冀北坳陷中元古界洪水庄组页岩油勘探前景探讨

为评价冀北坳陷中元古界洪水庄组页岩油勘探前景,对钻井岩心和露头剖面典型样品开展热解、基质孔隙度与渗透率、压汞+氮吸附、氩离子抛光+扫描电镜、X衍射全岩矿物等分析,综合前人分析与研究成果,剖析了洪水庄组页岩油形成条件,估算了页岩油资源潜力并探讨勘探前景。冀北坳陷洪水庄组中部潟湖相黑色泥页岩厚度主要介于35~55 m,有机质类型以Ⅱ1、Ⅱ2型为主,为一套富有机质的好—极好烃源岩,等效镜质体反射率处于0.80%~1.25%;基质孔隙度主要介于1.0%~8.0%,基质渗透率介于(2~100)×10^(-6)μm^(2),孔隙以孔径大于50 nm的无机孔缝为主;恢复后热解游离烃S1主要介于1.60~6.50 mg/g,残余气态烃介于0.13~0.24 m3/t,具有较好的含油气性;脆性矿物含量平均介于61.9%~72.3%,具备良好的可压裂改造性。冀北坳陷洪水庄组富有机质页岩型页岩油地质资源量约为12×10^(8)t,可采资源量为0.72×10^(8)t,具备针对洪水庄组富有机质泥页岩开展页岩油勘探的资源基础,具有较好的基质型页岩油勘探前景。

冀北坳陷雾迷山组的成岩作用及成岩相特征——以辽宁省凌源县魏杖子剖面为例

对冀北坳陷中新元古界的地质工作早在上个世纪七、八十年代就已展开,但多侧重于岩石学、地层学和油气地质方面的研究,成岩作用和成岩相的研究相对薄弱。以辽宁省凌源县魏杖子剖面为例,利用岩矿测试资料,对研究区雾迷山组地层的成岩作用、成岩相进行研究,划分出7种基本成岩作用类型,并根据成岩组构、强度、序列及岩性特征,划分出5种成岩相类型。依据对各成岩相储集性能的分析,认为埋藏古岩溶-埋藏胶结和构造破裂-埋藏胶结成岩相具有相对重要的储集意义,并据此对雾迷山组有利储集层进行评价。

碳酸盐岩地球化学特征与沉积环境判别意义——以冀北坳陷长城系高于庄组为例

冀北坳陷长城系高于庄组碳酸盐岩沉积发育,可分为浅水台地和深水台盆两大相区以及5种不同类型的相带。在对碳酸盐岩样品测试结果分析的基础上,利用相关性分析对其元素和组分的富集规律及环境意义进行了探讨。分析表明,该区地球化学特征与原始沉积环境有着极为密切的关系:Ca/Mg比值在以白云岩为主的潮上蒸发环境最低,从潮间带到斜坡相逐渐升高,在以灰质白云岩为主的深水盆地相最高;Na在潮上带含量最高,潮上带超盐环境有利于白云岩化作用的发生和Na的保存;Mn和Fe在潮间带含量最高,在台盆环境较低;Al,K,V,P和Ti的含量从浅水到深水环境总体呈增加趋势,可以指示古水深及海平面的变化;Sr主要赋存于方解石矿物中,从浅水台地到深水台盆,Sr的含量和1000Sr/Ca比值呈增加趋势,潮上带和潮间带较高的Sr和1000Sr/Ca比值主要是因为潮上带和潮间带叠层石白云岩较潮下带发育,而该类岩石的主要造岩生物蓝绿藻对Sr具有相当的浓缩作用,以致Sr含量出现高值。上述特征表明碳酸盐岩的地球化学特征可作为沉积环境判别的有效标志。

冀北坳陷中—上元古界烃源岩特征及油苗、油源分析

冀北坳陷位于燕山褶皱带中段，面积约7000km^2，沉积了巨厚的中—上元古界海相碳酸盐岩夹碎屑岩层，总厚度愈8000rn。生油岩层系多，厚度大，有下马岭组、铁岭组和洪水庄组三套好烃源层，高于庄组和雾迷山两套较好烃源层。有机质类型好，有机质主要为Ⅰ～Ⅱ．型。有机质丰度高，下马岭组和洪水庄组页岩TOC高2．39％～2．84％，铁岭组和高于庄组碳酸盐岩TOC可达0．31％和0．23％。古地温低，有机质热演化程度相对低，雾迷山组及上覆地层多处干生油阶段。区内已发现油苗点76处，油苗以液态原油为主，均具有原生特点，蓟系油苗中微量元素同位素年龄测定为1253±220Ma。冀北坳陷内党坝凹陷面积3100km^2，原始有机质丰度高，烃强度大，已发现三个遭到破坏的古油藏。党坝凹陷有中生界和古生界作盖层，对油气保存十分有利，是寻找中上元古界原生油气藏的最有利地区。

