川南自贡地区海相页岩沉积环境及有机质富集主控因素研究

为深化对川南自贡地区五峰组—龙马溪组海相页岩沉积环境特征及有机质富集机理认识，通过开展有机地球化学和元素地球化学等实验，对Z303井沉积环境特征进行综合研究。结果表明：研究区海相页岩有机质丰度高，TOC平均为2.15%,矿物组成以石英和黏土矿物为主，氧化还原环境是自贡地区有机质富集的主控因素；五峰组和下龙马溪组沉积时期有机质富集条件相比中龙马溪组和上龙马溪组沉积时期更加优越，形成了一套富含有机质且脆性矿物含量高的优质页岩，是研究区页岩气勘探开发的首选目标。     

渝东南牛蹄塘组页岩有机质特征及沉积环境研究

下寒武统牛蹄塘组页岩是四川盆地震旦系成藏的主要烃源岩,同时也是四川盆地页岩气勘探的目标层位之一。为研究富有机质页岩TOC含量在垂向上的变化规律,探讨沉积环境对富有机质页岩的控制作用,对渝东南酉阳地区牛蹄塘组页岩新鲜露头剖面进行系统野外观察、连续采样,进行有机碳、硫含量、Rock-Eval热解、有机质碳同位素、生物标志化合物、全岩X-射线衍射和黏土矿物含量等测试分析。结果表明：页岩有机碳含量分布在2.43%~9.89%之间,平均高达7.0%;有机碳同位素值分布在-32.4‰~-31.1‰之间,为典型的海相Ⅰ型干酪根;正构烷烃、萜烷以及规则甾烷的分布特征反映了泥页岩有机质低等的水生生物和菌藻类母质来源特征;富含硫和黄铁矿,且与有机碳含量呈较好正相关性,表明强还原沉积环境有利于有机质的富集;富含石英矿物,平均为61%,与有机质含量呈正相关,黏土矿物平均为17.6%,与有机质丰度负相关,表明深水陆棚相沉积环境中,越靠近深海,页岩石英矿物与有机质越富集,黏土矿物含量越少。     

沁水煤田石炭系—二叠系煤系地层页岩气开发潜力评价

通过对采集自沁水煤田27口钻孔695块山西组-太原组泥页岩岩心样品开展总有机碳含量(TOC)、岩石热解、有机质成熟度和全岩X-射线衍射等实验,分析了煤系泥页岩的有机地球化学及矿物组成特征。结果表明:海陆交互相煤系泥页岩TOC平均值大于2.0%,中-好等烃源岩主要集中在第Ⅱ层段;泥页岩以Ⅲ型干酪根为主,热演化程度主要处于过成熟阶段,转化率程度高;沁水煤田泥页岩主要为黏土质泥页岩,矿物组成以高黏土、低硅质矿物为特征,黏土矿物中高岭石富集;基于矿物组成法计算泥页岩脆性指数主要分布在30%~50%之间,平均大于40%,脆性指数Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ(第Ⅰ层段为K8-3^#煤,第Ⅱ层段为3^#煤-K4灰岩,第Ⅲ层段为K4灰岩-15^#煤,第Ⅳ层段为15^#煤-铁铝岩段);气测异常层、含气层和气层厚度比例分别为4.78%、33.38%、61.83%,气测显示以气层为主,气测显示级别Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ。综合煤系泥页岩厚度、有机质丰度、脆性特征和含气性特征等评价了各层段页岩气的勘探开发潜力有利顺序依次为Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ。     

