川南地区下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气纵向对比及评价

据现今资料表明,川南地区筇竹寺组与龙马溪组均有工业性气流的产出。但是在勘探初期,对优选层位以及优选区块的研究结果并不统一。笔者将从有机化学要素和岩石物理对比等方面,对川南地区筇竹寺组与龙马溪组页岩进行评价,综合各项评价指标进行优选分析。研究区内筇竹寺组TOC的值是0.23%~3.2%,平均为1.7%。龙马溪组TOC的值为0.28%~4.5%,平均为2.2%。筇竹寺组与龙马溪组有机质类型都为腐泥型。筇竹寺组镜质体反射率Ro高于龙马溪组,都高于2.0%,属于过成熟阶段。在岩石物理方面,筇竹寺组脆性矿物含量高于龙马溪组,后期具有更大的开采潜力。在孔渗性以及含气性方面,龙马溪组孔渗性较好,有利于页岩气的吸附,含气量也较好。综合各项评价指标,得出龙马溪组具有优先开采潜力,但筇竹寺组也具有巨大的开采价值。     

四川盆地下寒武统筇竹寺组沉积地球化学特征与有机质富集机制

受构造—沉积分异影响,四川盆地不同地区下寒武统筇竹寺组沉积环境具有较大差异,前人针对不同区域筇竹寺组沉积地球化学特征差异性的系统性对比研究比较薄弱。通过收集整理前人公开发表的四川盆地筇竹寺组16口钻井、9条野外剖面地球化学数据,综合前人认识,针对四川盆地不同地区的筇竹寺组沉积地球化学特征进行对比分析,并探讨有机质富集机制,取得4点认识：(1)德阳—安岳裂陷槽北段较南段古水体环境更为还原,更有利于有机质的富集和优质烃源岩的形成与保存;(2)四川盆地北部由裂陷槽深水陆棚区到川东北浅水陆棚区,古沉积环境整体由缺氧向氧化过渡,而由川西南浅水陆棚到川中裂陷槽发育区、川西南浅水陆棚到川东南浅水陆棚,沉积水体则逐渐向更还原的环境过渡;(3)裂陷槽北段及中段整体反映出很高的古生产力水平,且四川盆地筇竹寺期广泛的热液影响背景为有机质富集提供了十分有利的条件;(4)裂陷槽北段及川西南浅水陆棚区筇竹寺组有机质丰度主要受古生产力强度影响,川东北和川东南浅水陆棚有机质丰度主要受控于古氧化还原环境,裂陷槽中段有机质丰度受古生产力和古氧化还原环境共同影响。研究成果对于深化四川盆地筇竹组沉积环境差异和烃源岩形成条件认...     

中国南方海相页岩气成藏差异性比较与意义

中国南方地区寒武系筇竹寺组和奥陶系五峰组—志留系龙马溪组均发育一套富有机质页岩,但页岩气钻探效果差别极大,开展成藏差异比较研究具有理论和现实意义。研究认为:1四川盆地五峰组—龙马溪组TOC值比筇竹寺组略高,盆地外围地区筇竹寺组TOC存在高值区;2筇竹寺组热演化程度较五峰组—龙马溪组明显偏高;3筇竹寺组有机质孔隙不发育,孔隙度是五峰组—龙马溪组的1/3~1/2;4筇竹寺组含气量低,仅为五峰组—龙马溪组的1/2;5筇竹寺组以硅质页岩为主,五峰组—龙马溪组以钙质、钙质硅质页岩为主,硅质成因不同;6五峰组—龙马溪组普遍超压,筇竹寺组以常压为主。这种差异形成的原因在于:1沉积环境不同,影响TOC值和页岩厚度;2筇竹寺组热演化程度过高,导致生烃衰竭、有机质炭化、孔隙度降低,含气性变差;3筇竹寺组顶底板封闭条件较差,影响页岩气保存;4构造位置不同,五峰组—龙马溪组处于斜坡和向斜区,具超压,有利于页岩气保存;5筇竹寺组放射性铀含量约为五峰组—龙马溪组的2倍,是热演化程度高的重要原因。从而提出南方海相经济性页岩气富集需具备有利的地质条件(富有机质集中段发育,热演化程度适中,有机质孔隙发育,含气量高,顶底板保存条件良好,埋深适中),其中五峰组—龙马溪组页岩气成藏条件有利、资源经济性好,筇竹寺组成藏条件总体较差、有利区范围有限。     

