海相沉积环境与沉积层序对页岩储层含气性的影响——以黔浅1井五峰组-龙马溪组为例

为探明海相沉积环境与沉积层序对页岩储层含气性的影响,通过岩石手标本研究、化石研究、岩芯薄片观察、测井小波分析、地化测试、储层特征测试等手段,以黔浅1井五峰组-龙马溪组页岩储层为例,探究沉积环境与页岩储层含气性的关系与影响。研究表明:黔浅1井五峰组-龙马溪组发育3个三级层序,通过测井小波分析,结合岩石学特征、地化特征、化石特征,建立了高分辨率层序地层格架,识别出3个三级层序、5个中期旋回A—E及11个笔石带;旋回A对应五峰组页岩储层,有机质及矿物富集受沉积环境滞留闭塞程度影响,有机质丰度高、脆性矿物含量高,对应笔石带WF1-5;旋回B对应龙马溪组底部页岩储层,沉积构造发育、有机质及矿物富集受益于水体快速加深的沉积条件,与旋回A共同构成黔浅1井五峰组-龙马溪组页岩层系的优质页岩储层段,对应笔石带LM1-3;旋回C对应龙马溪组下部储层,水体深度相对变浅,扰动增强,使有机质及纳米孔隙系统发育变差,储层质量显著下降;旋回D—E对应龙马溪组中—上部,水体进一步变浅,沉积构造与矿物组分发生显著变化。在沉积环境的控制下,储层物质组分、微观结构与物性特征存在显著的非均质性,使不同层段具有不同的生气能力、储气能力、"憋"气(自封)能力,进而影响了页岩储层的含气性。     

沉积环境对优质页岩储层发育的控制作用——以渝东南地区龙马溪组为例

为深入探讨优质页岩储层的发育机理,借鉴沉积控相、相控储层的研究思路,以渝东南地区龙马溪组页岩储层为例,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜(AIP-FESEM),有机碳丰度(TOC)测试,X射线衍射(XRD),镜质组反射率(Ro)测试,显微镜观测,主量微量元素测试等技术手段,通过对储层特征、沉积环境的系统研究,综合讨论沉积环境对优质页岩储层发育的控制作用。结果表明:龙马溪组页岩储层可以划分为下-底部、中-上部两段,分别对应鲁丹阶与埃朗阶,两段储层的有机质特征、矿物组分、力学脆性特征、储层物性等差异显著,鲁丹阶页岩有机质和脆性矿物含量更高,储层性质更优;对比分析显示,龙马溪组储层有机特征主要受控于水体氧化还原环境,但龙马溪组下部具有更好的有机质富集与保存条件,主要受益于鲁丹段深水陆棚相内低速率的欠补偿沉积环境与全球海平面上升所形成的大面积缺氧水体;储层脆性矿物组分受控于沉积-成岩的共同作用,储层底部高脆性矿物含量段富含来自特殊沉积环境的生物成因石英、陆源碎屑石英与形成于储层成岩作用的自生石英;鲁丹阶对应的底部储层TOC和石英含量更高,有利于储集空间发育;鲁丹阶储层更加发育的富笔石水平层理等特殊沉积构造,对增强储层的渗透性,改善压裂力学特性等具有有利作用。沉积环境控制着储层物质成分的类型与特征,龙马溪组鲁丹阶储层对应的有利沉积环境与沉积条件,是底部优质储层段发育的核心影响因素之一。     

页岩元素地球化学特征及古环境意义——以渝东南地区五峰—龙马溪组为例

为了深入研究渝东南地区奥陶纪—志留纪黑色页岩垂向上沉积环境的精细变化,选取渝东南地区黔江1井对五峰—龙马溪组进行了系统采样并进行了详细的元素地球化学研究,认为LM1-LM3时期古海平面最高、古生产力最高和水体还原性最强,页岩的有机质含量最高,是页岩气勘探重点区域;页岩的古生产力、氧化还原条件等地球化学元素决定的指标仅影响富有机质页岩的厚度及品质,对页岩气产量有一定影响,但并非主要影响因素.研究结果表明:1)黔江地区五峰—龙马溪组页岩沉积于大陆边缘环境,陆源碎屑为主要物源,沉积成岩过程中局部受到热液活动和生物作用的影响;2)五峰—龙马溪组页岩沉积时期经历了五峰晚期(WF1—WF4顶部)海退和龙马溪组早期(LM1—WF3)海侵;3)黑色页岩总体形成于水体缺氧的环境,在五峰组(WF1—WF4)由于海退处于弱氧化环境,龙马溪组早期(LM1—LM3)由于海侵处于强还原条件,而在龙马溪组晚期由于水体变浅,水体还原性逐渐减弱;4)古生产力在龙马溪组早期(LM1—LM3)达到最大值,生物钡Ba(bio)质量分数达到1 025.43×10-6,向下和向上均有减小趋势;5)相同时段位于水下古隆起附近的黔江地区的古生产力、氧化还原条件、富有机质页岩厚度及品质均不如坳陷区的巫溪2井,水下古隆起对富有机质页岩沉积产生了不利影响,在该区进行勘探应格外谨慎.     

渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气储层流体地球化学特征——以酉参2井为例

渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气储层中发育粉砂岩夹层和裂缝脉体。以酉参2井五峰组—龙马溪组页岩有机地球化学特征分析以及粉砂岩夹层和裂缝脉体的显微岩相学、流体包裹体特征分析为基础,结合恢复的酉参2井埋藏生烃史,深入探讨了研究区页岩气的形成与成藏特征。五峰组—龙马溪组页岩的粉砂岩夹层中记录了两期油气充注过程:第一期油气充注时间为早三叠世,页岩为低成熟—成熟阶段,油气的成熟度较低,为粉砂岩夹层石英颗粒中的重质油包裹体以及粉砂岩夹层粒间孔隙中的褐色、深褐色沥青; 第二期油气充注时间为早侏罗世,页岩处在成熟阶段,主要为沿切穿石英颗粒微裂缝成带状分布的气烃包裹体以及石英颗粒中充注的轻质油。五峰组—龙马溪组裂缝脉体中捕获大量纯气包裹体,主要成分为CH₄,来源于五峰组—龙马溪组的页岩气,被捕获时间主要为白垩纪。渝东南局部地区五峰组—龙马溪组页岩虽具有良好的生烃条件与保存条件,但在页岩气勘探过程中,需在考虑区域地质构造的基础上讨论页岩气成藏与保存的有效性。     

中扬子地区五峰-龙马溪组页岩气成藏地质条件

基于中扬子地区重点井-EY1井钻井取心资料,采用X-衍射、氩离子抛光扫描电镜和比表面积等实验测试方法,明确了中扬子地区五峰-龙马溪组页岩气成藏地质条件。即,五峰组-龙马溪组主要为深水陆棚环境,页岩厚度较大(富有机质泥页岩厚度为30~90m),有机质丰度较高,普遍处于过成熟阶段,孔隙度为2.1%~4.1%,而EY1井五峰-龙马溪组朗格谬尔体积为1.69~1.93m3/t,全烃显示达5.86%,显示较大勘探潜力。     

四川盆地南缘五峰组—龙马溪组沉积地球化学及有机质富集模式——以叙永地区田林剖面为例

晚奥陶—早志留世转折期是一个重要的地质历史时期,在这一相对短暂时间内(440～453 Ma),全球板块构造形态、古气候条件、古海洋环境、生物群类型等都发生了巨大的改变。扬子地区在这一全球大背景之下沉积了五峰组和龙马溪组两套富有机质泥页岩,是页岩气勘探的重点层位。有机质丰度决定着页岩生烃能力的强弱,同时还影响着储层吸附能力及储集空间的大小,是储层含气性的决定因素。有机质富集所涉及的因素较多,过程复杂,古海洋初级生产力、古氧相及沉积速率、成岩降解等对其都有影响,其中古生产力决定有机质数量,古氧相是有机质保存的决定性条件,这两者是富有机质泥页岩主要影响因素。然而五峰组—龙马溪组纵向上有机质丰度差异较大,具有很强的非均质性。因此,为厘清五峰组—龙马溪组垂向沉积环境演化及有机质丰度差异原因,对四川盆地南缘叙永地区田林剖面上奥陶统临湘组—下志留统龙马溪组地层剖面进行实测及连续采样,并开展了岩石矿物学及详细沉积地球化学(主量、微量及稀土元素)研究。结果表明:田林剖面五峰组—龙马溪组Al/(Al+Fe+Mn)值、Ce异常、Eu异常指示非陆源硅主要为生物成因,SiO₂、Si_xs与CaO、TiO₂含量的强负相关性表明硅质含量受陆源输入量及古水深控制; Mo/TOC值与Mo/U值指示五峰组沉积初期具有强滞留环境,而有机质富集层段主要在半滞留环境下沉积形成; 斑脱岩密集层段较高古生产力表明火山活动对古生产力有提升作用; 总有机碳与古氧相代替系数的高相关性表明有机质富集整体主要受古氧相控制; 而古生产力代替系数整体与总有机碳相关性不高是由于生境类型的差异及陆源输入量与古生产力、古氧相的利弊关系导致对古生产力有利的沉积环境往往对应较差的还原条件。综合分析认为,五峰组—龙马溪组不同沉积阶段有机质富集模式不同。非灭绝期为低陆源输入量的深水环境产生的良好缺氧条件; 第一幕灭绝期(五峰组沉积末期),成烃母质生物勃发、强“海洋雪”作用以及高成烃母质生物沉降速率致使有机质十分富集; 第二幕灭绝期(龙马溪组沉积初期),高成烃母质生物沉降速率加之大量有机质在水底分解消耗氧化剂的同时,分层水体阻碍O₂补给造就的水底长期极度缺氧环境,致使该时期有机质极为富集。     

