油气勘探开发中的沉积学创新与挑战

根据沉积学研究进展及在实践中的应用成效,梳理未来油气勘探开发对沉积储集层研究的需求,并提出未来研究的重点方向和领域。近年来,中国沉积学研究取得多项重要成果:建立跨重大构造期沉积盆地岩相古地理与浅水三角洲砂体发育新模式,扩展了油气勘探领域;深水沉积砂体分布规律的新认识促使深水—超深水区与湖盆中心持续获得重大油气发现;深层—超深层储集层发育机理的新认识拓展油气勘探开发深度;富有机质页岩发育模式与非常规储集层研究新进展,促进非常规油气勘探开发取得重大突破;多尺度开发地质建模有效预测剩余油分布。沉积储集层研究的新技术与新方法为沉积学理论发展及其工业化应用提供了基础。未来沉积学研究中,应发展传统沉积学、创新细粒沉积学和非常规储集层地质学,为沉积原型盆地恢复、富有机质页岩富集区评价、有利储集层预测和有利目标区优选提供依据,推动沉积学不断创新。     

咸化断陷湖盆混积岩特征及沉积模式——以金湖凹陷阜二段为例

为明确咸化断陷湖盆环境下混积岩的沉积特征,通过岩心观察、薄片鉴定、X射线衍射全岩矿物分析等技术手段,对金湖凹陷古近系阜二段混积岩开展研究。结果表明：①混积岩以长英质矿物、碳酸盐矿物与黏土矿物为主,可划分为长英质混积岩、灰（云）质混积岩、黏土质混积岩和正混积岩等4类;②综合苏北盆地金湖凹陷咸化断陷湖盆的沉积特征,建立了“浅水到深水,多级控制”的混合沉积模式。在咸化断陷湖盆中,混积岩发育主要受控于陆源碎屑供给、断层活动、沉积环境变化等因素。活动断层强度增大,陆源碎屑向湖盆中央供给强度增强,混积岩沉积类型以母源混合沉积、间断混合沉积为主;沉积环境发生变化,断层活动趋于稳定,湖侵作用增强,陆源碎屑供给范围受限,混积岩以相缘混合沉积类型为主。该研究成果对陆相咸化断陷湖盆深水致密储层的油气勘探具有指导意义。     

含油气细粒沉积岩研究的几个问题

细粒沉积岩在沉积岩中占有重要地位,但由于其看似“简单”而往往被忽略;同时受超微观实验条件的限制,细粒物质的沉积、成岩作用成为沉积学界乃至于地质学界研究相对薄弱的领域。随着页岩油气勘探开发的不断深入,细粒岩沉积学研究愈来愈受到重视。然而,目前细粒沉积岩研究中还存在诸多不规范和需要进一步深入之处。未来的研究应当综合利用沉积学、储层地质学及地层学相关理论知识,结合高精度的观察手段、地球物理识别技术、实验模拟等方法,探索理论突破与方法创新,规范细粒沉积岩相关概念及术语,建立系统、科学的细粒沉积岩分类方案,明确细粒物质沉积、成岩动力学过程,建立针对深水细粒物质的研究规范。在研究中应当重视学科交叉及科学研究与工业价值间的关联,使得细粒岩沉积学这一薄弱领域得到广泛关注,并取得突破性进展,更好地服务于页岩油气勘探开发。     

陆相湖盆深水底流改造砂:沉积特征、成因及其非常规油气勘探意义

深水底流改造砂是海相盆地重要的储集层之一。与海相盆地相比,陆相湖盆深水区是否存在大规模底流改造砂及其沉积特征、识别标志、形成机制、分布规模、外部形态、与深水重力流砂体的差异性及其油气勘探价值都值得去探索。利用松辽盆地的岩心及青海湖卫星照片资料,对上述问题进行了探讨和深入研究。陆相湖盆底流改造砂由泥质粉细砂岩和粉细砂岩组成,单层厚度为0.5~280cm;发育冲刷面和截切等底面侵蚀构造,常见的层理有交错层理、平行层理、透镜状层理及饥饿层理等。湖泊底流改造砂具有与湖相暗色泥页岩呈互层展布、细粒、发育牵引流构造和常与重力流交替出现这4个基本特征。研究表明,风驱底流对三角洲前缘和深水重力流砂体的再改造是形成深水底流改造砂的主要成因。深水底流改造砂在沉积特征、展布方向及成因机制等方面与深水重力流砂体存在显著差异。底流改造砂体在陆相盆地深水区广泛分布,厚层的底流改造砂可以形成致密油气藏,同时底流改造砂的广泛分布提高了泥页岩脆性矿物的含量,其分布区也是泥页岩油气藏勘探的甜点区。研究结果对于拓展我国陆相盆地非常规油气藏的勘探领域具有重要的意义。     