东濮凹陷古近系沙河街组烃源岩生烃底限及其差异探讨

随着油气勘探不断向地层深部拓展,弄清烃源岩层生烃底限对于确定含油气盆地有效勘探领域范围和评价油气资源潜力都具有十分重要的意义。为此,以渤海湾盆地东濮凹陷古近系沙河街组烃源岩为研究对象,根据烃源岩层生排烃机理,采用有机元素变化分析法、生烃潜力法、残留烃量法和排烃量法4类7种方法对该区烃源岩的生烃底限进行了研究。结果表明:1用不同方法确定的沙河街组烃源岩生烃底限相差不大,全区生烃底限对应的镜质体反射率值(Ro)介于3.23%~3.97%,平均为3.71%,全区生烃底限对应的深度H值介于5 244~5 525m,平均为5 433 m;2凹陷北部生烃底限Ro介于3.61%~3.97%,平均为3.81%,其生烃底限H值介于5 415~5 545m,平均为5 488 m;3凹陷南部生烃底限Ro介于3.20%~3.74%,平均为3.48%,其生烃底限H值介于5 265~5 375m,平均为5 278 m。结论认为:该区南、北地区生烃底限存在差异,北部地区生烃底限对应的热演化程度(Ro)值和深度值明显高于南部地区,这与凹陷北部沙河街组发育巨厚膏盐层有关,主要体现为南、北地区在有机质类型、地层温度和压力等方面存在着差异性。     

川西北地区海相烃源岩地球化学特征、分布规律及天然气勘探潜力

川西北地区为近年来四川盆地天然气勘探的热点地区,但时至今日对该区海相烃源岩的地球化学特征和分布仍缺乏全面的研究。选取8条露头剖面对川西北地区下震旦统陡山沱组、上震旦统灯三段、下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组、中泥盆统、中二叠统茅口组、上二叠统龙潭组/吴家坪组和大隆组8套海相烃源岩进行了系统的有机地球化学分析,探讨了该区天然气勘探潜力。筇竹寺组优质烃源岩厚度最大,可达80 m,其次是上二叠统龙潭组/吴家坪组和大隆组,厚度可达20~30 m,其他层系优质烃源岩厚度均较薄。从有机质丰度来看,陡山沱组、筇竹寺组、龙马溪组、龙潭组/吴家坪组和大隆组总有机碳含量(TOC)大于3%的发育优质烃源岩,灯三段、中泥盆统、茅口组有机碳含量整体偏低。从下寒武统筇竹寺组至上二叠统大隆组烃源岩干酪根碳同位素值逐渐增高,陡山沱组、灯三段和筇竹寺组烃源岩δ¹³C值小于-30.0‰,有机质类型以Ⅰ型为主,龙潭组/吴家坪组与大隆组烃源岩δ¹³C值主要分布在-28.0‰~-26.0‰之间,有机质类型以Ⅱ2型为主,其他介于两者之间。川西北地区除广元矿山梁、朝天二叠系和朝天泥盆系的烃源岩处于成熟阶段之外,大部分地区处于过成熟阶段,主要以生干气为主。多套高丰度烃源岩的发育奠定了川西北地区海相天然气资源丰富,以筇竹寺组和上二叠统烃源岩为气源的含气系统是川西北地区未来天然气勘探的关注领域。     

川南地区下古生界页岩气储层孔隙特征研究

基于钻井资料、岩心样品实验数据,运用有机地球化学、有机岩石学和储层孔隙分析的多种实验方法,对川南地区下古生界筇竹寺组和龙马溪组2套页岩有机质特征、孔隙度、页岩气储层微观孔隙特征与孔隙结构进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩有机碳含量较高(多数TOC2.0%)、热成熟度高(ROm=2.3%~3.8%)、孔隙度低(1.16%~6.87%);筇竹寺组页岩有机碳含量和热成熟度高于龙马溪组页岩,而其孔隙度低于龙马溪组页岩;下古生界龙马溪组和筇竹寺组页岩存在粒间孔、溶蚀孔、晶间孔、粒内孔和有机质孔等多种孔隙类型;龙马溪组页岩中微米—纳米级孔隙较筇竹寺组页岩发育,常见有机质孔、粒间孔和粒内孔,是页岩气赋存的主要储集空间;下古生界页岩微观孔隙以微孔和介孔为主,宏孔较少,筇竹寺组页岩微孔+介孔孔容比例占总孔容的83.92%,龙马溪组页岩微孔+介孔孔容比例占总孔容的78.17%,表明微孔和介孔是川南地区下古生界页岩气储层纳米级孔隙的主要贡献者。     

