全球天然氢气勘探开发利用进展及中国的勘探前景

在全球能源脱碳背景下,天然氢气作为一种一次能源,因其零碳、可再生的优点而备受关注,但中国目前还未开展专门针对天然氢气的勘探工作。通过介绍全球已知高含量天然氢气(体积分数大于10%)气藏的主要形成地质环境及成因类型,系统总结了天然氢气富集的有利地质条件,并结合国外天然氢气的勘探开发现状,评价了中国天然氢气的勘探前景。研究结果表明:(1)全球高含量天然氢气主要发育于蛇绿岩带、裂谷和前寒武系富铁地层中,且以无机成因为主,富铁矿物的蛇纹石化过程是天然氢气最主要的成因来源,其次为地球深部脱气和水的辐解。(2)优质的氢源与良好的运移通道是氢气富集的前提,而盖层的封盖能力是天然氢气能否成藏的关键要素;天然氢气作为伴生气时,传统盖层对其具备封盖能力,但当其含量较高时,传统盖层可能难以形成有效封盖;裂谷环境、蛇绿岩发育区以及断裂发育的前寒武系富铁地层是富氢气藏的勘探有利区。(3)国外多个国家和地区已制定了天然氢气的勘探开发和利用计划,其中,马里已实现天然氢气的商业开采,美国、澳大利亚也已成功钻探天然氢气勘探井。(4)中国高含量氢气区与富氢地质条件高度匹配,天然氢气勘探前景良好,郯庐断裂带及周缘裂陷盆地区、阿尔金断裂带及两侧盆地区、三江构造带—龙门山断裂带及周缘盆地区的天然氢气勘探潜力较大;中国应尽快开展天然氢气普查工作,加强氢气成藏过程研究和潜力评价,并进行勘探技术、开采分离技术和储运技术的攻关,为天然氢气的大规模开发利用做好技术储备。

干湿气候交替与内陆湖盆河流扇砂体的形成与分布——以鄂尔多斯盆地延长组为例

鄂尔多斯盆地是我国陆上最主要的油气盆地之一,三叠系延长组是该盆地的主要含油层位。本文通过大量野外露头及钻井岩芯观察与实测,结合室内鉴定分析,系统研究了延长组沉积时的古气候环境及沉积特征,取得了如下认识:①延长组沉积时期,气候具有三分性:早期为干旱环境;中期转变为温暖潮湿气候环境,生物繁盛,是烃源岩发育的最有利时期;晚期再次转变为半干旱—半湿润气候环境;②受干旱气候控制,延长组早期与晚期无大面积汇水区存在,洪水事件主导了盆地中心地区大规模砂体的形成与分布,尤其洪水的接力搬运与多次分选可能是造成延长组砂岩粒级普遍较细的主因;③延长组发育干旱与潮湿两种环境沉积模式,前者以低位域河流扇体系为特征,后者以湖侵期河流-三角洲-湖泊-重力流体系为特色;④干旱环境低位域河流扇砂体与潮湿环境水进域富含有机质泥岩相匹配,形成了延长组“满盆含砂、满凹含油”的特征。该研究发展了大型坳陷湖盆的沉积模式,对丰富陆相盆地沉积理论认识及指导油气勘探实践均有积极意义。

晚三叠世卡尼期梅雨事件(CPE)在陆相盆地中的沉积学响应——以鄂尔多斯盆地延长组为例

卡尼期梅雨事件(CPE事件)是三叠纪地球上最显著的气候突变事件之一,而气候环境突变对内陆湖盆沉积物特征具有重要控制作用。以我国陆上最主要的含油气盆地——鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例,在充分借鉴国内外有关全球古气候、事件沉积、陆相盆地烃源岩发育机理及异整合面等最新研究进展基础上,对延长组沉积与成藏问题重新思考与研究,取得了如下3点新认识:1)重新厘定了盆地上三叠统延长组卡尼期时限,明确了延长组CPE事件的沉积响应,认为卡尼阶底界大致相当于延长组长7与长8之间的地层界限,顶界相当于长4+5与长3之间的地层界限,CPE事件大致与“长7黑色页岩事件”沉积相对应;2)在卡尼期及CPE事件期间,延长组沉积期湖盆表现为“快速湖侵、震荡式缓慢湖退”特点,十分有利于优质烃源岩的发育;3)受卡尼期古气候及CPE事件影响,延长组内部发育上下两个由于气候环境突变而形成的异整合面,它们对油气分布均具有明显控制作用。该研究对于深入探讨延长组湖盆形成演化机理、沉积层序充填演化特征及指导油气勘探实践均有积极意义。

