变质岩潜山多尺度裂缝发育特征及裂缝网络结构模式:以渤中Z变质岩潜山为例

天然裂缝是变质岩潜山储层重要的储集空间和有效的渗流通道。多尺度裂缝组合在空间形成连通性良好的连续网络是致密变质岩形成优质连片储层和获得高产、稳产的关键因素。综合利用成像测井、岩心、薄片和扫描电镜等资料,对变质岩潜山储层中不同尺度裂缝进行精细表征,建立了多尺度裂缝的幂律分布规律,明确了不同尺度裂缝对储层的贡献,分析了裂缝网络空间结构模式及其对产能的影响。结果表明:不同尺度裂缝系统相关参数发生规律性变化,随着裂缝规模的降低,裂缝发育程度呈幂律函数增加。宏观裂缝的规模大,连通性好,为致密储层提供重要的渗流通道,但裂缝密度相对较低,为储层提供的孔隙度有限。微观裂缝密度大,可以为致密储层提供储集空间,但裂缝规模较小,裂缝连通性有限,主要起到沟通基质孔隙的作用。根据不同尺度裂缝的空间组合模式,建立了5种缝网结构。其中,多尺度高密度多组系缝网和大尺度中密度多组系缝网能够形成大面积连续型优质储层,可以获得高产和稳产;小尺度高密度多组系缝网和大尺度低密度多组系缝网需要压裂改造才能获得稳产;小尺度低密度单组系缝网不能有效改善致密储层,很难获得工业油气流。

西藏南部极低级变质岩及其地质与资源意义

极低级变质作用(very low-grade metamorphism)是当代地球科学的前沿研究课题之一。极低级变质岩(very low-grade metamorphic rocks)既是地质过程的记录,又在资源环境方面有实用意义。西藏南部广泛分布着处于成岩-极低级变质-低级变质阶段的岩石。它们记录了从新特提斯到青藏高原形成发展的诸多信息,并为在西藏南部寻找油气资源提供了有用的线索。本文对采自西藏南部不同地点和构造单元的71件珍贵的富含黏土矿物的岩石样品进行了XRD分析,获得了71套以伊利石结晶度(Ic)为主的黏土矿物数据。数据表明,这些岩石的伊利石结晶度(Ic)在0.21°~1.61°(Δ2θ)范围内,分别落在低级成岩区、高级成岩区、极低级变质区、低级变质区。不同构造单元显示不同的变质特点。北喜马拉雅碳酸盐台地P_(2),J-K,K_(2)均属极低级变质,N显示早期成岩阶段特征。拉轨岗日被动陆缘盆地发育P1,T_(1),T_(2),T_(3),J_(1),J-K,K_(1),K_(2)地层,绝大多数均遭受极低级变质,总的趋势是随着时代变新变质程度逐渐降低,具有埋藏变质的特点。也有部分样品的Ic落在成岩带内,提供了寻找油气的线索。从雅鲁藏布蛇绿(混杂)岩带中的沉积岩样品获得两组数据:一组相当于成岩阶段;另一组相当于极低级变质。初步解释,前者可能反映蛇绿岩形成时的古环境条件,后者可能代表蛇绿岩碰撞定位阶段的记录。日喀则弧前盆地中K_(2)(日喀则群)虽然有较强的褶皱变形,但变质程度不高,属高级成岩带,可能说明晚白垩世弧前盆地沉积并未卷入俯冲作用。冈底斯岩浆弧中侵入岩、火山岩、沉积岩均发育,沉积岩的伊利石结晶度(Ic),落入低级变质-极低级变质-成岩作用带的较宽范围,并显示埋藏变质与岩浆作用叠加的特点。西藏南部成岩阶段沉积岩-极低级变质岩中还蕴藏着有关石油天然气的信息。特别是,白垩纪中期发生的全球性的缺氧事件,也影响了西藏南部地区,已经在岗巴-定日盆地发现典型的黑色页岩,厚度巨大。前人研究还认为,定日-岗巴被动大陆边缘、羌塘周缘前陆盆地、冈底斯弧背盆地具有良好含油气前景。本文对西藏南部极低级变质作用和极低级变质岩做了初步研究,期望今后有更深入的研究。

