塔里木盆地塔中地區(qū)廣泛分布著志留系瀝青砂巖,主要分布在古隆起和早古生代生油盆地的上傾方向,表明本區(qū)規(guī)模巨大的志留系瀝青砂巖可能為古油藏露頭帶。瀝青砂巖的分布主要受油源區(qū)、古隆起、沉積體系以及儲集層物性的綜合控制,瀝青的微觀特征也反映了志留系油氣多期注入和破壞的歷史。油質(zhì)瀝青與膠質(zhì)-瀝青質(zhì)的含量呈彼此消長關(guān)系,瀝青含量高的部位可動油相對較少。由于存在不同期次的瀝青,瀝青反射率的數(shù)據(jù)比較離散?？傮w而言,瀝青反射率均較低,為0.15%～0.50%.通過烴源巖及構(gòu)造演化史研究認為,塔中志留系瀝青砂巖的油源主要為中-下寒武統(tǒng)。

采用有機巖石學(xué)和有機地球化學(xué)相結(jié)合的方法，詳細研究了塔里木盆地志留系瀝青砂巖的特征及其成因。色質(zhì)分析表明，志留系瀝青砂巖含高的三環(huán)二萜烷且以ｃ２３為主峰，與石炭系源巖不同，γ蠟烷含量不高，代表藻類生源的β胡蘿卜烷含量較高，且具高孕甾烷、高重排甾烷的特征，反映瀝青砂巖油源來自下古生界。有機巖石學(xué)研究表明，由于瀝青砂巖含可溶性物質(zhì)甚高，其油浸反射率（ｒｂ為０２７％～０３６％）不能反映其真實成熟度，水浸反射率（ｒｗ為１３５％～１５３％）與上下地層成熟度相吻合，排除了瀝青砂巖“新生古儲”的可能性。碳同位素分析結(jié)果進一步證實瀝青砂巖源自下古生界的生油巖，是早古生代古油藏遭受后期構(gòu)造破壞的結(jié)果。

隨著東營凹陷北部陡坡帶王莊—寧海地區(qū)億噸級稠油藏的發(fā)現(xiàn),稠油成藏類型的砂礫巖扇體隱蔽油氣藏勘探已經(jīng)成為現(xiàn)階段的油氣勘探的重點目標(biāo)和儲量增長點之一。利用現(xiàn)代沉積學(xué)、測井學(xué)和地震勘探等手段,通過對王莊地區(qū)砂礫巖扇體特征研究后認為:王莊地區(qū)在早第三紀(jì)以形成沙三、四段的較高水動力能砂礫巖扇體(沖積扇、扇三角洲、近岸水下扇)沉積體為主,其中扇三角洲砂礫巖體是本區(qū)最主要的砂礫巖扇體類型,并具有較好的儲集性能,是本區(qū)最主要的油氣儲集體;王莊地區(qū)砂礫巖扇體沉積,強烈地受制于邊界構(gòu)造條件;本區(qū)的砂礫巖扇體沉積及其形態(tài)均受沉積相的控制,并具有復(fù)雜多變的特征,從而直接導(dǎo)致了本區(qū)油氣藏的聚集和分布具有復(fù)雜多變的特點

采用人工樣品與地質(zhì)樣品2套模擬實驗方案,開展了塔北志留系瀝青砂巖作為再生烴源的生烴潛力的模擬實驗。綜合人工樣品與地質(zhì)模擬實驗中不同溫度的產(chǎn)率、產(chǎn)物組成變化,志留系瀝青砂巖作為再生烴源的演化可分為蒸發(fā)分餾排油氣階段(模擬溫度100～300℃,相當(dāng)于ro2.0%)3個不同的演化階段。就塔北志留系瀝青砂巖實際埋深及成熟度而言,能進入裂解油氣生、排階段的志留系瀝青砂巖,現(xiàn)今埋深應(yīng)在6000m以上的,主要分布于沙西—哈拉哈塘地區(qū)。資源量估算認為,塔北志留系瀝青砂巖雖不足以形成大規(guī)模的油氣聚集,但也是塔北地區(qū)重要的輔助性再生烴源。

