四川盆地页岩气成藏地质条件

与传统上的“泥页岩裂缝气”并不完全相同，页岩气是主体上以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及页岩地层中的天然气。四川盆地经历了克拉通和前陆盆地演化过程中复杂的构造变动，形成了与美国典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件，其中的古生界页岩不仅是盆地内常规气藏的烃源岩，而且还是页岩气成藏及勘探的主要对象，目前已发现了页岩气存在的大量证据。根据演化及勘探地质特点，四川盆地非常规天然气具有两分格局，东南部以页岩气为主而西北部以根缘气为主，古生界主体发育页岩气而中生界主体发育根缘气。川东和川南地区（包括川西南）古生界生气页岩发育厚度大、有机质含量高、埋藏深度小，下寒武统和下志留统具有良好的页岩气成藏及勘探地质条件；川中地区同时发育中、古生界烃源岩，上三叠统、下志留统和下寒武统可作为页岩气勘探的有利层位；川西中生界泥/页岩常与致密砂岩形成频繁互层并产生具有砂岩底部含气特点的根缘气，整体上存在着页岩气发育和勘探的远景条件，局部埋藏相对较浅的高碳泥/页岩是页岩气勘探的基本对象。     

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。     

中扬子宜昌地区沉积—构造演化与寒武系页岩气富集规律

鄂西宜昌斜坡是四川盆地外寒武系页岩气勘探新区,与盆内勘探不同,宜昌斜坡发育于黄陵隆起之上,页岩气富集地质条件研究薄弱。利用最新的地震、钻探和测试资料,分析认为研究区沉积、构造演化具有特殊性,先后经历了印支期隆起雏形、燕山期快速抬升剥蚀、喜马拉雅期充填改造3个关键沉积—构造阶段。宜昌地区相对稳定的构造条件,对页岩气富集成藏有4个方面的影响：①桐湾运动末期形成早寒武世隆、凹相间的古地理格局直接影响宜昌地区寒武系水井沱组富有机质页岩的展布,对页岩气的形成分布有重要的源控作用,水井沱组页岩含气量与 TOC 含量具有较好正相关性,指示有机质丰度是影响页岩气富集的关键因素。②印支期开始隆升、燕山期迅速隆升的黄陵岩体控制宜昌斜坡区构造沉降,使下古生界页岩层埋藏深度适中、抬升早、有机质热成熟度相对低,在中、下扬子区下古生界页岩过成熟演化背景下尤为特殊。适宜的热演化条件下,水井沱组页岩有机质纳米孔发育,构成页岩气重要储集空间。③受黄陵隆起的砥柱作用,宜昌斜坡在南方中、新生代多期次强烈构造活动中免遭构造破坏和强改造,表现为隆升剥蚀为主、局限断裂活动为辅、整体构造变形弱的特点,构造保存条件较临区优越,加之页岩渗透性极低,使宜昌单斜构造上水井沱组页岩气仍有效保存,是当前该区勘探的主体。④寒武系页岩裂缝发育,早期构造作用形成的高角度裂缝、晚期由于重力顺层滑脱作用形成的低角度剪切缝,共同构成页岩气运移、储集的重要空间。宜昌地区页岩气的勘探突破表明,古隆起、古斜坡等稳定古构造周缘是中下扬子区古生界页岩气勘探的潜在有利区。     

四川盆地东南地区龙马溪组页岩气有效保存区综合评价

受差异构造边界的制约,四川盆地东南地区(简称川东南)中新生代发生差异构造变形,使得保存条件成为控制该区下古生界页岩气富集的主要因素。为此,从制约保存条件的直接原因——构造作用出发,对该区页岩气保存条件进行了综合评价。首先以构造研究为先导,立足于中新生代差异构造变形方式和强度,将评价区划分为7个构造形变带,并对各构造形变带的断裂规模、断裂密度、顶底板岩性和厚度、目的层埋深、构造形态和裂缝间距指数等影响因素进行系统揭示,确立页岩气有效保存区的评价指标和标准,建立页岩气保存条件综合评价体系。在此基础上,依据该区页岩气保存条件最优评价参数标准,对7个构造形变带下志留统龙马溪组页岩气的保存条件进行了宏观评价。结果表明:齐岳山断裂以西地区的保存条件整体上好于东侧;齐岳山断裂以东地区,以武隆断褶带的保存条件为最好,其次为彭水断褶带和黔江断褶带,道真叠加断褶带、务川叠加断褶带和沿河叠加断褶带相对较差。     

