文摘
细粒度混合岩石在盐水湖流域页岩石油勘探的重要目标。然而,控制是复杂的页岩油积累由于多源混合沉积。这是一个具有挑战性的问题研究的页岩油。在这里,我们提出一个案例研究在二叠纪Lucaogou Jimusar凹陷形成,准噶尔盆地,中国西北。结果表明,Lucaogou形成主要由碳酸盐岩,白云石或钙质泥岩、凝灰岩或粉砂质泥岩、粉砂岩。白云/钙质泥岩( )、凝灰岩、粉砂质泥岩( )有最好的生烃潜力,包含i ii型1石油峰值代阶段干酪根。然而,页岩油潜力最高的碳酸盐岩和粉砂岩含油饱和度指数(OSI)值平均为315.03毫克HC / g TOC和343.27毫克HC / g TOC,分别。这表明生烃潜力并非主要因素控制页岩油的潜力。Micro-nanoscale毛孔是主要的控制。丰富的溶蚀孔隙提供优质的储集空间近场页岩油的运移和聚集。岩相之间不同的混合过程控制页岩油的积累,和生产力的页岩油是最好的,当multi-facies沉积在过渡区形成的混合岩相混合。此外,当地的钙质生物积累和相邻的陆源沉积物碳酸盐成分(原位混合)也有利于页岩油浓缩。这是一个不寻常的盐水湖页岩油的和特殊的特性,这是不同于淡水湖泊和海洋页岩油。综合评价烃源岩和储层需要坚定地建立一个广泛适用的方法确定这类盆地页岩油潜力。
1。介绍
页岩油具有增加意义在全球石油勘探和开采1- - - - - -4),这种资源在中国主要是托管在(生理盐水)湖序列[5- - - - - -8]。盐水湖的勘探和开采页岩油挑战性是由于多个岩性、分散的甜蜜点,和强烈的异质性造成的多源混合沉积的过程。这是明显不同于页岩油积累在海洋页岩储层系统中,具有相对简单的岩性和集中甜蜜点9- - - - - -12]。
先前的研究得到了关于页岩油潜在冲突的结果及其控制在盐水湖流域。例如,鉴于页岩油保留在烃源岩,提出丰富,有机质的类型和成熟度控制页岩油潜力(13- - - - - -16]。然而,其他研究已经表明,页岩油潜力密切相关的内容,这是由[排烃效率14,15,17,18]。此外,页岩油的开发与储备也受到micro-nanoscale孔隙和裂隙的存在19,20.),因此,储层属性控制石油资源潜力[也是很重要的21,22]。此外,骨折页岩油储层的能力,以及原油物理性质和发生和流动,同样重要的是在控制页岩油潜力(3,13,23- - - - - -29日]。总之,控制页岩油充分积累在盐水湖流域不明确,需要进一步的研究。
中间二叠纪Lucaogou Jimusar凹陷形成,准噶尔盆地页岩油的中国,是一个代表性的例子盐水湖流域,是中国第一个国家页岩油的开发基地(30.,31日]。这样,这个水库是理想的研究什么因素控制盐水湖泊盆地的页岩油积累。先前的研究的形成进行了岩相,沉积环境,生烃潜力,储层特征,岩石力学。一般来说,Lucaogou形成被认为是典型的盐水湖页岩储层,与一个集成的源代码和具有良好的含油储层属性和几乎是免费的任何结构的控制(32- - - - - -36]。然而,由于其变量沉积环境和复杂sedimentary-diagenetic历史,控制页岩油积累尚不清楚(13,31日,36- - - - - -39]。
因此,为了提高控制的理解页岩油积累在盐水湖序列Lucaogou形成的案例研究的基础上,在这里,我们进行沉积相的综合研究,岩石学、有机地球化学和储层物理性质。比之前认为的更复杂的控制被发现,可以指导进一步的勘探和其他含盐盆地具有普遍意义。
2。地质背景
Jimusar凹陷位于西南地区的准噶尔盆地东部隆起(数字1(一)和1(b)),占地面积约1500公里2(30.]。的凹陷经历了多个周期构造作用和沉积31日,40- - - - - -43]。晚石炭世它成立于二叠纪早期Jimusar故障时最初形成的。Bogeda槽的南缘盆地开始关闭orogenically早二叠纪末,导致Jimusar凹陷开始消退强烈,形成前陆dustpan-shaped凹陷。直到中产二叠纪中期到后期,研究区进一步接受强烈沉降与独立的沉积,形成页岩油的主要源岩在这个区域(即。Lucaogou形成)。在晚三叠世末,受到印支造山运动的影响,大大凹陷开始隆起,二叠纪与三叠纪地层的一部分在东部斜坡被剥蚀。在白垩纪,由于燕山期造山运动的影响,Jimusar凹陷的构造活动略活跃。凹陷的东南部逐渐上升,简约的西北,和独立模式消失了。在早第三纪和第四纪时期之前,在喜马拉雅造山运动的影响下,Bogeda山脉南部凹陷的迅速上升,向盆地中心的推力。Jimusar凹陷的地层由西向东逐渐变薄,和现在的构造模式形成。这导致断层相关沉降的西部凹陷,凹陷的东部隆起,同时代的北部和南部地区的断层和隆起的凹陷31日,41,42]。一般来说,起伏的地形凹陷的顺利,地层连续,次要缺点是罕见的。凹陷的一个相对简单的单斜dustpan-like结构(图1(c))。西部凹陷是一个低洼地区和东部斜坡区。低洼地区的斜坡区包括主要页岩油气生产领域。