塔里木盆地是一個典型的疊合盆地,存在多期油氣的調(diào)整與破壞,志留系廣泛分布的瀝青砂巖正是油藏遭受破壞后的產(chǎn)物.研究表明,志留系瀝青砂巖分布于盆地中西部且主要受加里東晚期的油源區(qū)和塔中、塔北及巴楚古隆起的控制,而局部構(gòu)造帶瀝青砂巖的分布受儲層沉積體系的控制.縱向上瀝青砂巖絕大多數(shù)位于紅色泥巖區(qū)域蓋層和上砂巖段致密巖性段之下.早期油氣破壞程度的差異和受后期油氣浸染的影響,塔中地區(qū)瀝青砂巖與油砂在縱向上既有上下分界,也有交互分布的關(guān)系.瀝青不僅存在于顆粒之間的孔隙,而且還賦存在顆粒內(nèi)部和裂隙之間,證實了早期油藏的抬升破壞.瀝青砂巖的大面積存在揭示了克拉通區(qū)大規(guī)模的油氣運移聚集以及隨后的油氣破壞,這次破壞使得古生界油氣資源量至少損失近133億噸.油氣破壞后形成的瀝青砂巖可以作為油氣封堵的有效隔層,形成瀝青封堵油氣藏,有利后期油氣的聚集.志留系早期油氣的破壞受地層埋深的影響,塔中北斜坡深部是尋找志留系早期原生油藏的有利地區(qū).

利用沉降、離心和微孔濾膜真空抽濾相結(jié)合的綜合分離提純技術(shù),分別提取不同粒級的自生伊利石進行k-ar年齡測定,據(jù)此對塔里木盆地英買力地區(qū)志留系瀝青砂巖油氣藏的成藏年代進行分析與研究,并在盆地內(nèi)進行對比。除局部地區(qū)外,英買力志留系瀝青砂巖中的黏土礦物均主要為伊利石/蒙皂石(i/s)有序間層,具明顯的自生成因特征,屬自生伊利石。英買力志留系瀝青砂巖自生伊利石年齡為255～293ma,主要集中在277～293ma,相當(dāng)于晚石炭世—早二疊世,表明志留系古油藏成藏時間主要為早海西晚期—晚海西期。英買力地區(qū)志留系瀝青砂巖的自生伊利石年齡符合盆地內(nèi)的整體分布規(guī)律。古構(gòu)造格局和生烴中心可能是導(dǎo)致不同地區(qū)成藏時間差異的主要原因之一。英買力地區(qū)成藏時間相對較晚,可能與其距生烴中心相對較遠有關(guān)。

恢復(fù)勘探區(qū)油氣成藏史對于加快勘探步伐有著至關(guān)重要的意義,現(xiàn)有研究方法種類多樣并各有其優(yōu)勢與不足,而基于巖芯洗提手段研究油氣成藏史的儀器較少。本文闡述了一種新的思路,基于此思路組裝的實驗儀器能夠以與原油充注相反的順序逐次洗提出巖芯中充注的原油;然后開展后期的地球化學(xué)分析,能夠更加真實準(zhǔn)確地模擬油氣成藏史,從而對油氣的勘探與開發(fā)提供重要信息和依據(jù)。

一、概況基山砂巖體是發(fā)育于沙三上段底部、物源來自于北部呈寧隆起的一套濁積砂巖體,其主體位于惠民凹陷中央隆起帶中部臨邑和商河之間的宿安地區(qū),北起滋鎮(zhèn)洼陷的焦1井附近,向南越過中央隆起帶的鞍部宿安溝延伸到臨南洼陷,西從田家東,

塔里木盆地志留系具有分布廣泛的瀝青砂巖,瀝青砂巖段厚度在各個地區(qū)具有不均勻性,從幾米到一百多米不等。巖心觀察發(fā)現(xiàn)瀝青砂巖段內(nèi)并不全含有瀝青,巖心剖面上呈現(xiàn)“黑白砂相間”的現(xiàn)象,“黑砂”的部分為含瀝青層段,“白砂”的部分為不含瀝青層段。弄清“白砂”中曾經(jīng)是否有油氣進入,對志留系瀝青砂巖中瀝青含量、古油藏油氣儲量的計算及志留系剩余油氣資源量的評價具有重要的意義。本文通過對志留系瀝青砂巖段的“黑砂”與“白砂”分別取樣,采用物性測定、顯微鏡下巖性觀察、含油包裹體顆粒指數(shù)(goi)數(shù)據(jù)觀測及定量顆粒熒光(qgf)指數(shù)測定等多種方法和技術(shù)手段對瀝青砂巖段的“黑砂”與“白砂”進行對比研究。結(jié)果表明,瀝青砂巖段的“白砂”沒有油氣進入或進入的油氣量很少,在確定志留系瀝青砂巖有效厚度時應(yīng)剔除“白砂”層的厚度。

