【摘要】：濟(jì)陽坳陷古近系沙三下亞段發(fā)育一套富有機(jī)質(zhì)湖相泥頁巖,自開始勘探以來,已有多口鉆井在沙三下亞段泥頁巖層段獲得高產(chǎn)工業(yè)油流,展現(xiàn)了良好的頁巖油勘探潛力。與北美地區(qū)廣泛分布的海相頁巖地層不同,濟(jì)陽坳陷沙三下亞段是陸相湖盆沉積,其巖相受湖盆面積、物源、湖平面變化等因素的影響較大,非均質(zhì)性特征明顯,且其控制因素尚不明確,因此北美地區(qū)頁巖油開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)不能直接用于中國陸相頁巖油的勘探開發(fā)。本文應(yīng)用地球化學(xué)、巖石學(xué)和沉積學(xué)理論,在建立層序地層格架的基礎(chǔ)上,精細(xì)劃分并厘定巖相類型,闡明層序格架內(nèi)泥頁巖宏觀和微觀非均質(zhì)特征及變化規(guī)律,建立巖相與多環(huán)境控制因素的聯(lián)系,探討優(yōu)勢巖相類型,確定頁巖油有利勘探目的層段。通過本次研究,主要取得了如下認(rèn)識:1.建立了研究區(qū)沙三下亞段泥頁巖層系的層序地層格架�；跍y井、巖心觀察以及元素地球化學(xué)等參數(shù)的研究,在識別層序界面的基礎(chǔ)上將沙三下亞段劃分為1個(gè)三級層序,其由湖擴(kuò)體系域(EST)、早期高位體系域(EHST)和晚期高位體系域(LHST)組成;對關(guān)鍵井(羅69井和利頁1井)進(jìn)行了層序劃分,并對其內(nèi)部沉積構(gòu)成及特征進(jìn)行了歸納總結(jié),建立起東營凹陷、渤南洼陷地區(qū)連井剖面;并以體系域?yàn)閱挝痪幹聘鞯貐^(qū)泥頁巖厚度平面分布圖,各體系域厚度相當(dāng)且發(fā)育穩(wěn)定。2.提出了針對陸相斷陷湖盆泥頁巖的巖相類型劃分方案。綜合考慮泥頁巖的礦物組成、沉積構(gòu)造和有機(jī)質(zhì)豐度,建立了濟(jì)陽坳陷泥頁巖巖相劃分方案,命名按照“有機(jī)質(zhì)豐度+結(jié)構(gòu)+成分+相”,將濟(jì)陽坳陷沙三下亞段劃分為十余種巖相,其中以發(fā)育含有機(jī)質(zhì)紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r、富有機(jī)質(zhì)紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r、富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰質(zhì)泥巖、富有機(jī)質(zhì)層狀灰質(zhì)泥巖、富有機(jī)質(zhì)層狀泥質(zhì)灰?guī)r和富有機(jī)質(zhì)塊狀灰質(zhì)泥巖為主。總結(jié)了各類巖相的基本特征,在此基礎(chǔ)上對主要巖相在垂向上的演化規(guī)律進(jìn)行分析,湖擴(kuò)體系域以含有機(jī)質(zhì)紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r和富有機(jī)質(zhì)紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r為主,早期高位體系域主要由富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰質(zhì)泥巖、富有機(jī)質(zhì)層狀灰質(zhì)泥巖和富有機(jī)質(zhì)層狀泥質(zhì)灰?guī)r組成,晚期高位體系域主要被富有機(jī)質(zhì)層狀泥質(zhì)灰?guī)r、富有機(jī)質(zhì)層狀灰質(zhì)泥巖和富有機(jī)質(zhì)塊狀灰質(zhì)泥巖所控制。3.查明了層序格架下研究區(qū)沙三下亞段泥頁巖巖相的宏觀和微觀多重非均質(zhì)性特征及變化規(guī)律。宏觀非均質(zhì)性方面,泥頁巖顏色從下至上由灰白色變?yōu)榛液谏?即顏色由淺變深;紋層在湖擴(kuò)體系域和早期高位體系域發(fā)育良好,而在晚期高位體系域少有發(fā)育;裂縫則表現(xiàn)為從湖擴(kuò)體系域至晚期高位體系域時(shí)期逐漸減少的趨勢。微觀非均質(zhì)性方面,碳酸鹽巖礦物含量從湖擴(kuò)體系域至晚期高位體系域逐漸減少,而粘土礦物和陸源碎屑含量向上增加,黃鐵礦含量變化不大,僅在頂部出現(xiàn)異常高值;TOC在湖擴(kuò)體系域均值較低,在晚期高位體系域均值比早期高位體系域均值略高;藻類化石豐度從湖擴(kuò)體系域至晚期高位體系域增加;孔隙度在湖擴(kuò)體系域均值最高,早期高位體系域和晚期高位體系域的孔隙度則較低,同時(shí)滲透率也是湖擴(kuò)體系域最高,早期高位體系域和晚期高位體系域較低。最后總結(jié)并提煉出濟(jì)陽坳陷沙三下亞段儲層質(zhì)量非均質(zhì)性模式。4.明確了沙三下亞段泥頁巖巖相非均質(zhì)性形成的控制因素。濟(jì)陽坳陷沙三下亞段泥頁巖巖相非均質(zhì)性主要受控于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、古氣候、古水深、古鹽度、古生產(chǎn)力和古氧化還原。在一定的構(gòu)造背景下,氣候由相對干冷-相對暖濕-暖濕,水深逐漸增大,鹽度持續(xù)降低,古生產(chǎn)力由較高-高-較低,從強(qiáng)還原逐漸到還原性。并建立了巖相與沉積環(huán)境的關(guān)系,不同類型的巖相,其特征不同,沉積環(huán)境、發(fā)育層位也有差別,并可以由沉積環(huán)境的特點(diǎn)推測巖相類型。5.優(yōu)選出了沙三下亞段層序格架內(nèi)頁巖油勘探有利層段。對各體系域含油性進(jìn)行對比分析,探討非均質(zhì)性對含油性的影響及其控制因素。預(yù)測富有機(jī)質(zhì)紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r、富有機(jī)質(zhì)紋層狀灰質(zhì)泥巖、富有機(jī)質(zhì)層狀泥質(zhì)灰?guī)r和富有機(jī)質(zhì)層狀灰質(zhì)泥巖為優(yōu)勢有利巖相類型,在此基礎(chǔ)上,綜合考慮泥頁巖層的含油性和可壓裂性,認(rèn)為渤南洼陷早期高位體系域和東營凹陷沙三下亞段全井段,無論是從遠(yuǎn)景儲層還是壓裂開采方面都是最具潛力的頁巖油有利勘探目的層段。
【圖文】：

