积累和分布的火山活跃地区天然气储层:一个案例研究的白垩纪营Dehui断层抑郁,松辽盆地,东北中国

文摘

致密气砂岩和火山岩气藏得到了全球的关注在能源领域进行进一步的勘探开发尝试。考虑Dehui断层抑郁症的充注在松辽盆地为例,本研究关注的积累和分布在火山地区天然气储层在断陷盆地。火山活动发生在充注,研究西北地区分布集中。在充注的沉降,冲积扇、湖泊、近岸水下扇沉积相。营形成的烃源岩有机质丰度有很高的主要类型III high-overmature阶段,表明天然气生产的有利条件。火山岩储层的孔隙度是3.0% - -14.8%,渗透率是0.0004 mD - 2.52医学博士和孔隙类型主要是二次溶解毛孔和骨折。此外,致密砂岩储层的孔隙度是0.5% - -11.2%,渗透率是0.0008 mD - 3.17。孔隙类型主要是颗粒间的孔隙,一小部分intraparticle孔隙和裂隙。晚期火山岩浆的侵入提供了足够的热量的有机质热成熟度发展营形成和促进了大量天然气的生成。火山岩形成于火山活动的早期和中期阶段占据了沉积空间和阻碍了沉积砂体的发展在一定程度上。 However, volcanic rocks can become the seal to promote the formation of tight sandstone gas traps. Comparing tight sandstone reservoirs with volcanic ones, the latter are less affected by compaction; thus, their petrophysical properties do not vary much with depth, showing more homogeneous characteristics. The pyroclastic rocks influenced by volcanic activity and the secondary pores formed by dissolution in the later stages also provide reservoir space for gas accumulation. Ultimately, the tight sandstone and volcanic rocks in the study area form a complex gas reservoir system, which can become a reference for exploration and exploitation of natural gas in other petroliferous fault depressions that are affected by volcanisms.

1。介绍

国际能源机构(1)估计,全球致密气砂岩资源大致 。此外,致密气砂岩储层的勘探和开发支持的驱动力增加全球天然气产量近年来(2]。在中国,巨大的致密砂岩气藏主要含油盆地存在,包括塔里木、鄂尔多斯、松辽盆地(3,4]。截至2016年,致密砂岩储层的天然气产量已达到 ,占中国天然气年产量的四分之一(3]。在这方面,还发现了火山岩气藏零星致密砂岩气藏分布丰富,如在松辽盆地下白垩统,在海拉尔盆地侏罗纪,鄂尔多斯盆地的上古生代。致密气砂岩储层和火山火山活跃地区气藏天然气成藏在一起构成一个复杂的系统,需要进一步的调查(5- - - - - -8]。

在盆地位于中国东部、火山沉积序列中生代晚期以来被广泛开发(7]。火山活动期间,大量的火成岩地层形成,伴随着各种火成岩材料碎屑沉积和火山湖沉积夹层期间,形成一个互动的沉积序列(9]。除了创建这些火山水库、火山活动也影响了积累在致密砂岩天然气区域(10]。此外,火山活动对盆地沉积的影响体现在以下方面:首先,火山活动可以作为区域出处,提供供应盆地沉积(11,12]。然而,这样的岛弧火山活动带不仅会改变沉积系统供应的构成也扮演一个角色在阻塞沉积体系的分布,改变地形,促进形成或盆地沉积中心的迁移,开发,从而形成一个新的沉积系统。其次,火山活动也是一个重要事件,影响盆地住宿。由于火山喷发的快速积累在一些地区,盆地热沉降的影响,和某种程度上,这是加速区域,导致总水量减少。相反的,在其他领域的大萧条时期,火山活动的影响一直弱;因此,宽松的空间的变化不显著(13]。这意味着整体宽松的空间,整个流域输沙量变化区域。此外,火山活动往往伴随着大规模的热液活动,高温和高压水热通量升流进入地层。结果,这个热液流体含有丰富的可溶性离子和持久的影响碎屑(矿物),这使得其成岩强度强(14]。除了火山活动的影响,解释了如何影响沉积盆地,同沉积火山活动控制水库的发展主要是通过提供可溶性成分,促进骨折的形成(15]。化学不稳定的发生通过溶解可溶性火山碎屑的组件被保存在毛孔内的相邻沉积砂体在埋葬中期到后期阶段。此外,在火山活动的时期,大量的涌入岩浆飞进的沉积序列,导致脆性断裂合并砂岩形成裂隙,增加了储层空间和储层的渗透性16,17]。