塔中地區(qū)志留系柯坪塔格組下瀝青砂巖段是塔里木盆地古生界碎屑巖層系油氣主要富集層段之一。以鉆井巖心觀察描述為基礎(chǔ),結(jié)合測井、地震和分析測試資料進行綜合分析,提出了塔中地區(qū)志留系下瀝青砂巖段發(fā)育海侵背景下的濱岸-潮坪-辮狀河三角洲沉積體系的觀點。其中濱岸相沉積中主要發(fā)育上臨濱和下臨濱沉積微相,巖性以細砂巖、粉砂巖、含礫不等粒砂巖為主;潮坪沉積相中障壁砂壩、潮砂灘、潮汐水道、砂坪沉積微相發(fā)育,潮道沉積的巖性以砂巖、粗砂巖和含礫砂巖為主,發(fā)育楔形、板狀和羽狀交錯層理,底部見侵蝕沖刷面和較多黃鐵礦團塊;辮狀河三角洲中發(fā)育辮狀河水下分流河道、分流間灣、前緣席狀砂等沉積微相。海侵時期,下瀝青砂巖段存在4期超覆砂體,從盆地中部向南部的塔中低隆逐期超覆,沉積微相在平面上也由此存在著復(fù)合超覆規(guī)律的演變,整體表現(xiàn)為濱岸相至潮坪相、辮狀河三角洲沉積相沉積的演變。4期超覆沉積微相的平面分布在控制因素、展布范圍和海侵方向上具有一定的繼承性、相似性和規(guī)律性。

利用流體包裹體均一溫度結(jié)合精細時溫埋藏史曲線研究油氣充注時間.結(jié)果表明:塔中志留系成藏期為3期,第1期為志留紀(jì)末期-泥盆紀(jì),油氣遭到破壞,形成大面積分布的瀝青砂巖;第2期為三疊紀(jì),充注的油氣中主要是高碳數(shù)的烷烴;第3期為喜山期,充注的油氣以低相對分子質(zhì)量的烷烴較多,表現(xiàn)為輕質(zhì)油氣,高熟油裂解氣順斷裂進入紅色泥巖段之下的砂巖中聚集.

塔里木盆地西部四十廠剖面志留系柯坪塔格組上部發(fā)育典型的瀝青砂巖,分別位于若干個正韻律沉積旋回的中下部。通過典型露頭剖面寫實、沉積物粒度分析、礦物鏡下鑒定、鑄體薄片鑒定和x衍射等手段,對該剖面瀝青砂巖進行了精細研究,發(fā)現(xiàn)瀝青砂巖形成于潮坪沉積體系中潮間帶下部的砂坪或混合坪內(nèi),巖性以細砂巖和粉砂巖為主,發(fā)育典型的雙向交錯層理和淺水動物遺跡等;其沉積物以跳躍搬運為主,受潮汐改造作用明顯;碎屑礦物以石英或生物碎屑為主,含少量長石和粘土礦物。結(jié)合儲層物性測試對瀝青砂巖儲集性進行了分析,結(jié)果表明,優(yōu)質(zhì)瀝青砂巖儲層往往是中等成分成熟度的長石石英砂巖,其內(nèi)部長石含量在5%~10%之間,石英含量在75%~83%之間,其次是較高成分成熟度的石英砂巖,其內(nèi)部長石含量一般在2%左右,石英含量在90%以上,較差的是含大量生物碎屑的砂巖,其內(nèi)部生屑含量在60%左右,石英含量在35%左右。這對該區(qū)志留系瀝青砂巖儲層評價具有一定的借鑒意義。

從志留紀(jì)起,塔里木盆地下古生界烴源巖經(jīng)歷了三期生、排烴。下古生界源巖的生烴期和志留系的圈閉形成期控制了志留系瀝青砂巖的形成期次及演化。志留系早期瀝青砂巖形成后,經(jīng)歷了后期多次的構(gòu)造沉積事件和三次烴類注入、混染,改變了志留系古油藏瀝青形成時的原始產(chǎn)狀。志留系瀝青砂巖的三次注入分別是:第一次是晚加里東注入期;第二次是晚海西—印支注入期;第三次是燕山—喜山注入期。志留系砂巖中瀝青、稠油或其它油氣顯示是這三期作用的綜合結(jié)果。