元素地球化学特征在识别碳酸盐岩层序界面中的应用——以冀北坳陷中元古界高于庄组为例

元素是组成岩石矿物的基本单元,它们对环境的变化极为敏感。地层中元素的分配及比值变化、组合都在一定程度上纪录着古沉积环境的演化历程,这些对恢复古沉积环境,研究海相碳酸盐古盐度、海平面相对变化具有重要的指示意义。利用元素地球化学特征对冀北坳陷中元古界高于庄组层序地层单元进行研究,发现在古气候的影响下,古盐度、相对海平面变化与碳酸盐中的元素含量及有关元素比值呈现明显的旋回变化特征。其中Sr/Ba比值法与硼法判别精度相对较高,可以作为识别和划分碳酸盐岩层序界面的有效标志。

冀北坳陷中上元古界中的油气活动--以双洞背斜为例

冀北坳陷双洞背斜为一被破坏了的古油藏:铁岭组灰岩中广泛分布的油苗、沥青和油气包裹体指示地质历史时期本区大规模的油气活动。灰岩中发育多期含油气包裹体的方解石脉,说明本区经历过多期构造运动,且每次构造运动都伴有较大规模的油气活动,构造运动使古油藏发生调整和破坏。冀北坳陷中-上元古界勘探的关键是有否好的盖层和保存条件,中-上元古界上覆地层古生界和中生界均未遭受严重破坏的地区为勘探远景区。

冀北坳陷长龙山组沉积相与地球化学特征研究

通过对野外剖面、室内薄片资料的研究和岩性特征及相标志的分析认为,长龙山期海侵范围急剧扩大,形成了一套成熟度较高的滨浅海相碎屑岩沉积,可划分为无障壁海岸和浅海陆棚2个相区:前者主要发育在下部,进一步可细分为前滨、近滨2种亚相;后者主要发育在上部,以滨外陆棚亚相为主。地球化学特征分析表明,微量、常量元素平均质量分数具有相同的变化规律,且所反映的沉积环境与宏观结论相一致,表现为前滨较高,至近滨骤减,在滨外陆棚激增,这与近滨沉积期海平面发生较大幅度的下降及整个长龙山期有大量陆源物质侵入直接有关。上述分析讨论为进一步研究该区沉积相特征及有利储集相带的预测奠定了基础。

燕山地区冀北坳陷雾迷山组地球化学特征

燕山地区冀北坳陷雾迷山组为碳酸盐岩潮坪沉积,进一步分为潮上带、潮下带、潮间带3个亚相和上潮间带、下潮间带、潮下高能带、潮下低能带4个微相。利用因子分析法对微量元素和氧化物的富集规律及其环境意义进行了探讨。研究表明,该区碳酸盐岩受陆源浑水沉积的影响,而且地球化学特征与沉积环境有着极为密切的关系。无论是微量元素还是氧化物,其含量大多数都由潮上带—潮间带—潮下带呈明显增大的趋势。随着水体加深,对碳酸盐岩沉积环境较敏感的Sr,B含量及Sr/Ba,Sr/Ca,Mn/Fe值也由潮上带至潮下带逐渐增大。上述特征不仅表明该区地球化学特征可作为相分析的重要标志,也说明野外地层和沉积相划分的准确度较高。

辽西-冀北坳陷中-上元古界油源及成藏期分析

利用有机地球化学分析技术,研究了辽西-冀北坳陷中-上元古界沥青、油苗显示相对集中的地层(雾迷山组、铁岭组和下马岭组)油气的来源、成熟程度与成藏期次。研究表明,区内中-上元古界部分地层有机质丰度较高,具备油气生成的物质基础,源岩多达到成熟-高成熟的演化阶段,是中-上元古界油气的主要贡献者。中-上元古界储层中存在大量类型各异的油气包裹体,根据油气包裹体的产状与光学特征可以判定它们分属不同地质时期储层流体活动的产物,指出中-上元古界经历了三到四期的油气成藏过程,中晚期油气成藏意义较大。

