泥页岩沉积特征与生烃能力——以东营凹陷沙河街组三段中亚段—沙河街组四段上亚段为例

泥页岩的沉积环境与形成方式都将控制其矿物、有机质特征并影响岩石的生烃潜力。选取东营凹陷古近系沙河街组泥页岩,开展岩石薄片观察、X射线衍射和热解等检测,研究岩石的矿物学特征和有机质特征,解析各类泥页岩成因与生烃能力的差异。研究发现,研究区的块状、纹层状和含石膏构造泥页岩中构造特征各异,矿物成分(碎屑、黏土、碳酸盐矿物和石膏类矿物等)含量变化大,有机质特征也各不相同。综合分析矿物与有机质的特征及组合关系,发现细纹层页岩和断续纹层页岩是以生物作用为主导形成的沉积产物,生烃能力最强;宽纹层页岩和均匀块状泥岩属化学沉积作用的产物,具有较强的生烃能力;含碎屑块状泥岩主要通过机械作用沉积而成,含石膏构造泥岩则在蒸发环境下通过化学沉淀形成,两者的生烃能力较弱。比较东营凹陷沙河街组三段中亚段—沙河街组四段上亚段的泥页岩类型,发现沙河街组三段中亚段和沙河街组四段纯下次亚段以机械和化学作用形成的含碎屑块状和含石膏构造泥岩为主,导致2个层段的生烃能力较弱;沙河街组三段下亚段和沙河街组四段纯上次亚段以生物或化学沉积作用形成的纹层状页岩为主,导致2个层段的生烃能力较强。因此,关注泥页岩矿物和有机质组合关系,从机械、化学和生物等沉积方式差异的角度探讨各类泥页岩的成因和生烃能力的变化,能够为非常规油气勘探提供新的思路。     

牛庄洼陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段细粒沉积岩纹层状亮晶方解石脉的发育机理与模式

纹层状亮晶方解石脉广泛发育于东营凹陷牛庄洼陷古近系沙河街组四段(沙四段)上亚段—沙河街组三段(沙三段)下亚段的湖相暗色细粒沉积岩中,其分布具有较强的非均质性,对于页岩油甜点的发育具有重要意义。研究发现,纹层状方解石脉的发育受细粒沉积岩岩相控制,主要形成于富有机质纹层状钙质泥岩、泥质灰岩中。在细粒沉积岩中,纹层状构造发育且总有机碳(TOC)含量>2%、碳酸盐含量为10%～70%、泥质含量>20%的岩相类型有利于纹层状方解石脉发育;其中,TOC含量对方解石脉发育的控制作用更为明显。纹层状亮晶方解石脉的形成时期主要在有机质半成熟—成熟阶段,细粒沉积岩早期沉淀的碳酸盐矿物作为脉体形成的主要物质来源,在有机酸作用下发生溶解,进入由生烃作用和黏土矿物转化形成的成脉流体中;在生烃压力的作用下,沿细粒沉积岩纹层形成水平微裂缝,成脉流体沿此通道运移并在周边泄压区重结晶形成纹层状亮晶方解石脉。研究表明,在牛庄洼陷,只有与烃源岩演化深度对应、能提供充足成脉物质和流体且富纹层构造的细粒沉积岩才容易发育方解石脉,据此建立了纹层状亮晶方解石脉的发育模式。     

东营凹陷沙河街组一段沉积时期的湖泊古生产力

根据有机碳法计算湖泊古生产力的公式计算了东营凹陷沙河街组一段数百口井的古生产力值,做出了古生产力平面分布图,并与沙河街组三段沉积时期的古生产力以及现代不同营养类型湖泊的生产力进行了比较。研究表明,沙河街组三段中、下亚段和沙河街组一段沉积时期东营凹陷为超营养湖泊,是最有利于生油的湖泊;沙河街组三段上亚段沉积时期为富营养湖,也具有一定的生油能力。按生油岩的优劣程度排序,依次为沙河街组三段下亚段、沙河街组一段、沙河街组三段中亚段、沙河街组三段上亚段。     