圖 1.1 濟(jì)陽坳陷頁巖工業(yè)油氣井層位分布[14]§1.2 選題研究現(xiàn)狀及進(jìn)展積層序地層學(xué)研究育主要受控于海（湖）平面升降、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、陸源供給層序格架有關(guān)系，響應(yīng)特征隨著層序格架的改變而改變巖系列，細(xì)粒沉積層序地層學(xué)框架研究尚淺。隨著頁巖并勘探開發(fā)，細(xì)粒沉積的深入研究成為國際熱點(diǎn)。劃分巖，粒度較細(xì)，肉眼上觀察其差異不大，導(dǎo)致對其層序。越來越多方法被應(yīng)用于層序劃分中，如巖相特征突變、物及其組成法、旋回地層法、古生物及其資料和分子數(shù)疊置關(guān)系改變時(shí)，如從粉砂質(zhì)頁巖轉(zhuǎn)向粘土巖時(shí)，其沉

圖 1.2 頁巖層序構(gòu)成及發(fā)育模式（據(jù)文獻(xiàn)[28]，有修改）3. 層序模式的預(yù)測功能近年來，在非常規(guī)油氣勘探中已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到傳統(tǒng)層序地層劃分術(shù)方法，它在區(qū)域或局部地層對比的過程中，也對揭示礦物組成、TOC 含物性和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等各項(xiàng)地質(zhì)評價(jià)參數(shù)在層序格架中的變化特征起到重要為預(yù)測層序地層內(nèi)的頁巖油氣儲層有利儲集層段提供理論依據(jù)。Singh 研于 Fort Worth 盆地北部的巴奈特頁巖具有巖性組合上特殊的組合形式，為 GRP 準(zhǔn)層序，并總結(jié)出準(zhǔn)層序的三種疊置形式，包括 GRP 由下往上往上遞增和穩(wěn)定不變，而在準(zhǔn)層序內(nèi)部 GR 值具有由下往上遞減的特征，，上砂質(zhì)增多”的 GR 測井型式，而隨著 GR 值向上逐漸增大，形成了“向上”的 GR 測井型式[29]。楊玉峰等對松遼盆地湖相泥巖地層中有機(jī)碳分布特明， TOC 含量在垂向上的變化特征疊置形成了一系列與直角三角形特征元，TOC 含量在各個(gè)單元中具有由下向上數(shù)值降低直至與背景值達(dá)到或?yàn)檫@種變化規(guī)律與相對湖平面的升降及沉積物的供給有關(guān)[30]。Slatt 等指
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P618.13

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本文編號：2527979