陆相坳陷湖盆细粒沉积岩岩相类型及成因——以松辽盆地晚白垩世青山口组为例

页岩油是目前非常规油气研究的热点与难点。细粒沉积岩岩相类型及成因分析是页岩油“源储”特征研究及“甜点”预测的有效途径。松辽盆地青山口组细粒沉积广泛发育,是页岩油富集的有效层段。本文通过岩性、矿物成分、有机质丰度与沉积构造4个参数,将松辽盆地青山口组细粒沉积岩划分为6种岩相:高有机质泥纹层黏土质页岩(A)、中高有机质含细粉砂纹层长英质页岩(B)、中低有机质含粗粉砂纹层长英质页岩(C)、低有机质层状粉砂岩(D)、低有机质层状介形虫灰岩(E)和低有机质层状白云岩(F)。进一步从水动力学与有机质富集方面探讨了不同岩相类型的成因,并建立了相应的沉积模式。具体为:在风暴浪基面之下的静水、咸水环境、高湖泊生产力背景中,浮游藻类与黏土絮状物均匀悬浮沉降,形成贫富有机质黏土质纹层,沉积A岩相;在正常浪基面之下的相对静水(浪基面附近局部动荡)、半咸水环境、高湖泊生产力背景中,三角洲径流与洪流带来的细粉砂颗粒继续向湖盆中央搬运,经均匀悬浮沉降形成长英质纹层,间歇期悬浮沉降形成黏土质纹层,形成B岩相;正常浪基面之下,洪水携带粉砂级颗粒,顺着水下分流河道搬运至外前缘,以稳定性浊流的形式进入前三角洲,随流速逐渐降低,分异形成粗粉砂—细粉砂纹层,间歇期悬浮沉降形成黏土质纹层,形成C岩相;正常浪基面之下,三角洲前缘早期沉积物在阵发性浊流的作用下,滑塌至较深水区,形成D和E岩相;于正常浪基面与风暴浪基面之间,在相对干燥的气候背景下的咸水环境中,形成F岩相。

陆相拗陷湖盆细粒沉积有机质富集机制研究:以松辽盆地长岭凹陷青山口组为例

松辽盆地作为白垩纪形成的大型陆相拗陷含油气盆地,沉积了巨厚的湖相细粒沉积,近年来在非常规油气方面展现了巨大的勘探潜力,其中青山口组是松辽盆地页岩油的重点攻关层系,细粒沉积有机质富集机制对于非常规油气勘探至关重要。在松辽盆地南部长岭凹陷分别选取位于不同沉积区的3口井,针对其青一段水进体系域的细粒沉积岩,借助岩心观察、有机地球化学和生物标志化合物等技术手段,讨论在不同沉积环境和水进过程中,有机质来源和有机质保存条件的变化,分析有机质富集的关键控制因素,并建立相关的有机质富集模式。结果表明:研究区青一段细粒沉积岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅱ型干酪根为主,整体呈现有机质丰度南低北高、下低上高的特征;饱和烃中正构烷烃主要表现为单峰、前峰型,具有微弱奇数碳优势;萜类化合物中以三环萜烷和五环三萜烷为主;甾类化合物中C_(27-29)规则甾烷以C_(27)规则甾烷丰度最高;芳香烃中三芴系列化合物以二苯并噻吩为主。研究区青一段细粒沉积岩有机质来源以湖泊内源菌藻类为主,含有一定的陆源高等植物输入,古水体整体为弱还原的半咸水环境。其中,有机质来源和古盐度是控制有机质富集的关键因素。在平面上,半深湖—深湖沉积区相较三角洲外前缘沉积区,受河流影响较弱,陆源输入较弱,水体盐度较高,有机质类型较好,有机质更加富集。在垂向上,随着水体加深,河流影响减弱,水体盐度呈升高的趋势,有机质类型变好,有机质富集。

