当期目录

2022年 第41卷  第3期

资源地质与工程
泌阳凹陷下二门地区核桃园组油气成藏再认识
罗家群, 张永华, 谢春安, 张磊
2022, 41(3): 1-8. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0072
摘要:

泌阳凹陷下二门地区位于泌阳凹陷东部,区内已发现下二门油田。该油田在核三上段至核二段下部为纯油藏,核二段上部为具气顶的油藏,核一段和廖庄组为纯气藏。经过40多年勘探开发,在下二门地区油气藏的发现难度越来越大,油气勘探陷入瓶颈期。为了进一步扩大该区勘探规模,取得新的油气发现,需要对该地区油气成藏机制再认识进而决定其下一步勘探方向。利用最新勘探和油藏资料,通过烃源条件分析、油源对比、天然气成分分析及油藏精细解剖,重新认识了该地区油气成藏机制。研究结果表明:泌阳凹陷深凹区的核二段泥页岩发育广,生烃指标较好,已进入低成熟阶段,具备较好的生油条件;下二门地区各层系油气与深凹区的源岩关系明确,表明油气以顺层运移为主,即核二段低熟油应该来自深凹区核二段低熟烃源岩,核三上段和核三下段原油分别来自深凹区核三上段和核三下段的成熟烃源岩;下二门地区核二段产出的天然气为低成熟伴生气,明显不同于深层凝析气,并非深层油气沿断层调整而来;下二门地区深层油气资源量大,但目前已发现储量规模有限,这预示着该区仍有较大的勘探潜力。因此,总结下二门地区的油气成藏特点及成藏模式,不仅可为该区油气勘探提供指导,而且可为我国东部类似断陷湖盆含油构造的进一步勘探提供借鉴。

晚始新世-渐新世东南印度洋沉积物源-汇过程及其古气候指示意义
范庆超, 徐兆凯, 孙天琪, 李铁刚, 常凤鸣
2022, 41(3): 9-19. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0066
摘要:

晚始新世-渐新世期间南大洋及其周边地区的古气候响应研究有助于我们更好地认识地质历史上的重大气候转型机制和预测未来地球系统对于气候突变的响应, 然而迄今为止, 仍缺乏对该区域周边陆地的古气候响应研究。基于国际大洋发现计划(IODP)369航次U1516站位深海沉积物的年龄框架以及常量、微量和稀土元素组成, 确定了该沉积物主要来源于澳大利亚西南部大陆, 进而重建了构造时间尺度上物源区的化学风化历史。在此基础上, 探讨了晚始新世-渐新世气候转折期南大洋周边大陆的古气候演化过程及其对于全球气候变化和区域古地理改变的响应。在始新世-渐新世转折期[34.1, 33.6) Ma和[31.3, 29.8) Ma期间, 物源区的古气候主要受控于邻近区域古地理格局重大变化的影响, 具体表现为气候条件趋于干冷和陆表化学风化强度降低的特征。在[33.6, 31.3) Ma和[29.8, 25.2] Ma期间, 物源区的古气候则主要响应全球气候的变化, 在前一阶段由干冷向湿热转变, 而陆表化学风化强度相应增高;在后一阶段,气候保持在相对稳定的干冷状态,陆表化学风化强度也较弱。

老挝稀土资源特征及勘查开发前景
吕亮, 王思德, 俎波, 刘江涛, 张广强
2022, 41(3): 20-31. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0087
摘要:

稀土是世界各国的战略性关键金属矿产资源,而中重稀土尤为重要。老挝境内分布着大量不同时代花岗岩类,且气候湿热多雨,风化作用强烈,为离子吸附型稀土矿的形成创造了有利条件。为查明老挝稀土资源成矿地质特征和资源分布特征,分析其投资开发前景,对整个老挝境内开展了大量系统的野外调研及相关分析测试工作,并且汇总了老挝稀土资源勘查工作进展。研究结果表明,老挝稀土资源成矿特征可类比中国南方地区,属于典型的风化壳淋积型矿床,矿体主要富集于花岗岩类风化壳全风化层,盖层厚度相对中国较大。矿体呈层状、似层状和透镜体状,厚度数米到二十多米。离子相稀土平均品位为0.4‰~0.7‰,大部分稀土配分模式同江西赣州信丰稀土矿相似,属富集中重稀土元素的中钇富铕型。老挝稀土资源主要分布于北部的川圹省和华潘省,预计两省稀土资源总量可达到60万t。随着老挝稀土政策的开放和中国稀土战略的逐步完善,投资开发老挝稀土资源,建立稀土资源的海外战略基地,可以长期稳定地支撑中国对离子吸附型稀土资源的需求,同时也可以为加强两国合作、共建中老命运共同体做出突出贡献。

东营凹陷孔一段“红-灰”岩层旋回沉积记录:以王家岗地区王46井为例
年涛, 姜在兴, 刘惠民, 黄壹铭, 邓有根, 孟嘉轶, 李扬
2022, 41(3): 32-43. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0072
摘要:

渤海湾盆地东营凹陷始新统孔店组一段(孔一段)发育了垂向叠置的“红-灰”组合岩层,并呈现出一定的旋回沉积特征。为了深入了解该地层的沉积过程及其对古气候变化的响应,研究以东营凹陷王家岗地区重点探井王46井为例,基于年代地层格架的约束,利用岩心、录井和自然伽马测井曲线对孔一段进行了旋回沉积记录的研究,揭示了地层的旋回沉积过程。红层响应于洪水漫湖产生的漫湖泥和漫湖砂滩,而灰绿色韵律层属于间歇性湿润期的浅湖砂滩沉积,二者在垂向上突变接触。伽马曲线的连续小波分析和频谱分析表明该地层的沉积过程受控于米兰科维奇天文旋回的偏心率和岁差周期,造成的旋回地层厚度分别为39.4 m和6.9 m。通过对125 ka的偏心率周期进行带通滤波,建立了孔一段的“浮动”天文年代标尺。孔一段共记录了33个偏心率周期,判定的沉积时限约为4.13 Ma,地层的视平均沉积速率在0.236~0.408 m/ka之间变化。偏心率和岁差旋回对地层沉积的控制表现为偏心率为极大值时,间歇性湖泊沉积频繁发生,反之则以洪水漫湖沉积为主,同时岁差的极小值对应了间歇性湖泊沉积,反之则主要发生了洪水漫湖沉积。

马岭地区嘉陵江组沉积环境演化分析:来自沉积学和主微量元素的证据
欧阳柳芸, 贺琦, 刘昆, 杨巍, 毛凯楠
2022, 41(3): 44-53. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0095
摘要:

马岭地区位于贵州省兴义市,其沉积地层经历了二叠纪-三叠纪之交的沉积环境演化,是研究早三叠世沉积环境变化的理想地区。通过对马岭地区嘉陵江组的野外踏勘,以获得的实测剖面资料为基础,结合室内薄片观察,并根据14种主微量元素的结果,进而探讨其沉积环境的演变。马岭河剖面主要出露碳酸盐岩与碎屑岩,可分为四段,共取16件岩石样品进行送样分析,结合沉积相、古气候指标SiO2/Al2O3比值和古盐度指标,古水深指标CaO/MgO、Sr/Ba比值,可指示马岭地区在早三叠世经历了如下变化:①由异常炎热、干燥气候逐渐过渡为整体湿润的气候,这可能为早三叠世及后期生物复苏提供了适宜的气候条件;②发生浅海、深海的交替变化。嘉陵江组一~四段分别以开阔台地相、潮坪相、开阔-局限-开阔台地相、局限台地相沉积为主,每段的古盐度变化、海平面升降等现象,加上腹足、双壳等生物碎屑的局部出现,印证了该区早三叠世海洋环境异常多变,并具有多期次恶化-改善的演化过程。

东秦岭商丹地区富铷花岗伟晶岩脉矿化特征及其地质意义
朱伟鹏, 宋公社, 许锋, 杨文博, 吴鹏
2022, 41(3): 54-67. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0092
摘要:

花岗伟晶岩作为稀有金属矿产的重要来源,其矿化特征有待深入探讨。采用野外地质调查,室内镜下鉴定以及主量、微量和稀土元素含量分析相结合的方法,系统研究了东秦岭商丹地区资峪沟富铷花岗伟晶岩脉的岩石学和地球化学特征。结果显示:资峪沟花岗伟晶岩脉主要集中产出于丹凤岩群中,经综合评价后圈定出14条出露的富铷脉体,依据石榴石含量和岩石蚀变类型可将其划分为微斜长石花岗伟晶岩、富石榴石微斜长石花岗伟晶岩、云英岩化微斜长石花岗伟晶岩、云英岩化富石榴石微斜长石花岗伟晶岩与硅化微斜长石花岗伟晶岩5种类型;资峪沟花岗伟晶岩脉总体显示为过铝质,富集Rb、高场强元素(HFSE)和重稀土元素(HREE),亏损Ba, Sr和Ti,其中少含或不含石榴石且未发生蚀变的花岗伟晶岩脉通常具有较高的Rb含量,因此,可以将原生微斜长石、石榴石及次生白云母、石英作为标型矿物来综合判断花岗伟晶岩脉的铷矿化程度;资峪沟花岗伟晶岩脉的形成时代明显晚于宽坪花岗岩体,二者的地球化学特征存在显著差异,经综合分析得出花岗伟晶岩脉并非由宽坪花岗岩体的岩浆演化而来,其母岩可能位于宽坪花岗岩体下方的更深部位。

基于不同地质模式下稠油油藏变速驱波及规律实验研究
朱义东, 戴建文, 王亚会, 涂乙, 马肖琳
2022, 41(3): 68-76. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0048
摘要:

南海东部海相砂岩稠油油藏普遍具有胶结疏松、强底水、隔夹层分布复杂、采出程度低等特点,现有的常规水驱油实验无法准确描述稠油单井波及规律。基于PY油田稠油地质油藏特征,设计了改进的底水平板水驱物理模拟实验,考虑储层韵律、隔夹层发育规模以及提液时机,综合研究单井的波及规律和稠油采出程度。实验结果表明:①均质韵律和正韵律储层发育隔夹层,将原来的底水驱动变为次生边水驱动,发育隔夹层井距越长,对底水锥进抑制作用越强,同时,受重力分异作用,多次控幅提液后,可将下部过渡带、中上部中、小孔喉内以及隔夹层附近的剩余油受效驱替出来,能提高单井波及系数。其中,特高含水期采取4级变速控幅提液后波及系数总体可提高34.1%~54.9%;Z1680均质韵律储层和Z1610正韵律储层通过多次控幅提液,实际日产油提高至提液前2~3倍,生产效果良好。②对于极差为5~10的反韵律储层,顶底部渗透性差异大,易在顶部形成高渗通道,层内隔夹层发育长度和提液方式变化,对波及范围影响不大,Z1640反韵律储层通过多次控幅提液,生产效果变化不明显。研究成果可为不同地质模式稠油油藏产液结构优化以及提液方式制定提供解决方案。

珠江口盆地番禺YZ气田群多因素影响下低幅构造的精细研究
汪生好, 李黎, 王要森, 杨小江, 刘振, 夏晓燕, 蒋玉婷
2022, 41(3): 77-84. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0086
摘要:

珠江口盆地YZ气田群位于陆架边缘区域,气藏埋深大于3 000 m,构造研究面临水深变化大、表层低速泥岩厚度变化大、小范围浅层气等多种因素影响的问题,气藏顶界深度精细预测难度大,给气田开发方案实施带来风险。针对该问题提出一种处理解释一体化的研究思路: 首先,沿目的层及其上部地震反射标志层横向加密拾取地震速度谱,提高速度分析的精度;其次,利用已钻井合成地震记录标定后的速度对地震速度进行宏观校正,消除井震速度系统误差,应用校正后的速度进行时深转换,得到初始深度构造;通过相关性分析法明确井点处剩余误差的主要来源,以相关性趋势面为约束,结合井点剩余误差编辑误差网格以校正初始深度构造。最后,通过校正井点残差得到较高精度的深度构造。气田开发的实践表明,该方法预测的构造深度和开发井实钻深度的误差由原来的10~40 m降至10 m以内,成功提高了目标区构造预测精度,有效指导了该区开发井的设计和实施,降低了气田开发的风险。因此,对于类似地质条件下油气田,其构造精细研究不单是唯数据驱动的速度分析及偏移成像,认清构造影响因素并予以消除也是关键。

中国东部典型裂谷盆地构造活动特征及演化: 以松辽盆地孤店断陷为例
王向东, 王任, 石万忠, 唐大卿, 徐立涛, 冯芊
2022, 41(3): 85-95. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0089
摘要:

孤店断陷为松辽盆地南部深层天然气勘探的有利区带,同时也记录了中国东部中-新生代板块运动和盆地演化的丰富信息。利用钻测井资料及高分辨率三维地震资料,并结合区域构造背景,对孤店断陷的地质结构及构造演化特征进行分析。结果表明孤店断陷在纵向上可以划分为基底构造层、下构造层、中构造层及上构造层。由于受到晚中生代以来太平洋板块向东亚板块的俯冲作用及区域构造应力场的影响,孤店断陷的构造演化过程可以划分为断陷期、断坳转换期、稳定坳陷期及构造反转期。孤店断陷的边界大断层(孤店断层)在断陷初始发育期(火石岭组-沙河子沉积期)表现为6段走向各不相同的小型孤立断层,在断陷晚期(营城组沉积期)经过生长、连接而形成统一的断陷边界,并在断坳转换期(登娄库组-泉头组沉积期)和坳陷期(青山口组-嫩江组沉积期)发生广泛而强烈的张扭活动,以及在构造反转期(嫩江组沉积末期)发生强烈反转和分段差异逆冲活动。研究结果可以为松辽盆地以及中国东部地区的构造活动及演化研究提供参考,并进一步指导油气勘探。

