南华北地区上古生界热演化史恢复

南华北地区是我国具有油气勘探潜力的地区之一,上古生界煤系地层是该地区主要的油气勘探层系之一。在较全面收集和补充实测有机质镜质体反射率数据的基础上,结合最大热解峰温(Tmax)、孢粉色变指数等古温标数据,认为研究区上古生界热演化呈不均一性,总体呈北高南低、西高东低的分布格局。结合地层剥蚀厚度恢复、古构造演化分析、裂变径迹和岩浆岩测年等,认为研究区上古生界经历了复杂的热演化与生烃史,总体上可划分为早期生烃型、早-晚期生烃型和持续生烃型3种生烃热演化类型。上古生界有机质早期主要以深成变质作用为主;岩浆热变质作用和动力变质作用是局部热演化异常增高的主要原因;中生代中晚期的区域构造热事件是太康-济源古生界区域性高热演化形成的主控因素。从热演化研究的角度考虑,寻找具备二次生烃和成藏、保存条件的上古生界,是南华北具现实意义的勘探方向,主要分布在中-新生界凹陷的较深部位,如倪丘集凹陷中部、谭庄-沈丘凹陷中部等。

南华北地区石炭系-二叠系有机质热演化成因类型研究

从南华北地区石炭系二叠系有机质热演化的区域地质背景研究入手,根据其有机质热演化程度及其分布规律,对有机质热演化的成因类型进行了研究。指出研究区存在深成(区域)变质和火成接触变质两种类型,且以深成(区域)变质类型为主,火成接触变质类型仅分布在永城等局部地区,对有机质热演化的影响范围极为有限。

南华北地区上古生界储层影响因素分析

利用南华北地区露头、钻井等资料,对上古生界储层影响因素进行分析。南华北地区上古生界储层主要受沉积作用、成岩作用和构造演化等因素影响。其中,海陆过渡相三角洲沉积决定了区内储集岩主要为中—细砂岩,物性以低孔-低渗为主,平均孔隙度为2%～3%,渗透率为0.05×10-3～0.4×10-3μm2;成岩作用影响储集空间的演化过程和储层孔隙结构特征,区内储集空间类型以孔隙型和裂隙型为主;区内构造演化对储层物性的影响以"建设性"为主。综合评价认为,南华北地区上古生界是开展致密砂岩岩性油气藏勘探的重点层系。

南华北地区奥陶系古喀斯特特征及其储层前景

南华北地区奥陶系古喀斯特广泛发育,为油气成藏提供了有利条件。通过野外露头剖面观测、钻井岩心观察,奥陶系古喀斯特主要发育于下奥陶统亮甲山组和奥陶系顶部,表现为不整合面(风化壳)残积物、喀斯特角砾、溶蚀孔洞缝等特征。将奥陶系古喀斯特划分为同生期、表生期和埋藏期喀斯特三类,同时讨论了影响和控制奥陶系古喀斯特发育的因素,其中构造、岩性、气候和古地貌为主要因素。研究区受构造隆升控制的表生期喀斯特和同生期喀斯特在横向上分布连续,有利于喀斯特储层发育;另外,奥陶系埋藏期喀斯特广泛发育,也有可能形成有利储层。

南华北地区上古生界砂岩成岩作用及影响

根据野外露头、常规薄片、铸体薄片、扫描电镜、X衍射等资料分析,对南华北地区上古生界岩石学特征、成岩作用类型、成岩阶段划分及其对孔隙的影响进行了研究。结果表明:研究区上古生界岩石类型为长石石英砂岩、岩屑石英砂岩、长石砂岩、长石岩屑砂岩。现今主要处于中成岩A期和B期,经历的成岩作用有压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用、破裂作用。其中,压实作用、胶结作用是主要的破坏性成岩作用,而溶蚀作用、破裂作用是主要的建设性成岩作用,特别对长石和碳酸盐岩的溶蚀是储层物性变好的重要的成岩控制因素。

南华北地区主要层系热演化特征及其油气地质意义

南华北是我国油气勘探久攻未克的地区之一,客观评价烃源岩的热演化程度及其作用过程,是该地区勘探面临的关键问题。通过对600余组有机质镜质体反射率数据并结合其它古温标的分析,较全面评价了该地区古近系、中生界及上古生界烃源岩的热演化特征并探讨了其油气地质意义。古近系热演化多处于未成熟—低成熟阶段,平面上呈南低北高的格局;济源凹陷有机质热演化相对较高,达成熟阶段。中生界热演化程度普遍高于古近系,谭庄—沈丘凹陷中部下白垩统、济源凹陷三叠系烃源岩多数处于液态窗范围。上古生界热演化程度空间上极不均一,总体呈南低北高的格局。从热演化与保存条件分析认为,太康隆起及相邻鹿邑凹陷北部的部分地区,可作为古生界常规天然气或煤层气勘探的远景区;周口坳陷倪丘集凹陷中南部、谭庄—沈丘凹陷东部及襄城凹陷南部等具有新生代二次生烃的潜力。