变质岩隧道锚下穿隧道稳定性分析及工程应用

为研究特大桥隧道锚的承载能力,文中基于原位试验相关岩土力学参数,通过FLAC^(3D)对澜沧江特大桥隧道锚施工和运营时与主线隧道相互作用的稳定性进行研究,结果表明,缆力施加引起地表的最大位移约为0.35 mm,锚塞体的最大位移为0.97 mm;缆力施加后,锚洞围岩和索鞍支座围岩的点安全度均有降低,而索鞍支座下方围岩的点安全度降低更明显;隧道锚施工后,主线隧道塑性区范围明显增大;缆力的施加引起主线隧道二衬的最大变位和最大主应力值均较低,对主线隧道的稳定性影响较小。

渤海海域BZ19-6区块变质岩潜山储层特征与优势岩性序列探讨

对渤海BZ19-6区块变质岩潜山数口钻井的铸体薄片、常规物性等数据展开综合分析,依据矿物组成和岩石结构、构造等建立该区块变质岩的岩性划分方案。研究结果表明:除黑云二长片麻岩、黑云斜长片麻岩和黑云钾长片麻岩外,其余变质岩的浅色矿物(石英、长石为主)含量均较高,暗色矿物(黑云母等)含量较低;有效储集空间主要为构造运动产生的未充填裂缝和斜长石的粒内溶孔;当石英含量为25%~35%(体积分数)、斜长石比率为0.4~0.6时,物性最好;碎裂岩、二长片麻岩、二长混合花岗岩、斜长混合花岗岩的浅色矿物含量高,孔隙度和渗透率高,是形成优势储层最有利的变质岩岩性。但是,各岩性之间的浅色矿物含量、物性、抗压强度等相差不显著,指示岩性确实起到基础作用,但是构造作用可能是有利储层形成最主要的控制因素之一。

顺层变质岩坡稳定性评价与生态治理方案

为了探究鄂西北变质岩区不稳定斜坡滑崩地质灾害的成因机制和生态治理模式,以三用塘顺层变质岩不稳定斜坡为研究对象,在查明灾害体地质与变形特征的基础上,分析了其可能的破坏模式与主要影响因素,深入探究了顺层变质岩坡渐进式变形破坏的成因机理。采用极限平衡等方法对不稳定斜坡进行了稳定性分析评价,结果表明,该斜坡体处于不稳定状态。基于地质灾害生态治理理念,提出了削方整形、护脚墙、格构锚固、截排水沟、生态绿化与监测等综合防治措施。通过工程实施及效果监测表明:该治理方案不仅有效地消除了三用塘滑崩地质灾害安全问题,而且取得了良好的环境绿化与美化效果。其综合防治措施,特别是将地质灾害防治与生态绿化融为一体的生态治理模式可为同类顺层变质岩不稳定斜坡的加固与坡面防护提供借鉴。

大陆俯冲隧道中的应变不均一分布:来自大别山超高压变质岩的记录

俯冲隧道是俯冲板片与上覆板块之间的剪切带,也是高压—超高压变质岩折返和深部流/熔体活动的通道。大别山超高压变质岩分布广泛,变形程度差异很大,是研究大陆俯冲隧道中岩石变质-变形过程的理想地区。本文系统总结了前人对中大别双河地区超高压变质岩的岩石学和年代学研究成果,在双河地区开展了地质填图、应变分析和三维构造重建。通过将超高压变质岩的变形特征与P-T-t轨迹结合,识别出超高压变质岩折返过程中的三期韧性变形。在双河北部发现了一个上盘向NW剪切的千米尺度的榴辉岩相鞘褶皱,枢纽向SE倾伏,倾伏角约20°,与榴辉岩、片岩和长英质片麻岩的拉伸线理平行,表明超高压变质岩初始折返阶段的流体活动使榴辉岩的强度显著降低,榴辉岩与围岩一起发生韧性变形。该期变形被角闪岩相退变质阶段上盘向NW的剪切叠加,此时应变集中于片麻岩、片岩、大理岩等非能干层,强度较高的榴辉岩成为构造透镜体。而绿片岩相变质阶段上盘向SE方向的剪切与早白垩世北大别花岗片麻岩穹隆的形成有关。对双河南部弱变形花岗片麻岩的锆石U-Pb定年揭示了757±14 Ma的原岩年龄和240~216 Ma的变质年龄,与双河北部含柯石英强变形花岗片麻岩类似,暗示其也经历了三叠纪超高压变质作用及随后的角闪岩相退变质作用。通过计算长英质片麻岩的有效黏度,发现无水碱长花岗片麻岩的有效黏度高于黑云斜长片麻岩,折返阶段的流体活动使超高压变质岩的强度显著降低,当局部的流体活动不足以弱化碱长花岗岩体时,应变集中于黑云斜长片麻岩。因此,大陆俯冲隧道中的应变分布受矿物组成、流体活动和岩体规模的共同影响。

