鄂尔多斯盆地东南部直罗组古层间氧化带地球化学特征

大量勘查及研究结果显示,鄂尔多斯盆地东南部直罗组层间氧化带经历了大规模的二次还原作用改造,形成了从古氧化砂体—过渡砂体—原生还原砂体—二次还原砂体的岩石分带特征(李子颖等,2020)。该区以往针对直罗组的研究多集中在沉积相、物源、铀成矿年龄、成岩度等方面,对古层间氧化带各分带砂岩地球化学特征对比研究较少;因此,本文以鄂尔多斯盆地东南部直罗组古层间氧化带各分带砂岩为研究对象.

鄂尔多斯盆地东南部山2段物源与曲流河三角洲沉积体系

鄂尔多斯盆地东南部山2段是该盆地重要的天然气富集层位。通过重矿物分布、岩屑组分、砂岩岩屑类型及阴极发光特征分析山2段沉积物源体系,经研究认为盆地东南部山2段沉积同时受南、北部物源供源。山2段为曲流河三角洲前缘沉积亚相,碎屑颗粒分选中等偏好、磨圆较好、颗粒之间接触紧密,沉积构造主要为板、槽状交错层理、平行层理及浪成交错层理。本区山2段沉积物以跳跃组分和悬浮组分为主,水下分流河道微相粒度概率曲线呈现三段式和四段式;河口坝微相分选较好、粒度概率曲线形态为两段式和三段式。研究区北部、南部及中部志丹、甘泉等地区砂体发育较厚,剖面上河道砂体呈不对称式相互叠置,水动力条件中等—较强。通过物源体系重建、沉积特征分析与薄片特征鉴定,建立了鄂尔多斯盆地东南部山2段双物源曲流河三角洲沉积模式。该研究明确了盆地东南部山2段物源方向,明晰了山2段沉积特征,创建了典型曲流河三角洲沉积模式,为进一步勘探开发提供了理论支持。

鄂尔多斯盆地东南部下石盒子组盒8段物源特征与沉积相

二叠系下石盒子组盒8段为鄂尔多斯盆地东南部天然气主力产层。根据研究区盒8段砂岩组分、岩屑和重矿物分布等物源分析特征,结合粒度分析、岩石薄片和岩心沉积等资料,研究下石盒子组盒8段物源体系及沉积相展布规律。结果表明:盒8段物源主要来自北北东、北北西及南部方向,岩屑等组分的变化趋势指示物源在中心区域形成交汇区;砂岩组分以石英为主,岩屑次之,长石极少,岩屑以变质岩岩屑为主;沉积相主要为辫状河三角洲相,可进一步划分为三角洲平原和三角洲前缘亚相,其中三角洲平原亚相以水下分流河道为主要微相,三角洲前缘亚相以河口坝为主要微相;砂体形态以厚层宽浅型为主,粒度概率曲线主要为两段式、三段式、两段夹过渡式及多段式。该研究结果为研究区天然气进一步勘探开发提供指导。

鄂尔多斯盆地东南部本溪组地层水化学特征与天然气成藏意义

通过对本溪组地层水性质与地球化学特征的详细研究表明:研究区地层水呈弱酸性,总矿化度介于50.68~391.74 g/L,阴、阳离子分别以Cl^-,Ca^(2+),K^++Na^+含量占优势为特征,水型为单一CaCl_2型;钠氯系数(rNa/rCl)介于0.18~0.49,平均为0.35;脱硫酸系数(100×rSO_4/rCl)在0~0.53,平均为0.1,指示其经历了强烈的浓缩变质与脱硫酸作用的改造。研究后认为,纵向上,随着深度的增加,地层水各特征参数的化学剖面在宏观上呈现出3种变化类型:先增后减型、增减交替型、波状递增型;整体上TDS(本2)<TDS(本1),rNa/rCl(本2)>rNa/rCl(本1),rSO_4×100/rCl(本2)>rSO_4×100/rCl(本1),这表明在流体(气、水)运移过程中,作为优势通道的不整合面使得与其相邻的本2段较本1段具有更强的开放性和流动性,且储层砂岩次生孔隙更为发育{rCa/rMg(本2)>rCa/rMg(本1)}。平面上天,然气在整体自西南向北、东向运移的路径上,其组分中CH_4含量逐渐增高,而N_2含量逐渐降低,呈现出较强的水溶气运聚特征。在运移过程中,天然气遇到合适的圈闭,则逐渐聚集起来形成气藏,且地层趋于封闭的还原环境,有利于天然气的保存。