陡坡带砂砾岩扇体油气成藏特征——以济阳坳陷为例

由于陆相断陷湖盆陡坡带特殊的构造背景，其沉积地层中各种成因的砂砾岩扇体极为发育，是油气勘探的重要目标。以济阳坳陷为例，按成因把陡坡带分为断阶型陡坡带和单断型陡坡带2种类型，并研究了不同类型陡坡带砂砾岩扇体的类型，油气控制因素及分布规律。在此基础上，总结了一套以综合地质分析为基础，以地震、测井等新技术为手段的陡坡带砂砾岩扇体综合勘探方法，对类似陆相断陷湖盆陡坡带砂砾岩扇体的勘探，具有重要的指导意义。     

中国湖盆细粒重力流沉积作用及其对页岩油“甜点段”发育的影响

通过分析中国陆相湖盆细粒重力流沉积作用的地质条件和过程,建立湖盆细粒重力流沉积模式,揭示细粒沉积和源储发育规律,识别页岩油“甜点段”。研究表明：细粒重力流是深湖环境中重要的沉积作用之一,能把浅水细粒碎屑和有机质搬运到深湖,有利于形成优质烃源岩和页岩油的“甜点段”。中国湖盆深水环境发育的细粒重力流沉积主要是细粒浓缩密度流、细粒浊流（包括浪涌状浊流和细粒异重流）、细粒黏性流（包括细粒碎屑流和泥流）和细粒过渡流沉积。温暖湿润的气候条件下,湖平面升降、洪泛事件和湖底古地貌控制欠补偿型湖盆细粒重力流的沉积分布。湖平面上升期,洪水引发的细粒异重流在湖盆地形平坦的深湖区形成“细粒水道—堤岸—朵叶”体系。湖平面下降期,坳陷湖盆的挠曲坡折及沉积斜坡部位、断陷湖盆的陡坡带发育非限定水道为主的湖底扇体系,断陷湖盆的缓坡及轴向发育限定或非限定水道湖底扇体系,湖底扇扇缘可发育细粒重力流沉积。湖盆四级沉积层序水进可形成富有机质页岩和细粒异重流的沉积,水退可引起细粒浓缩密度流、浪涌状浊流、细粒碎屑流、泥流和细粒过渡流沉积。二叠纪以来中国湖盆页岩层系多个四级层序水进-水退旋回形成了多套源储组合,中国湖盆多样的细粒重力...     

松辽盆地青山口乡青山口组细粒沉积岩分类及其成因

松辽盆地青山口组为厚层细粒沉积岩,是页岩油气成藏的重要层位,细粒沉积岩的分类是开展非常规油气勘探的前提。通过松辽盆地青山口乡剖面实测和系统样品分析,开展了青山口组细粒沉积岩类型、沉积环境和地球化学特征研究。根据总有机碳、碳酸盐矿物和陆源碎屑矿物含量,研究区细粒沉积岩可分为贫有机质陆源碎屑细粒岩、中有机质陆源碎屑细粒岩、富有机质陆源碎屑细粒岩、极贫有机质陆源碎屑细粒岩、贫有机质碳酸盐细粒岩和极贫有机质碳酸盐细粒岩。其中富有机质陆源碎屑细粒岩、中有机质陆源碎屑细粒岩和贫有机质碳酸盐细粒岩沉积于相对静水的半深湖,贫有机质陆源碎屑细粒岩、极贫有机质陆源碎屑细粒岩和极贫有机质碳酸盐细粒岩沉积于浅湖,碳酸盐岩主要沉积于温带—亚热带开放性咸水湖盆。细粒沉积岩有机质类型主要为Ⅱ_1型,为中等—好烃源岩,深埋藏区中—富有机质陆源碎屑细粒岩是进行页岩油气勘探的优质对象。     