中国页岩气形成机理、地质特征与资源前景

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桂中坳陷上古生界页岩气保存条件

桂中坳陷上古生界中、下泥盆统以及下石炭统页岩具有良好的生烃及储集条件,但受多期构造运动改造,页岩气保存条件复杂。从宏观和微观分析入手,对该区上古生界页岩气保存条件进行综合评价,预测其勘探潜力及有利勘探区。在野外地质调查的基础上,结合钻井资料、镜质体反射率、粘土矿物X-射线衍射、泥页岩物性分析数据以及构造演化史和埋藏史-热史恢复,从盖层封闭性、断裂和抬升剥蚀作用影响等方面评价了桂中坳陷上古生界页岩气保存条件。结果表明：桂中坳陷中泥盆统泥页岩沉积厚度大（暗色泥页岩厚250~650 m）、分布连续且韧性和微观封闭性较好,可作为页岩气直接和区域盖层;下石炭统虽然分布局限,但韧性和封闭性好,可作为局部盖层;燕山期为研究区主要变形期,大量叠瓦状逆冲断裂和高角度逆冲断层在此时发育,对现今残存的页岩气藏分布格局起着决定性影响,坳陷中、西部遭受的构造改造相对较弱;强烈的剥蚀作用破坏了页岩气的保存,但坳陷中、西部地区剥蚀程度较小。总之,桂中坳陷中、西部的柳江低凸起内天山背斜及西部、马山断凸中部和红渡浅凹中部一带页岩盖层分布稳定且韧性和封闭性较好、遭受的构造破坏较弱、剥蚀厚度较小,为页岩气有利勘探区。     

扬子地块上二叠统龙潭组页岩气勘探前景

扬子地块是中国南方进行油气勘探研究较早的地区之一,在古生代,扬子地块发育了以下寒武统、上奥陶统-下志留统、上二叠统和下二叠统为代表的8套黑色泥页岩。近几年,人们对下寒武统筇竹寺组和上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组海相泥页岩做了较多的基础性研究工作,而对上二叠统龙潭组海陆交互相泥页岩则尚缺乏评价。为此,根据前人的研究成果和野外地质调查资料,分析了扬子地块上二叠统龙潭组泥页岩的发育特征,探讨了龙潭组页岩气的勘探开发前景。结论认为：①龙潭组黑色页岩具有有机碳含量较高、热演化成熟度达高成熟度阶段、石英含量达40%左右、厚度介于20～200 m、吸附能力强等有利条件,与美国圣胡安盆地Lewis页岩很相似,具有较好的页岩气勘探开发潜力,但黏土含量高、非均质性强、后期改造作用强烈等又会对其页岩气富集产生不利的影响;②龙潭组页岩气成藏条件纵向上：中、上段优于下段,横向上页岩气勘探的有利地区为上扬子川中、川东、渝西北和下扬子苏南地区。     

重庆及其周缘地区下古生界页岩气资源勘探潜力

四川盆地经历了从震旦纪到中三叠世的克拉通和晚三叠世到新生代的前陆盆地2个构造演化过程,在克拉通盆地演化阶段主要发育一套巨厚的海相沉积。晚震旦世和中奥陶世开始的2次大规模海侵作用,在深水环境中沉积了下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组2套黑色页岩。由于该盆地演化过程中复杂的构造变动,重庆及其周缘地区的区域构造主要以高幅抬升及强烈挤压为特点,下古生界埋藏浅、变形严重、破坏强烈,现今构造形态表现为高陡状褶皱,形成了与美国东部典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件。研究表明,该区具有页岩气富集的有利地质条件,是页岩气勘探研究值得关注的重要领域。采用体积法对该区下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气资源量做了初步估算。结果表明：重庆及其周缘地区筇竹寺组页岩气资源量约为7.5×10₁₂ m₃,五峰组-龙马溪组页岩气资源量约为11.5×10₁₂ m₃,显示出该区巨大的页岩气资源勘探潜力。     

四川盆地及周缘下寒武统页岩气成藏主控因素与勘探方向

运用最新的页岩气勘探理论及模拟实验结果,对四川盆地及周缘地区下寒武统页岩气成藏基本地质条件及主控因素进行了研究。该区下寒武统暗色泥页岩发育,可划分为"被动陆缘型"和"拉张槽型"2种类型。前者具有品质好、厚度巨大、分布范围广等特点,页岩气成藏物质基础条件优越,但底板条件差,构造变形强烈,页岩气保存条件受到挑战;后者达到了基本烃源岩标准,虽单层厚度薄,但具有纵向发育层段多、顶底板条件良好、构造变形弱等特点。高演化程度影响了暗色泥页岩的含气性,不利于页岩气富集成藏;顶底板条件是页岩气气藏早期形成的前提;构造条件是页岩气藏后期得以保存的关键。勘探有利区为盆内绵阳—乐至—隆昌—长宁地区及周缘城口—巫溪、鄂西宜恩—鹤峰、湘西花垣—张家界、贵州镇远等地区。      

