工作形成了无井勘探区的钻探井位部署技术流程和方法,经钻探厘定了三叠纪-奥陶纪海相沉积层,并发现了多个油气显示层,达到了预定钻探目标。     

南黄海盆地中部隆起上古生界沉积环境探讨

CSDP-2井是大陆架科学钻探计划（CSDP）在南黄海盆地中部隆起实施的第一口连续取芯井,完井深度2 843.18 m,平均取芯率高达97.7%。综合利用该井岩芯、测井、岩石薄片及古生物化石资料,准确识别出南黄海盆地中部隆起上古生界的岩石类型、沉积构造、岩性组合序列等特征,进而探讨研究区沉积环境及其垂向演化规律。研究结果显示:CSDP-2井所钻遇的二叠系、石炭系、泥盆系地层既包含碎屑岩也包含碳酸盐岩,发育了三角洲相、滨岸相、潮坪相、碳酸盐岩台地相、浅海陆棚相等多种沉积相类型;南黄海盆地晚古生代先后经历了两个完整的海侵-海退旋回,自下而上发育碎屑岩浅海-潮坪沉积体系、碳酸盐岩潮坪-潟湖-颗粒滩沉积体系和碎屑岩三角洲沉积体系,反映了研究区由海相向海陆过渡相逐渐演化的沉积充填过程。     

南黄海中部隆起中—古生界沉积相及烃源岩特征——以CSDP-2井为例

依托CSDP-2全取心井岩心及38块烃源岩样品的实测w(TOC)、w(氯仿沥青"A")、镜质体反射率、生烃潜量等一系列地化测试数据,在精确识别南黄海盆地中部隆起中—古生界沉积相类型的基础上,分析多组段、多岩相烃源岩的有机质丰度、类型和成熟度特征,并结合前人研究成果,对比该区与下扬子苏皖地区主要烃源岩的差异性,探讨南黄海盆地中—古生界油气勘探前景。结果表明:南黄海盆地在中—古生代共经历了6次较大规模的海侵-海退,由海向陆方向发育完整的浅海陆棚-障壁海岸-三角洲沉积体系且充填了浅水内陆棚、镶边碳酸盐岩台地及潮坪-泻湖和三角洲前缘等连续的沉积演化序列;海盆内栖霞组、龙潭组、大隆组和青龙组4套烃源岩品质与陆区相当,同属中等最好烃源岩级别;垂向上则以龙潭组、大隆组源岩品质最高且不乏优质烃源岩的存在,青龙组源岩品质稍低但同样有效;丰富的烃类物质基础、7套全烃、荧光高幅上升段及累计40余处油浸、油斑等直接油气显示彰显了南黄海中—古生界海相地层存在着巨大的油气勘探潜力。     

南黄海盆地中部隆起构造特征及其成因机制

通过选取南黄海盆地中部隆起内部地震反射清晰、构造特征明显的典型地震剖面,开展精细的构造解释,系统梳理了南黄海盆地中部隆起的构造样式特征,识别出挤压(滑脱、高角度逆冲、对冲/背冲)、走滑(正花状、y字型)、伸展(铲式正断层)等多种构造组合样式.首次提出在中部隆起内部发育2条NW-SE向走滑断层.在此基础上,结合区域应力场特征和深部地球动力学背景,明确了中部隆起构造样式的发育期次、成因机制和构造演化历程.研究结果表明:(1)滑脱构造主要位于中部隆起北部,滑脱面位于志留系底部的泥页岩.滑脱构造应力机制来源于三叠纪末印支运动时期华北板块与下扬子板块之间的碰撞造山作用;(2)高角度逆冲主要位于中部隆起南部,其应力机制来源于早侏罗世燕山运动早期,古太平洋板块初始高速、低角度NW向俯冲;(3)走滑断层主要表现为具有压扭特征的正花状构造,位于中部隆起东南部、中西部,对应于早白垩世时期,古太平洋板块低角度俯冲由NW向转变为NNW向引起的左旋剪切作用,中国东部郯庐断裂在该时期亦表现为左旋剪切特征;(4)伸展正断表现为铲式正断层特征,发育在中部隆起南北边界,即在中部隆起与南黄海盆地南部坳陷、北部坳陷的接触部...     

南黄海盆地中部隆起中—古生界海相油气多期成藏——来自CSDP-2井的勘探启示

大陆架科学钻探CSDP-2井不仅完成了南黄海盆地中部隆起的首次钻探,也创造了陆架区2 843.18 m的全取心深钻记录。在CSDP-2井钻遇的三叠系青龙组（T₁q）,二叠系大隆组（P₃d）、龙潭组（P_2-3l）、孤峰组（P₂g）、栖霞组（P₁q）和志留系坟头组（S₁f）等多层段岩心中探获了多类型、多级别的油气显示,且二叠系3个油砂样品表明该区曾经历过大规模的油气运聚过程。地球化学分析、油源对比结果表明：1^#油砂和2^#油砂层段均表现出"近源成藏"的特征,其中大隆组1^#油砂中的原油与大隆组、龙潭组上段泥岩的亲缘关系明显,龙潭组2^#油砂中的原油与龙潭组下段、孤峰组和栖霞组烃源岩具有更好的亲缘关系;3^#油砂中的原油成熟度明显偏低,推测其可能来自两侧坳陷区的白垩系、古近系烃源岩;盆地模拟和含烃流体包裹体测温相互印证,明确了CSDP-2井揭露的四套烃源岩与三套储集层之间存在着"接力式"生烃和"波浪式"充注的多期成藏特征,同时得益于三套盖层的良好封盖,彰显了研究区较为广阔的海相油气勘探前景。     

