龙马溪页岩溶蚀液的室内探索

国内龙马溪页岩气水平井钻井过程中,存在井壁失稳、阻卡等复杂。页岩掉块卡钻,处理难度大,处理手段少,常用的解卡剂和常规盐酸、土酸都无法解除页岩掉块卡钻,针对该技术难题,根据龙马溪地层岩性组份特点室内合成了能溶蚀页岩掉块的关键处理剂CQ-YRS、CQ-YST和CQ-YHS,形成了能溶蚀龙马溪页岩掉块的溶蚀液。评价表明:溶蚀液在48 h的溶蚀率可达61.60%;与高密度水基钻井液和高密度油基钻井液的配伍性良好对钻井液无污染;对标准N80钢片、45^(#)钢片以及定向仪器各个配件的腐蚀率都低于国标规定的6 g/(m^(2)·h);该溶蚀液为解决龙马溪页岩钻进掉块卡钻提供了一个新的思路,并为其推广应用提供了可能。

塔里木盆地顺南地区深层碳酸盐岩热液溶蚀及其油气勘探意义——以顺南蓬1井为例

为揭示深层碳酸盐岩储层的成因机理,对塔里木盆地顺南地区蓬1井进行了研究。顺南蓬1井取心段揭示,在埋深超过7500 m的碳酸盐岩中发育有大量的裂缝和溶蚀孔洞,基于详细的岩心观察和描述发现这些溶蚀孔洞主要分布在取心段下部上寒武统白云岩中,而在取心段上部下奥陶统碳酸盐岩中很少。溶蚀孔洞的直径随埋藏深度的增加逐渐增大,表明这些孔洞是由来源于深部的热流体而非大气淡水下渗溶蚀形成的。各成岩矿物(白云岩、方解石)与宿主围岩具有相似的碳同位素值和87 Sr/86 Sr比值,说明成岩流体与原始碳酸盐岩发生了强烈的水—岩反应,主要继承了原始封存的孔隙水的地球化学特征。但是,明显偏负的氧同位素值(平均-13.26‰)表明它们形成于较高温度的成岩流体中,这一推论也得到了流体包裹体显微测温的证实,表明白云岩的重结晶和随后方解石的沉淀都与断裂相关的深部热流体密切相关。此外,全直径CT扫描揭示,裂缝可以明显改善热液白云石化作用形成的白云岩的储集性能,尤其是渗透率,至少提高一个数量级,即从0.02×10^(-3)μm^(2)提高至0.39×10^(-3)μm^(2)。鉴于塔深1井及古城地区具有相似的情况,塔里木盆地深层—超深层碳酸盐岩可能广泛发育热液相关的白云岩储层。因此,在塔里木盆地及其他地区未来的油气勘探中,热液改造型相关的白云岩储层值得重点关注。

幕式热液作用对川西南部中二叠统碳酸盐岩储集层复合改造效应及地质意义

基于岩石学、地球化学、流体包裹体及同位素定年等研究,就热液对四川盆地西南部中二叠统碳酸盐岩储集层幕式改造进行分析。四川盆地西南部中二叠统栖霞组—茅口组白云岩缝洞中充填多期中—粗晶鞍状白云石及其他热液伴生矿物,主要属印支期构造挤压及推覆作用下规模性高温、深部富镁卤水沿基底断裂/伴生裂缝等渗滤通道对早期灰岩/白云岩幕式改造的结果。富镁热液作用时间主要为中—晚三叠世,其次为燕山运动中晚期及喜马拉雅期,热液改造导致了硅质及方解石充填。热液白云石化作用受断层、热液性质、流动路径及围岩岩性等因素复合控制,作用效果以物性“平均化”为主,热液对早期厚层块状颗粒灰岩/白云岩以热液白云石化/热液重结晶作用、破碎角砾化及缝洞充填等改造作用为主;对早期薄—中层泥粒灰岩以压裂、顺层白云石化、溶蚀及伴生矿物充填等产生的溶蚀-充填复合改造为主。热液作用下的破裂缝及溶蚀孔/洞为主要储集空间类型,溶蚀孔洞与网状裂缝的有效连通可形成优质白云岩储集层;典型热液白云岩储集层发育于断裂附近1 km范围内,厚30~60 m,部分孔/洞-缝连通体系发育的热液白云岩储集层具备勘探潜力。