松辽盆地白垩系青山口组一段页岩生、排烃组分特征及页岩油相态演化

松辽盆地白垩系青山口组一段(青一段)页岩有机质热演化程度跨度大、烃类流动性差异强。页岩油相态分析预测是页岩油勘探开发的重要难题。用低成熟页岩样品开展封闭体系及半封闭体系有机质热解实验,根据生、排烃组分特征对滞留烃的轻烃散失进行补偿校正,研究了页岩油组分演化特征。结合中央坳陷区主要生油凹陷典型井埋藏史、热演化史,研究了页岩油相态演化规律,提出了轻质页岩油勘探有利区和开发压力保护条件。研究结果表明:地质条件下随着有机质成熟度的升高,页岩油组分中轻质组分比例不断增加、气体逐渐增多,相包络线从高露点温度、低泡点压力依次向低露点温度、高泡点压力演化。齐家-古龙凹陷青一段页岩油在嫩江组中期油藏向挥发油油藏转化,长岭凹陷青一段页岩油从嫩江组末期开始油藏向挥发油油藏转化,三肇凹陷青一段页岩油则始终为黑油油藏。无论是黑油油藏还是挥发油油藏,均为单一液相。松辽盆地中央坳陷区青一段页岩油挥发油油藏主要分布在齐家-古龙凹陷中心和长岭凹陷北部有机质成熟度(镜质体反射率Ro)为1.3%~1.6%、地层压力为12.2~22.4 MPa的区域。

松辽盆地青山口组页岩有机质的源-汇过程与地质驱动因素

松辽盆地青山口组是盆地内巨量石油资源的最主要源岩。前人普遍认为青山口组有机质富集事件与藻类勃发和咸化缺氧水体环境的形成有关。本文从有机质的源-汇过程角度,综合古生物学、地球化学、岩石矿物学、旋回地层学和地质学等多方面证据,对青山口组页岩有机质的生物母源、矿化过程及地质驱动因素进行了分析,得出如下认识:以蓝细菌和疑源类等微生物为主的多元生物母源、异化铁还原菌和产甲烷菌主导的有机质矿化过程、海侵和火山等多地质因素驱动的古湖泊生态变革和物源供给变化,最终导致初级生产力勃发和水体环境分层,形成厚层富有机质沉积。未来应持续开展青山口组页岩有机质富集机制的精细化和系统化研究,以实现米级厚度富油层的层段识别和分布预测,满足盆地内页岩油勘探开发的需要。

松辽盆地齐家凹陷南部青山口组一段基质型页岩油富集模式

松辽盆地齐家凹陷南部白垩系青山口组一段(青一段)发育半深湖—深湖相厚层暗色泥页岩,富含典型的纯页岩基质型页岩油。以松页油1井为例,利用钻井、测录井、岩芯实验测试等资料及数据,对青一段泥页岩地质特征、岩相类型和基质型页岩油富集模式进行了研究。结果表明,青一段泥页岩存在层状、块状和纹层状3种沉积构造类型,按照“有机碳含量—沉积构造—矿物成分”三因素分类方案,可以将泥页岩划分为高有机质层状长英质泥岩、高有机质块状长英质泥岩、中有机质层状长英质泥岩、中有机质块状长英质泥岩、中有机质纹层状长英质泥岩五大岩相。其中,高有机质层状长英质泥岩相是主体岩相,也是控制页岩油富集的最有利岩相。该岩相有机质含量高(TOC值一般为2.0%~3.5%),含油性好(S1最大值为19.4 mg/g),可动烃富集(可动油指数OSI平均值>300 mg/g);储集空间以介孔为主,也发育一定比例的宏孔,孔径分布较连续,主要为狭缝型孔隙,连通性较好。青一段泥页岩热演化程度较高(Ro平均值为1.26%),有机质已大量生烃,高有机质层状长英质泥岩相原油轻质组分占比达50%~55%,流动性较好;并且发育密集层理缝,连通微纳米孔隙形成了孔缝组合网络体系,改善了泥页岩储集性能,极大提高了岩石渗流能力。总体上看,齐家凹陷南部半深湖—深湖相高有机质层状长英质泥岩相具有相对较好的页岩油富集的物质条件和有效储集空间,同时以物性致密的块状泥页岩作为顶底板隔层,页岩油保存条件好,开发潜力巨大。