全球前陆盆地层序沉积学新进展

从前陆盆地的油气勘探应用角度总结了沉积学与层序地层学研究的新进展,展示了全球前陆盆地的石油地质新理论和油气勘探远景。首先论述了全球前陆盆地冲断带的分布特征及其动力学机制,前陆盆地沉积水系的发育特点。其次探讨了前陆盆地裂缝性储集层的作用及其Zagros盆地的实例,构造作用同期的沉积楔状体及其西班牙Ebro盆地实例,欧洲Spitsbergen前陆盆地的体系域和沉积砂体,南美Andes前陆盆地的南北差异及其含油气系统。最后指出南美和中东前陆盆地对我国中西部油气勘探有重要指导意义,西加拿大前陆盆地的实例对我国非常规资源的勘探评价有参考价值。中国的非常规油气资源非常丰富,有重油、致密砂岩油、致密砂岩气、页岩气、煤层气和可燃冰等。前陆盆地前渊带深水湖盆沉积相带是重要的致密砂岩油和致密砂岩气发育区,前陆造山带和前缘隆起带是重油和油砂资源的发育带,以物性边界和岩性边界的煤层气发育区常常与煤层尖灭带有关,页岩气的勘探要重视其烃源岩即富有机质黑色页岩和炭质页岩的沉积环境分析。以鄂尔多斯前陆盆地为例,盆山耦合关系、层序地层研究、湖盆底形恢复和沉积砂体成因模式的研究成果可以提供石油地质勘探的新认识。加强前陆盆地沉积学和层序地层学的深化研究必将促进我国油气资源勘探特别是非常规油气资源勘探的新突破。     

三角洲—浅海沉积体系泥质沉积规律模拟实验 ——以琼东南盆地崖南凹陷为例

三角洲—浅海沉积体系由于同时具有陆源有机及海洋有机质备受众多学者的关注,近年来南海地区油气勘探实践表明崖城组陆源海相泥岩是油气生成的重要来源之一,但由于深水区烃源岩埋深较大、现有钻井较少,极大地限制了该地区烃源岩研究与勘探进展.为了对泥质沉积物沉积与分布规律进行研究,本文以琼东南盆地崖南凹陷崖城组地质背景为基础,设计沉...     

陆相细粒沉积岩物质来源、搬运-沉积机制及多源油气甜点

伴随着非常规油气工业的蓬勃发展,细粒沉积岩研究受到广泛关注。基于近年来国内外学者对细粒沉积岩的研究认识,对陆相湖盆细粒沉积岩的岩石类型、物质来源、搬运-沉积机制和油气甜点特征进行了系统的阐述。细粒沉积岩的物质来源包括陆源、内源、火山源及混合来源。细粒物质可以通过悬浮沉降、重力流、火山-热液活动和盆内生物化学作用等方式沉积下来,且在成岩前可能发生原地沉积或湖盆内短距离的搬运和再沉积作用。细粒沉积岩在沉积特征、孔渗条件、油气富集机制等方面与细粒物质来源密切相关。对细粒沉积岩物质来源和搬运-沉积动力学模式的研究对页岩油气勘探开发具有重要的指导作用。     

中国陆相湖盆致密油成藏主控因素综述

致密油是指致密储层中的石油聚集,储层主要为致密砂岩和碳酸盐岩2大类,覆压渗透率多小于0.1×10-3μm2,一般无自然产能,需经技术改造方能获工业油流。我国主要发育陆相湖盆致密油藏,通过对比研究分析发现,发育优质烃源岩、存在"甜点区"、具备成藏原动力、近源聚集是我国陆相致密油成藏的主要条件。我国陆相致密油主要发育2类优质烃源岩:Ⅰ类烃源岩有机质类型好、丰度高,有机质成熟度高,生烃潜力大;Ⅱ类烃源岩生烃转化率较高。发育致密砂岩和碳酸盐岩2类储层,储层具有较强的非均质性,横向不连续,垂向叠置分布。生烃增压是我国陆相致密油成藏的主要原动力,强大的源储压差驱替生成的石油向紧邻优质烃源岩的致密储层中持续充注;其中,微裂缝沟通、微—纳米孔发育是致密油运移聚集的关键。微—纳米孔发育增大了致密储层的有效储集空间,微裂缝沟通为致密油的运移聚集提供了有效通道。我国陆相致密油资源丰富,初步预测其有利勘探面积约16×104km2,地质资源量约(160~200)×108t,有利勘探领域主要分布在鄂尔多斯、准噶尔、松辽、渤海湾、柴达木、四川等盆地。     

阜康凹陷中下侏罗统煤系烃源岩地球化学特征

阜康凹陷侏罗系烃源岩为一套沼泽相-浅湖相含煤沉积,通过研究系统评价了该套烃源岩的生烃潜力,认为其泥岩有机质丰度高、类型以Ⅱ2 -Ⅲ型为主、处于中等热演化阶段,主要以生湿气为主;煤层及共生的碳质泥岩生烃母质为Ⅲ.型,以镜质组为主,以生气为主,同时亦能形成一定数量的轻质油.前人研究认为,位于白家海凸起最北端的彩南油田原油中...     

