南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组页岩含油性及烃类赋存特征

南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组发育优质湖相页岩层系,页岩油资源潜力巨大。前人针对该层系页岩含油性及烃类赋存状态的研究相对薄弱,可能是制约泌阳凹陷页岩油勘探突破的重要因素之一。以泌阳凹陷南部Y1井核三段Ⅲ亚段页岩为研究对象,通过岩石热解、多温阶热解、X射线衍射等地球化学分析技术,系统开展了页岩含油性、烃类赋存特征及影响因素研究。研究结果显示:核三段Ⅲ亚段页岩岩相组合主要包括长英质页岩相、云灰质页岩相和混合质页岩相,纹层结构发育。烃源岩类型整体处于好—优质范围,热演化程度处于生油阶段。有机显微组分以腐泥型为主,有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型。页岩含油性随埋深增大呈递增趋势,烃类赋存特征由中上部以吸附烃为主,过渡至下部以游离烃为主。碎屑矿物及有机碳含量是控制游离烃和吸附烃含量的主要因素。总体认为,核桃园组下部页岩含油饱和度指数整体高于100 mg/g,游离烃含量平均高于3 mg/g,具备较好的页岩油勘探开发前景。

南襄盆地泌阳凹陷渐新统核桃园组三Ⅲ亚段页岩油富集模式——以中部深凹带YYY1井取心段为例

南襄盆地泌阳凹陷渐新统核桃园组核三段是我国陆相页岩油率先取得勘探突破的层系,但因多种因素影响始终未能实现规模开发。为揭示泌阳凹陷中部深凹带核三段页岩油勘探开发目标层段,以页岩油风险探井YYY1井核三Ⅲ亚段系统取心段为研究对象,充分利用系统取心段现场分析结果,结合前人研究成果,在剖析系统取心段岩相、页岩油富集层段特征基础上,明确了页岩油富集模式与首选勘探开发目标层。结果揭示:YYY1井核三Ⅲ中—下段主要发育含有机质纹层状混合质页岩、富有机质纹层状混合质页岩、含有机质纹层状长英质页岩、富有机质纹层状长英质页岩、含有机质层状长英质页岩、含有机质块状泥质粉砂岩/粉砂岩、含有机质块状细砂岩7种岩相;依据游离烃S_1和油饱和指数OSI两个表征页岩油富集关键参数,结合核磁测井总孔隙度,共识别出8个页岩油富集层,单个页岩油富集层厚度介于5~20 m,累计厚度81 m。核三Ⅲ中段发育的富集层段均受原位滞留烃和高TOC邻层运移烃贡献共同控制,具源储一体和源储共存双重富集模式;核三Ⅲ下段发育的富集层段均受原位滞留富集控制,属源储一体的富集模式。核三Ⅲ中段第二个页岩油富集层是泌阳凹陷中部深凹带核三Ⅲ亚段页岩油勘探开发的首选目标层段,这一认识为泌阳凹陷页岩油勘探开发部署提供了重要依据。

南襄盆地泌阳凹陷陆相页岩气形成条件研究

参照美国海相非常规天然气—页岩气评价指标,首次对中国新生代陆相湖盆——南襄盆地泌阳凹陷核桃园组页岩气形成条件进行较系统地研究。综合研究认为,该区核桃园组页岩分布范围广,单层厚度大;有机碳含量较高;热演化程度与美国泥盆系盆地相当;含气页岩测录井响应特征明显;页岩储集空间类型发育微孔隙、微裂缝,储集性能较好;页岩气保存条件好;储层石英等脆性矿物含量高,易于页岩气储层压裂改造,具有较好的页岩气形成条件,资源潜力大,勘探前景良好。

