地质与勘探 天然气工业 2007年10月 延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征 王琪2禚喜准!2陈国俊2李小燕2 (1.中国科学院地质与地球物理研究所气体地球化学重点实验室2.中国科学院研究生院) 王琪等延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征.天然气工业,2007,27(10):28-32 摘要碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成硏究有助于阐明成岩过程中流体一岩石相互作用的机理。为此,综 合运用岩石学、矿物学和地球化学方法,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩中普遍存在的不同期次碳酸盐胶结物 的成因机理和物质来源进行了系统研究。结果表明,研究区早期碳酸盐胶结物主要为方解石,其碳同位素值相对 较重,为-0.3‰-0.1‰氧同位素值较轻,分布范围为·22.1‰·19.5‰,与碱性湖水中碳酸钙发生过饱和 沉淀有关。铁方解石的碳同位素值相对较轻,为·8.02‰-3.23‰氧同位素值也较轻,分布范围为22.9‰ 19.7‰,它的形成明显与早成岩阶段晚期晚成岩阶段早期的有机质脱羧基作用有关,属于成岩阶段中晚期产 物可以作为指示烃类在油气储层中正在发生显著运移的标型自生矿物。晚期铁白云石的碳同位素值相对较重, 为·1.92‰-0.84‰氰氧同位素值变化较大,分布范围为·20.5‰~·12.6‰它的形成与晚成岩阶段中晚期形 成的碱性成岩环境及古代海相碳酸盐岩岩屑提供的碳有关。 主题词鄂尔多斯盆地三叠纪碎屑岩储集层碳酸盐胶结物氧同位素碳同位素组成 碳酸盐胶结物是一种广泛分布于碎屑岩中的屑岩中的碳酸盐胶结物引起了许多石油地质学家的 成岩产物,在我国和世界上不同类型沉积盆地的碎研究兴趣13 屑岩沉积序列中屡见不鲜,其具有分布普遍性、 长期以来,鄂尔多斯盆地三叠系砂岩储层以其 形成多期性、成因多样性的重要特点。不同期次碳低孔低渗特征而闻名于石油地质学界,那么是什么 酸盐胶结物的形成可以记录下成岩过程中流体组分原因造成该区砂岩普遍的低孔低渗背景?通过对大 特征的变化4,特别是胶结物中碳同位素组成可以量岩石薄片观察和矿物成分的统计,发现该区碎屑 指示成岩流体中碳的来源如早期白云石83C变岩储层中含有大量在成分和形成期次上有明显差异 化在6.2‰~11.5‰,表明其主要形成于还原环境,的碳酸盐胶结物,而其他成岩矿物和成岩现象则较 在这里甲烷优先分馏出轻碳同位素,而在孔隙流体少出现,压实作用和碳酸盐胶结作用才是在成岩过 中相对富集C。碳酸盐胶结层通常可由多种碳程中造成储层低孔低渗面貌的主要因素。因此,完 酸盐矿物组成,如方解石、白云石、含铁白云石等,在全有必要査明不同期次碳酸盐胶结物的成因机理, 矿物中存在着微米级(5~100μm)化学和同位素环特别是其形成时的环境特征和分布规律,而碳酸盐 带,反映出孔隙流体在微观上的幕式演化特征,这胶结物的同位素地球化学特征则可提供重要的成因 有助于了解烃类注入时间。此外,碳酸盐胶结物的信息。本项研究的目的就是通过岩石学、矿物学和 氧同位素可以估算其沉淀时的温度(如:方解石一水地球化学多学科交叉渗透的方法,来阐明不同期次 温度计)。综上所述,碳酸盐胶结物中氧碳同位素碳酸盐胶结物的成因机理、分布规律,为今后建立客 组成可为判断其形成时的地球化学环境特征和物质观、合理的储层地质模型提供重要依据 来源等提供重要信息,进而有助于阐明成岩过程中 流体一岩石相互作用、流体演化史和次生孔隙形成 、地质背景 机理等基本地质问题。正是由于上述这些特点,碎 选择西峰油田作为研究区,该区位于鄂尔多斯 本文受到国家重点基础研究规划“973”项目(编号:No.2003CB214606,2005CB422105)、中国科学院知识创新工程重 要方向项目(编号:KZCX3SW-147)和中国科学院“西部之光”项目的资助 作者简介:王琪,1967年生,研究员;主要从事油气储层沉积学和储层地球化学研究工作。地址:(730000肃省兰州市 东岗西路382号中国科学院兰州地质研究所。电话:(0931)4960883,13679452059。 Email qiwang@zb.ac,cn 21994-2007ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
3 本文受到国家重点基础研究规划“973”项目 (编号 :No. 2003CB214606 , 2005CB422105) 、中国科学院知识创新工程重 要方向项目(编号 : KZCX32SW2147) 和中国科学院“西部之光”项目的资助。 作者简介 :王琪 ,1967 年生 ,研究员 ;主要从事油气储层沉积学和储层地球化学研究工作。地址 : (730000) 甘肃省兰州市 东岗西路 382 号中国科学院兰州地质研究所。电话 : (0931) 4960883 ,13679452059。E2mail :qiwang @lzb. ac. cn 延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征3 王 琪1 ,2 禚喜准1 ,2 陈国俊1 ,2 李小燕1 ,2 (1. 中国科学院地质与地球物理研究所气体地球化学重点实验室 2. 中国科学院研究生院) 王琪等. 延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征. 天然气工业 ,2007 ,27 (10) :28232. 摘 要 碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成研究有助于阐明成岩过程中流体 —岩石相互作用的机理。为此 ,综 合运用岩石学、矿物学和地球化学方法 ,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩中普遍存在的不同期次碳酸盐胶结物 的成因机理和物质来源进行了系统研究。结果表明 ,研究区早期碳酸盐胶结物主要为方解石 ,其碳同位素值相对 较重 ,为 - 0. 3 ‰～ - 0. 1 ‰,氧同位素值较轻 ,分布范围为 - 22. 1 ‰～ - 19. 5 ‰,与碱性湖水中碳酸钙发生过饱和 沉淀有关。铁方解石的碳同位素值相对较轻 ,为 - 8. 02 ‰～ - 3. 23 ‰,氧同位素值也较轻 ,分布范围为 - 22. 9 ‰～ - 19. 7 ‰,它的形成明显与早成岩阶段晚期 —晚成岩阶段早期的有机质脱羧基作用有关 ,属于成岩阶段中晚期产 物 ,可以作为指示烃类在油气储层中正在发生显著运移的标型自生矿物。晚期铁白云石的碳同位素值相对较重 , 为 - 1. 92 ‰～ - 0. 84 ‰,氧同位素值变化较大 ,分布范围为 - 20. 5 ‰～ - 12. 6 ‰,它的形成与晚成岩阶段中晚期形 成的碱性成岩环境及古代海相碳酸盐岩岩屑提供的碳有关。 主题词 鄂尔多斯盆地 三叠纪 碎屑岩 储集层 碳酸盐胶结物 氧同位素 碳同位素 组成 碳酸盐胶结物是一种广泛分布于碎屑岩中的 成岩产物 ,在我国和世界上不同类型沉积盆地的碎 屑岩沉积序列中屡见不鲜[ 124 ] ,其具有分布普遍性、 形成多期性、成因多样性的重要特点。不同期次碳 酸盐胶结物的形成可以记录下成岩过程中流体组分 特征的变化[4 ] ,特别是胶结物中碳同位素组成可以 指示成岩流体中碳的来源[5 ,6 ] 如早期白云石δ13 C 变 化在 6. 2 ‰～11. 5 ‰,表明其主要形成于还原环境 , 在这里甲烷优先分馏出轻碳同位素 ,而在孔隙流体 中相对富集13 C [7 ] 。碳酸盐胶结层通常可由多种碳 酸盐矿物组成 ,如方解石、白云石、含铁白云石等 ,在 矿物中存在着微米级 (5～100μm) 化学和同位素环 带[8 ] ,反映出孔隙流体在微观上的幕式演化特征 ,这 有助于了解烃类注入时间。此外 ,碳酸盐胶结物的 氧同位素可以估算其沉淀时的温度(如 :方解石 —水 温度计[9 ] ) 。综上所述 ,碳酸盐胶结物中氧碳同位素 组成可为判断其形成时的地球化学环境特征和物质 来源等提供重要信息 ,进而有助于阐明成岩过程中 流体 —岩石相互作用、流体演化史和次生孔隙形成 机理等基本地质问题。正是由于上述这些特点 ,碎 屑岩中的碳酸盐胶结物引起了许多石油地质学家的 研究兴趣[10213 ] 。 长期以来 ,鄂尔多斯盆地三叠系砂岩储层以其 低孔低渗特征而闻名于石油地质学界 ,那么是什么 原因造成该区砂岩普遍的低孔低渗背景 ? 通过对大 量岩石薄片观察和矿物成分的统计 ,发现该区碎屑 岩储层中含有大量在成分和形成期次上有明显差异 的碳酸盐胶结物 ,而其他成岩矿物和成岩现象则较 少出现 ,压实作用和碳酸盐胶结作用才是在成岩过 程中造成储层低孔低渗面貌的主要因素。因此 ,完 全有必要查明不同期次碳酸盐胶结物的成因机理 , 特别是其形成时的环境特征和分布规律 ,而碳酸盐 胶结物的同位素地球化学特征则可提供重要的成因 信息。本项研究的目的就是通过岩石学、矿物学和 地球化学多学科交叉渗透的方法 ,来阐明不同期次 碳酸盐胶结物的成因机理、分布规律 ,为今后建立客 观、合理的储层地质模型提供重要依据。 一、地质背景 选择西峰油田作为研究区 ,该区位于鄂尔多斯 · 82 · 地质与勘探 天 然 气 工 业 2007 年 10 月