鄂尔多斯盆地长8油层组古地理环境与沉积特征

通过对地震、钻井资料的综合分析,认为延长组下部长8沉积时期鄂尔多斯湖盆可能不具有明显的"南陡北缓"的古地貌特征,也可能不存在大面积分布的半深湖—深湖环境。长8期湖盆古地形较为平坦,坡降不足0.1°或2m/km,气候较为干旱,湖泊水体为微咸水,水深小于10 m。具有如下特征的浅水湖泊三角洲为此时盆地的主体沉积类型:1)砂岩以中—细粒岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主;2)三角洲前缘延伸范围大(80～100 km),并频繁暴露;3)砂体主要为水下分支河道沉积成因;4)河口坝和重力流沉积不发育;5)吉尔伯特型三角洲具有的顶积、前积和底积三元结构在长8不发育。盆地南北古地形之间的显著差异出现在长8之后的长7早期,受印支运动及与盆地西南边缘毗邻的西秦岭强烈造山活动的影响,鄂尔多斯盆地的基底不对称挠曲变形,从而形成"南陡北缓"的盆地古地貌格局。从长7开始至晚三叠世末,盆内坡折带普遍发育,具有顶积、前积和底积三元结构的吉尔伯特型三角洲也就成为盆地内部最主要的沉积类型之一。

鄂尔多斯盆地延长期湖盆演化及其成因分析

鄂尔多斯盆地中—上三叠统延长组沉积时期,湖盆中心存在向西南方向逐渐迁移的特征早期湖盆中心在吴旗—富县一带,中晚期向南迁移至华池—黄陵一带。受湖盆底形变化影响,延长组发育的西南沉积体系与东北沉积体系具有此强彼弱不对称发育的特点,即西南沉积体系在延长组沉积早期向盆内延伸距离远,长7期以后显著退缩,而东北沉积体系则反之。印支晚期西秦岭强烈的造山活动对盆地产生的自西南向北东方向的挤压力,以及阴山地区垂向构造隆升作用引起盆地东北部的翘升,可能是导致湖盆中心迁移及延长组南、北沉积体系不对称发育的根源。

鄂尔多斯盆地环县地区长6沉积体系展布特征

岩矿资料表明,鄂尔多斯盆地西部环县地区延长组长6三角洲沉积体系物源来自西部。进一步的地震相研究表明,该三角洲沉积体系在虎洞一带分为两支,一支沿环县—樊家川一线呈东西方向展布,另一支顺洪德方向呈北东向延展,并在耿湾—罗卜塬附近与东北物源体系的安边三角洲交汇。

薄砂体预测的地震沉积学研究方法

立足砂泥岩薄互层地质背景下厚度小于λ/4(λ为地震子波波长)的单砂体地震储层预测,按照精细地层划分→砂体平面形态分析→砂体厚度预测的研究流程,提出地震沉积学研究思路。除曾洪流等倡导的地震沉积学研究规范涉及的井-震高精度层序格架、地震岩性分析(地震子波相位调整)、地层切片制作等核心研究内容之外,认为以细分岩性为基础的压实校正及古地貌恢复、邻层干涉压制、井-震联动的地层切片浏览、非线性地层切片等技术可准确预测薄砂体平面形态。在精细地层划分方面,地震同相轴的等时性分析技术有助于优选与地质等时界面吻合的同相轴作为层序界面,而基于精细合成记录制作和时深转换的井-震精细对比,可以实现高级层序界面的识别和追踪解释。薄砂层厚度预测方面,除常用的振幅-厚度分析技术和峰值频率技术之外,认为振幅-频率融合和遗传化神经网络技术等综合地震属性预测方法同样可以实现对薄砂体厚度的半定量或定量预测。该方法对准确刻画薄互层中的单砂体具有指导意义。

断陷湖盆重力流水道地震沉积学研究——以歧南地区沙一段为例

本文以歧口凹陷歧南地区沙一段为例,分析了断陷湖盆以沟道型砂质碎屑流为主体的重力流沉积的结构与构造、测井响应、地震相模式以及主水道的平面分布格局及纵向演化。研究发现:1以歧南地区沙一段为代表的陆相断陷湖盆重力流沉积至少包括砂质碎屑流、滑塌、浊流等3种成因沉积类型,以沟道化砂质碎屑流为主体,悬浮组分含量高。2断陷湖盆重力流水道横断面的地震相模式有U型或V型、碟片性、蠕虫型、纺锤型(透镜状)等4种类型,很可能依次与流体能量由强而弱的变化相对应。3构造活跃期湖盆底形较陡,沿洼槽发育的重力流水道窄而顺直,对下伏地层刻蚀显著;构造相对平静期湖盆底形平坦,水道宽度及弯曲度增大,对下伏地层侵蚀相对较弱。