研究Lucaogou形成于深与浅盐湖沉积semi-deep湖和三角洲相在边缘的地方。埋深约~ 2500 - 4500米[30.,31日,34,36]。Lucaogou形成由变量岩性、大量的陆源沉积物碳酸盐和少量火山碎屑岩,形成一个混合沉积体系厚度约~ 90 - 350米[44,45)(图1)。最好的两个站点石油生产被称为“上甜点”(P2l22低)和“甜蜜点”(P2l12),之间有一个厚的泥岩段两个甜蜜的斑点(30.,34,46]。原油生产的上部和下部甜蜜点主要是重油,密度为0.88 - -0.92克/厘米3。
3所示。样品和方法
共有313个代表性样本来自不同单位和岩相在七井,包括J10025 J301, J303, J305, J43, J251, J174井,进行了分析。J10025是本研究的重点为Lucaogou系统形成空心在这口井(数字1(b)和2)。核心样品和薄片的313个样本都是首次发现。根据这些观察,总有机碳(TOC)内容,Rock-Eval热解,和镜质体反射率分析是进行154年代表样本,和x射线衍射(XRD)分析了66年不同岩相的代表性样本。此外,45个样本进行核磁共振(NMR)分析,和12个样本检查通过场发射扫描电镜(FE-SEM)。
3.1。岩石学和矿物学
新鲜的岩石样本切割垂直于层理和制成抛光薄片后,泰勒等手续。47]和Amijaya Littke [48]。ECLIPSE LV100N波尔尼康显微镜用于薄片观察矿床研究国家重点实验室地球科学与工程学院,南京大学,南京,中国。传播和反射光源是一个100 W卤素灯,和一个100 W水银灯是用于荧光观察。
XRD分析也进行了矿床研究国家重点实验室,南京大学地球科学与工程学院。分析之前,样本在40°C干24小时然后粉200目玛瑙研钵。距离快速二世与Mo-K x射线衍射仪是用于分析α辐射。仪器操作在50 kV和90 mA。矿物衍射角的测量范围(是-45°- 165°,方位角的记录范围( )是360°时 。
3.2。有机地球化学
有机地球化学分析是进行地表地球化学教育部重点实验室,南京大学地球科学与工程学院。TOC含量测定与Elementar不同的宏观中文元素分析仪。新鲜的样本第一次粉100目和10%盐酸处理48 h去除碳酸盐。样本然后在去离子水反复冲洗,直到浮层有一个离心机 。最后,样本干60°C 48 h和分析。
热解参数测定Rock-Eval IV仪器。一成不变的样本第一次粉< 100目,放在一个他大气,在300°C的恒温加热3分钟。温度就增加到600°C的速度25°C /分钟获得免费的碳氢化合物( ,mg HC / g),开裂的岩石碳氢化合物( ,mg HC / g岩石)和有限公司2内容( ,毫克HC / g岩石)。相对应的温度峰值是热解峰值温度( )。
3.3。储层空间
样品的残余液体碳氢化合物可以影响孔隙大小分布的测量。因此,在分析储层空间之前,所有样本索氏提取使用二氯甲烷和甲醇的混合物(93:7体积比)去除石油。
场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察和x射线能量色散谱仪(EDS)进行了矿床研究国家重点实验室,南京大学地球科学与工程学院。使用的仪器是一个s - 3400 n二世扫描电子显微镜(日本日立公司(Hitachi Ltd .))。一个适当的块大小和平面固定在支架的短板,和样本涂Pt-Pd使用极化子E5000溅射在1.2 kV涂布机 。仪器操作在加速电压的15.0 kV和电子束电流 。
核磁共振得到了光谱与Numai nmrc12 - 010 v纳米孔分析仪在地表地球化学教育部重点实验室,南京大学地球科学与工程学院。实验参数如下: ; ; ;和 。分析前,样本切成直径1.5厘米的圆柱形状,和1厘米的高度。所有的样品分析了两次,第一次在原始样品和第二次样品后用去离子水饱和12 h下真空。(即第一个分析。,the background values) was subtracted from the second analysis, which yielded the actual pore size distribution curve of the samples.