松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩油储层中的重力坠落砂脉的发现及其意义

古龙页岩油是松辽盆地重要的接替资源,资源量可达151亿吨之多。从沉积和岩石学特点上看,古龙青山口组页岩最大的特点之一是广泛发育了一种很特殊的砂脉,所以这也是探讨古龙青山口组页岩形成环境的一个重要信息。古龙青山口组页岩油储层中的砂脉总体规模较小,宽度多在1~2 mm,可见长度(或高度)多在1~2 cm,大部分弯曲如肠,少数微曲;多倾斜产出,倾斜方向有一定规律,隔180°对称;一般发育在灰黑色的泥页岩中,少量发育在粉砂岩和白云岩(结核)中。砂脉的上部或顶部一般都有一层粉砂,与砂脉紧密相连,是砂脉的“根”;而砂脉的底部一般都是灰黑色的泥页岩,见不到粉砂层,所以揭示形成砂脉的源物质是来自于顶部的粉砂层,而不是底部。初步研究认为,古龙青山口组页岩油储层中的岩脉有两种成因:第一种是高压液化充注,形成了规模较大的砂脉;第二种由密度倒置引起的重力沉降形成风暴把(粉)砂级颗粒快速搬运到刚沉积的黏土之上,由于风暴浪的振荡,使粉砂液化流动,再加上黏土的密度较小和粉砂层的密度较大,使得粉砂在重力的驱动下沉降到黏土中形成砂脉。研究古龙页岩油储层中的砂脉具有4个意义:1)可以研究砂脉形成时的沉积环境、沉积过程和沉积物状态;2)可以研究泥页岩的成岩压实率;3)辅助确定白云岩(结核)的形成时间;4)可以辅助储层评价。

松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩层系岩相类型及旋回模式

综合运用岩心观察、薄片鉴定、地球化学测试及马尔科夫链分析,对古龙凹陷青山口组页岩层系岩相类型及旋回模式进行了探讨。按照“有机质丰度-沉积构造-矿物组成-纹层密度-岩性”分类标准,将古龙凹陷青山口组页岩层系划分出7种岩相:高有机质高密度纹层黏土质页岩(A)、高有机质高密度纹层长英质页岩(B)、中有机质低密度纹层长英质页岩(C)、低有机质低密度纹层长英质页岩(D)、低有机质层状粉砂岩(E)、低有机质层状介屑灰岩(F)和低有机质层状白云岩(G)。依据岩相组合模式及其展布特征,划分为3种旋回模式:①静水旋回模式(A-B-C-A),主要发育在高水位体系域;②浊流旋回模式(A-B-C/D/E-A),主要发育于水进体系域和水退体系域;③白云岩旋回模式(A-B-C-D/G-A),在水进、高水位和水退体系域均有发育。古龙凹陷西侧主要发育浊流旋回,中央主要发育静水旋回,东侧三肇凹陷主要发育静水-白云岩旋回。旋回模式的分布主要受物源、古气候和古盐度的影响。

微波辐射对泥页岩孔隙发育的影响——以松辽盆地青山口组一段为例

页岩油被认为是我国油气能源的革命者,其中中低熟页岩油资源潜力巨大。原位加热转化是中低熟页岩油有效开发的潜在技术。本文对松辽盆地青山口组一段富有机质泥页岩开展了常规加热和微波辐射加热实验,并结合场发射扫描电镜、低温氮气吸附实验,系统对比了微波辐射和常规加热页岩时孔隙结构与演化特征。结果表明:有机孔的演化主要经历了开孔→孔隙合并→形成复合孔隙及裂缝三个阶段,加热相同温度时微波辐射能够促进有机质裂解形成有机孔,对微裂缝的发育具有明显的促进作用;随温度增加,孔隙结构参数变化复杂,孔径先增后降,孔体积和比表面积呈增加→降低→增加的特征;随微波辐射加热时间的增加,小于50 nm的孔隙体积大幅减小,中大孔体积明显增加,表明小孔隙逐渐扩张、合并并演变成大孔。微波辐射对页岩孔隙空间改善效果更显著,裂缝更发育,利于油气渗流,但同时发现微波辐射加热的功率过高、时间过长时将会破坏孔隙,不利于改善页岩微观孔隙空间。本项研究对于中低熟页岩油原位加热方式选择及加热过程中微观孔裂隙演化认识有一定的帮助。