在这样的事件,火山灰将有利于有机质的富集和保存18,19)的转换,促进有机物的碳氢化合物(20.- - - - - -22]。这些都是一些积极影响的石油系统的各个组件的火山活动;然而,其对油气成藏的破坏性的影响不容忽视。例如,火山活动可以扰乱石油和天然气通过创建渠道积累显著或关联断层破坏圈闭的完整性和创建的溢出物的累积碳氢化合物逃离水库(17]。此外,火山活动提供的热源也会引起脱水的矿物质含有晶体水邻沉积物的再结晶,从而填补毛孔和骨折,减少连接和储层岩石物性性能恶化。

松辽盆地是一个大型含油盆地上开发的地下室上古生代变质岩系。在裂谷时期,有强烈的地壳运动和频繁的火山活动。然而,火山活动的组合和沉积为石油和天然气的形成创造了良好条件储层(23,24]。近年来,几家大型紧天然气储层中发现了松辽盆地(25),而一些相关联的火山岩盆地(6,26,27]。Dehui断层的抑郁,是本研究的主题,主要致密砂岩和火山岩气藏都是白垩纪地层中发现的,具有巨大的资源潜力和良好的勘探前景。

在这项研究中,致密气砂岩和火山岩气藏火山活动的影响的充注Dehui断层抑郁松辽盆地南部的评估。系统抽样的烃源岩、火山岩和致密砂岩研究区域,分析和研究他们的总有机碳(TOC)内容,镜质体反射率(Ro)和储层物理性质(孔隙度、渗透率)、烃源岩的地球化学特征和储集岩的岩石物性属性包括火山和致密砂岩是理解。本研究的目的是分析火山活动的影响在该地区天然气的积累。此外,我们全面调查石油系统的复杂性形成的火山沉积序列,提供参考进行含油气盆地勘探前景评价在这未来的发展。

2。地质背景

2.1。位置和地层学

Dehui断陷位于松辽盆地东南隆起(图1(一);(5])。它是沉积断层抑郁与synrift和热沉降双层结构发达的地下室上古生代变质岩系列,占地面积4053公里²(图1 (b))。断层抑郁症通常提供了一个向趋势双断层控制地堑,削减向趋势的缺点,形成horst-graben-steps的结构模式。它可以进一步分为七个二级结构单元,包括侬安地堑,Huajia Subdepression,保甲Subdepression,侬国安'nan Subdepression,右边Subdepression, Lanjia Subdepression,和龙王Subdepression(图1 (c))。

断层萧条自中生代以来,经历了几个构造沉降和隆起的活动,和中生代和新生代地层沉积厚度超过5000米(23]。这个地区的地层由下到上的Carboniferous-Permian地下室,下白垩统的Huoshiling形成(K₁hs), Shahezi形成(K₁sh)、充注(K₁yc),登娄库组地层(K₁d)、泉(K₁问),上白垩统青山口组(K₂qn),姚家组地层(K₂y)、嫩江形成(K₂n)和第四纪(图1 (d)),其中充注是本研究的目标层。

2.2。火山活动

营期间沉积形成,大量的火山活动发生,导致Dehui创建故障故障抑郁症(28]。采用叠加火山岩体之间的关系从三维地震数据和锆石约会,三个时期的火山活动在这一领域是公认的,而先增加,然后逐渐削弱。火山活动的初始阶段,喷发时主要发生在大萧条的边缘和附近的断层控制了抑郁症。大型火山集团开发,后来,沉积岩覆盖了火山岩(5]。通过这些火山岩石钻探证实蘑菇型结构明显的马火山通道可追溯到118年,这标志着开始充注。中间阶段的火山活动是由火山喷发的火山碎屑相,沿着火山岩浆流动渠道和错误的第一阶段过程中形成的火山活动形成大面积的火山碎屑的盾牌。这段时间追溯到115 Ma,代表中间充注的创建阶段。最后,在火山活动的后期,火山形成的入侵,因为其能量减弱,岩浆不能到达地表,并只穿过地层。这发生约103 Ma,恰逢登娄库组沉积时期的形成(图2;(28])。

