New Insights into the Depositional Environments of Ordovician Carbonate Formations in the Yubei Area of Tarim Basin Based on Standard Microfacies Types

Objective The Yubei area is located in the mid-east Maigaiti slope of southwestern Tarim Basin, China, with an exploration history of several years. Recent exploration has preliminarily indicated that the Ordovician carbonate formations in this area have some oil and gas potential. Carbonate microfacies provides material basis for reservoir development, seal formation and hydrocarbon generation. Therefore, this work utilized the standard microfacies （SMF） types to study the microfacies of the Ordovician formations in the Yubei area in order to provide theoretical basis for the next exploration.

塔里木盆地玉北地区奥陶系鹰山组储层特征及岩溶模式

通过岩心观察、孔洞缝统计、测井、成岩演化等综合研究,指出玉北地区不同构造带之间奥陶系鹰山组风化壳储集空间类型及其性能存在较大差异,其中玉北NE向构造带鹰山组风化壳叠加多期岩溶,发育洞穴、孔洞、裂缝等多种储集空间,储集性能较好;平台区、玉东断洼区仅发育加里东中期Ⅰ幕岩溶,储集性能较差且多以裂缝+弱溶蚀孔为主;而鹰山组下部岩溶内幕在白云岩化作用下,发育大量顺层状溶蚀孔洞和裂缝性储层,但孔洞呈孤立状,连通性较差,未—半充填(油或方解石)。建立了该地区鹰山组岩溶储层发育模式,指出加里东中晚期—海西早期构造运动是控制古地貌、影响岩溶储层发育的主要原因。

塔里木盆地玉北地区奥陶系原油成因特征分析

玉北地区鹰山组原油为低凝固点、含硫、高蜡的中质油,饱和烃色谱正构烷烃分布完整,但色谱基线出现不同程度抬升,且原油非烃和沥青质碳同位素偏轻,族组分碳同位素发生倒转,表明该区原油经历了至少2期成藏过程,早期充注原油遭受生物降解作用后又与后期充注的高成熟原油相混合。地化分析主要表现为后期充注原油特征:弱植烷优势(Pr/Ph≤1.0),较高含量的伽马蜡烷(G/C30藿烷为0.24～0.4)及C35升藿烷/C34升藿烷>1.0的"翘尾巴式"特征,表明后期原油主要来源于还原—强还原生烃环境;正庚烷含量为46.47%～48.57%,C23-三环萜烷优势,较高的三环萜烷/藿烷,指示其生油母质为菌藻类;较高的庚烷值及四甲基萘指数表明原油处于高成熟演化阶段,推测来源于寒武系烃源岩。

塔里木盆地玉北地区断裂特征及控制作用

塔里木盆地玉北地区经历过多期构造运动,构造复杂,断裂带发育。结合新三维地震和区域地质资料进行综合分析,结果表明,该地区断裂系统样式多,具有多期形成及继承叠加改造和平面展布分区分段的特征。中寒武统地层之下断裂样式多为基底卷入型,之上多为沿中寒武统膏盐层的盖层滑脱型,主要形成于加里东和海西期,喜山期活动较弱;自东向西断裂活动、期次有差异,东部断褶区加里东中晚期活动强、幅度大,西部海西晚期活动强,且在玉北7、玉北1及玉东3断裂带形成2期断裂叠加区;断裂带是油气运聚的最有利方向,控制储层发育及油气聚集。该研究对指导玉北地区油气勘探具有重大意义。

玉北地区下奥陶统白云岩岩石学、地球化学特征及成因

通过岩心、薄片、扫描电镜、阴极发光、微量元素、同位素和包裹体测温等分析手段,对玉北地区下奥陶统白云岩岩石学特征、地球化学特征及成因进行研究。结果表明,该区白云岩主要由细晶、自形-半自形白云岩和细-粗晶、它形白云岩以及鞍形白云石充填物构成。白云岩的晶粒大小并不反映成因,反而是晶体结构特征(曲面-它形晶和平面-自形、半自形晶)与成因关系密切。细晶、自形-半自形白云岩具有高Sr、低Fe、Mn含量的特征以及与早奥陶世海水相似的O和C同位素组成,总体属于浅埋藏早期与海水有关的低温白云石化作用的产物。细-粗晶、它形白云岩的Sr含量较低而Fe和Mn含量相对较高,O同位素值明显偏负,包裹体测温结果显示部分样品具有较高的均一温度和盐度值,结合区域构造演化背景,认为该类白云岩以浅埋藏晚期到中埋藏阶段的高温白云石化为主,局部受热液改造,云化流体主要来自于地层中封存的海源卤水。鞍形白云石充填物有两期,一期与热液成因的基质白云岩形成时期相近,另一期则可能与二叠纪的岩浆期后热液有关。

