加权断层泥比率法(WSGR)定量判别断层封闭性——以苏北盆地高邮凹陷永安地区为例

断层封闭性评价是断块圈闭成藏条件分析的重要内容,在改进断层泥比率法基础上,提出了一种新的断层封闭性评价方法——加权断层泥比率法(WSGR)。首先,通过不同的地质模型开展断层泥比率法计算参数及影响因素分析,明确了断层断距、泥质含量及泥岩分布特征是泥岩涂抹的重要影响因素;并认为断层断距范围内,滑过目标位置的对置盘所有泥质含量都具有涂抹贡献,但不同点的涂抹贡献不同,距离目标位置越近泥质含量越高的对置盘泥岩点,其涂抹贡献越大。为此引入了一个新的表征参数——距离系数,定义为断层断距与各泥岩点到目标位置距离的差与断层断距的比值,来表征泥岩分布对泥岩涂抹的影响作用;在此基础上,构建了加权断层泥比率计算方法,定义为各点的泥质含量与距离系数的乘积之和再与距离系数之和的比值。利用加权断层泥比率法对苏北盆地高邮凹陷上含油气系统已知的油水层进行封闭性验证,认为当加权断层泥比率值大于0.6时,断层具有较好的封闭性,从而确定了该方法的封闭性判别标准。在高邮凹陷永安等地区始新统戴南组断层封闭性评价中取得了较好应用效果。

高邮凹陷花庄地区页岩油二维核磁测井评价应用

苏北盆地高邮凹陷古近系阜宁组二段泥页岩具有孔隙结构复杂、层理发育、非均质性强的特点,应用常规测井系列难以准确评价孔隙及流体类型,二维核磁共振测井在流体识别方面具有独特优势。应用“盲源分离”信号处理技术进行数据聚类分析,通过花庄地区流体分区模型识别出地层中不同赋存状态的流体及含量。研究结果表明:二维核磁测井提高了储层流体评价精度,提供较为可靠的总孔隙度、有效孔隙度、含油饱和度、可动油含量等参数,通过与岩心实验分析对比,有效孔隙度平均绝对误差为0.4%,含油饱和度平均绝对误差为7.3%。通过阜宁组二段泥页岩主要岩性中流体性质分析,表明长英质灰云质混积页岩在物性、含油性、可动性方面最优,是页岩油优质“甜点”层。花庄地区应用二维核磁测井能够有效地解决页岩油孔隙度、饱和度评价的难题,也能为页岩油“甜点”优选、储层产能预测提供参考。

苏北盆地高邮凹陷古近系阜宁组二段页岩油富集主控因素

高邮凹陷古近系阜宁组二段是苏北盆地页岩油勘探的重点区带和层系,已部署实施的8口页岩油水平井的成功,证实其具有非常大的页岩油勘探潜力和良好的勘探前景。针对该层段页岩油井产能存在差异、富集主控因素认识不清楚等难点问题,综合利用岩心、测录井、分析测试数据和生产动态数据等资料,对阜二段地质特征和页岩油富集主控因素进行研究。高邮凹陷阜二段泥页岩以长英质—黏土质混积岩和长英质—灰质/白云质混积岩为主,有机质丰度中等,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主;自下向上有机质类型由腐殖型向腐泥型逐渐转变,有机质丰度总体由低逐渐增高,具有较好的页岩油形成条件。综合岩相、生油性、含油性、储集性、可压性等多因素评价可知,高邮凹陷阜二段共发育Ⅴ-4~Ⅴ-9、Ⅳ-2~Ⅳ-7小层和Ⅱ~Ⅲ亚段三套勘探有利层段。阜二段页岩油富集具体表现为:①有利岩相组合是页岩油富集的物质基础,其中混积岩夹白云石条带是有利的源—储配置组合,页岩油产能高;②复杂的孔缝系统是页岩油富集的核心,层理缝和裂缝是页岩油流动的主要通道,有效沟通基质孔隙,提高页岩油导流能力;③较高的成熟度和良好的保存条件是页岩油高产稳产的关键,镜质体反射率(R_(o))介于0.8%~0.9%时滞留油含量相对较高,远离长期活动性断层的井游离烃含量(S1)相对较高。