2.3。沉积相

在充注的沉积,松辽盆地构造活动,和一些缺点。营分为两个成员而形成第一个成员由火山活动强烈影响,开发和大量的火山岩层Dehui断层萧条(5]。在断层萧条的边缘,一组扇三角洲和湖泊相沉积,和混合序列的火山碎屑沉积岩成立。研究区域的沉积相主要fan-deltaic、湖泊、近岸水下扇(图3)。扇三角洲广泛发达的东部和西部的利润率抑郁,而辫状河三角洲平原是主要在南方,和湖相中心位于东北的萧条。在沉积过程中,沉积物的供给是由多个火山活动的影响,阻碍了有限范围和厚度的砂体沉积在东北。

2.4。含油气系统

三套石油source-reservoir-seal系统中确定研究区(5,25]。在K₁yc K₁sh和K₁h,富含有机物厚泥岩热成熟度高的已经被证明是有效的源气。与此同时,细砂岩、粉砂岩、砾岩和火山活动期间火山岩形成广泛传播于K₁yc K₁sh和K₁h和积累作为天然气储层。厚的泥岩的K₂d几乎是分布在整个松辽盆地南部和可以作为区域密封和泥岩层在每一个上面提到的形成可以作为当地的盖层(7]。

3所示。样品和方法

核心样本共计235 K₁yc选择在本研究抽样(位置如图1 (c))。从这些97泥岩样本选择Rock-Eval热解在16选择镜质体反射率测量来反映烃源岩特征。此外,63年样本致密砂岩的火山和75是描述储层的岩石物性性能测试。薄片从所有储层样品准备和分析利用偏光显微镜徕卡DM2700P观察孔隙类型。

共有97个核心样本粉100 -筛网为地球化学分析和TOC测量做准备。TOC测定用LECO cs - 230分析仪,并编程进行热解使用Rock-Eval 6 +分析仪获得碳氢化合物(免费),(石油裂解生成的),(温度在高峰进化)默认方法(29日,30.]。

镜质体反射率( )使用显微光度计测量,分析了东北石油大学的化学实验室。分析了油浸物镜在正常白光的波长546毫米。每个样本的均值计算的基础上12-20测量镜质组(18]。

核心样品的孔隙度(63年火山和75致密砂岩)是通过使用核心测试系统在吉林大学AP608分析仪。样本钻在气缸的大小 ,vacuum-dried在180°C,然后分析了使用minipermeameter空气渗透率测量氮(空气)。实验温度和湿度24°C和35%,分别为(31日]。

4所示。结果

4.1。烃源岩的地球化学

总有机碳(TOC)烃源岩的充注范围从0.22 wt。18.85 wt %。3.24 wt %,平均价值。%,其中85.6%高于1.0 wt。高于2.0 wt %和60.8%。%,97年(表测试的样品1)。热解数据被用来确定有机质地球化学图后的类型。数据显示4和5烃源岩热解数据绘制在范Krevelen图(嗨vs。和与TOC)指向类型III和IV型惰性有机质的一小部分。因此,烃源岩有机质类型的充注的类型III,生成气体居多。异常的样本这是显示在图吗4π指数较高,表明沥青在页岩样品中剩磁的存在。

生烃潜力的分布( )范围从0.16至29.06毫克/克,平均为6.86毫克/克,其中35.1%是高于6毫克/克,和14.4%高于20毫克/克。概述的样品展览,他们通常代表一个贫穷的良好的烃源岩(图6(一))。嗨与TOC情节解释说,大多数样本位于地区很少怀疑气体(图6 (b))。只展示部分的样品是一个很好的烃源岩和公平的气体生成潜力较低在高成熟(图6)。

4.2。成熟的有机物质

最高热解温度( )营烃源岩形成的测量在329°C和570°C,而大多数值超过470°C,推断,营形成的烃源岩在成熟的气体生成窗口排除异常数据在400°C(图7(a))。实测镜质体反射率( )值充注烃源岩的埋藏深度呈正相关,随地层变得更深的(图7(b))。其中16个样本,用于检查 ,除了两个浅,被发现超过1.4%,虽然它似乎超过2.0%样品埋深度超过3000米(表吗2)。集体,烃源岩中的有机质充注的研究区域已进入天然气生成窗口和高度成熟。

