本文關(guān)鍵詞：黑色泥頁(yè)巖中黃鐵礦與有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系及勘探意義　出處：《長(zhǎng)江大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來(lái),我國(guó)南方的頁(yè)巖氣勘探已在多個(gè)地區(qū)獲得突破,但有效的頁(yè)巖氣資源勘探與評(píng)價(jià)技術(shù)仍處于探索階段,面臨的主要問(wèn)題是資源評(píng)價(jià)和有效儲(chǔ)集層的目標(biāo)勘探問(wèn)題。常規(guī)油氣資源勘探是以有利構(gòu)造的精細(xì)成像為目標(biāo),但對(duì)于頁(yè)巖氣勘探來(lái)說(shuō),僅知道頁(yè)巖層的空間分布還不夠,還需要通過(guò)總有機(jī)碳含量(TOC)等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖儲(chǔ)集層的評(píng)價(jià),因此研究有效的方法技術(shù)預(yù)測(cè)頁(yè)巖儲(chǔ)層的TOC含量和空間分布,具有重要價(jià)值。目前,TOC參數(shù)的獲取只能通過(guò)鉆井巖樣的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析和測(cè)井資料分析得到,還沒(méi)有成熟的勘探和評(píng)價(jià)技術(shù)能用于對(duì)有利的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的空間分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖是形成泥頁(yè)巖油氣的主要巖石類(lèi)型,而黃鐵礦是富有機(jī)質(zhì)沉積的特征礦物。地球物理中的復(fù)電阻率勘探方法獲取的電極化率參數(shù)對(duì)黃鐵礦具有很好的敏感性,可以考慮通過(guò)地面復(fù)電阻率勘探獲得頁(yè)巖儲(chǔ)層的黃鐵礦分布,結(jié)合區(qū)域沉積環(huán)境與沉積相分析以及黃鐵礦與TOC含量的定量關(guān)系進(jìn)而評(píng)價(jià)頁(yè)巖儲(chǔ)層的TOC含量,從而識(shí)別有利的頁(yè)巖氣目標(biāo)層。本研究的目的是通過(guò)對(duì)黑色頁(yè)巖樣品的測(cè)試與分析,分析在不同沉積環(huán)境下頁(yè)巖儲(chǔ)層在形成和演化的過(guò)程中有機(jī)碳和黃鐵礦含量的消長(zhǎng)關(guān)系和影響因素,建立黑色頁(yè)巖的TOC與黃鐵礦含量的定量關(guān)系模型,為利用復(fù)電阻率法進(jìn)行頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的識(shí)別與評(píng)價(jià)提供解釋模型。本研究在鄂西—渝東地區(qū)的四個(gè)采樣區(qū)采集了不同地質(zhì)層位的黑色頁(yè)巖露頭樣品,加工制作了可用于分析測(cè)試的樣品共35塊;通過(guò)地球化學(xué)分析分析測(cè)試了樣品的礦物組分、主元素、微量元素、稀土元素、鐵組分含量、有機(jī)碳碳同位素和黃鐵礦硫同位素含量等的測(cè)量;進(jìn)行了部分樣品的寬頻帶復(fù)電阻率測(cè)量;獲得了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。此外,還收集和引用了他人已公開(kāi)的數(shù)據(jù),擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的范圍,驗(yàn)證和強(qiáng)化了研究結(jié)果的可信性。應(yīng)用多種分析方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。基于黃鐵礦粒徑測(cè)量數(shù)據(jù),采用三種方法進(jìn)行氧化還原環(huán)境分析,不同方法分析的結(jié)果具有較好的一致性,說(shuō)明應(yīng)用黃鐵礦粒徑參數(shù)分析沉積環(huán)境是可行的。分析結(jié)果顯示:志留系早期,分鄉(xiāng)地區(qū)樣品中草莓狀黃鐵礦粒徑較其它區(qū)域偏大,沉積水體為微弱含氧—局部含氧的貧氧環(huán)境;石柱地區(qū)樣品中草莓狀黃鐵礦粒徑總體中等,沉積水體為缺氧環(huán)境,底部水域處于長(zhǎng)期的無(wú)氧環(huán)境;郁山地區(qū)與石柱地區(qū)在地理位置上較為接近,但是樣品中草莓狀黃鐵礦粒徑較石柱地區(qū)小,沉積水體的環(huán)境與石柱地區(qū)類(lèi)似;五峰地區(qū)樣品中草莓狀黃鐵礦粒徑總體較小,沉積水體環(huán)境為底部水域無(wú)氧的缺氧環(huán)境。