岩性地层油气藏区带及圈闭评价技术研究新进展

立足“十三五”期间的研究成果,总结地质与物探相结合的方法,突出智能化技术应用,形成岩性地层区带评价、圈闭边界识别和有效性评价2项技术体系,①以断层/砂体输导体系定量评价、基于断层破坏程度细化分析的泥岩盖层有效性评价、地层不整合风化黏土层识别与封堵性定量评价为核心的源外岩性油气藏和地层油气藏区带评价技术体系;②形成以隐蔽层序界面识别与高频层序格架建立、基于多属性变时窗波形聚类为基础的沉积体宏观分布地震预测、基于稀疏理论地震反演和最小地震干涉分析的薄互储层预测等为核心的岩性地层圈闭边界识别与有效性评价技术。这些技术方法在推广应用后,为在相关盆地部署风险探井提供了有力的技术支撑。

对地震沉积学理论创新的认识

地震沉积学自创建以来,关于其理论基础和理论创新方面的讨论较少。文中在分析前人研究成果的基础上,结合勘探实践,认为作为一门利用地震资料研究沉积岩及其形成过程的新兴边缘学科,地震沉积学以现代沉积学和地球物理学的基本原理为指导,其理论创新主要体现在:①地震数据体揭示沉积体的平面几何形态比垂向形态更加容易;②地震反射同相轴具有穿时性,地震数据的频率控制了同相轴的倾角和内部反射结构。同时认为这2点是地震沉积学核心思想(发掘地震数据体中等时沉积界面上的地震地貌信息来研究沉积相、沉积结构和沉积演化)的重要依据。

鄂尔多斯盆地“崆峒山砾岩”成因初步分析

“崆峒山砾岩”是延长组在盆地西缘的相变产物,可能形成于延长组中晚期(长7-长1期),对应于鄂尔多斯西南缘前陆盆地形成期。其砾石成份以石灰岩砾石和砂岩砾石为主。通过与邻区前三叠系野外露头追踪对比,发现“崆峒山砾岩”中的石灰岩砾石与中奥陶统三道沟组灰岩特征相似,而石英砂岩砾石则与二叠系山西组砂岩特征相近,进一步的微观岩石学特征、稀土元素及微量元素特征对比结果证明了这一点。

坳陷湖盆斜坡区深水重力流水道地震响应及沉积特征——以松辽盆地LHP地区嫩江组一段为例

松辽盆地湖盆深水区重力流沉积广泛发育,由于资料分辨率低的限制,以往对其时空演化、内部结构方面的认识不清。基于高精度三维地震资料,利用90°相位转换、地层切片、光照显示等技术,研究了LHP地区下白垩统嫩一段湖盆深水斜坡上发育的重力流水道的地震特征以及水道的内部结构。结果表明:①嫩一段沉积时期,本区坡降为0.5‰~1.0‰,发育早、晚2套共9条迥然不同的水道系统。早期水道E—I处于整个重力流水道系统的下游近末端,为非限制性水道,宽度小于40 m,广泛发育决口分流水道,对下伏早期沉积侵蚀弱。晚期水道A—D处于重力流水道系统的中段,为限制性水道,其宽度为50~370 m,在曲流环发育部位宽度可达500 m,这类水道的下切深度可达20 m,剖面形态为U或V型,局部发育2~5 m高的天然堤。发育早、晚2套不同的水道系统可能与构造持续沉降导致盆地斜坡区的坡降变化有关。②坡降与水道曲率、深度与宽度之间均呈良好的正相关关系。③水道中细砂岩、粉砂岩包裹在优质烃源岩当中,具有形成岩性油气藏的良好条件,是今后重要的勘探领域。

鄂尔多斯盆地怀远运动不整合面与深层天然气勘探领域

为了明确鄂尔多斯盆地怀远运动不整合面的油气成藏意义及勘探前景,基于前人的研究成果,通过野外露头/岩心观察、测井资料分析,结合二维、新三维地震资料解释成果,研究了该盆地不整合面的时空分布特点、结构面特征及其与油气成藏的关系。研究结果表明:①该不整合面主要形成于早奥陶世弗洛期,广泛存在于中下奥陶统马家沟组下伏的贾汪组底部、三山子组顶部;相关构造作用持续时间约30 Myr;②盆地边部不整合面之上主要发育厚度不超过1 m的底砾岩、砂岩,盆地腹部不整合面之上主要发育薄层泥岩、泥质云(灰)岩及泥灰岩;③不整合面具有3层结构特征,自上而下为底砾岩层、古土壤层、碳酸盐岩风化及半风化层,其中碳酸盐岩风化及半风化层厚度介于20~90 m,发育溶蚀缝洞,可形成优质储层;④不整合面发育一系列大型沟谷地貌,下切下奥陶统-上寒武统;⑤不整合面可作为良好的烃类运移通道,并且在鄂尔多斯盆地古隆起范围与加里东运动不整合面汇合,有利于该盆地西侧地区不同来源的烃类再次沿其向东运移并聚集成藏。结论认为,与怀远运动不整合面相关的下古生界深层有望成为鄂尔多斯盆地一个重要的天然气勘探新领域。