四川盆地页岩气与煤层气勘探前景分析

页岩气与煤层气是非常规气勘探的重要领域,国外早已进入实质性商业勘探开发。我国从本世纪初对页岩气关注渐增。页岩气以吸附、溶解、游离状态存在,形成于暗色高炭泥质烃源岩中。该文根据四川盆地烃源岩研究成果,论证了上二叠统龙潭组煤系利于煤层气成藏,有利区块位于华蓥山及其东南侧与南端地带。该地带以烟煤为主,瓦斯含量高、埋藏浅。上三叠统须家河组煤系,煤岩瓦斯含量低,有利页岩气成藏。有利区块有二：一是川西南威远背斜周缘及川南之北段区块;二是米仓山前缘,目的层埋藏较浅。 油系泥质烃源岩有利页岩气成藏的层系是下侏罗统,有利区块位于川东北、川北有机质成熟度高的高陡构造翼部及盆地边缘浅埋带。下志留统龙马溪组、下寒武统筇竹寺组暗色泥质烃源岩,在盆地内早期有利页岩气成藏。现今因成熟度剧增,不利页岩气保存,而且目的层埋深大,可在老气田“立体勘探”时关注。但在大巴山靠盆地一侧,江南古陆西北缘,其有机质成熟度有降低的趋势,不失为页岩气成藏的有利地带。     

西昌盆地南部地区志留系龙马溪组页岩气保存条件的评价

为了查明西昌盆地南部志留系龙马溪组页岩气保存优选区,针对研究区构造变形等特征,对研究区进行构造分区,得出研究区受到强烈的挤压-走滑构造变形和大幅度的隆升剥蚀等构造强改造作用,具有强变形、强隆升、强剥蚀等构造特征,后期构造改造和变形为制约页岩气保存的关键因素。以志留系龙马溪组页岩为研究对象,从物质基础、构造演化等方面对页岩气保存条件进行研究,得出米市盆地轿顶山向斜地区和布拖—火烈宽缓褶断带变形较弱,褶皱表现为宽缓-开阔的样式,剥蚀厚度主要小于3000 m,具有良好的保存条件,并初步建立了页岩气保存条件的综合评价指数体系,为西昌盆地的页岩气勘探开发提供支撑。     

保存条件对四川盆地及周缘海相页岩气富集高产的影响机制

以四川盆地及周缘牛蹄塘组和五峰组-龙马溪组2套页岩层为研究对象,通过对不同地区、不同含气性和产量的典型页岩气井进行解剖,探讨了影响页岩气保存条件的主控因素及评价体系。研究认为:顶底板条件、页岩自身封盖作用是该区页岩气早期滞留于页岩内的关键因素,后期构造改造强度与所持续的时间对页岩气藏的含气丰度具有明显的调整作用;保存条件对页岩气层的含气量、孔隙度、含水饱和度、电阻率以及页岩气气体组分等有明显的影响,保存条件差,页岩气层含气量、孔隙度、电阻率通常较低,含水饱和度、N₂含量则较高,这些被影响的参数可以作为评价页岩气保存条件优劣的间接指标。建立了四川盆地及周缘复杂构造区下古生界海相页岩气5大类、28项参数的保存条件综合评价指标体系,即主要是封盖条件、页岩气层自身封堵性、构造作用（构造改造时间、断裂作用、地层变形强度等）等条件在时间和空间上的组合关系,另外页岩气层含气性表征参数和压力系数同样可在一定程度上指示保存条件的优劣。      

涪陵页岩气勘探开发重大突破与启示

中国海相页岩气分布领域广,资源丰富,但与北美相比,具有页岩时代老、热演化程度高的特点;同时由于经历多期次的构造改造,具有保存条件和埋深差异大的特殊性。针对这些特点和特殊性,提出了生烃条件、储集条件和保存条件为核心的页岩气“三元富集”理论。以此为指导,中国石化集团公司的页岩气勘探向四川盆地及其近缘聚焦,确定川东南地区下志留统是首选的页岩气勘探突破领域。建立了海相页岩气区带和目标评价方法,优选涪陵焦石坝构造为页岩气突破目标,2012年部署钻探焦页1井,一举发现了中国首个大型页岩气田--焦石坝龙马溪组海相页岩气田。同时,借鉴、集成和研发关键技术,形成了中、浅层海相页岩气钻井技术和大井段分段压裂的海相页岩储层改造技术。在勘探开发一体化的工作思路指导下,通过精细高效的组织管理实现焦石坝大型页岩气田的快速高效开发。     

