复杂构造区页岩气藏地质特征与效益开发建议——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组为例

以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩气藏为例,总结了复杂构造区高压、超压页岩气田的地质特征,对比分析了常压页岩气藏与高压、超压页岩气藏的异同点。根据构造改造和气藏的分布特点,提出了常压页岩气藏的分类方案,将中国南方常压页岩气藏分为盆内型、盆（内）缘过渡型和盆外残留型3种类型。研究认为,盆外残留型页岩气藏具有地层连续分布面积小、裂缝发育、地层压力系数偏低、游离气占比较低、地应力较小和两向水平应力差异较大等特点。对盆地外复杂构造区的常压页岩气藏,提出TOC大于3%、孔隙度大于3%和含气量大于3 m³/t可作为效益开发的选区依据。     

常压页岩气形成机制、分布规律及勘探前景——以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

常压页岩气藏的压力系数和含气量较低,地层能量较弱,具有中-低丰度、中-低品位、资源总量大和储量规模大等特征。中国南方常压页岩气藏分布广泛,具有良好的地质背景与富集条件,但其类型、形成机制和富集规律不明。基于页岩气勘探开发实践和地质解剖,探讨了四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组常压页岩气藏的类型、形成机制、分布特征和富集规律,提出了常压页岩气藏勘探开发的前景与技术对策。研究认为,常压页岩气藏主要包括优质页岩缺失/减薄型、早期逸散型、断裂破坏型和残留向斜型4种类型。常压页岩气藏的分布与富集明显受构造作用控制。通过对常压页岩气藏的类型、特征和形成机制等综合分析,认为残留向斜型常压页岩气藏为目前最有利的勘探开发类型。地质评价中应聚焦在靠近盆地、抬升时间晚、残留向斜面积大、远离深-大断裂且裂缝封闭时间早的地区开展研究,优选靠近向斜核部、构造稳定、相对高压力系数和埋深适中的区域开展页岩气勘探开发。技术对策上,建议钻井上采用低泥浆密度钻井液,压裂上采取少段多簇、大排量、中等液量和高砂量,以此来实现经济有效的体积改造。该研究成果将为常压页岩气的地质评价和勘探实践提供参考。     

四川盆地东南缘向斜构造五峰组-龙马溪组常压页岩气富集主控因素

四川盆地东南部地区盆缘槽档转换带和盆外隔槽式构造带向斜发育,由于其整体抬升时间长,构造运动强烈,剥蚀量大,区域保存条件相对复杂,导致不同向斜五峰组—龙马溪组为常压且页岩气含气性差异较大。在研究区向斜构造五峰组—龙马溪组页岩发育特征、后期保存条件、含气性等差异的基础上,分析了向斜构造页岩气富集主控因素,并总结了3种有利于页岩气保存富集的构造样式。研究结果表明:优质页岩发育是页岩含气性的物质基础,川东南地区盆缘和盆外向斜五峰组—龙马溪组优质页岩发育,页岩气物质条件相似;保存条件是影响页岩含气性差异的关键因素,页岩地层埋深大、地层倾角小、远离剥蚀区和发育反向逆断层,有利于页岩气的保存,总体上盆缘槽档转换带内向斜构造保存条件更好,盆外隔槽式构造带内向斜较差;盆缘槽档转换带复向斜构造内"洼中隆"断背斜、宽缓残留向斜中心、逆断层侧向遮挡向斜3种构造样式有利于页岩气的富集。     

川东南涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩气藏中的超压作用

中国南方海相上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组高产页岩气藏普遍发育超压，为分析超压对于页岩气藏的作用，选取川东南涪陵页岩气田典型钻井进行了系统解剖研究。超压是页岩气藏良好保存条件的直接表征，其中，有机质热演化生烃增压是造成该地区异常高压的主要因素；涪陵焦石坝主体龙马溪组页岩气高产层段地层均发育超压，页岩储层孔隙度高、含气量高。超压对页岩气藏的影响:一方面，超压能减缓作用在岩石骨架上的有效应力，使页岩储层保存相对较高的孔隙度，超压可形成页岩超压微裂缝，提高页岩储集层的渗流能力，同时超压意味着地层能量高，游离气含量高，页岩气藏含气性更好；另一方面，超压降低了作用在页岩储层的有效应力，同时超压微裂缝的发育有利于页岩压裂改造。      