基于CSDP-2井的南黄海海相地层地球物理性质研究进展及其地质意义

南黄海中—古生代海相地层的性质与分布特征,既是扬子块体岩相古地理研究的重要内容,又是油气勘探的重点部分。为探究建立一套可靠的海相地层岩石物性相关模型,笔者收集整理了大陆架科学钻探CSDP--2井系统测井和岩芯物性测试结果,采用对比归纳和综合校正的方法对海相沉积层的岩石物性、层位标定以及油气储集等特征进行分析,研究结果表明：海相地层存在8个区域地震反射波组和6个电性层;T₁₀ 反射界面对应的是二叠系栖霞组的底界;下志留统—上泥盆统和上二叠统局部砂岩层段发育有低渗能力的致密砂岩储集层。     

南黄海大陆架科学钻探CSDP-02井钻探施工技术

本文介绍了南黄海大陆架科学钻探工程CSDP-02井施工概况以及采用的关键技术。主要有:海域岩心钻探钻井施工平台的建设;超前卡簧座加拦簧技术;高密实度砂层钻头内径镶合金保径技术;底喷式钻头技术;三层管钻具和MBM盐水泥浆技术。通过对以上难点的解决,取得了很多重要成果。钻井井深2843.18m(钻台至海底33.30m),实际进尺2809.88m,并完成了测录井等重要工作。为地质钻探在海洋钻探方面迈出重大一步。     

南黄海大陆架科钻CSDP-02井第四系、新近系地层海水冲洗液研究与应用

针对南黄海大陆架科学钻探第四系、新近系地层,通过室内实验,以多功能剂（MBM）和抗盐共聚物（GTQ）为主要处理剂,选出适合第四系、新近系地层的冲洗液配方,并在CSDP-02井海上施工现场应用,取得了良好的效果,保证了钻探施工在第四系、新近系地层中的顺利进行。     

渤海湾盆地与苏北-南黄海盆地构造特征和成因对比

渤海湾盆地和苏北-南黄海盆地为我国重要的含油气盆地,但由于所处的构造背景不同,导致石油地质条件相差很大,对比两者在构造特征和形成演化上的异同对于探讨两盆地的油气成藏条件具有重要意义。通过实际资料并分析大量研究成果认为:两盆地均为陆相断陷盆地,内部凹陷受生长断层控制而呈"箕状",在断裂特征、活动性等很多方面具有相似性,而在盆地结构、断裂展布等方面差异明显;盆地浅部构造的形成是深部物质活动的响应,深部热隆升对渤海湾盆地形成起到重要作用但不是引起苏北-南黄海盆地裂陷的原因,扬子板块与华北板块的碰撞对两盆地基底形成起到了决定作用,滨太平洋构造域板块多次转向、俯冲是两盆地裂陷和内部构造形成的重要原因之一,印度板块与欧亚板块碰撞导致大量深部物质向东、东南逃逸而影响两盆地的演化过程。结合盆地形成的影响因素,在区域动力学分析基础上,分六个阶段解释渤海湾盆地和苏北-南黄海盆地的形成演化。     

南黄海中部隆起印支面剥蚀量恢复与演化过程——来自CSDP-2井的证据

南黄海中部隆起是下扬子地块向海域的延伸,是当前海相盆地海域资源调查的潜力区。中部隆起自印支期以来经历多期构造隆升、挤压及剥蚀作用,显著影响了盆地油气资源的形成和分布。2016年底完钻的大陆架科学钻探CSDP-2井首次在中部隆起钻穿印支不整合面,该不整合面在中部隆起既是新近系-第四系底界,又是下三叠统灰岩的顶界,横向延伸平缓,上、下地层产状差异巨大,下伏地层具有强烈的挤压变形及逆冲推覆,呈现显著的角度不整合接触关系。本次研究基于泥岩声波时差法计算的印支面地层剥蚀量约为1200 m,镜质体反射率法计算的剥蚀量约为1400 m,与地层趋势面估算的剥蚀量基本一致。结合南黄海盆地演化过程分析,认为中部隆起大致于晚三叠世开始隆升,至晚白垩世期间经历快速剥蚀,并可能延续到渐新世末期。在当前南黄海盆地资源调查逐步转向中、古生界海相残留盆地之际,依托实际钻探资料进行印支不整合面研究及剥蚀量恢复对于恢复盆地构造-热演化史及评价油气资源等均具有重要的现实意义。     

