四川盆地陆相页岩油气富集主控因素及类型

四川盆地陆相页岩气勘探虽然已在涪陵、元坝等地区下侏罗统大安寨段获得工业气流,但与海相下志留统龙马溪组页岩气相比,富集条件存在较大的差异,勘探潜力尚待探索。通过X衍射矿物组分、有机地化、氩离子抛光-扫描电镜、压汞-吸附联合测定、脉冲渗透率、纳米CT、含气性测试等方法技术,对控制陆相页岩气富集的岩性组合、成熟度和压力3个关键因素进行了研究。湖相碳酸盐湖坡风暴滩沉积的页岩与介屑灰岩不等厚互层,具有良好页岩气生烃(有机质丰度大于1.4%)、储集(孔隙度大于3%)、渗透(水平缝发育)和可压裂(脆性指数大于0.6)的配置条件,为最有利的岩性组合类型;成熟度控制着页岩储层有机质孔的发育和页岩油气的生成(以成熟度1.3%为界);超压(压力系数大于1.2)是陆相页岩油气富集高产的关键。据此将陆相页岩油气富集类型划分为超高压高成熟页岩与灰岩互层页岩气型和超压低成熟页岩与灰岩互层页岩油气型;优选涪陵北东岳庙段和元坝大安寨段为页岩气有利目标,涪陵北和阆中-平昌大安寨段、建南东岳庙段、元坝千佛崖组二段为页岩油气较有利目标。     

川中地区侏罗系自流井组大安寨段黑色页岩孔隙微观特征及主控因素

为研究川中地区侏罗系自流井组大安寨段页岩油储层储集空间特征及控制因素,利用电镜、显微荧光、物性分析、氮气吸附、有机碳及热解等测试手段,开展页岩层系的储集空间、物性、含油性分析,并讨论了微观特征的控制因素。结果表明：①大安寨段页岩油储层储集空间包括微裂缝和孔隙,微裂缝主要为页理缝和介壳方解石解理缝,孔隙以粘土孔隙为主,其次为介壳方解石晶间孔、自生石英晶间孔,少量有机质孔、黄铁矿晶间孔。②大安寨段页岩油储层具有孔径-孔隙度负相关特征,即页岩孔隙度高（平均5.69 %）,粘土孔隙是主要孔隙类型,孔径小,孔隙与页理缝组成水平孔缝系统;介壳灰岩孔隙度低（平均3.27 %）,介壳方解石、石英晶间孔比例增加,孔径大,孔隙与解理缝形成网状的孔缝系统。③油相微观赋存具有较强非均质性,表现为富有机质页岩段含油性（热解游离烃含量S₁、油饱和度指数OSI）好,但油相分散分布于粘土微小孔隙中,显微荧光弱,流动性差;孔径大的介壳方解石/石英晶间孔隙、解理缝以及页理缝中烃类更富集,显微荧光强。④微裂缝对烃类的微观富集至关重要。油气生成之后优先进入页理缝,并在页理缝附近的介壳方解石孔缝系统中富集,而距离页理缝较远的介壳方解石孔隙含油性变差,建议以孔径和微裂缝发育程度作为大安寨段页岩油有利层段优选的关键参数。     

川西坳陷须家河组陆相页岩岩相控制下的微观储集特征

为探讨页岩岩相对陆相页岩微观储集特征的控制机理,明确陆相页岩气的富集条件,选取川西坳陷须家河组陆相页岩作为研究对象,基于TOC和矿物组分建立页岩岩相划分方案,明确须家河组陆相页岩发育富有机质黏土质页岩、含有机质黏土质页岩、含有机质混合质页岩、贫有机质混合质页岩、贫有机质硅质页岩5类岩相。在此基础上,开展扫描电镜、高压压汞和低温气体吸附实验,分析研究区须家河组陆相页岩微观孔隙结构特征。结果表明：研究区须家河组陆相页岩主要发育黏土矿物晶间孔和粒内溶孔,有机质孔极少发育,全孔径分布具有多峰特征,其中,孔体积主要由中孔和宏孔提供,比表面积主要由微孔和中孔提供;不同岩相页岩储层微观储集特征具有非均质性,富有机质黏土质页岩孔体积和比表面积最大,有利于页岩气的富集,是须家河组陆相页岩最有利的岩相。研究结果对于陆相页岩气的勘探、资源评价及产能建设具有一定的指导意义。     

