柴达木盆地柴西坳陷古近系-新近系石油地质特征与油气环带状分布模式

柴达木盆地柴西坳陷古近系-新近系石油资源丰富,常规石油与页岩油分别占全盆地常规石油资源的82.4%和非常规页岩油资源的100%。通过研究沉积储层与石油地质特征,剖析柴西坳陷古近系-新近系沉积相和油气成藏特征,提出了油气环带状分布模式。研究认为:①柴西坳陷古近系-新近系沉积相带呈“环带状”分布。外环带为三角洲与滩坝相,以碎屑岩沉积为主,碳酸盐岩沉积较少,发育砾岩、含砾粗砂岩和中-粗砂岩储层。中环带以滨浅湖灰云坪、灰泥坪相沉积为主,发育细砂岩、粉砂岩、灰云岩及藻灰岩,藻灰岩是中环带最具特色且孔隙度最高的岩相类型。内环带以半深湖-深湖相细粒混积岩沉积为主,发育深灰、暗灰色细粒沉积岩,是古近系-新近系最主要的烃源岩发育区。②不同沉积相环带内油藏类型不同。外环带距离生烃灶较远,油气经断层输导在砾岩、粗砂岩等碎屑岩中聚集,形成构造油气藏。中环带紧邻主力生烃灶,油气经断层输导在藻灰岩等碳酸盐岩储层中储集,形成构造-岩性油气藏。内环带油气短距离运移或原位滞留在细粒混积岩中源-储一体,形成页岩油。柴西坳陷从源外到源内,构造-岩性油气藏与页岩油纵向上相互叠置,平面上构造油气藏、构造-岩性油气藏与页岩油呈环带状分布。

大型高原内陆咸化湖盆油气特殊成藏条件分析及勘探意义——以柴达木盆地柴西地区为例

提出了诸如柴西地区这种大型的高原内陆咸化湖盆4大特殊成藏条件:1)相似于现代青海湖,其具有多物源、小体系、窄相带、多类型的特殊沉积条件;2)受其独特的地质背景及水介质的影响,具有统一生烃坳陷,多个主力生烃中心共存的格局;3)区别于其他大型内陆湖盆单一的油气运移势(诸如鄂尔多斯盆地),其具有多方向发散式的优势油气运移势;4)高海拔活动区油气藏具有"自我封闭"成藏的特征。基于以上特殊成藏条件,提出了柴西地区岩性油气藏勘探除了局限于传统的三角洲前缘相带之外,滩坝砂、藻灰岩及地震引起的滑塌、浊积体成为岩性油气勘探的3大主要接替领域。这种多个主力生烃中心共存的格局和多方向发散式油气运移势的特点,决定了柴西地区的油田将呈现出近源成藏、分散聚集、油气田小而多的特点。因而勘探部署应在老区精细勘探的基础上积极实施低勘探区的石油预探,尤其要加强紧邻主力生烃中心且处于优势油气运移势指向区的阿尔金山前带、甘森及红沟子一带的石油预探。同时,这种"自我封闭"成藏的认识,明确了盆缘稳定抬升区将成为盆地下一步实施储量增长高峰期的主要领域。

柴西地区天然气成因、类型及成藏规律

柴达木盆地西部凹陷区是重要的油气勘探领域,发育独特的古近系-新近系高原咸化湖相烃源岩。近年来,天然气勘探在南翼山、黄瓜峁、开特米里克、英中和扎哈泉等中深层获得了重要发现,发现多个天然气藏。但是该区的天然气来源存在较大争议,是否存在深层侏罗系煤型气的混入影响着对该地区天然气、成藏模式的认识以及下一步的勘探方向。在综合分析大量天然气样品地球化学特征的基础上,研究柴西地区古近系-新近系与柴北缘侏罗系天然气地球化学特征差异性,以及伴生原油地球化学特征和区域地质条件,取得以下3点认识:(1)与其他地区不同,乙烷碳同位素不能作为鉴别柴西地区高成熟咸化湖相天然气类型的主要指标;(2)柴西地区天然气主要来源于自身发育的下干柴沟组上段(E32)和上干柴沟组(N1)咸化湖相烃源岩,主要为油型气,几乎不存在侏罗系煤型气的混入;(3)柴西地区天然气成藏具有就近成藏的特点,横向短距离运移,垂向晚期调整。并指出烃源岩埋深大、成熟度高的区域,如英东、黄瓜峁-开特米里克和南翼山-油墩子地区,是今后重要的勘探领域。