大陆架科学钻探CSDP-2井科学目标及初步成果

大陆架科学钻探（CSDP）,是一个在我国大陆架上实施的以钻探我国陆架区深部地层为目的的科学计划,是介于大陆科学钻探（ICDP）和大洋科学钻探（DSDP,ODP,IODP）之间的大陆架地球科学探索计划。首批两口科学钻探井布设在南黄海陆架上,CSDP-1井的主要目标为第四纪及其环境演化,CSDP-2井则瞄准中-古生界海相地层及其资源环境效应。CSDP-2井的科学目标为揭示中-古生界的地层时代、沉积环境、构造演化,详细标定钻遇地层的地球物理性质,系统评价其油气生储盖特征,以及开发和探索钻探与井中观测等技术。CSDP-2井完井深度2 843.18 m,创造了全球陆架全取心钻探的最深记录,综合取心率97.7%,其中中-古生界取心2 198.10 m,取心率99.3%,先后钻遇第四系-新近系,下三叠统青龙组,二叠系大隆组、龙潭组、孤峰组和栖霞组,石炭系船山组、黄龙组和高骊山组,泥盆系五通组,志留系坟头组和高家边组。初步建立钻遇中-古生界的岩性剖面、地球物理性质剖面、地层时代和沉积环境格架,厘定印支期和加里东期两个不整合面,以及孤峰组和龙潭组之间的断层滑脱面,并通过对烃源岩系统评价发现4套好的烃源岩。下一步工作将在进一步厘定地层年龄的基础上,深入探讨沉积环境演化、构造和热演化历史,以及结合区域资料恢复古地理环境。     

下扬子盆地石炭纪的岩石学特征及沉积相

位于扬子板块东部的下扬子盆地，在石炭纪时，为被动大陆边缘的陆表海沉积，陆源碎屑来自于北边的胶南古陆和南边的江南古陆东延部分─—皖浙赣古陆。石炭系分为上、下两统。早石炭世，盆地南部宣城、广德等地主要发育碎屑岩，中部巢县、南京一带以及北部滨海、洪泽一带为碎屑岩和碳酸盐岩沉积。从南往北，金陵期从滨岸碎屑岩相→开阔海台地碳酸盐岩相→潮坪碳酸盐岩和碎屑岩相；高骊山期为滨岸平原沼泽碎屑岩相→浅海陆棚碎屑岩相→海岸萨布哈白云岩、石膏、碎屑岩相；和州期盆地南部隆起，中部到北部为礁及礁后泻湖一潮坪碳酸盐岩相→开阔海台地碳酸盐相。晚石炭世主要是碳酸盐沉积，黄龙期从滨岸石英砾岩相→潮坪白云岩相→开阔海台地碳酸盐岩相；船山期是黄龙期开阔海台地碳酸盐岩相的继续，以发育核形石生物碎屑颗粒岩为特征。整个盆地的岩相带均以ＮＥＥ—ＮＥ方向展布。     

南黄海盆地南部坳陷古近系阜宁组沉积相分析

南黄海盆地南部坳陷是该盆地最具勘探突破潜力的地区,有8凹4凸,结构复杂。其中古近系阜宁组为1套厚度超1 km的湖相砂泥岩地层,可分为4段,是最重要的烃源岩。综合应用测井、岩芯、地震剖面、古生物资料以及与苏北盆地进行对比,在南部坳陷阜宁组共识别出3种主要沉积体系:湖泊、三角洲、碳酸盐台地。南部坳陷在阜宁组时期是中国东部一个大型的坳陷型湖盆,阜二段、阜四段沉积时期是南部坳陷的2次湖泛期,其典型特征为中深湖相发育且满盆发育,不发育边缘相;阜三段沉积时期是上述2次湖泛期之间的1次湖退期,典型特征是滨浅湖分布广泛。同时缓坡带发育大型三角洲,是典型的陆相坳陷湖盆的沉积发育模式。     

南黄海西北部晚更新世以来的沉积环境演化

利用在南黄海西北部陆架获得的3500 km高分辨率浅地层剖面资料,结合3口地质钻孔的岩芯资料,建立了研究区晚更新世以来的沉积地层格架,厘定了地层地质年代。研究表明,过孔的浅地层剖面与钻孔岩芯的沉积地层有很好的对应关系。浅地层剖面可划分出5个主要不整合面(T5～T1)和6个主要地震单元(SU6-SU1),相应的钻孔岩芯可划分出6个主要的沉积单元(DU6-DU1),反映了大约128 ka以来的地层结构和沉积环境演化。钻孔沉积物岩性相特征、测年数据和地层反射特征表明研究区氧同位素5期(MIS5)发育了滨浅海相和三角洲相沉积,MIS 4发育了河流湖泊相沉积,MIS 3发育了三角洲相沉积,MIS 2发育了河流和河口相沉积,MIS 1发育了近岸水下楔形沉积。晚更新世以来,南黄海构造相对稳定,影响沉积环境演化的主要因素是海平面变化和沉积物物源。本文的研究对于深入了解南黄海西北部陆海相互作用过程、地质环境演化以及揭示全球变化的区域响应具有重要的科学意义。