Z4变质岩潜山油藏裂缝特征及地震预测

裂缝地震预测是裂缝型油藏评价的基础。变质岩潜山油藏具有裂缝类型多、不同部位裂缝发育程度差异大、裂缝非均质性强、预测难度大等特征,针对Z4变质岩潜山油藏开展裂缝特征及地震预测研究。Z4潜山油藏裂缝发育程度具有成层性,可分为4段:顶部风化-半充填裂缝段、上部网状裂缝发育段(发育程度高)、中部低角度裂缝发育段(发育程度中等)和下部高角度裂缝发育段(发育程度低)。提出了综合多尺度通用谱分解、倾角导向的本征值相干处理和迭代蚂蚁体分析的综合裂缝预测技术。将岩心上裂缝产状及发育程度与地震预测结果进行对比,结果显示吻合度较高,提出的多方法综合裂缝地震预测具有较高的准确性。

基于改进切线角理论的十堰市变质岩滑坡预警阈值研究

十堰市地形地貌复杂,地层岩性多变,变质岩广泛分布,区内滑坡灾害多发。为减轻滑坡灾害带来的严重危害,实现滑坡灾害的准确预警,基于改进切线角理论,结合累积加速度及累积加加速度,选取十堰市4个已发生破坏的变质岩滑坡地表位移监测数据。通过绘制其T-t曲线、累积加速度-时间曲线、累积加加速度-时间曲线,分析得到了十堰市变质岩滑坡蠕滑阶段的综合划分结果。确定临滑预警阈值判据为:T-t曲线切线角大于等于80°、累积加速度大于0,并且增长保持较大正值、累积加加速度大于0,且连续增长或保持高值。研究成果对十堰市变质岩滑坡的监测预警工作具有重要意义,同时也可为其他类型滑坡的监测预警阈值研究提供参考。

渤中19-6气田变质岩储层热液型裂缝充填物及油气地质意义

渤海湾盆地渤中19-6气田是2018年勘探发现的特大型凝析气田。变质岩潜山储集系统中发育的裂缝是油气的主要渗流通道和储集空间,而裂缝充填物记录了储集层的流体作用及演化过程,故针对裂缝充填物的系统研究对于油气勘探开发具有重要意义。在系统观察渤中19-6气田典型岩芯铸体薄片的基础上,综合运用电子探针、LA-ICPMS、阴极发光和荧光分析等实验方法,分析裂缝充填物的地球化学特征及其与烃类物质的赋存关系,探讨研究区储层经历的热液活动和油气运移特点及热液活动对变质岩储层物性的影响。研究表明:1)热液型裂缝充填矿物主要由镁菱铁矿+铁白云石+石英、镁菱铁矿+石英、铁白云石+石英3种矿物组合构成;2)镁菱铁矿和铁白云石的原位微区地球化学特征显示其为同期热液流体成因;3)烃类物质主要为赋存于铁白云石中的束缚沥青和赋存于镁菱铁矿中的烃类包裹体,热液活动和油气运移具有同时性,属于同期发生的两类地质事件;4)热液流体对于储集岩裂缝的闭合作用远大于溶蚀扩张作用,对储集岩物性主要起破坏作用。