四川盆地下寒武统筇竹寺组烃源岩有机质差异富集机制与天然气勘探领域

四川盆地以下寒武统筇竹寺组为烃源岩的海相高演化天然气系统是全球这一领域的一个典范,为进一步深化地质理论认识,拓展勘探领域,针对当前川中、川东北2个热点勘探区块,通过地球化学方法,从古生产力、氧化还原条件、陆源输入三方面入手,对不同区域该套烃源岩质量及其有机质富集机制展开了差异对比研究,探讨了天然气勘探领域。结果表明:川中GS17井、ZJ2井所在的裂陷槽内深水陆棚相烃源岩有机碳含量整体高于川东北小洋坝浅水陆棚相烃源岩,两者有机质富集均主要受控于氧化还原环境;川中烃源岩形成于缺氧环境,相较于川东北烃源岩所形成的贫氧环境更有利于有机质的保存;川东北烃源岩形成过程中陆源输入对有机质的稀释作用尤为显著,烃源岩质量不如川中烃源岩。筇竹寺组天然气系统的勘探仍需围绕裂陷槽及周缘展开,同时盆地周缘的深水陆棚地区也值得加以重视,且常规与非常规天然气资源并重。      

四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组与筇竹寺组页岩含气性差异及成因

四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩和筇竹寺组页岩是同时期进行页岩气勘探开发的2套重点层位,五峰组—龙马溪组页岩气勘探取得了重大突破,而筇竹寺组页岩气勘探效果却不理想。利用四川盆地及其周缘野外露头资料、已钻页岩气井生产资料以及前人研究成果,总结了四川盆地及其周缘海相页岩的地质特征,并分析了五峰组—龙马溪组页岩与筇竹寺组页岩的含气性差异及其主要原因。研究认为,四川盆地及其周缘海相页岩最显著的特征为"高演化"和"强改造",这与北美海相页岩差异明显。统计大量页岩气井生产情况发现,五峰组—龙马溪组页岩产气情况明显好于筇竹寺组页岩。筇竹寺组页岩压力系数较低,有机孔发育程度较差,相邻储层沥青分布广泛,这些都证实了桐湾期不整合面对筇竹寺组页岩含气性的破坏作用。震旦系顶桐湾期不整合面形成的排烃"通道"从生烃期开始的长期排烃,使层内残留烃量减少,是筇竹寺组页岩含气性较差的主要原因。     

黔西北燕子口地区五峰组—龙马溪组泥页岩储层特征

在野外地质露头剖面测量和样品采集的基础上,通过铸体薄片鉴定、阴极发光、X射线衍射、扫描电镜、总有机碳含量和镜质组反射率等地球化学分析,结合区域地质背景和前人研究成果,探讨黔西北燕子口地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组泥页岩储层特征。结果表明:①研究区五峰组—龙马溪组主要沉积浅水—深水陆棚相的粉砂质页岩、云灰质页岩、泥质粉砂岩,烃源岩主要为五峰组以及龙马溪组下部黑色炭质/硅质页岩。②矿物组成主要由黏土矿物(22%~51%)、石英(21%~41%)和碳酸盐矿物(10%~35%)构成,含少量的黄铁矿和石膏,其中黏土矿物以伊/蒙混层和伊利石为主,总体具有脆性矿物含量高(平均值为59.4%),非均质性强,纵向变化大的特征。③储集空间主要为层间裂缝及溶蚀孔、顺层缝隙,尤以碳酸盐和长石溶蚀现象较明显,有机质孔不发育。④五峰组—龙马溪组总有机碳含量大于1%的中等以上的有效烃源岩的厚度约为20 m。⑤等效镜质组反射率约为2.5%,热演化程度高,处于过成熟的干气阶段,尚具备一定的生烃能力。     

川南下古生界高演化页岩成熟度指标

川南下古生界下寒武统筇竹寺组及下志留统龙马溪组2套页岩,具有时代老、热演化程度高、缺乏镜质体等特点,因此,如何准确定量化评价有机质成熟度,一直是学术界争论的焦点。为此,文中总结了过成熟页岩各项成熟度实验过程及数据应用时的注意事项:1)热解实验需要人工识别真实的热解烃峰值温度,排除钻井液污染产生"假峰"的影响,获取真实的热解峰温;2)分析每个样品所有测点沥青质反射率及笔石反射率的分布特征,剔除不可靠测值的影响;3)伊利石结晶度可应用于伊蒙混层比小于15%的过成熟页岩,当无测点或测点少时,作为过成熟度的可靠指标。最终采用了岩石热解峰温-沥青质反射率-笔石反射率-伊利石结晶度综合评价方法,明确了永川、威远地区龙马溪组镜质体反射率(Ro)为2.05%~2.35%;井研地区筇竹寺组Ro为2.57%~2.74%。     