第27卷第10期 天然气工业 地质与勘探 盆地伊陕斜坡西南部,与天环坳陷毗邻,属于区域上性进行了仔细的观察和描述,同时用1%的稀盐酸溶 非常平缓的构造背景。从沉积环境来看,该区在延液滴试样品,根据气泡产生的剧烈程度来初步确定 长期属于盆地中生代延长湖的一部分。鄂尔多斯盆砂岩中的碳酸盐胶结物含量和主要成分。通常方解 地在晚三叠纪延长期为一大型内陆淡水湖盆,经历石反应剧烈、气泡丰富,而白云石则反应缓慢、气泡 了完整的湖进一湖退过程,其中长10段一长7段为微乎其微,含铁方解石反应强烈程度介于二者之间。 湖进期,长6段一长2段为湖退期,长1段为准平原不同样品的主要特征参见表1。 化期。长7段为湖盆扩张最盛期,沉积了一套稳 在磨制薄片前,首先将红色树脂加压注入样品 定、巨厚的深湖一半深湖相泥岩,为盆地中生界最重柱中,制成铸体薄片,从中可以清晰地观察到砂岩中 要的生油岩系,其中夹有由浊积水道和浊积扇形成的孔隙类型、产状、分布特征和骨架颗粒间的接触关 的薄砂层。紧邻长7段烃源岩上、下的长6段和长8系,并且便于统计分析。用提前配制的铁氰化钾和 段砂岩,形成于湖盆稳定沉降期,发育了非常丰富的茜素红混合溶液在薄片局部滴试,充分反应24h 三角洲前缘水下分流河道和河口坝砂体,形成了大后,砂岩中的碳酸盐矿物可呈现出不同的颜色,通常 面积的储集岩系 较纯的方解石与溶液反应后呈桔红色,含铁方解石 二、样品与实验 呈紫红色或深红色,铁白云石呈亮蓝色。利用偏光 显微镜进行观察、统计,每个薄片不少于300点,借 西峰油田是鄂尔多斯盆地在长8段砂岩中发现此可直观地从岩石学和矿物学的角度,研究不同期 的第一个亿吨级大油田。因此,本项研究所需样次碳酸盐胶结物的矿物成分、晶体形态、赋存状态和 品主要针对长8段及其上的长7段砂岩钻井岩心进与其他成岩矿物的先后关系,以及对砂岩孔隙的影 行采集。采样前对砂岩岩心的原始沉积构造和含油响。对个别含特殊自生矿物的砂岩样品进行了扫描 表1延长组砂岩碳酸盐胶结物特征与碳氧同位素分析数据表 样品号井位 含油性层位井深(m)起泡强度|胶结物类型83c(‰80(‰ A32 灰色钙质粗砂岩不含油长820152强烈铁方解石 22.9 灰黑色钙质砂岩油浸长82006强烈铁方解石 4.44 深黑色钙质砂岩不含油长81990.2强烈铁方解石 A38西33并灰白色钙质砂岩不含油长71942.3极强烈方解石 灰黄色细砂岩油浸长71941.5极弱铁白云石0.87 17.1 A3-10 灰黄色钙质砂岩油斑长71931.5极弱|铁白云石 灰黄色钙质砂岩不含油长71931.4极强烈方解 灰白色中砂岩不含油长82032.5强烈铁方解石4.61 B-3 灰白色中砂岩含油长82005强烈铁方解石 B-4西41井灰色细砂岩油浸长81995强烈铁方解石3.23 BI-8 灰色细砂岩油迹长71919.2极弱铁白云石1 17.8 灰色细砂岩油迹长71910.8极弱 铁白云石 C91|画19并灰色钙质砂岩不含油长8|21545极强烈|方解石 方解石 深黑色砂岩油斑长82316.4强烈铁方解石5.31 D32镇30井深黑色砂岩油浸长82313.1强烈铁方解石 灰绿色砂岩油浸长62164 极弱 E32 灰黄色砂岩油浸长822750强烈铁方解石 7.02 19.7 镇33井 灰白色钙质砂岩不含油长8224.0强烈铁方解石 E3-5 灰黄色钙质砂岩油浸长8272.4强烈|铁方解石 21.6 深灰色钙质砂岩|不含油长8|226 极强烈 方解石 2.36 21 F91 灰黄色砂岩油浸长81708.8强烈铁方解石 8.02 P3/生9并灰黄色砂岩油浸长8101极强烈方解石 F92 22.0 灰黄色细砂岩油浸长71568.0极弱铁白云石 灰黄色砂岩油 29· 201994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
盆地伊陕斜坡西南部 ,与天环坳陷毗邻 ,属于区域上 非常平缓的构造背景。从沉积环境来看 ,该区在延 长期属于盆地中生代延长湖的一部分。鄂尔多斯盆 地在晚三叠纪延长期为一大型内陆淡水湖盆 ,经历 了完整的湖进 —湖退过程 ,其中长 10 段 —长 7 段为 湖进期 ,长 6 段 —长 2 段为湖退期 ,长 1 段为准平原 化期[ 14 ] 。长 7 段为湖盆扩张最盛期 ,沉积了一套稳 定、巨厚的深湖 —半深湖相泥岩 ,为盆地中生界最重 要的生油岩系 ,其中夹有由浊积水道和浊积扇形成 的薄砂层。紧邻长 7 段烃源岩上、下的长 6 段和长 8 段砂岩 ,形成于湖盆稳定沉降期 ,发育了非常丰富的 三角洲前缘水下分流河道和河口坝砂体 ,形成了大 面积的储集岩系。 二、样品与实验 西峰油田是鄂尔多斯盆地在长 8 段砂岩中发现 的第一个亿吨级大油田[14 ] 。因此 ,本项研究所需样 品主要针对长 8 段及其上的长 7 段砂岩钻井岩心进 行采集。采样前对砂岩岩心的原始沉积构造和含油 性进行了仔细的观察和描述 ,同时用 1 %的稀盐酸溶 液滴试样品 ,根据气泡产生的剧烈程度来初步确定 砂岩中的碳酸盐胶结物含量和主要成分。通常方解 石反应剧烈、气泡丰富 ,而白云石则反应缓慢、气泡 微乎其微 ,含铁方解石反应强烈程度介于二者之间。 不同样品的主要特征参见表 1。 在磨制薄片前 ,首先将红色树脂加压注入样品 柱中 ,制成铸体薄片 ,从中可以清晰地观察到砂岩中 的孔隙类型、产状、分布特征和骨架颗粒间的接触关 系 ,并且便于统计分析。用提前配制的铁氰化钾和 茜素红混合溶液在薄片局部滴试 ,充分反应 24 h 后 ,砂岩中的碳酸盐矿物可呈现出不同的颜色 ,通常 较纯的方解石与溶液反应后呈桔红色 ,含铁方解石 呈紫红色或深红色 ,铁白云石呈亮蓝色。利用偏光 显微镜进行观察、统计 ,每个薄片不少于 300 点 ,借 此可直观地从岩石学和矿物学的角度 ,研究不同期 次碳酸盐胶结物的矿物成分、晶体形态、赋存状态和 与其他成岩矿物的先后关系 ,以及对砂岩孔隙的影 响 。对个别含特殊自生矿物的砂岩样品进行了扫描 表 1 延长组砂岩碳酸盐胶结物特征与碳氧同位素分析数据表 样品号 井位 岩性 含油性 层位 井深(m) 起泡强度 胶结物类型 δ13C( ‰) δ18O ( ‰) A322 A324 A327 A328 A329 A3210 A3211 B121 B123 B124 B128 B129 C921 C923 D321 D322 D325 E322 E323 E325 E326 F921 F922 F923 F924 西 33 井 西 41 井 西 19 井 镇 30 井 镇 33 井 庄 9 井 灰色钙质粗砂岩 不含油 长 8 2015. 2 强烈 铁方解石 - 4. 77 - 22. 9 灰黑色钙质砂岩 油 浸 长 8 2007. 6 强烈 铁方解石 - 4. 44 - 22. 1 深黑色钙质砂岩 不含油 长 8 1990. 2 强烈 铁方解石 - 5. 05 - 22. 3 灰白色钙质砂岩 不含油 长 7 1942. 3 极强烈 方解石 - 0. 31 - 22. 0 灰黄色细砂岩 油 浸 长 7 1941. 5 极弱 铁白云石 0. 87 - 17. 1 灰黄色钙质砂岩 油 斑 长 7 1931. 5 极弱 铁白云石 0. 84 - 19. 2 灰黄色钙质砂岩 不含油 长 7 1931. 4 极强烈 方解石 - 0. 19 - 21. 6 灰白色中砂岩 不含油 长 8 2032. 5 强烈 铁方解石 - 4. 61 - 19. 8 灰白色中砂岩 含 油 长 8 2006. 5 强烈 铁方解石 - 6. 82 - 22. 0 灰色细砂岩 油 浸 长 8 1999. 5 强烈 铁方解石 - 3. 23 - 20. 7 灰色细砂岩 油 迹 长 7 1919. 2 极弱 铁白云石 - 1. 44 - 17. 8 灰色细砂岩 油 迹 长 7 1910. 8 极弱 铁白云石 - 1. 92 - 14. 6 灰色钙质砂岩 不含油 长 8 2154. 5 极强烈 方解石 - 3. 30 - 19. 5 灰黑色细砂岩 油 浸 长 8 2142. 5 极强烈 方解石 - 2. 17 - 20. 5 深黑色砂岩 油 斑 长 8 2316. 4 强烈 铁方解石 - 5. 31 - 20. 0 深黑色砂岩 油 浸 长 8 2313. 1 强烈 铁方解石 - 6. 32 - 21. 0 灰绿色砂岩 油 浸 长 6 2164. 5 极弱 铁白云石 - 1. 48 - 20. 5 灰黄色砂岩 油 浸 长 8 2275. 0 强烈 铁方解石 - 7. 02 - 19. 7 灰白色钙质砂岩 不含油 长 8 2274. 0 强烈 铁方解石 - 6. 61 - 21. 0 灰黄色钙质砂岩 油 浸 长 8 2272. 4 强烈 铁方解石 - 6. 45 - 21. 6 深灰色钙质砂岩 不含油 长 8 2266. 8 极强烈 方解石 - 2. 36 - 21. 0 灰黄色砂岩 油 浸 长 8 1708. 8 强烈 铁方解石 - 8. 02 - 21. 4 灰黄色砂岩 油 浸 长 8 1700. 1 极强烈 方解石 - 2. 93 - 22. 0 灰黄色细砂岩 油 浸 长 7 1568. 0 极弱 铁白云石 - 1. 43 - 15. 3 灰黄色砂岩 油 浸 长 7 1556. 8 极弱 铁白云石 - 1. 43 - 15. 3 · 92 · 第 27 卷第 10 期 天 然 气 工 业 地质与勘探