苏北盆地高邮凹陷阜二段页岩储层裂缝发育特征及有利勘探区评价与预测

针对页岩储层天然裂缝发育有利区难以合理预测的问题,以岩心、薄片、成像测井等资料为基础,开展储层天然裂缝成因类型、发育特征及主控因素评价。结果表明:高邮凹陷阜二段主要发育构造裂缝和层理缝,部分岩心可观察到同沉积裂缝、肠状裂缝和超压裂缝;其中构造裂缝以高角度有效缝为主,交叉节点类型主要为Y形和X形,节点数量(C_(L))多数处于2.00~3.57,裂缝处于连通状态并且连通性较好;构造裂缝和层理缝中含油性较好,验证了裂缝对页岩油气存储和输导的重要作用;构造裂缝主要受主干断层发育及地层褶皱影响,距离主干断层越近,裂缝发育密度越高;地层弯曲度越大,裂缝发育密度越高;层理缝主要受生烃增压影响,与局部高w(TOC)地层的超压发育关系密切;据此预测高邮凹陷阜二段页岩储层构造裂缝发育Ⅰ类有利区4个、Ⅱ类有利区4个,层理缝发育Ⅰ类有利区2个、Ⅱ类有利区4个,预测结果有效指导了该区页岩油气勘探开发工作。研究成果可为页岩储层天然裂缝预测奠定基础并提供参考依据。

高邮凹陷花庄地区阜二段页岩储层孔喉结构特征研究

高邮凹陷深凹-内坡带花庄地区阜二段(E_(1)f_(2))是苏北盆地页岩油勘探的有利地区和层段,为进一步明确花庄地区E_(1)f_(2)页岩储层特征,以有利区内系统取心井HY1井为依托,通过岩心观察,运用薄片鉴定、氩离子剖光-扫描电镜、高压压汞、氮气吸附以及核磁共振等多种方法联合精细表征页岩孔隙结构,分析了HY1井E_(1)f_(2)取心页岩段页岩的孔隙度、孔隙类型及连通性、孔喉特征、全尺度孔径大小等。研究表明,花庄地区E_(1)f_(2)发育3类10种孔隙类型,以无机孔为主;其中纹层状长英质灰云质混积页岩和灰云页岩孔隙度相对较大,碳酸盐岩粒间(内)孔和颗粒边缘孔更为发育,孔隙多为H2-H3型和H3型,连通性较好,喉道相对略大,孔隙结构呈三峰特征,中-大孔占比较高,孔径主体分布大于100 nm,储层条件最为有利,其发育层段可作为高邮凹陷花庄地区阜二段页岩油勘探“甜点”层之一。

高邮凹陷花庄地区阜二段烃源岩有机地化特征与含油性

利用最近钻探的几口页岩油探井资料,开展苏北盆地高邮凹陷花庄地区古近系阜宁组二段烃源岩有机地化特征和含油性研究。通过对有机碳含量、氯仿沥青“A”、总烃含量和生烃潜量(S_(1)+S_(2))等指标的分级评价,以及对干酪根显微组分、镜质体反射率(R_(o))、岩石热解最高峰温(T_(max))、正构烷烃分布和生物标志物组成等参数分析,有机质丰度总体上达到好烃源岩-优质烃源岩标准;有机质类型主要为Ⅰ型、Ⅱ_(1)型和Ⅱ_(2)型,且从下往上,有机质类型变好;有机质成熟度总体到达成熟—高成熟阶段。采用两种方法(游离油含量法和含油饱和指数法)对花庄地区阜二段烃源岩含油性进行评价,认为其含油性到达Ⅰ类或Ⅱ类标准,具有较大的勘探潜力。研究结果对高邮凹陷下一步页岩油勘探地质甜点的选择起到一定的指导作用。