渤海湾盆地东营凹陷古近系富碳酸盐矿物页岩储集特征及其控制因素

综合运用岩心观察、薄片观察、氮气吸附和X衍射等分析方法，对渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷牛页1井、樊页平1井古近系沙河街组四段上亚段的湖相页岩的矿物组成、沉积构造、纹层类型、孔径分布、孔体积、比表面积、纹层数量及溶蚀孔形态等特征进行了精细刻画。在此基础上总结了该地区主要岩相类型及纹层特征，不同岩相的孔径、孔体积及比表面积，富碳酸盐矿物页岩的孔隙及纹层特征。东营凹陷主要发育富有机质纹层状泥质灰岩、富有机质纹层状砂质灰岩、含有机质纹层状砂质灰岩、含有机质块状灰岩4种岩相类型。纹层镜下特征主要有平直状、透镜状、夹层状、波状等特征。实测氮气吸附数据显示东营凹陷富碳酸盐矿物页岩具有更大的孔体积及比表面积。同时，溶蚀孔和纹层的发育使得富碳酸盐矿物页岩具有更高的储集能力和水平渗透率。因此，富碳酸盐矿物页岩是东营凹陷优质储集单位。     

东营凹陷沙河街组三段—二段下亚段沉积层序及成因

根据地震、岩性及电性等特征,东营凹陷沙河街组三段—二段下亚段可划分为 3个三级层序。底部层序(SSⅠ)相当于沙河街组三段下亚段,低位体系域不发育,只发育湖侵体系域和高水位体系域,受早期构造沉降和气候控制。中部层序(SSⅡ)代表的是沙河街组三段中亚段沉积,与底部层序具有类似特征。SSⅠ,SSⅡ均为T-R旋回的沉积。顶部层序(SSⅢ)代表沙河街组三段上亚段-二段下亚段沉积,发育低水位体系域、水侵体系域和高水位体系域,是一完整的旋回。SSⅢ是在构造活动相对较弱,气候相对干旱、水体供应不足的条件下形成的。     

渤海湾盆地渤南洼陷沙河街组三段下亚段岩相特征及有机质富集成因

渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷沙河街组三段沉积了面积广、厚度大、含碎屑组分的碳酸盐岩,蕴含着大量页岩油。通过岩相特征描述、陆源碎屑来源分析、初始生产力和氧化还原环境分析,探讨了渤南洼陷有机质富集的成因机制。对L69井进行了连续密集取样,根据岩性特征和沉积构造,主要划分为块状泥晶灰岩、透镜状泥晶灰岩、纹层状泥晶灰岩和纹层状亮晶灰岩;通过主微量元素、有机碳氮同位素、无机碳氧同位素实验对陆源碎屑来源进行讨论,稳定的Al/K和Al/Mg说明L69井碎屑组分的物源均一;通过对比研究全岩和干酪根有机氮同位素,对沉积时水体及沉积物的氧化还原环境进行恢复;通过Ba元素的含量、干酪根有机碳同位素,及其与有机氮同位素的耦合关系探讨生产力的变化。在此基础上对研究区油气生成与保存的机理进行了探讨,推测研究区内的陆源输入带来了营养物质,促进了湖盆中藻类的生长,产生了大量有机质。有机质在沉降过程中不断消耗氧气,导致了水体内部出现还原环境,进而促进了有机质的埋藏和保存。     

东营凹陷西部沙河街组三段下亚段泥页岩沉积微相

关于沉积微相,前人多针对粗碎屑骨架砂体沉积相开展研究工作,对泥页岩这种细粒沉积物的沉积微相很少关注。在一个沉积盆地中,细粒沉积物的总量巨大,在纵向上及平面上均广泛分布。以东营凹陷西部沙河街组三段下亚段（简称沙三下亚段）泥页岩为研究对象,系统划分泥页岩岩相类型。在骨架沉积相控制下,以泥页岩岩石类型及岩相特征为基础,综合控制泥页岩发育的水动力条件、古湖盆底形及事件沉积等因素,将东营凹陷西部沙三下亚段半深湖、深湖相进一步划分为平阔半深湖微相、水下隆起半深湖微相、深洼微相、浊积周缘微相、近岸水下扇前缘微相等。分析了不同微相在矿物组成、岩石类型及组构、成岩作用及测井曲线响应等方面的差异性,细粒沉积物微相的划分和研究对于泥页岩油气的勘探开发工作有重要指导作用。     

