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泌陽(yáng)凹陷古近系核三段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖非均質(zhì)性及控制因素分析

發(fā)布時(shí)間:2017-04-30 08:51

  本文關(guān)鍵詞:泌陽(yáng)凹陷古近系核三段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖非均質(zhì)性及控制因素分析,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


【摘要】:北美頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)巨大成功,引發(fā)了石油地質(zhì)理論和技術(shù)的創(chuàng)新,推動(dòng)了富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖研究取得一系列重要突破。相對(duì)于北美富有機(jī)質(zhì)海相泥頁(yè)巖,我國(guó)東部斷陷盆地泥巖相帶變化快,泥頁(yè)巖礦物成分、結(jié)構(gòu)、有機(jī)碳含量等存在明顯非均質(zhì)性,嚴(yán)重影響頁(yè)巖油氣產(chǎn)量和有利區(qū)帶優(yōu)選。近年來(lái),泌陽(yáng)凹陷頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)主要集中在評(píng)價(jià)方法、資源量預(yù)測(cè)等方面,對(duì)頁(yè)巖非均質(zhì)性(尤其是有機(jī)質(zhì)分布非均質(zhì)性)及其控制因素的認(rèn)識(shí)還不夠清晰。同時(shí),由于泥頁(yè)巖手標(biāo)本和野外露頭觀測(cè)均具有較強(qiáng)的局限性,再加上風(fēng)化作用和應(yīng)力釋放導(dǎo)致大多數(shù)泥巖破碎,不便于觀察和描述,因此對(duì)泥巖及其非均質(zhì)性的綜合研究普遍較少。本文通過(guò)地震、地質(zhì)、巖心、測(cè)井、錄井和試油等資料,運(yùn)用沉積巖石學(xué)-層序地層學(xué)-地震沉積學(xué)等理論和技術(shù)方法,分析泌陽(yáng)凹陷深凹區(qū)核桃園組三段富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖非均質(zhì)性特征,明確影響陸相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖非均質(zhì)性的控制因素,建立富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖發(fā)育模式,探索多學(xué)科綜合識(shí)別頁(yè)巖非均質(zhì)性的技術(shù)方法。通過(guò)綜合研究,得出如下主要成果和認(rèn)識(shí):1.構(gòu)建了泌陽(yáng)凹陷深凹區(qū)層序地層格架,進(jìn)一步明確了富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層劃分標(biāo)準(zhǔn),查明了層序地層格架下富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布規(guī)律及其特征。核三段劃分出四個(gè)三級(jí)層序,每個(gè)層序進(jìn)一步劃分為低位體系域、湖擴(kuò)體系域和高位體系域。以TOC大于2%、單層厚度大于10m連續(xù)厚度大于20m(夾層厚度小于3m)作為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn),在研究區(qū)核三段識(shí)別出六套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層,主要集中在核32層序和核33層序的湖擴(kuò)體系域,高位體系域富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層主要發(fā)育在緊鄰湖擴(kuò)體系域的最大湖泛面之上。其中3號(hào)和5號(hào)頁(yè)巖層厚度大、分布范圍廣、有機(jī)質(zhì)成熟度適中、有機(jī)碳含量高,是較好的有機(jī)質(zhì)富集層。2.通過(guò)巖心、薄片觀察,查明了研究區(qū)核三段富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的宏觀和微觀非均質(zhì)性特征,刻畫(huà)了巖性相組合、有機(jī)碳和自由烴含量的垂向非均質(zhì)特征。識(shí)別出紋層狀和塊狀兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型,其中紋層主要包括富有機(jī)質(zhì)的黏土礦物紋層、富碳酸鹽紋層、富黃鐵礦紋層和粉砂紋層。礦物成分包括陸源碎屑礦物(石英、長(zhǎng)石)、粘土礦物和碳酸鹽礦物三類(lèi),其中黏土礦物和石英為研究區(qū)核三段泥頁(yè)巖的主要組成礦物,次為方解石、白云石、斜長(zhǎng)石,含有少量的鉀長(zhǎng)石、黃鐵礦、菱鐵礦等。