松辽盆地南部上白垩统青山口组油页岩风化特征与实验研究

以松辽盆地南部上白垩统青山口组油页岩为研究对象,通过露头及浅钻对风化-半风化-未风化岩芯进行系统采样对比分析,同时开展实验室人工风化实验,综合研究油页岩风化特征变化。结果表明,由地表到较深处,油页岩的风化作用逐渐减弱;根据岩石硬度、节理面发育程度、风化程度,可将油页岩风化带划分为强烈风化、中等风化、弱风化和未风化4个带。人工油页岩风化实验分析表明,风化后的油页岩,石英含量明显减少,最高降低了34%;长石、方解石含量也出现不同程度的降低;白云石和片钠铝石含量明显增加。风化后的油页岩热解烃(S_2)含量、生烃潜量(Pg)及发热量出现不同程度的降低,其中生烃潜量(Pg)的最大降低幅度可达37.26%。风化作用改变了油页岩的岩石矿物组成,减少了有机质碳和氢含量,降低了有机质的生烃和热力潜能。

老黑山盆地下白垩统穆棱组煤与油页岩共生特征与品质差异

老黑山盆地蕴含丰富的煤炭和油页岩资源,下白垩统穆棱组上部含煤段发育8层油页岩和12层煤,二者常以互层的方式出现。通过沉积相分析,发现穆棱组煤发育在湖沼环境,油页岩发育在浅湖环境。穆棱组划分为4个三级层序,其中三级层序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内发育完整的4个体系域,在层序Ⅲ的水进和高水位体系域中发育有煤和油页岩沉积,油页岩为准层序的底部,向上水体逐渐变浅沉积有较厚煤层。通过对钻孔岩心进行系统取样,通过工业分析、低温干馏等测试发现,煤与油页岩差异较明显,煤具有高的含油率(平均10.29%)、高发热量(平均20.33MJ/kg)和低灰分(平均31.08%)的品质特征,油页岩多为中等含油率(平均6.23%)、中高发热量(平均11.51 MJ/kg)和中低灰分(平均61.32%)的品质特征,油页岩与煤相比工业品质偏低,且厚度较薄,单独开发不具备资源潜力。

中国陆相盆地油页岩成因类型及矿床特征

针对油页岩成因类型,国内外学者做过一些有益的探讨,但尚不存在统一的分类方案。鉴于中国油页岩以陆相成因为主,作者从油页岩的沉积环境出发,总结出从深湖-半深湖到湖沼环境,油页岩中湖泊生物来源的有机质所占比例逐渐减少,陆源有机质影响变大,并以此把中国陆相盆地油页岩分为深湖腐泥型油页岩、半深湖腐殖腐泥型油页岩和湖沼腐泥腐殖型油页岩3种成因类型。通过系统梳理中国29个陆相含油页岩盆地矿床特征,发现深湖腐泥型油页岩主要赋存于大中型坳陷盆地,往往具有分布范围广、空间展布稳定、品质和厚度中等的特点;发育在小型断陷盆地中的深湖腐泥型油页岩矿床具有分布范围小、横向差异大、品质良好和厚度巨大的特点。半深湖腐殖腐泥型油页岩在断陷盆地和坳陷盆地都有分布,具有分布范围小、空间上品质和厚度差异明显。湖沼腐泥腐殖型油页岩主要沉积于断陷盆地中,具有分布局限、品质好、厚度薄的特点。

敦密断裂带盆地群油页岩特征及成矿差异分析

古近纪敦密断裂带上分布一系列的含油页岩盆地群。根据盆地间构造-沉积充填、岩石组合和油页岩赋存特征,初步确认盆地群中油页岩沉积于湖盆鼎盛阶段,均形成于古近系始新统路特阶。盆地群间油页岩矿床特征存在明显的差别,由西南向东北,油页岩厚度逐渐变小,其沉积环境由深湖到半深湖,再到湖沼,而有机质来源则由湖泊生物为主,到湖泊生物和陆源有机质双向来源,过渡为以陆源高等植物为主。结合含油页岩层系形成于同一时期和相似的古气候背景下,盆地沉降和沉积充填作用是影响油页岩矿床差异的关键因素。长期处于欠补偿环境,可容纳空间大的湖盆利于巨厚油页岩的形成,随着可容纳空间的减少、陆源碎屑供给的增多,油页岩厚度减薄,分布也变得相对局限。深湖和湖沼成因油页岩品质较好,半深湖油页岩品质较差。