鄂尔多斯盆地东南部延长组沉积物稀土元素地球化学特征及其应用

目的确定鄂尔多斯盆地东南部上三叠统延长组沉积体系的分布格局与沉积环境。方法对该区及盆地周缘古陆的岩石样品进行稀土元素地球化学特征的对比研究。结果研究区沉积物的稀土元素分配模式呈"V"字型的"右倾斜"曲线;L/H平均值3.82,轻、重稀土分馏明显,轻稀土富集,重稀土亏损;铈(Ce)微正异常,铕(Eu)呈"谷"状,显示负异常,与盆地北东(阴山)及南部(北秦岭)岩石样品的稀土元素特征相对比具有亲源性。结论研究区沉积物来源于盆地北东及南部;研究区延长组沉积期属于缺氧的还原环境,是良好的生油环境。

鄂尔多斯盆地东南部本溪组致密石英砂岩成岩作用与孔隙演化

以岩心观察为基础,结合薄片鉴定、阴极发光、扫描电镜、X衍射、包裹体、镜质组反射率、孢粉等测试分析及本溪组地层埋藏史,对研究区的成岩作用和孔隙演化进行研究。研究后认为,研究区石英砂岩经历了多期复杂的成岩作用,达中成岩B期末。早成岩期的强压实作用使储层丧失约22.6%的原生粒间孔隙;中成岩期,有机酸生成使易溶组分和早期碳酸盐胶结物溶蚀,使储层增加了约2.9%的孔隙;至中成岩后期,铁白云石、石英晚期次生加大及黏土矿物的胶结作用使储层损失了约13.7%的孔隙空间;晚期微裂缝及碳酸盐的微弱溶蚀使储层增加了约0.5%的孔隙空间。其中,酸性成岩流体、硅质胶结、烃类充注、有机酸的溶蚀作用及晚期微裂缝与本溪组石英砂岩有利孔隙的发育关系密切,改善了储层物性。

鄂尔多斯盆地东南部黄洛区域延长组中下油层组物源分析

为查明黄洛区域延长组中下油层组沉积砂体的物源方向,在岩心、野外露头及分析化验资料研究的基础上,分析古水流方向,总结轻、重矿物和岩屑类型的平面展布特征,探讨研究区延长组中下油层组的古水流方向及物源方向。结果表明:鄂尔多斯盆地三叠系延长组中下油层组岩石类型主要为岩屑长石砂岩,其沉积时期古水流以南—北和东南—西北方向为主,轻、重矿物及岩屑分析显示的物源方向一致,即研究区的北部地区,由于地处沉积坳陷中心位置,具有明显的混源区物源特征,整体物源主要来自南部和东北部。该研究对分析研究区的砂体展布规律、有利区判断及下一步勘探开发具有指导意义。

鄂尔多斯盆地东南部山西组泥岩封盖性能评价

为弥补鄂尔多斯盆地东南部盖层的研究空白,借鉴已有研究成果与盖层基本特征,选取泥岩孔隙度、渗透率、厚度以及排替压力4个参数,结合灰色理论分析方法,对鄂尔多斯盆地东南部山西组泥岩盖层封盖性能进行了综合定量评价。结果表明:盆地东南部泥岩北东部较厚,整体呈从北向南减薄的趋势,南部孔隙度及渗透率均偏高;泥岩盖层排替压力较大,大于8 MPa的平面面积占70%以上;由灰色理论打分评价可知,山西组整体盖层封盖性能较好,封盖能力特强(Ⅰ类盖层)、封盖能力强(Ⅱ类盖层)的盖层分布区域广泛,Ⅰ类和Ⅱ类盖层主要发育于盆地北部、北东部,中部延长、延安、志丹等周边地区,盖层封盖性好,Ⅲ类盖层(封盖能力中等)、Ⅳ类盖层(封盖能力差)主要发育于南部。盖层发育较好的地区,经勘探开发与试气,单井日产量可达上万方,证明评价结果与勘探实践匹配。