川东北元坝区块中下侏罗统页岩油气地质分析

结合钻井、岩心、野外露头、测井等成果,从富含有机质页岩空间展布、地化特征、岩石矿物学、储集空间特征、孔渗性特征和地质力学性质等方面,对川东北元坝区块中下侏罗统页岩油气地质特征进行了综合研究。显著地质特征是:富有机质泥页岩主要发育于自流井组大安寨段和千佛崖组千一—二段,为浅湖—半深湖沉积,黑色泥页岩夹灰岩或砂岩。有机质较为发育,有机碳含量平均为1.14%,有机质类型以Ⅱ₂型为主,镜质体反射率（R_o）介于1.4%~1.6%之间,均处于凝析油—湿气的成熟—高成熟阶段。总体上,中下侏罗统页岩气构造简单、稳定,断裂不发育,保存条件良好,有利于烃类形成。大安寨段湖相页岩油气总体与北美Eagle Ford页岩气特征相似。大安寨段暗色泥页岩厚40~115 m,孔隙类型丰富,发育水平缝和微裂缝,脆性矿物含量平均为52.7%,杨氏模量平均为37 GPa,泊松比平均为0.30,有利于压裂形成网络裂缝。      

陆相页岩气成藏地质条件及富集高产主控因素分析-以元坝地区为例

元坝地区在下侏罗统泥页岩层段获得高产页岩油气流。其中,千佛崖组页岩气水平井产量稳定,油气并产;自流井组大安寨段直井常规侧试单井气产量最高达21 × 104 m3/d。文中通过分析总结元坝陆相页岩气特点和勘探开发成果认为：元坝地区泥页岩主要发育在浅湖、半深湖沉积相带,具有厚度大、有机质丰度高、有机质类型好、热演化程度适中、储集物性及含气性好,以及可压性等特点,具备陆相页岩气形成的有利地质条件;沉积相带控制了富有机质泥页岩的空间展布,岩相控制了物性特征及可压裂性,裂缝和超压控制了页岩气的高产。同时,初步建立了陆相页岩气有利区选区标准：半深湖一浅湖相带,暗色泥页岩累计厚度不小于30 m,TOC不小于1%,Ro不小于1.1%,孔隙度不小于2%,含气量不小于0.5 m3/t,理深在500-4200 m,裂缝发育,地层压力系数不小于1.30     

陆相页岩油成藏地质条件及富集高产主控因素——以泌阳凹陷为例

分析总结泌阳凹陷陆相页岩油的特点及勘探成果发现,泌阳凹陷陆相页岩主要分布在深湖—半深湖、浅湖沉积相带、淡水—咸水沉积环境,具备良好的陆相页岩油成藏地质条件。其主要特征为:厚度大,有机质丰度高、类型好,热演化程度适中,储集物性好,含油丰富,保存条件好,可压性好。研究认为,广泛分布的富有机质页岩及其适宜的热演化程度是页岩油富集高产的基础,有利的岩相与较好的物性是页岩油富集高产的关键,裂缝及薄砂层发育是页岩油高产的保障。文中建立了陆相页岩油有利区选择标准:深湖—半深湖相带;页岩累计厚度不小于30 m,其中有利页岩相厚度大于20 m;TOC平均不小于2%;Ro在0.5%~1.1%;孔隙度不小于3%;裂缝发育;含油饱和度指数不小于70%;埋深小于3 500 m;脆性矿物体积分数大于60%。     

川南地区二叠系龙潭组页岩储层特征及勘探潜力

二叠系龙潭组是目前四川盆地页岩气勘探开发的新热点层位。通过偏光显微镜鉴定、场发射扫描电镜分析、X射线衍射测试、有机碳含量测定及高压压汞分析、现场解析气实验等手段和方法,对川南地区二叠系龙潭组页岩储层进行了综合研究。研究结果表明: ①川南地区二叠系龙潭组为一套陆相曲流河沉积,河漫沉积的页岩发育,其矿物成分主要为石英和黏土矿物,含少量碳酸盐矿物。②研究区页岩储层主要发育粒间 (缘) 孔与微裂缝,局部发育粒内孔与溶蚀孔,偶见有机质孔隙,其中黏土矿物层间微裂缝最为发育。孔隙结构表现为以微孔为主,介孔 (孔径为2～50nm) 次之,孔径普遍较小,分选较差,孔隙和喉道半径差异较大,非均质性强。③研究区页岩储层中煤岩含气量最高,炭质泥岩与泥岩次之,泥质粉砂岩、粉砂岩与细砂岩含气量最低。与龙马溪组页岩储层相比,龙潭组泥岩孔隙度与总含气量更好,渗透率较差,其中炭质泥岩的孔隙度和总含气量最佳。④研究区二叠系龙潭组勘探潜力较大,烃源岩中有机质类型主要为Ⅲ型,其次为Ⅱ₂型;其R_o值平均约为2.8%,达到高熟阶段;TOC含量变化范围大,炭质泥岩中的TOC一般大于15%。⑤川南地区二叠系龙潭组发育河漫平原沉积,富有机质泥页岩分布稳定,具备良好的页岩气形成条件,估算其天然气资源量约为2.4×10¹²m³,有利勘探区主要位于川南古蔺-叙永地区。     