美国典型页岩气藏类型及勘探开发启示

通过对比研究,按照岩性组合、气藏压力和页岩矿物组成3个关键参数,将美国典型页岩气藏划分为层状常压—低超压硅质页岩型(Barnett页岩)、层状超高压硅质—钙质页岩型(Haynesville页岩)和互层状超高压钙质页岩型(Eagle Ford页岩)3类。与美国页岩气藏相比,四川盆地及周缘页岩气具有多领域、多层系、多类型的特点,可划分为盆缘层状常压—低超压硅质页岩型(彭水、昭通五峰—龙马溪组页岩)、盆内层状超高压硅质页岩型(涪陵、长宁、富顺五峰—龙马溪组页岩)、盆内互层状超高压钙质—黏土质页岩型(涪陵、元坝大安寨段页岩)3大类。借鉴美国的成功经验,开展与之相适应的页岩气开发工程技术对策和经济评价,是实现中国多类型页岩气藏商业性开发的关键。     

复杂构造区页岩气富集特征—以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例

川东南丁山地区是四川盆地页岩气主要勘探开发区,尽管已有多口井获得高产页岩气试气产量,但由于递减速率快和估算的最终可采储量(EUR)低,导致该区尚未获得商业开发。为了明确复杂构造区页岩气成藏富集特征,预测有利目标区,通过岩心观察、笔石带识别与对比以及扫描电镜观察等手段,对川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型、展布特征、储集类型和含气量等进行了分析。研究结果表明：川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型主要包括硅质页岩、含灰-灰质页岩、粘土质页岩和粉砂质页岩4种,其中优质页岩为WF2-LM4笔石带的硅质页岩,厚度介于6~10 m。储集空间主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝,靠近盆地边缘无沥青充填的溶蚀孔相对发育,反映了较差的页岩气保存条件。与涪陵页岩气田的对比分析表明,丁山地区五峰组-龙马溪组WF2-LM4笔石带硅质页岩厚度较薄,在靠近盆缘断裂带的地区埋藏较浅,页岩气藏压力系数低,为浅层常压页岩气藏;向盆内方向压力系数增加,埋深较大,属于深层超压页岩气藏。建议在川东南地区WF2-LM4笔石带硅质页岩厚度大、埋藏适中和保存条件较好的地区开展页岩气的勘探工作。     

川东南盆缘复杂构造区深层页岩气富集特征

以川东南盆缘复杂构造区南川地区为研究对象，基于钻井、实验分析测试等资料，开展深层页岩气富集特征研究，重点讨论地层温度、地层压力等成藏环境变化对深层页岩气富集的影响作用。研究认为：①优势沉积相带是页岩气藏成烃的基础，研究区五峰组—龙马溪组一段形成于深水陆棚沉积环境，优质页岩发育，具备形成页岩气藏的良好物质条件。②有机碳含量控制纳米级有机质孔隙的发育程度，高压—超高压环境有利于孔隙的保持，对改善深层页岩物性发挥积极作用。③深层页岩气具有高温、高地应力的典型地质特征。温度较压力对页岩吸附能力的影响更为明显，深层页岩气赋存方式以游离气为主；高上覆地层压力导致页岩渗透率呈指数下降，页岩气运移能力显著减弱，逸散程度降低，有利于页岩气原位聚集。④温度、压力变化对气体扩散作用影响复杂，高温会增大气体的扩散系数，加剧气体的运移和逸散，而高压可以减缓或抑制气体的流动，有利于页岩气保存。⑤埋深与压力系数呈现一定的正相关性，埋深对向斜型页岩气藏压力系数的影响作用显著，表明深层向斜型页岩气保存条件趋好。埋深较大的残留向斜核部、凹中隆、有反向逆断层遮挡的斜坡区是复杂构造区页岩气勘探的有利目标。     

四川盆地外围常压页岩气勘探开发进展与攻关方向

首先简要介绍了美国常压页岩气的基本地质情况和生产特征，以及造成页岩气常压或低压的原因，再以四川盆地外围武隆、彭水、道真等残留向斜上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气藏的勘探开发为例，通过对比，指出美国常压、低压页岩气藏与四川盆地外围常压页岩气的最大差别有3点:一是美国页岩气藏的厚层富有机质页岩连续分布面积大；二是绝大多数有机质热演化程度不高、吸附气含量高，多采用直井生产；三是页岩沉积后期经历的构造运动期次少、强度低。采用超轻支撑剂的氮气泡沫水平井压裂在美国Big Sandy地区Ohio低压页岩气开发中取得了成功。通过对3个残留向斜勘探开发进展的分析，提出改造期次、强度、埋深、分布面积等是盆外残留向斜保存条件差异的主要因素，也是导致地层压力系数和产量差异的主要原因；基于此，提出了下步盆地外围常压页岩气勘探开发与技术攻关建议。      