南襄盆地泌阳凹陷油气成藏作用及成藏模式

南襄盆地泌阳凹陷发育有岩性、背斜和断块3类油气藏。对于自生自储型的岩性油气藏来讲,上翘尖灭砂体与鼻状构造背景的构造等高线近于正交,形成了大面积砂岩上翘尖灭或侧缘上翘尖灭岩性油气藏。此类油气藏大体有3期油气充注,但以中晚期充注为主。背斜油气藏油源为核桃园组二、三段烃源岩的混源,油气先后沿层状砂体向下二门背斜运移并聚集成藏。廖庄组沉积末期是古背斜+岩性油藏形成期;上寺组沉积末期的断裂活动改造了早期油气藏,并形成了新的断层+岩性油气藏。北部斜坡因北东向、北西向断裂活动形成大小不等、形态各异的复杂断鼻、断块圈闭。此类油气藏油气源自南部的深凹,廖庄组沉积前由深凹向北作侧向运移,廖庄组沉积后经断层向浅层运移,具有晚期成藏的特征。预测凹陷南部断裂陡坡带是岩性油藏的有利地区,东部是寻找背斜油藏的有利地区,北部斜坡带是断块油藏的有利地区。

南襄盆地泌阳凹陷陆相页岩油地质特征与评价

南襄盆地泌阳凹陷中部深凹区发育有淡水环境及咸水环境沉积的深湖—半深湖相页岩。该套页岩岩相复杂、类型多、变化快,可分为泥质粉砂岩、粉砂质页岩、隐晶灰质页岩、重结晶灰质页岩及白云质页岩,总体富含有机质,这为陆相页岩油的形成提供了充分的物质基础。研究区页岩具有纵向厚度大、横向分布广、有机质丰度高及类型好、热演化程度适中、脆性矿物含量高及含油气性好等特征,具备良好的陆相页岩油形成条件。在明确泌阳凹陷具备良好的陆相页岩油形成条件基础上,进一步开展了陆相页岩油地质评价方法的研究,提出了一套包含岩石学分析、地质多参数综合评价、有利区带评价等8项关键技术的地质评价方法,并明确了泌阳凹陷陆相页岩油富集的主控因素及有利目标区,进而优化部署页岩油水平井,取得了中国陆相页岩油勘探的重大突破,展示了中国陆相页岩油良好的勘探开发前景。

泌阳凹陷东南部核桃园组近岸水下扇与扇三角洲沉积特征比较及控制因素分析

南襄盆地泌阳凹陷南部陡坡带核桃园组发育大量的砂砾岩体。这些砂砾岩体与鼻状构造配置形成该凹陷重要的油气藏。但是，前人对砂砾岩体成因的研究一直存在较大的争议，主要争论集中于砂体成因是扇三角洲成因还是近岸水下扇成因。为了明确砂砾岩体的成因及平面展布，在高精度层序地层格架建立的基础上，主要利用对比的方法，从沉积相发育背景、沉积亚相及微相划分、钻测井特征、岩心特征、粒度分布特征及地震反射特征6个方面，对这两种相类型进行了总结对比，并对控制因素进行了初步的探讨。研究结果表明，边界大断裂的活动造成的断层陡缓程度的差别对工区砂体成因类型起着重要的控制作用。在平面上，断层较缓（55°～75°）的西部地区发育扇三角洲；而在断层较陡（75°～90°）的东部地区，则发育近岸水下扇。在地震剖面上，早期断层比较陡，易沉积近岸水下扇；晚期断层比较缓，易沉积扇三角洲。

南襄盆地安棚浅、中层系特低渗储层裂缝特征及其与深层系裂缝对比

利用野外露头、岩心、成像测井和薄片等资料,分析了南襄盆地安棚浅、中层系储层裂缝的发育特征,并与深层系裂缝特征进行了对比,最后分析了控制裂缝发育的主要因素。研究区发育有构造裂缝和成岩裂缝两种类型,以高角度构造裂缝为主,裂缝平均线密度为0.42条/m,裂缝高度通常小于0.40 m,平均为0.25 m,反映裂缝主要在层内发育。微观裂缝是沟通基质粒间孔和粒内溶孔的重要通道,它使储层孔隙的连通性变好。受喜马拉雅早期和晚期水平构造挤压应力作用,该区主要发育3组裂缝。其中,近东西向裂缝最为发育,其次为北东向和北西向裂缝。安棚油田裂缝的形成与分布受构造应力场、岩性、孔隙度、渗透率、层厚以及构造等因素的影响。在相同因素的作用下,安棚油田浅、中层系裂缝的成因类型、产状及发育特征和深层系具有相似性,但浅、中层系裂缝的发育程度略差于深层系裂缝。