塔里木盆地玉北地区断裂构造差异变形及其控制因素

为揭示断裂构造差异变形特征及其成因机制,在二维和三维地震资料精细断裂解释的基础上,对塔里木盆地玉北地区断裂构造分层、分期和分区发育强度差异性进行了研究。结果表明:纵向上,断裂可以分为以逆冲构造为主的盐下基底构造、以盖层滑脱为主的盐上下古生界、以断层相关褶皱为主的上古生界和新生界4个构造层,自盐上下古生界至新生界构造变形总体逐渐减弱;平面上,玉北地区东部断裂活动更为强烈,以叠瓦冲断构造为主,次级断裂更为发育,密集分布,而玉北地区中西部冲断作用较弱,以逆冲滑脱、高角度逆冲构造为主,次级断裂不太发育,相对分散分布;断裂演化时间上,加里东中期玉北地区东部断裂活动强,中西部断裂活动较弱,加里东晚期—海西早期、海西晚期东部断裂相对稳定,中西部断裂活动相对较强,反映断裂活动自东向西的迁移特征;断裂构造发育位置、走向和分布受先存基底构造、构造应力场背景和膏盐岩滑脱层等共同控制;加里东中期断裂主要密集发育于先存基底构造薄弱带,受SE向挤压应力控制,断裂沿中、下寒武统由NW向朝SE向被动逆冲,形成多排NE向差异分布的逆冲断裂带。

塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组白云岩类型及成因

塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组发育粉-细晶自形白云岩、中晶自形-半自形白云岩、粗晶自形-他形白云岩三种白云岩类型。粉-细晶白云岩具纹层状构造,稀土元素配分模式、总稀土含量与同期灰岩相似,氧同位素组成与同期海水成因的白云岩相近,表明白云岩化流体为同期海水,较高的盐度指数指示了相对浓缩的海水条件,较低的有序度值反应出快速的白云岩化过程,为准同生白云岩化的产物,白云石晶间均匀充填富Fe、富Si及高^(87)Sr/^(86)Sr比值的陆源物质,表明玉北地区在蓬莱坝组粉-细晶白云岩沉积期由于相对海平面较低从而受到陆源物质混入的影响。中晶白云岩和粗晶白云岩的稀土元素配分模式、总稀土含量、^(87)Sr/^(86)Sr比值等与同期海水特征相似,表明白云岩化流体为海水,可见残余颗粒结构,成岩温度较低,埋藏较浅,为埋藏的海水以及沿原始颗粒灰岩的粒间孔及可能存在的裂缝等通道向下运移的海水提供的Mg^(2+)导致的白云岩化,后期重结晶作用破坏了粗晶白云岩中的残余颗粒结构并导致其Fe、Mn含量及成岩温度、有序度值高于中晶白云岩,Sr含量及δ^(18)O值低于中晶白云岩。部分中-粗晶白云石边缘可见加大边,表明后期存在少量他源流体导致的次生加大作用。

基于频谱分解的蚂蚁追踪裂缝检测技术在玉北地区的应用研究

不同裂缝检测方法对不同尺度、不同成因类型的裂缝检测能力不同。蚂蚁追踪裂缝检测算法是目前一种非常有效的断裂和裂缝识别技术。为了降低地震数据中某些频带范围的噪声对该算法的影响以及探索其能够识别的裂缝类型,本文采用基于频谱分解的蚂蚁追踪裂缝检测技术对玉北地区奥陶系鹰山组岩溶缝洞型储层进行裂缝检测。实际应用结果与钻井、岩心、成像测井、地层倾角测井等资料揭示的信息进行交互验证,表明该方法能够识别因地层挤压而产生的构造裂缝,且识别精度与全频带地震数据计算结果相比得到有效提高,同时也证实了该方法的有效性和实用性。

