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U同位素分馏行为及其在环境地球科学中的应用研究进展

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地学前缘 2024年第2期31卷 447-471页

作者：李茜朱光有李婷婷陈志勇艾依飞张岩田连杰中国石油勘探开发研究院北京100083

近年来,研究铀(U)及其同位素有关的地球化学指标在地球环境科学领域发挥着越来越重要的作用。为加快我国U同位素发展和应用,本文系统回顾了近20年来U及其同位素的地球化学行为、U同位素分析测试技术、U循环与地表U同位素组成、U同位素... 详细信息

近年来,研究铀(U)及其同位素有关的地球化学指标在地球环境科学领域发挥着越来越重要的作用。为加快我国U同位素发展和应用,本文系统回顾了近20年来U及其同位素的地球化学行为、U同位素分析测试技术、U循环与地表U同位素组成、U同位素分馏机理以及U同位素在环境科学领域的应用进展与技术壁垒。综述表明:U作为氧化还原敏感元素,在自然和人为活动中,U同位素存在显著分馏现象。U同位素已初步成功应用于示踪现代陆地表生环境系统中U的分布、迁移和扩散行为,重建地质历史时期环境与生命协同演化过程等地球环境科学领域。但总体而言,国内外U同位素研究工作仍处于起步阶段,多数局限于定性分析,在应用中也存在一些问题亟待解决,例如:特殊价态的U同位素仍无法测量,这制约了进一步对氧化还原过程中U同位素分馏机理的认识;地下水U污染处理手段缺失,表生沉积物的U同位素测试数据缺乏系统性和区域性,大气定量源计算解析模型还未完全建立;碳酸盐岩成岩过程中的U同位分馏机理尚不清楚,其分馏校正因子难以确定;黑色页岩包含海水和沉积物混杂的化学信号,难以准确扣除局部无效分馏信号;对非重大地质事件时期的关注较少导致无法恢复地球完整的氧化还原历史;U同位素高温地球化学分馏机理与应用基本处于空白等。未来,进一步改善U同位素测试技术,提高仪器检测分析精度,进行更系统的U同位素测试,建立各类型U同位素数据库,深化U同位素分馏机理认识,筑牢U同位素应用基石,尝试U同位素在更多领域的探索,以及将U同位素与其他氧化还原系统相关的示踪剂联合使用以提高示踪的准确性和可靠性,是U同位素研究的主要方向。本文对进一步推动我国U同位素在环境地球科学领域中的应用具有深远意义。

关键词： U同位素 U循环分馏机理环境科学地球科学 U示踪

准噶尔盆地西部坳陷带二叠系构造-地层层序与盆地演化

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古地理学报 2024年第1期26卷 132-149页

作者：殷树铮郭文建李新宁周志超刘文辉焦立新何登发中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院新疆克拉玛依834000 中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院新疆哈密839009

玛湖凹陷、沙湾凹陷和盆1井西凹陷是准噶尔盆地西部三大富烃凹陷,通过对深钻井、测井和深反射地震剖面资料的分析,揭示出这三大凹陷在早二叠世隶属于同一个坳陷,据此厘定了准噶尔盆地西部坳陷带的范围。在西部坳陷带内的二叠系—上三叠... 详细信息

玛湖凹陷、沙湾凹陷和盆1井西凹陷是准噶尔盆地西部三大富烃凹陷,通过对深钻井、测井和深反射地震剖面资料的分析,揭示出这三大凹陷在早二叠世隶属于同一个坳陷,据此厘定了准噶尔盆地西部坳陷带的范围。在西部坳陷带内的二叠系—上三叠统共识别出3套区域性不整合面,依据不整合面划分了3套构造层,分别是下二叠统构造层、中二叠统构造层和上二叠统—三叠系构造层。在此基础上,运用断层相关褶皱理论和平衡剖面技术进行精细构造解析和构造演化分析,并结合前人对于准噶尔盆地热史和火山岩地球化学特征的分析,重点解析西部坳陷带二叠纪—三叠纪的构造演化过程,认为二叠纪—三叠纪西部坳陷带共经历了3期构造演化,分别是早二叠世伸展裂陷阶段(早二叠世末期挤压)、中二叠世弱伸展拗陷阶段和晚二叠世—三叠纪挤压隆升阶段,且西部坳陷带的构造演化与西准噶尔和准噶尔地块的逆时针旋转在时空上相耦合。该研究成果对于揭示准噶尔盆地二叠纪盆地性质及二叠纪以来的陆内演化过程具有重要的意义。