渤海湾盆地辽河西部凹陷陆相页岩油气富集条件与分布模式

在大量泥页岩样品化验测试的基础上,分析了渤海湾盆地辽河西部凹陷页岩油气富集的条件,探讨了陆相裂谷盆地页岩油气分布特征和分布模式。研究认为,西部凹陷古近系沙四段和沙三段泥页岩累计厚度大、连续性好,有机质以腐泥型为主,发育一定量的腐殖型;有机质丰度高,TOC平均2.67%,热成熟度中等,R_o值0.4%~1.5%;泥页岩孔隙和裂缝较发育,孔隙以粒间孔和溶蚀孔最为发育,裂缝以构造缝和页理缝为主;储集物性好,含油气量高,具备页岩油气富集的基本条件。受沉积相、有机质类型与热成熟度联合控制,西部凹陷以发育页岩油为主,同时局部地区发育页岩气,页岩油气在纵向上和横向上有规律分布。纵向上,沙四段底部到沙三段上部地层依次发育页岩油气—页岩油—页岩气;横向上,断陷沉积中心以页岩油发育为主,盆地斜坡区为页岩油气频繁互层区域。      

四川盆地拔山寺向斜泰页1井页岩油气重大突破及意义

2021年1月,在四川盆地涪陵北部拔山寺向斜针对侏罗系凉高山组实施的第一口页岩油气探井——泰页1井,通过水平井钻井及分段压裂测试,试获日产气7.5×104m3、日产油9.8m3,实现了侏罗系凉高山组湖相页岩油气新层系勘探重大突破。基于泰页1井的钻探成果,系统分析了涪陵北部地区凉高山组湖相页岩油气成藏条件和富集规律。研究表明:泰页1井突破层系为凉高山组二段(凉二段)半深湖相富有机质泥页岩,其中(4)小层厚度约为25.20m,TOC均值大于1.5%,有机质类型以Ⅱ型为主,Ro为1.01%～1.41%,孔隙度平均为3.52%,以无机孔(黏土矿物层间孔、粒间孔、粒内孔等)为主,仅局部发育有机质孔,孔隙类型以介孔(孔径为2～50nm)和大孔(孔径大于50nm)为主,含气量约为1.81m3/t。相对于其他小层而言,(4)小层泥页岩连续厚度最大、TOC和孔隙度最高、含气性最好,为自生自储的"纯页岩型"页岩油气藏。涪陵北部地区半深湖相优质页岩分布广泛,有利于页岩油气富集,其中保存条件好、地层高压、微裂缝发育有利于页岩油气高产。探索形成了以"少段多簇+暂堵转向+大排量+中粗砂强加砂"为主要特点的体积压裂关键技术,可实现陆相页岩的有效改造。泰页1井的突破对于中国湖相页岩油气的商业开发具有重要意义。     

黔西地区石炭系页岩气成藏地质特征及含气性影响因素

石炭系旧司组是贵州省发育的一套重要富有机质页岩层系,尚未取得页岩气勘探开发突破。为深入研究旧司组页岩气成藏地质特征,分析其含气性影响因素,选取黔西地区旧司组钻井岩心及野外露头样品为研究对象,综合运用有机地球化学、X-射线衍射、覆压孔渗、场发射扫描电镜、液氮吸附、现场解吸、高压等温吸附等实验手段开展系统研究。旧司组泥页岩有机质类型以Ⅱ型为主,有机碳含量较高,处于过成熟早期阶段;矿物组成以石英和黏土矿物为主,脆性矿物含量高,有利于后期压裂改造;储层为特低孔、特低渗,微观孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔及微裂缝4类,微观孔隙孔径较小,纳米级孔隙非常发育,比表面积和总孔体积较大,具备较好的页岩气富集与保存条件;现场解吸总含气量较高,平均为1.95 m3/t,吸附能力较强,吸附气量平均为3.10 m3/t,显示出良好的含气性;泥页岩吸附气量与TOC、R_o、黏土矿物含量、孔隙度、比表面积及总孔体积呈较好的正相关性,与平均孔径呈负相关。      