柴北缘鱼卡地区中侏罗统油页岩类型及成矿差异

柴达木盆地鱼卡地区中侏罗统石门沟组发育多层油页岩,通过对YYY-1井全井岩心观察和地化分析,在页岩段和含煤段识别出两种类型油页岩。上部页岩段油页岩发育于深湖—半深湖环境中,含油率中等,单层和累计厚度均较大,w(TOC)为5.97%~15.35%,S_1+S_2为29.71~118.62 mg/g,有机质类型主要为Ⅰ型、Ⅱ1型,有机质来源主要以藻类体湖泊生物为主;下部含煤段油页岩发育于湖沼环境中,含油率较高,单层和累计厚度均较小,且与煤和炭质泥岩互层,w(TOC)为13.80%~48.80%,S_1+S_2为39.31~162.12mg/g,有机质类型主要为Ⅱ2型,有机质来源以陆源高等植物为主。沉积环境和有机质来源是影响这两种油页岩矿床差异的关键因素。

柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组油页岩品质特征及开发利用前景

柴达木盆地是中国西北地区重要的含油页岩盆地,其中柴北缘鱼卡地区油页岩潜力巨大。为查明柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组油页岩品质特征,对研究区鱼油页1井(YYY-1)岩芯进行系统取样和测试,分析结果表明研究区油页岩为中等含油率、中等发热量、高灰分、中等挥发分、低水分、低密度和低硫型油页岩。鱼卡地区交通便利、地质条件好,结合一系列工业分析指标,认为鱼卡地区油页岩品质好、埋藏浅、具有较高工业开发价值。建议对鱼卡油页岩含矿区可采用一套联合干馏炼油-发电-二氧化硅-建材的一体化工业开发流程,进而建设鱼卡地区油页岩综合开发利用工程,不仅可以改善柴达木盆地当前能源短缺的局面,还有利于促进柴达木地区的农牧业生产。

民和盆地油页岩加热过程储集物性研究

为明确加热排烃对油页岩储集物性的影响,选择民和盆地未成熟油页岩为研究对象,经低温干馏,利用裂缝三维扫描、高压压汞、低温氮气吸附、X射线衍射等分析手段,对不同加温阶段的油页岩样品进行储集物性分析,进而揭示油页岩加热过程中储集物性的演化规律。结果表明,在低温加热阶段(185~350℃),油页岩少量排烃,油水产率和半焦产率变化较小;中温加热阶段(350~475℃),油页岩大量排烃,油水产率和半焦产率大幅度上升;高温加热阶段(475~520℃),油页岩残余排烃,油水产率和半焦产率基本不发生变化。在油页岩的加热过程中,随加热温度上升,裂缝数量逐渐增多,微小裂缝逐渐加宽并延伸,进而相互沟通连接形成大裂缝,且裂缝主要发育在层理面,垂直层理面方向并未产生明显裂缝;油页岩比表面积逐渐增大,孔隙由微孔向大孔转变,并且随着油页岩大量排烃,部分大孔互相连接沟通形成微裂缝;油页岩半焦的吸附量随着相对压力和温度的升高而升高,黏土含量减小,伊蒙混层中的蒙脱石构造坍塌,逐渐向伊利石转化,矿物颗粒减小,导致泥岩中产生微裂缝,从而使泥岩的孔隙度和渗透率增加。