從冀北坳陷下馬嶺組(qnx)瀝青砂巖與火成巖侵入體的共存關(guān)系入手,利用有機巖石學(xué)、同位素年代學(xué)方法準(zhǔn)確厘定qnx瀝青砂巖油藏的成藏時限。根據(jù)野外調(diào)查、實驗室薄片鏡下觀察及淺鉆結(jié)果,在前人已發(fā)現(xiàn)qnx底砂巖油苗/瀝青點的基礎(chǔ)上,新發(fā)現(xiàn)qnx油苗/瀝青點31處(其中肉眼可見黑色瀝青點21處),基本查明了qnx瀝青砂巖油藏平面分布規(guī)律并命名了4個古油藏:平泉雙洞、凌源龍?zhí)稖稀挸翘J家莊和寬城塌山古油藏。根據(jù)瀝青含量,采用體積法估算qnx瀝青砂巖古油藏的規(guī)模在7×108～10×108t。大量樣品的有機巖石學(xué)分析發(fā)現(xiàn),qnx瀝青砂巖中發(fā)育兩類具有不同反射率特征的固體瀝青,在固體瀝青中發(fā)現(xiàn)了類天然焦結(jié)構(gòu),首次以直接證據(jù)證實qnx底砂巖瀝青遭受過嚴(yán)重的熱蝕變效應(yīng)。qnx輝長輝綠巖斜鋯石shrimpu-pb測年結(jié)果為1327ma±2ma,限定qnx瀝青砂巖油藏的成藏時間為1400～1327ma,確定qnx瀝青砂巖油藏是迄今為止中國最古老的油藏。圖7表1參30

塔里木盆地志留系瀝青砂巖在宏觀上以塊狀、順層狀、不均勻斑塊狀分布;在微觀上,不同性質(zhì)的瀝青以充填狀、侵染狀充填于孔隙及膠結(jié)物中。實驗表明,常規(guī)物性分析不能客觀地表征被不同性質(zhì)瀝青充填的砂巖的儲層物性及孔隙結(jié)構(gòu),因此在定量測算的基礎(chǔ)上,提出了用殘余孔隙度和殘余滲透率來客觀表征瀝青砂巖儲層物性及孔隙結(jié)構(gòu)的方法。進一步的實驗研究表明,低粘度原油可以再次充注殘余孔隙度大于4%的瀝青砂巖并溶解其中的有機質(zhì),使其殘余孔隙度和殘余滲透率大幅度提高,從而成為有效儲層。

運用沉積學(xué)原理對塔中地區(qū)志留系經(jīng)歷復(fù)雜成巖演化的瀝青砂巖進行研究分析,了解到該巖石主要經(jīng)過壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用等成巖作用。其膠結(jié)物的主要類型有綠泥石、伊利石、高嶺石、伊-蒙混層等粘土礦物以及碳酸鹽礦物、石英、長石、黃鐵礦等。孔隙類型以粒間孔隙、粒內(nèi)孔、鑄?？?、特大孔、裂縫孔隙等為主,其中以粒間孔隙最為發(fā)育,低地溫梯度有利于在深層形成次生孔隙。志留系瀝青砂巖儲層物性受沉積和成巖雙重因素的影響,成巖演化階段處于晚成巖a期。根據(jù)影響儲層物性的儲層成巖作用,可將成巖相類型劃分為不穩(wěn)定碎屑溶蝕成巖相、壓實-弱溶蝕成巖相、壓實充填成巖相、壓實壓溶成巖相、碳酸鹽膠結(jié)成巖相等幾種主要類型,成巖相類型決定了儲層性質(zhì),不穩(wěn)定碎屑溶蝕成巖相和壓實-弱溶蝕成巖相是本區(qū)較好的油氣儲層。

albertine地塹是烏干達共和國具有油氣勘探潛力的中新生代斷陷。通過野外考察及對采集樣品的地球化學(xué)分析及綜合研究,對該地塹的油氣潛力有了一些初步認識。油-油對比表明,paraa和kibiro油苗具有相似的生烴源巖,而且烴源巖母質(zhì)類型較好,含豐富的淡水藻類,kibuku油苗母質(zhì)類型較差,以陸生高等植物輸入為主;油苗應(yīng)源自白堊系或下第三系地層中的某一套烴源巖;2塊含瀝青砂巖具有相同的有機質(zhì)來源,以陸源有機質(zhì)輸入為主,且明顯不同于油苗,可能來自上第三系地層本身,即該地塹至少存在兩套成熟烴源巖。成熟度分析表明,paraa和kibiro油苗成熟度較高,為烴源巖在生烴高峰期的產(chǎn)物;kibuku油苗成熟度稍低,為烴源巖在生烴高峰前的產(chǎn)物;含瀝青砂巖成熟度低于油苗。沉積環(huán)境分析表明,該地塹沉積環(huán)境變化較大,特別是沉積水體的咸度變化較大,油苗的原始母質(zhì)為淡水湖相沉積,kibiro地區(qū)的生烴凹陷水體較深,淡水藻類發(fā)育;kibuku地區(qū)生烴凹陷水體較淺,陸生植物繁盛;含瀝青砂巖的原始母質(zhì)為咸水沉積環(huán)境。

本文將從建設(shè)工程領(lǐng)域的角度出發(fā)，對青砂巖硬度進行詳細解答，包括其定義、測試方法、影響因素以及在建設(shè)工程中的應(yīng)用等方面進行探討。

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