苏北盆地高邮凹陷阜二段页岩天然裂缝发育特征及其对页岩油富集和保存的影响

苏北盆地高邮凹陷古近系阜宁组二段(阜二段)页岩油勘探获得重大突破,是下一步增储上产的重要领域。页岩层系中天然裂缝发育复杂,其对页岩油富集和保存的影响认识不清,制约了下一步勘探部署。综合来自HY1、H101、HY7、S85X等井的岩心、录井、测井和镜下薄片、扫描电镜、大视域扫描电镜拼接(Maps)、微区矿物扫描(Qemscan)、冷冻岩心有机地球化学分析等资料,结合HY1HF、HY3HF等井的生产动态资料,系统分析了阜二段页岩层系中天然裂缝发育特征,进一步揭示了不同类型天然裂缝对页岩油富集和保存的影响。结果表明,阜二段页岩层系主要发育穿层构造裂缝和层控构造裂缝,以及层理缝和收缩缝等非构造裂缝。其中,穿层构造裂缝发育程度与岩性及构造部位密切相关;层控构造裂缝主要发育在白云石条带、砂质/白云质混合条带和顺层方解石脉等脆性层;层理缝主要为异常高压成因,发育集中在阜二段中下部Ⅲ~Ⅴ亚段。层理缝与顺层方解石脉、白云石条带和砂质/白云质混合条带中发育的层控构造溶蚀缝洞既是页岩油的有利储集空间,也是高效渗流通道,有利于页岩油富集;穿层构造裂缝有效性较好,相对于页岩的基质更为富集页岩油(S 1),但其纵横向连通性较好,因而也是页岩油逸散的高效通道,对阜二段Ⅴ亚段“Ⅴ下”甜点层保存条件不利,对Ⅳ亚段甜点层影响较小,平面上与断层距离越小,断层规模越大,构造裂缝越发育且越不利于页岩油保存。

苏北盆地高邮凹陷阜宁组二段页岩裂缝特征分析

苏北盆地高邮凹陷阜宁组二段(以下简称阜二段)页岩油勘探获得突破,是未来增储上产的现实目标。裂缝作为储集空间和运移通道,在页岩油勘探开发中发挥着重要作用。以X1井为研究对象,根据成像测井、岩心和微观薄片观察结果,分析了高邮凹陷阜二段页岩油储层不同尺度裂缝发育特征;结合裂缝参数统计和裂缝充填物稳定碳氧同位素分析,确定了裂缝形成期次,讨论了裂缝动态演化过程及裂缝对页岩油气富集的影响。结果表明:构造裂缝总体较为发育,主要为脆性剪切裂缝和张剪性裂缝,剪切裂缝长度长,横向连通性好;非构造裂缝主要为层理缝和顺层方解石脉,在部分亚段异常发育。不同类型的天然裂缝后期均遭受了一定程度的改造,未被完全充填的裂缝、裂缝充填物溶蚀形成的孔洞,以及超压层理缝和微裂隙,均是页岩油有利的储集空间。研究结果为高邮凹陷深层页岩油选区、选段提供了新的思路和理论依据。

苏北盆地高邮凹陷阜宁组二段深层页岩储层地应力方向及主控因素

苏北盆地高邮凹陷阜宁组二段页岩油资源量超7亿吨,但该区构造、应力双复杂的地质条件对页岩油勘探开发造成较大影响,尤其是现今地应力方向的认识不清,制约了水平井井组方案的部署和压裂方案的设计与优化。基于区域震源机制解、特殊测井和水平井压裂微地震监测等资料,结合波速各向异性、古地磁等实验测试分析资料,开展了各类地应力方向解释方法在深层页岩储层中的适用性研究,查明了花庄地区现今地应力的分布特征,并对其影响因素进行了分析。高邮凹陷阜二段现今水平最大主应力方向主要分布在40°—55°,平均方位角为45°,即现今水平最大主应力方向为NE向。平面上,研究区地应力方向与大区域上应力方向具有较小的应力偏转,主要受构造格局的影响;此外,断层附近存在应力扰动带,扰动带内应力偏转较为明显,扰动带的宽度与断层的断距和延伸长度成正相关。通过对比分析,认为微地震监测、诱导裂缝/井壁崩落、岩心实测、阵列声波各向异性的适用性逐级降低,阵列声波测井中的波速各向异性受平面上岩相相变的影响较大。结合地应力方向解释结果、天然裂缝优势走向,建议该区水平井的部署方位为SE155°—SSE170°。