山东莱芜盆地碳酸盐岩热液溶蚀特征及水文地质意义

鲁中山区莱芜盆地在燕山期发生大规模岩浆侵入活动,岩浆岩体外围碳酸盐岩区分布有水源地、富水块段等岩溶发育富水区,且靠近岩体含水层多发生大理岩化。富含CO2、H2S等酸性成分的岩浆热液流体,能对碳酸盐岩产生明显的溶蚀作用。基于岩石样品化学组分分析、水文地质调查及数据统计分析、热液溶蚀地质点详细观测,构建热液溶蚀模式,对莱芜盆地及外围热液溶蚀特征及机理进行研究。结果表明:高温高压岩浆侵入使得接触带碳酸盐岩发生热液变质大理岩化;沿渗透性断裂、裂缝以及不整合面等运移的热液流体,对碳酸盐岩地层产生酸性热液溶蚀和混合溶蚀作用,形成不同规模溶蚀孔洞,构成地下水富集空间,为寻找城镇地下水后备水源地提供新方向。

塔中地区奥陶系碳酸盐岩深部埋藏溶蚀作用研究

以岩心和岩石薄片观察为基础,对塔中地区埋藏溶蚀作用的类型、发育特征、成因机理及其对储层形成的影响进行了分析。综合研究表明,塔中地区奥陶系碳酸盐岩发育多期次、不同规模的埋藏岩溶作用,主要包括有机酸溶蚀作用和热液溶蚀作用等。其中有机酸溶蚀作用主要以组构的非选择性溶蚀作用为特征,并且其形成的溶孔多被烃类充填,有机酸溶蚀作用构成了该区深部的第一高孔隙带。热液溶蚀作用以选择性溶蚀为特征,多沿断裂、裂缝等分布,发育有萤石、绿泥石、闪锌矿、高温石英、重晶石等热液矿物,热液流体多来自地壳深部,与深部岩浆活动有关,热液溶蚀作用形成了该区第二高孔隙带。

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩热液蚀变类型及蚀变流体的分带特征

已探明塔里木盆地下古生界碳酸盐岩地层储量巨大。对塔里木盆地西北部柯坪-巴楚-阿图什一带的4块区域开展了系统的野外和重点观测工作,包括蓬莱坝剖面、柯坪水泥厂剖面、托普郎剖面等。本研究通过考察塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩热液溶蚀及相关现象。从野外产状、伴生关系以及矿物岩石学特征角度解剖奥陶系地层中热液矿物组合的地质特征。研究表明,该区域存在富镁流体、富氟流体和富硫流体3种流体,分别来源于封存卤水、火成活动和TSR热液。不同性质流体蚀变具有相似的分带性。

塔里木盆地古城地区寒武系热液作用及其对储层发育的影响

塔里木盆地热液活动普遍,奥陶系油气勘探证实热液对储层有良好的改造作用,但热液活动对寒武系储层的影响研究相对较少。古城地区寒武系岩心观察显示角砾化现象明显,且发育鞍型白云石及热液矿物,表明其受热液改造强烈。通过微量元素、碳氧同位素、锶同位素、稀土元素分析,并结合流体包裹体分析对热液流体的温度、成分、来源进行了系统的分析。本区存在两期热液活动,分别为中等温度的寒武系地层卤水和二叠系高温中酸性岩浆水。通过该区埋藏史、热史及构造背景分析,进一步落实了两期热流体为典型热液。地层卤水来自于满加尔凹陷区,生烃作用导致的超压是热液流动的动力,活动高峰期为泥盆纪,规模较大;岩浆水来自于二叠纪火山作用,规模较小,裂谷拉张的构造背景和走滑断裂的发育是导致岩浆水上涌的原因。通过储层特征的分析,认为地层卤水含有较多的酸性物质,水/岩比例较高,具有较强的溶蚀能力;岩浆水导致的角砾化对储层改造不明显,整体表现出较强的胶结作用,对储层发育不利。走滑断裂带的规模对热液改造的影响明显,与走滑断裂带距离中等或走滑断裂带规模不大时,最利于热液流体对储层的改造。

