杂积岩的成因、成岩和成储机制研究——以三塘湖盆地为例

Mixed siliciclastic-volcaniclastic-carbonate (MSVC) sediments have been widely recognized in Santanghu， Junggar， and Erlian basins. MSVC sediments usually form tight reservoirs， in which tight oil has been discovered. However, only a few of researches have been conducted to investigate the formation，diagenesis，and reservoir properties of MSVC sediments. This study will focus on the formation of carbonates and the formation and diagenesis of MSVC sediments. The suppression effects on the maturation of organic matters caused by hydrogen-rich components in kerogen will be analyzed. A new kinetic model for maturation of organic matter considering time， temperature and hydrogen suppression is proposed to be built. A scheme of diagenetic stages for MSVC sediments will be developed based on the diageneses of different mineral components. The forming mechanisms of pores and fractures will be studied through analyses of Ar-ion milled FESEM and fluorescence cast thin section observation under UV lights， thermal dynamic computations， simulating experiments of dissolution of organic acid and triaxial compression. The results of the study are expected to clarify the processes of formation and diagenesis of MSVC sediments， and the formation and properties of the corresponding hydrocarbon reservoirs， which will lay a solid foundation for the exploration and development of tight oil resources in MSVC reservoirs.

在三塘湖、准噶尔和二连等盆地广泛发育由火山碎屑、碳酸盐和碎屑颗粒混杂沉积形成的 “杂积岩”，在国际上有人称为“siliciclastic-volcaniclastic-carbonate sediments”，在其中已发现致密油，是一种新型的致密油储层。但有关其成因、成岩和成储机理的研究甚少。本项目试图以三塘湖盆地为例，探讨碳酸盐的成因，研究杂积岩的形成机理；讨论有机质热演化的氢抑制，建立时-温-氢有机质热演化的化学动力学模型；分析杂积岩中各种成分的成岩作用及其相互关系，提出杂积岩成岩阶段划分方案；通过荧光铸体薄片和场发射环境扫描观察描述、有机酸溶蚀模拟实验和三轴压缩模拟实验、杂积岩溶蚀作用热力学计算，探讨杂积岩的成孔、成缝机制。以期对杂积岩的成因、成岩和成储机理研究取得新进展，为杂积岩致密油气的勘探开发奠定理论基础。

在三塘湖盆地上二叠统芦草沟组(P2l)的杂积岩（有人也叫混积岩）的致密储层中，发现了低产和工业油气流。然而，有关致杂积岩的成因机制、分类命名、成岩特征、成储成烃机理和油气聚集规律尚不清楚，本项目对这些问题进行了研究与探讨。.本项目的主要研究内容为：①杂积岩的形成机理；②杂积岩成岩作用的研究；③杂积岩成储机理。.在本项目的研究过程中，取得如下具有科学意义的重要研究成果：①提出了杂积岩的形成机理。认为杂积岩是在陆源碎屑沉积的过程中，伴随着火山中基性火山的喷发，富含Mg2+，Fe3+的中基性火山灰落入湖盆后，引起菌藻类生物的勃发，藻类叶绿素的大量合成，造成CO2的大量减少，引起咸化湖中pH的升高，导致碳酸盐矿物的沉淀。这样，就形成陆源碎屑、火山碎屑和碳酸盐的混杂堆积，导致杂积岩的形成。②提出杂积岩的分类名名方案。根据碳酸盐、陆源碎屑（粘土）和长英质(凝灰质)的相对含量，将芦草沟组的杂积岩分为凝灰岩（I）、沉凝灰岩（II）、碳酸盐岩（III）、粘土岩（IV）和狭义杂积岩（V）五大类。③研究了杂积岩成岩的各种作用，提出了杂积岩的成岩阶段划分方案。将杂积岩富集的中成岩阶段A期，细分为A11、A12、A21和A22四个成岩微期四个微期，致密油分布在A12～A22，但在A21成岩微期最富集。④提出了有机质热演化的氢抑制原理，建立了氢抑制条件下的有机质热演化动力学模型。⑤提出了杂积岩的成储机理。认为芦草沟组的杂积岩储层中的孔隙主要为有机酸溶蚀形成的溶蚀孔。⑥建研究了成藏史与致密史的耦合关系和油气聚集规律。芦草沟组在侏罗纪芦草沟组开始致密；在白垩纪早期，进入排烃门限，开始成藏，属于先致密后成藏。油气的分布不受圈闭的控制，在凹陷中心和斜坡连续分布，形成连续型油气藏。.