四川盆地下古生界页岩气资源前景预测

以石油地质学、油气地球化学等理论为依据,对四川盆地下古生界下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组富含有机质的暗色泥页岩的发育及分布作了分析。利用暗色泥页岩沉积厚度、总有机碳含量、有机质类型以及有机质成熟度4个指标对页岩气资源进行了初步评价,发现筇竹寺组和龙马溪组拥有巨厚的泥页岩沉积、较高的有机碳含量、良好的有机质类型以及十分重要的过成熟条件,从而推断出研究区具有丰富的页岩气资源,并进一步划分出研究区页岩气聚集的有利勘探区带。     

四川盆地南部及其周缘龙马溪组黏土矿物研究

为了分析页岩气储层中黏土矿物特征及其对页岩气勘探、开发的影响,以四川盆地南部及其周缘下志留统龙马溪组黑色富有机质页岩发育层段为主要研究对象,利用X-射线衍射分析,并与大量的薄片和背散射分析资料相结合,较系统地揭示了研究区龙马溪组黏土矿物的发育及分布特征。研究表明：黏土矿物以绿泥石+伊/蒙混层+伊利石为主,具有陆源碎屑和次生成因2种类型,主要分布在盆地中心及其边缘地区,具有高伊利石、伊/蒙混层含量,较高绿泥石含量的特点|黏土矿物的类型和含量具有一定的指相意义,平均含量大于50%的地区,主要为深水陆棚沉积,在30%～50%之间的地区通常为浅水陆棚沉积,小于30%的地区为海陆过渡相沉积|龙马溪组沉积时为半干旱—干旱的气候,成岩过程中水介质具有盐度较高、偏碱性,富K⁺的特点|成岩演化已达到晚成岩阶段,烃类演化至干气阶段,具备形成页岩气的气源条件|根据黏土矿物对页岩气储集空间的影响,并与有机碳的展布特征相叠合,渝东南地区的綦江—武隆—彭水一带、黔西—滇北地区的雷波—筠连—兴文—仁怀—桐梓近EW向展布的一带,以及研究区西北部的峨边西河地区为页岩气的有利区,位于盆地中心的宜宾—江津—涪陵呈NE—SW向展布的区域,为次级有利区。     

川东北地区筇竹寺组优质烃源岩分布特征及形成环境

下寒武统筇竹寺组烃源岩是四川盆地及周缘最重要的烃源岩层之一。为明确川东北地区筇竹寺组优质烃源岩分布规律及形成环境,利用测井资料、有机地球化学特征及主-微量元素分析资料等对筇竹寺组烃源岩进行研究。结果表明:筇竹寺组优质烃源岩形成于温暖潮湿、水动力相对较弱的深水陆棚及斜坡-盆地环境,具有中-高的古生产力,整体处于还原-弱氧化条件,为有机质生成及保存提供了有利的沉积环境;纵向上主要发育于地层下部,平面上存在城口-开县裂陷区、巴中-通江地区及五峰-鹤峰一带3个厚度中心,为油气来源奠定了良好的物质基础;与龙王庙组、灯影组优质储层形成良好的源-储配置关系,城口-开县地区及巴中-南江地区是油气勘探的有利区带,值得下一步积极勘探。     

Characterization of the microscopic pore structure of the lower paleozoic shale gas reservoir in the Southern Sichuan Basin and its influence on gas content

The results show that multiple genetic types of pores occur in the Lower Paleozoic shales, including inter-granular pores, intra-granular pores, and organic matter pores. Micropores provide the primary storage space for shale gas in the southern Sichuan basin. The characteristics of microscopic pores and pore structures directly affect the gas content of shales. Differences in the pore structure characteristics of the Lower Paleozoic shales provide a basis for understanding differences in gas content between the Longmaxi Formation and the Qiongzhusi Formation, two shale gas reservoirs in the Sichuan Basin.     

