碱湖页岩酸碱性差异对页岩成岩演化及储集层的影响

利用薄片、氩离子抛光-扫描电镜观察等实验分析方法,对准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组不同沉积区页岩的沉积-成岩环境和主要成岩作用进行研究,重建其差异成岩演化过程。风城组沉积期碱湖中心区的页岩一直保持碱性成岩环境,早期（Ro<0.5%）以碱盐矿物（含钠碳酸盐）及钾长石自生为主,晚期（Ro>0.5%）以硅酸硼钠石交代碱盐矿物为主。湖盆边缘缓坡区页岩经历了弱碱—酸性成岩环境的转变,早期以硅质和含镁黏土矿物自生为主,晚期以长石和碳酸盐矿物溶蚀为主。过渡区的页岩经历了碱性—酸性成岩环境的转变,早期以白云石和沸石自生为主,晚期主要经历了长石和碳酸盐矿物的硅酸硼钠石化或硅化。碱湖页岩成岩早期的矿物自生作用差异性是控制页岩可压性的主要因素,而成岩晚期的差异性溶蚀作用是影响游离态页岩油含量的主要因素。碱湖的过渡区—边缘缓坡区的白云质页岩和粉砂岩可压性强,游离态页岩油含量相对较高,是页岩油勘探开发的有利甜点。     

玛湖凹陷风城组碱湖烃源岩生烃机理及资源量新认识

碱湖烃源岩的生烃特征和机理是学科研究的前缘与难点。以准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组为例,采用烃源岩人工剖面、自然剖面、油气特征标定相结合的方法,对这套碱湖烃源岩的生烃特征和机理进行了研究,并据此重新计算了资源量。结果表明,风城组碱湖烃源岩的生烃特征突出表现为转化率高、连续生烃、多期高峰、生油窗长、油质轻、油多气少,不同于传统的湖相优质烃源岩。这种独特的生烃机理在于烃源岩的有机和无机组成2方面。风城组碱湖烃源岩的生烃母质以菌、藻类为主,特别是菌类发育,因此生烃具有油多气少、转化率高、连续生烃、油质轻的特色;风城组的矿物组成独特性在于兼具发育碱类矿物和火山矿物,二者对生烃分别起延滞和催化作用,使得烃源岩可以早期生烃、持续生烃、多期高峰、生油窗长。基于这种特殊的生烃特征和机理,重新评估了研究区的资源量,生油量较前期认识提高了25%,生气量减少了13%,这更贴近于目前的勘探实际,对确定下步勘探开发方向具有重要意义。     

准噶尔盆地玛湖凹陷早二叠世风城组沉积时期古湖盆卤水演化及碳酸盐矿物形成机理

准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷风城组沉积时期古湖泊为典型的碳酸盐型湖泊,发育丰富的碳酸盐矿物。碳酸盐矿物是风城组主要的盐类矿物,可以按照金属阳离子划分为Mg、Ca碳酸盐(方解石、白云石)、Na碳酸盐(碳酸钠、碳酸氢钠)、过渡型碳酸盐(碳钠钙石、碳钠镁石、氯碳钠镁石)。3类碳酸盐矿物平面分布具有“牛眼”特征,表明蒸发浓缩是直接的成盐诱导因素。方解石、白云石主要分布在古湖盆的浅水平台区、湖盆的周缘浅水区。碳钠钙石、碳钠镁石、氯碳钠镁石主要分布在与碱矿互层的暗色沉凝灰岩层段。碳酸钠和碳酸氢钠主要分布在湖盆的凹陷中心。充足的HCO₃^-阴离子控制了玛湖凹陷古湖盆盐类矿物的沉淀,碳酸盐析盐序列表现为Mg²⁺、Ca²⁺首先与HCO₃^-结合,消耗殆尽后碱金属阳离子Na⁺与富余的HCO₃^-结合形成碱矿。早二叠世强烈的火山活动以及火山物质的矿物组成对碳酸盐矿物的形成起了决定性的作用。岛弧型火山活动脱气提供大量的CO₂,增加了大气的CO₂分压,进一步提高了沉积水体HCO₃^-浓度。HCO₃^-的含量是控制碳酸盐矿物沉淀的决定性因素。另外,火山喷发的CO₂气体增加了降雨的酸度,并加速了对基岩的风化以及对火山碎屑物质的水解。准噶尔盆地西北缘石炭纪-早二叠世形成的火山岩富含Na长石分子及Ca长石分子,K长石分子含量低。风城组火山碎屑物质也以富含Na、Ca为主。基岩的风化以及凝灰质的水解提供了大量Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、金属阳离子,与HCO₃^-结合形成了风城组大量的碳酸盐沉积。     