四川盆地南缘昭通页岩气示范区构造变形特征及页岩气保存条件

四川盆地南缘昭通国家级页岩气示范区地处我国南方海相构造复杂区,页岩变形改造强烈、甜点控制因素复杂,保存条件对页岩气富集具有重要的影响。为了支撑该区页岩气甜点区的优选评价工作、提高钻探成功率,通过对野外露头的地质调查,利用钻井、录井和物性测试资料,分析了该示范区构造变形样式及区域变形特征,研究了地层节理及裂缝发育特点、页岩围岩封盖能力、气藏展布特征,探讨了上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气的保存条件。研究结果表明:①该区由南向北依次发育隔槽式、等幅式与隔档式等3种构造变形样式,依次分布黔中隆起剪切变形区、滇黔北坳陷压扭变形区与蜀南坳陷挤压变形区等3大区域;②五峰组—龙马溪组及其上覆地层发育与地层走向呈高角度、中—低角度及顺层相交关系的3类节理与裂缝,其产状特征与3大变形区基本一致;③五峰组—龙马溪组页岩北厚南薄,具备源储一体、自身封盖成藏的保存条件,外加上覆地层与顶底板的封盖能力,保存条件总体较好;④该区页岩气组分自北向南可划分为甲烷、甲烷+氮气混合、氮气等3个带,页岩气保存条件总体呈北好南差的格局。结论认为,该区中—北部(挤压变形区及其南缘)页岩厚度大、改造与变形弱、节理及裂缝顺层发育、封盖性能好、保存条件优越,为最有利区;中部滇黔北坳陷压扭变形区保存条件中等,为较有利区;南部黔中隆起剪切变形区保存条件差,为远景区。     

上扬子区页岩气甜点分布控制因素探讨——以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为例

上扬子区作为中国南方海相地层最稳定的地区,发育多套海相页岩。为研究控制该区页岩气甜点分布的主要因素,以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,依据上扬子区域地质事件及盆地结构特征,从构造控源控藏的角度对该区构造格局、高产井分布与气藏控制因素进行了分析,指出四川盆地东南及边缘发育的达州—利川、涪陵—彭水、南川—遵义、永川—习水、富顺—盐津、威远—犍为6大构造转换与调节带,其页岩具有弱变形与弱改造特征,是盆内最有利的页岩气赋存与保存区。结论认为:(1)受高热演化、强改造因素影响,上扬子区海相页岩以构造转换带与调节带变形最弱,具有页岩气多源汇聚与复合成藏的有利条件,且天然缝网与圈闭最为匹配,是盆内最有利的页岩气赋存与保存区,页岩气资源量最为丰富;(2)四川盆地东北部达州—利川及东南永川—习水构造转换带与调节带应引起下一步页岩气选区评价与勘探工作的高度重视。     

中国南方构造形变对油气藏的控制作用

在中国南方,加里东、海西及印支期构造形变主要形成“大隆大坳”构造格局,对油气藏主要起建设作用;燕山期构造形变对齐岳山断裂以西的四川盆地以外的南方广大地区产生了强烈冲断、褶皱及抬升剥蚀,对油气藏主要起破坏作用;喜玛拉雅期构造形变波及整个南方,控制了现今原生、次生及再生烃油气藏的最终形成及分布。南方下第三系断陷为原生油气藏的有利勘探区,苏北及江汉盆地等仍有较大勘探潜力;南方中、古生界油气勘探应主要考虑次生油气藏及再生烃油气藏,上扬子地区主要考虑次生气藏的勘探,中、下扬子地区主要考虑再生烃油气藏的勘探。     