南华北地区二叠系烃源岩生烃潜力评价

南华北地区二叠系各类烃源岩地化特征表明,烃源岩主要发育于太原组、山西组和下石盒子组,其中煤系泥岩为主要的有效烃源岩,生烃潜力较好。从不同构造单元烃源岩热演化分析,襄城凹陷、谭庄-沈丘凹陷和倪丘集凹陷演化程度适中,且存在二次生烃,生烃潜力较好。结合动静态烃源岩特征,认为南华北地区二叠系烃源岩生烃潜力较好的为主要分布在谭庄-沈丘凹陷的太原组、山西组和下石盒子组;倪丘集凹陷的山西组合下石盒子组;襄城凹陷的太原组、山西组和下石盒子组。

南华北地区石炭—二叠系砂岩和泥岩中粘土矿物的形成与转化

区内砂岩中的粘土矿物主要是自生的高岭石、绿泥石和伊蒙混层,而泥岩中的粘土矿物是伊蒙混层和高岭石,少量绿泥石,未见蒙脱石。砂岩和泥岩中粘土矿物的转化具有相似的水介质和地温条件,都反映出在中—晚成岩期形成,而且与烃类的排出和运移密切相关。泥岩中粘土矿物转化和脱水作用为砂岩输送流体和释放溶解物质,而且泥岩中有机质的脱羟基向砂输送酸性水,促进砂岩中骨架颗粒溶解、次生孔隙的产生。

南华北地区石炭-二叠纪煤系生烃潜力与二次生烃探讨

综合运用岩石热解、有机岩石学及有机地球化学等方法,对南华北地区石炭-二叠纪煤系烃源岩有机质丰度、类型以及成熟度和热演化史进行了分析,综合评价了烃源岩的生烃潜力。评价结果表明,石炭系(太原组+本溪组)烃源岩要好于二叠系山西组、石盒子组;有机质类型以Ⅲ型干酪根为主、Ⅱ型干酪根为辅;有机质热演化程度大部分处于成熟-高成熟阶段,部分地区达到过成熟,以生气为主。文中结合构造-热演化史资料分析了煤系二次生烃的条件,指出谭庄-沈丘凹陷和倪丘集凹陷初始成熟度较低,且具有合适的埋藏史类型,并有二次生烃油气勘探前景。

南华北地区上古生界油气勘探方向及目标区研究

南华北地区晚古生代与鄂尔多斯盆地为同一大型克拉通坳陷,发育有一套海陆交互相含煤地层,但南华北地区上古生界油气勘探至今尚未取得突破。通过开展南华北地区与鄂尔多斯盆地上古生界的石油地质条件类比研究,明确了制约南华北地区上古生界油气勘探突破的关键因素是后期的构造改造,在构造稳定区开展致密砂岩油气藏勘探是下步方向。研究结果表明:洛伊地区上古生界残存完整、厚度大,热演化程度适中,上覆直接盖层三叠系,且处于构造相对稳定区,有利于油气保存;区内已钻探井也于上古生界见良好气显示,综合评价为下步勘探的首选目标区,从而为南华北地区上古生界油气勘探突破指明了方向和目标。

南华北地区二叠系烃源岩分布及地化特征

南华北地区二叠系烃源岩主要发育于太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组,以煤系烃源岩为主。通过对各类烃源岩丰度、类型和成熟度的分析认为,煤系泥岩为主要的有效烃源岩,太原组、山西组和下石盒子组有机质丰度较高;母质类型以Ⅲ型(腐殖型)为主,也有少量Ⅱ2型(腐泥腐殖型);二叠系下统有机质处于过成熟—成熟阶段,中上统处于低成熟—成熟阶段,具有较高生烃潜力。