涪陵海相页岩生物成因硅特征及确定方法

通过对涪陵页岩气田奥陶系五峰组-志留系龙马溪组下段海相暗色页岩岩心样品、薄片观察、岩石学特征、TOC含量与硅质含量相关性分析,证实研究区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组海相页岩底部富有机质页岩中部分硅质为生物成因,其含量最高可达50.0%以上,可占到硅质总量的70.0%,具有富含海洋有机质、笔石化石种类丰富、有机质丰度高、富含生物硅的特征。利用元素录井快速确定生物硅含量的方法,可为国内其他页岩气探区提供参考。     

涪陵焦石坝地区五峰组-龙马溪组含气页岩岩相划分——以JY11-4井为例

针对目前焦石坝地区海相页岩气勘探开发需要,以JY11-4井岩心资料为基础,通过电子显微镜观察、矿物组分及有机碳含量分析,研究区五峰组-龙马溪组页岩矿物组分以石英和粘土矿物成分为主,含有长石、方解石、白云石、黄铁矿等,有机碳含量0.55%~5.89%,具有自上而下逐渐增加趋势,结合U、TH测井解释结果,剖析五峰组-龙马溪组页岩岩相特征,划分为低有机质贫硅页岩相、中等有机质贫硅页岩相、低有机质富硅页岩相、中等有机质富硅页岩相和富有机质富硅页岩相等5种岩相,其中富有机质富硅页岩相为页岩气勘探开发最有利页岩相,对南方海相页岩气的勘探开发具有重要指导作用。     

焦石坝地区五峰组-龙马溪组一段黑色页岩有机质富集机理研究

焦石坝地区是中石化页岩气产能建设的重点区块,五峰组-龙马溪组一段黑色页岩是该区块页岩气勘探开发的主要目的层,弄清楚该套黑色页岩的形成机理可有效提高该区的开发效果。采用元素地球化学手段,分析该套黑色页岩的硅质来源、古生产力和氧化还原条件,探讨其发育时期是否存在热液作用,并研究其有机质丰度的控制因素。研究认为,焦石坝地区五峰组-龙马溪组一段黑色页岩中的硅质主要为生物来源,有机碳与硅质同步富集,其有机质富集是古海洋生产力与氧化-还原条件两个因素共同作用的结果。     

焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏地质特征

基于焦石坝地区页岩气勘探、研究与实践,从页岩层厚度、地化、储集、岩矿等多个方面剖析了焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏地质特征。结果表明:焦石坝地区优质页岩储层厚度均大于30m,一般在35~45m;储层页岩有机质含量高、热演化程度适中,有机质类型以腐泥无定形体+藻类体为主;储集层矿物成分以石英和黏土矿物为主,微裂缝发育活跃;深水陆棚相沉积中富含大量含硅质及碳酸盐矿物的生物,较其它层位的页岩具有更高的脆性矿物含量。     

焦石坝区块五峰-龙马溪组页岩储集空间类型研究

为了明确焦石坝地区五峰-龙马溪组含气页岩段储集空间类型,通过氩离子抛光-扫描电镜、高压压汞、纳米CT技术、聚焦离子束扫描电镜等测试方法,可确定焦石坝地区五峰-龙马溪组页岩储层段主要发育无机孔隙、有机质孔隙、页理缝和构造裂缝四种储集空间类型。综合电成像图、薄片、扫描电镜及FMI成像测井识别结果,判别焦页A井五峰-龙马溪组含气页岩段页理缝整体较为发育,五峰组及龙一段一亚段最为发育。     