基底变质岩深部潜山储层构造裂缝发育特征及主控因素——以渤海湾盆地渤中B区块为例

构造裂缝是改善基底变质岩潜山储层物性、提高油气产能的关键因素,但对于基底变质岩潜山储层构造裂缝的发育特征及主控因素的多尺度综合研究较少。以渤海湾盆地渤中B区块为例,综合利用薄片、岩心和成像测井资料,系统总结了基底变质岩潜山储层构造裂缝的特征,明确了主控因素,揭示了构造裂缝有效性影响因素和发育模式。研究区构造裂缝主要发育剪性裂缝,张性缝次之,斜交缝和直立缝较发育;裂缝整体充填程度高,主要充填物为泥质,其次为碳酸盐类;识别出近EW向、NE—SW向、NW—SE向和NNW—SSE向四组构造裂缝,其中近EW向裂缝较为发育,说明印支早期的强挤压作用环境是裂缝大规模发育的关键时期。研究区构造裂缝主要受岩石力学性质、构造作用、风化作用、储层物性和岩性控制。构造裂缝有效性主要受控于最大水平主应力方向与构造裂缝走向的夹角、构造运动、裂缝充填以及溶蚀作用等因素。纵向上基底变质岩深部潜山的构造裂缝随着深度增加所受风化作用减弱,在内幕带中沿断层局部发育溶蚀孔隙;不同岩石力学性质的岩石发育裂缝程度不同,脆性指数较大的岩石裂缝发育程度较高。横向上背斜核部的构造裂缝线密度大于翼部,当储层孔隙度和渗透率处于合适范围时有利于构造裂缝发育。

渤海锦州南变质岩潜山油田储层分类及其剩余油分布规律

渤海锦州南油田为变质岩潜山油田,进入中高含水期,油井见水规律多样,剩余油分布复杂,稳油控水难度日益增大。根据取心、测井、薄片、生产动态等资料,采用三维物理模拟和数值模拟等方法,划分储层类型,讨论不同储层类型剩余油分布规律。结果表明:锦州南变质岩潜山油田分为背斜型、半背斜型及掀斜抬升型3类储层,受不同类型储层裂缝开度、密度、连通关系,以及油、水井距离等因素影响;背斜型储层采油井无水采油期长,剩余油主要富集基质系统和构造高部位裂缝系统,提高基质系统的渗吸作用,加强剩余油动用;半背斜型储层采油井存在优势见水方向,剩余油主要富集非优势见水方向的裂缝系统和基质系统,通过流场调控加强非优势见水方向的注水波及系数,提高剩余油动用;掀斜抬升型储层采油井易快速水淹,裂缝系统和基质系统剩余油大量富集,通过控制含水率上升提高剩余油动用。该结果对同类型潜山油田剩余油挖潜具有指导意义。

变质岩类顺层边坡破裂迹象及边坡开挖失稳范围研究

针对变质岩类顺层边坡的失稳模式及失稳范围研究,对于保障人民生命财产安全是有重要意义和工程应用价值。以某工业园区石化场地拟开挖的变质岩类顺层边坡为研究对象,对试验段边坡地质环境、岩土特征进行调查,建立边坡开挖失稳室内相似试验模型,获得边坡失稳破裂迹象及其形成机制。结果表明:以硬性结构面为主的边坡,节理发育可见迹长3.0~7.0 m居多,多呈张开状态;边坡变形破坏模式为坡面侵蚀冲刷和滑移-拉裂,其中,滑移-拉裂破坏是此类边坡失稳破坏的典型且主要模式;当边坡以缓倾角(30°)开挖边时,在3~5级边坡失稳范围较大,其裂缝张开宽度及向坡体内部延伸深度均较大,有多级失稳风险。研究成果可为建立科学、合理的边坡稳定性及失稳范围预测评价方法提供有益支撑。