柴西新生代沉积源区及盆地热历史的磷灰石裂变径迹分析

通过对柴达木盆地西部干柴沟地区西岔沟剖面10件新生代砂岩样品磷灰石裂变径迹年龄的分析和年龄一温度热演化史的模拟，研究了柴西新生代碎屑沉积岩源区及盆地的热历史。磷灰石样品大多未退火，来自不同的物源区。裂变径迹颗粒年龄分组显示，盆地经历了23．5，29．6，35．8Ma3次构造热事件；沉积物源区在42．0～40．5，39．0～37．5，14．0～11．5，6．0～4．5Ma发生了明显的构造活动，源区发生了较明显的变化，特别是12Ma左右的构造活动，导致下油砂山组顶部物源发生了很大的改变；40．5～39．0，16-14，11．5～6．0Ma沉积物的源区发生了明显的升降运动，导致剥蚀速率加快；平均围限径迹长度为9．4～11．7μm，总体来看，干柴沟地区及周缘山系在37-15Ma近22Ma的地质时期内一直比较稳定，30Ma左右的热事件在盆地或周缘山系都有较明显的反映。

柴西地区构造样式与油气勘探领域

文中通过大量地质剖面解释成果,厘清了柴达木盆地西部地区喜马拉雅运动各阶段构造变形模式和构造样式,分析认为柴达木盆地西部构造演化具有阶段性和层次性,不同阶段、不同的卷入深度形成了不同的构造样式及油气圈闭类型,在单一构造样式研究的基础上,总结和提炼了主要构造叠加样式,通过分析生、储、圈的配置关系,阐明了油气勘探领域,并得出以下认识:①柴西地区经历了早、中、晚期喜马拉雅运动多期构造运动,喜马拉雅运动早期以局部伸展运动为主,发育伸展构造样式;喜马拉雅运动中期以压扭作用为主,发育压扭构造样式;喜马拉雅运动晚期以水平挤压为主,发育多种断裂相关褶皱样式。②多次构造运动的叠加产生了8种构造叠加样式,其中反转构造+同沉积背斜+断层传播褶皱具备很好的石油地质条件,也是最为成熟的油气勘探领域,双重逆冲+生长三角带是阿尔金山前带构造+岩性勘探的理想场所,同沉积逆断层+单斜断块与同沉积逆断层+对冲三角构造是围绕昆北和阿尔金构造带扩大碎屑岩有利储集相带及地层岩性圈闭勘探的有利区带,同沉积逆断层+断层传播褶皱+突发构造与古隆起(斜坡)+断层传播褶皱+生长三角带分别对深层非常规储层(裂缝与次生孔隙)和中、浅层岩性勘探具有重要的现实意义。

平衡剖面反映的柴西新生代变形对青藏高原隆升的响应

柴达木盆地为一中新生代盆地，位于青藏高原北缘，盆内中新生代地层发育很好地记录了印度-欧亚板块自约55Ma以来碰撞传到高原北缘的地质事件。在最新的高精度磁性地层绝对年代控制下，通过盆内西部五条北东-南西向地震大剖面，用平衡剖面方法恢复了新生代以来盆地因两大板块碰撞而引起的地壳收敛缩短量。结果显示：在宏观上柴西地区存在两个相对快速收缩期：早始新世-渐新世和晚中新世或上新世-现今（E1＋2末一N1，43.80-22.00Ma和N^22或N^32-现今，8.20或2.65-0Ma）和两个相对较弱收缩期：中生代末-早始新世和渐新世-晚中新世（Mz-E1＋2初期，65.00-43.80Ma和N1末-N^22，22.00-2.65Ma）以及两个主要的断裂活动期次，早期路乐河组末-下干柴沟组上段时期（E1＋2-E^23）和晚期上油砂山组至今（N^22-Q）。在微观上，盆地内部受自身断裂活动的控制，发育了独特的形态。表明在印欧板块碰撞高原隆升的早期，柴西地区就开始变形响应，随后盆地在整个新生代发展过程中，都处于板块碰撞高原隆升的大环境影响下而发生整体的变形缩短，同时自身的断裂活动控制了盆地的微观形态。