層序地層格架內(nèi)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層垂向巖性相組合呈現(xiàn)規(guī)律性變化:灰質(zhì)頁(yè)巖或云質(zhì)頁(yè)巖組合,一般出現(xiàn)在湖擴(kuò)體系域初期;粘土質(zhì)頁(yè)巖-灰質(zhì)頁(yè)巖組合,表現(xiàn)為粘土質(zhì)頁(yè)巖或粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾灰質(zhì)或云質(zhì)頁(yè)巖薄層,主要出現(xiàn)在湖擴(kuò)體系域中期;粘土質(zhì)頁(yè)巖-粉細(xì)砂巖組合,主要出現(xiàn)在湖擴(kuò)體系域晚期。在頁(yè)巖層內(nèi)部,有機(jī)碳含量垂向變化樣式可劃分為相對(duì)穩(wěn)定型和多個(gè)底部最大、向上降低的單元疊置。同時(shí)這些變化樣式在平面上呈環(huán)帶狀分布,有機(jī)碳含量近湖盆中央變化相對(duì)較小而在湖盆邊緣變化較大且頻繁。在準(zhǔn)層序內(nèi)部,隨著水體由深到淺變化,有機(jī)碳和自由烴含量在深凹中心區(qū)有機(jī)碳含量無(wú)明顯變化,而在深凹邊緣帶呈現(xiàn)從底部突然增大然后向上減小3.根據(jù)有機(jī)質(zhì)、礦物成分及含量的測(cè)井響應(yīng)特征,建立了礦物組成的非均質(zhì)性、有機(jī)質(zhì)組成非均質(zhì)性的測(cè)井判識(shí)方法。利用改進(jìn)的△logR法、CARBOLOG法和多元回歸分析法分別對(duì)研究區(qū)重點(diǎn)井進(jìn)行有機(jī)碳含量預(yù)測(cè),并將預(yù)測(cè)結(jié)果與有限的巖心分析資料對(duì)比,優(yōu)選出能適用于研究區(qū)且精度高的方法。結(jié)果表明多元回歸分析方法是多種有機(jī)碳含量計(jì)算方法中最為有效方法之一,既可以通過(guò)綜合考慮多種測(cè)井參數(shù)優(yōu)選出更能反映有機(jī)碳含量變化的測(cè)井參數(shù),又可以科學(xué)規(guī)避某些受特殊礦物影響的測(cè)井參數(shù),具有較高的準(zhǔn)確性和普適性。同時(shí)針對(duì)無(wú)有機(jī)碳含量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)鉆井,在不同沉積相或亞相基礎(chǔ)上分七個(gè)區(qū)塊分別建立核三上亞段有機(jī)碳含量綜合預(yù)測(cè)模型,為深凹區(qū)有機(jī)質(zhì)分布非均質(zhì)性預(yù)測(cè)提供有效方法。根據(jù)研究區(qū)實(shí)際資料,優(yōu)選出多參數(shù)回歸分析法對(duì)礦物含量進(jìn)行預(yù)測(cè),同時(shí)結(jié)合巖心、薄片等資料進(jìn)行驗(yàn)證。將樣品對(duì)應(yīng)深度上下20cm的測(cè)井參數(shù)平均值作為對(duì)應(yīng)的測(cè)井參數(shù)值;利用SPSS軟件對(duì)測(cè)井曲線值和實(shí)測(cè)礦物含量值進(jìn)行多元線性回歸分析,觀察回歸方程和回歸系數(shù)的顯著性,剔除不能達(dá)到相應(yīng)的顯著性水平的參數(shù)變量,擬合出碳酸鹽(方解石或白云石)、粘土礦物和碎屑礦物含量預(yù)測(cè)模型。4.精細(xì)刻畫(huà)了富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層有機(jī)碳含量和巖性相空間展布特征。5號(hào)和3號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)碳含量均具有圍繞湖盆呈環(huán)帶狀分布、向湖中心逐漸增大的特點(diǎn),其中5號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)碳含量為2.04-4.68%,平均2.79%;3號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)碳含量為2.04-3.52%,平均2.69%,與5號(hào)頁(yè)巖層相比,有機(jī)碳含量略有降低,且高豐度有機(jī)質(zhì)分布范圍減小。采用地震屬性技術(shù)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演及其與地質(zhì)相結(jié)合等方法,分別從垂向和平面上厘定了富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系中泥巖、灰質(zhì)(云質(zhì))泥巖和粉細(xì)砂巖+泥巖等不同巖性相組合空間展布。地震屬性技術(shù)可定性識(shí)別不同巖相的平面展布和垂向演化特征,而地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演分析可定量識(shí)別三種巖性相的分布范圍。