松辽盆地北部青一段油页岩地球化学特征及其记录的古湖泊学信息

油页岩地球化学特征及其记录的古湖泊学信息是揭示油页岩成矿富集规律的关键佐证。根据含油率、TOC、岩石热解、元素分析、生物标志化合物检测及有机显微组分分析,精细刻画了松辽盆地北部ZY1井青一段油页岩的地球化学特征,并分析了其记录的古湖泊学信息,探讨了古湖泊对油页岩有机质富集的控制作用。结果表明:青一段发育8层中等偏好品质的油页岩,下部为高品质油页岩富集层段;油页岩的含油率和TOC质量分数相关性极好,处于未熟-低成熟度演化阶段,生烃潜力大;油页岩中含丰富的萜类和甾类化合物,有机质类型主要为Ⅰ型,有机质来源主要为层状藻占优势的湖泊水生生物。地球化学参数指示,青一段下部古湖泊生产力呈现3个低→高的旋回,对应的古湖泊水体盐度呈现为3个半咸水-咸水旋回、古湖泊水体氧化还原性表现为还原-强还原-还原的厌氧环境,其中旋回Ⅱ后期湖泊生产力最高,对应的水体盐度最高、还原性最强。表明湖泊富营养化造成的高湖泊生产力是青一段高品质油页岩有机质富集的物质基础,盐度分层控制下强还原的湖底环境是高品质油页岩有机质富集的良好保存条件。

银额盆地下白垩统巴音戈壁组含油页岩岩系地球化学特征及有机质富集条件

为研究银额盆地下白垩统巴音戈壁组含油页岩岩系有机质富集的有利条件,通过野外露头踏勘、岩性观察、矿物学分析和元素地球化学测试等工作,综合开展了研究区地球化学特征与有机质富集条件研究。X-衍射分析表明样品中主要为陆源碎屑矿物和黏土矿物,黏土矿物中高岭石含量较少,油页岩中还含有少量的方解石和白云石。TOC、S1+S2等有机地球化学指标显示油页岩有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型,其他泥页岩为Ⅱ2型和Ⅲ型,整体处于低熟-未熟阶段。Sr/Cu(3.24~390.70)、Sr/Ba(0.17~4.77)和V/(V+Ni)(0.39~0.84)等无机元素地球化学特征参数综合分析表明,银额盆地巴格毛德地区下白垩统巴音戈壁组二段含油页岩岩系沉积时期整体为炎热干旱与温暖湿润交替发育的气候环境,淡水-咸水交替出现的还原水体环境。其中较炎热干旱的半咸水-咸水环境有利于有机质富集,形成高品质油页岩。

梅河盆地梅河组含煤-油页岩岩系成矿特征分析

综合利用野外露头及岩芯观察,岩石矿物组合、有机地球化学和工业分析等资料,对梅河盆地梅河组上含煤段煤与油页岩成矿特征进行深入分析。研究表明,油页岩与煤相比,具有较低的挥发分及有机碳含量,较高的灰分。煤层顶板油页岩与煤层底板油页岩相比,具有较高的挥发分及有机碳含量,较低的灰分。油页岩有机质类型为Ⅰ-Ⅱ_2型,其中,煤层底板油页岩主要为Ⅰ型,煤层顶板油页岩主要为Ⅱ_1-Ⅱ_2型;煤的有机质类型主要为Ⅱ_2-Ⅲ型。梅河组上含煤段发育于盆地萎缩阶段,含煤、油页岩岩系主要发育于扇三角洲前缘-浅湖-沼泽沉积环境,煤与油页岩的成矿序列形成于与沼泽有密切成因联系的浅湖环境,主控因素为浅湖时期的湖平面或沼泽时期的潜水面。

吉林省双阳盆地油气地质条件研究

野外地质调查、地震剖面解释及双参1井钻探资料分析表明:吉林省双阳盆地下白垩统长安组湖相暗色泥岩分布广且厚度稳定,有机质丰度高,有机质类型以Ⅱ1型干酪根为主,有机质演化处于成熟阶段,生烃潜力好,是盆内好-最好烃源岩的有利烃源岩层位;此外,分布广泛的盆地基底中二叠统范家屯组暗色泥岩也有一定的生气能力。其与长安组发育的扇三角洲非常规致密储集层砂体及具有一定储集性能的安民组、金家屯组中酸性火山建造,形成了自生自储、上生下储、下生上储等有利生储盖组合;并与盆地中部的次级隆起共同构架了较为有利的中部油气聚集区带,具有一定的勘探前景。