下扬子地区志留系高家边组沉积时代及页岩气潜力

上扬子地区龙马溪组的页岩气勘探与开发已取得重大突破,而下扬子地区高家边组与龙马溪组属于同一时期的沉积地层,其页岩气开发潜力尚待挖掘。选择江苏仑山地区高家边组凝灰岩夹层中的锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年,探讨高家边组沉积时代、古环境、页岩气潜力,并与上扬子地区龙马溪组进行对比分析。结果表明:下扬子地区高家边组形成年龄为(442.8±2.6)Ma,属于早志留世,这一年龄使得下扬子地区高家边组沉积时代第一次得到准确可靠的年代学约束;高家边组沉积时的水体为还原环境;高家边组总有机碳(2%~4%)中等偏上,生烃能力较强,镜质体反射率为1.5%~2.3%,热演化程度为高成熟晚期;下扬子地区高家边组与上扬子地区龙马溪组在总有机碳、镜质体反射率、岩性组合、笔石类型以及沉积环境等方面均具有高度相似性,指示其具备页岩气勘探开发潜力。     

渝东南五峰组-龙马溪组页岩纳米级孔隙的发育特征与影响因素

以重庆南川、綦江、涪陵五峰组-龙马溪组页岩储层样品为例,通过氩离子抛光-场发射扫描电镜(FE-SEM)、高压压汞、低温氮吸附、X射线衍射等实验手段,研究页岩储层孔隙、微裂隙的发育特征与影响因素。结果显示,五峰组-龙马溪组页岩储层发育有机质纳米孔、骨架矿物溶蚀孔、黏土矿物粒间孔等多种成因-形貌孔隙,主要储集空间是吸附能力强的纳米级孔隙,以有机质纳米孔尤为重要。结合定性与定量观测结果,建立页岩储层孔隙类型与孔径分布间的对应关系,证明有机质与骨架矿物孔隙分别对应页岩储层孔隙集中发育的两个端元。     

金溪地区的页岩气地质特征及勘探方向研究

重庆市黔江区金溪区域地层广泛发育海相黑色碳质页岩,其五峰组-龙马溪组的黑色碳质页岩厚度在65～90 m,埋深小于3 500 m,具有较好的区域盖层,保存条件良好,是区内主要的页岩气勘探目的层。五峰组-龙马溪组页岩的有机质丰度高、成熟度高,TOC在1. 5%～2. 5%,Ro在2. 5%～3. 0%。推测总含气量在0. 05～1. 63 m~3/t,资源潜力较大。页岩气可在区内向斜核部及平缓翼部低部位等处富集。综合区域地质特征和保存条件,认为区域中部的桑柘坪向斜扬起端及东南部的濯河坝向斜核部地区是页岩气勘探有利区域,其中重点勘探方向为区内西南部187 km~2的范围。     

广西恭城中奥陶世笔石地层的发现

首次报道和讨论了桂北恭城中奥陶世笔石地层。该套地层以前划归为寒武系,笔石地层的发现证实为粤陶系,层位大致相当于桂北兴安的黄隘组和升平组。笔石动物群包括对笔石、四笔石、叶笔石、瘤笔石、围笔石等,可以划分为２个笔石带：Ｄｉｄｙｍｏｇｒａｐｔｕｓ ａｂｎｏｒｍｉｓ带和Ａｍｐｌｅｘｏｇｒａｐｔｕｓ ｃｏｎｆｅｒｔｕｓ带。恭城笔石动物群的发现为华南区笔石地层的研究提供了新资料,对进一步了解该区大地构造环境、     

巫溪地区五峰组——龙马溪组页岩有机质沉积模式

对巫溪地区田坝剖面五峰组—龙马溪组底部30件页岩样品开展了有机碳含量、微量元素地球化学等方面研究,分析了不同层段有机质富集特征及其控制因素,认为海平面升降控制着水体缺氧程度,从而影响该区有机质沉积富集程度.研究结果表明:1)五峰组—龙马溪组底部页岩中共识别出4个有机质沉积阶段,总有机碳(TOC)含量整体较高,TOC平均达到3.7%,但与古生产力(生源钡Babio含量)相关性不明显,指示着古生产力总体上不是该时期有机质沉积的主控因素;2)尽管不同有机质沉积阶段的水体氧化还原条件具有一定差异性,但与TOC变化总体上具有相关性,这表明这些时期有机质沉积主要受控于缺氧程度,其富集机理属于"保存模式";3)五峰组—龙马溪组早期有机质沉积模式为:海平面的升降控制着沉积水体的缺氧程度,海平面下降造成底水富氧,上升形成底水缺氧,从而控制着页岩中有机质富集程度.     

