中国东西部陆相页岩油地质特征差异性分析及其对富集规律影响——以胜利探区为例

以胜利探区为例,系统对比研究了中国东西部陆相湖盆页岩油地质特征差异性及其对富集规律的影响。济阳坳陷沙四段上亚段—沙三段下亚段在古地貌、古气候、古水体介质等因素共同控制下,富有机质纹层状碳酸盐页岩大规模分布,富有机质黏土纹层成烃与富碳酸盐纹层成储协同演化为游离烃规模富集提供了有利条件。准噶尔盆地西北缘哈山地区风城组强裂陷作用导致强烈火山活动,在火山喷发物质与古气候共同影响下,富有机质纹层状含碱长英页岩相大规模分布,且成烃成储演化过程中形成较多的长英质矿物,并伴生大量的基质溶蚀孔和晶间孔,为页岩油富集奠定了重要基础。哈山地区在多期逆冲推覆过程中,准原地系统持续生烃、油多气少和相对较好的保存条件以及构造覆压、生烃增压作用产生的异常高压为页岩油高产提供了必要条件。准噶尔盆地东南缘(准东南)芦草沟组在海迹湖咸水环境下,受火山凝灰质与微生物作用影响,形成了富有机质纹层状页岩相夹贫有机质层状白云岩相的主要岩相组合类型。博格达山周缘山前构造带芦草沟组富有机质页岩均进入成熟演化阶段,胜利探区构造相对稳定区具备页岩油勘探前景。

准噶尔盆地东南部低煤阶煤层气富集条件及主控因素

准噶尔盆地煤层气资源丰富。其中,准东南地区煤层分布稳定,厚度大,埋深适中,含气性较好,是煤层气勘探有利区。然而,准东南地区近年来的煤层气勘探没有取得理想效果,对低煤阶煤层气富集主控因素认识不足是其主要原因之一。本文通过对煤层气地质特征和富集条件的分析,认为准南地区煤岩演化程度高,水文条件较好,有次生生物气及深部热解气的补充,气源充足,富集条件好;准东地区尽管煤层厚度大,但煤岩演化程度低,地下水矿化度高,不具备生物气补充条件,且缺乏区域盖层,富集条件较差,导致煤层含气量低。进一步分析认为,构造、水文和盖层是准南地区煤层气富集的主控因素,有利的构造部位控制着深部热解气源,水文地质条件控制着次生生物气的补给,盖层控制了煤层气的保存条件。

准噶尔盆地东南缘煤矿硫化氢气体成因研究

位于准噶尔盆地东南缘与北天山北麓、博格达山的盆-山结合部位的煤矿主要发育有下—中侏罗统西山窑组和八道湾组低变质烟煤。区内诸多矿井(区)煤岩层、井下水、采空区及出露温泉(井)水体中硫化氢富集异常,且硫化氢往往与二氧化碳共存。煤层瓦斯气体组分以N2、CH4为主,伴有H2S、CO2及C2H6、C3H8等重烃组分,瓦斯气体组分中硫化氢最高可达2.11%,对煤矿工人的职业健康和安全生产造成严重的影响。区域煤层埋藏深度大多处于200~900m,地层温度小于40℃,SRB繁衍激烈,样品中检测值平均为791个/g样品。沿径流方向,地下水矿化度逐渐增高,pH值也逐渐上升,Ca2+浓度逐渐下降,水体富含SO2-4,在充足的有机质及还原环境中,容易发生BSR作用,形成硫化氢。区域各煤层硫化氢丰度普遍小于3.0%,煤的镜质体反射率普遍介于0.50%~0.75%,表明成煤岩阶段的古地温范围介于80.0~110.0℃,小于120℃,目前煤层埋藏深度普遍处于200~900 m,其地温小于40℃。大部分煤层甲烷碳同位素值小于-50‰,总体偏轻,CH4具有生物甲烷成因特征。煤层气中的δ13 CCO值普遍介于2-18.2‰^-11.7‰,表现出有机成因的特征。综合判断区域各煤矿H2S气体主要以BSR成因为主,不排除部分由于煤层火烧烘烤作用,由TDS或TSR成因产生。

准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩元素地球化学特征及沉积环境指示意义

本文通过XRF和ICP-MS测试方法对油页岩样品进行测试,根据常量元素和微量元素特征、组分含量及某些元素的比值,探讨了研究区油页岩样品的地球化学特征,进一步阐述了其沉积环境的指示意义。结果表明,P和B元素强烈富集,相当硼及古盐度值都表明属于半咸水沉积环境,B/Ga、Sr/Ba值也说明受到海水影响或间歇性受海水影响,沉积环境以半咸水湖泊为主;Fe2+/Fe3+、V/(V+Ni)、V/Ni、Cu/Zn、Ni/Co和U/Th值及Ni的含量说明沉积环境为咸化的弱还原-还原环境;Mn/Fe和Mn/Ti值也较小,反映近岸的沉积环境;Sr/Cu表明主力油页岩形成时期处于温湿-干热气候。总体上反映出,研究区油页岩的沉积介质环境的显著特征是半咸水状态的弱还原-还原环境。

