鲁西隆起区奥陶系碳酸盐岩成岩作用及其对储集性的控制作用

以鲁西隆起区奥陶系碳酸盐岩沉积旋回与不整合面分析为基础, 应用薄片、铸体和阴极发光等室内分析技术, 对其成岩作用、成岩序列、孔隙演化及其特征进行了详细研究。研究区的成岩作用分为两类: 建设性成岩作用和破坏性成岩作用, 前者包括白云石化、压溶、去石膏化、溶蚀和破裂等作用; 后者以重结晶、胶结、压实、硅化和充填作用为主。奥陶系碳酸盐岩经历了多期次和多种类型的成岩作用演化, 与马家沟组相比, 三山子组多经历了一次其沉积后的短期表生和随后的埋藏作用。三山子组白云岩、马家沟组东黄山段、土峪段和阁庄段粉细晶白云岩以及八陡段不整合面以下的溶蚀角砾岩段发育次生孔洞缝系统, 是较为有利的储集层段。

鲁西隆起北侧博兴洼陷古近系泥岩地球化学特征及其构造意义

对博兴洼陷始新统和渐新统所取的20件泥岩样品的地球化学特征分析表明:始新统与渐新统样品稀土元素分布模式与上地壳稀土元素分布模式一致。稀土特征元素之间的比值显示始新统和渐新统沉积物源岩虽都来自后太古代,但存在着明显的差异性。根据源岩属性判别图解可以看出始新统源岩主体为长英质火山岩,渐新统则为长英质和基性岩的火山岩混合物源。多方面对比认为:始新统和渐新统沉积物源存在较大的差异性,表明始新世与渐新世之间可能存在较为明显的沉积物源改造,从一个新的视角揭示了鲁西隆起与邻近盆地在始新世与渐新世之间所发生的构造分异事件,而这次构造分异也造成了邻近盆地内始新统与渐新统之间油气藏成藏要素的差异。

鲁西隆起和济阳坳陷新生代隆坳耦合关系

为探讨鲁西隆起的抬升史,研究鲁西隆起和济阳坳陷之间的隆-坳演化关系,进一步揭示渤海湾盆地的演化特征,主要利用裂变径迹分析和裂变径迹t-T模拟方法建立了新生代鲁西隆起的抬升史和济阳坳陷的沉降史。鲁西隆起三期抬升史分别为62～53Ma、44～37Ma和23～20Ma,济阳坳陷在65～46Ma和46～38Ma期间为快速构造沉降期,构造沉降量大,23Ma左右坳陷抬升。对比研究表明,新生代鲁西隆起的抬升与济阳坳陷沉降之间存在隆-坳耦合关系。鲁西隆起的抬升控制了济阳坳陷烃源岩的形成、油气运移时间和油气分布由南向北迁移,并为济阳坳陷古潜山油藏提供了有效的储集空间。研究还认为,鲁西隆起与济阳坳陷的隆坳耦合关系是渤海湾盆地及周边山系盆山耦合事件的一个组成部分。

鲁西隆起北侧博兴洼陷新生界碎屑重矿物记录及其对构造古地理环境的指示

对鲁西隆起北侧博兴洼陷新生界碎屑重矿物组份和稳定性组合的研究发现：古近纪孔店组沉积期、沙河街组四段沉积晚期和沙河街组二段沉积期金红石、电气石、锆石和白钛矿等稳定碎屑重矿物占优势，指示盆-山的构造古地理分异较弱；沙四段沉积早期、沙三段和沙一段沉积期绿帘石、榍石等不稳定碎屑重矿物占优势，表明构造古地理分异强烈。新近纪馆陶组稳定重矿物自下而上逐渐占据优势，表明该时期构造活动逐渐趋缓；明化镇组自下而上不稳定重矿物逐渐占优势，指示构造活动逐渐加强。根据砂岩中自生矿物赤（褐）铁矿的分析，认为其含量较高的孔店组、沙四段、沙一段沉积期气候干旱，而含量较低的沙四段沉积末期—沙二段沉积期气候湿润；新近纪里赤（褐）铁矿含量向上增大，可能指示气候干旱程度加剧。

鲁西地区奥陶系碳酸盐岩储集特征及主控因素

应用薄片、铸体和阴极发光等室内分析技术,对鲁西隆起奥陶系碳酸盐岩及济阳坳陷潜山奥陶系钻井岩心样品进行了成岩作用及储集特征详细研究。奥陶系碳酸盐岩原生孔隙消失殆尽,次生成因的孔、洞和缝是主要储集空间。其中裂缝储集层在各层段均有发育,但白云岩段优于其它岩性段;构造缝主要分布在构造轴部和断裂带附近,溶蚀缝在不整合面附近较为发育。孔洞型储集层主要发育在白云岩层段,以晶间孔、晶间溶孔和晶内溶孔为主要储集空间;有少量有效孔隙分布在灰岩段,以铸模孔、粒内溶孔和粒内孔为主。马家沟组八陡段顶部发育溶蚀角砾岩、纹层状结晶灰岩,砾间缝、晶间缝和溶洞为主要储集空间。白云岩段是奥陶系碳酸盐岩主要储集层段,构造因素、岩性和成岩作用(尤其是胶结作用和溶蚀作用)是造成奥陶系碳酸盐岩储集层剖面分布差异性的主要控制因素。

鲁西隆起北侧博兴洼陷新生界碎屑重矿物的物源示踪分析

利用碎屑重矿物对鲁西隆起北侧博兴洼陷的新生界沉积岩开展了碎屑物源示踪分析。通过研究区重矿物聚类分析、源区岩石类型分析并结合薄片和探针分析结果,发现研究区源岩类型多样,既有以绿帘石为代表的亲鲁西变质岩,也有以富含石榴石为代表的亲苏鲁变质岩,同时也有火山岩和沉积岩;从古近纪沙河街组三段沉积期开始源岩中亲苏鲁变质岩不断减少,亲鲁西变质岩和基性火成岩不断增加,至新近纪明化镇组沉积期洼陷内几乎无富含石榴石类型源岩,表明博兴洼陷自古近纪以来一直存在来自鲁西、胶东(超高压带)的物源记录,从古近纪沙河街组三段沉积期开始,胶东的物源供给逐渐减少,而到明化镇组沉积时由于鲁西的快速隆升,胶东与博兴洼陷的物源联系被切断。

鲁西隆起区奥陶系碳酸盐岩成岩环境演化

根据野外剖面观察和室内薄片鉴定,鲁西隆起区岩石类型主要为碳酸盐岩,包括白云岩、石灰岩及其过渡类型,其次为蒸发岩和膏溶角砾岩。研究区经历了多期次、多类型的成岩作用。储层储集空间主要包括晶间孔、粒间和粒内溶孔、残余粒内孔和粒间孔、铸模孔、溶洞和裂缝。结合研究区地质背景、岩石学特征和成岩作用分析,将该区成岩环境划分为海水成岩环境、表生成岩环境和埋藏成岩环境。其中:表生成岩环境中发育的溶蚀作用是优质储层形成的关键;海水成岩环境和中埋藏成岩环境中发育的白云石化作用对储层也起到了积极作用;而埋藏成岩环境中发育的胶结作用是造成储层物性变差的主要原因。