塔里木盆地玉北地区中-下奥陶统储集体断裂与裂缝特征

通过薄片、岩心观察结合成像测井以及三维地震等资料对玉北地区鹰山组海相碳酸盐岩储层进行了研究,认为此区域虽然剥蚀严重,大范围缺失上奥陶统,但并非典型的风化壳型储层,具有明显的断控型岩溶储层特征。储集空间主要为小型溶蚀孔洞-裂缝,且区域上明显受到断裂系统控制。文章从宏观角度分析了玉北地区断裂发育的期次和构造样式以及有效缝的走向,之后转入微观裂缝特征的研究,最后探讨裂缝与储层改造的关系。研究认为地表水沿断裂下渗溶蚀是储层改善的关键,埋藏环境下的成岩作用(深部热液溶蚀、有机酸作用)对储层存在影响,但并非储集空间形成的主要因素。玉北地区奥陶系全井段裂缝型储层都发育,尤其在顶部风化壳和底部云灰岩性过渡段裂缝发育,其东部断褶区中构造层发育的北东向盖层滑脱型逆冲推覆断裂系统,与下构造层中发育的北东向直立走滑断裂带位置相近,在东部断垒带共同构成了油气运移通道,使之成为玉北地区裂缝-孔洞型储层发育的优势地区。

玉北地区奥陶系碳酸盐岩碳氧同位素特征及成岩环境分析

基于大量碳、氧稳定同位素(δ13C,δ18O)数据,利用岩心分析、岩石薄片单偏光、阴极发光以及扫描电镜等实验方法,结合玉北地区成岩环境特点,研究了该区奥陶系各类成岩环境的地球化学特征。研究结果表明:玉北地区奥陶系碳酸盐岩都是在稳定的海相环境中形成的,且基本上保持了原始环境的碳、氧同位素组成,其成岩埋藏深度经历了先上升后下降的过程,沉积地层由鹰山期至良里塔格期,对应着海平面的上升。用Z值作为定量指标来解释古盐度的相对变化精确度较低。三大类成岩环境中,近地表成岩环境的δ13C和δ18O普遍较高,表生淡水成岩环境的δ13C和δ18O普遍较低,中—深埋藏和热液成岩环境的δ13C和δ18O介于前两者之间。

玉北地区深井快速钻井技术

玉北地区是中国石化西部地区的重点勘探开发区域,玉北1井在奥陶系鹰山组地层钻遇良好油气显示,但该地区古近系膏岩层易蠕变缩径、二叠系火成岩地层易垮塌掉块、古生界地层可钻性差,导致钻井过程中复杂情况多、机械钻速低、钻井周期长。为此,通过处理分析测井资料和岩心三轴应力测试数据,建立了玉北地区地层压力剖面和地层可钻性剖面。利用地层压力剖面对井身结构进行了优化,利用地层可钻性剖面优选了钻头,利用优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行了复合钻井试验。根据不同地层的特性和失稳机理,优选出了强抑制性聚磺钻井液和强抑制非渗透钻井液2种防塌钻井液。钻井实践表明,采用优化后的井身结构,利用优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行复合钻井,使用优选出的防塌钻井液,钻井过程顺利,没有出现缩径、阻卡和垮塌掉块等复杂情况,平均机械钻速提高了22.6%～28.6%,单井钻井周期缩短了47.00～90.78d。

塔里木盆地玉北地区埋藏史及热史分析

根据地层分层数据和古热流分析,对塔里木盆地玉北地区的5口代表性钻井进行了埋藏史、热史的模拟与分析,探讨了研究区烃源岩的热演化成熟过程,初步划分了烃源岩的成熟阶段和生烃期次。研究结果认为:玉北地区寒武系-泥盆系沉积时期,具有多次沉积埋藏和隆升剥蚀的交替;泥盆系沉积之后,石炭-二叠系呈现沉积埋藏的特征;中生代在玉北地区东部少量沉积三叠系,随后被剥蚀,而在中西部发生沉积间断;进入新生代,地层持续沉积,且沉积速率呈现增大趋势。研究区寒武系烃源岩自沉积以来成熟度演化相对连续,奥陶纪时进入生烃门限,成熟时期较早;志留-泥盆纪,受海西早期运动的影响,发生隆升剥蚀作用,烃源岩演化变缓;石炭-二叠纪受控于区域上持续稳定的地层沉积与广泛发育的火山活动,研究区寒武系烃源岩进入中高成熟阶段;由于喜马拉雅造山运动的远程效应,新生代研究区持续沉降,形成巨厚沉积,烃源岩成熟度达到高-过成熟,为天然气生成阶段。