柴西地区古流体势场演化对油气成藏的控制作用

古流体势分析是油气成藏研究和盆地、区带含油气评价的基础。综合考虑时间和埋深对孔隙演化的影响,采用孔隙度双元函数模型计算了柴西地区的地层古埋深,应用改进的Phillipone法对地层古压力进行了计算,在此基础上恢复了研究区的古流体势,分析成藏期古流体势对油气运聚成藏的控制作用,探讨柴西地区油气成藏的特点和规律。分析结果表明,柴西地区古流体势场对油气成藏的控制作用明显,在主要成藏期(上油砂山组沉积末期、狮子沟组沉积末期)油气藏基本位于流体势相对较低的区域内,高势区也有油气藏分布,但都是封闭及保存条件好的岩性等原生油气藏。

柴西狮子沟地区古近系下干柴沟组混积岩储层特征及影响因素分析

柴西地区属于柴达木盆地咸化湖盆沉积中心,柴西咸化阶段持续时间长、湖盆分布范围广,渐新统湖相混积岩具有重要勘探潜力。通过对狮子沟地区样品进行岩心观察、岩石薄片鉴定及扫描电镜、电子探针分析,研究储层岩性、物性及储集空间特征,分析储层影响因素及形成机理。狮子沟地区储层具有混合沉积的特征,岩石矿物成分主要为碳酸盐岩和碎屑颗粒,但两者的相对含量均未超过50%;混积岩成因类型为相混合,以组构混合岩为主,见层系混合岩及少量生物混合岩,样品普遍含有盐类矿物。储层为特低渗-特低孔储层,连通性差,X衍射成分分析碳酸盐岩含量为10.9%~47.0%,平均为32.1%,同时孔隙度与碳酸盐岩含量具有很好的正相关关系;样品的储集空间主要为盐类矿物溶蚀孔、白云石晶间孔及裂缝;影响储层发育的主要成岩作用为胶结作用和白云石化作用,尤其盐类矿物胶结抑制了后期成岩作用,形成局部高压;灰质含量高及咸化环境为白云石化作用发生的重要条件,压实弱,先后两期的胶结作用,特别是晚期胶结的盐类矿物为溶蚀作用发生的主要部位。

柴西红沟子地区中新世气候变化与侵蚀速率控制因素

柴达木盆地西部地区发育良好的新生代地层详细地记录了周围山体的变形隆升、源区风化剥蚀历史和气候环境变化过程。通过对柴达木盆地西部地区红沟子剖面中新世沉积物氯离子、硫酸根离子和碳酸盐含量测量分析,将该区17～4.8 Ma气候演化分为四个阶段:17～16.7 Ma干旱阶段;16.7～7.4 Ma相对前期气候湿润,但气候具持续干旱特征(分别在14.7 Ma和10.7 Ma干旱加剧,8.7～7.4 Ma干湿波动加大);7.4～5.1 Ma相对湿润,干湿波动大;5.1～4.8 Ma干旱阶段。沉积速率表明:17～16.5 Ma侵蚀速率最高、16.5～9.8 Ma侵蚀速率较低、8.7～6 Ma侵蚀速率高。该区沉积速率变化与气候变化无明显关系,而与构造活动具良好的一致性,即构造活动时期对应侵蚀速率较高或突然增高阶段,因此区域构造活动是控制红沟子地区侵蚀速率的主要因素。

咸化湖盆页岩油地质特征及资源潜力评价方法——以柴西坳陷下干柴沟组上段为例

柴达木盆地西部坳陷的英雄岭地区古近系下干柴沟组上段(E32)页岩油获勘探重大突破。下干柴沟组上段沉积时期属于典型的咸化湖盆,通过岩芯观察和X射线衍射全岩、地球化学、储层物性分析,发现在此环境下形成的页岩及页岩油具有明显的特性:(1)页岩以碳酸盐岩矿物为主,岩性以纹层状云灰岩和层状灰云岩为主;(2)烃源岩具有低TOC、高转化率的特点,游离烃含量高,具有明显的石油“超越效应”,而且页岩的含油性和生烃潜量与碳酸盐矿物含量呈正相关性;(3)储层表现为特低孔、特低渗的特点,黏土矿物类型以伊利石和伊蒙混层为主,有利于页岩油的稳产和高产;(4)地层压力系数高,能量充足,原油轻质组分多、气油比高。柴西坳陷E32页岩层系厚度大、面积广,为了评价其资源潜力,将柴西坳陷划分为小梁山、英雄岭、扎哈泉和茫崖4个凹陷,首先应用成因法计算资源量,然后用体积法、容积法和类比法验证其结果的可靠性,最终用德尔菲法确定页岩油总的资源量为69×10^(8)t。本文研究成果具有重要的意义:(1)明确了咸化湖盆页岩油独特的地质特征,指出富油层系的岩性组合;(2)提出了计算吸附烃的计算公式,提供了一套切实可行的页岩油资源量的评估方法;(3)资源量的落实证实了柴西坳陷具有可观的页岩油资源潜力,坚定了勘探信心;(4)多因素综合划定的I类有利区带面积为2460km^(2),指出了下一步勘探的现实领域。