晚古生代中国大陆与欧美地区植物群之间的差异及其原因

晚古生代同处于赤道或低纬度地带的中国大陆植物群与欧美地区同期植物群之间总存在一定的差异。中泥盆世—早石炭世维宪期，中国大陆以石松类的大量繁育和高度分异为显著特色，而同期的欧美地区植物群以古蕨类和前裸子植物为其主体；纳缪尔期—二叠纪，大量东亚型鳞木类植物及许多地方性植物属相继在中国大陆出现，使它和欧美植物群之间的差距进一步拉大。造成两地植物组分差异的主要原因可能与当时气候的经向变化有关（主要是两地距离古特提斯洋远近不同，从而导致湿度有别）。

甘肃省油气勘探开发现状及资源潜力

甘肃省有10余个沉积盆地含有油气,总资源量近47亿t,探明率只有13%,勘探开发潜力还很大。按未探明剩余资源量大小排序,资源潜力最大的是陇东地区,其余依次是酒西盆地、民和盆地、武威盆地、酒东盆地、潮水盆地、定西盆地、花海-金塔盆地及民乐盆地等。此外,甘肃省还有油页岩等非常规油气资源,分布于天祝县炭山岭、兰州市窑街和华亭县等地的油页岩探明储量达5.2亿t,同样具有较好的开发利用前景。

对phytolith汉译名的商榷

基于对ｐｈｙｔｏｌｉｔｈ一词内涵和使用沿革的回顾，笔者主张将其译为植结石，可以与动结石（ｚｏｏｌｉｔｈ）匹对，不主张将其译为“植物硅酸体”、“植物硅石”、“植物硅体细胞”和“植物石”。同样，一门新兴的边缘学科──ｐｈｙｔｏｌｉｔｈｉｃｓ可译为植结石学。

中国斯蒂芬期植物群的基本特征

重新定义后的中国斯蒂芬期植物群所对应的岩石地层单元只限于太原组下部晋祠段。该植物群以石松纲、楔叶纲、真蕨纲和种子蕨纲为主，也有一定数量的瓢叶纲和科达纲植物分子。尽管中国斯蒂芬期植物群与欧美同期植物群有一定共性，但二者差别仍很明显。

中国斯蒂芬期植物群的植物地理区系性质

以晋祠段为代表的中国斯蒂芬期植物群与欧美同期植物群有许多相同分子，但其中地方性植物分子比重较大，应属早期华夏植物群的一部分．该植物群与以太原组中上部为代表的Ｎｅｕｒｏｐｔｅｒｉｓｐｓｅｕｄｏｖａｔａ－Ｌｅｐｉｄｏｄｅｎｄｒｏｎｐｏｓｔｈｕｍｉｉ组合也存在一定差别，表现在典型的华夏植物群的重要成员尚未出现．

鄂尔多斯盆地环县地区长6沉积体系展布特征

岩矿资料表明，鄂尔多斯盆地西部环县地区延长组长6三角洲沉积体系物源来自西部，但蚀源区不大可能是沿大罗山—青龙山—窑山—炭山一线呈南北向展布的所谓“古陆梁”。进一步的地震相研究表明，该三角洲沉积体系在虎洞一带分为2支，一支沿环县—樊家川一线呈东西方向展布，另一支顺洪德方向呈北东向延展，并在耿湾—罗卜塬附近与东北物源体系的安边三角洲交汇。环4—环41一线以东的三角洲前缘是寻找岩性油藏的有利地区。

鄂尔多斯盆地西部晚三叠世原型盆地恢复及其改造演化

恢复鄂尔多斯晚三叠世原型盆地是评价盆地西缘上三叠统油气勘探前景的重要问题。研究认为,在三叠纪延长组沉积期,鄂尔多斯盆地西部受秦祁褶皱带和阿拉善古陆控制,六盘山西缘大断裂和贺兰山西缘断裂分别构成晚三叠世沉积盆地的西南与西北边界;走廊过渡区与盆地本部沉积具有连通性,形成向西开口、南深北浅、主体为北西-南东向的大型不对称坳陷盆地,银川盆地、六盘山盆地是鄂尔多斯盆地的一部分,盆地西缘前人所称的“南北古脊梁”不起沉积分割作用。延长组沉积期湖盆西部从南到北发育汭水河—镇原、景泰—环县、窑山—甜水堡和汝箕沟—盐定4个三角洲沉积体系,受不同物源影响,各体系沉积特征不同,并且经后期构造运动改造,在盆地西缘冲断带上盘残存不全。但在现今冲断带以东及其掩覆地区延长组保存较完整,延长组残余沉积分布广泛,勘探前景广阔。