柴达木盆地西部咸化湖相优质烃源岩形成机理

古近系咸化湖相烃源岩是柴达木盆地西部地区主力油源。传统认为该地区烃源岩有机质丰度低、类型差、生油潜力有限,劣质的烃源条件与显著的勘探成效极不匹配。此前的研究首次证实了该地区发育优质烃源岩,对于重新认识柴达木盆地西部油气资源潜力、坚定寻找大中型油气田的信心具有重要的意义。本研究在烃源岩地球化学精细解剖基础上,应用岩石学、元素地球化学和有机地球化学等多种手段,探讨了优质烃源岩发育的条件,发现柴达木盆地西部地区咸化湖相沉积具有水体较浅且相对安静、盐度较高、营养物质相对贫乏的特点。受干旱寒冷气候影响,陆源淡水补给有限,水生生物发育程度相对较低。优越的保存条件有利于水生生物等生油母质的快速保存,形成富含氢元素的烃源岩,且可溶有机质含量较高;而较低的古生产力使得有机质丰度总体低于东部咸化湖盆。半深湖区水体盐度相对较低、营养物质较为丰富,是优质烃源岩形成最有利的地区;沉积凹陷区烃源岩厚度较大,但由于水体盐度高,远离物源区,水体分层明显,有机质丰度中等-好。     

东海盆地油气勘探焦点问题探讨

东海盆地自西向东可分为 3个带 ,即西部断陷带、中部隆起带和东部断坳带 ,其构造格局各具特色 ,并且均有自身的烃源岩。西部断陷带由多个以古新世为发育高峰期的半地堑组成 ,主要烃源岩为下古新统湖相泥岩 ,该带有利的勘探区是丽水、椒江凹陷 ,围绕下古新统主力烃源岩寻找油气是丽水、椒江凹陷油气勘探的焦点 ;中部隆起带是中生界残留盆地的叠置区 ,主要烃源岩为侏罗系湖相泥岩 ,福州凹陷是该带较有利的勘探区 ,烃源岩的规模、潜力以及圈闭保存条件是福州凹陷油气勘探的焦点 ;东部断坳带是厚度逾万米的新生代沉积断坳区 ,主要烃源岩为始新世煤系地层 ,该带有利的勘探区是西湖凹陷 ,烃源岩和盖层条件是西湖凹陷油气勘探的关键。目前 ,东海盆地比较现实和最具勘探前景的地区是西湖凹陷及丽水、椒江凹陷     

泌阳凹陷核桃园组优质烃源岩发育古环境特征及地质意义

针对泌阳凹陷优质烃源岩生烃条件及其发育环境不明确的问题,运用多种地质、地球化学分析方法,精细刻画了主力烃源岩的发育规模,明确了研究区优质烃源岩的发育环境,为下步油气勘探提供重要依据.根据生烃条件评价结果和资源贡献,分析厘定核桃园组H34-H32亚段为优质烃源岩发育段;古环境研究揭示核桃园组烃源岩沉积环境自下而上水体逐渐...     

中国近海海域烃源岩和油气的分带性

中国近海海域烃源岩和油气分布具有明显的分带性。烃源岩的分带性表现为"内带腐泥,外带腐殖":内带主要为腐泥型的中—深湖相烃源岩,有机质主要来源于水生低等生物,陆生高等植物的贡献很少;外带烃源岩类型较复杂,有海陆过渡相煤系烃源岩、海相烃源岩和湖相烃源岩,以前二者为主,有机质主要来源于陆生高等植物,以腐殖型烃源岩为主。油气的分带性表现为"内油外气":腐泥型烃源岩具有倾油性,因而内带以油为主,天然气主要为油伴生气;腐殖型烃源岩具有倾气性,因而外带以天然气为主,天然气主要为煤型气和凝析油伴生气,部分盆地或凹陷存在数量有限的原油。南海北部深水区处于外带,是天然气勘探的重要领域。     

陆相碳酸盐质细粒沉积岩及油气甜点多源成因

基于以往研究认识,通过分析细粒碳酸盐物质来源和岩石形成作用,系统论述碳酸盐质细粒沉积岩的多源成因机制,并对碳酸盐质细粒沉积岩的油气富集类型进行总结.研究表明,以陆地物质输入、盆内自生物质生成、火山热液物质注入和混合物质来源为主的多物源供给是陆相断陷盆地富集细粒碳酸盐物质的主要原因.其中物源区富碳酸盐岩基岩的发育控制了盆...     