泥岩与页岩特征辨析
蔡毅, 朱如凯, 吴松涛, 刘畅
2022, 41(3): 96-107. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0084
摘要:

细粒沉积岩类型复杂,原因是其定义基于结构粒度概念,缺乏对矿物成分的有效约束,加之,不同学者是在不同尺度下对构造现象进行描述,使得细粒沉积岩缺乏较为科学、系统的分类。为辨析泥岩与页岩的特征,通过大量调研国内外沉积学教材及相关文献发现:细粒沉积物(粒径小于62.5 μm)的概念自20世纪30年代进入人们的视野,后被广大研究人员广泛接受,且大多数学者普遍认为可依据粒度大小,进一步将细粒沉积物划分为黏土级颗粒(粒径小于3.9 μm)和粉砂级颗粒(粒径介于3.9~62.5 μm之间)。但是,国、内外沉积学界对细粒沉积物“泥”(泥级颗粒)的粒径划分不同,欧美学者一般将“泥”界定为粒径小于62.5 μm,包括黏土级颗粒与粉砂级颗粒。在我国,自20世纪50年代开始,沿用了前苏联的方案,“泥”的粒径对应黏土级颗粒即小于3.9 μm,这一分歧是导致泥岩与页岩等概念使用混乱的根本原因。概而言之,固结的泥岩具有与页岩相同的粒级结构和组分,但是不具备页岩的“纹层”或“页理”构造特征;辩证而言,“纹层”强调沉积过程所形成的垂向层理差异,而“页理”则是成岩过程受风化作用影响形成的力学薄弱面。从泥岩和页岩的矿物组成看,存在石英和长石硅质矿物、黏土矿物,碳酸盐矿物的混合沉积作用的影响,需要从沉积成因出发,结合构造特征,综合矿物类型、有机质丰度和颗粒来源等因素对泥岩和页岩进行岩性岩相分类。实践表明,页岩油气的开发动用需要地质工程一体化协同,辨析泥岩和页岩的特征差异性对产层优选具有重要意义。

中扬子地区上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩纵向非均质性及主控因素
王川, 董田, 蒋恕, 张钰莹, 杨柳青, 梁兴, 王高成
2022, 41(3): 108-121. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0053
摘要:

中扬子地区上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩在纵向上具有较强的非均质性, 影响着页岩储层含气性以及后期的可压裂性。本研究综合测井曲线、钻井岩心、薄片观察、有机碳测试、X衍射矿物测试以及主微量元素测试, 在建立研究区页岩等时地层层序格架的基础上, 剖析该套页岩在有机质丰度、矿物组分、页岩岩相等方面的非均质性特征, 结合恢复的古气候和古环境信息, 揭示控制非均质性的主控因素。研究结果表明: 五峰组-龙马溪组一段页岩识别出2个三级层序, 其中五峰组划分出海侵体系域(TST1)和高位体系域(HST), 龙马溪组一段划分出海侵体系域(TST2)和早期高位体系域(EHST)。海侵期页岩硅质含量高, 黏土含量较低, 有机碳含量高, 主要发育硅质页岩相和含黏土硅质页岩相; 早期高位域期, 页岩发育粉砂质条带和透镜状层理, 黏土含量较高, 有机碳含量较低, 主要发育含硅黏土质页岩相。古气候指标(CIA、Rb/Sr)、古生产力指标(Cu/Al、P/Al)、氧化还原条件指标(MoEF、UEF)以及陆源输入(Ti)指标在垂向上的变化表明研究区在海侵期具有较高古生产力, 缺氧的沉积环境、低陆源输入以及相对干燥寒冷的气候条件, 而高位体系域期, 研究区表现为古生产力较低、弱还原-氧化的沉积环境、高陆源输入以及相对温暖潮湿的气候条件。火山活动、底流作用、古气候、古生产力、氧化还原条件以及陆源输入是研究区五峰组-龙马溪一段页岩纵向非均质性的主控因素。最后通过与上扬子地区页岩层段参数对比, 发现研究区主要具有埋藏深度较深、富机质页岩层段明显偏薄、含气量偏低, 脆性矿物含量偏多等特征。

克拉通盆地盆缘致密气藏封堵模式: 以鄂尔多斯盆地北缘杭锦旗地区盒1段为例
张威, 曹强, 陆永潮, 李良
2022, 41(3): 122-131. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0075
摘要:

克拉通盆地大面积致密砂岩气藏边界带上的气水分布往往远比盆地内部复杂, 圈闭类型多样, 气藏上倾方向封堵模式尚存在争议。本研究以鄂尔多斯盆地北缘杭锦旗地区二叠系盒1段气藏为例, 对比分析不同区带典型河道砂体厚度、岩相组合、砂体叠置关系、储层物性及横向宏观非均质性等多因素差异分布特征及其对气藏分布的控制作用, 最终建立杭锦旗地区不同构造带内盒1段气藏封堵模式。研究表明, 研究区自西向东发育3种河道沉积模式, 分别是西部缓坡区浅水辫状河模式、中部陡坡区冲积扇-辫状河模式、东部深水道模式, 3种沉积模式控制了河道上倾方向储层宏观非均质性差异, 这种宏观非均质性变化是研究区致密砂岩气藏上倾方向封堵的主控因素。根据研究区上倾方向储层变化与圈闭类型关系, 划分了3种天然气封堵模式: 西部缓坡区岩性封堵模式、中部陡坡区地层-岩性封堵模式、东部岩性-构造过渡封堵模式。3种天然气封堵模式构成了鄂北盆缘盒1段大面积天然气连续成藏区的边界, 同时控制了不同类型圈闭分布与天然气富集。

强制水退背景下湖盆古水深变化特征探讨: 以涠西南凹陷西部渐新世早期湖盆为例
邹敏, 孙莉, 王鹏, 严曙梅, 何维领, 赵刚, 卢志远
2022, 41(3): 132-139. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0070
摘要:

强制水退在地质历史时期普遍存在, 但由于物源供应不匹配, 地质记录较少, 研究案例更少。以南海西北部北部湾盆地涠西南凹陷渐新世早期涠四段湖盆为研究对象, 利用地震反射结构法开展了湖盆古水深恢复研究, 明确了强制水退背景下古水深变化特征, 并进一步探讨了利用三角洲前积结构法研究古水深的恢复方法。研究表明, 渐新世早期涠四段沉积时, 涠西南凹陷物源充足, 周缘发育大型下切河谷, 凹陷内发育大型斜交前积反射结构, 具有典型的强制水退特征, 形成了较大规模的强制水退体系域。通过对典型前积剖面的精细解剖, 识别出了强制水退体系域中的6个典型前积反射层。结合地震、钻井与砂泥岩压实系数, 恢复出湖盆古水深介于111.2~286.5 m, 平均为218.5 m。自湖盆边缘向中心方向, 前积层的高度和倾角呈先缓慢增大后快速减小特征, 表明湖盆古水深具有相似的变化特征。其中水深方面早期在230 m左右, 至中晚期逐步加深至280 m左右, 末期快速下降至110 m, 相较最大水深变化幅度达61.5%;前积层倾角早期在10°左右, 至中期达14.5°后逐步下降, 末期快速变化至2.9°, 倾角变化幅度达79.8%。结合区域地质研究认为涠四段沉积时经历的地质时期小于2 Ma, 古水深与前积层倾角在不到2 Ma内快速剧烈变化, 与强制水退特征基本一致, 印证了地震反射结构的响应特征。从理论模型和恢复参数优化方面探讨了利用三角洲前积结构进行古水深恢复的可行性与未来研究方向。上述研究成果为丰富和完善强制水退背景下湖盆古水深变化特征的认识提供了重要参考。