鄂尔多斯盆地东南部长6油层组储层特征研究

通过大量岩芯、铸体薄片、扫面电镜及物性资料分析,对鄂尔多斯盆地东南部长6油层组砂岩的沉积特征、岩石学特征、孔隙类型、孔渗特征及储层物性影响因素进行深入研究。研究表明:研究区东北部发育三角洲前缘亚相、西南部发育深湖浊流亚相。砂岩储层主要由长石砂岩以及岩屑长石砂岩组成。岩石中胶结类型有碳酸盐胶结、自生粘土胶结、硅质胶结。通过对储层孔渗参数的研究,得出长6油层组主要为特低孔、特低渗储层。根据毛细管压力曲线形态,研究区目的层孔喉结构主要为Ⅱ类,孔喉分选差-中。成岩作用是影响其储集性能的主要因素。

鄂尔多斯盆地东南部古生界不整合面输导体特征

通过录井、测井、钻井取心资料结合薄片观察分析鄂尔多斯盆地东北部不整合特征,根据不整合上下岩性及输导物性角度将研究区不整合的微观岩性划分为:Ⅰ类:泥岩-铝土岩-碳酸盐岩/泥岩-碳酸盐岩;Ⅱ类:砂砾岩-铝土岩-碳酸盐岩;Ⅲ类:灰岩-铝土岩-碳酸盐岩;Ⅳ类:砂砾岩-碳酸盐岩/灰岩-碳酸盐岩四种类型,利用测井与录井资料勾画出研究区这四种不整合空间结构及平面展布。结合岩性及孔洞缝特征,分析天然气在各自通道中的运移特征,确定其对古生界风化壳成藏的影响。

鄂尔多斯盆地东南部奥陶系马家沟组碳酸盐岩中黄铁矿成因

鄂尔多斯盆地东南部广泛发育黄铁矿,通过对黄铁矿的矿物学特征、元素组成、硫同位素等的分析,讨论和揭示了该黄铁矿的成因。岩石矿物学研究结果显示黄铁矿具有多种赋存形式,呈零星或集合体充填于膏溶孔和溶蚀孔洞中,或与层状硬石膏相伴生;硫同位素地球化学分析结果显示,黄铁矿的δ^34S值介于10. 50‰~24. 00‰之间,平均值为17. 33‰。盆地东南部具备薄层硬石膏、高温驱动和充足的烃类气体等热化学硫酸盐还原作用发生的条件,结合其产状证据认为黄铁矿形成于热化学硫酸盐还原作用。黄铁矿出现的地层中Fe含量较高,介于3 387. 50×10^-6~23 112. 50×10^-6之间,平均值为13 233. 33×10^-6,为黄铁矿的形成提供了物质来源。盆地东南部多产低含H2S天然气,研究认为黄铁矿的形成是造成该地区H2S含量较低的主要原因。

鄂尔多斯盆地东南部上古生界致密砂岩储层特征及主控因素分析

鄂尔多斯盆地上古生界是我国致密砂岩气勘探开发的代表层位,盆地东南部相比于盆地北部勘探程度较低,但也显示出良好的油气勘探前景。本溪组、山2段、山1段和盒8段为研究区上古生界主要的致密砂岩发育层段。结合大量的钻井资料、岩芯观察、岩石薄片、扫描电镜以及储层物性测试数据,对鄂尔多斯盆地东南部上古生界致密砂岩储层主要储层段的沉积环境与分布规律、储层岩石学特征、储集空间、成岩作用、物性特征等进行了分析研究,最终得出研究区从本溪组到盒8段,砂体发育规模逐渐增大;砂岩储层的岩石类型以中~粗粒石英砂岩和岩屑石英砂岩为主,岩屑砂岩次之;储集空间主要为溶蚀孔、残余粒间孔与微裂缝,其中溶蚀孔是最主要的储集空间;主要的成岩作用类型主要有压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用及破裂作用。成岩作用,沉积环境和物源等因素共同控制着致密砂岩储层的发育。