中国页岩气勘探开发现状与优选方向

中国已成为世界上第3个掌握页岩气勘探开发技术的国家.为了总结页岩气地质理论研究成果、勘探开发经验及教训,基于我国页岩气勘探开发实践和理论研究进展,在解剖商业开发页岩气田和典型页岩气钻井特征基础上,系统分析了富有机质页岩发育、储层类型和特征、页岩含气能力和含气量等基础地质理论的研究现状和关键科学问题,并对页岩气富集主控因素进行了分析.建议加强富有机质页岩发育、页岩成岩作用、有机-无机相互作用及优质储层形成机制、含气量的控制因素和定量评价、不同类型页岩气藏富集主控因素和分布规律等研究;提出了战略展开、战略突破和战略准备3个层次的勘探优选方向.战略展开区主要是四川盆地五峰组—龙马溪组深层页岩气和常压页岩气;战略突破区主要指四川盆地海相寒武系、海陆过渡相二叠系和陆相侏罗系;战略准备区主要包括四川盆地三叠系、鄂尔多斯盆地三叠系以及东部陆相盆地白垩系、古近系、新近系等.四川盆地五峰组—龙马溪组深层页岩气和常压页岩气面积和资源量较大,其中深层页岩气埋深大于3 500 m的面积为12.8×10~4 km~2,钻井也取得良好效果,建议优先开展四川盆地五峰组—龙马溪组深层页岩气和常压页岩气开发技术攻关.     

四川盆地及周缘五峰—龙马溪组页岩气地质条件研究

在对川西南雷波等区块地表出露的上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组观察和取样分析测试的基础上,研究四川盆地及周缘五峰—龙马溪组页岩沉积相、空间展布、有机地化、泥页岩物性及岩石物性、成熟度等页岩气地质条件特征.样品分析数据和研究表明,该套泥页岩具有厚度大、有机碳高、成熟度高和含气量高等特点,具备页岩气藏发育的良好地质条件.     

渝东南龙马溪组下部页岩岩石学特征与优质储层形成机理

以渝东南綦江、南川、石柱及涪陵的龙马溪组下部页岩为例,通过X射线衍射、氩离子抛光-场发射扫描电镜、TOC、脆性力学、高压压汞实验、低温氮吸附实验等测试手段,综合探明页岩储层矿物组分、有机质特征、孔隙特征、力学脆性等岩石学特征,对储层进行岩石学角度的评价,并讨论岩石学特征对优质储层形成的影响。结果显示:龙马溪组下部页岩储层岩石矿物组分可以分为以石英为主的脆性矿物和以伊利石为主的黏土矿物,底部脆性矿物含量更高;TOC平均值高于2%,达到过成熟阶段;孔隙类型复杂,识别出有机质纳米孔、黏土矿物片状孔、骨架矿物溶蚀孔等多种形貌-成因孔隙,纳米孔提供了主要的比表面积和储集空间;孔隙形貌复杂,发育平行板状等多种形态类型;岩石力学脆性较好,有利于微裂隙发育与压裂造缝。研究区龙马溪组下部页岩形成于深海陆棚相,经历了晚成岩作用阶段,矿物组分适宜,纳米孔、微裂隙发育,具有较好的力学脆性,是具有特殊岩石学特征的优质页岩气储层。页岩储层的岩石物质组成特征是优质储层形成的基础,从岩石学特征的角度对储层展开研究,对探究页岩储层的物性成因及其受控因素具有重要意义。     

陆棚相黑色泥岩发育特征、沉积演化及页岩气勘探前景——以瓮安永和剖面牛蹄塘组为例

牛蹄塘组黑色页岩主要发育于陆棚沉积环境,研究瓮安永和剖面,将牛蹄塘组黑色页岩划分为海侵体系域(TST)和高位体系域(HST);结合连井剖面、黑色页岩分布规律、地球化学元素分析,分析黔北地区沉积特征.结果表明:牛蹄塘组下覆为震旦系灰色白云岩,牛蹄塘组底部沉积一套黑色硅质岩,向上为黑色泥岩,上部为泥质粉砂岩、粉砂岩.总体呈现向上粒序先变细后变粗的特征;平面上,下寒武统牛蹄塘组沉积环境为浅海陆棚沉积,主要沉积体系类型为浅水陆棚和深水陆棚.水深向东南部加深,黑色页岩厚度向东南部加厚,黑色页岩颜色加深.牛蹄塘组沉积环境控制黑色页岩的发育及有机质成熟度,且控制有机质的保存.黔北地区牛蹄塘组黑色页岩发育广、厚度大、颜色纯,富含有机质且硅质含量较高,是页岩气勘探的有利区.