地质与勘探 天然气工业 2007年10月 电镜分析。 l-b),交代强烈时,可见颗粒漂浮在胶结物中,形成 在上述岩石学和矿物学研究的基础上,优先选所谓的“悬浮砂”构造(主要出现在钙质砂岩中)。未 择含单一碳酸盐胶结物的样品来分析其氧碳同位素被交代处可观察到颗粒之间呈线接触特征,说明在 组成。首先将样品粉碎至小于100目的粉末,再加交代作用发生之前,砂岩已经发生过压实作用。铁 入100%的磷酸。在常温下充分反应36h,收集方解石形成时间明显晚于自生石英和烃类侵位作 CO2气体.。有些样品同时含方解石、铁方解石和铁用,图1-c(西41井)中清晰地显示出三者之间的关 白云石,分析方法主要采用A卜-Aasm等(1990)的选系,即自生石英形成最早,之后含烃流体进入孔隙 择性酸抽提法,即在常温下(25¤与磷酸反应收集在石英晶体和碎屑颗粒表面形成一层暗色膜,而铁 CO2,充分反应后,将样品加热至50℃收集由铁方方解石最后进入孔隙,并溶蚀交代了自生石英,使其 解石释放出的CO2,最后将样品再加热到100℃收晶棱模糊,呈浑圆状,在铁方解石内部也可观察到石 集由铁白云石释放的CO2。同位素分析利用Finn英的残留物。镇30井(图-d)中也显示出了相同的 gan MAT252型稳定同位素质谱仪,同位素比值以成岩序列特征,说明在西峰地区是普遍现象。铁方 PDB标准的δ千分率偏差给出。重复实验采用实验解石胶结物在长7段和长8段砂岩中均可观察到 室内部标准完成,氧碳同位素分析精度0.02‰上但在长8段砂岩中出现频率最高,而且含量也相对 述分析测试工作均在中国科学院气体地球化学重点最多(3.2%~23.1%表1),说明其形成时间延续的 实验室完成 比较长,在成岩中期一晚期均有出现 三、结果与讨论 晚期铁白云石主要出现在长7段砂岩中,但总 体含量较低(0.5%~3.1%)。铁白云石多呈洁净 1.碳酸盐胶结物类型与赋存状态 自形的晶粒状充填在未被烃类占据的原生粒间孔 通过岩石和矿物学观察,发现研究区主要存在(图1-e)和长石粒内溶蚀孔(图1-d、g)中。在长7段 三种碳酸盐胶结物类型,即早期的方解石、中晚期的和长8段砂岩中可频繁观察到由长石溶蚀形成的次 铁方解石和晚期的铁白云石。 生溶蚀孔、自生高岭石集合体(图1g)、自生钠长石 早期方解石主要占据原生粒间孔(图1-a),与碎(图-h)和石英颗粒次生加大现象(图r-e),而铁白云 屑颗粒之间界线清晰,很少观察到交代现象,砂岩通石的形成明显晚于上述成岩现象。在个别薄片中可 常保持较高的粒间体积,且压实现象不普遍,说明其观察到铁白云石与铁方解石共存,并交代铁方解石的 形成时间较早,增强了砂岩抗压实能力。早期方解现象,说明铁白云石形成的时间要稍晚于铁方解石 石的含量变化在1.2%~1.8%之间,这类胶结物通 2典型成岩序列 常在常温常压条件下,直接从过饱和的碱性湖水介 根据上述碳酸盐胶结物的矿物学特征和赋存状 质中析出。 态,以及与其他成岩矿物和成岩组构之间的关系,可 以将该区砂岩的成岩序列归纳为:少量早期方解石 沉淀一机械压实一(含有机酸流体注入)→长石和岩 屑颗粒溶解一次生溶蚀孔隙形成→自生高岭石一石 英次生加大→零星自生钠长石一烃类侵位一晚期铁 方解石充填原生和次生孔隙-晚期铁白云石充填或 交代碎屑颗粒 研究区三叠系延长组的埋藏深度并不是非常深 (一般为1500~2300m),结合上述储集砂岩的成岩 特征,可以认为研究区三叠系延长组长7段和长8 段储集砂岩目前主要处于晚成岩阶段A期,R< 1.3%,温度在90~1303,对长7段和长8段泥 图1不同期次碳酸盐胶结物赋存状态及典型成岩现象图岩实测镜煤反射率分别为0.86%和0.81%,也进 一步证实了这一观点。 铁方解石多呈粒间交代物形式出现,与颗粒之 碳酸盐胶结物氧碳同位素组成与物质来源示踪 间常呈港湾状接触边界或出现在石英颗粒内部(图 西峰油田长6段、长7段和长8段砂岩样品的 201994-2007chinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
电镜分析。 在上述岩石学和矿物学研究的基础上 , 优先选 择含单一碳酸盐胶结物的样品来分析其氧碳同位素 组成。首先将样品粉碎至小于 100 目的粉末 ,再加 入 100 % 的磷酸。在常温下充分反应 36 h ,收集 CO2 气体. 。有些样品同时含方解石、铁方解石和铁 白云石 ,分析方法主要采用 Al2Aasm 等 (1990) 的选 择性酸抽提法 ,即在常温下(25 ℃) 与磷酸反应收集 CO2 ,充分反应后 ,将样品加热至 50 ℃收集由铁方 解石释放出的 CO2 ,最后将样品再加热到 100 ℃收 集由铁白云石释放的 CO2 。同位素分析利用 Finni2 gan MA T 252 型稳定同位素质谱仪 ,同位素比值以 PDB 标准的δ千分率偏差给出。重复实验采用实验 室内部标准完成 ,氧碳同位素分析精度 0. 02 ‰。上 述分析测试工作均在中国科学院气体地球化学重点 实验室完成。 三、结果与讨论 1. 碳酸盐胶结物类型与赋存状态 通过岩石和矿物学观察 ,发现研究区主要存在 三种碳酸盐胶结物类型 ,即早期的方解石、中晚期的 铁方解石和晚期的铁白云石。 早期方解石主要占据原生粒间孔(图 12a) ,与碎 屑颗粒之间界线清晰 ,很少观察到交代现象 ,砂岩通 常保持较高的粒间体积 ,且压实现象不普遍 ,说明其 形成时间较早 ,增强了砂岩抗压实能力。早期方解 石的含量变化在 1. 2 %～1. 8 %之间 ,这类胶结物通 常在常温常压条件下 ,直接从过饱和的碱性湖水介 质中析出。 图 1 不同期次碳酸盐胶结物赋存状态及典型成岩现象图 铁方解石多呈粒间交代物形式出现 ,与颗粒之 间常呈港湾状接触边界或出现在石英颗粒内部 (图 12b) ,交代强烈时 ,可见颗粒漂浮在胶结物中 ,形成 所谓的“悬浮砂”构造(主要出现在钙质砂岩中) 。未 被交代处可观察到颗粒之间呈线接触特征 ,说明在 交代作用发生之前 ,砂岩已经发生过压实作用。铁 方解石形成时间明显晚于自生石英和烃类侵位作 用 ,图 12c (西 41 井) 中清晰地显示出三者之间的关 系 ,即自生石英形成最早 ,之后含烃流体进入孔隙 , 在石英晶体和碎屑颗粒表面形成一层暗色膜 ,而铁 方解石最后进入孔隙 ,并溶蚀交代了自生石英 ,使其 晶棱模糊 ,呈浑圆状 ,在铁方解石内部也可观察到石 英的残留物。镇 30 井(图 12d) 中也显示出了相同的 成岩序列特征 ,说明在西峰地区是普遍现象。铁方 解石胶结物在长 7 段和长 8 段砂岩中均可观察到 , 但在长 8 段砂岩中出现频率最高 ,而且含量也相对 最多(3. 2 %～23. 1 % ,表 1) ,说明其形成时间延续的 比较长 ,在成岩中期 —晚期均有出现。 晚期铁白云石主要出现在长 7 段砂岩中 ,但总 体含量较低 (0. 5 %～3. 1 %) 。铁白云石多呈洁净、 自形的晶粒状充填在未被烃类占据的原生粒间孔 (图 12e) 和长石粒内溶蚀孔(图 12d、g) 中。在长 7 段 和长 8 段砂岩中可频繁观察到由长石溶蚀形成的次 生溶蚀孔、自生高岭石集合体 (图 12g) 、自生钠长石 (图 12h)和石英颗粒次生加大现象(图 12e) ,而铁白云 石的形成明显晚于上述成岩现象。在个别薄片中可 观察到铁白云石与铁方解石共存 ,并交代铁方解石的 现象 ,说明铁白云石形成的时间要稍晚于铁方解石。 2. 典型成岩序列 根据上述碳酸盐胶结物的矿物学特征和赋存状 态 ,以及与其他成岩矿物和成岩组构之间的关系 ,可 以将该区砂岩的成岩序列归纳为 :少量早期方解石 沉淀 →机械压实 →(含有机酸流体注入) →长石和岩 屑颗粒溶解 →次生溶蚀孔隙形成 →自生高岭石 →石 英次生加大 →零星自生钠长石 →烃类侵位 →晚期铁 方解石充填原生和次生孔隙 →晚期铁白云石充填或 交代碎屑颗粒。 研究区三叠系延长组的埋藏深度并不是非常深 (一般为 1500～2300 m) ,结合上述储集砂岩的成岩 特征 ,可以认为研究区三叠系延长组长 7 段和长 8 段储集砂岩目前主要处于晚成岩阶段 A 期 , Ro < 1. 3 % ,温度在 90～130 ℃[3 ] ,对长 7 段和长 8 段泥 岩实测镜煤反射率分别为 0. 86 %和 0. 81 % [14 ] ,也进 一步证实了这一观点。 3. 碳酸盐胶结物氧碳同位素组成与物质来源示踪 西峰油田长 6 段、长 7 段和长 8 段砂岩样品的 · 03 · 地质与勘探 天 然 气 工 业 2007 年 10 月