塔中地区热液改造型白云岩储层

塔里木盆地寒武系—下奥陶统以深灰色的粉—细晶白云岩发育为特征,在塔中等地区局部可见浅灰色—白色的中—粗晶白云岩。中—粗晶白云岩中的流体包裹体均一温度主峰区间为160~200℃,盐度为6.88%~14.15%;氧同位素δ18OPDB值为-10.91‰^-7.65‰,平均为-8.98‰,与粉—细晶白云岩δ18OPDB值相比,具有明显偏轻的特征。根据白云石与水之间的氧同位素分馏系数计算出形成中—粗晶白云岩流体的δ18OSMOW值为+4.2‰^+10.2‰,据此判断该流体为岩浆热液流体。中—粗晶白云岩的87Sr/86Sr值为0.709 098~0.709 236,平均为0.709 171,高于粉—细晶白云岩和下古生界正常海相碳酸盐岩的87Sr/86Sr值。锶同位素组成特征也表明了中—粗晶白云岩的形成与热液流体作用有关。再结合其产状特征,可以推测塔中地区中—粗晶白云岩是粉—细晶白云岩在热液作用下发生重结晶作用的结果。重结晶形成的中—粗晶白云岩不但有丰富的晶间孔隙,而且还发育有大量的因热液溶蚀作用而形成的溶蚀孔隙,是良好的油气储集层,在塔里木盆地下古生界深层油气勘探中应该给予足够的重视。

热液作用对塔东地区寒武系碳酸盐岩储集层的影响

热液活动对塔东地区白云岩储集层的形成起着重要作用。综合应用岩石薄片显微镜鉴定、阴极发光分析、碳氧同位素分析、微量元素分析、稀土元素分析等技术,研究了热液地质作用对塔东地区寒武系白云岩储集层的影响,建立了热液作用的期次及其岩石矿物学和地球化学识别标志。对寒武系碳酸盐岩储集层具有改造意义的热液作用有两期,Ⅰ期热液作用发生在中-晚奥陶世,在寒武系白云岩中形成裂缝,而对泥灰岩层段改造较弱或未改造;Ⅱ期热液作用发生在二叠纪末,表现为研究区内广泛的热液溶蚀作用,形成寒武系重要的溶蚀缝洞型白云岩储集层。

鲁中山区中生代构造活动对现今岩溶地下水赋存规律的控制作用

为了掌握中生代构造运动以来鲁中山区岩溶地下水富集规律,以莱芜盆地为例,通过水文地质调查及数据统计分析、钻探施工、地质露头观测、碳酸盐岩可溶组分分析等方法,对中生代构造活动特征、岩浆活动特征,及其对岩溶地下水赋存规律的控制作用进行研究。结果表明:鲁中山区具有典型盆-山结构水文地质特征,盆地南北两侧水文地质特征不尽相同;区域滑脱构造形成的层间虚脱、空隙、碎裂岩带,使得鲁中山区下寒武统朱砂洞组含水层表现为"似层状"特征;热液混合岩溶作用形成的溶蚀裂隙、洞穴可成为岩溶地下水良好的赋存空间;由中生代滑脱构造及热液岩溶活动形成的岩溶介质环境受同期或后期层间溶蚀裂隙及断层沟通,形成立体的岩溶地下水网络。岩溶地下水沿该网络径流、富集,形成鲁中山区特有的岩溶地下水赋存特征。