4.3。岩石物性属性

4.3.1。火山岩储层

如图2火山岩是呈现不同的地震反射属性与其他沉积一层相比,使营火山岩基于地震剖面的解释更加容易。营形成的火山岩主要分布在研究区东北部,是由火山活动控制。他们的厚度不同,从0到400,可以达到超过700当地(图8)。火山岩储层岩石的孔隙充注的研究面积在3.0%到14.8%之间,平均7.3%的价值。孔隙度分布大约是正常,主峰5% - -8%左右,也占整个样本的74.6%。样品的渗透率测量在0.0004和2.52之间,而0.001到0.01 mD区间占总测试样本的43%。

火山岩储层岩石的孔隙类型是复杂的和不同,但大致可以分为三种类型:(1)原生孔隙,(2)二次毛孔,和(3)基于对薄片观察骨折。主要类型是次生孔隙,主要是长石溶蚀孔隙,主要开发的凝灰岩(图9(一个))。此外,骨折所形成的结构性压力更占主导地位的英安岩在研究区域(数据9 (b)和9 (c)),偶尔观察到凝灰岩(图9 (d))。

4.3.2。致密砂岩储层

致密砂岩沉积相的变化,控制着主要分布于三角洲前缘和平原亚相在东北和西北地区断层的抑郁,厚度为0 - 400(图10)。砂岩的厚度相中间断层的抑郁是不到100米。此外,致密砂岩的孔隙度在研究区营测量在0.5%和11.2%之间,平均5.1%的价值,其分布也大约一致。比较与火山岩储层的孔隙度,孔隙度测量值的分布相对分散,和2% -7%的孔隙度是收集的数据总量的69.3%。另外,样品的渗透率是医学博士发现在0.0008和3.17之间变化的峰值为0.001。考虑薄片分析、储层研究区域主要是晶间孔隙的空间,用少量的颗粒内的孔隙和裂隙(图11)。

5。讨论

5.1。火山影响生烃

火山入侵增加了营形成的温度和压力,促进了烃源岩的生成和驱逐(32]。大部分地球化学数据集在这项研究表明,深埋地下的烃源岩松辽盆地营的广泛开发和具有良好的生烃潜力。这些烃源岩主要是III型干酪根与TOC含量高。此外,测量通常超过1.4%,这是成熟,出现气体生成窗口。这是推测晚期火山入侵提供足够的热源对有机质的变换和导致大量天然气的生成。岩浆热场不仅提高了盆地的地温梯度也增强了有机质的热演化程度补偿的压力和埋藏深度。这使得气体生成的阈值发生在较浅的深度,提高生烃(33]。火山岩气藏,沥青在微骨折(图中很常见9 (b)- - - - - -9 (d)),指的是异常高成熟度一致的古热流在synrift阶段(25]。这是由地幔上涌和变薄的地壳,是伴随着火山激活前新生代晚期快速冷却(34]。

5.2。储层孔隙成因

根据薄片(图的检查9),营形成的火山岩储层主要是凝灰岩和英安岩,并从矿物溶解毛孔主要创建孔隙和裂隙。如图9,溶解毛孔中的火山凝灰岩等水库或英安岩大多是孤立和不连接。同时,溶蚀裂隙程度较短,小宽度和不规则性,有限的范围和数量。薄片的观察还显示沥青质填充裂缝的存在。

营形成的致密砂岩储层一般由颗粒内的溶解毛孔,毛孔占总数的89%(图11)。其中,长石溶蚀孔隙是最发达国家,占35%,其次是岩屑溶解毛孔有20%,粒间溶蚀孔隙19%,凝灰岩溶蚀孔隙构成整个测量数据的15%。同样,少量的粒间孔隙,孔隙总数的8%,也可以负责一定数量的裂隙,3%左右。粒间溶蚀孔隙充满了自钠长石,长英质的粒子,原始片绿泥石,和少量的伊利石等粘土矿物。总表面孔隙度的百分比在显微镜下观察到的一般是3% - -10%。这类储层空间是由溶解毛孔,纳米尺度的喉咙和欠发达的储层特征,孔隙连通性差,easy-to-form孤立的毛孔,导致“孤立孔隙空间,”和致密储层渗透率较低的总体特征。