第27卷第10期 天然气工业 地质与勘探 井位、岩性、碳酸盐胶结物类型和砂岩含油性特征,很强的还原剂,这时孔隙水中的高价铁离子将被还 以及氧碳同位素分析结果列于表1中 原成二价铁离子,在碱性条件下,孔隙水中的二氧化 碳酸盐胶结物氧碳同位素分析表明,方解石的碳很容易与钙离子和二价铁离子结合形成铁方解 碳同位素(C)相对较重,为-0.3‰-0.1‰,氧石,并对在前期酸性环境下形成的自生石英进行交 同位素(8O)较轻,分布范围为-22.1‰~代,当物质供应充分时,可形成铁方解石呈连晶状交 19.5‰表1)。根据自然界碳同位素分馏机代碎屑石英颗粒现象,形成“悬浮砂”构造,这类成岩 理13,正常的海相碳酸盐岩和碳酸盐胶结物的βC现象在研究区砂岩中是非常普遍的,它们常形成隐 分布在-4.0%~4.0%范围间,属于无机碳源,这说蔽成岩圈闭的外围隔挡层。由于这时形成的铁方解 明方解石的形成与有机质的脱羧基作用关系不大,石所需的碳主要来自有机质,因此碳同位素组成必 而与湖泊的碳酸钙过饱和及沉积时的碱性环境有然较轻,其沉淀时间主要在晩成岩阶段早期,温度在 关,因而形成时间较早。由于砂质沉积物在未脱离100~130℃5。鉴于这些铁方解石形成稍晚于烃类 沉积底水时常具有较高的孔隙度,而且接近常温常侵位作用,笔者认为可以作为指示烃类在油气储层中 压,碳酸盐胶结物具有较大的生长空间,因而很少交正在发生大规模充注或运移的特征标型自生矿物 代碎屑颗粒,并保持较高的负胶结物孔隙度或粒间铁白云石的碳同位素值相对较重,为-1.92‰ 体积,这与薄片中观察到的方解石产状是一致的。 0.84‰,氧同位素值变化较大,分布范围为 早期方解石胶结物较轻的氧同位素可能与方解石在-20.5‰%-12.6‰,说明它的形成与有机质的脱 成岩过程中发生的重结晶作用有关,镜下也常见这羧基作用关系不大。其碳氧同位素组成可能反映了 类早期方解石发生重结晶,呈连晶状分布10。 在成岩流体中存在一定量的古代海相碳酸盐岩提供 薄片中观察到的铁方解石胶结物主要赋存在长的无机碳,而有机碳的加入量比较有限,因为在含铁 石等易溶颗粒形成的次生溶蚀孔隙和残留原生粒间白云石的砂岩中可观察到少量白云岩屑,含量在 孔中,并且明显晚于石英自生加大、自生高岭石沉淀2.0%5.0%,其氧碳同位素组成主要分布在-4.0‰ 和石油侵位作用,而且对石英颗粒具有明显的溶蚀~4.0‰间,与奥陶系海相碳酸盐岩一致(张成君 交代(图1-c、d)。对表1的统计表明,这些铁方解2005,个人通讯),并且与自生铁白云石比较接近,说 石的碳同位素值相对较轻,为-8.02‰~-3.23‰,明白云岩屑在成岩演化过程中发生过溶蚀,并形成 氧同位素也较轻,分布范围为-22.9‰-19.7‰。了同位素相对较重的二氧化碳,为晚期铁白云石的 这说明它的形成明显与有机质的脱羧基作用有关,形成提供了部分物质来源。铁白云石形成明显晚于 较低的β3C说明这类方解石中有一定数量的有机碳铁方解石和石油侵位作用,其形成显然受控于晚成 加入。发生这些成岩现象的主要原因是随着碎屑沉岩阶段晚期碱性成岩环境,结合铁白云石自形程度 积物的不断埋深,温度压力升高,烃源岩中的有机质较高、主要占据次生溶孔和普遍含铁的特点,可以说 发生热脱羧并释放部分二氧化碳,这时二氧化碳的明其形成时间大致在有机质脱羧基作用以后的晚成 碳同位素值明显较轻,通常在-4.0‰~-35.0‰岩阶段的中晚期,在成岩阶段晚期的孔隙水中铁离 间。它们很容易溶入烃源岩中黏土矿物经压实作子的含量较高。因而比较容易取代镁离子,形成含 用所释放出的不同类型水中(如层间水、吸附水和结铁碳酸盐矿物,如铁方解石和铁白云石等,因为这时 构水),从而形成具有较强溶蚀能力的有机酸和碳酸孔隙水中的A1、Si离子主要以高岭石和自生石英的 溶液。当这些酸性溶液进入附近的砂岩储集层中,形式固定下来,孔隙水将相对富集Ca、Mg、Fe离子 可以对其中的长石、易溶岩屑(如花岗岩屑、喷发岩及CO2,加之较大的埋藏深度,在相对高温高压的缺 屑和碳酸盐岩屑等)及早期碳酸盐胶结物进行溶蚀,氧还原环境中,很容易形成铁白云石,但由于前期铁 从而形成次生溶蚀孔隙,这时成岩环境为酸性,氧化方解石形成时消耗了大量CO2。因此,砂岩中白云 性较强,形成温度范围在80~120℃之间吲,这时方石主要呈零星晶粒状分布,薄片统计含量一般均小 解石胶结物不可能形成,而主要是长石和岩屑发生于1.0%,很难观察到由铁白云石组成的“悬浮砂”状 溶蚀,释放出二氧化硅形成自生石英及石英颗粒次构造。结合含铁白云石砂岩中普遍含油特征(表1), 生加大边,并伴随着自生高岭石沉淀。随后将是烃以及其形成明显晩于铁方解石和石油侵位作用的事 源岩的生烃高峰,伴随着大量烃类注入砂岩储集层,实,这种洁净、自形的自生矿物应该可以指示烃类在 储层成岩环境势必由酸性向碱性转变,因为烃类是储层中已发生过大规模运移和充注作用。 201994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishinghOuse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
井位、岩性、碳酸盐胶结物类型和砂岩含油性特征 , 以及氧碳同位素分析结果列于表 1 中。 碳酸盐胶结物氧碳同位素分析表明 ,方解石的 碳同位素(δ13 C) 相对较重 ,为 - 0. 3 ‰～ - 0. 1 ‰,氧 同位 素 (δ18 O ) 较 轻 , 分 布 范 围 为 - 22. 1 ‰～ - 19. 5 ‰(表 1 ) 。根 据 自 然 界 碳 同 位 素 分 馏 机 理[15 ] ,正常的海相碳酸盐岩和碳酸盐胶结物的δ13 C 分布在 - 4. 0 ‰～4. 0 ‰范围间 ,属于无机碳源 ,这说 明方解石的形成与有机质的脱羧基作用关系不大 , 而与湖泊的碳酸钙过饱和及沉积时的碱性环境有 关 ,因而形成时间较早。由于砂质沉积物在未脱离 沉积底水时常具有较高的孔隙度 ,而且接近常温常 压 ,碳酸盐胶结物具有较大的生长空间 ,因而很少交 代碎屑颗粒 ,并保持较高的负胶结物孔隙度或粒间 体积 ,这与薄片中观察到的方解石产状是一致的。 早期方解石胶结物较轻的氧同位素可能与方解石在 成岩过程中发生的重结晶作用有关 ,镜下也常见这 类早期方解石发生重结晶 ,呈连晶状分布[16 ] 。 薄片中观察到的铁方解石胶结物主要赋存在长 石等易溶颗粒形成的次生溶蚀孔隙和残留原生粒间 孔中 ,并且明显晚于石英自生加大、自生高岭石沉淀 和石油侵位作用 ,而且对石英颗粒具有明显的溶蚀 交代(图 1 - c、d) 。对表 1 的统计表明 ,这些铁方解 石的碳同位素值相对较轻 ,为 - 8. 02 ‰～ - 3. 23 ‰, 氧同位素也较轻 ,分布范围为 - 22. 9 ‰～ - 19. 7 ‰。 这说明它的形成明显与有机质的脱羧基作用有关 , 较低的δ13 C 说明这类方解石中有一定数量的有机碳 加入。发生这些成岩现象的主要原因是随着碎屑沉 积物的不断埋深 ,温度压力升高 ,烃源岩中的有机质 发生热脱羧并释放部分二氧化碳 ,这时二氧化碳的 碳同位素值明显较轻 ,通常在 - 4. 0 ‰～ - 35. 0 ‰之 间[17 ] 。它们很容易溶入烃源岩中黏土矿物经压实作 用所释放出的不同类型水中(如层间水、吸附水和结 构水) ,从而形成具有较强溶蚀能力的有机酸和碳酸 溶液。当这些酸性溶液进入附近的砂岩储集层中 , 可以对其中的长石、易溶岩屑 (如花岗岩屑、喷发岩 屑和碳酸盐岩屑等) 及早期碳酸盐胶结物进行溶蚀 , 从而形成次生溶蚀孔隙 ,这时成岩环境为酸性 ,氧化 性较强 ,形成温度范围在 80～120 ℃之间[18 ] ,这时方 解石胶结物不可能形成 ,而主要是长石和岩屑发生 溶蚀 ,释放出二氧化硅形成自生石英及石英颗粒次 生加大边 ,并伴随着自生高岭石沉淀。随后将是烃 源岩的生烃高峰 ,伴随着大量烃类注入砂岩储集层 , 储层成岩环境势必由酸性向碱性转变 ,因为烃类是 很强的还原剂 ,这时孔隙水中的高价铁离子将被还 原成二价铁离子 ,在碱性条件下 ,孔隙水中的二氧化 碳很容易与钙离子和二价铁离子结合形成铁方解 石 ,并对在前期酸性环境下形成的自生石英进行交 代 ,当物质供应充分时 ,可形成铁方解石呈连晶状交 代碎屑石英颗粒现象 ,形成“悬浮砂”构造 ,这类成岩 现象在研究区砂岩中是非常普遍的 ,它们常形成隐 蔽成岩圈闭的外围隔挡层。由于这时形成的铁方解 石所需的碳主要来自有机质 ,因此碳同位素组成必 然较轻 ,其沉淀时间主要在晚成岩阶段早期 ,温度在 100～130 ℃[5 ] 。鉴于这些铁方解石形成稍晚于烃类 侵位作用 ,笔者认为可以作为指示烃类在油气储层中 正在发生大规模充注或运移的特征标型自生矿物。 铁白云石的碳同位素值相对较重 ,为 - 1. 92 ‰ ～ - 0. 84 ‰, 氧同位素值变化较大 , 分布范围为 - 20. 5 ‰～ - 12. 6 ‰,说明它的形成与有机质的脱 羧基作用关系不大。其碳氧同位素组成可能反映了 在成岩流体中存在一定量的古代海相碳酸盐岩提供 的无机碳 ,而有机碳的加入量比较有限 ,因为在含铁 白云石的砂岩中可观察到少量白云岩屑 ,含量在 2. 0 %～5. 0 % ,其氧碳同位素组成主要分布在 - 4. 0 ‰ ～4. 0 ‰之间 ,与奥陶系海相碳酸盐岩一致(张成君 , 2005 ,个人通讯) ,并且与自生铁白云石比较接近 ,说 明白云岩屑在成岩演化过程中发生过溶蚀 ,并形成 了同位素相对较重的二氧化碳 ,为晚期铁白云石的 形成提供了部分物质来源。铁白云石形成明显晚于 铁方解石和石油侵位作用 ,其形成显然受控于晚成 岩阶段晚期碱性成岩环境 ,结合铁白云石自形程度 较高、主要占据次生溶孔和普遍含铁的特点 ,可以说 明其形成时间大致在有机质脱羧基作用以后的晚成 岩阶段的中晚期 ,在成岩阶段晚期的孔隙水中铁离 子的含量较高。因而比较容易取代镁离子 ,形成含 铁碳酸盐矿物 ,如铁方解石和铁白云石等 ,因为这时 孔隙水中的 Al、Si 离子主要以高岭石和自生石英的 形式固定下来 ,孔隙水将相对富集 Ca、Mg、Fe 离子 及 CO2 ,加之较大的埋藏深度 ,在相对高温高压的缺 氧还原环境中 ,很容易形成铁白云石 ,但由于前期铁 方解石形成时消耗了大量 CO2 。因此 ,砂岩中白云 石主要呈零星晶粒状分布 ,薄片统计含量一般均小 于 1. 0 % ,很难观察到由铁白云石组成的“悬浮砂”状 构造。结合含铁白云石砂岩中普遍含油特征(表 1) , 以及其形成明显晚于铁方解石和石油侵位作用的事 实 ,这种洁净、自形的自生矿物应该可以指示烃类在 储层中已发生过大规模运移和充注作用。 · 13 · 第 27 卷第 10 期 天 然 气 工 业 地质与勘探