4所示。结果
4.1。沉积特征
Jimusar Lucaogou形成的凹陷由白云石山脉和泥岩,与变量组件和结构。J10025是深度萧条地区在中央凹陷的一部分,在这口井,Lucaogou形成了一个完整的湖regressive-transgressive序列,和两个完整的沉积周期开发基地(图2)。第一湖水平逐渐下降,将P2l12从湖泊三角洲相,然后湖水平逐渐上升,导致厚泥岩剖面沉积在P2l11。在P的沉积2l23慢慢,湖水平开始下降,沉积微相在盆地的边缘变成浅湖海滩酒吧和白云相持平。一般来说,湖水水位波动频繁,许多薄层的陆源碎屑岩与碳酸盐岩夹层之间的。主要沉积相包括三角洲、沙滩酒吧、碳酸盐海岸,和白云公寓,所有代表浅水环境。还有在泥沼地深湖相沉积深水设置。
J10025是由白云质泥岩和粉砂岩夹层的,和白云石化作用是相当明显的。陆源碎屑岩和白云石的岩石也普遍。白云石主要是泥晶灰岩,偶尔钙质碎屑和残余鲕状结构。生物碎屑和有机物质是广泛分布的地层(图2)。生物碎屑灰岩和泥晶白云岩包含更少的碎屑岩和火山的材料,而石灰石和白云石含有泥,淤泥和沙子代表混合物和过渡的细粒度的陆源碎屑岩和碳酸盐沉积在semi-deep浅湖相。陆源碎屑岩主要是沉积在砂质沉积微相,如海滩和酒吧、陆源源附近地区。evaporatic区的盆地周围的远端陆源来源,少量的陆源碎屑沉积材料交付和湖波,电流,和风暴,形成碳酸盐和粉砂薄层。
较低的甜点主要由白云/泥质粉砂岩和粉砂质泥岩,偶尔白云/钙质泥岩和泥晶白云岩。海滩酒吧,沉积环境包括浅水湖泊三角洲相,主要来源是陆源。方解石再结晶和白云石化作用是相当明显的。矿脉、黄铁矿和泥沙含量高的低的甜点(图2)。陆源物质可能是运输到湖泊盆地中部的波由于早期的三角洲或海岸线侵蚀,在那里他们与白云石山脉共存。
上甜点主要由白云/泥质粉砂岩、白云质泥岩、钙质粉砂岩和泥岩。沉积环境包括浅和semideep湖和沙滩酒吧相。面向生物碎屑层与丰富的随机的贝壳,表明风暴事件观察岩心和薄片(图2)。藻类、有机物质和纤维状黄铁矿发生在上甜点。较低的甜点,白云石和泥沙含量高和低,分别。一般来说,陆源物质的供应的盐水湖流域是降低随着时间的推移,和气候很热,导致强烈的蒸发。
两个甜蜜点之间的中间部分主要由细粒度的泥岩,可能含有生物活性,如鲕粒岩(图2)。Mud-rich碳酸盐岩主要是形成于低能沉积环境和细粒度相对较暗的颜色。等粒子组成的颗粒状碳酸盐岩鲕粒岩、内碎屑,和生物碎屑岩通常形成于浅海,以及其他的高能沉积环境。
一般来说,湖水水位波动频繁的沉积Lucaogou形成。在该地区附近的陆源来源,与碳酸盐碎屑沉积物相比更丰富。相反,在该地区附近的深湖的中心,碳酸盐是显性的。甜点部分、泥质白云岩和白云质泥岩主要在低能环境中形成的。在更高的能源环境、淤泥和火山盆地边缘的材料由海浪和风暴沉积,形成一个混合沉积碳酸盐岩与陆源物质(包括火山碎屑)。
4.2。分类的多源混合岩石
对于典型的样本,我们估计的相对百分比碳酸盐,陆源碎屑岩和火山材料,基于x射线衍射数据和显微观察(图3(一个))。如果这三个组件的内容< 50%,样本的名称是由最高的组件和第二最高的相关内容。因此,岩相可分为intrabasinal沉积岩(即。,carbonate rocks), terrigenous clastic rocks, volcanic-sedimentary clastic rocks, and multisource mixed rocks (Figure3(一个)、表1)。然后我们考虑不同矿物的相对含量在特定的岩石成分,如长英质的相对含量在陆源碎屑矿物和粘土矿物、方解石和白云石的碳酸盐。三级命名(10%,25%,和50%)之后,和岩石结构时也考虑进一步分类岩石类型(例如,薄片和生物碎屑)(数据3(一个)和4、表1)。
(一)
(b)
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
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(我)
(j)
(k)
(左)
(m)
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(o)