玛湖凹陷二叠系风城组碱湖云质岩储层成岩作用

通过偏光显微镜和扫描电镜观察,结合能谱、包裹体温度、同位素、X射线衍射及有机地球化学等分析方法,研究了准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组碱湖云质岩储层的成岩作用类型和成岩演化序列。研究结果表明：①玛湖凹陷二叠系风城组云质岩储层为典型的碱湖沉积,发育多种云质岩类,以云质凝灰岩和云质沉凝灰岩为主。②云质岩中成岩作用类型较多,其中脱玻化作用较为普遍,析出矿物主要有硅质矿物、钙镁碳酸盐矿物、铝硅酸盐矿物和非钙镁碳酸盐类矿物等;云质岩中的溶蚀作用主要为铝硅酸盐矿物和盐类矿物的溶蚀,发育成岩缝和多期构造缝,具有3期油气充注。③研究区风城组多数云质岩演化已进入中成岩A期,少量进入中成岩B期,脱玻化作用发生在早成岩A期;发育3期白云石,主要发育于早成岩B期;非钙镁碳酸盐矿物主要形成于同生期;存在3期溶蚀作用,以中成岩A期为主;油气最早充注于早成岩B期,以中成岩B期充注时间最长。脱玻化作用、长石和非钙镁碳酸盐矿物溶蚀作用及构造形成的裂缝是玛湖凹陷风城组云质岩成储的关键。④脱玻化作用形成的孔隙为早期油气充注提供了储集空间,碱湖优质烃源岩热演化释放的酸性流体对云质岩中铝硅酸盐矿物和盐类矿物进行溶蚀,有效改善了储层的储集性能。     

玛湖凹陷风城组碱湖烃源岩基本特征及其高效生烃

准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷下二叠统风城组发现了古老碱湖烃源岩,为丰富极具特色的碱湖生油理论,对该套碱湖烃源岩的基本特征进行了研究。风城组岩石成分相当复杂,主要由陆源碎屑、碳酸盐组分和火山物质以不同比例混积而成,可称为碱湖白云质混积岩。风城组生烃母质以菌藻类为特色,并且随着沉积环境碱性增强,细菌活跃性增强,改造形成的无定形体有机质含量升高。碱湖烃源岩中有机质丰度总体达到中等—优质烃源岩标准,有机质类型以Ⅰ型—Ⅱ_1型为主,具备良好的生烃潜力。风城组一段到三段发育完整成碱演化旋回,风城组二段达到成碱演化高峰期,碳酸盐含量最高,生烃母质几乎全为无定形体,生烃潜力最大。烃源岩多期高效生烃,产烃率高,几乎2倍于一般湖相烃源岩,为准噶尔盆地西北缘2大百里油区的形成奠定了物质基础,未来仍有广阔的勘探空间。     

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组碱湖古沉积背景

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组发育全球最古老的碱湖优质烃源岩,但其古沉积背景尚未得到系统剖析,限制了对风城组发育模式与成烃演化的认识。通过岩石学与地球化学相结合的方法,研究了古沉积的地貌、气候、水深、盐度和水温等特征,结果表明,玛湖凹陷在风城组沉积期总体属于闭塞型湖泊,古地貌表现为西陡东缓的不对称箕状凹陷,凹陷中分布有大小不等的湖湾;风城组沉积期碱湖形成的气候条件为半干旱,蒸发量大于补给量,并且季节性的潮湿环境与干旱环境相交替;古水深总体较浅,发育深色细粒的烃源岩;古水体为高盐度水介质,风城组二段盐度最高,指示风城组二段沉积时期碱湖最发育;古水温较高,相当于暖相—偏暖相。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组碱湖沉积特征与古环境演化

基于岩心及薄片观察、地球化学及元素分析、测井电性响应特征、岩相类型及展布等研究,揭示准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组的碱湖沉积特征及其演化模式。结果表明,风城组主要发育6种岩相类型,其中含碱性矿物岩相主要发育在风二段,富有机质泥岩岩相广泛分布于风一段上部和风三段下部,常与白云岩及云质岩类岩相呈互层产出。风城组古环境演化主要受火山活动和古气候控制,可以划分为5个阶段。第1阶段(风城组一段沉积前期)火山活动强烈,气候较干旱,火山碎屑岩-沉火山碎屑岩发育;第2阶段(风城组一段沉积后期)火山活动减弱,气候较湿润,富有机质泥岩发育,形成风城组主要烃源岩;第3阶段(风城组二段沉积早期)气候转向干热、湖盆开始萎缩,盐度逐渐升高,白云岩及云质岩类发育;第4阶段(风城组二段沉积后期)气候持续干热、湖平面低、盐度高,天然碱等特殊碱性矿物析出,标志着碱湖的最终形成;第5阶段(风城组三段沉积期)气候再次转为湿润,湖平面升高,湖盆开始淡化,以陆源碎屑岩、云质岩类沉积为主。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组碱性成岩作用浅析

利用岩石薄片、电子探针、扫描电镜和阴极发光等测试技术,分析了准噶尔盆地玛湖凹陷风城组的碱性成岩现象及其形成条件,建立了碱性成岩模式.玛湖凹陷风城组是一套火山岩、碳酸盐岩、碎屑岩、富硅硼钠石岩和泥岩组成的混积岩.岩石中发育白云石环带、石英溶蚀、绿泥石和沸石胶结等碱性成岩现象.分析认为,这种特殊的碱性成岩现象是在特定的原岩...     