东营凹陷沙河街组断块油气藏成藏主控因素分析

东营凹陷断块油气藏发育广泛,沙河街组是勘探开发的重点。对东营凹陷沙河街组断块油气藏基本地质特征进行研究,分析断块油气藏成藏主控因素,从而指导油气勘探。东营凹陷沙河街组断块油气藏主要分布在中央背斜带、北部陡坡带和南部缓坡带,层位上分布在沙一段、沙二段和沙三上亚段。研究认为,东营凹陷沙河街组断块油气藏的聚集和分布受烃源岩、断层、异常压力和储层物性等因素的控制。沙四上亚段和沙三下亚段的优质烃源岩为油气成藏提供了良好的物质基础;异常压力为油气运移提供动力;断层不仅作为油气运移的通道,还控制着圈闭的形成;储层物性控制着油气藏的分布,孔隙度大于15％．渗透率大于10×10^-3μm^2的储层有利于油气聚集．     

渤海湾盆地东濮凹陷古近系沙河街组层序地层

通过对研究区300多口钻井的地层对比和3000多米岩心的详细观察及区域构造-沉积演化分析,综合运用构造、古生物、岩性、地质年代以及测井和地震反射等6个方面的特征,将东濮凹陷古近系划分为3个超长期层序,分别对应于沙河街组四段下亚段、沙河街组四段上亚段-沙河街组三段、沙河街组二段-东营组;并将沙河街组四段上亚段-沙河街组一段划分为4个长期层序,分别对应于沙河街组四段上亚段-沙河街组三段四亚段、沙河街组三段三亚段、沙河街组三段二亚段-沙河街组三段一亚段、沙河街组二段-沙河街组一段。提出同一套连续沉积的盐岩在长期及超长期层序划分中具不可分割性,并结合东濮凹陷及渤海湾盆地层序划分的实例,指出目前普遍存在的层序地层划分方案与岩石地层划分方案相一致的现象值得商榷。     

济阳坳陷古近系页岩油地质特殊性及勘探实践——以沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段为例

基于前期基础研究与勘探实践,建立了济阳坳陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段页岩岩相发育模型,通过剖析济阳坳陷古近系泥页岩的储集性、含油性、可压性和页岩油的可动性及其协同演化特征,形成了针对性的勘探目标评价体系,支撑了济阳坳陷页岩油勘探的全面突破。明确指出了济阳坳陷页岩油6个方面的特殊性：①济阳坳陷古近系泥页岩岩相具有富含碳酸盐、纹层发育、大面积分布的特点;②无机孔隙和微裂缝形成的孔、缝网络体系是页岩油赋存的有利储集空间;③中、高演化程度富含碳酸盐纹层状页岩游离油富集;④有机、无机协同演化控制了泥页岩储集性和含油性的有效匹配;⑤异常高压体系有利于页岩油产出;⑥富含碳酸盐泥页岩具有中等可压性,通过组合缝网压裂工艺可实现有效改造。形成了基于泥页岩"四性"参数的陆相断陷盆地页岩油有利目标评价体系,建立了页岩油分级优选目标评价流程,破解了济阳坳陷页岩油地质—工程双甜点优选难题。中、高演化程度页岩油勘探的突破,特别是中等演化程度页岩油勘探的突破,大大拓展了济阳坳陷断陷湖盆页岩油勘探空间,也将丰富页岩油勘探理论。     