抚顺、桦甸、龙口含矿区始新统高品质油页岩特征及地质意义

通过岩石样品观察、光片鉴定以及含油率、有机碳(TOC)、岩石热解及地球化学等测定分析方法,从工业品质特征、地球化学特征和有机岩石学特征等几个方面对抚顺、桦甸、龙口含矿区古近系始新统高品质油页岩进行研究,进而揭示三个地区油页岩的特征和其地质意义。研究表明:抚顺、桦甸、龙口三个地区高品质油页岩的含油率和发热量数值依次增高,灰分和全硫数值依次降低,含油率分别为13.38%、18.24%、34.53%,发热量分别为8.69MJ/kg、12.85 MJ/kg、23.34 MJ/kg;根据微量元素Sr/Ba、Sr/Cu的比值得出,抚顺、龙口地区油页岩沉积于温湿气候下的淡水环境,桦甸地区油页岩沉积于干热气候下的半咸水环境;稀土元素的Ceanom值反映了油页岩沉积时水体介质的还原性,可以说明这三个地区油页岩段沉积时期水体为还原环境;研究区油页岩有机碳(TOC)含量丰富,分别为21.15%、32.35%、62.3%;抚顺、桦甸、龙口地区油页岩的有机质均处于成熟的热演化阶段,最大热解峰值分别为444℃、441.5℃、436.5℃,有机质类型分别为Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ1型,有机质的显微组分主要为腐泥型,含有大量的藻类体,有机质来源主要为湖泊生物,并含有少量的陆源高等植物。

银额盆地下白垩统巴音戈壁组油页岩有机地球化学特征及成矿条件

通过对银额盆地下白垩统巴音戈壁组油页岩总有机碳、全硫、岩石热解和生物标志化合物等分析,讨论了巴音戈壁组油页岩有机地球化学特征及成矿条件。研究表明:巴音戈壁组油页岩的有机质丰度较高,干酪根类型为Ⅰ型和Ⅱ_(1)型。正构烷烃呈单峰分布,主碳峰数为nC_(27)或nC31。甾类化合物中重排甾烷含量较低,以规则甾烷为主,C_(27)-C_(28)-C_(29)规则甾烷呈反L型分布。萜类化合物中以C_(30)藿烷占优势的五环三萜类化合物含量最高,其次为三环萜烷,还检测到少量的伽马蜡烷和奥利烷。研究区样品的T_(max)为432℃~439℃,CPI和OEP呈高值,甾烷C_(29)ααα20S/(20S+20R)、藿烷Ts/(Ts+Tm)和C3122S/(22S+22R)均呈低值,反映了巴音戈壁组油页岩有机质处于未成熟-低成熟阶段。正构烷烃∑C_(21)-/∑C_(22)+(0.20~0.29)呈低值,规则甾烷∑(C_(27)+C_(28))/∑C_(29)(0.83~1.15)为1±,萜类化合物中高丰度的藿烷系列(C_(27-35))、中等丰度的三环萜烷、低丰度的伽马蜡烷和奥利烷,综合反映了油页岩有机质来源为细菌和藻类等低等水生生物、浮游生物以及陆生植物的混合来源。S/TOC(0.01~0.19)、伽马蜡烷指数(0.11~0.37)、Pr/Ph(0.30~0.62)和较低的重排甾烷丰度等指示巴音戈壁组油页岩形成于淡水-半咸水、还原环境。淡水-半咸水条件下,盐度分层引起的底层水还原环境是银额盆地巴音戈壁组二段油页岩成矿的有利条件。

新疆大长沟盆地下侏罗统八道湾组油页岩测井识别

大长沟盆地石碳窑北下侏罗统八道湾组油页岩含矿区位于新疆巴里坤县长虫梁地区,是我国目前正在开发的优质油页岩矿床。本次在岩心观察和测试分析的基础上,运用测井模型开展油页岩评价,为本区油页岩资源评价提供依据。研究表明油页岩TOC与密度、电阻率和自然伽马测井曲线存在线性相关,通过测井曲线预测TOC,进而根据TOC与含油率的线性关系,计算含油率;本次优选ZK1601钻井密度测井曲线(R2=0.47)与电阻率测井曲线(R2=0.35),建立ΔLogR模型,通过对ΔLogR公式进行改进,进行ZK1601钻井的TOC值预测,预测TOC与实测的TOC线性相关性好,将该ΔLogR模型在ZK0010井进行验证,计算出的TOC与实测的TOC线性相关性良好(R2=0.72),据此可对该区其他井开展预测,获得油页岩含油率、TOC、厚度、埋深等相关参数。