氧化液作用下富有机质页岩裂缝应力敏感性

页岩中有机质和黄铁矿等还原环境沉积产物易被氧化,氧化溶蚀作用虽有利于改造页岩基质渗流通道,但对裂缝渗透率应力敏感性的影响尚不明确。将川东龙马溪组露头页岩裂缝岩样分别浸泡在蒸馏水和质量分数为15%的氧化液中,分别静置24,48和72 h,取出烘干后测定其渗透率,将浸泡72 h的岩样进行应力敏感性评价及离子组成分析,利用X衍射和扫描电镜分析浸泡前、后页岩组分及结构变化。渗透率测定和应力敏感性评价结果表明:经蒸馏水浸泡的岩样渗透率提高0.42~6.15倍,应力敏感系数为0.514~0.587;经氧化液浸泡的岩样渗透率提高5.53~65.45倍,应力敏感系数为0.482~0.517。离子组成分析和X衍射测试结果显示,白云石和方解石含量大幅减小,黄铁矿甚至完全消失,而粘土矿物、石英和长石含量稳定,说明岩样裂缝面发生了选择性氧化溶蚀。岩样断面观察和扫面电镜图像揭示,氧化液沿页理和裂缝渗入,诱发裂缝萌生、扩展,改善了微纳米级孔隙,证明氧化溶蚀作用促使页岩孔缝溶扩。裂缝面矿物的选择性氧化溶蚀及其诱发的孔缝溶扩,使裂缝闭合过程中仍能保持相对较高的渗流能力,降低了应力敏感损害程度。

塔里木盆地跃进地区奥陶系储层成因机理

通过对岩芯、薄片的观察,结合扫描电镜、阴极发光、碳氧同位素、锶同位素和稀土元素的分析化验资料,探讨了塔里木盆地跃进地区中下奥陶统缝洞型储层的成因机理。沿裂缝断续分布的溶蚀孔洞、围岩和裂缝中的萤石交代产物表明存在热液溶蚀和交代作用,而基质晶间孔中的短柱状和柱状石英晶体、溶蚀孔洞方解石的低^(87 )Sr/^(86 )Sr比值(0.708407)、硅质结核的Eu正异常均表明存在岩浆期后的深部热液流体的溶蚀、交代和胶结作用。跃进地区中下奥陶统发育多期活动的走滑断裂带,由于基质低孔低渗,二叠纪晚期的岩浆期后热液流体主要沿断裂带进入中下奥陶统地层中进行溶蚀改造,随后的胶结作用对围岩中的孔隙网络造成严重的破坏,进一步增强了研究区内储层的非均质性。走滑断裂带控制着跃进地区中下奥陶统规模缝洞型储层的形成与分布,热液溶蚀作用进一步改善了缝洞型储层内部的渗流能力。

塔里木盆地奥陶系萤石成因及其油气地质意义

塔里木盆地塔中45井上奥陶统发现以萤石层为储层的特殊类型油气藏。为了明确塔里木盆地奥陶系萤石成因及热液溶蚀储层形成时期,本文通过电子自旋共振测年、稀土元素、微量元素、激光拉曼、包裹体氢氧同位素、硫同位素等多种分析手段,对塔中45井区及巴楚-柯坪露头区奥陶系内萤石发育段进行了热液成矿、热液溶蚀与油气成藏关系的综合研究。目前,多数学者认为萤石形成于晚二叠世的岩浆期后热液,并相应存在一期海西期的热液溶蚀,此次研究表明,塔中45井区及巴楚-柯坪露头区的萤石成矿流体可能为低温大气淡水循环热液。塔中45井区断裂溶扩带充填萤石形成于晚燕山-喜马拉雅期,与海西期岩浆期后热液无必然联系;巴楚-柯坪露头区风化壳溶洞充填萤石形成于海西期,萤石成矿期与海西期火山活动热事件影响期匹配关系良好。由此推断,塔中45井区萤石成矿热液溶蚀作用发生于晚燕山-喜马拉雅期。