松辽盆地松南油页岩JFD5井上白垩统青山口组一段油页岩品质特征

本文以松辽盆地松南油页岩JFD5井为讨论对象,通过岩心观察、样品测试等手段对上白垩统青山口组1段油页岩进行评价。研究分析表明:JFD5井油页岩主要赋存于青山口组1段下部,青山口组一段矿层有①、②、⑥号矿层,其中①号矿层埋深在459.55~465.35 m,厚度5.80 m,平均含油率5.4%,最高含油率为11.4%。②号矿层埋深在470.15~475.65 m,厚度5.50 m,平均含油率7.5%,最高含油率为11.7%。⑥号矿层埋深在449~452 m,厚度3.00 m,平均含油率4.8%,最高含油量5.8%,青山口组①、②、⑥号矿层为原位开采的首选层位;属于特低硫低硫油页岩,油页岩岩段主要由含油率与小体积质量和灰分及挥发分显示一定的负相关性质,以及总有机碳含量的TOC呈明显的正相关性质,这可作为油页岩质量的评价及替代指标。

松辽盆地北部青山口组富烃页岩形成环境与成因

通过古地温、古地貌、沉积环境定量恢复及地质事件综合研究,分析青山口组富烃页岩形成环境及成因。结果表明,松辽盆地青山口组富烃页岩R_(o)介于0.75%~1.60%,游离烃含量高,介于(4~12)mg/g,形成于古地温梯度(50~70)℃/km的高温热盆背景;在拉伸大地动力学及热沉降背景下形成了正断层密集断裂带控制的页岩层系,两凹一凸的古地貌为页岩形成演化提供富集场所;湖相温湿气候及岩浆热液为藻类繁殖成为厚层富烃页岩发育奠定物质基础;缺氧的半深湖—深湖还原—强还原环境有利于有机质埋藏。综合分析表明,构造、湖相沉积与古地温耦合作用奠定了富烃页岩的构造背景和热动力条件,温湿气候、缺氧环境及火山热液带来的营养物质是富烃页岩形成的重要原因。

松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组页岩油储层中微米孔缝特征及油气意义

通过岩心观察、薄片鉴定、电子背散射、二次成像及能谱分析等多种实验手段,对松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组页岩油储层中的微米孔和微米缝进行了研究。研究结果表明:(1)古龙凹陷页岩油储层岩性为以页岩为主的细粒碎屑岩,矿物成分以黏土和长英质为主,在结构上显示出泥岩或页岩的特点,整体为长英质页岩;储层中微米孔、缝发育,类型多样。(2)研究区微米孔直径一般为1~2μm,最大可达70μm,多呈近圆形、扁圆形、多角形和不规则形,按成因可分为压实应力屏蔽孔、成岩自生孔、溶蚀孔、生排烃扩张孔、有机质孔和硅藻残留孔6类;压实应力屏蔽孔多发育在刚性矿物的两侧;成岩自生孔常发育在白云石、绿泥石、伊利石等成岩自生矿物中,以晶间孔为主;溶蚀孔多发育在碳酸盐矿物中,内部可见次生菌丝状絮凝体;生排烃扩张孔多呈垂直或近垂直成列产出,与轻质油形成的二次生烃和排烃有关;有机质孔发育在有机质内部,与植物的残留细胞及轻质油和天然气的充填有关;硅藻残留孔主要发育在硅藻内部和边缘,孔径较大,一般为数微米至数十微米。(3)研究区微米缝以顺层为主,宽一般为1~10μm,最大可达100μm,长主要为数微米至数十微米,可见毫米级;可分为成岩收缩缝、溶蚀缝、生排烃扩张缝和构造/剪切缝4类,成岩收缩缝以张性缝为主,缝弯曲,缝壁参差不齐;溶蚀缝宽度可达60~70μm,裂缝内可见自生黏土,缝两侧有黄铁矿、磷灰石和白云石等自生矿物;生排烃扩张缝两侧多锯齿状参差不齐,绕过刚性矿物;构造/剪切微米缝一般平直,有与剪切相关的其他裂缝伴生。(4)研究区不同尺度的孔、缝之间连通性较好,形成了“纳米孔+纳米缝、微米孔+微米缝、毫米孔+毫米缝”三级储集和输导体系。