地质与勘探 天然气工业 2007年10月 综上可知,不同期次碳酸盐胶结物可以作为识 stones: evidence from the Middle and Lower Lunde 别早期、晚期碱性成岩环境和生油前期酸性成岩环 members( Triassic)in the Snorre Field,Norwegian 境的特征自生矿物标志,其氧碳同位素组成特征能 North Sea. in S. Morad. ed. Carbonate cementation in 够反映油气储层中有机一无机相互作用过程及物质 sandstones[ M]. International Association of Sedimento- 来源,可以作为示踪上述复杂作用过程的地球化学 ogists Special Publication 26, 1998: 53-85 判识指标,同时也表明不同期次碳酸盐胶结物氧碳 [9 FRIEDMAN I, ONEIL J R. Complilation of stable iso- tope fractionation factors of geochemical interest [M]// 稳定同位素组成特征具有明显的示踪效应。 Fleisher M, ed, Data of Geochemistry. Chapter KK 参考文献 U. S. Geological Survey, Professional Paper 440- KK [1] BOL ES J R. Car bonate cementation in tertiary sand- [10] OR TOL EVA P J. Basin compartments and seals[J] stones, San Joaquin Basin, California, in Morad, J.A AAPG memoir 61, 1994(477 ed, Special Publication [M]. International Association [11ROSENBAUMJ M, SHEPPARD S M F.An dimentologists, 1998, 26: 261-283 [2 ANTAR A W, EARLE F M. Origin of giant calcite- temperature[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta cemented concretions, Temple Member, Qasr El Sagha 198650):11471150 ormation( Eocene), Faiyum depression, Egypt[J]-[1]黄思静.锶同位素地层学在碎屑岩成岩研究中的应用 Journal of Sedimentary Research, 2001, 71(1): 70-81 []沉积学报,2002,20(3):359366 [3]孙玉善,申银民,徐迅应用成岩岩相分析法评价和预测[13] MCBRIDE EF, KIESSL IN G W. Origin of highly elon- 非均质性储层及其含油性——以塔里木盆地哈得逊地 gate, calcite-cemented concretions in some Italian coast- 区为例[]沉积学报,2002,20(1):5559 al beach and dune sands[J]. Journal of Sedimentary Re- [4 CARLOS R, RAFAELA M, KARL R, et al. Faciesre- search,2001,71(1):8287 lated disgenesis and multiphase siderite cementation and[14]付金华,罗安湘,喻建西峰油田成藏地质特征及勘探方 dissolution in the reservoir sandstones of the Khatat ba 向[]石油学报,2004,25(2):2529 Formation, Egypts western desert [J ] Journal of Sedr- [15] HUDSON J D. Stable isotopes limestone lithification entary Research, 2001, 71(3): 459-47 U]. Journal of Geological Society, 1977, 133(4): 637- [5」 MACAULAYC I,HASZ且 DINER S, FALL ICKA B Distri bution, chemistry, isotopic composition and origin[l6]史基安,王金鹏,毛明陆.鄂尔多斯盆地西峰油田三叠 of diagenetic carbonates: Magnus Sandstone, North Sea 系延长组长68段砂岩成岩作用研究[J].沉积学报 U]- Journal of Sedimentary Petrology, 1993(63): 33-43 2003,21(3):373379 [6] MOSTAFA F, HARRISON T M, GROVE M. In situ [17 SU ESS E, WHITICAR M J. Methane-derived CO2 stable isotopic evidence for protracted and complex car pore fluids expelled from the Oregon subduction zone bonate cementation in a petroleum reservoir, North U. Palaeo geography, Palaeoclimatology, Palaeoecolo- Coles Levee, San Joaquin basin, California, USAJ I gy,1989,71(1-4):119136 Journal of Sedimentary Research 2001, 71(3): 444-458. [18]SURDAM R C, CROSSEYL J, HAGEN ES.Orgar [7] COL EMAN M L, CURTIS C D, IRWIN H Burial rate ic-inorganic interactions and sandstone diagenesis[J] Key to source and reservoir potential [ J]. World Oil AAPG Bulletin, 1989(73): 1-23 1986(3):83-92 [8 MORAD S, DE ROS L F, NYSTUEN J P. Carbonate (修改回稿日期2007-06-25编辑居维清) di 32 201994-2007chinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