塔里木盆地古城地区下古生界白云岩储层类型及成因

通过对古城地区寒武系、下奥陶统白云岩进行岩石薄片、扫描电镜、阴极发光显微镜精细鉴定,结合碳氧同位素、有序度等地化分析,从白云石晶体大小、形态、表面特征、阴极发光现象,以及地化特征指标等方面,总结了古城地区发育准同生期、早—中成岩期、中—晚成岩期3期4种白云化作用形成的6种类型白云石,分别为准同生期蒸发泵成因的粉—微晶白云石、准同生期渗透回流成因的粉—细晶他形白云石、浅埋藏成因的粉—中晶较自形白云石、后期热液成因的中—粗晶脏白云石、中—粗晶较干净白云石和鞍形白云石等6种类型.白云化作用和热液溶蚀作用形成的晶间孔、晶间溶孔、溶蚀缝孔洞是白云岩的主要储集空间,白云岩溶蚀孔隙型和白云岩溶蚀缝孔洞型储层是古城地区有效的储层类型。

四川盆地东部地区中二叠统茅口组白云岩储层特征及其主控因素

四川盆地东部(以下简称川东地区)中二叠统茅口组“似层状”白云岩储层天然气勘探获得了重大发现,但对该层位白云石化的成因和分布一直未能达成共识,制约了该区的天然气勘探部署。为了明确该区茅口组下一步的天然气勘探方向,基于岩心和露头样品的岩相学及地球化学特征分析,研究了茅口组白云岩储层的特征、成因及主控因素,建立了白云岩发育模式。研究结果表明:①川东地区茅口组白云岩纵向上主要发育于茅三段中下部,多呈层状、似层状产出,岩性主要为细中晶云岩、硅质云岩、生屑云岩等,储层物性较好,主要发育孔隙、热液溶蚀缝洞系统两类储集空间;②该区茅口组基质云岩与鞍状云岩的微量元素及其含量、锶同位素比值及包裹体均一温度均存在着差异,表明两类白云岩的形成流体或期次相差较大,早期热水沉积形成基质云岩,晚期受热液溶蚀改造形成缝洞充填的鞍状云岩;③该区茅口组白云岩发育分布受生屑滩、热水沉积和基底断裂的联合控制,其中生屑滩是白云岩储层发育的基础,热水沉积形成了早期层状基质云岩,基底断裂为后期富镁热液流体提供了运移通道、改善了储集性能。该研究成果有助于深化对川东地区茅口组白云岩储层的认识。

塔河地区寒武系储层深埋藏白云石化特征

塔河地区寒武系白云岩具过渡型成岩演化环境成因特征。寒武纪碳酸盐沉积物在经历了短暂的早期成岩作用(海底成岩加大气淡水成岩作用)后,即进入埋藏成岩环境,经历了准同生白云岩—早成岩浅埋藏白云岩—晚成岩深埋藏白云岩—热液成因白云岩的成岩作用演化过程;裂缝、溶蚀孔(洞)是塔河地区寒武系不同类型白云岩的主要储集空间类型。深埋藏白云石化条件下的与深部断裂热液流体有关的溶蚀作用是塔河地区寒武系白云岩储层储渗空间形成的主要机制,而不同期次的充填和胶结作用的强度及热液溶蚀之后稳定的埋藏过程、较小的构造变动是有效储集空间得以保存的主控因素。

四川盆地东北部中三叠统雷口坡组四段优质储层发育特征及勘探方向

为进一步扩大四川盆地东北部地区雷口坡组四段浅滩叠合岩溶型储层探井成功率,实现高效勘探开发。基于区内丰富的钻井、取心和室内分析测试资料,对雷口坡组四段(雷四段)储层基本特征和主控因素进行了综合分析。结果表明:①研究区雷四段属于砂屑滩沉积,储层主要发育于砂屑云岩和岩溶角砾岩中,储集空间类型以溶洞和裂缝为主,储层非均质性较强。②储层主控因素分析认为,潮坪相浅滩发育的原始孔渗系统为优质储层的发育提供了物质基础;岩溶作用叠加改善形成大量有效的储集空间,是储层发育的关键;埋藏期热液溶蚀作用进一步提高储渗性能。③岩溶作用具有特殊的机械充填和化学作用识别标志,不同岩溶地貌单元下岩溶水性质和活动规律的差异最终决定了储层发育质量。川东北地区岩溶丘台侧向近源及断裂叠合发育区是下一步有利勘探方向。