柴西地区变围压条件下储层物性变化规律

利用柴达木盆地西部地区16个砂岩样品进行变围压实验,对砂岩储层中围压与孔隙度、渗透率及岩石孔隙压缩系数的关系进行研究。结果表明:当围压升高时,岩石颗粒重新排列,体积缩小;当围压降低时,岩石颗粒体积恢复,排列样式不会恢复;围压的变化对常规储层影响较大,对低渗透储层影响较小,渗透率变化幅度取决于喉道改变程度。岩石孔隙压缩系数随着围压的升高而降低,两者之间存在指数函数关系,建立了围压与岩石孔隙压缩系数的经验公式,该公式对柴达木盆地西部地区油藏工程研究具有一定的指导意义。

柴西地区综合勘探技术应用效果

在柴达木盆地应用重、磁、电等综合勘探技术取得了比较好的效果。区域勘探确定了盆地基底南、北分区特征，这种结构对盆地的断裂展布、构造发育都有严格的控制作用。目标勘探确定了油砂山的深层构造，并在CEMP18测线西局部构造上部署了油新1井，在油气远景区发现了一批新构造。

柴西阿尔金山前红沟子地区中生界生储盖研究

通过野外剖面细测和钻井资料分析,揭示柴西阿尔金山前红沟子地区侏罗系地层中烃源岩分布特征,侏罗系地层有一定生油潜力,侏罗系大煤沟组地层可以作为生油层位。研究区浅部地层无有利的生、储、盖组合;下部地层存在非常规储层,具有较好的储集条件,侏罗系具有良好的生油岩,上部又具有较好的盖层条件,存在自生自储的组合关系。深部中侏罗统地层向上变粗的进积型扇三角洲,纵向上具有理想的生储盖组合。

柴西地区第三系发育平行层面缝岩石的粘土矿物特征

柴西地区第三系地层中多发育平行层面缝,通过岩心及荧光显微镜观察并借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD),确定了柴西地区第三系发育平行层面缝岩石自上而下存在2种粘土矿物组合:伊/蒙间层+伊利石+绿泥石+(高岭石)→伊利石+绿泥石+伊/蒙间层+绿/蒙间层+(高岭石),粘土矿物占全岩矿物比例介于7%～27%之间,粘土矿物吸附并保存了有机质,这是异常高压、强还原环境、有机质及平行层面缝优势输导体系和强水动力作用多种因素叠加影响的结果。

稳定碳氧同位素在沉积相和成岩环境划分中的应用——以柴西南翼山浅油藏储层研究为例

碳酸盐岩中的稳定碳氧同位素可以用来定量恢复沉积环境古盐度、成岩环境,表明沉积物形成后大气淡水参与成岩作用强度,圈定潜在储层等。通过同位素δ13C、δ18O值,运用基恩和韦伯方程计算出古盐度参数,可以作为判定沉积环境和成岩环境的标准。以柴西南翼山浅油藏储层为例,运用δ13C、δ18O同位素值来判定其古盐度,为沉积相和沉岩作用的划分提供了科学的依据。

柴西地区柴中断裂的分布特征——来自地球物理的证据

柴达木盆地中部横亘着一条近东西向的隐伏断裂——柴中断裂,大致沿甘森—德令哈一线展布,对盆地基底与后期演化起着显著的控制作用,前人对此认识比较统一。受复杂构造背景和巨厚的中、新生界覆盖影响,柴中断裂的分布特征仍未明确。通过对最新取得的区域重力及以往的地震、航磁数据处理研究,笔者发现柴西地区不存在东西走向的大断裂,而新推断的北西西向阿拉尔—甘森断裂从性质、对盆地基底的控制等方面看应是柴中断裂的一部分。这一新的发现有可能对柴达木盆地的形成、演化和油气富集研究产生一定的影响。