准噶尔盆地东南缘二叠系芦草沟组沉积环境分析

根据经典层序地层学和现代沉积学的基本原理,在综合研究钻井、测井、露头、岩芯等资料的基础上,分析了准噶尔盆地东南缘二叠系芦草沟组沉积环境特征与演化,对芦草沟组进行了层序地层分析,在单井研究的基础上进行了层序划分方案,芦草沟组几乎为一个完整的三级层序,由低位体系域、水进体系域、高位体系域和水退体系域组成,分别对应地层的四个岩性段;根据连井剖面,建立了芦草沟组层序地层格架,结合盆地地质条件,进行了各体系域沉积平面相分析.该区油页岩体系域类型主要为湖相沉积,湖相分为滨湖、浅湖和半深湖-深湖三种亚相,再细分为砂质滩坝、泥质滩坝、碳酸盐滩坝、生物礁四种微相.

准噶尔盆地东南缘侏罗系重矿物演化特征及对博格达山隆升的响应

准噶尔盆地是我国大型含油气盆地之一,其南缘发现了一系列油气田,但博格达山前带油气勘探没有取得大的突破,究其原因可能为博格达山体与周缘凹陷的盆山关系认识不够,以及后期演化对成盆成烃的控制与约束作用认识不够深入。沉积盆地中保存的碎屑物质记录了盆地在沉积过程中周缘造山带岩石圈特征和盆地动力学性质,而沉积重矿物由于其自身的稳定性全程参与在这漫长而复杂的地质过程中,所以碎屑重矿物是源区母岩信息的重要载体。根据重矿物碎屑的磨圆情况、含量变化、组合特征以及不同重矿物指数等矿物岩石学特征,研究侏罗纪时期博格达山隆升过程,为博格达山隆升发生在中侏罗世头屯河时期提供有力的佐证。依据重矿物特征将侏罗纪博格达地区构造演化分为两个阶段:早侏罗世—中侏罗晚期,构造相对稳定阶段;中侏罗晚期—晚侏罗世,构造隆升强烈阶段。并结合前人的构造热年代学、U-Pb年龄,古水流等研究成果,认为在早侏罗世—中侏罗晚期,博格达山地区为汇水沉积区,物源主要来自卡拉美丽山,在中侏罗晚期—晚侏罗世,物源来自于博格达山,认为此时博格达山已经隆升。

基于泉(井)水特性的准噶尔盆地东南缘煤矿硫化氢成因研究

位于准噶尔盆地东南缘地带的矿区含煤地层硫化氢富集异常,发生过多起伤亡事故。地下水体的化学特性、微生物活动特征能灵敏地反映地壳内部信息变化,基于区域泉(井)水特性,探讨煤矿硫化氢成因,对查明煤岩层硫化氢气体的来源、赋存和防治,以及煤层气、油气等开采具有重要意义。煤矿瓦斯气体组分以CH_4,N_2为主,伴有CO_2,H_2S和重烃等;区域地层水沿径流方向水化学类型由HCO_3—Ca—Na和HCO_3—SO_4—Na—Ca演变成HCO_3—SO_4—Cl—Na—K,矿化度、硬度及p H逐渐变高,为弱碱性咸水;含煤地层出露泉水富含CH_4,N_2,CO_2,H_2S,H_2和重烃气体;4号泉CH_4含量和水温一直呈下降趋势,而H_2S,CO_2及SO_4^(2-)含量则保持平稳上升趋势;水体中CO_2的δ^(13)C值较轻,普遍在-1.81%^-1.12%间。矿井地下水水体检测到的硫酸盐还原菌(SRB)数量最高达3 500个/g,表明SRB繁衍活动激烈;10号泉4.35%的克隆子与CH_4厌氧氧化相关,还检测到一些来自栖息于地层深部(含煤岩层)水体中与厌氧含硫环境中的SRB,表明水体处于厌氧状态,泉水中微生物的繁衍生息与含硫化合物密切相关。上述均具有发生硫酸盐生物还原(BSR)作用的特征,而区域成煤环境及煤岩层火烧都不具备大规模H_2S富集条件,由此可知,目前区域硫化氢的形成与后期的BSR作用有密切联系。