江西萍乐坳陷中部赣丰地1井上二叠统乐平组页岩气聚气条件

江西萍乐坳陷普遍发育上二叠统乐平煤系，是下扬子地区页岩气勘探突破的重点区域。为查明萍乐坳陷中部页岩气聚集条件及勘探潜力，以坳陷首口地质调查井完整钻遇乐平组各套主力页岩的赣丰地1井岩心资料为研究对象，通过不均匀采样，对200余块岩心样品开展了薄片鉴定、有机地球化学分析、全岩及黏土矿物X衍射分析、氩离子抛光扫描电镜观察和页岩现场解析。萍乐坳陷中部乐平组黑色碳质页岩厚度大、有机碳含量高、有机质类型好且处于高成熟生气阶段，有利于页岩气的生成和聚集；另外，其脆性矿物含量高（脆性指数Ⅰ为26%~53.5%，均值为37.3%；脆性指数Ⅱ为23.3%~52.6%，均值为39.0%），指示页岩层段具备良好的可压性；有机孔和黏土矿物粒内孔较为发育，孔隙内部连通性好，有效增大了矿物比表面积，有利于页岩气的赋存；微裂缝主要起到沟通导流作用，改善页岩渗透性。通过分析乐平组4段地层（官山段、老山段、狮子山段和王潘里段）的勘探潜力参数指标，认为王潘里段和老山段页岩在气测显示、厚度、TOC、有机质孔隙和矿物组成等各方面更加有利，可作为萍乐坳陷中部地区乐平煤系下一步页岩气勘探开发的重点层段。      

重庆南川地区五峰组—龙马溪组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系

利用有机碳、硫以及主量元素和微量元素等地球化学方法,分析了重庆东南部南川县三泉剖面的上奥陶统五峰组黑色页岩、观音桥段泥灰岩、下志留统龙马溪组黑色页岩的沉积环境与有机质的富集关系。结果表明,五峰组中上段和龙马溪组下段为有机质富集层段,Ba、P显示晚奥陶世—早志留世四川盆地内具有较高的生产力水平;V/Cr、Ni/Co和S/C等指示五峰组沉积时为缺氧还原条件,冰期观音桥段为富氧—贫氧环境,龙马溪组为厌氧硫化环境;Mo/TOC表明五峰组页岩受局限盆地控制,观音桥段和龙马溪组为中等—弱滞留环境;Ce异常揭示了冰期前后古海平面的变化对海底氧化还原条件造成的影响;TOC与Ba、Ti/Al的弱相关性表明初级生产力水平与陆源碎屑对五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质的富集影响较小;而与V/Cr、Ni/Co的正相关性则表明缺氧还原的沉积环境是影响五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质富集的主要因素。     

四川盆地南部泸州地区凯迪阶—埃隆阶深水页岩沉积演化与有机质富集

四川盆地南部泸州地区深层页岩气富集,凯迪阶五峰组—埃隆阶龙马溪组一段一亚段的富有机质海相页岩是该区页岩气主力产层,明确其沉积环境演化及对有机质富集的控制作用对深化页岩气成藏机理研究具有重要意义。综合利用钻井、录井、测井资料和主量、微量及稀土元素测试数据,系统分析川南地区凯迪阶—埃隆阶黑色页岩的层序地层和沉积环境演化,建立了川南地区有机质富集的古海洋状态模式。基于岩性、典型沉积构造、岩石电性及元素组成,在凯迪阶—埃隆阶识别出5个最大海泛面;综合冰期、最大海泛面、岩性变化及笔石带约束,划分出8个四级层序。在层序地层格架约束下,恢复了古氧相与古生产力演化特征,建立了用于判别优质页岩的古氧相、古生产力的替代系数。凯迪阶五峰组页岩沉积受局限台地的强滞留水体控制,表层高生产力供给对富有机质页岩的发育具有积极意义;鲁丹期开始,冰期冰盖消融造成大规模海侵,海平面上升形成水体分层的强还原环境,沉积龙马溪组下部的富有机质页岩;埃隆期持续海退,海平面较低,陆源注入充足、沉积速率快、氧化还原条件均不利于有机质的保存,但该时期古生产力高,在短期海侵阶段形成龙马溪组上部的富碳、高黏土矿物含量的黑色页岩。     

威远地区筇竹寺组页岩气成藏条件分析

利用威远地区筇竹寺组黑色页岩野外露头剖面实测资料及钻井岩心样品分析化验结果,从富有机质页岩的沉积展布特征、地球化学特征、岩石物性特征及页岩气保存条件等方面对川南威远地区下寒武统筇竹寺组页岩气的形成条件进行分析。结果表明:研究区筇竹寺组页岩沉积厚度较大,为200 m~300 m;有机质丰度高,平均为2.15%,成熟度较高,达到过成熟阶段,有机质类型以Ⅰ型为主,Ⅱ_1为辅;页岩中脆性矿物含量较高,以石英长石为主,黏土矿物含量中等,以伊利石为主,有利于页岩气的形成与富集。     