关键词：西部坳陷带构造—地层层序不整合面盆地演化准噶尔盆地

基于地震波形驱动层序格架建立及页岩岩相特征研究--以松辽盆地古龙页岩油5号试验区为例

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中国石油勘探 2024年第2期29卷 123-133页

作者：何文渊裴明波中国石油国际勘探开发有限公司中国石油大庆油田公司勘探开发研究院

松辽盆地古龙凹陷页岩油具有良好的富集条件和勘探开发潜力,已开展规模开发试验。目前,青山口组内部的细分层序地层研究还不够深入,影响古龙页岩油地质综合研究、甜点预测及部署。以松辽盆地古龙页岩油5号试验区为例,以地震层序地层学... 详细信息

松辽盆地古龙凹陷页岩油具有良好的富集条件和勘探开发潜力,已开展规模开发试验。目前,青山口组内部的细分层序地层研究还不够深入,影响古龙页岩油地质综合研究、甜点预测及部署。以松辽盆地古龙页岩油5号试验区为例,以地震层序地层学理论为指导,针对页岩型页岩油横向沉积相对稳定的特点,采用各向异性扩散滤波、层序识别与选取等手段,地震处理、解释及地质结合,使得地震波形可指示地质层位,形成基于地震波形驱动的层序格架建立技术。该技术实现了地震波形向沉积地层地质含义的快速转化,在研究区青山口组识别出1个二级、1个三级及8个四级层序界面,划分为Q1—Q9共9个小层,分析了各小层的格架特征,为页岩油岩相和甜点精细预测奠定基础。基于细分层地层格架,通过分析TOC、沉积构造、矿物成分、页理密度4个评价参数,建立了古龙页岩油页岩型岩相划分标准,划分为10类亚相。以研究区Q1—Q4小层为例,页岩岩相划分为3类亚相,描述了其平面分布特征。基于以上研究,结合含油性、脆性及物性等6个页岩油甜点参数的预测成果,在5号试验区优化布井11口,单井平均日产油在10t以上,有效支撑了松辽盆地古龙页岩油的效益勘探开发。

关键词：古龙凹陷青山口组页岩油地震波形层序格架古地貌分析岩相特征

壳-幔混源氦气成因机制与富集因素——以松辽盆地深层天然气中氦气为例

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地学前缘 2024年

作者：陈悦陶士振杨怡青刘祥柏罗霞王颖刘国东陈燕燕高建荣李春柏付丽王磊中国石油勘探开发研究院吉林油田有限责任公司勘探开发研究院大庆油田有限责任公司勘探开发研究院

本文基于中国东部大地构造动力学背景及其成盆、成烃、成藏及共伴生资源形成的特殊地质条件分析。以松辽盆地深层徐家围子断陷和长岭断陷天然气为例，分析了中新时代太平洋板块俯冲作用下，在古生代褶皱基底上发展起来的大型陆内裂谷盆... 详细信息