我们的结果表明,很少有单组分Lucaogou地层岩石,和源细粒度混合岩石是常见的,可以分为三个大类,五个子类,九个特定类型(表1)。第一类是intrabasinal沉积岩,由碳酸盐矿物和主要是碳酸盐岩与陆源碎屑物质(表1,数据4(一)- - - - - -4 (c))。这些岩石巨大的结构。Lucaogou形成主要包括包含一些砂浆和砂泥晶白云岩。这些岩相是影响最小的陆地和火山物质和主要是盆地内沉积。
第二类是陆源碎屑岩,主要由粉砂质材料和粘土矿物。这一类包括泥岩( )和粉砂岩( )(表1)。泥岩分为两个子分类(表1),包括泥岩碳酸盐含量高(数字4 (d)- - - - - -4 (f))和泥岩由火山物质或淤泥(数字4 (g)和4 (h))。低能量的泥岩沉积水动力条件和包含水平薄层。然而,平均粘土矿物含量不高Lucaogou泥岩( )。这岩性分类主要是与碳酸盐混合或陆源碎屑岩及凝灰质的材料,表明陆源材料暴露在岸边的盐水湖流域进积盆地。碳酸盐沉淀通过毛细管组件evaporatic白云石化作用的环境。粉砂岩是主要由陆源材料(数据4 (j)- - - - - -4(左)),主要包括石英、钾长石、斜长石和方沸石,并与碳酸盐混合(白云石、方解石、铁白云石和菱铁矿)和火山灰。通常与泥岩夹层之间的粉砂岩。
第三类是特岩石,从火山沉积岩。Lucaogou形成,这些岩石主要层凝灰岩、凝灰岩、白云质凝灰岩(表1,数据4(米)- - - - - -4 (o))。零星的火山碎屑物质在不同部分不规则,降尘预测表明凝灰岩主要是沉积盆地的风。凝灰岩、白云质凝灰岩主要是大规模的或弱分层(数字4(米)和4 (n)),和一些凝灰质的材料可能是水期间的沉积,形成弱的水平层理。层凝灰岩主要由细粒度的火山灰层压(图4 (o))。大多是不连续的薄片和透镜状,盘,漏斗,和其他不规则形状,这可能与凝灰岩的沉积不均匀材料,生物扰动作用,水流或轻微的修改。
总之,Lucaogou形成由细粒度混合岩石组成的陆源碎屑岩,碳酸盐,火山的材料。大部分的岩石包含两个或三个组件的混合物。特别是,泥岩广泛发展。此外,白云石、长石和石英非常丰富。相比之下,火山的材料是一个较小的组件。因此,我们学期四个主要类型的岩性:碳酸盐岩,白云/钙质泥岩、凝灰岩、粉砂质泥岩、粉砂岩。
4.3。有机地球化学
4.3.1。有机质含量
有机物质内容的四个主要岩性Lucaogou形成如图5(一个)。基于彼得斯的评估标准和Cassa [49),大多数的样品 和PG 是很好的烃源岩。一般来说,TOC内容和PG值表现出良好的相关性。粉砂岩和碳酸盐岩的TOC含量低于泥岩(图5(一个));尽管如此,许多的粉砂岩和碳酸盐岩 有一定的生烃潜力。凝灰岩、粉砂质泥岩TOC含量最高(1.00 - -27.08 wt. %, )和PG值7.06 - -137.20毫克HC / g岩( )。白云石、石灰泥岩第二高-25.34 wt TOC含量1.06%。% ( )和PG值3.58 - -101.75毫克HC / g岩( )。总之,泥岩最好的有机丰富。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
4.3.2。有机质类型
我们使用的与氢指数( ),嗨,对氧指数( ),和Rock-Eval热解与TOC确定有机质类型(49- - - - - -51]。结果表明,有机质Lucaogou形成的主要类型,我二世1,二世2而且很少类型III(数据5 (b)- - - - - -5 (d))。泥岩含I型干酪根的主导地位,一些粉砂岩和白云石山脉包含类型II1和第二2干酪根。这些表明Lucaogou烃源岩一般oil-prone。然而,也有一些差异岩性、有机质类型的泥岩相对最有利于石油的一代。
4.3.3。有机质热成熟度
大部分的分析泥岩 (图5 (e)),这意味着该样本是成熟的(49]。由于埋藏深度大,一些泥岩的甜点已经达到主要的石油生成窗口( )(52]。一些碳酸盐岩和粉砂岩低成熟不成熟。总之,大部分的有机物在不同岩相的Lucaogou形成低成熟度的成熟和接近或达到石油生成窗口。
4.4。储层空间
为特征的多尺度孔隙大小分布Lucaogou页岩油储层,使用各种各样的方法。观察岩心和薄片用来描述宏观气孔的分布。FE-SEM可以揭示纳米孔的特点,以及核磁共振光谱反映器件微型化毛孔的总体布局。