塔里木盆地玉北地区奥陶系沉积相与沉积演化模式

在塔里木盆地玉北地区奥陶系层序地层格架建立的基础上,通过对岩心、钻井、测井、地震及古生物等相关资料分析,以地震地层学和海相碳酸盐岩沉积模式为指导,对玉北地区奥陶系沉积相进行详细的研究,结果表明研究区奥陶系可划分为台地潮坪、局限台地、开阔台地、台地边缘、陆架内缘斜坡和陆棚等6种沉积相,并明确了研究区奥陶纪各期沉积相平面展布特征,总结了纵向上的沉积演化规律为:早奥陶世早期发育台地潮坪相;早奥陶世晚期随着海平面的持续缓慢上升,过渡为局限台地相;中奥陶世演化为开阔台地相;晚奥陶世早期演变为斜坡相,至晚奥陶世中晚期则发育陆棚相沉积体系。综合考虑古地理沉积环境、沉积相平面组合规律及控制因素,建立了玉北地区奥陶系沉积演化模式。

玉北地区中下奥陶统储层主控因素分析

玉北地区奥陶系鹰山组和蓬莱坝组作为主要储层,发育有裂缝型、裂缝-孔洞型和孔洞型3类储层,在空间展布上具有"东西分异、上下分层"特征。在岩心观察、成像测井、薄片及物性等资料分析基础上,结合扫描电镜、碳氧同位素测定结果,深入探讨玉北地区中下奥陶统储层的主控因素,结果表明:断裂、裂缝作为重要的疏导体系促进地层内幕岩溶储层发育,古地貌控制岩溶储层发育的有利相带,东西差异的断裂活动和岩溶相带分布决定了区域上东西分异的储层特征;原岩性质对鹰山组上下段发育不同储层类型起到了关键性作用,深部热液活动在早期基底断裂的疏导作用下对蓬莱坝组储层起到了良好的改造作用;原岩性质和热液活动的共同作用致使奥陶系储层出现上下分层的特征。最后综合多种储层受控因素,对玉北地区中下奥陶统储层发育模式进行探讨。

塔里木盆地玉北地区玉东3断裂带构造转换特征分析

通过对塔里木盆地玉北地区最新的三维地震资料进行解释分析,运用断层的位移-距离分析方法,探讨了玉东3断裂带的转换带特征,并分析了转换带形成的三个阶段。玉北地区断裂发育,主要为北西走向。由北向南,玉东3断裂带从北东段到南西段断层倾向由SE向逐渐变为NW向,根据这种变化及其剖面组合关系,采用Morley对转换带的分类方案,确定在转换段内形成了聚敛叠覆型转换带。转换段的转换带传递了北东段断层和南西段断层的位移量,使玉东3断裂带的总位移量保持一致。该转换带的形成演化主要经历了孤立逆断层、转换带形成和转换带复杂化等三个阶段。

塔里木盆地玉北地区奥陶系储层流体包裹体特征及油气成藏史

通过对玉北地区奥陶系储层流体包裹体进行岩相学观察、显微荧光光谱分析和显微测温分析,研究油气充注特征,划分油气成藏期次并确定其成藏时间.结果表明玉北地区奥陶系存在3幕2期油气成藏:第1期发生在海西晚期283~252 Ma,可分为2个幕次油气充注,其中第1幕(283~272Ma)以低成熟度油气成藏为主,第2幕(268~252 Ma)油气大规模成藏,具混源充注特征;第2期发生在喜马拉雅中-晚期16~3 Ma,主要以高成熟的油气成藏为主,油气成分较均一.在两期油气成藏中,海西晚期油气成藏规模大,为主成藏期.结合区域构造演化历史分析玉北地区奥陶系油气成藏史.