苏北盆地高邮凹陷阜宁组二段页岩油赋存状态定量表征及控制因素

鉴于页岩油赋存状态对页岩油富集和可动性有重要影响,以苏北盆地高邮凹陷阜宁组二段(阜二段)页岩为研究对象,利用多温阶热解和激光共聚焦显微镜等技术,定量表征高邮凹陷阜二段页岩油赋存状态,明确赋存状态的控制因素。结果表明:高邮凹陷阜二段页岩油赋存状态分为游离油和吸附油两大类,以游离油为主,平均占总含油量的65.16%;不同岩相页岩油赋存状态差异明显,游离油占比由高到低依次为长英质页岩>长英—灰云质混积页岩>长英—黏土质混积页岩>灰云质页岩;有机质成熟度、总有机碳质量分数(w(TOC))、矿物组分和孔隙结构等因素共同控制高邮凹陷阜二段页岩油赋存状态。游离油和吸附油量主要受w(TOC)和孔隙结构控制,游离油量与w(TOC)呈弱正相关关系,吸附油量与w(TOC)呈强正相关关系。游离油、吸附油量与孔体积呈正相关关系,与比表面积相关性不明显。游离油和吸附油的比例主要受有机质成熟度、长英质矿物含量和孔隙结构影响,吸附油比例随有机质成熟度增高而减小,游离油比例与长英质矿物含量呈弱正相关关系。宏孔及微裂缝越发育,游离油比例越高。该结果对苏北盆地页岩油的规模勘探开发具有指导意义。

苏北盆地高邮凹陷阜宁组储层次生孔隙成因机制探讨

高邮凹陷阜宁组储层为低渗透储层,次生孔隙是储集空间的主要组成部分。研究认为,大气等淡水淋滤水、有机质演化形成的有机酸、粘土矿物转化形成的层间酸性水等产生的溶蚀作用是次生孔隙形成的主要原因,各种因素在时间和空间上的有机配置及相互作用对次生孔隙的形成具有重要的影响。在分析次生孔隙成因机制的基础上,利用声波、密度及中子测井对次生孔隙进行建模,编制程序进行了预测。综合分析表明,纵向上阜三段储集层次生孔隙的发育最佳,横向上沙埝南—富民北一带是油气勘探的有利区带,据此进行勘探施工证实了次生孔隙预测的准确性。

物源分析方法的综合运用——以苏北盆地高邮凹陷泰一段地层为例

目前高邮凹陷深层勘探以寻找岩性油气藏为主,准确预测岩性体储层是寻找油气藏的关键,而对岩性体做出准确的预测,需要对沉积时期的物源做出准确的判断。利用重矿物法、碎屑岩类分析法、沉积法对高邮凹陷的物源进行了分析。重矿物的相关性分析及R型聚类分析表明本区存在南北两大物源;碎屑岩类分析法表明本区物源来自再旋回造山带,砾岩和岩屑的分析表明本区也存在南北两大物源;沉积法表明本区除了南北两大物源外,还存在一个来自盆地西部菱塘低凸起的次级物源。结果表明:高邮凹陷泰一段沉积时期,存在3个方向的物源,分别来自凹陷南部的通扬隆起、北部的建湖隆起、西部的菱塘低凸起,物源对凹陷的贡献的大小也如上隆起顺序依次递减。

苏北盆地高邮凹陷古近系戴南组沉积相及沉积演化

根据岩心、电测曲线、录井以及地震资料,对苏北盆地高邮凹陷古近系戴南组的沉积相类型、展布特征及其演化规律进行了系统的研究。结果表明,戴南组发育扇三角洲、三角洲、近岸水下扇和湖泊四种沉积相类型,扇三角洲、近岸水下扇分布在凹陷南部陡坡,三角洲分布在北部缓坡,湖泊分布在凹陷的中心及扇三角洲、三角洲、近岸水下扇的侧翼,从凹陷边缘到中心,沉积相由扇三角洲、三角洲、近岸水下扇沉积逐渐变为滨浅湖、半深湖沉积,整体呈南北分异、隆凹成带的格局。戴南组的沉积演化可划分为戴南组一段和戴南组二段两个时期,不同时期的沉积特征、沉积相展布表现各异,总体表现出水体由浅变深,再变浅,沉积范围逐渐扩大,扇三角洲、三角洲、近岸水下扇先退积,后进积的特点。