4.1.1。储集空间类型
(1)薄片观察。Lucaogou形成含有微米尺寸骨折和毛孔(图6)。有各种类型的裂缝和孔隙系统,和骨折主要包括成岩和构造裂缝、层理裂缝,缝合线(数字6(一)- - - - - -6 (c))。气孔主要是碳酸盐晶间、解散,晶内的和陆源碎屑颗粒间的孔隙(数字6 (d)- - - - - -6(我))。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(我)
不规则结构骨折通常是充满了有机物(图6(一))。他们也可能充满了碳酸盐,如方解石、白云石、宽度从几到几十微米,发达的碳酸盐岩以及泥岩和粉砂岩。夹层泥岩容易有床上用品裂缝(图6 (b)),特别是在薄层之间的接触区域采用不同的组成部分。此外,压力解决方案导致缝合线开发页岩,这大多是充满了有机物(图6 (c))。
毛孔的大小进行薄片观察从几个到几百个微米,与不同的形成机制。晶间和晶内的毛孔在碳酸盐岩分布矩阵和静脉和经常充满了沥青质。几美元到几十微米孔隙大小(数字6 (d)- - - - - -6 (h))。生成的酸性流体成岩作用和生烃过程中可能有不稳定的矿物溶解。岩石基质也形成毛孔与生烃和驱逐。这样的毛孔在碳酸盐岩分布广泛,其中包括矩阵,粒间,在薄层。孔隙大小一般大,毛孔可能装满了沥青质或方解石或两者(数字6 (d)- - - - - -6 (g)和6(我))。
总之,薄片的观察表明,碳酸盐岩、泥岩、粉砂岩含裂缝和溶蚀孔隙。溶解毛孔更广泛开发的白云石山脉,和床上用品裂缝更广泛的泥岩。
(2)FE-SEM图像。薄片观察的基础上,四种类型的储层空间使用FE-SEM映像被进一步研究,包括骨折和粒间,晶间和溶蚀孔隙。粒间和晶间孔隙主要毛孔,而溶蚀孔隙和裂缝中等储层空间(图7)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
中的主毛孔Lucaogou形成广泛开发的碳酸盐岩、泥岩、粉砂岩和各种形状(数字7(一),7 (b),7 (d),7 (e))。晶间孔在白云石山脉是最重要的主晶间孔隙,孔隙大小是大多数十至数百纳米(图7(一))。粘土矿物晶间孔隙之间通常也发达。混合层illite-montmorillonite和伊利石的主要粘土矿物Lucaogou形成。伊利石主要是片状。的晶间孔隙的大小范围从几十到几百纳米和具有良好的连接(图7 (d))。粒间孔隙是矿物颗粒之间的接触孔(数字7 (b)和7 (e))。孔隙大小千差万别,这些毛孔发生主要是在泥泞的矩阵,如石英之间的联系与粘土矿物、碳酸盐和其他矿物质。
二级毛孔被广泛开发碳酸盐岩和泥岩和主要发生在白云石、方解石、石英、长石矿物(数字7 (b),7 (c),7 (e),7 (f))。孔隙的大小范围从几纳米到几个微米。在成岩作用形成的次生孔隙主要是由于解散。
总之,Lucaogou地层的储集空间包括structural-diagenetic骨折和粒间,晶间,晶内的,溶解毛孔。晶间孔主要是开发的白云石山脉,溶蚀孔隙大多是发达在粉砂岩和碳酸盐岩。Structural-diagenetic骨折大多是发达的泥岩。
10/24/11。孔隙大小分布
大多数Lucaogou形成页岩的孔隙大小分布曲线序列表现出一个或两个山峰,和几个样品有三个高峰。NMR光谱与一个峰值(数据8(一个)- - - - - -8 (d))主要是泥岩和粉砂岩,这表明两者都是排序。泥岩主要包含纳米孔,粉砂岩孔隙大小分布广泛,已强烈受成岩作用的影响。NMR光谱与两座山峰(数字8 (e)- - - - - -8 (h))主要是碳酸盐岩和粉砂岩。白云石山脉包含解散、晶间孔在主导地位;鉴于淤泥和凝灰质的材料,如长石组成,易受流体解散,孔隙大小分布范围是可变的。如果样品是叠层,左右山峰起伏,表明有大小异质性同样大小的孔(数字8 (e)和8 (g))。NMR光谱与multipeaks(≥3)(数据8(我)- - - - - -8(左))主要是碳酸盐岩和泥岩与多个组件(或大血管);这些样本变量和异构孔隙大小分布。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(我)