准噶尔盆地玛X井风城组页岩油含油性与岩性特征关系研究

近两年,随着准噶尔盆地玛湖凹陷风城组碱湖相页岩油的大力开发,页岩油大油区初步展现,勘探意义重大。鉴于页岩油含油性以及烃类赋存状态是页岩油甜点评价与优选的关键,以玛X井风城组页岩油岩心样品为研究对象,采用岩石热解分析、残余碳分析、X射线衍射分析、X射线荧光元素分析等技术,开展页岩油含油性与烃类赋存状态研究,并通过岩性分析找到页岩油含油性与岩性特征之间的关系。研究表明,玛湖凹陷风城组页岩油中,含油性与矿物分析中白云石含量负相关,与元素分析中镁、硅、钙相关性明显。研究成果为风城组页岩油进一步勘探开发提供了理论依据和技术支撑。     

玛湖凹陷风城组黏土矿物组成特征及其成因

为明确准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩中黏土矿物的特征及其成因,利用X射线衍射和扫描电镜测试,分析了研究区风城组碱湖相烃源岩中黏土矿物组成。结果表明,风城组碱湖相烃源岩黏土矿物具有蒙皂石和伊蒙混层含量高及伊利石含量较低的特点,呈现蒙皂石伊利石化缓慢的现象;结合风城组的沉积背景,蒙皂石异常转化主要受物源区火山岩、气候和成岩流体的共同影响。中基性火山岩和干湿交替的气候,促进了蒙皂石的形成;而以CO2-3 为主要阴离子的碱性水体,抑制了蒙皂石的伊利石化。     

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组致密油充注特征——碱性矿物中的流体包裹体证据

准噶尔盆地玛湖凹陷致密油的生油层及储集层均为下二叠统风城组。以风城组中发育的特征性碱性矿物为研究对象,探讨了致密油的成藏演化过程以及碱性矿物对致密油富集的作用。通过岩相学观察以及扫描电镜、X射线衍射、激光拉曼光谱和流体包裹体分析,在风城组的4种碱性矿物（碳酸氢钠石、碳钠钙石、碳钠镁石和硅硼钠石）以及菱镁矿中识别出3类流体包裹体。第1类为碱性矿物中的原生流体包裹体（包括原生重质油包裹体、沥青包裹体及原生盐水包裹体）,其中,原生盐水包裹体的均一温度为70~110℃;第2类为碱性矿物中的次生流体包裹体（包括次生中质油包裹体及次生盐水包裹体）,其中,次生盐水包裹体的均一温度为100~110℃;第3类为菱镁矿中的原生轻质油包裹体。结合埋藏史、热演化史及生烃史,认为玛湖凹陷致密油的聚集是在碱性矿物形成及断裂活动的共同促进作用下完成的,其充注过程可分为3期。受早期地层快速埋藏及较高古地温的影响,晚二叠世为重质油充注期,风城组有机质已进入生烃门限,生成的重质油伴随着碱性矿物形成过程中流体交换的促进作用,发生小规模富集;早三叠世为中质油充注期,有机质处于成熟阶段,生成的大量中质油沿活动断裂和裂隙进入邻近的储层中发生大规模富集;早侏罗世为轻质油充注期,由于局部地区受热液流体影响,烃源岩温度持续升高,有机质进入高成熟阶段,生成的少量轻质油在断裂活动以及菱镁矿形成过程中流体交换作用下富集。     

玛页1井风城组页岩油藏地质特征及甜点评价

玛湖凹陷风城组是一套以湖相暗色泥页岩与白云质岩为主的碱湖优质烃源岩,页岩油资源量大,是准噶尔盆地十分有潜力的非常规勘探领域。为明确其地质特征,针对玛页1井风城组连续取心资料,通过岩心观察、薄片鉴定、全岩分析、岩石热解、干酪根镜检、脆性评价等手段,对比分析了风城组各亚段的沉积环境、优势岩性、烃源岩品质、储集性能、天然裂缝特征、脆性和可动性。结果表明,风城组细粒沉积岩按岩石组分和层理构造可划分为12种岩石类型,结合沉积环境可将风城组划分为淡水、咸化、蒸发盐岩、弱咸化和低盐度5类沉积组合,对应风城组5个沉积亚段;风三₃亚段为一套有机质丰度中等、以Ⅱ₁型和Ⅰ型干酪根为主的成熟烃源岩,发育纹层状混积岩优势储集层,裂缝和溶孔发育,物性和含油性好,脆性指数大,油气可动性强,具有利于页岩油富集的生烃、储集等诸多优势条件,是玛湖凹陷风城组页岩油下步勘探开发的重点。     