塔里木盆地玉北地区中-下奥陶统碳酸盐岩成岩作用类型及演化

为恢复塔里木盆地玉北地区中-下奥陶统碳酸盐岩的成岩演化历史,通过岩芯观察、薄片观察、地球化学分析等工作,针对溶蚀作用、白云石化作用、硅化作用和破裂作用等开展研究,并将成岩历史划分为4个阶段。由于海平面的波动,地貌高部位在相对海平面较低时短暂地暴露在地表,以颗粒结构为主的灰岩在沉积后不久发生准同生溶蚀作用,形成顺层发育的溶洞及结构选择性溶孔等。主要发育于早成岩阶段的白云石化作用增强了岩石的抗压实压溶能力,有利于孔洞的保存;此外,早成岩阶段的加里东中-晚期及海西早期构造运动导致裂缝较为发育,但由于经历了复杂的压实及胶结作用过程,裂缝多呈封闭或充填状态,未形成有效的储集空间。中成岩阶段的热液活动以产出具波状消光和鞍形结构的白云石和黄铁矿为特征,热液活动总体上较弱,对先期形成的孔洞和裂缝具有轻微的充填破坏作用。晚成岩阶段的硅质流体及钙质流体活动部分地充填早期的孔洞,在区域内对储层具有破坏作用;晚成岩阶段的海西晚期及喜山期裂缝活动弱于早成岩阶段的裂缝活动,但由于经历的成岩改造作用较弱,这些晚期裂缝多为开启状态,在喜山期油气调整阶段具有一定的输导和储集作用。

玉北地区奥陶系碳酸盐岩风化壳岩溶储层特征及其主控因素

利用测井解释数据、岩心及薄片观察结果,分析塔里木盆地玉北地区奥陶系碳酸盐岩风化壳岩溶储层特征、分布规律及其主控因素。结果表明:玉北地区奥陶系碳酸盐岩主要发育加里东中期和海西早期风化壳岩溶,鹰山组是风化壳岩溶最为发育的地层。储层垂向分布于水平潜流带高角度溶缝、半充填的溶蚀孔洞、粒间溶孔和晶间溶孔,以及垂直渗流带半充填的高角度溶缝和中小型溶蚀孔洞;储层平面分布于岩溶高地和岩溶斜坡古地貌单元,发育滑塌堆积物、溶洞、溶孔和溶缝等储集空间。研究区裂缝发育,与溶蚀孔洞相互沟通,明显改善碳酸盐岩储层的渗透性能。加里东中期—海西早期构造运动导致的地层长期暴露剥蚀、断裂活动和裂缝发育是风化壳岩溶储层形成的主要原因,东部断裂带鹰山组碳酸盐岩为勘探首选目标。

塔里木盆地玉北地区蓬莱坝组鞍形白云石地球化学特征

根据岩相特征将玉北地区蓬莱坝组白云岩分为粉细晶基质白云岩、粗晶基质白云岩和鞍形白云石充填物。鞍形白云石充填物各类地化特征都与粗晶基质白云岩相似,是粗晶基质白云岩自身溶解后又在缝洞内形成的一种再沉淀,应该属于白云石胶结物,而与交代灰岩作用无关。高温、高盐度的地层卤水应该是鞍形白云石充填物形成的主要成岩流体。微量元素方面,粉细晶基质白云岩的Sr含量明显高于粗晶基质白云岩和鞍形白云石充填物,而鞍形白云石充填物的Ba含量远远高于基质白云岩和粗晶基质白云岩;Mg/Ca比方面,三者差别极小;鞍形白云石充填物与基质白云岩稀土含量都很低且配分曲线特征相似,稀土分异程度相近;包裹体测温、测盐显示鞍形白云石充填物与基质粗晶白云岩在流体性质上存在重叠,表明其在流体性质上存在对基岩的继承性。

塔里木盆地玉北地区断裂带控藏特征研究

从解剖塔里木盆地玉北地区玉北1断裂带构造特征与油气源入手,重点分析影响玉北1奥陶系油气藏产量(停产前油气累计产量)的主要地质条件,如钻井所处的鹰山组顶面(T57)的构造位置、鹰山组孔洞缝型储层发育特征、鹰山组T57界面主次级逆冲断层的变形强度以及油气藏与断层之间的距离等;同时,对同处玉东3断裂带上钻探的玉北3和玉北3-1井失利原因开展对比分析。分析认为,玉北地区奥陶系油气成藏富集主要受鹰山组顶面的构造位置及其优质储层的共同作用,其中构造位置是油气藏产量更为重要的控制因素。构造位置过高可能导致其缺失巴楚组泥岩段优质盖层以及海西晚期断层断开层位过高,保存条件差是玉东其他断裂带钻井未获油气的主要原因。