准噶尔东南缘上二叠统油页岩芳烃地球化学特征及意义

通过对准噶尔盆地东南缘上二叠统芦草沟组三个露头剖面共37个油页岩样品系统开展芳烃生物标志物分析,结果表明:地表露头样品中联苯系列和三芴等低碳数系列化合物挥发,残余芳烃中以萘系列、菲系列、萤蒽、芘等稠环芳烃为主。源岩母质既有低等水生生物,又含陆生高等植物,从三工河剖面到雅玛里克山剖面再到水磨沟剖面,油页岩母质具有自腐泥型向腐殖型过渡的趋势。较低丰度的1,2,5-TMN和1,2,7-TMN表明其为深湖亚相或海相的还原环境。基于样品的MPI1值折算的镜质体反射率RO值为0. 40%～0. 74%,同时,萤蒽/苯并芘比值分布在0. 33～0. 72,表明油页岩样品属于低熟到成熟阶段,其中,三工河地区油页岩成熟度最低,水磨沟地区最高。

准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力

准噶尔盆地页岩气尚属于研究起步阶段,勘探程度低,还未发现页岩气藏。通过对准噶尔盆地东南缘雅玛里克山、水磨沟、三工河等地区上二叠统芦草沟组油页岩样品进行有机地球化学特征系统分析,认为:芦草沟组油页岩有机碳平均含量为9.71%,油页岩氢指数(IH)平均值为471.56mgHC/gTOC,有机质类型主要为Ⅱ型,处于低熟—成熟热演化阶段。通过与北美五大页岩气系统地球化学参数和地质参数对比,初步确定准噶尔盆地东南缘存在发育热成因页岩气藏的条件,部分区域可能有生物成因气生成。3个地区中,以三工河地区油页岩有机质丰度最高,有可能成为研究区页岩气勘探开发的有利区域。

新疆准噶尔盆地东南部狼(Canis lupus)的生境选择及其季相变化

采用痕迹样方和对照样方分析卡拉麦里山有蹄类自然保护区狼（Canis lupus）的生境选择及其季相变化。结果表明：春季,狼选择海拔900~1 000 m的山坡和山顶,距离水源2~4 km,道路0.5~1 km,居民点2~4 km及隐蔽级高（0.9~1）的区域;夏季,选择山坡和山沟、海拔900~1 000 m、与水源距离≤2 km、距离道路1.5~3 km、与居民点的距离4~6 km;以及隐蔽级高（0.9~1）的地域;冬季,选择山坡和沙丘、海拔≤800 m、与水源距离≤2 km、与道路的距离1.5~3 km、与居民点的距离2~4 km、隐蔽级在0.5~0.9的区域。主成分分析表明,春季狼生境选择主要受人为干扰的影响,夏季主要受水源因子干扰的影响,冬季主要受食物干扰的影响。

准噶尔盆地东南缘绿洲-荒漠交错带土壤动物群落特征

为理解准噶尔盆地东南缘绿洲-荒漠交错带土壤动物群落特征,采用国际通用采样方法在2010年4月、7月、9月及11月中旬对该交错带不同生境土壤动物群落进行了调查研究,比较分析了该区土壤动物群落组成、多样性及其季节动态特征。结果表明:①共采集到大、中小型土壤动物9 788只,隶属于4门12纲32目,其中甲螨目、弹尾目、中气门目和前气门目为优势类群,常见类群有垫刃目、鞘翅目幼虫、膜翅目、无气门目、缨翅目和双翅目幼虫,优势类群和常见类群占群落总个体数的96.27%,其他22类群均属于稀有类群,只占总捕获量的3.73%。②在不同生境土壤动物群落组成、个体数量及多样性都表现出了明显的时空变异(P<0.05),其类群数高低顺序为自然林>防护林>牧草地>灌木林>耕地>菜瓜地>荒草原>荒漠,而个体数量顺序为菜瓜地>耕地>牧草地>防护林>自然林>荒草原>灌木林>荒漠。③不同生境土壤动物的垂直分布具有明显的表聚特征,即从地表向下,随着土壤深度的增加土壤动物个体数量逐渐减少。④在不同生境土壤动物个体数量表现出了明显季节变化,其高低顺序为冬季>秋季>春季>夏季。研究结果为进一步开展干旱区绿洲-荒漠生态系统土壤动物生态学的研究奠定了基础。

低阶煤储层孔隙结构特征及分形模型评价

煤的孔隙结构配置对煤层气的吸附起着至关重要的作用,分形模型对煤层表面的粗糙性和孔隙结构的复杂性有良好的表征作用。为探讨准噶尔盆地东南缘孔隙结构特征、分形特征,基于压汞实验和液氮实验等分别测试了准东南不同矿井煤样的孔隙结构、分析了不同尺度孔隙的分形特征,探讨了多尺度分形特征综合表征的方法,从不同角度研究了不同模型的适用性。研究结果表明:基于高压压汞数据的Menger海绵模型、毛细管模型、Sierpinski模型和低温液氮数据的FHH模型分别对不同尺度孔隙能够进行有效的表征,变化规律不同。通过建立综合分形维数(Dt),将压汞和液氮模型结合,根据煤的孔隙度、煤层渗透率和物性特征对比分析了不同因素对不同模型表征的优缺点,初步确定Sierpinski模型为最优模型。