巖性相地球物理特征研究發(fā)現(xiàn),純泥巖波阻抗較低,泥質(zhì)云巖波阻抗較高,砂巖和灰(云)質(zhì)泥巖波阻抗處于兩者之間,在此基礎(chǔ)上采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演與地質(zhì)相結(jié)合方法對(duì)5號(hào)頁(yè)巖層巖性相空間展布特征進(jìn)行分析,認(rèn)為粉細(xì)砂巖+泥頁(yè)巖主要發(fā)育在深凹區(qū)周緣,中部和東南部發(fā)育灰質(zhì)或云質(zhì)頁(yè)巖,泥頁(yè)巖主要位于工區(qū)北部。通過(guò)單井、連井地震屬性巖性相的標(biāo)定,認(rèn)為研究區(qū)三角洲前緣砂體均方根振幅呈現(xiàn)高低之分,其中低振幅區(qū)主要為三角洲前緣近端厚層河道砂沉積,分布于研究區(qū)的SW角和NE角,而高振幅區(qū)為三角洲前緣河口壩沉積,呈NW向帶狀展布。前三角洲-深湖相主要為薄層濁積砂沉積。前三角洲-半深湖相均方根振幅呈低振幅,主要發(fā)育泥頁(yè)巖。白云巖主要發(fā)育在東南部盆地邊緣的深湖相區(qū)域。5.利用常量、微量元素、稀土元素和生物標(biāo)志化合物等參數(shù)指標(biāo),分析了富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層地球化學(xué)特征,揭示了富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層的形成環(huán)境。5號(hào)頁(yè)巖層沉積期經(jīng)歷了氣候由干旱炎熱向溫暖潮濕、水體由咸水向半咸水的轉(zhuǎn)變,有機(jī)質(zhì)來(lái)源由浮游生物向陸源高等植物過(guò)渡。3號(hào)頁(yè)巖層形成于溫暖潮濕、半咸水環(huán)境,水生生物和藻類(lèi)生源更占優(yōu)勢(shì)。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層地球化學(xué)特征如下:(1)5號(hào)頁(yè)巖層相當(dāng)硼含量處于272.14~968.98gg/g之間,且在取心段下部大小相差懸殊,向上逐漸降低且相對(duì)穩(wěn)定;B/Ga值大于4.5。結(jié)合伽馬蠟烷指數(shù)和β-胡蘿卜烷含量的指示可知,5號(hào)頁(yè)巖層沉積初期呈現(xiàn)分層的咸化水體條件,沉積晚期鹽度分層明顯減弱,為半咸水環(huán)境。Sr元素含量平均739 μ g/g,總體呈向上減小趨勢(shì);Sr/Cu值多數(shù)介于5.16-20.3之間,異常高值出現(xiàn)在取心段中部。這些元素及比值變化規(guī)律表明5號(hào)頁(yè)巖層沉積期氣候由干旱炎熱向溫暖潮濕過(guò)渡。5號(hào)頁(yè)巖層具有低甾烷/藿烷值、高C19/C23和C20/C23三環(huán)萜烷值和C24/C26四環(huán)萜烷值的特征,且C27/C29甾烷值呈向上減小的趨勢(shì),反映出陸源有機(jī)質(zhì)占優(yōu)勢(shì)和大量細(xì)菌降解。(2)3號(hào)頁(yè)巖層相當(dāng)硼含量為349.81-474.31μg/g,平均418.62μg/g; B/Ga值大于4.5。結(jié)合伽馬蠟烷指數(shù)和β-胡蘿卜烷含量的指示可知,3號(hào)頁(yè)巖層沉積期鹽度分層明顯減弱,為半咸水環(huán)境。Sr元素含量偏低(平均477 μ g/g),Sr/Cu值介于5.3~15之間,平均9.4。這些元素及比值變化規(guī)律表明3號(hào)頁(yè)巖層沉積于溫暖潮濕環(huán)境。3號(hào)頁(yè)巖層甾烷/藿烷值、C27/C29甾烷值相對(duì)較高,而C19/C23三環(huán)萜烷值、C20/C23三環(huán)萜烷值和C24/C26四環(huán)萜烷值較低,表明主要是以藻類(lèi)有機(jī)質(zhì)為主。此外,5號(hào)和3號(hào)頁(yè)巖層多數(shù)實(shí)測(cè)樣品V/Cr值處于2.0~4.5之間,Pr/Ph值均小于0.6,Ceanom指數(shù)均大于-0.1,反映5號(hào)和3號(hào)頁(yè)巖層沉積期均為缺氧環(huán)境;5號(hào)和3號(hào)頁(yè)巖層樣品稀土元素分異明顯,輕稀土富集而重稀土虧損,(La/Yb)N值明顯大于1,δ Ce值為0.95~1.24,平均0.99,Ce異常性不明顯或?yàn)檎惓?反映沉積物沉積速率相對(duì)較低。6.通過(guò)有機(jī)碳含量和有機(jī)、無(wú)機(jī)元素地球化學(xué)指標(biāo)的關(guān)系分析,查明了斷陷湖盆有機(jī)質(zhì)富集的主控因素,并總結(jié)出兩類(lèi)有機(jī)質(zhì)富集模式。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層均發(fā)育于湖擴(kuò)體系域,但5號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)質(zhì)主要富集于湖擴(kuò)體系域中下部而3號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)碳含量峰值位于最大湖泛面附近,表明相對(duì)湖平面并不是控制有機(jī)質(zhì)富集的主要因素。