浅变质岩地区风险斜坡影响因素研究——以贵州省三穗县为例

为了解浅变质岩地区风险斜坡的基本特征,文章以贵州三穗县为例,在该县“地质灾害详细调查及风险评价服务”成果基础上,通过数据统计、作图分析等方法,讨论了风险斜坡的基本类型,详细分析了风险斜坡发育的主要影响因素、初步总结了风险斜坡的发育与分布规律。研究成果可为“黔东-湘西”浅变质岩分布区国土资源部门制定防灾减灾预案、编制国土空间规划、土地开发利用决策等提供技术支持与参考。

饶阳凹陷任丘潜山内幕变质岩凝析油气藏的勘探潜力

饶阳凹陷是冀中坳陷潜山油藏规模最大的富油凹陷,于奥陶系、寒武系、蓟县系、长城系均见较高储量油气藏,但太古宇潜山内幕变质岩油气藏一直没有突破。针对该问题,以NG 1井高于庄组高产凝析油气为研究目标,论证该井油气来自串岭沟组暗色泥岩、页岩。以河间潜山、留路潜山钻至太古宇地层的井为研究对象,剖析已知潜山内幕地震剖面地震特征,加强区域潜山内幕地层厚度分布及层位对比研究,分析潜山断裂结构,精细梳理断层;准确追踪解释任丘潜山内幕变质岩,完成了变质岩顶面构造图,同时从生储盖及成藏模式方面分析研究了潜山内幕变质岩勘探潜力及方向。结果表明:潜山内幕变质岩油气主要来自长城系串岭沟组的暗色泥岩、页岩,其分布范围广、厚度大,属于中等-好烃源岩;并发育任西断层裂缝带、潜山顶面风化壳裂缝带等优质储层;内幕变质岩地震相可分为不连续杂乱反射型、错断反射型、断面波反射型、近平直近连续反射型;建立饶阳凹陷任丘潜山内幕变质岩凝析油气藏成藏模式,识别出断裂破碎带、顶部风化壳破碎带及内幕断裂破碎带3种类型油气藏。精细对比优选了任丘潜山R 7山头有利目标,为凝析油气藏的勘探指明方向,如果任丘潜山内幕变质岩凝析油气藏钻探成功,可为华北油田太古宇领域的勘探打开新局面。

渤海变质岩潜山储层特征及分布预测研究

近几年随着渤海一系列大型潜山油藏勘探发现,潜山油藏已成为渤海勘探、开发的重点目标。潜山油藏裂缝成因复杂、非均质性强,且地震资料品质差,致使裂缝储层精细、准确预测难度大。为了研究渤海变质岩潜山风化壳的发育特征及其储层预测方法,本文从潜山裂缝储层的成因机理出发,对风化壳的垂向结构进行了系统的划分,将潜山风化壳依次划分为强风化带、次风化带及内幕带。通过对已钻井资料和地震资料综合分析,开展了裂缝地球物理响应特征分析研究,分析了裂缝密度与储层之间的关系,确定了强风化带内储层厚度与裂缝发育程度的正相关性,通过属性优选,精细描述了风化带裂缝储层发育特征。该套技术体系有效指导了渤中19-6气田方大气田的储量评价,为渤海类似地质条件的深埋潜山勘探开发提供了宝贵经验。

基于数据挖掘的变质岩潜山岩性识别方法

随着渤海油田勘探开发的不断深入,潜山地层蕴含的石油储量已成为重要的储量增长点。潜山岩性复杂多变,非均质性强,变质岩潜山尤为明显。由于井场岩屑相对细碎,无法观察出岩石原貌,且当前还没有被普遍认可的元素与岩性之间数据关联或规律,使得应用元素录井数据识别变质岩潜山岩性成为难题。应用数据降维及随机森林两种算法,对元素录井数据进行降维处理和岩性判别建模,建立基于元素录井数据的变质岩潜山岩性判别模型,对研究区13口井的变质岩潜山岩性进行了判别。结果表明,岩性识别准确率由60.0%提高到86.5%,实现了对变质岩潜山岩性的有效智能识别。