本文基于中国东部大地构造动力学背景及其成盆、成烃、成藏及共伴生资源形成的特殊地质条件分析。以松辽盆地深层徐家围子断陷和长岭断陷天然气为例，分析了中新时代太平洋板块俯冲作用下，在古生代褶皱基底上发展起来的大型陆内裂谷盆地，发育沟通地幔的深大断裂和岩浆活动，沉积盆地基底及盖层中发育花岗岩、玄武岩等中酸性富U、Th岩浆岩。盆地深层天然气及伴生氦气成因及分布异常复杂，天然气载体具有不同程度的有机-无机复合成因特征，存在无机成因烷烃气和CO2气藏（井）。基于前人数据综合分析、本文天然气组分和稀有气体同位素测试、单井数据资料分析氦气成因机制和富集因素，表明松辽盆地深层气田（藏/井）天然气中：①氦气同位素地球化学揭示具有壳幔混源氦特征，CO2含量与幔源氦混入比例成正相关揭示了无机成因CO2是幔源氦二次运移的载体气；②松辽盆地深层下白垩统营城组和火石岭组发育的火山岩和花岗岩是潜在的氦源岩，氦气主要赋存在下白垩统登库娄组和营城组；③断陷内主干断裂附近的天然气井氦气含量高于远离主干断裂的天然气井；④泉一、二段泥岩优质区域性盖层及登库娄组二段、营城组四段以及沙河子组一、二段盖层为氦气的保存提供了有利条件。本文研究揭示了松辽盆地有机-无机复合成因天然气中壳幔混源氦气富集因素与分布规律，为寻找和发现氦气富集区提供理论支撑。

关键词：氦气天然气有机-无机复合成因壳源/幔源成因机制富集规律松辽盆地

压力对页岩原位加热产出油气特征的影响——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段3亚段页岩为例

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石油学报 2024年第4期45卷 629-641页

作者：侯连华米敬奎罗霞于志超林森虎廖凤荣庞正炼赵忠英中国石油勘探开发研究院北京100083

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)页岩成熟度低、有机碳含量高、有机质类型较好,原位加热开发页岩油气的潜力巨大。为了探讨原位加热过程中压力对页岩产出油气特征的影响,为原位加热开发长7段页岩油气方案提供可靠依据,以长7段3亚段... 详细信息

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)页岩成熟度低、有机碳含量高、有机质类型较好,原位加热开发页岩油气的潜力巨大。为了探讨原位加热过程中压力对页岩产出油气特征的影响,为原位加热开发长7段页岩油气方案提供可靠依据,以长7段3亚段页岩为研究对象,对其典型样品以20℃/d的升温速率进行了4组不同压力(0 MPa、2 MPa、4 MPa、8 MPa)的原位加热模拟实验。实验结果表明:在相同加热条件下,压力变化对长7段页岩的最大产油量和产出油性质均有影响,对产出气体组成的影响更大。在4组不同压力下,长7段页岩原位加热的最大产油量为36.97~41.47 kg/t,产油量随压力增加有一定减少。随着压力增加,产出油中轻质组分增加,油品变好,其原因在于高压下有机质生成的重质油的裂解程度相对较高;当加热到450℃时,总产气量为14.28~21.05 m^(3)/t,总产气量随压力增加而增加。4组实验序列产出页岩油气的气油比(289.70~427.04 m^(3)/m^(3))随着压力增加而增大;不同气体组分随着压力增加产量变化差异较大,其中,烃类气体与CO_(2)的总产气量随压力增加而增大,H_(2)产量随压力增加而明显减少,H_(2)S产量随压力增加变化较小。不同气体组分的产量随压力增加呈现出不同的变化规律,这与加热温压范围内不同气体的形成机理、页岩对不同气体组分吸附能力的差异和一些次级反应等因素有关。根据不同压力下页岩原位加热的产油量、油品、不同气体组分的产率,结合考虑油气价格与油气处理成本,提出在实施原位加热开发长7段页岩油气时应尽量保持低的生产井井底流压的建议,这一认识对长7段原位加热页岩油气开发方案的确定具有重要的参考意义。

关键词：鄂尔多斯盆地延长组页岩原位加热压力页岩油气产率

准噶尔盆地盆1井西凹陷及周缘石炭系—二叠系天然气成藏条件及勘探方向

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中国石油勘探 2024年第4期29卷 82-96页

作者：苏东旭朱永才刘龙松钱海涛陈海龙蒋中发张天环中国石油新疆油田公司勘探开发研究院

近期,准噶尔盆地盆1井西凹陷周缘SX16、SX18等井在近源下组合石炭系—二叠系取得了天然气重大发现,认为其具有成为大型天然气区的前景。然而,针对研究区石炭系—二叠系天然气分布规律以及勘探有利区缺少系统的研究,制约了天然气成藏规... 详细信息