(j)
(k)
(左)
总之,泥岩主要是纳米尺度的孔隙大小,而在碳酸盐岩,微米尺寸。主要的孔隙大小的粉砂岩是纳米或微米尺寸,由于薄层的存在和/或成岩静脉。
5。讨论
5.1。页岩油的潜力不同的岩相
含油饱和度指数( ,mg HC / g TOC)通常被用来描述页岩油的潜力和代表含油量在岩石中(14,15,18,24,53,54]。一般来说, 是潜在的经济可开采页岩油的阈值(24]。
图9显示了四个主要类型的OSI值Lucaogou地层岩相。平均OSI的碳酸盐岩,粉砂岩,白云/钙质泥岩、凝灰岩、粉砂质泥岩是315.03毫克HC / g TOC, 343.27毫克HC / g TOC, 161.02毫克HC / g TOC,分别HC / g和114.61毫克TOC。这表明,页岩油势Lucaogou不同岩相的形成通常是好的,OSI值的岩相的平均≥100毫克HC / g TOC(即。“石油交叉”效应)。大部分的白云/钙质及凝灰岩、粉砂质泥岩页岩油潜力(相对较低 ),尽管一些high-oil-bearing,页岩油的潜力。大多数碳酸盐岩和粉砂岩石油资源丰富,有相当高的页岩油的潜力。
(一)
(b)
提出了免费烃内容之间的关系( )源岩(即。,the oil content) and the TOC contents shows a “three-part” trend based on the analyses of main source rocks in petroliferous basins in eastern China [18]。由于不同的起源,沉积环境,矿物学,有机物,区分阈值的“三部曲”的趋势不工作普遍和给定的源岩不同单位。与标准建议相比,当 和 Lucaogou页岩(图9 (b))、有机质含量或岩石不是足够高的热演化生成碳氢化合物超过饱和吸附的碳氢化合物。在这种情况下,这是一个无效的资源。当 和 ,有潜在的烃源岩页岩油资源。这意味着虽然有机质含量高,岩石尚未被碳氢化合物由于热演化程度低。当 和 ,免费的碳氢化合物含量较高,生成的烃类可能满足干酪根和矿物表面的吸附,逐渐进入孔隙和裂缝系统。这时,页岩油的烃源岩是一个理想的目标探索。很明显,Lucaogou形成具有良好的页岩油潜力(图9)。
5.2。因素控制页岩油潜力和积累
页岩油含量密切相关,其石油生成和驱逐效率(14,15,17,18]。当油一代高和石油驱逐低,页岩油含量最高,从而有利于页岩油勘探(13]。然而,应该注意的是,页岩油也可以迁移的距离非常短和积聚在相邻的岩石。因此,当分析因素控制页岩油潜力和积累,我们评估不仅自己的生烃潜力,而且储层空间,石油发生状态,最好在全面的角度和岩相关联。
5.2.1。生烃潜力
的主要因素是影响岩石的页岩油内容生成碳氢化合物的能力,其中包括丰富,类型和成熟度的有机物24,55]。Lucaogou形成,尽管碳酸盐岩和沙泥岩生烃潜力特定区段,它们不是传统的烃源岩。泥岩生烃潜力比这些岩石。因此,在这项研究中,泥岩被认为是独立于碳酸盐岩和粉砂岩,为了评估生烃潜力之间的相关性和页岩油(即潜力。OSI值)的优质烃源岩。结果表明,泥岩的OSI值先增加然后减少与增加TOC的内容(图10 ())。当TOC含量接近2 wt。%,OSI值达到最高,表明烃源岩中的有机质吸附的碳氢化合物。有机质含量足够高时,大量的碳氢化合物吸附,导致减少在OSI值(56]。这一趋势包络OSI值之间的相关分析和泥岩的TOC值外推到碳酸盐岩和粉砂岩(图10 (b)),它是发现相关类似的泥岩。但值得注意的是,当TOC含量很低(< 1 wt. %),一些碳酸盐岩和粉砂岩高OSI值(图10 (b)的最大值),≥800毫克HC / g TOC。这些样本具有良好的物理性质和丰富的溶蚀孔隙,附近的碳氢化合物迁移,导致高值。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