综上可知 ,不同期次碳酸盐胶结物可以作为识 别早期、晚期碱性成岩环境和生油前期酸性成岩环 境的特征自生矿物标志 ,其氧碳同位素组成特征能 够反映油气储层中有机 —无机相互作用过程及物质 来源 ,可以作为示踪上述复杂作用过程的地球化学 判识指标 ,同时也表明不同期次碳酸盐胶结物氧碳 稳定同位素组成特征具有明显的示踪效应。 参 考 文 献 [1 ] BOL ES J R. Carbonate cementation in tertiary sand2 stones , San Joaquin Basin , California , in Morad , J. A. , ed. , Special Publication [ M ]. International Association of Sedimentologists ,1998 ,26 :2612283. [2 ] AN TAR A W , EARL E F M. Origin of giant calcite2 cemented concretions , Temple Member , Qasr El Sagha Formation ( Eocene ) , Faiyum depression , Egypt [J ]. Journal of Sedimentary Research ,2001 ,71 (1) :70281. [3 ] 孙玉善 ,申银民 ,徐迅. 应用成岩岩相分析法评价和预测 非均质性储层及其含油性 ———以塔里木盆地哈得逊地 区为例[J ]. 沉积学报 ,2002 ,20 (1) :55259. [4 ] CARLOS R , RAFA ELA M , KARL R , et al. Facies2re2 lated disgenesis and multiphase siderite cementation and dissolution in the reservoir sandstones of the Khatatba Formation , Egypt’s western desert [J ]. Journal of Sedi2 mentary Research ,2001 ,71 (3) :4592472. [5 ] MACAULA Y C I , HASZELDIN E R S , FALL ICK A E. Distribution , chemistry , isotopic composition and origin of diagenetic carbonates: Magnus Sandstone , North Sea [J ]. Journal of Sedimentary Petrology ,1993 (63) :33243. [6 ] MOSTAFA F , HARRISON T M , GROV E M. In situ stable isotopic evidence for protracted and complex car2 bonate cementation in a petroleum reservoir , North Coles Levee , San Joaquin basin , California , USA [J ]. Journal of Sedimentary Research ,2001 ,71 (3) :4442458. [7 ] COL EMAN M L , CURTIS C D , IRWIN H. Burial rate : Key to source and reservoir potential [J ]. World Oil , 1986 (3) :83292. [8 ] MORAD S , DE ROS L F , N YSTU EN J P. Carbonate diagenesis and porosity evolution in sheet2flood sand2 stones: evidence from the Middle and Lower Lunde members ( Triassic ) in the Snorre Field , Norwegian North Sea , in S. Morad , ed. , Carbonate cementation in sandstones[ M ]. International Association of Sedimentol2 ogists Special Publication 26 ,1998 :53285. [9 ] FRIEDMAN I , O’N EIL J R. Complilation of stable iso2 tope fractionation factors of geochemical interest [ M ] ∥ Fleisher M , ed , Data of Geochemistry. Chapter K K: U. S. Geological Survey , Professional Paper 4402KK , and 1977 ,60. [10 ] ORTOL EVA P J. Basin compartments and seals[J ]. AAPG memoir 61 , 1994 (477) . [11 ] ROSENBAUM J M , SHEPPARD S M F. An isotopic study of siderites , dolomites , and ankerites at high temperature [J ]. Geochimica et Cosmochimica Acta , 1986 (50) :114721150. [12 ] 黄思静. 锶同位素地层学在碎屑岩成岩研究中的应用 [J ]. 沉积学报 ,2002 ,20 (3) :3592366. [13 ] MCBRIDE E F , KIESSL IN G W. Origin of highly elon2 gate , calcite2cemented concretions in some Italian coast2 al beach and dune sands[J ]. Journal of Sedimentary Re2 search , 2001 ,71 (1) : 82287. [14 ] 付金华 ,罗安湘 ,喻建. 西峰油田成藏地质特征及勘探方 向[J ]. 石油学报 ,2004 ,25 (2) :25229. [ 15 ] HUDSON J D. Stable isotopes limestone lithification [J ]. Journal of Geological Society , 1977 , 133 (4) :6372 660. [16 ] 史基安 ,王金鹏 ,毛明陆. 鄂尔多斯盆地西峰油田三叠 系延长组长 628 段砂岩成岩作用研究[J ]. 沉积学报 , 2003 ,21 (3) :3732379. [17 ] SU ESS E , WHITICAR M J. Methane2derived CO2 in pore fluids expelled from the Oregon subduction zone [J ]. Palaeogeography , Palaeoclimatology , Palaeoecolo2 gy , 1989 ,71 (124) :1192136. [18 ] SURDAM R C , CROSSEY L J , HA GEN E S. Organ2 ic2inorganic interactions and sandstone diagenesis [J ]. AAPG Bulletin ,1989 (73) :1223. (修改回稿日期 2007206225 编辑 居维清) · 23 · 地质与勘探 天 然 气 工 业 2007 年 10 月
NATURAL GAS INDUSTRY, vol 27, no 10, 2007 October 25, 2007 SUBJECT HEADINGS: South China, Late Paleozoic, marine strata, characteristics of resource-reservoir-cap rocks, hydro carbon reservoiring, condition, exploration zone CHEN Yuarzhuang(senior engineer), born in 1965, holds a Ph, d degree and is engaged in research of geology and explora Add: China University of Geosciences. Beijing, No. 31, Xueyuan Rd, Haidian District, Beijing 100083, P. R. China Cell phone:13520601018 mail: chenyz(@ peris, cor MAIN FACTORS CONTROLLING HYDROCARBON ACCUMULATION AND DISTRIBUTION IN THE SECOND MEMBER OF NANTUN FORMATION, WUERXUN DEPRESSION DU Chun-guo', FU Guang( CNPC International Research Center;' Daqing Petroleum Institute). NA TUR. GAS IND. v. 27, no 10, pp 24-27, 10/25/2007.