5號(hào)和3號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)碳含量變化與氧化還原指標(biāo)(V/Cr、Pr/Ph)均呈線性相關(guān),其中3號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)碳含量變化還與古生產(chǎn)力指標(biāo)(Cu、Ni)呈較好的相關(guān)性,表明表明良好的保存條件是5號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)質(zhì)富集的主控因素,良好的保存條件為3號(hào)頁(yè)巖層高生產(chǎn)力下的有機(jī)質(zhì)富集提供了保障。在此基礎(chǔ)上總結(jié)出兩類(lèi)有機(jī)質(zhì)富集模式。(1)干旱炎熱氣候下咸化水體的鹽度分層有利于形成良好的保存條件,是5號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)質(zhì)富集的關(guān)鍵。對(duì)于5號(hào)頁(yè)巖層,湖擴(kuò)體系域初期以干旱氣候?yàn)橹?湖泊水體鹽度高,易在半深湖.深湖區(qū)域產(chǎn)生水體分層,限制湖水循環(huán),形成缺氧環(huán)境。即使在此淺水條件下,水體分層和缺氧環(huán)境也有利于有機(jī)質(zhì)保存。湖擴(kuò)體系域晚期古氣候逐漸向溫暖潮濕過(guò)渡,隨著湖平面上升,淡水注入湖泊水體鹽度降低,基本為半咸水環(huán)境,水體分層不明顯,最終形成了有機(jī)碳含量在湖擴(kuò)體系域初期較高而在晚期偏低的分布特征。(2)溫暖潮濕氣候下藻類(lèi)渤發(fā)對(duì)應(yīng)的高生產(chǎn)力水平,以及湖盆深處缺氧底水環(huán)境決定了3號(hào)頁(yè)巖層有機(jī)質(zhì)的富集。3號(hào)頁(yè)巖層沉積期以潮濕氣候?yàn)橹?湖泊水體較深且為半咸水,分層現(xiàn)象不明顯。湖擴(kuò)體系域初期相對(duì)湖平面偏低,不利于有機(jī)質(zhì)保存,隨著相對(duì)湖平面上升帶來(lái)大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和可溶無(wú)機(jī)碳,促使藻類(lèi)渤發(fā),湖泊水體中形成了中等-高初級(jí)生物生產(chǎn)力,同時(shí)較高的湖平面易于在深湖形成缺氧底水,有利于有機(jī)質(zhì)保存,從而使3號(hào)頁(yè)巖層中有機(jī)質(zhì)含量隨湖平面上升而明顯增加。另外,核三上亞段辮狀河三角洲和近岸水下扇之間的湖相泥巖中發(fā)育滑塌濁積扇,這些濁積巖的出現(xiàn)擾亂了湖底氧化還原條件,使湖底有機(jī)質(zhì)遭受一定程度的分解,泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量降低,導(dǎo)致在深凹邊緣區(qū)有機(jī)碳含量變化較大且頻繁,而在濁積巖不發(fā)育的深凹中心有機(jī)碳含量變化相對(duì)較小。7.根據(jù)泥頁(yè)巖厚度分布、有機(jī)碳含量和巖性相平面展布特征,并考慮沉積相帶和夾層發(fā)育,對(duì)深凹區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖有利區(qū)帶進(jìn)行了預(yù)測(cè)。進(jìn)而,依據(jù)相關(guān)的甜點(diǎn)參數(shù)在平面上圈定出三個(gè)有利區(qū)帶。
【關(guān)鍵詞】:層序地層格架 有機(jī)質(zhì)富集 非均質(zhì)性 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層 泌陽(yáng)凹陷 核三段
【學(xué)位授予單位】:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:P618.13
【目錄】:
  • 作者簡(jiǎn)介6-7
  • 摘要7-11
  • ABSTRACT11-18
  • 第一章 緒論18-39
  • §1.1 選題來(lái)源和意義18
  • 1.1.1 問(wèn)題的提出18
  • 1.1.2 選題來(lái)源18
  • 1.1.3 選題目的和意義18
  • §1.2 選題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及存在問(wèn)題18-36
  • 1.2.1 泥頁(yè)巖的定義及頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀19-21
  • 1.2.2 頁(yè)巖非均質(zhì)性的研究現(xiàn)狀21-28
  • 1.2.3 層序地層學(xué)在頁(yè)巖非均質(zhì)性研究中的應(yīng)用28-35
  • 1.2.4 研究區(qū)勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題35-36
  • §1.3 研究思路、研究?jī)?nèi)容與研究方法36
  • §1.4 完成的工作量及取得的主要成果36-39
  • 第二章 區(qū)域地質(zhì)概況39-44