松辽盆地东南隆起区-中央坳陷区上白垩统青山口组一段油页岩特征对比分析

在岩心观察和测试数据分析基础上,对松辽盆地东南隆起区和中央坳陷区青山口组一段油页岩的岩石学特征、工业品质特征、有机地球化学特征和生物标志化合物特征进行对比分析。结果表明:研究区油页岩为高灰分、低硫、中等—低品质油页岩;油页岩有机质类型主要为Ⅰ型干酪根,有机质来源主要为藻类体,其中东南隆起区油页岩中陆源有机质含量和有机质丰度相对较高,有机质成熟度相对较低;东南隆起区油页岩埋深相对较浅,油页岩单层厚度和累积厚度相对较大;东南隆起区和中央坳陷区油页岩的碳优势指数(CPI)平均值分别为1.25和1.13,表明中央坳陷区油页岩的奇碳数优势相对较小,成熟度相对较高;甾类/藿类比值分别为0.94和0.22,C 27/C 29比值分别为1.00和0.97,表明东南隆起区油页岩中的湖生藻类体的优势相对较高;Pr/n-C 17与Ph/n-C 18交会图表明中央坳陷区油页岩沉积水体的还原性比东南隆起区更强;C 31αβ22S/(22S+22R)藿烷的平均值分别为0.46和0.53,表明东南隆起区油页岩成熟度相对较低;伽马蜡烷指数平均值分别为0.40和0.27,表明东南隆起区油页岩水体盐度相对更高。前人对深层油页岩的研究较少,本次通过对研究区浅层和深层油页岩的特征对比分析,揭示研究区油页岩特征和沉积环境的差异并探讨造成这种差异的成因,对研究区油页岩的勘探与开发具有一定的指导意义。

松辽盆地东南隆起区上白垩统嫩江组泥页岩段地球化学特征与物源分析

嫩江组泥岩的地球化学分析结果表明：泥岩中含有一定量的铁镁质组分和较多的稳定组分。微量元素和稀土元素分析结果显示,嫩江组含油页岩段沉积时期存在多个物源。CIA和PIA值没有随着埋深的减少而增加,说明嫩江组泥岩受后期风化影响很小。CIA值为70.5~77.0,Th/U值为2.67~3.98,说明泥岩源区经历了中等强度风化作用。Zr/Sc—Th/Sc图解表明泥岩的化学成分受源岩成分控制。通过源岩和构造背景判别图以及前人资料可知,松辽盆地嫩江组母岩主要为海西期花岗岩,源岩的构造背景为大陆边缘造山带火山岛弧岩系。物源中输入较多的铁镁及含钙物质,促进油页岩的形成。

柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组页岩段稀土元素地球化学特征与地质意义

对柴达木盆地北缘(简称柴北缘)鱼卡地区鱼油页1井(YYY-1)页岩段稀土元素地球化学分析,揭示了其对古环境、古物源和古气候的响应,并探讨了对油页岩成矿的影响。分析结果表明:石门沟组页岩段稀土元素总量(ΣREE)为(139.16~342.59)×10^(-6),平均值为236.66×10^(-6),高于北美页岩(NASC)和后太古宙页岩(PASS)。ΣLREE/ΣHREE和(La/Yb)_N等地球化学参数表明,轻重稀土元素分异明显;分布模式为轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损。地球化学参数以及La/Yb-ΣREE图解表明,研究区物源主要为上地壳沉积岩和火山岩的混合来源。元素Eu具有明显的负异常,指示沉积水体为缺氧的还原环境,为油页岩中有机质的富集提供良好的保存条件。根据高含量的ΣREE值以及δEu异常值,结合前人对该地区的孢粉研究成果,石门沟组页岩段形成于暖湿的气候条件,为油页岩的形成提供良好的物质来源和保存条件。