冀北坳陷中—上元古界烃源岩特片及油苗、油源分析

冀北坳陷位于燕山褶皱带中段,面积约7000km^2,沉积了巨厚的中一上元古界海相碳酸盐岩夹碎屑岩地层,总厚度愈8000m。生油岩层系多,厚度大,有下马岭组、铁岭组和洪水庄组三套好烃源层,高于庄组和雾迷山组两套较好烃源层。有机质类型好,有机质主要为Ⅰ～Ⅱ_1型。有机质丰度高,下马岭组和洪水庄组页岩 TOC 高达2.39％～2.84％,铁岭组和高于庄组碳酸盐岩 TOC 可达0.31％和0.23％。古地温低,有机质热演化程度相对较低,雾迷山组及上覆地层多处于生油阶段。区内已发现油苗点76处,油苗以液态原油为主,均具有原生特点,蓟县系油苗中微量元素同位素年龄测定为1253±220Ma。冀北坳陷内党坝凹陷面积3100km^2,原始有机质丰度高,生烃强度大,已发现三个遭到破坏的古油藏。党坝凹陷有中生界和古生界作盖层,对油气保存十分有利,是寻找中—上元古界原生油气藏的最有利地区。

碳酸盐岩宏观储集空间研究——以冀北坳陷中元古界蓟县系雾迷山组和铁岭组为例

根据冀北坳陷中-新元古界雾迷山组及铁岭组碳酸盐岩储层的宏观储集空间特征,可分出两种基本储集体类型,即裂缝型储集体和孔洞型储集体.不同类型的储集体具有不同的缝、洞、孔等储集空间类型组合;并从储集岩的岩性、层厚、构适应力及岩溶等方面进行了控制因素分析.最后对雾迷山组及铁岭组宏观储集性做出初步预测。

燕山地区冀北坳陷中元古界杨庄组沉积特征与层序地层

燕山地区冀北坳陷中元古界蓟县系杨庄组主要为一套碳酸盐岩沉积。通过对该地区野外仔细观察、测量,结合室内薄片资料和地球化学分析,认为该区杨庄组沉积相为碳酸盐岩台地相,可进一步划分碳酸盐岩潮坪亚相以及潮上带、潮间带2种微相。在此基础上,结合层序界面特征,对杨庄组层序进行了探讨,由于研究区在杨庄期处于浅水陆表海沉积环境,层序界面主要以浅水环境的沉积物及沉积构造作为识别标志。沉积体系域以海侵体系域和高位体系域为主,普遍缺少低位体系域或陆棚边缘体系域,同时,也不具备形成凝缩层的环境,以最大海泛面沉积物与深海中的凝缩层相对应,最终划分出1个二级层序和3个三级层序。系统地阐述了每个层序的岩石、构造及体系域等特征。

冀北坳陷高于庄组张家峪亚组沉积相特征

通过野外剖面观察、室内薄片资料的研究和对张家峪亚组岩性、生物特征及相标志分析,认为张家峪期发生大规模海侵,研究区内水深达到最大,形成一套碳酸盐台盆相沉积,自下向上分为局限台地、碳酸盐盆地、碳酸盐台地前缘斜坡、碳酸盐台地边缘浅滩和局限台地潮间坪5个沉积相。

燕山地区冀北坳陷雾迷山组白云岩类型及储集特征

燕山地区冀北坳陷雾迷山组(Jxw)白云岩分布广泛,厚度大,是区内油气勘探的重要目标层位之一。利用碳氧同位素、电子探针、阴极发光、扫描电镜等分析、测试资料,对燕山地区白云岩的类型及其储集性能进行了分析。根据白云岩晶体结构与原始沉积特征,将其划分为泥晶-粉晶白云岩、叠层石白云岩、颗粒白云岩、粗粉晶-细晶白云岩、中晶-粗晶白云岩等5种类型。白云岩储集空间组合类型以裂缝-孔隙型为主,孔隙主要为次生孔隙。以粗粉晶-细晶白云岩的孔隙结构最好,其次为泥-粉晶白云岩。从野外油苗调查结果来看,孔隙演化与油气成藏具有良好的匹配关系,可形成的裂缝-孔隙型油藏。

冀北坳陷双洞背斜铁岭组沥青的有机地球化学特征及其地质意义

冀北坳陷双洞背斜铁岭组沥青样品是活油苗沿裂隙运移到地表后,在低温蚀变作用下形成的,未经高温蚀变,因而其有机地球化学信息丰富,能很好地反映沉积有机质原始地质信息。所分析的沥青样品中检测到了高丰度的13α(正烷基)三环萜系列、补身烷系列(包括长链的补身烷系列)、规则藿烷系列、25-降藿烷及8,14-断藿烷,未检测到甾类化合物,其中13α(正烷基)三环萜类是元古界沉积有机质中特有的一类生物标志化合物,其具体生源尚不明确。沥青样品中甾类化合物的缺失以及丰富规则藿烷类化合物的检出表明原核菌藻类生物应该是双洞背斜铁岭组沥青的主要生源;高丰度25-降藿烷和8,14-断藿烷系列的出现指示生物降解作用是导致沥青形成的重要因素之一。冀北坳陷沉积埋藏史、生烃史以及沥青样品中高丰度的13α(正烷基)三环萜类均证实,洪水庄组泥质岩应为双洞背斜铁岭组沥青的主要烃源岩。