高邮凹陷古近系戴南组扇三角洲沉积体系及其沉积相模式

扇三角洲是苏北盆地高邮凹陷戴南组较为发育的一种沉积类型,集中分布在凹陷南部陡坡带一侧,是该区一个重要的勘探领域。根据岩芯、测井、地震、粒度等资料,对高邮凹陷古近系戴南组扇三角洲的沉积特征进行了研究,建立了高邮凹陷戴南组的沉积相模式。根据单井沉积相、连井沉积相分析以及地震剖面反射特征和砂地比图综合分析,确定了戴南组各亚段沉积相的平面展布,编制了戴南组各亚段沉积相分布图。结果表明:高邮凹陷南部陡坡带地形陡,存在扇三角洲发育的条件,也存在反映浅水环境的岩性特点,成分成熟度和结构成熟度低反映了近物源的条件,还发现反映牵引流和重力流共存的沉积构造特点;从地震反射特征上看,反射结构不稳定,并发现向盆地边缘加厚的楔形地震相。在此基础上,重点对戴南组扇三角洲相各微相进行了分析,共划分出扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲亚相,并进一步划分出水上分流河道、漫滩沼泽、水下分流河道、分流河道间和席状砂等微相,最后详细阐述了各微相的沉积特征。

基底断层在断陷盆地断层系统发育中的作用——以苏北盆地南部高邮凹陷为例

苏北盆地南部的高邮凹陷,是一古近纪半地堑式断陷盆地。其中发育了近东西向、北东东向与北北东向3套断层系统。高邮凹陷基底存在着中三叠世末前陆变形所形成的北东东向逆冲断层与晚侏罗世北北东向左行平移断层。古近纪期间该凹陷处于近南北向拉伸的区域伸展应力状态,近东西向断层就是在此应力作用下新生的正断层。高邮凹陷边界上总体北东东向的真①断层、吴①断层与柳菱断层皆是追踪北东东与北北东向两组基底断层而发育的,并以前者为主。它们呈现为右行平移正断层活动,因而真①断层派生了3条左阶雁列状的真②断层。凹陷中、西部大量出现的北东东向断层,一方面是由于南、北边界上北东东向断层影响了局部应力状态,另一方面也有部分是复活的基底断层。凹陷内部北北东向断层皆为复活的基底断层,以活动早、规模小为特征。高邮凹陷各类基底断层的复活方式包括形成直接复活断层、派生雁列状断层、断续分布断层与连接断层。高邮凹陷断层系统的形成机制表明,区域应力状态与基底断层是决定断陷盆地内断层系统方位与活动方式的两个关键因素,基底断层的作用与影响是不容忽视的。

高邮凹陷南断阶东部阜宁期构造应力场及其对断层的控制作用

在断层级别划分的基础上分析断层的走向变化、组合规律及活动特征,建立地质模型,并确定SE152°~NW 332°为区域应力的加载方向,结合岩石力学试验确定岩石力学参数及加载应力值,采用有限单元法对工区阜宁沉积期构造应力场进行数值模拟,详细分析构造应力对断层的控制作用。结果表明：南断阶东部阜宁沉积期最小主应力均表现为张应力,沿真①断层在许庄地区和竹墩地区的向北凸出位置出现两个最小主应力高值区,断层发育密集;剪应力呈条带状右旋、左旋区域相间展布,右旋最大剪应力和最小主应力控制产生北北东向正断层,左旋最大剪应力和最小主应力控制产生近东西向正断层。

苏北盆地高邮凹陷第三系—上白垩统层序地层格架特征

依据地震、钻测井、岩芯、古生物等资料中的层序地层特征 ,可将高邮凹陷厚达 70 0 0m的第三系—上白垩统泰州组划分为 2个一级层序 ,4个二级层序 ,11个三级层序。进而依据最大湖泛面和断裂坡折带 (首次湖泛面 )对三级层序进行了体系域划分。在 11个三级层序中识别出低位、湖侵和高位体系域的不同组合。由于汉留断层在高邮凹陷东西向上发育的程度不同 ,造成凹陷西部为双断断陷式盆地结构 ,东部为单断断箕式盆地结构 ,据此建立了高邮凹陷西部具断裂坡折带和东部无明显坡折带的层序地层样式。最后分析了层序发育的主控因素 ,认为构造和气候是高邮凹陷层序发育的主控因素。