四川盆地侏罗系陆相页岩油气富集条件及勘探方向

四川盆地侏罗系发育3套半深湖亚相富有机质页岩,具有叠置发育、广覆分布的特征,半深湖亚相页岩具有“高TOC、高孔隙度、高含气量”的特点。四川盆地侏罗系多口井、多个层段的陆相页岩油气近期取得勘探新突破,勘探潜力巨大、资源丰富,是继五峰组—龙马溪组海相页岩气之后的重点资源接替领域。经过细粒岩综合评价研究发现其具有强非均质性,通过建立“四元”岩相划分方案,明确了陆相页岩油气富集高产主控因素：半深湖亚相富有机质页岩提供了物质基础、良好的构造保存及高压条件是关键、适宜的热演化程度及微裂缝发育有利于油气富集及烃类流动、地质—工程一体化研究是高产的保障。侏罗系陆相页岩油气资源潜力大、天然气当量为6.0×10¹²m³,占四川盆地天然气总资源量的27.7%,是“十四五”(2021—2025年)期间增储上产的重要领域。川东北地区多层页岩叠置发育、川南地区半深湖亚相页岩大面积展布,是重要的勘探有利区,其中,中国石油化工集团有限公司所属矿权区的天然气总资源量为2.94×10¹²m³、原油为12.03×10⁸     

川北二叠系大隆组页岩气勘探潜力及方向

综合利用地质、地球物理等资料，对川北地区二叠系大隆组富有机质泥页岩的时空展布特征及基本地质条件进行研究，明确了川北地区大隆组页岩储层具有“高有机碳含量，高孔隙度，高脆性矿物含量，高含气量”的有利地质条件，勘探潜力大，有望形成川北地区新的勘探领域。一是川北地区大隆组深水陆棚有利相带发育，泥页岩厚度20~45 m，分布广泛；二是大隆组富有机质泥页岩脆性矿物含量平均为82.3%，有机碳含量平均达到8.32%，有机质类型以腐殖腐泥型为主，热演化程度（R_o）平均为2.43%，孔隙度平均为3.0%，总含气量平均为4.62 m3/t；三是研究区与控盆米仓山断裂有断洼相隔，往盆内方向保存条件好。南江地区大隆组深水陆棚相富有机质泥页岩发育，保存条件好，埋深适中（2 000~5 000 m），是近期有望实现勘探突破的最有利区。      

深盆湖相区页岩油富集理论、勘探技术及前景——以渤海湾盆地黄骅坳陷古近系为例

21世纪初期海相页岩油气在北美地区已实现商业性开发,而中国陆相页岩油气的发展整体尚处于探索阶段,且多分布于深盆湖相区。在综合中国陆相页岩油研究进展的基础上,以渤海湾盆地黄骅坳陷古近系页岩油为典型实例,通过回顾页岩油的勘探开发历程,总结了页岩油在勘探开发过程中取得的理论成果和技术,分析了当前页岩油勘探开发的成效和勘探潜力以及深盆湖相区页岩油勘探开发的资源前景。“优势组构相-滞留烃超越效应”富集理论揭示了深盆湖相区页岩具有“三高一低”（高频纹层结构、高有机质丰度、高长英质含量、低黏土含量）的优势组构特征,明确了页岩油的形成与富集规律,建立了页岩油的富集模式,为深盆湖相区页岩油的勘探开发奠定了理论基础与依据。页岩中滞留可动资源量的质量含油率计算方法、页岩油甜点体地质-地震综合评价方法、深盆湖相区页岩压裂改造技术和多甜点立体开发技术等为页岩油资源量的落实、井位部署及高效开发提供了重要技术支撑。得益于理论的创新及技术的突破,黄骅坳陷沧东凹陷孔店组二段进入了工业化开发阶段,完钻水平井达46口;歧口凹陷沙河街组三段在歧北次凹也取得了明显的勘探成效,QY10-1-1井、B56-1H井等水平井获高产稳产突破。黄骅坳陷页岩油在资源潜力、提产潜力及降本潜力方面均较大,也展示出中国深盆湖相区页岩油资源潜力巨大、前景广阔。     