(ISSN 1000-0976: In Chinese) ABSTRACT, Main factors which control the hydrocarbon accumulation and distribution in the second tber of Nantun For- mation in Wuerxun depression are unclear due to the complex geologic conditions in the f ulied basit and he: limited knowl- edge, constraining the deepening of exploration in the study area. Based on the chara teristic analysis of regional petroleum ge- ologic conditions, the mechanisms of hydrocarbon reservoiring m he second member of Nait n Formation in Wuerxun depres sion are studied by using various techniq is, such as balanced cross sectins. hydrocarbon expulsion history modeling of the source rocks, authigenic illi e k-Ar io opie de ting, geochemical analysis and 3D modeling of hydrocarbon migration and accu- mulation. The results shew tl at structural trat sitional zone, temporal and spatial combination of cap rocks, features of lults and hydro: acb n migration and accumulation are the main control factors of hydrocarbon reservoiring in the study area. They also indicate that differences in the spatial combination of the quality of source-cap rocks, combination of fault and source rocks, fault sealing ability, source rock conditions and the forms of hydrocarbon migration and accumulation are the main cau- of the differential hydrocarbon distributions in the southern and northern parts of Wuerxun depression. SURJECT HEADINGS, Wuerxun depression, hydrocarbon reservoiring, structural transitional zone, source rocks, seal, faul combination, hydrocarbon migration and accumulation, form DU Chunguo. born in 1976, is studying for a Ph. D degree and is engaged in research of hydrocarbon distribution patterns and reservoiring mechanism, Add, CNPC International Research Center, Beijing 100083, P.R. China Cellphone13621198332E-mail:duchunguo126(@163.com CHARACTERISTICS OF CARBON AND OXYGEN ISOTOPIC COMPOSITIONS OF CARBONATE CE- MENTS IN TRIASSIC YANCHANG SANDSTONE IN ORDOS BASIN WANG Qi.2, ZHUO Xi-zhun', CHEN Guo-jun", LI Xiao-yan".(Key Laboratory of Gas Geochemis try, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences:' Graduate School of Chinese A cademy of Sciences). NATUR. GAS IND. V. 27, no 10, pp 28-32, 10/25/2007.(ISSN 1000-0976: In Chinese) ABSTRACT, Carbon and oxygen isotopic compositions of carbonate cements are useful for illustrating the mechanism of fluid rock interaction in the process of diagenesis. The genesis and origin of the carbonate cements common in the Triassic Yangchang Formation sandstone in the Ordos Basin are systematically studied by using petrological, mineralogical and geo- chemical methods. The results show that the early carbonate cements in the Yanchang Formation sandstone are mainly cor posed of calcite with relatively heavier carbon isotope with aO ranging from-0. 3%o to-0. 1%s, and lighter oxygen isotope with 8 O ranging from-22. 1% to-19. 5%o. Generally, they are closely related to the direet precipitation of oversaturated calcium carbonate from the alkaline lake water. They also indicate that ferroan calcites are characteristic of relatively lighter carbon isotope with C in the range from-8 02% to-3 23%, and lighter oxygen isotope with &O in the range from 2.9 9.7%,,and are obviously related to the decarboxylation of organic matter during the late period of early diage- tie stage to early period of late diagenetic stage. As the products of mid-late diagenesis, ferroan calcites in the study area are considered as the characteristic authigenic minerals for recognizing large-scale hydrocarbon influx and migration within clastic www.trqgy.en/e/abstracts.asp o1994-2007ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