松辽盆地北部青山口组夹层型页岩油形成地质条件及勘探潜力

松辽盆地北部青山口组是大庆油田重要的页岩产油层,主要发育泥纹型和夹层型2种类型的页岩油,其中泥纹型页岩油已经在Q9油层取得效益勘探,夹层型页岩油近2年也受到了广泛关注,部分探井取得较好效果,展现了一定的资源规模,是大庆油田增储建产的重要接替领域。基于钻井、测井、岩心和实验分析资料,通过对青山口组沉积相、砂体分布、储层宏微观特征和含油性的系统分析,明确了松辽盆地白垩系青山口组夹层型页岩油形成的地质条件及勘探潜力。结果表明:青山口组沉积时期,主要发育北部和西部物源,沉积微相类型主要为水下分流河道、河口坝、远砂坝、席状砂、浊积砂和砂质碎屑流,夹层砂岩在全区大面积分布,沿着物源方向逐渐减薄;夹层型页岩油砂岩储层主要发育粒间孔和溶蚀孔,有效孔隙度一般为6%~12%,页岩储层主要发育粒间孔、晶间孔、有机生烃缝等,砂岩和页岩均具有较好的储集能力;青山口组夹层型页岩油源储一体近距离运移立体成藏,砂岩、页岩普遍含油,在成熟烃源岩内为纯油区,大规模连续成藏;按照有效烃源岩范围、砂岩分布范围、储层特征、黏土矿物含量、油水关系等地质条件,综合划分了青山口组夹层型页岩油发育的有利区带,初步估算资源量潜力为25×10^(8) t,展现出良好的勘探前景。主要参数对比结果表明,齐家南和古龙西地区夹层砂岩相对较厚、源岩品质相对较好,是近期增储建产的现实区带。

页岩中纳米级有机黏土复合孔缝的发现及其科学意义——以松辽盆地白垩系青山口组页岩为例

以松辽盆地白垩系青山口组页岩TOC、R_o和X射线扫描等分析为基础,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜分析,结合能谱、聚焦离子束三维重构等技术,首次发现一种新的孔隙类型——纳米级有机黏土复合孔缝。孔隙特征及演化研究结果表明:(1)有机黏土复合孔缝多呈海绵状、缝网状集合体存在于页岩基质中,单个孔隙呈方形、长方形、菱形、板状,直径一般小于200 nm,不同于国内外页岩中已发现的呈圆形或椭圆形的有机质孔;(2)随页岩成熟度增加,有机黏土复合物的C、Si、Al、O、Mg、Fe等元素发生规律性变化,反映有机质生烃体积收缩、黏土矿物转化共同影响纳米级有机黏土复合孔缝的形成;(3)青山口组页岩高成熟阶段,纳米级有机黏土复合孔缝是主要储集空间,最高占总孔隙的70%以上,三维空间内孔隙连通性明显优于有机质孔,反映高演化阶段这类孔隙是泥纹型页岩的主力孔缝类型,也是陆相页岩油核心区主要油气储集空间。纳米级有机黏土复合孔缝的发现,改变了陆相页岩无机质孔隙是油气主要储集空间的传统认识,对于泥纹型页岩油的形成机理、富集规律研究具有重要的科学意义。