南襄盆地泌阳凹陷烃源岩成熟度厘定及其意义

利用FAMM技术对取自南襄盆地泌阳凹陷15口钻井的19件核桃园组湖相烃源岩样品进行了成熟度厘定。结果显示,烃源岩的镜质体反射率(Ro)抑制程度显著,抑制校正值介于0.08%～0.39%,有机质类型越好,镜质体反射率抑制程度越高。19件烃源岩样品的成熟度均已处于生油窗内(等效镜质体反射率值介于0.58%～1.29%),而非镜质体反射率结果所反映的处于0.38%～1.05%。根据4个钻井不同深度段烃源岩的成熟度确定古地温梯度为36～45℃/km,成烃门限深度为1 800～1 400 m。核桃园组烃源岩成熟度的正确厘定,为合理评价泌阳凹陷石油资源潜力奠定了基础。

南襄盆地泌阳凹陷南部陡坡带隐蔽油气藏形成与分布

南襄盆地泌阳凹陷南部陡坡带不同地区发育了不同类型的隐蔽油气藏。双河地区形成砂岩上倾尖灭及断层—岩性复合油气藏;赵凹—安棚地区主要形成成岩物性封堵、上倾尖灭及透镜状浊积砂体油气藏;下二门地区主要形成断层—岩性复合油气藏;边界大断裂附近发现少量地层不整合油气藏和基岩潜山油气藏。控制该区隐蔽油气藏形成与分布的主控因素有古构造背景、油气疏导体系、生储盖组合等,其中,断层作为油气的疏导体系是影响油气分布的主要因素。

南襄盆地泌阳凹陷湖相碳酸盐岩烃源岩沉积环境的元素地球化学标志

通过电感耦合等离子体发射光谱和等离子体质谱等测试方法,对南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组湖相碳酸盐岩烃源岩进行了微量元素与稀土元素含量及指标的分析,讨论了湖相碳酸盐岩烃源岩岩石地球化学特征及其与沉积环境之间的关系。结果表明,研究区古近系核桃园组湖相碳酸盐岩烃源岩沉积期湖面升降频繁,干湿交替,但整体盐度偏高,属于厌氧的盐湖沉积环境。稀土元素存在明显分异,轻稀土富集、重稀土亏损、Eu亏损及Ce弱亏损特征,结合V/(V+Ni)比值确定其为偏还原的沉积环境。部分微量元素与稀土元素的环境参数与烃源岩有机质数量间存在密切联系,表明沉积环境对岩石有机质的富集与保存控制,水体盐度降低(整体偏高)及缺氧的还原环境为该套湖相碳酸盐岩烃源岩有机质保存提供了有利条件。

南襄盆地泌阳凹陷下二门油田核二段沉积微相研究

下二门油田核二段储层非均质性强,相邻井产能相差较悬殊。为确定各油组沉积微相分布和储层非均质性特征,文中基于岩心、测井和粒度等资料,对核二段进行沉积微相划分和微相特征分析,并对储层砂体的分布形态和展布以及砂体叠置关系进行探讨,认为核二段Ⅱ—Ⅴ油层组发育辫状河三角洲前缘亚相沉积,并可细分为水下分流河道、河口坝、远砂坝、前缘席状砂和分流间湾等5个沉积微相和浊积体相,其中水下分流河道、河口坝微相为研究区的有利相带。

南襄盆地中、新生代构造演化与油气成藏

运用平衡剖面原理和沉降史分析方法,对南襄盆地中、新生代的构造演化进行了研究。结果表明,南襄盆地经历了白垩纪基底差异裂陷、晚白垩纪—早新生代基底差异反转拗陷、古近纪玉皇顶组—核桃园组沉积时期基底差异裂陷、古近纪廖庄组沉积时期基底差异反转拗陷及新近纪基底整体拗陷5个演化阶段。构造活动控制了盆地沉积层序及生储盖层的发育,为油气运聚提供了动力来源,而构造变形的分带性是盆地内各凹陷油气分布与富集差异性的决定性因素。对比分析认为,泌阳凹陷古近系玉皇顶组是今后勘探应当重视的新层系。