海相页岩烃源岩系中有机质的高温裂解生气潜力

海相页岩烃源层系具备晚期高温裂解生气的能力。以上扬子地区寒武系筇竹寺组、志留系龙马溪组及华北地区长城系—青白口系下马岭组为例,通过封闭系统与开放系统对海相泥页岩烃源岩的晚期生气潜力进行了研究,确定了海相泥页岩具备晚期高温裂解生气潜力,并运用晚期生气能力参数(LGP)和晚期生气类型比(LGT)两项参数对海相泥页岩烃源岩的高温裂解生气能力进行评价。烃源岩的热演化生烃过程是一个非常复杂的过程,在发生热裂解生烃的同时,也通过缩聚反应生成一定量的耐熔大分子——杂原子化合物(NSOs),在高温演化阶段杂原子化合物发生裂解并产生烃气。岩石热解实验显示,筇竹寺组与龙马溪组高演化阶段的烃源岩样品仍然有热解烃类产出,例如样品SP-1在Ro=2.42%以后仍然得到0.092mg/g(HC/TOC),表明了高演化程度下烃源岩仍具有生烃能力,但生烃产率较低。以LGP—LGT为标准评价了海相泥页岩晚期生气能力,所测海相泥页岩LGT1,说明具备晚期生成B型高温裂解气的能力;而LGP分布在0.51到0.55之间,说明具备中等高温裂解生气潜能。所测样品高温裂解平均生气潜力为2.6mg/g(HC/TOC),属于较低的天然气产率,折算下来约0.2m3/t(HC/岩石)。以我国蜀南地区志留系龙马溪组页岩气为例,实测含气量约3m3/t(HC/岩石),则高温裂解产气将占到6.7%。     

上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩沉积环境

上扬子地区下寒武统页岩展现出了良好的页岩气勘探前景，是油气资源的重要战略接替领域。通过露头观测、岩心描述、薄片观察、扫描电镜分析以及主微量元素地球化学分析，对该套页岩沉积环境进行了综合研究。根据矿物学、岩石组构及沉积构造的不同，在筇竹寺组识别出5大类12小类岩相类型，进一步总结了浅水陆棚、深水陆棚、斜坡-盆地沉积体系中发育的6类典型的沉积序列，建立了相应的沉积模式。浅水陆棚沉积处于氧化、相对低的古海洋生产力条件下，发育磷质-云质-泥质沉积序列和砂质-泥质-灰质沉积序列，有机质含量普遍偏低。深水陆棚以及斜坡-盆地沉积处于贫氧-缺氧、高海洋生产力的条件下，发育富含有机质的泥质-磷质-云质沉积序列、硅质-泥质沉积序列和泥质沉积序列。在四川盆地资阳-长宁一线陆内裂陷槽内部以及四川盆地之外东南部黔中、黔北及鄂西-渝东等大部分深水陆棚沉积区是富有机质页岩发育的有利区域。此外，热液活动为黔西北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩提供了必要的物质基础和保存条件，有利于形成富有机质的页岩。     

南黄海古生代盆地原型演变与烃源岩发育特征

钻井及露头证实下扬子陆区发育下寒武统幕府山组、上奥陶统五峰组—下志留统高家边组、二叠系3套烃源岩。盆地发育时期的动力学环境决定该时期的盆地原型，盆地原型影响盆内岩相及烃源岩展布。幕府山组沉积时期，南黄海盆地表现为张裂背景下的被动陆缘克拉通盆地，盆地相及深水陆棚相呈环带状围绕古隆起或台地发育，为烃源岩发育优势相带，推测南黄海盆地中部隆起及北部幕府山组烃源岩发育较好；五峰组—高家边组沉积时期，南黄海盆地表现为挤压背景下的前陆盆地，盆地相、斜坡相、深水陆棚相由西北向东南依次呈条带状分布，盆地相、深水陆棚相为烃源岩发育优势相带，预测五峰组—高家边组烃源岩主要在南黄海地区中北部发育且有一定厚度；上二叠统龙潭组沉积时期，南黄海盆地表现为挤压背景下的活动大陆边缘坳陷型盆地，在该盆地中各沉积相带呈环带状分布，三角洲相、潮坪相、沼泽相为烃源岩发育优势相带，发育龙潭组品质中等—好的烃源岩；预测龙潭组烃源岩在南黄海盆地中部发育，是南黄海盆地古生界的次要烃源岩。      

川南下寒武统筇竹寺组页岩气形成条件及资源潜力

利用四川盆地南部地区最新钻探的井下资料、周边露头地质调查资料及大量样品的分析测试结果,从富有机质页岩区域展布、地球化学特征、岩石储集特征、含气性等方面研究川南地区下寒武统筇竹寺组页岩气形成条件与资源前景。研究区筇竹寺组有机质含量高(TOC值为0.55%～25.70%,平均值大于2%),页岩有效厚度大(黑色页岩厚60～300 m),脆性矿物含量较高(大于40%),页岩中发育丰富的纳米—微米级孔隙和微裂缝,含气量高(页岩含气量0.27～6.02 m3/t,平均1.90 m3/t),有利于页岩气的形成与富集。钻井过程中筇竹寺组气显示频繁并获得了工业性突破,是目前中国最有利的页岩气勘探开发层系之一,综合对比研究认为威远、叙永—筠连地区是研究区内筇竹寺组页岩气勘探开发最有利的地区。图4参23