近期,准噶尔盆地盆1井西凹陷周缘SX16、SX18等井在近源下组合石炭系—二叠系取得了天然气重大发现,认为其具有成为大型天然气区的前景。然而,针对研究区石炭系—二叠系天然气分布规律以及勘探有利区缺少系统的研究,制约了天然气成藏规律的认识和下一步勘探部署。为此,综合地震、测井、岩心、薄片和地球化学分析等多种资料,系统研究了烃源岩、储层、输导体系等天然气成藏条件,建立石炭系—二叠系三大含油层组的成藏模式,并对下一步的勘探方向进行分析。研究表明:(1)风城组和下乌尔禾组是最重要的两套优质烃源岩,厚度为80~200m,埋藏深度大于7000m,演化程度高,Ro大于1.72%,已经达到了规模生气阶段,具备形成大中型气田的气源条件。(2)3套规模储层为天然气高产提供了基础,石炭系以火山岩为主,发育高孔气孔状溢流相火山岩和爆发相火山角砾岩,经风化作用和裂缝改造物性好,最高孔隙度可达20%以上;风城组常规砂砾岩—非常规云质致密砂岩—非常规云质页岩有序分布,孔隙度平均小于8%,但分布面积超2600km^(2);凹陷区上乌尔禾组一段砂体叠置连片,可形成岩性圈闭群;(3)海西期深大断裂体系与不整合面相匹配形成了立体输导体系,有利于下组合天然气大面积成藏;(4)三大含油层系具有不同的成藏模式,石炭系为新生古储、源储大跨度对接成藏模式,风城组为源内非常规与常规并存成藏模式,上乌尔禾组为大型地层—岩性圈闭大面积成藏模式。分析认为,盆1井西凹陷及周缘石炭系—二叠系天然气成藏条件良好,天然气勘探潜力大,鼻隆带靠近烃源岩区一侧的石炭系构造气藏,风城组常规砂砾岩气藏和非常规致密气、页岩气,以及凹陷区上乌尔禾组一段是今后勘探的有利方向。

关键词：准噶尔盆地盆1井西凹陷石炭系风城组上乌尔禾组天然气成藏条件

西加拿大盆地都沃内(Duvernay)海相页岩油气富集机制研究

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地学前缘 2024年第4期31卷 191-205页

作者：窦立荣黄文松孔祥文汪萍赵子斌中国石油勘探开发研究院北京100083

西加拿大盆地上泥盆统Duvernay页岩是最大海侵期形成的一套页岩油气富集与生产层系。为明确Duvernay页岩油气富集控制因素,在Duvernay页岩地质背景分析的基础上,运用岩心、测井、薄片、扫描电镜、3D孔隙重建信息及有机地化资料,对有机... 详细信息

西加拿大盆地上泥盆统Duvernay页岩是最大海侵期形成的一套页岩油气富集与生产层系。为明确Duvernay页岩油气富集控制因素,在Duvernay页岩地质背景分析的基础上,运用岩心、测井、薄片、扫描电镜、3D孔隙重建信息及有机地化资料,对有机质富集的沉积因素、流体分布、储层质量及影响因素进行了分析,认为Duvernay页岩油气富集主要受盆内成因的硅质页岩沉积环境、有机质热演化、页岩储层质量及稳定构造背景的共同控制。研究发现,Duvernay组为晚泥盆世的深水陆棚环境,岩性以泥灰岩、灰泥岩和泥页岩为主,可识别出10种岩石相,其中硅质页岩最为发育;Duvernay页岩中主要发育Ⅱ、Ⅲ型海相有机质,有机质热演化程度中等,处于凝析气-湿气阶段,因此凝析油含量高;油气主要富集在黏土级矿物形成的富含有机孔的硅质页岩中,孔隙类型以有机质孔和粒内孔为主,有效孔隙度占比高,连通孔隙非常发育且横向连续分布,并具有垂向上相互连通的特征;成岩作用改善了页岩储层物性,天然裂缝提高了页岩储层的渗透率,而稳定的构造发育特征是Duvernay页岩油能够较好地保存至今的关键。