常规测井气测资料在H油田K油藏碳酸盐岩储层流体识别中的应用
张攀, 刘红岐, 王伟俊, 辛炯垄, 孙扬沙
2022, 41(3): 140-149. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0062
摘要:

K油藏是中东伊拉克H油田重要的油气产层, 储层裂缝基本不发育, 储集空间主要为基质孔隙和溶孔, 渗透率极差范围大, 孔渗相关性较差。储层厚度大, 层间非均质性极强, 使得仅依靠常规测井资料和传统的测井评价方法来评价该区域碳酸盐岩储层流体性质识别效果差, 针对该问题, 进行H油田K油藏流体识别研究。通过分析常规测井资料发现, 深浅电阻率比值可以较好地划分水和烃类。在分析总结气测全烃曲线的形态特征及所对应的储层流体性质基础上, 发现气测曲线对于不同流体性质形态差异明显, 因此考虑利用气测曲线进行水和烃类进一步划分。统计发现重烃比值和烃气密度指数可以较好划分油水同层和水层, 为了定量表征识别过程建立水层-油水同层气测曲线识别法(ECR1), ECR1大于0为油水同层, 反之为水层。以烃气湿度指数、轻烃比值、挖掘效应可以较好划分气层和油层, 以此为基础建立气层-油层气测曲线识别法(ECR2), ECR2大于0为气层, 反之为油层。以该模型对H油田K油藏13口井38个小层的应用表明, 其识别符合率达到81.58%, 识别精确度高, 能满足研究区实际需要。通过建立的气测曲线识别法(ECR)模型, 在H油田K油藏取得较好应用效果, 可为本区块后续勘探开发具有一定借鉴意义, 同时也可以为国内外类似碳酸盐岩储层流体识别提供参考。

乌石东区成岩演化数值模拟与孔隙度预测
杨丽, 覃利娟, 彭志春, 甘永年, 晁彩霞
2022, 41(3): 150-157. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0069
摘要:

乌石东区已发现的商业性油田主要形成于复杂陆相沉积环境, 受构造、沉积和成岩作用综合影响, 储层非均质性强, 油藏渗流特征复杂, 直接影响着油田的开发方案制定。因此, 有必要开展储层物性主控因素分析, 从理论上和技术上实现甜点区预测。研究采用成岩数值模拟的方法, 基于成岩环境参数, 应用化学动力学模型, 通过对镜质组反射率、古地温、伊/蒙混层中蒙皂石层含量和石英自生加大的模拟, 加权平均得到成岩指数。根据成岩指数的变化对储层成岩阶段及孔隙度横向展布规律进行预测。模拟结果表明, 乌石东区成岩阶段主要为中成岩A1-A2期, 凹陷中心成岩作用较强, 向北逐渐减弱。综合沉积、成岩等认识, 建立孔隙度预测模型, 对孔隙度进行平面预测, 预测结果表明: 顺物源方向, 随埋深增大, 储层物性变差, 同成岩作用变化趋势一致。

内蒙古克什克腾旗毛盖吐锡矿点LA-ICP-MS锡石U-Pb年龄及地质意义
蒋斌斌, 邹滔, 祝新友
2022, 41(3): 158-165. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0068
摘要:

毛盖吐锡矿点为北京矿产地质研究院在大兴安岭南段新发现的矿点, 位于内蒙古克什克腾旗境内。矿点地处大兴安岭中南段多金属成矿带, 矿化类型为锡石石英脉型。矿石矿物主要为锡石和少量闪锌矿、方铅矿、黄铜矿以及银的矿物, 脉石矿物主要为石英以及少量的萤石。该矿由于首次发现, 研究程度较低, 关于其矿床成因、成矿时代等规律尚不明确。大兴安岭中南段多金属成矿带上发育多个锡多金属矿床, 目前的研究表明这些锡多金属矿床的成矿年龄多集中在早白垩世, 成因与早白垩世花岗岩相关。为了研究毛盖吐锡矿与区域锡多金属成矿作用的联系, 开展了对毛盖吐锡矿点成矿时代的研究, 本研究选取1件石英脉型锡矿石样品进行LA-ICP-MS锡石U-Pb定年, 获得锡石的207Pb/206Pb-238U/206Pb谐和年龄为130.2±3.4 Ma(MSWD=2.9), 表明毛盖吐锡矿点形成于早白垩世, 这与区域上主要的锡多金属矿床成矿时代一致, 说明在大兴安岭中南段寻找锡多金属矿床拥有很好的前景。

珠江口盆地阳江东凹文昌组泥岩稀土元素特征及其地质意义
石创
2022, 41(3): 166-172. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0067
摘要:

沉积岩中的稀土元素具有良好的化学稳定性, 能够较好保存原始沉积记录。为了揭示阳江东凹文昌组发育时期的物源区物质来源、构造背景和沉积环境, 选取凹陷内Y-1井文昌组泥岩样品进行元素测试, 系统分析研究区文昌组泥岩稀土元素地球化学特征。结果表明, 文昌组泥岩稀土元素含量高, 轻稀土元素相对富集, Eu为明显负异常, Ce为微弱正异常特征。文昌组物质来源以花岗岩为主, 含有少量沉积岩, 沉积源区为被动大陆边缘构造背景。CeanomδCe参数指示文昌期水体处于还原环境, 为优质烃源岩发育提供良好的保存条件, 纵向上水体还原性演化规律为: 强→弱→强→弱, 与文昌组泥岩TOC变化趋势一致。

水平开发井在海上油田储量评价和开发生产中的应用
洪浩, 戴建文, 王华, 宋刚, 黄余金, 刘振, 廖意, 涂乙
2022, 41(3): 173-179. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0076
摘要:

海上油田开发初期由于钻井少, 资料录取有限, 且缺少动态资料, 油田储量认识存在较大不确定性, 随着开发程度的提高, 往往会出现储量与产量之间的矛盾, 而储量再评价是解决这种矛盾的重要方式。为提高开发效率, 缩减成本, 海上油田更多以水平井开发, 受井型的影响, 开发阶段资料录取往往受限, 因此新增水平井资料成为油田储量再评价中获得新的地质油藏认识以及提高储量估算精度的关键。为进一步获得可靠的储量评价结果, 解决油田的动静态矛盾, 笔者在分析珠江口盆地储量变化主控参数的基础上, 根据水平井钻井特征, 充分挖掘水平开发井在提高主控参数精度上的作用。分析结果显示含油面积和有效厚度在储量评估中的不确定性最大, 是引起储量变化的两个主控参数, 水平开发井在提升油田产能、确定有效厚度下限、微构造研究、岩性边界以及流体界面识别等方面具有较好的作用, 在资料录取有限的情况下, 利用水平开发井能有效提高主控参数精度, 获得相对合理的地质储量, 解决油田生产动态矛盾的同时, 也为油田后期挖潜指明方向。南海东部多个油田的应用实例也证实这一认识。

渤海湾盆地渤中凹陷古近系烃源岩生物标志物特征及其地质意义
黄谦, 陈容涛, 彭晓波, 李新琦, 王宁
2022, 41(3): 180-192. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0085
摘要:

渤中凹陷位于渤海湾盆地中东部, 主要发育沙三、沙一和东三段烃源岩层, 具有良好的油气勘探前景, 前期对渤中凹陷有机地球化学特征的研究主要基于岩屑样品, 对岩心样品生物标志物特征的研究比较薄弱。本次研究综合利用岩心和岩屑样品, 通过有机碳、岩石热解、氯仿沥青"A"、族组分饱和烃色谱-质谱等有机地球化学分析测试, 重点对渤中凹陷古近系东营组三段和沙河街组一段、三段烃源岩的有机质丰度、类型、成熟度及母质来源与沉积环境进行研究, 明确了渤中凹陷三套泥页岩的地球化学特征及发育控制因素, 并建立了区分3套烃源岩的典型生物标志化合物组合特征, 以期望为进一步厘清该区域优质烃源岩发育模式及时空分布提供一定的理论依据, 进而有利于该区油气的勘探。研究结果表明: 3套烃源岩的生烃潜力具有显著差异, 沙三段>沙一段>东三段。沙三段烃源岩有机质丰度最高, 为好-极好烃源岩, 有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型, 处于成熟阶段; 沙一段次之, 为中等-好烃源岩, 有机质类型为Ⅱ1-Ⅱ2型, 整体处于成熟阶段; 东三段稍差, 为中等烃源岩, 有机质类型以Ⅱ1-Ⅱ2型为主, 处于低熟-成熟阶段。岩心样品的生物标志化合物中姥植比(Pr/Ph)、伽马蜡烷指数(Ga/C30H)、C27-C28-C29规则甾烷含量、4-甲基甾烷指数(4-MS/C29甾烷)等参数表明母质输入和沉积环境是控制3套湖相烃源岩差异的主控因素, 淡水藻源输入和良好的保存条件是沙三段优质烃源岩发育的关键, 低等水生生物输入和强还原的保存条件是沙一段优质烃源岩发育的关键, 混源输入和良好的保存条件是东三段优质烃源岩发育的关键。

海上高-特高含水期稠油油藏提高采收率实验研究
张伟, 戴建文, 王亚会, 涂乙
2022, 41(3): 193-199. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0065
摘要:

为了探索高-特高含水期稠油油藏不同提液方式下提高剩余油采出程度的机理, 设计不同提液方式、不同原油黏度下的海相砂岩稠油油藏驱替实验, 采用在室内搭建长岩心物理模拟实验, 研究高含水期、特高含水期时不同提液方式、原油黏度等因素对提高采收率的影响, 结合核磁共振成像和T2图谱研究不同注水方式下剩余油分布。研究表明, 提液相比于恒定低速驱, 可提高11%左右的采出程度; 以驱替至含水率大于99%作为驱替结束条件, 高含水期油藏通过多次控幅提液采出程度最高; 岩心低速水驱至特高含水期后, 岩心核磁共振图像饱和度明显降低, 随着驱替的进行, 孔隙度分量逐渐降低, 即剩余油逐渐减少; 高含水期多次提液对不同孔径动用程度比一次大幅提液效果好, 微孔、小孔和中孔均有不同程度波及, 整体采出程度提高17.01%, 其中, 中小孔导致采出程度提高13.31%, 占提高幅度的78.2%;特高含水期, 多次提液比一次大幅提液原油采出程度提高9.2%, 其中中孔采出程度的提高作出主要贡献, 占提高幅度的97.2%, 微小孔波及程度较小。研究成果可为高-特高含水期稠油油藏提高采收率提供技术支持。

工程地质与地质灾害
不同冷却方式下高温花岗岩巴西劈裂及声发射特性试验研究
王亚超, 窦斌, 喻勇, 郑君, 田红, 刘贺娟
2022, 41(3): 200-207. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0028
摘要:

干热岩地热开发中的钻井、储层压裂及热交换等环节均涉及高温岩石冷却的问题,为揭示其中岩石损伤演化规律,基于巴西劈裂试验和声发射技术,研究了不同高温及冷却方式对花岗岩抗拉性质的影响。结果表明:①25~600℃下花岗岩抗拉强度随温度升高而下降,遇水冷却使抗拉强度进-步下降并使其开始大幅下降的温度阈值提前到200,500℃后抗拉强度对遇水冷却更敏感。②荷载达到峰值,声发射累计振铃计数突增,岩样内形成断裂区;受遇水冷却影响,岩样的振铃计数峰值和能量峰值有所下降,间接反映岩石内裂纹更发育,200~300℃时降幅均较大,300℃时和500℃后花岗岩对热处理方式较敏感。③花岗岩破裂面随温度升高由平整向粗糙曲折变化,由脆性向延性转变,遇水冷却促进岩石破裂并促使脆性向延性转变的温度区间提前。研究结果为地热开采中高温岩石的稳定性评价提供理论参考。

喀斯特地区不同岩土组构对岩溶碳通量的影响
罗维均, 杨开萍, 王彦伟, 陈佳, 贾玉鹤, 王世杰
2022, 41(3): 208-214. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0088
摘要:

我国南方喀斯特地区岩石裸露率高、土层浅薄且分布不均,这种特殊的岩土组构如何影响水文过程对于准确估算岩溶碳通量具有重要意义。水化学径流法是计算流域尺度岩溶碳通量的常用方法,其中流域面积和流量作为2个重要参数在喀斯特地区往往难以准确获取。在普定喀斯特生态系统观测研究站设计了一组岩土比(1:1和4:1)和一组土层厚度(5,20,100 cm)共计5种岩土组构的模拟试验场。通过一个完整水文年的流量和水化学监测,定量研究了岩石裸露率和土层厚度对水文过程以及岩溶碳通量的影响。研究结果表明,5个模拟试验场岩溶碳通量平均值为(17±3) gC/m2/a,受渗漏量控制,雨季(5-10月)约占95%;岩石裸露率(2组岩土组构之间)对渗漏量的影响可达14%,且随着岩石裸露率增加,入渗系数也相应增加;土层厚度对渗漏量的影响仅在1%~2%之间。此外,对8个野外流域观测数据的分析发现,入渗系数与岩溶碳通量的相关性最为显著,说明入渗系数是喀斯特地区不同岩土组构地质背景影响和控制岩溶碳通量的主要因素,同时这种影响可能随降雨量变化而变化,即入渗系数并非常数。