黑色页岩氧化还原条件与有机质富集机制——以昭通页岩气示范区A井五峰组-龙马溪组下段为例

五峰组-龙马溪组下段为昭通示范区页岩气勘探开发的主要目的层段,基于A井样品有机碳、微量元素及稀土元素的系统测试,结合岩石学及测井资料,系统分析A井黑色页岩相关元素地球化学参数的变化特征,揭示黑色页岩形成的氧化还原条件,探讨有机质富集机制。研究结果表明：昭通页岩气示范区五峰组-龙马溪组下段Ⅰ亚段TOC含量最高,平均为3.13%,向上含量逐渐降低,且相关元素富集程度与TOC含量相关。微量元素及稀土元素等氧化还原参数指示：五峰组-龙马溪组下段,纵向上水体整体由厌氧还原环境向次氧化环境过渡,Ⅰ亚段为贫氧-厌氧环境,Ⅱ亚段为贫氧环境,Ⅲ亚段为贫氧-富氧环境。其中,Ⅰ-1小层、Ⅰ-3及Ⅰ-4小层水体还原性强于Ⅰ-2小层与I-5小层。在高古生产力背景下,五峰组与龙马溪组黑色页岩有机质富集的氧化还原环境形成机制存在差异。五峰组为水体滞留形成厌氧-贫氧环境使有机质有效保存,龙马溪组底部则主要由于海平面上升形成厌氧环境而使有机质有效保存富集。五峰组-龙马溪组下段I亚段有机质最为富集,为页岩气开发的最优层段。     

四川盆地东南缘南华系大塘坡组烃源岩特征及其油气勘探意义

随着四川盆地的油气勘探不断向深层—超深层领域拓展,以及在盆地中部地区(川中)稳定继承性古隆起区域的中上元古界—下古生界储量超1×1012 m~3大气田的发现,该盆地深部古老层系烃源岩发育环境、烃源岩有机质生源构成及其成烃特征等备受关注。为此,基于前人的研究成果,开展了四川盆地东南缘南华系大塘坡组野外露头剖面观察和烃源岩样品的有机地球化学、有机岩石学分析测试。结果表明:(1)四川盆地东南缘在南华纪古城期和南沱期2个冰期之间发育拉张背景下的大塘坡组黑色页岩优质烃源岩,其厚度介于16~180 m,矿物组成以黏土矿物和碎屑石英为主;(2)大塘坡组页岩为高丰度过成熟腐泥型优质烃源岩,其低姥植比(0.32~0.83)、低伽马蜡烷丰度、高丰度三环萜烷以及相对高含量的C_(27)、C_(29)甾烷等特征,反映了低盐度强还原环境下藻类和细菌微生物为其主要生源构成。结论认为:(1)川中地区南华纪裂谷内可能发育大塘坡组烃源岩,加里东期之前的古隆起、古斜坡区域是源于大塘坡组烃源岩的古油藏或分散液态烃的有利聚集场所;(2)该盆地内部稳定区域有可能发现源于大塘坡组烃源岩的古油藏或分散有机质裂解气的规模聚集区。     

桂中坳陷中泥盆统罗富组富有机质泥页岩特征及意义

通过全岩X衍射、黏土矿物X衍射、有机地球化学特征分析，研究桂中坳陷中泥盆统罗富组富有机质泥页岩特征。该泥页岩主要发育于台盆环境，岩性主要为黑色泥页岩、碳质页岩、硅质页岩和硅质泥页岩；鹿寨南部有机碳含量最高超过2.55%，合山-上林一线西北部最高超过3.0%；有机质类型为Ⅰ-Ⅱ₁型为主的混合型，生烃潜力较大，热演化程度高，具备页岩气藏发育的良好地质条件。页岩气富集因素分析表明，南丹-天峨一线与合山附近区域页岩气聚集条件较优越，是桂中坳陷中泥盆统罗富组页岩气勘探开发的有利区域。      