关键词：西加拿大盆地 Duvernay页岩岩石相有机质热演化程度油气富集机制

吐哈盆地台北凹陷中侏罗统西山窑组深层煤岩气地质特征与勘探潜力

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中国石油勘探 2024年第4期29卷 44-59页

作者：陈旋张华林霖刘俊田苟红光李新宁程祎尤帆中国石油吐哈油田公司勘探开发研究院

深层煤岩气是吐哈盆地油气勘探的新领域,但研究程度相对较低。基于煤岩测试与基础资料,系统研究了吐哈盆地台北凹陷中侏罗统西山窑组煤层分布、煤岩煤质、储层物性、宏微观煤岩、煤储层气源及煤岩等温吸附特征,揭示了煤岩储层含气性及... 详细信息

深层煤岩气是吐哈盆地油气勘探的新领域,但研究程度相对较低。基于煤岩测试与基础资料,系统研究了吐哈盆地台北凹陷中侏罗统西山窑组煤层分布、煤岩煤质、储层物性、宏微观煤岩、煤储层气源及煤岩等温吸附特征,揭示了煤岩储层含气性及其影响因素,提出了深层煤岩气形成富集条件,建立了深层煤岩气富集成藏模式,预测了台北凹陷煤岩气勘探潜力。结果表明:(1)台北凹陷深层侏罗系西山窑组煤层分布广、厚度大,为中低阶、原生结构、割理发育的低灰、低水、富镜质组煤层;(2)煤储层孔渗较高且受埋深影响不明显,煤层段气测异常普遍且储层吸附性能中等—好,具有游离气与吸附气共存、试采快速见气、气组分齐全等特征;(3)台北凹陷煤岩气的油气供给充注,可以形成正向构造带“调整型”和斜坡及洼陷区“自生自储型”两种成藏模式;(4)台北凹陷煤岩气资源丰富,西山窑组主煤层煤岩气资源量近3×10^(12)m^(3)。根据煤岩气资源丰度、煤层厚度、含气量、保存条件等综合评价优选出温吉桑构造带、小草湖南斜坡为深层煤岩气勘探有利目标区。

关键词：吐哈盆地台北凹陷西山窑组深层煤岩气地质特征勘探潜力

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壳源氦气成藏主控因素及资源评价方法研究

地学前缘 2024年第1期31卷 340-350页

作者：吴义平王青陶士振王建君李谦张宁宁吴晓智李浩武王晓波中国石油勘探开发研究院北京100083

当前国内外尚无系统的氦气资源评价方法以及针对性的参数取值标准。通过天然气和氦气的成藏要素对比,明确了载体气和壳源氦气的异源同储、同源同储和同源异储3类共生关系,以及壳源氦气成藏的8个关键因素。构建了4类10种氦气资源分级分... 详细信息

当前国内外尚无系统的氦气资源评价方法以及针对性的参数取值标准。通过天然气和氦气的成藏要素对比,明确了载体气和壳源氦气的异源同储、同源同储和同源异储3类共生关系,以及壳源氦气成藏的8个关键因素。构建了4类10种氦气资源分级分类评价方法,其中含量法包括5个亚类,统计法包括1个亚类,类比法包括3个亚类,成因法1个亚类,初步解决了氦气资源定量计算的难题。结果表明:高氦气含量的气藏一般为常压及低压气藏,氦气含量与氦源岩类型、铀钍含量和氦源岩规模3个参数呈正向关系,而与离主断裂距离、埋深和生烃强度3个参数呈负相关,适度的基底构造活动有利于氦气释放及富集。基于8类氦气成藏主控因素与氦气含量的定量关系,建立了氦气含量类比法。基于异源同储不同序的原理,构建了氦气资源规模序列法;基于放射性元素衰变释氦机理,建立了氦气成因法。氦气资源评价方法在国内外得到了较为广泛的应用,研究成果将为我国氦气储量规模发现提供了有效支撑。

关键词：载体气共生关系氦气含量生氦法规模序列资源评价