成烃成藏定量研究及在泌阳凹陷的应用

石油生成后最初储存在烃源岩(泥质岩)的孔隙空间中,即烃源岩孔隙体积控制烃源岩的生油总量,当石油从烃源岩孔隙体积中排出后,在上覆岩层压实作用下,烃源岩(泥质岩)的孔隙体积将减少排出石油的相应体积,通过计算烃源岩孔隙体积及其变小量可以定量计算烃源岩的生、排油量。上覆岩层的剥蚀,会引起岩层有效上覆压力发生变化,由于砂岩具有弹性特征,有效上覆压力的减小必然会引起砂岩回弹,砂岩回弹增加的孔隙度不仅使地层孔隙流体压力降低,为石油运移提供动力,而且为石油聚集成藏提供了有利的储集空间。此方法在泌阳凹陷的应用表明,核桃园组到廖庄组沉积末为持续沉降加载增压的主要生油期,主要生油层段的生油量和总生油量均在50%以上;廖庄剥蚀期卸载所产生的砂岩回弹量及减压较大的桂岸、双河、侯庄、王集等地区是石油成藏主要有利区。

箕状凹陷坡折带成因及对同生断层和沉积的控制——以南襄盆地南阳凹陷为例

坡折带是沉积地貌突变的古构造枢纽带。南襄盆地南阳凹陷南部控凹铲状正断层在非平面上滑动造成凹陷北部盖层缓坡弯折,构成盆内沉积区域的分界线,是同生断层集中发育和沉积相发生突变的地带。特定的坡折带类型揭示了同沉积断裂的活动和分布特征,制约着沉积物的分散过程和砂体堆积。在不同的盆地演化阶段,同生断层与沉积相带控制着不同圈闭类型的形成。

泌阳凹陷核桃园组烃源岩有机地化特征及热演化成熟史

南襄盆地泌阳凹陷有效烃源岩层系主要发育在始新统核三下、上段咸水湖或盐湖相沉积时期,岩性主要为深灰、褐灰、灰色泥岩、钙质泥岩和白云质泥岩。核三下段和上段泥岩平均有机碳含量分别为1.60%和2.23%;核三下段干酪根类型主要为Ⅱ型,其次为Ⅲ型;上段主要为Ⅱ1型,其次为Ⅰ型和Ⅲ型,反映沉积环境的生标化合物以低Pr/Ph比值和高伽马蜡烷含量为特征;泥岩有机质成熟度Ro值介于0.5%～1.4%,主要处在生油阶段,现今门限深度约为1 820 m。在凹陷南部陡坡带和深洼区,核三下段底部最早在37 Ma达到生烃门限,对应的深度约为2 500 m,温度约为100℃;上段顶部最早在23 Ma达到生烃门限,对应的深度约为1 950m,温度约为90℃。核二段泥岩有机碳平均含量为1.85%,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ型为主,主体未进入成熟门限。

南襄盆地泌阳凹陷西部稠油地化特征及意义

精细刻画稠油地球化学特征,对其油源对比、成因乃至开发都具有一定指导作用。南襄盆地泌阳凹陷西部地区原油均遭受了中等以上级别的生物降解,规则甾烷和藿烷受到不同程度破坏,使得一些反映原油成因、成熟度的常用指标严重失效。通过对该区12个稠油样品地球化学特征的精细分析和研究,发现饱和烃中的伽马蜡烷、Ts、Tm以及长链三环萜烷的抗降解能力高于规则甾烷和藿烷,能较好地反映该区稠油地球化学特征。油源对比表明,该区核三下段原油均来源于核三下段烃源岩,而核三上段原油除来源于核三上段烃源岩外,不同小层段都有核三下段源岩不同程度的贡献。结合芳烃组成特征和参数,可以清楚地将研究区稠油划分成两类,并显示他们可能具有不同的生物降解机制。