  • §2.1 區(qū)域構(gòu)造特征39-42
  • 2.1.1 區(qū)域構(gòu)造背景39-40
  • 2.1.2 構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨捌涮卣?/span>40
  • 2.1.3 構(gòu)造演化40-42
  • §2.2 區(qū)域地層特征42-44
  • 第三章 層序地層格架下富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖段分布特征44-69
  • §3.1 層序地層格架建立44-53
  • 3.1.1 層序界面的識(shí)別方法44
  • 3.1.2 體系域(準(zhǔn)層序組)的劃分44-46
  • 3.1.3 準(zhǔn)層序的劃分46-48
  • 3.1.4 層序地層劃分48-53
  • §3.2 富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖段劃分53-56
  • 3.2.1 富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖段判別標(biāo)準(zhǔn)53-54
  • 3.2.2 富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖段劃分54-56
  • §3.3 富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖段基本特征56-63
  • 3.3.1 巖性特征56-57
  • 3.3.2 礦物組分及含量57-58
  • 3.3.3 有機(jī)碳含量58-59
  • 3.3.4 氧化還原條件59-63
  • §3.4 層序地層格架下富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖段分布規(guī)律63-69
  • 3.4.1 垂向分布特征64
  • 3.4.2 平面分布特征64-67
  • 3.4.3 富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖段優(yōu)選67-69
  • 第四章 核三段頁(yè)巖層系非均質(zhì)性69-84
  • §4.1 宏觀非均質(zhì)性69-73
  • 4.1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)造非均質(zhì)性69-70
  • 4.1.2 巖性相組合的非均質(zhì)性70-73
  • §4.2 微觀非均質(zhì)性73-84
  • 4.2.1 紋層構(gòu)造73-74
  • 4.2.2 礦物組分的非均質(zhì)性74-78
  • 4.2.3 有機(jī)碳含量的垂向非均質(zhì)性78-84
  • 第五章 核三段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段精細(xì)刻畫(huà)84-111
  • §5.1 有機(jī)碳含量和巖性相識(shí)別方法84-106
  • 5.1.1 有機(jī)碳含量測(cè)井評(píng)價(jià)方法84-92
  • 5.1.2 巖性相測(cè)井評(píng)價(jià)方法92-98
  • 5.1.3 地球物理分析預(yù)測(cè)巖性相方法98-106
  • §5.2 有機(jī)碳含量和巖性相平面展布特征106-111
  • 5.2.1 有機(jī)碳含量平面展布特征106-107
  • 5.2.2 巖性相平面展布特征107-111
  • 第六章 頁(yè)巖非均質(zhì)性控制因素及模式111-127
  • §6.1 頁(yè)巖非均質(zhì)性控制因素111-123
  • 6.1.1 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段形成環(huán)境111-121
  • 6.1.2 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段有機(jī)質(zhì)富集控制因素121-123
  • §6.2 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成模式123-124
  • §6.3 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖有利區(qū)帶預(yù)測(cè)124-127
  • 第七章 結(jié)論127-129
  • 致謝129-130
  • 參考文獻(xiàn)130-138

【相似文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞:泌陽(yáng)凹陷古近系核三段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖非均質(zhì)性及控制因素分析,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。



本文編號(hào):336499

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