松南长岭凹陷青山口组一段泥页岩元素地球化学特征及古环境意义

松辽盆地长岭凹陷青山口组一段是页岩油主力勘探目标,但目前其古环境研究程度较低。通过元素地球化学手段研究古环境演化特征,分析环境因素对有机质富集的影响,对理清页岩油富集主控因素和选区评价具有重要现实意义。本次研究对长岭凹陷青一段P1—P3小层73件泥页岩样品进行总有机碳和主微量元素测试,讨论了研究区样品的有机质丰度和主微量元素特征,运用元素地球化学指标恢复了目的层的古气候、古生产力、古水深、古盐度和古氧化性,重建了研究区青一段的古环境变化特征。结果表明:研究区泥页岩有机质丰度较高,平均w(TOC)为2.14%。在平面上大情字井工区—余字井工区—塔虎城工区,以及垂向上P1—P3小层,随湖泊水体加深,古生产力和有机质丰度增大。研究区古气候条件整体为温暖湿润气候,自P1—P3小层气候变得更温湿。古水体性质表现为淡水—半咸水的贫氧还原环境,较大的盐度形成盐度分层,使研究区的还原环境不易被破坏,有利于有机质的保存。有机质来源与古盐度是导致研究区有机质差异富集的关键因素,大情字井工区—余字井工区—塔虎城工区湖泊有机质输入增加,古盐度增大,有机质相对富集,垂向上P1—P3小层也表现类似的规律变化,在青一段下部形成了一套品质较高的黑色泥页岩,是研究区页岩油富集的有利层段。

松辽盆地南部青山口组沉积充填与铀矿找矿方向

随着钱家店矿区及外围铀矿带内的找矿空间越来越小,目前铀矿勘查工作对松辽盆地南部新区、新层位的找矿需求越来越大。为重新系统认识松辽盆地南部区域上的青山口组,文章通过大量钻孔岩心、测井资料,结合地质背景及前人研究成果,对松辽盆地南部青山口组的沉积充填特征进行了阐述,认为:研究区青山口组受坳陷盆地结构及中部架玛吐隆起的影响,区域上地层厚度变化较大,呈现凹隆相间的格局,整体表现为“中间薄、南北两侧厚;东部厚、西部整体缺失”的充填特征;研究区由南到北青山口组表现为冲积扇-河流-三角洲-湖泊的沉积体系,且以古隆起为界构成“南河北洲”的沉积格局;砂体主要发育于西南部开鲁坳陷内,且河道存在向中部古隆起、“鞍部”汇聚的特点,水流汇聚的区域即为目前有利灰色成矿砂体的发育部位。在此基础上,运用沉积学及砂岩型铀成矿理论对研究区铀矿找矿方向提出了两点建议:新增青山口组为研究区主攻目标层位,且其赋矿段具有由南往北不断上移的变化规律;将河流相河道汇水-砂体叠置部位及末端沉积相变部位、古隆起和凹陷的衔接部位、具古隆起“鞍状沟谷”格局汇水地貌特征的部位作为研究区砂岩型铀矿找矿方向。本研究首次全面系统地阐述了松辽盆地南部青山口组的沉积充填特征,完善了该地区基础地质理论研究,同时对扩大研究区找矿空间,有效支持科研生产具有指导意义。

松辽盆地开鲁坳陷上白垩统姚家组与青山口组地层发育特征及铀成矿条件

松辽盆地开鲁坳陷找铀目标层主要为上白垩统姚家组和青山口组,二者同为红杂色建造,在区域上不易识别,层序格架不明,制约了找矿成果的扩大。文章通过岩性组合、地震界面追踪、测井相识别、生物化石组合、地球化学及重矿物分析指标等方法,初步识别出姚家组与青山口组的地层划分标志。结果显示:青山口组顶部以紫红色泥岩为主,下部为紫红色、灰色细砂岩、泥质中-粗砂岩夹薄层紫红色泥岩,地震相上表现为反射波连续性差、振幅小或中等、微弱的特征,测井曲线呈钟型、指型、箱型,风化指数(CIA)平均为57.16,重矿物以钛铁矿+石榴子石+重晶石+锆石为主;姚家组可分为上下两段,下段以褐红、砖红、灰色细砂岩、中砂岩、砂质砾岩为主,上段由一套灰绿、紫红色泥岩和灰白色粉砂岩、细砂岩、中砂岩组成,地震相上表现为反射波连续、振幅高或较高,底部中低振幅、中连续的反射同相轴等特征,测井曲线呈箱型、钟型,少量指型,风化指数(CIA)平均为65.22,底部风化指数(CIA)表现为突变增高,重矿物以锆石+石榴子石+白钛矿+锐钛矿+钛铁矿的组合为主。在此基础上,对姚家组与青山口组的铀成矿条件进行分析对比,研究认为,两者铀源主要来自松辽盆地南缘中、新生代火山岩和海西期、燕山期花岗岩,均具备充足铀源;青山口-姚家期均发育南西向北东展布河道,从上游至下游形成了冲积扇-辫状河-曲流河-三角洲-湖泊的典型沉积环境;青山口组及姚家组含矿灰色砂体中含有丰富的有机质、炭化植物碎屑、黄铁矿等还原剂,统计其有机碳含量为0.11%~0.56%,显示均具有较好的还原性;姚家组氧化带主要呈面状展布,余粮堡—钱家店及架玛吐—保康等地段成矿潜力巨大;青山口组氧化带呈环带状展布,奈曼、通辽—钱家店等地段成矿潜力较大。