南阿尔金尤努斯萨依地区高压变质岩特征及其变质作用

尤努斯萨依地区位于南阿尔金造山带地处秦-祁-昆造山带西段,通过在本区开展区域地质调查工作,发现出露一套高压花岗质片麻岩。对该高压变质岩的地质特征、岩相学和年代学特征进行了分析,讨论了其变质期次和温压条件,认为该套变质岩显示出榴辉岩、退变质榴辉岩的特征,其原岩形成于800~900 Ma,并在经历了498 Ma的榴辉岩相变质之后,又在453 Ma及其后经历了麻粒岩相和角闪岩相的退变质作用。

太古宇变质岩潜山优势岩性评价新方法

渤海海域太古宇变质岩分布面积广,整体以长英质含量较高的片麻岩和混合岩为主,具有发育规模性优质储层的岩性基础。文章通过分析渤中19-6气田17口探井的岩性、矿物、元素与储层物性的关系,建立了基于太古宇变质岩三大主要造岩矿物石英、长石、暗色矿物代表元素Si、Na+K、Fe+Mg的浅色矿物发育指数。结果表明,浅色矿物发育指数可以快速、定量评价变质岩优势岩性。评价方法在渤中19-6气田开发井中应用,对变质岩优势岩性评价效果良好。此评价方法充分利用元素录井数据,在随钻阶段即可识别优势岩性,对变质岩潜山储层快速评价具有重要意义。

新疆巴里坤头苏泉组变质岩原岩恢复

以新疆巴里坤头苏泉组变质岩为研究对象,通过分析岩相学特征,认为头苏泉组岩石类型包括变质安山岩、变质流纹岩、变质砂岩、变质粉砂岩、板岩、片岩、大理岩及千枚岩等,其原岩结构、构造保留完好。变质砂岩的砂状结构、变余层理构造都非常清楚,变质安山岩、变质流纹岩等火山岩岩石基本保持原来面貌,各岩石类型交替变化,成层性好。通过分析岩石化学特征,其原岩有火山岩、砂岩、泥岩、粘土岩、页岩等。初步认为新疆巴里坤头苏泉组中变质砂岩的原岩为砂岩,岩石中含有少量火山凝灰物质,千枚岩及板岩的原岩为粘土岩,大理岩原岩为灰岩,变质火山岩原岩为火山喷出岩,总体为一套浅海相的火山—沉积地层。

古地貌对渤海湾盆地B区块太古宇暴露型潜山变质岩风化带储层裂缝发育的影响

古潜山是中国渤海湾盆地油气勘探开发的重要领域,渤中凹陷B区块是近年来中国东部发现的规模最大的凝析气田,该区块为太古宇暴露型潜山,古地貌在储层形成及发育过程中具有重要作用。受古地貌控制,变质岩潜山遭受风化作用时间及强度存在差异,进而影响了风化带储层的发育,尤其是影响了潜山风化带裂缝的形成。在岩心描述、成像测井裂缝解释结果、潜山古地貌恢复及古地貌划分基础上,详细讨论了古地貌对潜山风化带储层裂缝发育的影响。结果表明:①古地貌相对高部位风化淋滤作用较强,裂缝密度较大,古地貌直接影响了风化带裂缝的发育,削弱了内幕带储层的岩石力学性质,在一定程度上间接地控制了内幕带裂缝的发育;②古地貌对潜山风化带的影响深度存在差异,控制了潜山不同深度带的裂缝形成,B区块古地貌呈现明显的东、西区差异,西区风化裂缝带厚度(平均为277 m)明显大于东区(平均为193 m),西区古地貌影响的风化裂缝带深度也大于东区;③古地貌与各组系(期次)的裂缝密度呈明显相关性,即风化带的裂缝发育不仅受古地貌控制,还与各期的构造活动有关,特别是早期的构造活动(印支期)与古地貌共同控制了风化带早期裂缝的形成;④B区块发育3大高幅隆脊残丘区,残丘区裂缝最发育,地貌幅度控制着风化带裂缝的发育,对北西-南东向印支期裂缝的控制作用较强,残丘缓翼水-岩反应更充分,风化淋滤作用强,岩石力学强度降低,更易在各种应力下产生裂缝,并发生规模溶蚀,利于风化带优质储层的形成。