致密砂岩的孔隙度远小于火山岩在同一深度(图12(一个))。砂岩的孔隙度和渗透率具有明显的减少趋势在2000 - 4500米的范围,它是由压实引起的(图12 (b))。然而,火山岩储层的孔隙度和渗透率不改变与深度,和值相对集中,证明压实对火山岩储层的质量影响不大。与致密砂岩储层相比,火山岩相对类似的孔隙度与深度较浅的深度,但通常可以提高。火山岩石的渗透率小于致密砂岩,但是它能增强与深度。确认如何影响砂岩的压实和火山岩可以不同,导致砂岩总有相对更好的孔隙度和渗透率在较浅的深度,尽管它很重要,不忽视火山岩储层属性的提高,也随着地层更深。

5.3。在火山地区气体积累模型

在充注的形成在研究区,盆地受到扩展(7];因此,控制抑郁断层向东扩大,沉积面积逐渐扩大,伴随着火山活动为整个时期。早期充注的沉降中心接近边界断层,使得深扩展面积小。此外,火山活动主要发生在东部缓坡盆地沉降控制的东部边界。同样,火山侵蚀为盆地提供了额外的沉积物供应。充注的中间阶段,沉积中心向北迁移到东部深层沉降区扩大,东部缓坡地区火山岩一般侵蚀。年底营形成的沉积,盆地萎缩,更深层次的萧条地区沿边界断层分布。此外,地层分布范围与有限厚度大,随着火山作用加强,它影响整个盆地。这导致地层得到分散火山活跃地区和control-depression错。因此,中间的储层分布和上层部分充注,使源和储层岩石之间的关系更强。

在火山爆发的早期阶段,大的火山机构开发,控制横向边界的充注的槽,形成上倾侧块由于构造活动,后来跟随。火山岩主要从营的凝灰岩地层中产阶段的火山活动期间形成恒定厚度(从80到150,超过200本地)和广泛的横向分布,扮演的区域盖层(28]。这两个火山活动促进了大陷阱的形成和天然气富集和保存起到了至关重要的作用。此外,凝灰岩层非常密集,骨折是免费的,且不干扰和破坏气藏,密封整个致密砂岩储层。早期和中部火山活动包围整个充注和支持的形成致密砂岩气陷阱。上面的两个火山活动形成一个块和一个帽,提供良好的致密砂岩气藏的圈闭条件(图13)。

另一方面,在一些地区火山岩与砂岩体所取代,成为互补的储集空间。这种结合的致密砂岩和火山气体储层形成在同一个地平线也产生了经济数量的气体。例如,DS80显示 流量在2650 - 3200区间,DS33, 和 在两个不同的时间间隔,DS83, 高收益流的上水库的火山带(图13)。

6。结论

(1)烃源岩的有机碳含量的充注Dehui断层萧条从0.22 wt不等。18.85 wt %。%,平均3.05 wt. %。生烃潜力的分布( )被发现从0.16到29.06毫克/克,平均为6.21毫克/克。此外,有机质主要类型III high-overmaturity,代表气体的产生的有利条件(2)研究区火山岩储层的厚度是0 - 400 m,孔隙度是3.0% - -14.8%,渗透率是0.0004 - -2.52医学博士和孔隙类型主要是二次溶解毛孔和骨折。此外,致密砂岩储层的厚度是0 - 400 m,孔隙度是0.5% -11.2%,渗透率是0.0008 - -3.17。孔隙类型通常粒间孔隙,少量的颗粒内的孔隙和裂隙(3)火山活动晚期充注的研究区为有机物提供了足够的热源转换和提升大量天然气的生成(4)致密砂岩储层的岩石物性性能显著恶化的影响深度和压实值得注意的是,虽然火山岩储层的岩石物性性质不改变的形成得到更深层次的代表更均匀的特点。同时,次生孔隙形成的晚期解散碎屑形成的火山活动也为气体积累提供了存储空间(5)火山岩形成的早期充注的中间阶段发展占领了沉积空间,它工作在某种程度上对砂体的沉积。然而,火山岩成为区域海豹的致密砂岩气陷阱。最后,结合火山岩和致密砂岩创造了一个复杂的石油系统的积累和保护气体的盆地。

数据可用性

所有的数据集都包括在手稿。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究支持黑龙江省科技工程(2020号zx05a01)和国家重大项目(2016 zx05047 - 005 - 006和2016号zx05027 - 002 - 007)。

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