再论陆相三级层序内四分方案及其在油气勘探中的应用

结合在陆相盆地中的实例研究,将一个发育完整的陆相三级层序细分为4个体系域:低水位体系域(LST)、水进体系域(TST)、高水位体系域(HST)和水退体系域(RST),称为I型层序。或者一个层序可以不发育低水位体系域,而由水进体系域、高水位体系域和水退体系域组成,称为II型层序。低水位体系域发生在湖平面(基准面)快速下降时期;水进体系域出现在首次湖泛面到最大湖泛面之间;高水位体系域形成在高水位时期的湖平面相对静止期;水退体系域形成在湖平面缓慢下降期,在沉积物供给速率大于可容空间增加速率时形成。一般低水位体系域发育小型进积式准层序组,纵向沉积环境变浅,在盆地边缘形成河流下切作用;水进体系域发育退积式准层序组,沉积环境自下而上明显变深;高水位体系域发育加积型准层序组,纵向沉积环境变化不大,且多为静水沉积;水退体系域发育大型进积式准层序组,沉积环境自下而上明显变浅,沉积体系向盆地中心推进。结合对松辽盆地的实例研究,分别阐述了断陷盆地和坳陷盆地中各不同体系域的油气藏分布规律:低水位体系域主要在断陷盆地的陡坡侧和坳陷盆地的深水区发育透镜状岩性油气藏;水进体系域主要在断陷盆地的陡坡带发育上倾尖灭型岩性油气藏,在缓坡带和坳陷盆地的斜坡带发育地层超覆油气藏;高水位体系域主要以深水区的透镜状岩性油气藏为主;水退体系域在断陷盆地中主要发育地层不整合遮挡油气藏,在坳陷盆地中主要发育断块油气藏以及断层遮挡油气藏。从而,以理论与实践相结合的方式,阐明了陆相层序四分体系域的实用性。

红色泥岩层系地球化学特征及物源分析——以松辽盆地东南隆起区上白垩统姚家组为例

对松辽盆地东南隆起区姚家组地层进行系统的地球化学分析,结果表明:本区细碎屑岩中含有较多的稳定组分。通过对微量元素PAAS标准化及稀土元素标准化曲线配分模式研究,研究区内姚家组地层应来自同一物源区。CIA值及Th/U值表明源区经历了中等的风化作用;Th/Sc和Zr/Sc比值变化范围小,地球化学特征基本受源岩控制,物源区岩石未经过沉积再搬运。根据源岩构造背景判别图解,并结合前人的研究成果认为:姚家组地层的母岩主要为花岗岩(海西期和燕山期),并有少量燕山期中酸性喷出岩;源岩来自大陆边缘,为大陆岛弧火山岩系。通过Sr/Cu,Ni/Co,V/Cr,U/Th等比值综合分析,姚家组沉积时为干热气候,水体富氧,因此造成姚家组厚层的红色泥岩沉积。

松辽盆地NGN1井上白垩统青山口组一段有机质演化

以NGN1井全取芯井为标杆,通过岩芯观察、地球化学分析和显微组分镜下鉴定,揭示青山口组一段的有机质演化规律。NGN1钻井位于松辽盆地东南缘,青一段由底至顶分别为灰绿色泥质粉砂岩-深灰色泥岩、油页岩-灰色泥岩-灰绿色粉砂质泥岩沉积,揭示了由滨浅湖-半深湖-滨浅湖的沉积环境演化。TOC、S2、含油率以及HI呈现增大-高值-减小的趋势,而半焦含量和块状密度则呈相反的变化趋势。青一段泥岩中主要的有机质显微组分为层状藻、孢子体和骨屑等,有机质含量与单位面积显微组分、藻类相对含量均呈明显的正相关,并结合有机质判别图解,说明有机质类型主要为I型和II1型,来源以湖泊藻类为主。泥岩中的陆源有机质含量较少,说明湖泊生物控制着有机质的来源,浅湖由于水体较浅、水底含氧,保存条件较差,导致泥岩中的有机质丰度较低,半深湖-深湖水体较深,保存条件良好,促进有机质的富集,因此垂向上沉积环境演化是导致有机质变化的主要因素。