四川盆地龙马溪组与大安寨段泥页岩差异性分析

陆相泥页岩油气勘探已引起越来越多的关注。选取我国四川盆地下侏罗统自流井组大安寨段陆相泥页岩与已经初步实现规模化商业性生产的下志留统龙马溪组海相泥页岩进行类比,分析二者在发育层位、岩石类型、岩石组分、有机质地球化学特征及储集物性等方面的差异性,以便建立一套适用于四川盆地陆相页岩气勘探开发的评价标准。研究表明：龙马溪组埋藏深度一般为2 000～4 000 m,主要发育黑色硅质页岩、硅质岩、炭质页岩和深灰色泥岩等,具有纹层状构造,泥页岩矿物成分主要为石英、碳酸盐矿物、黏土矿物、白云母和黄铁矿等,TOC 质量分数主要为1%～4%,Ro 一般为2.4%～3.6%,处于高-过成熟生气阶段,有机质类型以Ⅰ型为主,晶间孔、粒间孔和微裂缝发育,构造保存条件较好;大安寨段埋藏深度主要为1 400～4 300 m,发育暗色泥页岩,且以暗色泥页岩夹薄层介壳灰岩或二者互层为特征,泥页岩页理发育,具有纹层状构造,矿物成分主要为石英、长石、黏土矿物、方解石、白云石及黄铁矿等,TOC 质量分数主要为0.58%～3.81%,Ro 为1.05%～1.85%,处于成熟-高成熟生气阶段,有机质类型以Ⅱ2 型为主,主要发育粒间孔、晶间孔、生物体腔孔、溶蚀孔和裂缝,具有裂缝型介壳灰岩油气藏或孔隙-裂缝型含有机质介壳灰岩油气藏与页岩气藏共存的特征。综合研究认为,与龙马溪组相比,大安寨段也具有较大的页岩气资源潜力和较好的勘探开发前景。     

鄂西下寒武统牛蹄塘组页岩特征及页岩气富集主控因素

综合大量野外露头、钻井、气测录井、地震、岩石矿物学分析、有机地球化学以及现场解吸等数据，对鄂西宜昌—秭归地区下寒武统牛蹄塘组黑色含气页岩特征、岩石物性、矿物成分、孔隙结构和含气性等地质特征进行了系统研究，并对页岩气富集主控因素进行了初步探讨。鄂西宜昌—秭归地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩主要以深水陆棚沉积为主，TOC含量平均值约3.2%，有机质处于过成熟阶段，矿物成分富含碳酸盐矿物，石英次之。页岩有机质孔隙和微裂缝发育，现场解吸及气测录井均显示含气性较好，且页岩单层有效厚度和总厚度越大，页岩含气性越好。      

鄂西宜昌斜坡区寒武系页岩储层发育特征——以鄂宜页1井为例

以获得重大突破的鄂宜页1井为研究对象，对寒武系水井沱组黑色页岩进行了有机地球化学、矿物X射线衍射、场发射扫描电镜及核磁共振分析等测试，研究了鄂西宜昌斜坡区页岩储层的发育特征。该区页岩主要由黏土矿物、石英和碳酸盐矿物组成，由浅至深表现出黏土矿物和碳酸盐矿物逐渐减少、石英含量逐渐增加的趋势，总体上显示出"高钙低硅"特征；页岩的孔隙度与有机碳含量表现出正相关性，尤其有机碳含量大于2.0%的层段，页岩孔隙度随有机碳升高而增大明显；页岩孔隙以微孔和小孔为主，小孔和中孔对孔隙度贡献明显；页岩中脆性矿物内的孔隙对页岩基质孔隙的贡献稳定，而有机质孔和黏土矿物层间孔隙的贡献与其各自含量变化相关，随深度的增加有机质孔贡献逐渐升高，而黏土矿物层间孔隙贡献逐渐降低。      

川南及邻区龙马溪组黑色岩系矿物组分特征及评价

依据33条露头剖面和1口钻井岩心资料,结合显微镜、背散射、扫描电镜及X射线衍射等分析方法,对川南及邻区下志留统龙马溪组下段黑色岩系矿物组分与TOC的关系进行了研究。研究认为矿物组分对其TOC有一定的影响,硅质型页岩的TOC最高,其次为黏土质型页岩,碳酸盐质型页岩TOC最低。研究区硅质型页岩最为发育,石英和黏土矿物分别以生物和碎屑成因为主,而碳酸盐矿物主要为自生类型。在有机质分布特征的基础上,根据有利烃源岩矿物组分的基本评价标准,对页岩气有利分布区进行了预测。从绥江向NE方向至石柱为页岩气有利区,其中武隆―彭水地区(I1)、赤水―习水地区(I2)、隆昌―永川地区(I3)以及绥江―水富地区(I4)为页岩气最有利区;长宁―叙永地区(II)为页岩气次级有利区。     