塔北隆起英买32潜山区白云岩储层特征及主控因素研究

英买32潜山区白云岩优质储层是勘探开发的重点目标,关于其形成的主控因素,存在表生岩溶成因和热液成因两种不同观点。通过对白云岩岩心特征、薄片特征、物性特征、毛细管压力曲线特征及钻井漏失情况等进行综合分析,认为,英买32潜山区白云岩总体上属裂缝-孔洞复合型储层,溶洞、溶缝为主要储集空间,局部有大型未充填洞穴发育。研究区白云岩储层经历了白云石化、热液、构造及表生岩溶等作用。而热液溶蚀作用、构造作用是该区白云岩形成优质储层的关键。

塔里木盆地柯坪地区肖尔布拉克组优质微生物碳酸盐岩储层成因

微生物碳酸盐岩储层是油气地质学研究的重要领域,针对古老深埋的塔里木盆地肖尔布拉克组微生物碳酸盐岩存在的优质储层争议和储层成因问题,通过野外观察、剖面测量、密集取样、物性测试、薄片分析和CT扫描等手段,对柯坪野外露头区的肖尔布拉克组微生物碳酸盐岩储层进行了系统调查与分析。结果表明,肖尔布拉克组的优质微生物碳酸盐岩储层为具有亮晶凝块结构的层状凝块石建造,其储层孔隙度最大值为9.35%,孔隙度介于2.69%～9.35%之间的比例为70.3%,平均值为5.07%,且其储层孔隙度和平行渗透率具有极好的线性正相关性。这些优质储层的储集空间类型包括粒间孔、晶间孔、粒间溶孔、晶间溶孔、扩溶孔和溶洞6类。潮下带上部高能原始沉积环境中形成的亮晶凝块结构为优质储层的形成提供了微生物沉积作用上的先决条件;热液溶蚀作用形成大量大孔径的组构非选择性扩溶孔和溶洞则是优质储层形成过程中至关重要的成岩作用过程,极大地提高了层状凝块石建造的孔隙度。这将进一步深化对肖尔布拉克组优质微生物碳酸盐岩储层类型和成因的认识。

塔里木盆地顺托果勒地区北东向走滑断裂带的油气勘探意义

古隆起碳酸盐岩风化壳领域是多年来塔里木盆地油气勘探发现的重要领域。近年来,在塔中、塔北古隆起之间的顺托果勒低隆、斜坡区,通过新的地震资料识别出一系列走滑断裂带,且钻井揭示其具有较好的含油气性,相继在顺南、顺托、顺北实现重大油气突破。顺托果勒地区北东向左行走滑断裂带在构造样式上具有"纵向分层变形、深部主滑移带沿走向分段变形"的特征,上奥陶统及其之上的碎屑岩层系多发育雁列式正断层,其下部对应于发育在碳酸盐岩层系的走滑断层主滑移带。受斜列侧接部位局部应力场改变的影响,走滑断裂带深部通常表现为拉分负花状、压隆正花状及平移平直状3类样式。多期活动的系列北东向走滑断裂带形成了规模较大的碳酸盐岩缝洞体系,为后期埋藏溶蚀改造形成规模储层和油气运聚均提供了有利条件,具有明显的"控储、控藏、控富"特征。在这种奥陶系发育较为齐全的低隆斜坡区呈现出沿断裂带大面积富含油气的勘探形势,具有不同于古隆起暴露剥蚀区风化壳领域的油气成藏模式,使得"塔河之外找塔河"成为可能,已初步落实轻质油资源量12×10~8t,将成为中石化塔里木探区"十三五"期间增储建产的主战场。