南华北地区海相烃源岩有效性评价

我国地质历史复杂,多数盆地具有多旋回叠加盆地的特征,多期热演化阶段可能存在二次或多次生烃的现象。南华北地区地处东秦岭—大别山构造带北缘,属于华北板块南部及其边缘,为一在华北地台基础之上发育起来的中、新生代叠合盆地。震旦纪—三叠纪统一克拉通盆地发育了海相烃源岩,以泥质烃源岩为主。海相烃源岩的有效性评价要考虑烃源岩地球化学特征以及生烃演化特点,青白口系崔庄组/刘老碑组生烃区沿NW—SE向分布于南华北南部,有机质丰度中等,演化程度高,后期生烃潜力有限。下古生界烃源岩主要发育于寒武系底部东坡组/雨台山组,生烃区主要分布于南华北东南部,有机质丰度高,厚度大,存在二次生烃,有较好的生烃潜力。

南华北地区及其北部邻区上石炭统-中二叠统高分辨率层序地层

南华北地区石炭系—二叠系烃源岩广泛发育,是未来页岩气勘探的重要目标;然而,其研究程度低,区域地质构造复杂,岩性地层对比关系不清。基于高分辨率层序地层学及沉积学的相关理论,以区内12口井的钻测井资料和两口井的岩心资料为依据,开展了南华北地区及北部邻区上石炭统—中二叠统层序地层划分。结果显示,研究区内太原组、山西组和下石盒子组属于一个不完整的超长期旋回,内部可划分为5个长期旋回和14个中期旋回。中期基准面旋回结构样式可分为3类:(1)以上升半旋回为主的不完全对称类型,多发育在近岸三角洲背景下;(2)以下降半旋回为主的不完全对称类型,多发育在深水的潮间-潮下/潟湖环境;(3)上升半旋回与下降半旋回近于相等的近完全-完全相等的对称类型,在三角洲和潮坪相浅水区域均有发育。从南北向与东西向层序地层年代格架剖面分析可以发现,研究区内不存在大型的或者区域性的沉积间断与不整合面,但研究区因后期构造作用,南部与北部产生“翘板式”转换抬升,局部出现剥蚀间断,形成与上、下地层假整合接触。

南华北地区页岩气资源地质特征分析

南华北地区是油气勘探的重点地区,积累了大量研究成果。笔者对南华北地区区域构造特征和沉积环境进行了分析,分析表明该地区页岩分布广泛,沉积厚度稳定。并对岩石样品进行分析测试,结果表明有机质指标良好,储层物性较好,具有广阔的勘探开发前景。

南华北地区晚古生代海侵特征及控制因素

本文主要通过淮南、禹县、焦作地区三个典型剖面的太原组发育情况,来分析晚古生代的海侵特征及灰岩层数的变化,主要是受盆地内古构造变动及盆地周缘构造作用的控制,提出淮南地区12层灰岩就是这种变化的体现。

南华北上古生界烃源岩有机地球化学特征

南华北地区晚古生代沉积了一套台地相-海陆过渡相-内陆湖相地层,上古生界烃源岩主要为一套连续沉积的含煤岩系。利用有机地化分析测试资料,结合上古生界沉积背景与沉积相,从纵向和平面上研究了该区上古生界煤系烃源岩的有机质丰度、类型及热演化等地球化学特征,确定太原组、山西组煤系泥岩、煤岩为上古生界含油气系统的主力烃源岩。探讨了上古生界烃源岩的二次生烃条件及主控因素,认为二次生烃时烃源岩生烃潜量越大越好,初始成熟度越低越好,地温梯度越高越好;其主控因素为生烃潜量和温度。最后指出二次生烃范围主要分布于谭庄—沈丘、倪丘集、鹿邑和襄城等凹陷。

南华北下古生界海相碳酸盐岩评价标准研究

关于碳酸盐岩类烃源岩有机质丰度的下限值至今尚无统一标准,本文主要研究南华北地区下古生界海相碳酸盐岩的评价标准。通过参考大量国内外前人提出的碳酸盐岩有机质丰度下限,根据南华北地区下古生界海相碳酸盐岩有机质丰度、类型及成熟度的具体情况提出适合本地区下古生界海相碳酸盐岩的评价标准并给予烃源岩的初步评价。

河南省中牟区块页岩气储层压裂技术初探

为评价南华北地区上古生界二叠系海陆过渡相页岩气储层的资源量,对河南省中牟区块太原组页岩气储层开展了压裂技术研究。根据牟区块M1井、Z2井太原组页岩气储层的岩性、孔渗、天然裂缝、脆性矿物、含气量、有机碳含量、岩石力学性质等,开展了页岩气大规模的体积压裂,技术参数优化,包括射孔位置优选、射孔方式确定、压裂液选择、支撑剂选择、压裂排量优化、压裂缝长优化等。两口井压裂后最高日产气4 000 m3,南华北盆地太原组页岩气勘探由此获得突破。