嗨与OSI情节展示了有机质的类型之间的关系和页岩油的潜力。泥岩(图10 (c)),HI值先增加然后减少。OSI值达到最高时HI值大约是500毫克HC / g TOC。这表明当HI值高,干酪根的类型往往是oil-prone i ii1。TOC含量等嗨值进一步增加(> 500毫克HC / g TOC), OSI值逐渐降低。这表明,自由碳氢化合物( )可能被驱逐出境,这样OSI值逐渐降低。OSI和HI值之间的相关性的粉砂岩和碳酸盐岩(图10 (d))似乎类似于泥岩、但有些样品有很高的OSI值在低和高HI值(图10 (d))。这提供了在这两个岩相碳氢化合物的迁移的证据。
块值与OSI值可以检查有机质的热演化之间的关系和潜在的页岩油(数字10 (e)和10 (f))。的对应的最大OSI值泥岩在Lucaogou形成约435°C(图10 (e))。有机质成熟度进一步增加时,大量的碳氢化合物被开除,导致减少OSI值。粉砂岩和碳酸盐,有些样品有显著降低值在非常高的OSI值(182.93 - -876.85毫克HC / g TOC)(图10 (f))。这表明,大量的可溶性有机物迁移到破裂的岩石和沉重的组件的可溶有机质降低了值(57,58]。因此,值的泥岩烃源岩成熟度之间的关系更好地反映和OSI值。当价值大约是435°C(约等于值为0.8%),页岩油(图有其最高的潜能10 (e)),它对应于石油峰值的一代(52]。
此外,源岩生产力指数( )展品与OSI值(一个明显的正相关数据10 (g)和10 (h))。这表明当源岩的比例相对较高自由碳氢化合物(相比较高含量的吸附的碳氢化合物),有很好的页岩油的潜力。π和OSI值的粉砂岩和碳酸盐岩是极高的,符合高嗨和低和值。这进一步印证了碳酸盐岩和粉砂岩更容易比泥岩如上所述油气运移。
总之,在评估的影响生烃条件的页岩油潜力和积累Lucaogou形成、泥岩应该主要考虑。当Lucaogou形成的页岩油潜力是最优的,相应的源岩条件如下: , ,和 (数据10 (),10 (c),10 (e))。
5.2.2。储层空间
床上用品和结构性骨折,缝合线压力的解决方案,和其他micro-nanopore喉咙被广泛开发的页岩储层系统,形成的运移通道和储存空间可动油和连续的基础积累庞大的石油和天然气。这决定了页岩油是否可以利用大规模[29日,35,59,60]。之前的研究表明,岩石的物理性质在Lucaogou形成对是否含油控制(61年]。然而,不同岩性的具体特征和控制机制仍不完全清楚。
核磁共振结果四个主要类型的岩相在这项研究中表明,岩性的物理特征(图有很大不同11)。孔隙大小分布的泥岩主要集中在高烈度单峰或弱双峰;主峰的孔径很小,和微米尺寸毛孔很少见(数据11 (b)和11 (c))。然而,宽粉砂岩和碳酸盐岩主要是低烈度单峰和弱双峰分布;主孔径大,峰值和孔隙大小分布广泛(数字(11日)和11 (d)),它有很好的对应高的页岩油的潜力。这反映了一个特定的岩石物性之间的相关性属性和页岩油的潜力。特别是,示例j - 152是一个淤泥承重泥质白云岩 和OSI值最高(631.1毫克HC / g TOC)测量的碳酸盐岩样品。的主要峰值与丰富的微孔隙的孔径分布狭窄(1 - 100μ米)(图(11日))。这表明,岩石物理性质对页岩油的影响的内容。
(一)
(b)
(c)
(d)
岩石物性岩石矿物学性质密切相关,包括裂缝发展、脆性和渗透迁移。因此,矿物学控制页岩油浓缩(3,13]。在这项研究中,泥岩的Lucaogou形成一般有很好的页岩油潜力( )。相对,碳酸盐岩和粉砂岩具有更高的OSI值,这是符合在这些岩石脆性矿物含量越高(图12)。脆性矿物含量高,由于其粒径比粘土矿物,更larger-intergranular毛孔很容易形成,提高了岩石物理性质(13]。此外,脆性矿物,如碳酸盐和长石组成,很容易被有机酸腐蚀排放在有机质的演化过程,形成溶蚀孔隙。有机质的演化也促进再结晶,导致白云石和方解石再结晶和增加了大量的晶间孔。当脆性矿物含量的增加,岩石脆性也增加,骨折很容易生成。这些因素都进一步提高水库存储空间(25]。
此外,薄层开发,特别是有机薄层碳酸相间或粉砂薄层,有机酸溶解碳酸盐和粉砂薄层,从而形成溶蚀裂缝(62年,63年]。例如,示例j - 128是一个白云质泥岩和粉砂薄层的交互与有机物导致良好的物理特性(图11 (c))。这增加了其磁导率,有利于页岩油浓缩。因此,储层物理性质和OSI值之间的关系本质上是由岩相控制,因为每个岩相的矿物学和结构有不同的物理性质,进一步控制页岩油的内容。