含浊沸石砂岩储层孔隙演化特征及其对储层质量的影响——以鄂尔多斯盆地东南部延长组长101储层为例

鄂尔多斯盆地延长组储层中具有分布极不规律、成因复杂的浊沸石胶结物,其成岩演化特征对储层孔隙的演化有一定影响。为了解盆地含浊沸石砂岩储层的孔隙演化特征,以鄂尔多斯盆地东南部长101储层为研究对象,运用铸体薄片、图像粒度分析、扫描电镜手段、X-衍射、包裹体测温等手段,分析了研究区长101储层的岩石矿物特征、成岩作用类型,结合埋藏史、热史、生烃史,明确了各成岩事件的形成序列,定性描述、定量分析了各成岩作用下孔隙度的演化模式,并重点刻画了浊沸石在该储层成岩演化中的角色及作用。研究表明:研究区长101储层以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,属于典型的低孔低渗储层,储集空间以粒间孔和长石溶孔、浊沸石溶孔等次生溶蚀孔为主。成岩作用类型主要包括压实作用、胶结作用和溶蚀作用,综合判断储层处于中成岩A期。经孔隙定量演化的计算,长101储层压实作用、胶结作用是储层致密化的原因,溶蚀作用可有效改善储层物性。储层中浊沸石的差异性成岩演化对储层物性产生了不同影响:早成岩B期呈嵌晶状充填于粒间孔中的浊沸石降低孔隙度的贡献率达27.1%,中成岩A期后随着大量生烃,浊沸石产生的次生孔隙对于孔隙度的增加贡献率为44.1%,总体看浊沸石对长101储层起到了改善储层储集性能作用。

鄂尔多斯盆地东南部山西组沉积特征

根据薄片观察及粒度分析、野外露头及岩心观察,分析鄂尔多斯盆地东南部山西组的岩石学特征、水动力条件,以及宏观和微观沉积特征,划分岩相类型和岩相组合,建立该区三角洲前缘沉积模式。结果表明:鄂尔多斯盆地东南部山西组沉积粒度偏细,分选好,水动力条件以牵引流为主;三角洲前缘沉积特征明显,且沉积地形坡度较缓;划分7种岩相类型和3种岩相序列组合。研究区整体表现为三角洲前缘沉积特征,主要发育水下分流河道、水下分流间湾、分流河口砂坝3种微相。该结果为鄂尔多斯盆地东南部山西组天然气精细勘探开发提供参考。

鄂尔多斯盆地东南部奥陶系岩溶古地貌与储层分布规律

为研究鄂尔多斯盆地东南部岩溶古地貌发育特征及储集空间分布规律,依据岩心、测井、露头、地震、分析化验等资料,采用古地质图法、残余厚度法、印模法、地球物理属性法等方法进行综合分析,得出鄂尔多斯盆地东南部奥陶系岩溶古地貌形态为:“西与西南为高地,高中可见鞍与台,台间洼地汇流水,水流沿坡向东流,坡中形成丘与台,丘台间有若干沟,沟沟相汇进入盆,盆中可见洼与丘”。研究认为,岩溶斜坡中残丘、岩溶高地与岩溶台地转换部位、古沟槽两侧上倾方向的斜坡带岩溶作用强烈,溶蚀孔隙发育。由于受后期压实、胶结、交代、溶蚀等成岩作用影响,原生孔隙保留很少,储层储集空间以纳米级晶间孔为主,其次为微米级的溶蚀孔。根据岩溶古地貌与古沟槽网络分布规律及储层储集空间分布特征,认为古沟槽控制的斜坡带及残丘区、岩溶高地的地貌单元转换带是勘探开发的重点区域。

鄂尔多斯盆地东南部马家沟组碳酸盐岩碳氧同位素特征及意义

对鄂尔多斯盆地东南部马家沟组白云岩和灰岩的碳氧同位素进行测定。结果显示,样品的碳氧同位素值分布较为离散,二者的相关性仅为0.18,氧同位素平均值为-8.34‰;对锰、锶元素含量进行测定,计算ω(Mn)/ω(Sr)平均值为1.4,表明采集样品大部分受后期成岩蚀变影响小,可较好地代表原始地层的沉积特征。马五段、马六段样品的碳氧同位素值变化差异明显:马五段白云岩δ13C在-1.33‰~1.01‰(PDB),δ18O值在-9.58‰^-6.46‰(PDB),为中低负值;马六段灰岩δ13C在-6.75‰~0.92‰(PDB),δ18O值在-11.36‰^-7.33‰(PDB),马六段的碳氧同位素值较马五段离散,且发生了明显的负漂移。Z值与碳同位素值具有较高的相关性,而与氧同位素值相关性低,仅作为该区古盐度变化的相对参考值。碳氧同位素值与Z值所反映的环境信息表明,鄂尔多斯盆地东南部马家沟组马五期为海退期,海水循环性差,气候干旱炎热,处于蒸发环境,海水盐度较高。马六期形成的灰岩由于长期裸露地表,受到大气淡水淋滤作用的影响,角砾泥晶灰岩发育,其碳氧同位素值较低。