燕山地区冀北坳陷雾迷山组硅质岩特征研究——以辽宁省凌源县魏杖子剖面为例

从露头剖面勘查和镜下观察入手,对燕山地区冀北坳陷雾迷山组硅质岩的产状和岩石学特征进行描述,并依此将该区硅质岩分为三类:隐晶-微晶硅质岩、藻叠层石硅质岩、鲕粒似鲕粒硅质岩;在结合前人研究成果的基础上,联系本区实际,认为本区硅质主要来源于海底火山喷发物和大陆风化产物;硅质岩的成因可归纳为原生沉积和交代成因两种,其中在原生沉积成因又可分为与生物作用有关和与化学作用有关的;最后从宏观和微观观察出发,认为硅质岩层中可以发育具有一定储集作用的裂缝性储集层。

冀北坳陷大地电磁测深研究

根据冀北坳陷化皮-翟杖子剖面大地电磁测深结果,划分了具有不同电性特征的地层沿剖面的变化格局,确定了基底起伏形态,推断了断层分布位置。沿剖面分布有3个隐伏局部构造,分别为瀑河构造、塔子山构造和翟杖子构造,其中瀑河构造和翟杖子构造具有油气远景。党坝-小寺沟断裂和双洞南断裂为构造控制断裂,将剖面分为3个断陷区,北店-抬头山断裂为一条较大的西倾逆断裂,常州沟组逆冲超覆在雾迷山组之上,断距近4000m。

冀北坳陷龙潭沟中元古界下马岭组沥青砂岩烃类包裹体特征

以冀北坳陷龙潭沟古油藏中元古界下马岭组沥青砂岩为研究对象,在烃类包裹体显微岩相学研究的基础上,利用均一法、显微傅立叶红外光谱法等进行研究。研究发现该砂岩至少存在两期次的油气充注,早期油气充注时期为下马岭组成岩早期,该期次油气形成了古油藏,辉绿岩侵入体的烘烤作用对其造成破坏;晚期油气充注发生在成岩期后的燕山期,油气类型为成熟度高的中-轻质油气。冀北地区下马岭组中仍保存有游离的液态原油,具有良好的油气勘探前景。

冀北坳陷高于庄组含锰岩层地球化学特征

冀北坳陷中元古界长城系高于庄组下部发育一套含锰岩层,厚60～80m,主要为深灰色—黑色含锰白云岩,多含泥质。文章对高于庄组82件碳酸盐岩样品进行了微量元素分析,结合地史演化、沉积特征以及地球化学特征,表明研究区内Mn主要来源于串岭沟—大红峪期的海底火山喷发活动,一部分锰质随海底火山作用向海水中迁移,另一部分随岩浆喷溢冷却形成火山岩熔岩系,经风化作用后、搬运至区内,在闭塞、滞留和缺氧的碳酸盐岩潮下坪环境富集成岩。

燕山地区冀北坳陷元古界下马岭组沥青砂岩岩石学特征和沉积环境

通过对冀北坳陷中新元古界下马岭组进行剖面实测,对下马岭组底部的沥青砂岩进行室内薄片鉴定和扫描电镜分析,观察与分析了下马岭组沥青砂岩的出露分布特征,镜下研究了此砂岩的碎屑颗粒和填隙物的组分特征和磨圆、分选、粒度等结构特征,依据岩石学特征、粒度分析系列参数等研究了沥青砂岩的沉积环境。结果表明此砂岩为成分与结构成熟度均高的纯石英砂岩和石英砂岩,硅质与沥青质填隙、沥青含量达5%~15%,细粒为主,分选好到极好。粒度分析是本段松散状沥青砂有效环境判别标志。综合分析认为下马岭沥青砂岩形成于无障壁海岸体系的滨浅海环境,形成于前滨到临滨的海相高能环境,可能的沉积位置是前滨下部到中上临滨;此砂岩主要来自临滨潮下高能带的沉积物、含部分前滨下部沉积物、也夹少量潮汐水道沉积物。不同剖面位置所处的沉积环境不同,凌源地区和平泉地区为临滨带的中上部的水下高能带沉积为主,宽城地区为临滨带上部沉积和前滨下部沉积,凌源地区和宽城地区也包含少量的潮汐水道沉积。