南襄盆地泌阳凹陷隐蔽油气藏模式与富集规律

南襄盆地泌阳凹陷的形成和发展受控于南部2组深大断裂;优越的生油条件提供了丰富的油源,砂体发育,储集条件良好,有利的生储盖组合与多种圈闭模式配置关系良好,成藏条件十分优越。其隐蔽油气藏类型繁多,可划分为5类19种。平面上,受生油凹陷控制,呈环带状分布;纵向上,受温度、压力控制。其油气富集规律特点有:边界大断裂位移变换段是寻找大规模砂岩上倾尖灭油气藏的有利地区;继承性的沉积—构造斜坡是油气大规模运移的指向区,鼻状隆起是油气富集带;深凹区有利于寻找低位扇、白云岩油气藏和深盆油气藏;边界大断裂的两端受其几何样式影响,易形成滚动背斜油气藏。

南襄盆地地热系统构成及资源量预测:以泌阳、南阳凹陷为例

地热系统属于地质系统的一种,是指一个动态的,由相互联系的若干地热构成要素所组成的集合,这些要素包括热源、通道、水源、储盖层等,动态过程则主要包含热的传导与地下水循环。含油气盆地因其特有的形成演化过程而形成的构造、沉积以及水动力条件,使其具有形成大中型地热田的良好基础。本研究以南襄盆地为例,在区域地质研究的基础上,综合地震、测井、地化分析以及地温资料,分析了典型沉积盆地型地热系统的构成。结果表明:南襄盆地地热田热源以幔源热及壳源热为主,而区内可作为热源的喜山期岩浆岩不发育,规模小,热量多散失,不能作为本研究区主要热源;通道为边界深大断裂以及沉积盆地骨架砂体;热水来源为大气降水,其中盆地北面伏牛山山区、盆地南面桐柏山山区为大气降水汇集的重要场所;储盖层为中新生代沉积的古近纪、新近纪地层。综合这些要素与动态过程,本次研究揭示了典型的沉积盆地型地热田的地热系统构成方式以及聚热规律,在地热系统研究的基础上,并利用"体积法"计算了泌阳、南阳凹陷的地热资源量。

南襄盆地南阳凹陷核桃园组“源势相导”控藏作用

南襄盆地南阳凹陷核桃园组油气勘探实践表明,油气受“源势相导”共控成藏,即烃源岩、流体势、地质相和输导层的协同控制。“源控”作用表现为近源控藏,“相控”作用表现为高孔渗、优相控藏,“势控”作用表现为低界面势能控藏,“导控”作用表现为断层和优势砂体控藏。通过典型油气藏解剖结果显示,南阳凹陷核桃园组烃源岩、流体势、地质相的控油气作用的模式为“近源—低势—优相”,油气主要分布在中高势—中相区和中势—优相区,油气运移遇断层后向钝角方向呈胡同式侧向运移,富集于正向断块。白秋地区核三段的油气汇聚优于魏岗地区,因此是下一步的有利勘探区。

湖盆中心地带湖底扇砂体物源追踪及地质意义

湖盆中心地带湖底扇砂体物源方位具多向性,发育位置和层位具不确定性,规模和分布特点不一,确定物源方位成为掌握砂体发育规模、展布的关键。以泌阳湖盆中心地带程店湖底扇砂体为例,利用碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年技术,探讨其物源方位。分析结果显示:程店湖底扇区C1、B365井与侯庄三角洲区B155、B296井砂岩样碎屑锆石测点年龄数据分布具相似特征,碎屑锆石表面年龄主要集中分布在早白垩—中侏罗世峰期,年龄为120～140Ma,显示单峰特征。早白垩—中侏罗世两区锆石均显示两组类型:第一组锆石占主体部分,呈自形晶,并具典型的振荡生长环带,Th/U值介于0.21～2.94,暗示岩浆成因;第二组类型锆石相对较少,显示变质成因。同时在210～238 Ma、416～451 Ma、663～813 Ma、1 702～2 442Ma几个主要年龄区间亦具一定数量的碎屑锆石分布。结合区域地质背景,得出如下初步结论:程店湖底扇砂体与北部侯庄三角洲砂体为同物源沉积组合,显示南北向展布,源岩主体形成时代为早白垩—中侏罗世,对应燕山构造阶段;主体物源岩系为伏牛山燕山期花岗岩,含该时期热变质作用形成的变质岩系,同时前晋宁期、晋宁期、加里东期及印支期热事件形成的变质岩系或岩浆岩亦可能具不同程度的贡献。