鄂尔多斯盆地东南部延长探区上古生界物源分析

为查明鄂尔多斯盆地延长探区上古生界的物源方向及物源分区,揭示该地区沉积体系的分布格局,应用碎屑组分、重矿物、稀土元素分析等多种研究方法,在对物源区构造演化背景分析的基础上,对延长探区上古生界各层段的物源特征及影响范围进行了系统研究。结果表明,研究区主要受到北、南两个方向的物源控制,其中北部物源是控制区内沉积的最主要物源,南北物源大致在甘泉—富县—宜川一带交汇。本溪组至山西组山23沉积期,南部物源并未影响到研究区;从山22沉积期始,南部物源开始影响研究区,至石盒子—石千峰期,南部物源的影响逐渐增大,成为研究区主要的物源之一。

鄂尔多斯盆地东南部下古生界碳酸盐岩天然气成藏条件

为研究鄂尔多斯盆地东南部下古生界碳酸盐岩天然气成藏特征,指导下一步天然气勘探开发,采用地质与地球化学相结合的方法,通过岩溶古地貌恢复、烃源岩有机碳对比、储层成岩作用研究,对下古生界天然气成藏地质条件进行了探讨.结果表明：研究区处于古岩溶斜坡地带,其西部为古岩溶高地,东部为古岩溶盆地,古岩溶斜坡呈北西-南东向展布,古沟槽呈树枝状沿东西向展布;气藏的形成受不整合面沟槽地貌的控制,在斜坡与侵蚀沟槽及斜坡与高地的边缘地带含气性能好.上古生界煤系烃源岩是下古生界主要的供烃层位,其生烃强度是下古生界的4～5倍.在裂缝的沟通作用下,天然气由古沟槽侵蚀区和铝土岩缺失部位进入下古生界风化壳岩溶储层,表生岩溶作用和溶蚀作用形成的孔、洞、缝为油气充注提供了储集条件.

鄂尔多斯盆地东南部上古生界储层岩石学特征

为弄清鄂尔多斯盆地东南部上古生界砂岩储层岩石学特征的差异性,通过大量岩石薄片、扫描电镜、阴极发光和X衍射等分析化验资料,对研究区上古生界主要产气层段砂岩储层的岩石类型、成分特征、平面分布等进行了详细研究。结果表明,盒8段和山1段是以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主,少量石英砂岩,岩屑主要为千枚岩,其次为石英岩、燧石和变质砂岩;山2段和本溪组则以石英砂岩为主,其次为岩屑石英砂岩,少量岩屑砂岩,其岩屑主要为石英岩,其次为燧石和千枚岩;从盒8段—本溪组的砂岩中碳酸盐和硅质胶结物含量均有逐渐增加的趋势,而高岭石和绿泥石含量逐渐减少。受物源分异的影响,从东部→西部→南部砂岩成分成熟度依次降低。

鄂尔多斯盆地东南部宜参1井烃源岩评价及气源分析

鄂尔多斯盆地东南部宜参1井获得天然气重大突破,但对其各层系烃源岩生烃潜力并未开展研究。通过采集山西组和马家沟组烃源岩样品开展相关研究,结果表明:山西组4个泥岩样品的残余总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量分布范围为0.54%~2.31%,均值为1.65%,总烃[(S 1+S 2)]含量分布范围为0.12~0.46mg/g,均值为0.34mg/g,泥岩烃源岩有机质丰度较高,生烃潜力较强;马家沟组泥岩残余TOC含量分布范围为0.09%~0.33%,均值为0.17%,(S 1+S 2)含量分布范围为0.03~0.17mg/g,均值为0.12mg/g,评价为非-差烃源岩。对比宜参1井天然气中甲烷(CH 4)和乙烷(C2H6)碳同位素含量,δ^13C 1>δ^13C2倒转的天然气主要为煤成热解气,混入了少量δ^13C2轻的油型气,其中煤成气主要来自于上古生界煤系地层,混入的少量油型气可能主要来自于上古生界太原组优质海相烃源岩。查明奥陶系马家沟组的生烃潜力及油气来源不仅可以认识奥陶系产层的油气生成和组成特征,同时对气田的形成模式、资源前景及勘探部署也具有重要意义。