苏北盆地高邮凹陷古近系戴南组一段元素地球化学特征及其地质意义

苏北盆地高邮凹陷所经历的风化作用以物理风化为主,化学风化程度很弱。其中南部陡坡带的大部分地区所经历化学风化程度相对北部缓坡带较强,说明古气候条件更为温暖潮湿;北部缓坡带及黄珏、邵伯地区所经历的物理风化作用相对较强且差异较大,说明曾经历较强的构造运动。研究区源岩主要为长英质物质和再旋回沉积物质,受中基性物质的影响较小。高邮凹陷边缘及吴堡低凸起附近地区戴一段下部地层具有下伏阜宁组地层的海相地化特征,因此研究区物源中可能有较多部分来自基底母岩被剥蚀和再旋回沉积的产物。地化数据反映研究区构造背景为安第斯型活动大陆边缘,由于地史及动力学机制的差异,其构造背景有别于东太平洋典型的安第斯型活动大陆边缘,可反映我国东部大陆边缘特殊的地体构造特征。

高邮凹陷古近系阜宁组一段沉积特征对储层成岩作用及物性的影响

本次通过对高邮凹陷阜宁组一段38口井的岩芯描述和400余块样品的普通薄片、铸体薄片和扫描电镜的镜下观察以及物性分析和含油性分析等,对储层的岩性、粒度、杂基含量、层理结构、生物扰动构造等因素与储层的成岩现象、物性特征和含油性的关系进行了详细研究,总结了沉积微相对成岩作用、储层物性的影响和与储层含油气性的关系。储层的岩石成分对储层的成岩作用及物性有重要影响,岩屑较软,易被压实和溶解,浅埋藏时,孔隙度和渗透率随着岩屑含量的增大而增大;当埋藏较深时,孔隙度和渗透率随岩屑含量增加而快速下降。储层的粒度对储层的成岩作用及物性也有重要影响,一般随着粒度的增大,孔隙度、渗透率都相应增大。储层的层理类型对成岩作用及物性也有重要影响,块状层理、交错层理或平行层理砂岩的分选性好,杂基含量较低,属于颗粒支撑结构,从而有利于原生孔隙的保存,为后期地下酸性流体对储层的溶蚀改造提供了渗流条件;波状交错层理等砂岩除不具备这一条件外,砂层内部弯曲的纹层给地下流体的流动增加了困难,不利于次生孔隙的发育和油气的进入。沉积微相对储层物性的控制,主要表现在其对原始物性的控制,分选好、原始物性好的储层在埋藏成岩演化过程中,由于对地层流体的流动的阻力小,其储集空间可以由于致密胶结作用完全消失,也可以得到溶蚀改善和保存;但泥质含量高的储层,其原始物性不好,对地层流体的流动阻力大,尤其是油气难于进入,储层主要遭受破坏,而难以得到改善和保存。

江苏高邮凹陷古近系戴南组一段物源体系和沉积相

对碎屑组分和重矿物的分析结果表明,高邮凹陷戴南组一段沉积时期,北部斜坡带的花庄、富民北部和永安地区沉积物来自柘垛低凸起方向,联盟庄和马家嘴地区沉积物来自菱塘桥低凸起方向;南部陡坡带沉积物来自通扬隆起,周庄地区沉积物来自东部物源区。戴一段沉积物母岩岩性以中—低级变质岩为主,中酸性火山岩的分布较基性火山岩要广,深成岩较少或没有。根据岩心观察、录测井资料分析,及研究区物源体系特征,认为高邮凹陷戴南组一段沉积时期,发育扇三角洲、三角洲、近岸水下扇和湖泊沉积。凹陷北部斜坡带地形坡度较缓,来自柘垛低凸起和菱塘桥低凸起方向的沉积物呈点物源形式沿水下河道在缓坡带形成三角洲沉积,物源供给量的差异导致三角洲朵体大小不同;凹陷南部陡坡带地形高差较大,在湖岸临近高地发育多条水下河道,沉积物被剥蚀后呈多物源形式就近入湖沉积,加之母岩类型差异,在湖盆陡坡带形成近岸水下扇、扇三角洲沉积体;凹陷西南部因汉留断层的存在造成三角洲前缘与前三角洲的高差,使原沉积的三角洲前缘沉积物发生滑塌,并以线状物源形式在较深水处形成滑塌浊积扇;凹陷中部和砂岩及砂砾岩沉积体的侧翼和远端受构造活动影响较小,物源供给不充分,发育湖泊相沉积。