川东地区上二叠统龙潭组泥页岩基本特征及页岩气勘探潜力

四川盆地晚二叠世龙潭期沉积相类型多样,为落实不同沉积相带的页岩气勘探潜力,针对不同相带典型井开展了系统的页岩气形成条件分析,四川盆地晚二叠世龙潭期富有机质页岩主要发育在潮坪—潟湖相和陆棚相,其中潮坪—潟湖相泥页岩分布在资阳—永川—綦江一带,岩性组合复杂,泥岩、页岩、泥质碳酸盐岩不等厚互层,煤层全段均有发育,具有“高TOC、高黏土、高孔隙度、高含气量”的四高特征,有机质类型主体为Ⅲ型;浅水混积陆棚相龙潭组分布在广安—长寿—南川一带,煤层减少,灰质增加,龙潭组二段煤层基本不发育,有机质类型为Ⅱ₂-Ⅱ₁型,具有厚度稳定、TOC中等、脆性矿物含量高、有机孔发育的特点,气测普遍活跃;深水陆棚相上二叠统吴家坪组分布在石柱—万县以及广元—梁平一带,煤层仅在吴家坪组底部发育,吴家坪组二段以硅质页岩、泥岩为主,具有“高TOC、高脆性矿物含量、高孔隙度、高含气量、高含气饱和度”等五高特征,有机质类型为Ⅱ₁型,有机质孔普见,是目前二叠系页岩气勘探开发的主力层系。      

中国南方3套海相页岩气成藏条件分析

为了揭示中国南方3套海相页岩的勘探潜力差异,利用黔南、渝东南和湘中地区典型钻井的岩心实验分析、钻井、压裂测试等资料,从先期建造和后期改造等方面对成藏条件进行对比。结果表明：①五峰组-龙马溪组为台内坳陷深水陆棚相硅质页岩型,生烃潜力大和储层物性好,含气量和地层压力均较高,为最有利勘探开发层系;优质页岩厚度、保存条件和可压性均是选区评价的重点。②九门冲组为被动大陆边缘深水陆棚相粉砂质-硅质页岩互层型,生烃潜力大,但热成熟度高,物性较差,保存条件复杂,埋深大,为重要接替层系;热演化程度、构造稳定性和埋深均是选区评价的重点。③大隆组为裂陷盆地深水台凹泥岩-灰质泥岩互层型,生烃潜力大、物性好,但夹层多,黏土含量高,顶底板封盖性差,含气量较低,为潜在有利层系;有利相带、页岩连续厚度和可压性均是选区评价的重点。④川中、川南、川东南地区的五峰组-龙马溪组,川中、黔南、宜昌地区的九门冲组,湘中涟源地区的大隆组均是页岩气勘探开发有利区。     

鄂西—渝东北地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏地质条件分析

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组是鄂西-渝东北地区页岩气勘探的重要层位，目前勘探尚未取得突破，页岩气富集成藏的主控因素不清。通过对鄂西建始地区JD1井及其邻区钻井岩心和野外露头资料的测试分析，研究了鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组深水陆棚相优质页岩时空分布、有机地化、储集物性以及含气性等特征。鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组富有机质页岩发育，深水陆棚相富有机质页岩主要分布在凯迪阶、赫南特阶和鲁丹阶3个层段，具有厚度大、有机碳含量高、热成熟度适中、储集条件好、埋藏深度适中等特点，具有良好的页岩气成藏地质条件。凯迪阶、赫南特阶和鲁丹阶3个层段深水陆棚相沉积的富有机质页岩、断裂欠发育的稳定构造、中下三叠统区域盖层发育是鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组页岩气富集成藏的主控因素。      

鄂西渝东区上二叠统吴家坪组页岩气地质条件及勘探潜力

鄂西渝东区上二叠统吴家坪组页岩在早期勘探中已发现具备页岩气成藏条件,但其勘探潜力仍不明确。基于Jy3井岩心分析测试资料,结合区域地震、本井及周围井测井及录井等资料,对吴家坪组吴二段页岩的分布、页岩品质及含气性、保存条件及资源规模进行了分析。研究认为:吴二段发育深水陆棚及斜坡—浅水陆棚相富有机质泥页岩,具有南西薄、北东厚的区域分布规律。页岩主要由石英（平均含量43.10%）、黏土矿物（平均含量21.95%）及方解石（平均含量17.20%）所组成,有机质以Ⅱ₁型干酪根为主,丰度高（总有机碳平均含量8.77%）,热演化程度高（换算R_o平均为2.06%）,孔隙性优良（孔隙度平均为5.59%）,含气性好（总含气量平均为3.73 m3/t）。区内红星地区吴家坪组页岩厚度最大、保存条件良好,资源量最丰富,具有优越的页岩气勘探潜力及可观的资源前景,有望成为页岩气勘探开发接替层系及区块。