总之,Lucaogou形成包含一组混合细粒度的黑泥,粉砂,在盐水湖和碳酸盐沉积盆地。泥岩生成碳氢化合物,碳酸盐岩和粉砂岩有相对更好的物理性能由于脆性矿物和薄层的存在,作为水库。与泥岩、碳酸盐岩和粉砂岩有更好的页岩油潜力,反映岩性的控制和物理性质对页岩油的潜力。一个更大的存储空间有利于自由的流动和迁移碳氢化合物。因此,碳酸盐岩和粉砂岩有更好的含油属性。源和热源组合Lucaogou覆盖一个广阔的区域内形成的薄层间的地层分布,促进了持续和有效的充电和页岩油的积累。
5.3。多源混合存款和页岩油的潜力
页岩油的OSI值相比其他盐水湖流域在中国,如鄂尔多斯盆地、松辽盆地、东濮凹陷,吉阳抑郁(14,15,64年- - - - - -67年),几乎所有的岩相Lucaogou形成具有良好的页岩油的潜力。此外,以往的研究也表明,烃源岩在Lucaogou形成横向连续大面积,烃源岩和储层共存(58,68年]。为Lucaogou形成,因此,有必要研究不同的岩相组合,以更好地评估的贡献source-reservoir系统不同的混合过程的页岩油的生产力。
基于研究山(69年),有四种类型的混合过程,包括“相混合,混合,搅拌,原位混合岩序列混合”(69年- - - - - -74年]。Lucaogou形成,陆源之间不仅是混合材料和intrabasinal碳酸盐与火山也不同程度的混合材料(图13)。
相混合主要发生在不同沉积相之间的过渡区碳酸盐岩与碎屑岩夹层之间的。在大多数情况下,沉积序列与水深度(图显示了一个渐进的变化13(a))。源混合侵蚀造成的相邻碳酸盐源区域,它提供了碳酸盐组件可以与碎屑沉积物混合。源混合是由结构性因素控制,如断层和陡峭的地形。垂直,多个parasequences叠加(图13(b))。不时混合是由间歇性高强度的事件引起的。例如,暴风雨可以运输,导致突然从不同岩相的混合材料。这种类型的混合主要是随机的,和混合系统的边界序列主要是岩相破坏表面(图13(c))。原位混合的混合钙质生物,几乎死亡原位或附近地区硅质碎屑沉积;即。,the carbonate components are accumulated on the basement of clays and terrigenous clastic rocks (Figure13(d))。
评估这样的混合过程的控制对页岩油积累,我们比较TOC内容、平均OSI值,和石油日产量混合沉积类型(图14、表2)。可以看出一个好的源油气藏组合和高OSI值对应的石油日产量。有意义,序列高石油日产量是混合和一般模式的来源原位混合。总之,Lucaogou形成水体循环和陆源输入有限,插入大量沉积的碳酸盐岩和间歇火山材料。它的特点是细粒度,变量岩相,和频繁的薄层间的层。许多因素,如气候、来源和水动力条件,控制不同的混合过程的发展在不同的沉积相区(图15)。不同的岩相关联控制页岩油的生成和存储组合,表明混合沉积过程的类型是页岩油的关键机制之一“甜蜜点。“接近陆源源、砂体的发展,具有良好的储层属性。然而,这些地区的烃源岩,因此,这里的岩石生烃能力较弱,对页岩油浓缩多没有益处。因此,混合区域之间的中心和陆源湖出处是最有利于页岩油积累,即。,相混合的地区原位混合(源混合条件)(图15)。等领域优质相邻泥岩烃源岩和碳酸盐和粉砂岩储层。页岩油生产的结果证实该模型(数据14和15)。
6。结论
基于案例研究在二叠纪Lucaogou准噶尔盆地的形成,中国,我们评估控制页岩油潜力和积累的复杂、多源、细粒度的混合沉积地层在盐水湖流域。
沉积环境控制了页岩油的潜力,是反映在不同的岩性。碳酸盐岩和粉砂岩有最好的页岩油的潜力。良好的生烃潜力的相邻泥岩页岩油源。在碳酸盐岩优质储层空间和粉砂岩提供存储这样的油通过近场迁移,因此作为主要控制页岩油积累。
多个来源类型和高频地层变化控制复杂的岩相及矿物学的盐水湖序列,这是有利于页岩油开发中压裂。源混合和原位混合的岩石是有利于页岩油积累。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
我们感谢中石油新疆油田公司的同事对他们的援助在样本收集和分析。这项工作是由中国国家自然科学基金联合资助(批准号41830425)和中石油科技重大项目(批准号。2017 e - e - 2602在0401年和2019年)。