歧口凹陷西南缘沙河街组一段下亚段古环境特征与沉积模式

沙河街组一段下亚段是歧口凹陷重要的页岩油发育层系，为进一步了解该段细粒沉积岩沉积环境、旋回特征和沉积模式，利用地震、测井、录井和系统取心分析资料对目的层位展开综合研究。研究区细粒沉积岩包括长英质页岩、碳酸盐质页岩（白云岩、灰质页岩、白云质页岩）、黏土质页岩和混合质页岩4种类型，混合质页岩、长英质页岩和碳酸盐质页岩占优势；总体为还原-强还原沉积环境，水体盐度较高，主要受陆源碎屑沉积和生物化学沉积作用控制；宽缓湖湾与歧口主凹之间形成高盐度带，受准同生期蒸发浓缩作用，滨-浅湖带高密度富Mg²⁺超咸水在重力作用下，沿着湖底向湖盆内部流动，早期形成的方解石发生白云石化，形成准同生白云岩；岩性组合受旋回控制作用明显，短期反-正旋回转换面之下位置发育一层稳定白云岩或白云质页岩，碳酸盐岩（甜点段）发育于长期旋回内的下降期半旋回，上升期长期旋回主要发育黏土质混合页岩和黏土质页岩（隔板层），进一步可以总结出强陆源碎屑供给区细粒沉积模式和弱陆源碎屑供给区细粒沉积模式。     

东营凹陷沙河街组四段上亚段细粒沉积岩岩相特征及与沉积环境的关系

细粒沉积岩的岩相特征影响泥页岩的生烃能力与储集性能,与沉积环境的相互关系分析亦可丰富细粒沉积的研究。然而目前针对陆相细粒沉积岩岩相的研究较为薄弱,基于岩相成因,与沉积环境相结合的岩相特征分析较少。基于大量岩心、薄片、X射线衍射及地球化学数据,以成分为第一要素,以东营凹陷沙河街组四段上亚段细粒沉积岩为例,划分出4大类、12种岩相类型,分析每一种岩相的宏观、微观、成分及成因特征。通过矿物成分、地球化学等多参数的分析发现,沙河街组四段上亚段沉积环境分为4个阶段。沉积环境通过控制岩相主要成分而控制了岩相的类别与发育;沉积环境的旋回性与阶段性变化导致岩相的旋回性与阶段性变化;沉积环境控制岩相发育,岩相亦能反应沉积环境的变化。在细粒沉积分析中,不能排除突发事件(海侵、浊流等)对岩相及沉积环境的影响。     

济阳坳陷泥页岩细粒沉积体系

泥页岩细粒沉积体系是当前沉积学研究的前沿之一。以济阳坳陷沙河街组四段（沙四段）上亚段-沙河街组三段（沙三段）下亚段的细粒泥页岩为例,应用岩心描述、薄片观察和地球化学测试等方法研究了湖相泥页岩的细粒沉积体系,认为济阳坳陷沙四段上亚段-沙三段下亚段的泥页岩为相对稳定水体环境下的机械-生物化学混积作用的产物。基于沙四段上亚段-沙三段下亚段泥页岩的组分主要由他生盆外陆源碎屑岩和自生盆内碳酸盐岩构成的特点,先以物质来源为主要依据,将细粒沉积体系划分为外源相、混源相和内源相;进而以沉积动力和岩相的有序组合为主要依据,结合古地形,将外源相划分为斜坡边缘亚相和外斜坡亚相、混源相划分为内斜坡亚相和深洼亚相、内源相划分为水下隆起亚相和浅洼亚相。沉积体系在纵向上受沉积环境的演化控制,随着气候由干旱向潮湿演化,物源注入增强,由下至上依次发育内源相、混源相和外源相;横向上,盆地短轴方向受碎屑物源对称供给的影响,沉积相具有对称分布的特征,从缓坡至陡坡带依次发育外源相-混源相-内源相-混源相-外源相;平面上,受古物源、古盐度和古水深等控制,沉积相大致以盆地几何中心为核心呈环带状分布,内源相主要分布在水下隆起和浅洼区,混源相主要发育在半深湖区,外源相主要分布在粗碎屑沉积体系的边缘。     

渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组三段下亚段细粒沉积岩岩相特征与沉积演化

渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组三段(沙三段)下亚段页岩油勘探潜力巨大,目前对其岩相类型及其分布规律、沉积背景认识不清,制约了页岩油的勘探突破.利用岩心和X射线衍射、元素地球化学、有机地球化学等高精度测试资料,通过识别细粒沉积岩的岩相类型,恢复了古沉积环境,并探讨了沉积环境演变约束下的岩相分布规律.沉积古环境的变化控制了不同...     