四川盆地龙门山北段隐伏构造带特征及其油气勘探意义

2014年以来,四川盆地西北部(以下简称川西北)龙门山山前带双鱼石地区上古生界天然气勘探获得重大发现,先后在中二叠统栖霞组、中泥盆统观雾山组钻获多口工业气井。随着勘探工作的稳步推进,深入开展龙门山逆冲推覆构造前锋带—山前带构造特征研究,是认识该区上古生界气藏特征、拓展油气勘探领域的重要前提。为此,基于新部署的线束三维地震、重磁电资料以及ST9等井的实钻成果,解剖了龙门山逆冲推覆构造前锋带—山前带的构造特征,进而分析了该区隐伏构造带的构造特征、天然气成藏条件和勘探前景。结果表明:(1)龙门山逆冲推覆构造前锋带(1)号隐伏断裂之下发育大型隐伏构造带,其地层受挤压褶皱变形,发育下三叠统嘉陵江组以下的海相地层;(2)由南到北(1)号断裂底部滑脱层位由浅变深,从南部的寒武系滑脱,向北部逐渐转换为基底卷入,古生界及其以上地层整体抬升,越向北抬升幅度越大,断裂上下盘之间的位移距离、褶皱幅度也越大,北部相对南部上古生界构造整体抬升约1 500 m;(3)在剑阁以西—广元地区,(1)号断裂东侧整体表现出"三级台阶"的构造格局。结论认为:龙门山逆冲推覆构造前锋带(1)号断裂下盘隐伏构造带面积达1 800 km2,具有优越的天然气成藏条件,其中观雾山组和栖霞组储集条件、保存条件好,是川西北深层海相层系天然气勘探拓展寻找新突破的重要领域,具有现实的油气勘探意义。     

强改造区牛蹄塘组页岩气保存条件指数评价

中上扬子区下寒武统牛蹄塘组是我国页岩气最具勘探潜力的目的层位之一。恩施-利川地区的牛蹄塘组是页岩气主要富集区,该地区经历了多期次多旋回构造叠加作用,研究区内下古生界海相页岩受构造变形、断裂、剥蚀等强烈改造作用影响引起区域性能量场变化,致使页岩气吸附/解吸、渗流/扩散等成藏条件发生变化,从而导致研究区内下古生界页岩气保存产生重大调整。以恩施-利川地区下古生界下寒武统牛蹄塘组页岩层系为研究对象,从物质基础、构造作用和演化历史等几个方面对页岩气保存条件进行研究,并综合分析各项指数,提出页岩气保存条件综合评价指数体系,以期对研究区勘探提供进一步的参考资料。     

四川盆地东南缘海相页岩气保存条件及其主控因素

中国南方构造运动复杂,海相泥页岩热演化程度高,保存条件的好坏是该区页岩气能否富集高产的关键因素。为此,根据近年来四川盆地东南缘志留系页岩气的勘探实践,分析了页岩气与常规气在保存条件上的差异性:优越的顶底板条件是页岩气保存的基础;页岩气具有的自封闭性和纵、横向渗透率2~8倍的差异性,决定了侧向扩散是页岩气的基本散失通道,下寒武统底部的不整合面使其保存条件变差,断层的切割会加速页岩气的散失。同时分析了该区页岩气保存条件的主控因素及判别指标,研究认为:①构造改造强度是页岩气层保存条件的主控因素,构造样式宽缓、盖层连续、有背斜背景的构造更有利于页岩气的富集,而抬升时间较晚的封闭演化环境则有利于页岩气的保存;②在断层不发育或断层封闭性较好或断层封挡的断下盘区域、相对远离露头区或地层缺失带,页岩气能较为有效的被保存;③压力系数是保存条件的综合判别指标,该区地层的压力系数与页岩气的产量呈对数正相关关系,储层高压—超高压是页岩气保存条件好的表征;④川东南地区盆内区域,除邻近剥蚀区和地层缺失线的区域外,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组压力系数总体高(最高达2.25),保存条件较好,而向盆缘和盆外方向压力系数逐渐降低,保存条件变差。     

湘西北复杂构造区下寒武统页岩含气性及主控因素分析——以慈页1井为例

我国南方地区广泛发育厚度大、有机质含量高的下寒武统海相页岩,但影响页岩含气性的主控因素仍不明确。湘西北复杂构造区下寒武统牛蹄塘组页岩沉积厚度大且埋深适中,在优选出的慈利景龙桥向斜内钻探的页岩气参数井——慈页1井,富有机质泥页岩厚度为149 m,对岩心进行取样,并开展了总有机碳含量、镜质体反射率、矿物成分、储集物性等测试分析,揭示了牛蹄塘组页岩总有机碳质量分数平均为4.83%,底部总有机碳质量分数大于3.0%的连续优质页岩厚达37 m,页岩镜质体反射率（R_o）平均为3.28%。采用岩心直接解吸法测得牛蹄塘组页岩总含气质量体积为0.859 m³/t,天然气成分中甲烷质量分数平均为78.23%。通过分析湘西北慈利地区构造演化特征,并将慈页1井与周边钻遇的下寒武统页岩钻井关键参数进行对比,阐明影响湘西北地区下寒武统页岩含气性的主控因素为构造保存条件和页岩演化程度。南方雪峰山隆起、黄陵背斜和汉南古陆等古隆起周缘基底稳定,构造保存条件较好,页岩成熟度相对较低,是未来复杂构造区页岩气勘探的重点地区。