利用核测井资料预测海相页岩储集层总有机碳含量

总有机碳含量是反映页岩储集层资源量的重要参数,而核测井包含着大量烃源岩有机质丰度的信息。分析川东南地区X1井、X2井和X3井的核测井曲线响应值与总有机碳含量的相关关系,并从影响总有机碳含量的地质因素出发,选出对总有机碳含量敏感的核测井曲线和能够反映总有机碳含量地质成因的核测井曲线组合参数。通过BP神经网络建立适用于该地区的总有机碳含量核测井曲线预测模型,预测川东南地区X4井的总有机碳含量,预测结果与113块岩心分析结果的平均相对误差为0.41,模型预测精度较高,能满足该地区生产需求。将该模型应用到川南地区威远区块和永川区块的海相页岩储集层,均取得较好的效果,证明该预测模型可操作性强、通用性较好、评价精度较高,为海相页岩储集层总有机碳含量评价提供了有效的技术手段。     

环玛湖凹陷二叠—三叠系沉积构造背景及其演化

准噶尔盆地玛湖凹陷是已被证实的富油凹陷,以二叠、三叠系砂砾岩扇体油气藏著称于世。揭示扇体发育的构造—沉积环境,是探索构造、气候、地形等因素之间耦合关系的重要窗口,也是进一步评价油气勘探潜力、加快勘探开发进程的重要基础。利用新的钻探与地球物理勘探资料,从“源—汇系统”的概念出发,揭示该区二叠系—三叠系的构造及沉积背景。研究表明,玛湖凹陷是在石炭纪之前的褶皱基底基础上,受周缘冲断活动控制而形成的石炭纪—第四纪凹陷;二叠纪—三叠纪为玛湖凹陷的主要沉积充填期,经历了晚石炭世—早二叠世的造山后伸展、中二叠世—中三叠世挤压逆冲以及晚三叠世克拉通内拗陷的演化过程,主要发育冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系;冲断活动的幕式发育与前展式迁移、撕裂断层与横向构造转换带（区）形成的优势搬运通道、干旱的气候环境等因素控制了玛湖凹陷周缘规模巨大的扇三角洲体系。伸展背景下风城组的碱湖沉积提供了优质烃源岩,其上的扇三角洲体系提供了有利的储集体,上三叠统厚层泥岩构成区域盖层,共同形成了一个完整的含油气体系。玛湖凹陷含油气潜力巨大,多层系立体勘探前景广阔。     

玛湖凹陷及其周缘石炭—二叠系油气勘探前景

准噶尔盆地玛湖凹陷及其周缘石炭—二叠系因埋藏深、勘探程度低,对其成藏条件和勘探潜力均认识不清。分析了研究区油气基本成藏条件后指出,玛湖凹陷石炭—二叠系发育3套优质烃源岩（石炭系、下二叠统佳木河组和风城组）,它们均处于高成熟演化阶段,以形成高熟油气为主,油气源充足;研究区发育着继承性前隆背斜、掩伏带背斜和断块圈闭,以及地层、断层-地层圈闭等非构造圈闭;在玛湖凹陷深层还发育特殊类型储集层,包括石炭系佳木河组火山岩与风城组白云质岩,由于断裂、裂缝和风化壳发育,其储集层物性得到改善。研究认为,玛湖凹陷石炭—二叠系具备形成高产油气藏的基本地质条件,可作为盆地勘探的新领域。优选了达1井背斜作为近期首选的钻探目标,以期获得突破。     

古老碱湖优质烃源岩:准噶尔盆地下二叠统风城组

碱 湖优质烃源岩是陆(湖)相优质烃源岩的一种重要类型, 迄今发现的典型实例主要分布于古近系始新统, 准噶尔盆地下二叠统风城组可能是这类烃源岩的最古老实例, 典型证据包括3方面:沉积学方面的成碱演化序列完整, 岩石矿物学方面的碱性矿物与丰富的微生物和黄铁矿, 地球化学方面的生物标志化合物。在生烃特征上, 风城组具有典型碱湖优质烃源岩的特征, 表现为有机质丰度高、类型好、生烃能力强, 丰富藻类有机质和微生物的存在使得烃源岩长期生烃, 所生油气优质, 成熟-高熟轻质油气连续充注, 这是研究区玛湖百里大油(气)区得以形成的根本资源基础。这一古老碱湖优质烃源岩的发现具有潜在重要 科学与勘探意义。