基于母岩类型差异的深层砂砾岩储集体成岩演化机制——以渤海湾盆地车镇凹陷沙河街组三段下亚段为例

为探寻母岩类型对砂砾岩储集体成岩演化的控制作用，以渤海湾盆地车镇凹陷沙河街组三段下亚段为例，通过岩心全岩矿物X射线衍射、岩石薄片和流体包裹体等分析测试，系统分析了储集体的母岩类型、成岩环境及成岩演化机制。研究结果表明：车镇凹陷在沙河街组三段下亚段沉积期受控于母岩区埕子口凸起的差异构造升降和剥蚀作用，砂砾岩储集体的母岩由西向东依次发育碳酸盐岩、混合型和长英质3种类型；在不同母岩类型的砂砾岩储集体中，刚性颗粒和可溶矿物含量的不同决定了储集体自身的抗压实能力及其可溶于酸性流体的差异；在碱性-酸性-碱性成岩环境的交替影响下，刚性颗粒的支撑可有效沟通酸性流体，酸性流体与可溶矿物的水岩作用可形成次生孔隙；受控于刚性颗粒与可溶矿物的发育条件，各类型储集体的成岩演化机制存在差异；碳酸盐岩母岩型储集体、长英质母岩型储集体和母岩混合型储集体的有利储层在纵向上分别位于3 200 m、3 800 m和4 400 m以浅区域，平面上，母岩混合型储集体、长英质母岩型储集体、碳酸盐岩母岩型储集体的有利储层范围依次递减，各类型储集体的勘探方向存在差异。     

饶阳凹陷蠡县斜坡中部沙一下亚段碳酸盐岩沉积储层及油藏特征

饶阳凹陷蠡县斜坡中部是沙一下亚段碳酸盐岩的有利发育区,以生物灰岩、鲕状灰岩和白云质灰岩为主。目前多口井在该层系获工业油流或见良好油气显示,展示了沙一下亚段碳酸盐岩的勘探潜力。近两年通过井震结合、岩心薄片观察、测井解释、单井相及多井相分析等多种技术手段,对沙一下亚段碳酸盐岩沉积储层及油藏特征进行了深入研究,明确了沙一下亚段碳酸盐岩的平面展布规律及有利含油相带。沙一下亚段碳酸盐岩储层物性具有中孔、中渗特征,油藏类型以构造-岩性和岩性地层为主,成藏条件较为复杂,主要受沉积微相和储层物性控制。高阳地区位于滨浅湖区,沙一下亚段碳酸盐岩分布最厚,主要发育生物灰岩和鲡状灰岩;西柳地区位于半深湖区,主要发育白云质灰岩,储层物性最好。优选这两个区带,为蠡县斜坡中段碳酸盐岩重点勘探区带。     

湖相细粒沉积模式——以东营凹陷古近系沙河街组四段上亚段为例

为提出针对湖相细粒沉积岩的沉积模式,以“将今论古”为指导,选取与古近纪东营凹陷湖盆条件及细粒沉积具有较强可对比性的青海湖开展研究,分析细粒沉积组分、岩相、垂向及平面展布特征,总结沉积规律。结果表明：古代与现代湖相细粒沉积均明显受水深影响。组分中,石英及长石随水深增加而含量降低、粒度减小;有机质吸附于黏土矿物而含量增加。其在平面上呈圈层展布。湖相细粒碳酸盐沉积与海相碳酸盐沉积具有可对比性,借用碳酸盐补偿深度（CCD）这一概念来解释水深与碳酸盐的关系。基于组分上述特征,建立受控于“CCD”的湖相细粒沉积模式。在深湖环境（“CCD”之下）,碳酸盐欠饱和,发育灰黑色页状黏土岩;在半深湖区（“溶跃面”之下,“CCD”之上）,碳酸盐半沉淀-半溶解,自下而上依次发育深灰色页状灰岩、灰色页状黏土岩、灰色页状灰质混合细粒岩及灰色页状灰岩;在浅湖（“溶跃面”之上）,碳酸盐过饱和而沉淀,自下而上依次发育灰色页状白云质混合细粒岩、浅灰色页状黏土岩及浅灰色页状灰岩;在滨湖-干涸环境,发育浅灰色页状膏质黏土岩及滩坝粉砂岩。     