NATURAL GAS INDUSTRY, vol 27, no 10, 2007 October 25. 2007 reservoirs. The late ankerite is relatively heavier in carbon isotope with a"C ranging from -1. 92%o to-0. 84%, and is wide in variation of oxygen isotopic composition with a"o ranging from-20 5% to-12. 6%o. It is believed that the previously formed marine carbonate rock fragments may serve as the chief carbon source for their precipitation, and the alkaline diagenetic environment at the mid-late stage aids this process. SUBJECT HEADINGS: Ordos Basin, Triassic, clastic rock, reservoir, carbonate cement, oxygen isotope, carbon isotope. com WANG Qi (researcher), born in 1967, is mainly engaged in research of reservoir sedimentology and geochemistry. Add: Key Laboratory of Gas Geochemistry, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, No 382, West Donggang Rd, Lanzhou. Gansu Province 730000, P. R. China Te:+86-931-4960883 Cell plone: 13679452059 E-mail: qiwang@ lzb ac cn MULTIVARIATE STATISTICAL ANALYSIS OF HIGHLY-MATURE MARINE CARBONATE SOURCE ROCKS TENG Ge-er,, LIU Wen-hui, XU Yong-chang, CheN Jian-a( Wuxi Branch Of SINOPEC tion and Production Research Institute; Depart inent ot Geosciences, Nanjing University: Key ry of Gas Geochemistry, Geology and Geophysics Research institute of Chinese Academy of China University cf Petroleum. B ijing: ). NATUR. GAS IND, v. 27, no 10, pp 33-37, 10/25/2007 (ISSN 1 00-097S: In Chinese) ABSTRACT: Research of evaluation methodology of carbonate source rocks is still a bottleneck in marine petroleum exploration in China at present. Multivariate statistical analysis of various organic and inorganic parameters of the Lower Paleozoic in the Ordos Basin shows that it is applicable and representative to trace the major control factors of the highly-mature marine carbon- ate source rocks with various indexes such as TOC, Cu, Zn, Mo, P and Ba, as well as V/(V+Ni), Th/U, Zr/Rb, Rb/K 8Cug and 8C etc. Various combinations of these indexes are used to reconstruct the palaeoenvironment of the Lower Paleozo- c in the study area and the results show that there existed two kinds of environments favorable for the enrichment of organie maters and development of source rocks in the study area, i.e. semi-closed anoxic slope with low energy and confined lagoon. The Kelirmoli Formation on the western margin was deposited on the semi-closed anoxic slope with low energy and can be viewed as potentially effective source rocks. In view of the characteristics of the marine carbonate source rocks in China, multi- variate, dynamie and comprehensive research should be strengthened. The sedimentary palaeoenvironment of the source rocks should be recognized through comprehensive study of current geologic features of possible source intervals, and multivariate and ynamic evaluation of source rocks should be carried out through combining current data with historical data. SUBJECT HEADINGS: Ordos Basin, Early Paleozoic, carbonate rock, source rock, development environment, organic, inor- ganic parameter, multivariate, statistics ENG Geer (senior engineer), born in 1967, holds a Ph. D degree and is currently engaged in the research of geochemistry and troleum geology. dd: Wuxi Branch of SINOPEC Exploration and Production Research Institute, No. 210, Huiqian Rd, Wuxi City, Jiangsu Province 214151 P. R. China Tel:+86-510-3201571Cellphone:13812089667E-mail:tenger67(@sohu.com FINITE DIFFERENCE NUMERICAL SIMULATION FOR THE ELASTIC WAVE PROPAGATION IN RUG- GED TOPOGRAPHY DONG Liang-guo, GUO Xiao-ling, WU Xiao-feng. MA Zai- tian(Academician of Chinese Academy of Sciences )(State Key Laboratory of Marine Geology, Tongji University ). NATUR. GAS IND, v. 27 no.10,pp.38-41,10/25/2007.(ISSN10000976; In Chinese) ABSTRACT: The finite difference method is most widely used in the numerical simulation of seismic wave propagation, but is helpless for the fluctuant free boundary. By specifically analyzing the free boundary in different topography relief, the paper www qgy en e/abstracts. asp 201994-2007chinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net