矩形顶管管周差异摩阻力对地层纵向水平位移的影响
兰彬, 张鹏, 张云龙, 闫雪峰
2022, 41(3): 215-221. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0031
摘要:

矩形顶管施工过程中管周摩阻力是引起周围土体扰动的重要影响因素。为了更加准确地预测矩形顶管施工对地层位移的影响,结合管节受力分析和泥浆运动规律,假定“U”字形泥浆套状态,基于弹性力学Mindlin解建立土体水平位移计算公式,对正面附加应力、管周摩阻力等因素引起的地层纵向水平位移进行计算,最后与苏州某矩形顶管工程实测值进行对比分析。结果表明:在顶管机头顶进穿过某一断面前,正面附加应力对周围土体的影响大于管周差异摩阻力,而在穿过该断面后,由于管节数量的增多以及已穿过部分的管节管周摩阻力产生的“拉力”作用,后者的累计影响占比逐渐大于前者;管周差异摩阻力情况下比管周均一摩阻力情况下的计算值更贴近实测值,预测效果更好。

基于灰色马尔科夫模型的地基承载力预测
陈飞宇, 董利飞, 王苗, 王凡顺
2022, 41(3): 222-227. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0073
摘要:

地基是工程建设的基础,其承载力计算和预测十分关键,决定着建筑工程上部结构的安全性与稳定性。为实现小数据量、短周期、较高精度的地基承载力预测。本研究提出以地基静载试验数据为依据,利用灰色模型进行计算,结合马尔科夫优化,建立灰色马尔科夫预测模型,预测固定荷载作用下的地基沉降,进而明确相应沉降下的基地承载力。同时,将该模型与传统的灰色GM(1, 1)模型、指数曲线拟合模型进行对比,分析3种模型的优劣。结果表明,案例一中,静载试验下的地基承载能力完好,灰色马尔科夫模型、GM(1, 1)模型、指数曲线模型预测值与实测值的平均相对误差依次为1.55%,3.80%,10.22%,灰色马尔科夫模型精度最高,更契合地基静载试验,能准确有效地明确地基承载力;案例二中,地基在静载试验下发生破坏,破坏前灰色马尔科夫模型预测值与实测值的平均相对误差仅为0.5%,预测效果良好。破坏时,地基沉降迅速增加,加载点模型预测值与实测值的相对误差出现异常,骤增至26.29%,以此可判断破坏前一级加载序列荷载为该地基的极限承载力。运用此模型指导地基静载试验,在保障工程施工安全的前提下,相邻试验点可以适当减少静载试验次数,节约工程施工成本,为信息化地基静载试验提供一个新的计算工具。

环境地质与水文地质
微生物参与下高氟区沉积物中氟的迁移行为
张玉贤, 甘义群, 周肖瑜, 姜翠杰, 高旭波, 李成城
2022, 41(3): 228-235. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0078
摘要:

氟是自然界广泛分布的非金属元素,也是人体必须的微量元素之一。环境微生物作为自然界中物质迁移的主动力之一,积极地参与着多种元素的水文生物地球化学循环。研究微生物参与下沉积物中氟的释出行为,对深入理解环境氟迁移行为具有重要意义。以山西运城高氟区沉积物样品为代表,采用野外沉积物调查采集、室内环境地球化学分析和微宇宙培养实验等研究手段,从环境生物地球化学作用的角度探讨了微生物介导下沉积物中氟的迁移释出行为。研究证明,高氟区沉积物总氟质量分数介于206.2~781.0 mg/kg之间,主要含氟矿物为长石、云母、方解石、绿泥石、角闪石等。培养条件下,溶液中的氟质量浓度与微生物生长曲线呈现良好的一致性;在培养初期,溶液中的氟质量浓度迅速上升,而后逐渐缓和,14 d后呈下降趋势。其中,黏土类沉积物的释氟量较大,砂土类沉积物释氟量较小。有、无碳源对照培养说明,沉积物中一定量的碳源可被微生物代谢利用,但碳源不是影响微生物在此环境中作用的主要因素。研究证明,原生微生物代谢活动可以显著促进沉积物中氟的迁移释出,微生物作用下不同岩性沉积物中氟的释出特征也有显著的差异,本研究工作有助于进一步丰富环境氟循环的理论认识。

硫对地球表层生态系统中镉迁移转化影响的研究进展:以土壤-植物系统为例
张敏, 胡学玉, 胡晓晓, 王子劲, 曹坤坤
2022, 41(3): 236-245. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0089
摘要:

硫作为植物体内蛋白质、多种酶和其他生理活性物质的重要组成成分,具有不可替代性,是作物生长必需营养元素。由于硫元素的化学特征及其特殊的生理功能,使得硫在地表生态系统的迁移转化过程中与重金属元素镉的生态环境效应产生一定的耦合作用,并直接或间接影响镉在土壤-植物系统中的迁移和累积。在一定土壤环境条件下,硫通过价态变化直接与重金属元素镉发生作用,影响镉的生物有效性; 另外,硫可通过影响植物根表铁锰胶膜的形成改变镉在土壤中的迁移性; 其次,借助植物体内有机硫化合物的合成间接影响镉在植物体内不同部位的迁移与积累。目前硫对土壤-植物系统中镉迁移积累影响的研究结果不尽一致,两种元素的相互作用存在多向性和复杂性,这可能与土壤环境条件、植物根际微域差异等因素有关,且相关综述性的工作较少。因此,本研究综合国内外相关研究,介绍了硫与镉在土壤-植物系统中的交互作用,并分析了硫影响下镉在土壤-植物系统中迁移累积的相关机制及成因,为硫素及其化合物应用于重金属镉污染农用地土壤的治理及其安全利用提供参考。

鄂西和尚洞石笋500年生长周期及其对区域水文变化的响应
张翠贞, 朱宗敏, 丁建宇, 石太衡
2022, 41(3): 246-253. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0083
摘要:

洞穴石笋是目前高分辨率古气候研究的重要载体,拥有丰富的物理、化学及微生物类古气候重建指标。其中,与环境关系密切的石笋生长速率因具有数据采集简便、快捷、经济等优点而应用广泛,但由于影响因素复杂,其气候指示意义仍存在较大的不确定性。本研究利用前人高分辨率年代数据建立了鄂西和尚洞HS4石笋8.8 ka BP以来的生长速率序列,发现,该石笋在8.8~5.0 ka BP之间生长速率低于整根石笋的生长速率,其平均值仅为236 μm/a,而5.0 ka BP以来生长速率较之前增加1.5倍,平均达到334 μm/a。我们发现,从表象上,石笋生长速率在千年尺度上的变化趋势与指标重建的区域夏季风强度呈负相关关系,但与厄尔尼诺事件的发生频率呈正相关关系。频谱分析显示该石笋的生长速率变化呈500年周期特征,与太阳活动周期及其与厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)活动共同影响下的区域强降水事件发生周期一致,且在部分时段两者呈同相位变化,即强降水频繁时期该石笋的生长速率更快。结合区域温度、水文特征、季风强度以及古El Niño事件发生频率记录,本研究认为HS4石笋的生长速率主要响应太阳活动及ENSO活动控制下当地有效降水量的变化,即降雨量大(小)则生长速率高(低)。

新技术新方法
基于CT扫描红层砂岩孔隙多标度分形维数的确定方法
张子涵, 魏文, 张杰, 贾洪彪
2022, 41(3): 254-263. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0066
摘要:

岩石作为一种典型的多孔介质,其内部孔隙结构、形态特征极为复杂,运用常规线性系统内参数描述较为困难,因而采用非线性系统内分形维数这一参数来定量表征孔隙结构的非线性分布特征较为合适。岩石内部孔隙结构分布具有统计意义上的分形特征,因此分形维数的确定对于定量表征孔隙结构分布规律,以及揭示岩石各种力学行为与物理力学指标有着重要意义。将图像处理与阈值分割、分形理论和数理统计相结合,针对CT扫描切片图像,三维重建孔隙结构空间分布模型,计算Hausdorff测度空间下孔隙结构分布盒维数与集束维数。同时,针对孔隙结构空间分布复杂程度的定量表征,提出体素盒维数与圆柱体空间集束维数假想,并通过多种数理统计方法进行假设检验。最后,指出孔隙结构分布是一种多标度分形模型,仅仅单个维数无法描述其全部细节特征,需采用多重分形谱来更为全面表征孔隙分布的细观特征。研究结果表明,Hausdorff测度空间下的平面盒维数可较为全面表征平面孔隙分布特征,但对于针对灰度CT图像构建的体素盒维数可替代传统意义下定义的盒维数,在细观尺度下能更可靠、准确、全面地定量表征孔隙体积分布规律; 集束维数实质是用来定量表征孔隙位置分布规律,若等于欧氏维数,则表明孔隙位置分布具有随机性。

基于便携式X射线荧光光谱(PXRF)分析的西南印度洋脊龙角区沉积物地球化学找矿研究
廖时理, 陶春辉, 赵江南, 武泽龙
2022, 41(3): 264-272. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0068
摘要:

洋中脊热液活动伴生的多金属硫化物是未来重要的接替资源,但目前其勘查技术手段相对匮乏。便携式X射线荧光光谱(PXRF)是针对野外原位快速分析而发展起来的一项新技术,常被应用于岩石露头地球化学研究和土壤重金属污染评价。采用PXRF对西南印度洋脊龙角区的沉积物开展了化学组成分析,并通过元素的空间分布特征确定热液区可能产出的位置。结果表明,研究区的沉积物可能由钙质沉积物、基岩碎屑、热液组分等组成,部分沉积物具有较高的热液成矿元素含量,明显受到了热液活动的影响。通过面浓度-个数分形方法,确定Cu、Zn、Fe、Mn、As等主要成矿元素的异常下限。根据上述元素的空间分布特征,在研究区识别出了6处异常区,其中3处异常区与已知热液区相吻合,另外3处异常区可能代表了未发现的热液活动。上述工作为洋中脊多金属硫化物的勘查提供了新的思路。

碳酸盐岩古溶洞层级约束地质建模方法探讨:以塔河油田奥陶系某缝洞单元为例
张文彪, 段太忠, 何治亮, 赵华伟, 刘彦锋, 鲍典
2022, 41(3): 273-281. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0067
摘要:

碳酸盐岩地下古溶洞及其内部充填结构一直以来是地质建模的难点。综合地震、地质、测井等资料,提出了溶洞复合体、单一溶洞及溶洞内部充填结构3个层次逐级约束建模的思路,探索了基于多点地质统计学的溶洞内部充填结构建模方法。其中溶洞复合体属于较大尺度地质体单元,地震分辨率基本可识别,井震联合反演约束下采用截断高斯模拟方法建立溶洞复合体模型;单一溶洞是溶洞复合体的重要组成单元,属于中等尺度地质体单元,地震分辨率难以直接识别,基于大量露头实测数据,在溶洞复合体约束下采用基于目标的方法建立单一溶洞分布模型;溶洞内部充填结构属于小尺度地质体单元,地震分辨率很难识别,在单一溶洞约束下,尝试采用多点地质统计学方法建立溶洞内部充填结构模型。以上层级约束建模思路有助于提升地下古溶洞及其内部储集体地质建模的准确度,在塔河油田某缝洞单元测试中取得了初步效果,同时讨论了存在问题及攻关方向。该研究对于精细表征缝洞型碳酸盐岩油气藏具有指导和启示作用。

金牛火山岩盆地重磁异常综合分析及找矿预测
于炳飞, 罗恒, 李端, 徐江嬿, 陈松林, 李连支
2022, 41(3): 282-299. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0029
摘要:

长江中下游是我国重要的铁、铜、金等多金属成矿带, 其南端是鄂东南矿集区, 该区作为我国重要铁铜矿产地, 集中分布了若干富铁富铜矿床; 金牛火山岩盆地处在鄂东南矿集区西南区域, 与成矿带中多个矿区的成矿条件相似, 具有铁、铜、金等多金属矿找矿潜力。但金牛火山岩盆地具有较厚的岩浆岩和沉积岩盖层, 增加了找矿工作的困难, 需要加强技术手段的应用, 提升找矿预测效果。相邻矿集区开展的以重磁数据为主的地球物理资料综合分析工作, 为研究区构造特征分析与指导找矿奠定了良好的基础, 证明利用高精度重磁数据并结合其他地球物理资料进行综合分析解释, 可提取研究区构造格架特征、隐伏岩体和物性分布等信息, 从而推断盆地及其基底构造特征并提出找矿预测。本研究针对金牛火山岩盆地虽有找矿潜力但缺乏系统研究的问题及迫切需求, 基于实测和收集的地质与地球物理资料, 开展以重磁资料为主联合大地电磁(MT)数据的综合分析解释工作, 利用重磁异常线性信号提取、重磁异常数据多尺度分析、重磁异常反演和物性界面反演、以及电阻率成像等, 估算盆地基底深度, 圈定火山机构和隐伏岩体, 推测断裂分布、盆地边界及找矿远景区, 对于该地区基础地质调查及深部找矿预测工作具有指导作用和借鉴意义。

高压压汞与核磁共振技术在致密储层孔隙结构分析中的应用: 以鄂尔多斯盆地合水地区为例
卢振东, 刘成林, 臧起彪, 吴育平, 杨熙雅, 阳宏, 曾晓祥, 李闻达
2022, 41(3): 300-310. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0256
摘要:

孔隙结构制约着油气在储层中的储集能力和流动能力, 是研究致密砂岩储层的关键要素, 也是当前研究的重点和难点问题。以鄂尔多斯盆地合水地区上三叠统延长组长7致密储层为例, 结合高压压汞、核磁共振等分析技术, 对储层孔隙结构、可动流体参数之间的关系进行了深入研究, 主要取得以下认识: ①利用常规方法, 线性最小二乘法将核磁共振T2谱转换孔隙半径时, 这种通过线性关系得到的结果精度较低, 相关系数为(0.87~0.98)/0.92, 通过分形理论, 计算出压汞曲线对应的拐点, 进行分段换算出对应的T2, 以此为界限将核磁共振T2谱分段转换, 结果显示转化后曲线叠合程度高, 相关系数(0.97~0.99)/0.98;②通过分析流体可动性的影响因素, 岩石的物性具有直接的关系, 其中孔隙度更适合表征储层的储集空间大小, 相关性为0.9, 和可动流体饱和度的相关性更好; 孔隙结构特征参数与可动流体参数相关性较好, 致密的孔隙结构制约着流体的可动性。

基于多尺度纹理分类及矿物识别的ASTER地质填图
唐淑兰
2022, 41(3): 311-320. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0077
摘要:

遥感技术已经成为基础地质调查必不可少的手段。为提高地质填图效率及精度, 本研究提出了基于ASTER的岩性自动分类加主要和典型造岩矿物识别的填图方法。首先, 对ASTER数据进行主成分变换, 对选取的第一主分量采用Haar小波进行多尺度小波分解, 将小波系数的统计特征作为纹理特征, 构建纹理及光谱多维特征空间; 接着, 运用支持向量机(SVM)进行岩性分类; 同时, 根据光谱特征提取主要造岩矿物; 最后将主要造岩矿物叠加在分类结果上, 结合野外调查背景进行岩性填图。混淆矩阵结果显示光谱+小波纹理分类精度可以达到83.496 2%, 较光谱+灰度共生矩阵纹理分类精度提高了2.675 6%, 较光谱特征分类精度提高了6.318 9%。与最大似然法(MLC)分类相比, SVM分类精度提高了6.623 7%。矿物提取结果表明, 构造的提取指数可有效提取白云母、黑云母、方解石、角闪石等矿物。野外工作证明, 填图结果与野外调查结果的相关系数为0.7, 可见, 基于ASTER数据利用图像处理技术、机器学习算法及波段运算可作为植被覆盖较少地区有效的地质填图手段。

深部地热开采专栏
干热岩压裂建造人工热储发展现状及建议
解经宇, 王丹, 李宁, 王振宇, 付国强, 金显鹏, 明圆圆
2022, 41(3): 321-329. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0082
摘要:

能源是经济社会长期稳定发展的有力保障。同时, 我国也进入了生态文明建设的关键时期。为实现此目标, 亟需建设清洁、低碳、高效、多元的现代能源体系。干热岩型地热作为一种新兴的环境友好型资源, 有望推进能源结构转型。开发干热岩需要建立增强型地热系统, 其核心是向储层钻井并压裂形成一定规模的裂缝网络, 构建井间循环回路来提取热能发电。20世纪70年代以来, 多个发达国家先后进行干热岩资源开发尝试, 然而受到人工热储建造和诱发地震防控等关键技术的限制, 成功运行的EGS工程屈指可数。近些年来, 干热岩资源的优越性和规模化开发可行性进一步得到国际社会的认可, 投入建设的EGS数量总体上不断增加。水力压裂是建造人工热储的核心技术手段之一, 水力裂缝的形态直接决定了换热体积和取热效率。本文在分析国内外典型EGS压裂案例的基础上, 总结了干热岩水力压裂的工艺特点。此外, 结合几种较为流行的理论模型和我国首例EGS工程——共和盆地恰卜恰干热岩试采工程的实际情况, 简要阐述了干热岩压裂与诱发地震之间的关系。最后从压裂工艺、智能化开发、微地震监测矩张量反演等方面为干热岩水力压裂向更深层次发展提出建议。

广西干热型地热资源成因机制与赋存模式
孙明行, 张起钻, 刘德民, 孙兴庭, 林珊, 吴祥珂, 梁国科, 李玉坤, 管彦武, 李叶飞
2022, 41(3): 330-340. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0037
摘要:

干热岩(HDR)作为一种清洁、可再生的地热资源,所蕴含的地热能潜力巨大,极具开发前景和研究价值。为了向干热型地热资源生成理论研究及赋存条件分析提供案例,向干热岩成因机制、赋存模式的系统性总结贡献广西经验,选取地热资源丰富的钦州、合浦盆地为研究对象,采用区域地质调查、热物性测定、放射性元素测量、地热地球化学和地球物理勘查等综合性研究方法,对两个干热型地热资源潜力区的热源机制、运移和聚热模式进行了系统总结,即在有限的地质、地热井、热物性和大地电磁测深(MT)资料的约束下,初步建立密度、磁性、电性参数与基础地质认识有机统一的地质—地球物理模型和干热型地热资源赋存模型。结果表明:在地球内热的生成、演化理论制约下,钦州盆地以壳、幔物质上涌所形成的传导型热为主要热源,归属于强烈构造活动带—沉积盆地型干热型地热资源区;合浦盆地以“低速高导”局部熔融层为主要热源,以次级幔枝或热点为热源补给,归属于近代火山—沉积盆地型干热型地热资源区。研究结果为干热型地热资源的勘查提供了理论依据,对广西干热型地热资源潜力区的对比性研究和精细化评价具有示范性意义。

储层特征对水平井多裂隙增强型地热系统采热过程影响的数值模拟研究
刘恒伟, 肖鹏, 窦斌, 田红, 郑君
2022, 41(3): 341-348. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0081
摘要:

将石油天然气行业发展很成熟的水平井多裂隙开发技术用于增强型地热系统(EGS)可显著提高EGS的经济效益。本研究建立了三维EGS水平井多裂隙物理模型, 采用CFX模拟分析了在井间距以及裂隙间距等不同储层特征条件下EGS的运行性能, 揭示了不同储层特征对于EGS储层采热过程的影响机理。研究结果表明: ①裂隙间距是影响EGS工程运行寿命和开采率的关键因素, 在相同注水流量下, 较大的裂隙间距不易形成热穿透, 系统运行寿命更长, 但降低了储层开采率; 过小的裂隙间距易形成热穿透, 系统运行寿命短, 但开采率高。②井间距对裂隙中的流体流速影响显著, 随着井间距增加, 在相同开采时间下, 产流流体的温度不断升高, 系统的寿命也会随着井间距的增加而增加, 井间距的增大也意味着储层的体积也就更大, 从而有更多的热量可供开采, 因而提高了系统的运行寿命。研究结果可以为EGS储层的建造提供理论指导, 为实现商业化开采地热能做好理论准备。