黄骅坳陷沙河街组一段碎屑岩沉积特征及构造对沉积的控制作用

黄骅坳陷是渤海湾盆地内重要的含油气坳陷之一。综合运用岩心、岩性组合、沉积构造、古生物、地震等资料,对渤海湾盆地黄骅坳陷沙河街组一段沉积特征进行了研究,将黄骅坳陷古近系沙河街组一段分为沙一下(Es¹⁽¹⁾)、沙一中(Es¹⁽²⁾)和沙一上(Es¹⁽³⁾)3个三级层序、9个体系域。研究认为,沙河街组一段碎屑岩沉积主要发育辫状河三角洲、曲流河三角洲、近岸水下扇、重力流和湖泊5种沉积相类型。同时研究了各沉积相类型的沉积特征和空间展布特征。辫状河三角洲主要发育在板桥凹陷、北塘凹陷和歧口凹陷西南部,曲流河三角洲主要发育在黄骅坳陷南区和埕宁隆起东南部,近岸水下扇主要发育在陡坡大断层沧县隆起的根部,重力流主要发育在歧北凹陷深湖区。最后指出,构造演化、断层陡缓和古地貌是控制黄骅坳陷沙河街组一段碎屑岩沉积体系的主控因素。     

陆相湖盆细粒混积岩的沉积特征与成因机理——以东营凹陷南坡陈官庄地区沙河街组四段上亚段为例

以东营凹陷南坡陈官庄地区沙河街组四段上亚段为例,结合大量基础地质资料,通过岩心观察、岩石薄片鉴定、扫描电镜分析、X射线衍射分析、元素地球化学分析和储层物性测试等技术手段,探讨了湖相细粒混积岩的沉积特征、成因机理、沉积主控因素和储集性,建立了适用于湖相细粒混积岩的岩性定名方案。研究表明,陈官庄地区主要发育含有机质块状灰质粉砂岩、含有机质块状含粉砂砾屑泥晶灰岩、含有机质块状粉砂质泥晶灰岩、富有机质块状含粉砂生屑泥晶灰岩、含有机质条带状粉砂质粉屑泥晶灰岩、含有机质交错层理灰质粉砂岩、富有机质纹层状黏土质泥晶灰岩和富有机质滑塌构造含粉砂黏土质泥晶灰岩8种主要的细粒混积岩岩相。明确了不同岩相的环境指示意义及空间展布特征,认为研究区共存在风暴流和重力流主导的事件性混合沉积、相缘混合沉积、原地混合沉积和生物-化学混合沉积4种混积模式。沉积组分的混合离不开地质营力的驱动;频繁的断层活动为混合沉积提供了动力基础和湖盆底形斜坡条件;气候通过降雨量、温度、生物等因素的变化控制着细粒混积岩的物质条件和混积方式;物源输入提供了陆源碎屑组分;湖平面的升降和水介质条件不仅决定了碳酸盐组分的形成条件和微观结构,对有机质的保存也具有关键作用。湖相细粒混积岩储层的非均质性较强,储集空间类型多样,是十分具有勘探潜力的储层类型。     

蠡县斜坡沙三上亚段与沙一下亚段沉积特征及有利储层分布

近年来,针对蠡县斜坡提出了以岩性-地层油藏为主的精细勘探目标,这对沉积相的精细划分和重新认识提出了更高的要求。利用岩心、录井及测井资料,精细刻画了蠡县斜坡沙三上亚段和沙一下亚段的沉积特征,并确定了有利储层的分布范围。结果表明：在沙三上亚段沉积期,辫状河道和辫状河泛滥平原较发育;在沙一下亚段沉积期,辫状河三角洲前缘水下分流河道和滨浅湖滩坝较发育。对研究区有利储集砂体物性的统计表明,储集性能由好到差依次为：辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体、辫状河河道砂体、滨浅湖滩坝砂体、辫状河三角洲前缘河口坝砂体。在沙三上亚段沉积期,研究区中部的同口镇和辛桥村-旧城村一带发育紧邻泛滥平原泥质烃源岩的辫状河河道沉积,为寻找岩性-地层油气藏的有利地区;在沙一下亚段沉积期,研究区旧城村-西柳村一带发育辫状河三角洲前缘水下分流河道和滨浅湖滩坝沉积,为寻找岩性-地层油气藏的勘探潜力区。