寒武系早期分鄉(xiāng)地區(qū)樣品中草莓狀黃鐵礦粒徑較小,沉積水體屬于的缺氧或微弱硫化環(huán)境。利用地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)對(duì)四個(gè)采樣區(qū)的沉積環(huán)境進(jìn)行了還原。分析結(jié)果表明,四個(gè)采樣區(qū)在志留系早期和寒武系早期均有著較高的初級(jí)生產(chǎn)力,沉積水體為巖漿組分熱水與正常海水的混合。除了寒武系早期分鄉(xiāng)地區(qū)的氧化還原環(huán)境顯示短期硫化的缺氧富鐵環(huán)境外,志留系早期采樣區(qū)均反映出缺氧富鐵的特征,但每個(gè)采樣區(qū)的氧化還原環(huán)境又略有不同。沉積物物源分析結(jié)果顯示四個(gè)采樣區(qū)在不同時(shí)期的物質(zhì)來(lái)源有著一定的差異:志留系早期分鄉(xiāng)地區(qū)、石柱地區(qū)和郁山地區(qū)沉積物質(zhì)均來(lái)源于多個(gè)物源區(qū),志留系早期五峰地區(qū)和寒武系早期分鄉(xiāng)地區(qū)沉積物質(zhì)則為單一物質(zhì)來(lái)源;所有采樣區(qū)在志留系早期或寒武系早期沉積物質(zhì)的來(lái)源主要以中性—長(zhǎng)英質(zhì)或長(zhǎng)英質(zhì)物源為主;除了志留系早期五峰地區(qū)物質(zhì)來(lái)源未受風(fēng)化、搬運(yùn)和分選的影響外,其余三個(gè)采樣區(qū)物源均受風(fēng)化、搬運(yùn)和分選的影響。通過(guò)上述多種方法的綜合分析認(rèn)為,本研究采集的樣品總體上可以分為缺氧環(huán)境和貧氧環(huán)境兩類(lèi),按地區(qū)可以分為:宜昌分鄉(xiāng)下志留為貧氧環(huán)境、下寒武為缺氧-弱硫化環(huán)境;下志留石柱和五峰采樣區(qū)為缺氧環(huán)境、郁山為缺氧-極度貧氧環(huán)境;基于對(duì)測(cè)試資料的分析和研究,確立了有機(jī)質(zhì)含量—初級(jí)生產(chǎn)力—沉積環(huán)境、有機(jī)質(zhì)含量—碳、硫同位素—沉積環(huán)境—黃鐵礦含量、TOC—黃鐵礦含量—電極化率之間的相關(guān)性;確認(rèn)不同沉積環(huán)境黑色頁(yè)巖的TOC與黃鐵礦含量的關(guān)系模型具有相同的數(shù)學(xué)形式,但模型參數(shù)分異明顯;而在較大范圍內(nèi)的不同地區(qū)但相同沉積環(huán)境的樣本模型參數(shù)差別不大。這表明在應(yīng)用TOC—黃鐵礦含量關(guān)系模型進(jìn)行定量預(yù)測(cè)時(shí),正確地判別沉積環(huán)境是至關(guān)重要的;采用多組分模型進(jìn)行巖樣復(fù)電阻率的反演與參數(shù)提取,獲得了與頁(yè)巖樣品黃鐵礦含量相關(guān)的電極化率參數(shù)。確認(rèn)TOC—黃鐵礦含量、TOC—電極化率、黃鐵礦含量—電極化率具有非線(xiàn)性(指數(shù))正相關(guān)性,且具有較高的相關(guān)度。初步建立了不同沉積環(huán)境下黃鐵礦含量—TOC含量、黃鐵礦含量—電極化率、TOC含量—電極化率之間的定量關(guān)系模型;得到了不同沉積環(huán)境下各關(guān)系模型的預(yù)測(cè)系數(shù);應(yīng)用所得到的關(guān)系模型和參數(shù),由頁(yè)巖氣探井樣品測(cè)得的電極化率參數(shù)進(jìn)行TOC定量預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果與巖樣實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的和測(cè)井資料計(jì)算的TOC較一致,達(dá)到了預(yù)期的效果,說(shuō)明應(yīng)用極化率參數(shù)預(yù)測(cè)頁(yè)巖儲(chǔ)層的TOC含量是可行的。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P618.13

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本文編號(hào)：1330718