陆相湖盆富有机质泥页岩中方解石脉成因及油气地质意义——以松辽盆地白垩系青山口组为例

基于岩心、岩石薄片观察分析,结合阴极发光、激光拉曼、流体包裹体、LA-ICP-MS原位U-Pb测年等技术手段对松辽盆地白垩系青山口组页岩储层中的方解石脉成因机制及油气地质意义进行研究。结果表明:①在宏观上方解石脉以顺层为主,呈透镜状、“S”形、叠锥状、羽状,在微观上分为向生式块状或柱状晶体结构和背生式纤维状晶体结构脉体。②块状方解石脉中的盐水包裹体均一温度为132.5~145.1℃,原位U-Pb测年绝对年龄为(69.9±5.2)Ma,表明青山口组烃源岩中成熟期和常规油的形成时期为晚白垩世明水组沉积期。纤维状方解石脉中的盐水包裹体均一温度为141.2~157.4℃,对应于烃源岩晚成熟期,U-Pb测年绝对年龄为(44.7±6.9)Ma,指示青山口组烃源岩的中高成熟期和古龙油页岩的形成时间为古近纪依安组沉积期。③向生式块状或柱状晶体结构方解石脉的形成与成岩成烃作用有关,脉体的形成经过了裂缝的开启、成脉流体充填和脉体生长3个阶段,构造挤压活动和流体超压是裂缝形成的诱导因素,成脉流体以短距离的扩散流为主,是一种有竞争的结晶生长模式。背生式纤维状方解石脉主要是在一种无竞争生长环境下由结晶力驱动形成的。研究认为,研究区青山口组富有机质泥页岩中的方解石脉对于松辽盆地构造活动、流体超压、泥页岩生排烃及成岩-成藏年龄具有一定指示意义。

松辽盆地三肇凹陷青山口组页岩中碳酸盐矿物成因研究

为了揭示陆相页岩中碳酸盐矿物对于页岩油气勘探与开发的意义,以松辽盆地三肇凹陷青山口组碳酸盐矿物发育的页岩为研究对象,通过薄片观察、X射线衍射(XRD)、碳氧同位素分析以及主、微量元素分析等实验方法,对碳酸盐矿物的类型及发育特征进行了深入分析,探讨了碳酸盐矿物生成的物质来源和成因机制,并详细说明了碳酸盐矿物发育如何影响页岩油气的富集。研究揭示三肇凹陷青山口组页岩发育三类方解石(生物壳体型碳酸盐、泥晶方解石、亮晶方解石)和两类白云石(泥晶白云石、细晶白云石)。通过稳定碳、氧同位素及主、微量元素的测试分析,表明研究区碳酸盐主要形成于咸化分层、缺氧还原以及中—高生产力的封闭湖泊水体环境中。不同类型的碳酸盐矿物成因各异,生物壳体型碳酸盐、泥晶方解石和泥晶白云石主要受生物化学作用控制,亮晶方解石和细晶白云石则是通过重结晶作用形成。岩石有机碳与岩石热解测定结果表明碳酸盐含量与总有机碳(TOC)含量呈正相关关系,TOC含量与生烃潜量(S_(1)+S_(2))具有正相关关系,表明陆相页岩中碳酸盐矿物发育的层段是优质页岩的发育层段。同时,与碳酸盐矿物相关的晶间孔和溶蚀孔的形成,为页岩中油气的聚集创造了储存条件。