柴西地区新生界湖相微生物碳酸盐岩岩相组合差异性及控制因素

利用大量露头和岩心薄片及分析化验资料,对柴达木盆地西部地区新生界咸化湖相微生物碳酸盐岩的岩石学特征、微观结构、岩相组合、沉积环境及其控制因素进行了研究。研究结果表明:(1)柴西地区微生物碳酸盐岩岩相组合受古地貌、沉积环境、陆源碎屑供给等因素影响,可分为扇控型和湖控型,扇控型主要发育在湖泊边缘的滨岸环境,分布范围大;湖控型多发育在盆缘斜坡区、断阶带及盆内浅水区,分布范围较小;古近系下干柴沟组上段主要发育扇控型,湖控型发育较局限,上述2类岩相组合在新近系下油砂山组均发育。(2)研究区不同岩相组合中微生物碳酸盐岩的类型与结构特征存在较大差异,扇控型微生物碳酸盐岩形成于湖侵时期,正旋回沉积为主,主要是凝块石,常叠置于厚层块状砂砾岩之上;微观结构以团块(凝块)、球粒及聚合粒为主;矿物成分以亮晶方解石为主。湖控型微生物碳酸盐岩在湖侵、湖退时期均可发育,正、反旋回沉积均发育,凝块石、叠层石及二者共生层均发育,规模相对较小,多与泥晶碳酸盐岩互层;微观结构更复杂,团块(凝块)、球粒及聚合粒和叠层结构均发育;矿物成分以方解石和白云石为主,含丰富的陆源碎屑、黏土矿物等,混积特征明显。(3)研究区扇控型微生物碳酸盐岩的形成主要受控于有机矿化作用和化学沉淀作用;湖控型微生物碳酸盐岩的形成则受控于有机矿化作用、化学沉淀作用以及物理沉积作用。

柴西地区低孔低渗储层改造配套技术及其应用

青海柴西地区储层为典型的低孔、低渗泥灰岩储层,储层中碳酸盐岩、碎屑岩、泥岩各占有基本相同的比例,对于这类既不同于纯碳酸盐岩也不同于纯砂岩的储层,在改造工艺上有很大难度。通过实施胶凝酸酸压技术、水力加砂+返排技术、醇酸酸化技术和油基压裂技术,在该地区各类探井上共进行措施改造43井次,其中酸化12井次、酸压20井次、加砂压裂11井次,从施工成功率来看,酸压、酸化施工的成功率远大于加砂压裂,现场施工参数和设计符合率在85%以上;施工效果显示,80%的井经过储层改造后产液量有所提高,液体的返排率平均为65%。

柴西地区古、新近系页岩气储层微观特征研究

通过X衍射、氩离子抛光-扫描电镜、纳米CT、氮气吸附法等分析测试,研究了柴西地区古、新近系不同类型页岩气储层微观特征。研究表明,古、新近系页岩发育多种储集空间类型,主要为残余的原生孔隙或微裂缝、有机质生烃形成的微孔隙、黏土矿物转化形成的孔隙、长石和方解石等溶蚀形成的孔洞等,这些微孔隙以及裂缝的存在,为页岩气的赋存提供了空间。古、新近系泥页岩微孔隙发育,且连通性较好,从泥质粉砂岩→泥岩→灰质泥岩孔隙连通性具有逐渐减小的趋势。上、下干柴沟组泥页岩中的泥质粉砂岩夹层是优质的页岩气储层,而灰质泥岩是最不理想的页岩气储层。研究成果可为下一步的页岩气勘探开发提供基础支撑。

柴西地区物理风化层形成机制及其石油地质意义

对柴西地区古近纪以来古气候演变和区域地质构造演化进行了研究,确定了该区物理风化层的形成时间和形成机制。在新近纪以来干、冷的极端高原气候和喜马拉雅运动晚期强烈构造运动的双重作用下,形成物理风化层。该区物理风化层段、水层段和油层段在纵向上构成明显的"三段式";物理风化层之下的潜水面存在穿时现象,不能作为地层对比的标志层;物理风化层降低了地震信噪比,在钻井工程方面易发生井漏和井壁垮塌。