修武盆地下寒武统海相页岩储层及CH4吸附特征

为了研究修武盆地下寒武统荷塘组海相页岩储层及其含气性特征,连续选取富有机质钻井页岩为研究对象,进行有机地球化学分析、岩石学、孔隙度、低温N2吸附、CO2吸附和超临界CH4等温吸附等系列实验。RO值为1.74%~2.32%,平均为2.10%,为高成熟阶段。页岩TOC含量高,平均为3.21%;矿物组成以石英和黏土矿物为主,平均为52.66%和35.56%,并发育少量长石、碳酸盐和黄铁矿。平均孔隙度为2.05%,具低孔特征,平均孔径为8.416 nm,主要发育开放型圆筒状孔隙、层状狭缝形孔隙和细颈广体墨水瓶状孔隙;比表面积和孔体积普遍较高,分别为6.94~46.48 m2/g、0.0042~0.0201 cm3/g,其中微孔提供较大的比表面积,与四川盆地龙马溪组页岩数值相近,表明其具有充足的储气空间。研究区不但具有良好的生气物质基础,而且具有较强的CH4吸附能力,平均吸附量为1.71 m3/t;影响吸附的主要因素是TOC含量和孔隙结构,石英为有利因素,黏土矿物对吸附影响微弱。页岩厚度大、埋深较浅,有机质类型以生烃能力强的Ⅰ型为主,脆性矿物含量高,综合认为该区具有较好的页岩气勘探潜力。     

华北地区北部中—上元古界泥页岩储层特征及页岩气资源潜力

中国页岩气资源丰富,已取得了南方下古生界海相页岩气和中生界陆相页岩气勘探开发的突破,但对于华北地区分布广泛的中—上元古界古老泥页岩,前人对其烃源岩特征开展了较多研究,作为页岩储层研究还是空白。对天津蓟县地区中—上元古界串岭沟组、洪水庄组、下马岭组泥页岩,通过全岩及黏土矿物X射线衍射分析、地球化学分析、压汞、氮气和二氧化碳气体吸附分析,结合环境扫描电镜(ESEM)及场发射扫描电镜(FESEM)观察,进行了储层黏土矿物组成、TOC含量、成熟度、孔隙类型特征及评价研究,结果显示:样品矿物成分以石英和黏土矿物为主,其中石英含量20.3%~52.3%,黏土矿物含量38.4%~54.1%,TOC含量从0.008%~3.440%不等,Ro值范围为1.44%~3.01%,样品整体孔隙较发育,孔隙类型主要包括粒间孔及粒间溶孔、有机质边缘孔、粒内孔及粒内溶孔、黏土矿物晶间孔等,3个岩组泥页岩对比分析认为洪水庄组页岩储层最好,其次是下马岭组和串岭沟组。     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油地质特征与分级评价

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油资源丰富,但勘探程度较低,对页岩油资源的潜力评价和资源禀赋差异缺少系统研究,制约着勘探部署和有利区优选。以玛页1井为例,综合钻井、测井、岩心和岩石矿物组成、有机地球化学特征、储集物性、含油性等地质资料,系统分析了风城组页岩油地质特征,探讨了页岩油甜点评价标准。结果表明,风城组页岩主要由长英质和碳酸盐矿物组成,黄铁矿发育,黏土矿物较少。风城组页岩主要发育Ⅱ₂型干酪根,总有机碳（TOC）含量分布在0.08%~2.33%,多处于成熟阶段。页岩储集空间类型主要为狭缝状孔隙,孔隙分选性较好;总体上,宏孔较发育,孔隙体积分布在0.001~0.008 cm³/g,平均为0.003 cm³/g。风城组页岩内部烃类聚集,游离烃含量为0.52~13.31 mg/g,吸附烃含量为0.16~5.17 mg/g。明确了页岩岩相、微观孔隙特征、页岩油赋存形式是风城组页岩含油性的主控因素,在此基础上建立了风城组页岩油甜点的划分标准,在玛页1井风城组优选出8个最有利的页岩油勘探层段,有利储集岩相以长英质页岩为主。