松辽盆地古龙凹陷青山口组生排烃扩张微米孔/缝的发现及其意义

笔者等通过电子背散射、二次成像和能谱分析,结合薄片和反射显微镜观察,发现松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩中发育了大量由生排烃扩张形成的微米孔和微米缝。生排烃高压扩张微米孔的特点有:①一般只发育在超高压的页岩油储层中;②一般只发育在黏土质长英页岩中,纯黏土岩少见;③多为近圆形或半圆形,直径多在0.5μm到数微米,一般1~2μm,最大可达8μm;④孔缘一般为以绿泥石为主的黏土,形成不连续的圈环;圈环上缘的黏土多呈弧形或眉状,绿泥石化明显,在背散射图像中呈亮色;⑤孔内多有自生的纳米级葡萄状或豆渣状黏土,是构成封存油气的物质基础;⑥生排烃高压扩张微米孔可以组合成4种类型:即垂向联结成垂直的排烃烟囱型、垂向联结成倾斜的排烃烟囱型、水平联结成顺层的排烃管型和竖面上联结成更大的片状大孔型。排烃烟囱直或微曲,直立或倾斜;宽1~3μm,最宽可达200μm;高十几到30μm,最大可达1500μm;顶部多与顺层微米缝(或毫米缝)联结,是排烃烟囱的最终泄压和泄油气的总库;生排烃扩张微米孔孔隙度变化大,面孔率一般在5%~6%,局部面孔率最高可达39.66%。生排烃高压扩张微米缝的特点有:①一般只发育在超高压的页岩油储层中;②一般只发育在黏土质长英页岩中,纯黏土岩少见;③多以顺页理为主的微米缝为主;④略曲的张性缝,多呈锯齿状,绕过刚性矿物;⑤宽度多在0.5μm到数十微米;最宽可达150μm;⑥多与黄铁矿、白云石、磷灰石等自生矿物伴生;⑦多与生排烃扩张微米孔和排烃烟囱相连。生排烃扩张微米孔缝的形成动力主要有两种:一种是烃类流体的高压扩张力;第二种是烃类流体的化学溶蚀力。笔者等计算了形成这种生排烃微米孔和微米缝的压力,形成生排烃扩张微米孔从1500 m的44.74 MPa到2500 m深的74.81 MPa;形成生排烃扩张微米缝的排烃压力稍大,在相同深度比形成生排烃扩张微米孔大3 MPa。生排烃扩张微米孔缝与其他孔缝相连构成了一个储运网络,使储层的储集能力和渗透性大幅增加,是可动用储量的主要贡献者,为古龙页岩油的开发创造了有利条件。生排烃扩张微米孔缝的发现对于古龙页岩油的勘探开发具有重要意义,同时对于页岩油储层的研究具有启发作用。

页岩油储层核磁共振T_(1)-T_(2)谱响应特征及应用——以松辽盆地古龙凹陷青山口组为例

为明确松辽盆地古龙凹陷页岩油储层二维核磁共振响应特征,测试分析不同状态页岩T_(1)-T_(2)谱,结合孔隙流体动态响应特征建立T_(1)-T_(2)谱识别图版,并构建页岩孔隙油、水T_(1)-T_(2)谱信号幅度标线方程,计算不同状态页岩孔隙流体含量,探讨原位状态下不同孔隙流体含量主控因素。结果表明:古龙凹陷页岩油储层T_(1)-T_(2)谱可分为7个区域,能有效区分各种孔隙流体分布;页岩储层孔隙流体以毛细管束缚水为主,原始状态下,平均为20.95 mg/g,总油量相对较高,与常规热解油量具有良好相关关系,平均为9.67 mg/g;页岩油以束缚油为主,其次为吸附油,可动油较少,其中可动油最易散失,束缚油次之,吸附油和毛细管束缚水散失较少;原位状态下,页岩含油量主要受有机碳、黏土矿物和成熟度控制,总有机碳与黏土矿物质量分数越高,成熟度越大,含油性越好,吸附油随成熟度增大而逐渐降低。