白云凹陷——珠江口盆地深水区一个巨大的富生气凹陷

油气勘探成果已证实白云凹陷及其邻区是富烃凹陷,但对于其生烃能力到底如何?是不是一个大型富生烃凹陷?尚有争议。为此,基于油气地质理论研究进展,对该凹陷重新开展了地震解释工作,再认识其深部结构和沉积特征,以源热共控论为指导分析烃源岩热作用,评价其油气资源勘探潜力。结果表明:该凹陷是南海北部大陆边缘珠江口盆地深水区面积超过1×104km2、最大沉积地层厚度超过10 000m、新生代地层发育最全的深大凹陷,经历了裂谷期、裂后坳陷期和新构造期3期演化;该凹陷为叠合凹陷,始新世文昌组整体以滨、浅湖相沉积为主,局部发育中深湖相,早渐新世恩平组为海陆过渡相—局限海相沉积,晚渐新世为浅海相沉积,新近系—第四系为深海沉积;白云凹陷发育文昌组湖相、恩平组海陆过渡相和珠海组浅海相3套性质不同的烃源岩,其中主力烃源岩恩平组主要由煤系地层和浅海相泥岩组成;地温梯度高,热流值高,属于热凹。结论认为:该凹陷属于"源(烃源岩)足热(热流值)足"型凹陷,主凹槽以生气为主,其他部位以生油为主,油气资源量可观、勘探潜力巨大;该凹陷目前油气资源探明程度低,剩余油气勘探潜力大。     

珠江口盆地烃源岩特征及资源潜力

珠江口盆地是一个先断后坳、先陆后海且具有变地温场特征的盆地，发育文昌组、恩平组和珠海组3套烃源岩。根据盆地大量烃源岩样品的分析化验资料，将实验分析、地质分析与地质模拟相结合，对3套烃源岩发育特征的差异性和凹陷/半地堑/洼陷的热演化史、生烃史、资源潜力进行综合分级评价。研究结果表明：①裂陷早-中期文昌组湖相倾油型烃源岩是研究区主力烃源岩，裂陷晚期恩平组煤系油气兼生型烃源岩是研究区重要烃源岩，坳陷期珠海组海相陆源油气兼生型烃源岩只在白云凹陷进入生烃门限；②地温梯度自浅水向深水逐渐升高，导致烃源岩的成熟门限和生烃窗口快速变浅，浅水区烃源岩整体处于成熟-高成熟阶段，具有晚期生烃的特征，主生烃期在16 Ma至现今；深水区烃源岩整体处于成熟-过成熟阶段，白云凹陷具有早期生烃的特征，主生烃期在33~0 Ma；③评价得出珠江口盆地总地质资源量约为85×10⁸t，油气资源丰富，浅水区以石油资源为主，深水区油、气资源量相当；④根据海上生烃凹陷评价标准，惠州凹陷、白云凹陷、陆丰凹陷、西江凹陷、恩平凹陷为富生烃凹陷，开平凹陷、荔湾凹陷为中等生烃凹陷，具有较好的勘探潜力。     

中国中低丰度油气资源大型化成藏与分布

分析中国中低丰度油气资源大型化成藏的条件与分布特征。成藏要素的大型化发育与规模变化是油气大型化成藏的物质基础,决定了油气藏分布的区域性;海相烃源灶内分散液态烃裂解规模生气与煤系烃源灶抬升期规模排气是大型化成藏的重要条件,决定了烃源灶整体进入主生气阶段的规模性;体积流和扩散流是大型化成藏的主要运聚机制,保证了烃源输入的充分性;薄饼式、似层状和集群式成藏是大型化成藏的主要形式,保证了成藏的规模性。中低丰度油气资源成藏分布有近源性、成藏组合有主体性、成藏时机有晚期性、成藏类型有单一性特点。海相克拉通盆地古隆起围斜区、陆内坳陷盆地广大斜坡低部位—坳陷区以及前陆盆地缓翼斜坡区等是油气大型化成藏的主要部位,表现为大面积和大范围成藏两种类型。中国中低丰度油气资源大型化成藏认识的提出,提升了叠合盆地中深层和坳陷盆地斜坡低部位—坳陷区油气资源发现潜力,规模扩大了勘探范围,实现了油气勘探"由局部二级构造带向以主力烃源灶为中心的全盆地"和"由中浅层向深层、超深层"的推进发展。