川东南盆缘复杂构造区綦江页岩气田的发现与启示

涪陵页岩气田发现以后页岩气勘探开始向川东南盆缘复杂构造区拓展，在复杂构造区发现了綦江页岩气。研究表明：(1)綦江页岩气田的地质特征总体上与涪陵页岩气田相似，表现为高总有机碳含量(平均2.62%)、高孔隙度(平均4.53%)和高含气量(平均5.43 m³/t)，为典型的自生自储式连续型干气藏，其地表和地下条件均很复杂，埋藏深度跨度大，属于中深层-深层，气藏中深3 354 m；地温梯度偏低，平均为2.99℃/100 m；地层压力系数0.98～1.98，平均1.50，从常压到超高压都有分布；(2)建立了盆缘复杂构造区“大断裂带主体控制、深埋区富集”的盆缘鼻状断背斜页岩气富集模式，提出了“优质页岩发育、流体压力高、微裂缝发育、地应力低”是“甜点”目标评价的关键要素；(3)建立了适用的深层页岩气“甜点”预测和和复杂缝网体积压裂技术，为綦江页岩气田高产稳产提供了坚强的保障。2022年11月首期已提交丁山区块五峰组-龙马溪组页岩气探明地质储量1 459.68×10⁸ m³。     

四川盆地焦石坝页岩气田形成与富集高产模式

以四川盆地东南缘焦石坝构造龙马溪组页岩气田及邻区为例,探讨复杂构造区、高演化程度页岩层系成藏富集的关键控制因素。焦石坝构造为经历多期构造运动改造的断背斜;龙马溪组页岩热演化程度高,Ro值大于2.2%,下部发育厚35~45 m、TOC值大于2%的优质页岩层系;产层超压,地层压力系数为1.55,页岩气产量、压力稳定。构造类型、构造演化及地球化学分析表明,龙马溪组存在多期生烃和天然气运聚过程,两组断裂体系与龙马溪组底部滑脱层的共同作用控制网状裂缝形成和超压的保持,是页岩气富集高产的关键,龙马溪组封闭的箱状体系保证了气藏的动态平衡。焦石坝页岩气藏的高产富集模式为"阶梯运移、背斜汇聚、断-滑控缝、箱状成藏";经历多期构造演化的复杂构造和高演化页岩层系发育区,要形成页岩气高产富集区,与常规气藏一样,需要有利的保存和构造条件。     

渝东南盆缘转换带金佛斜坡常压页岩气富集模式

近期,渝东南盆缘转换带金佛斜坡新完钻的页岩气井在上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组获得高产气流,地层压力系数为1.18,实现了该地区常压页岩气勘探的重大突破。为了评价该类型页岩气藏的勘探开发潜力,以钻井、物探和试气等资料为基础,解剖金佛斜坡页岩气藏基本地质特征和页岩气富集规律,总结常压页岩气富集高产主控因素,建立页岩气富集模式,并预测该区常压页岩气勘探开发有利目标区。研究结果表明:①该区优质页岩具有生气条件好、硅质矿物含量高、储层物性好、含气量高等特征,具有较大的页岩气勘探开发潜力;②常压页岩气富集高产具有"沉积相供烃控储、构造运动控保定富、地应力场控缝控产"的"三元控气"规律;③斜坡型目的层上倾方向发育封闭性反向逆断层遮挡有利于在断下盘形成较好的保存单元,随着埋深和离剥蚀边界距离的增大,页岩气富集程度和单井产量增高。结论认为,该研究成果丰富了常压页岩气地质理论,为中国南方复杂构造区尤其是斜坡型常压页岩气勘探开发提供了支撑。     

中国南方海相浅层页岩气富集条件及勘探开发前景

中国南方浅层—超浅层页岩气分布广泛,资源量丰富。昭通页岩气示范区太阳页岩气田是率先突破且成功进行商业开发的整装规模浅层页岩气田。基于太阳气田的沉积地层条件、源-储条件、构造保存条件对其页岩气的富集成藏条件进行分析,总结了太阳地区浅层山地页岩气田的"四元"富集成藏规律,即沉积烃源条件好、优质页岩气储层条件好、储层体积压裂工程条件好、封存赋存条件好,其中,优质页岩气产层的主体岩相为深水滞留陆棚相沉积的富有机质生物硅质页岩。通过对太阳页岩气田的构造地质与成藏地质条件进行深入分析,结合气藏工程的认识,针对太阳背斜和海坝背斜建立了二者整体受"岩性岩相、储集孔隙、天然裂缝、构造应力、晚期泄聚"耦合机制控制的浅层—超浅层页岩气"自生自储+外源补给"复合型成藏模式,该模式是对太阳背斜工区"三维封存体系"浅层页岩气成藏模式的继承和发展。进一步地,通过优选有利区并明确资源情况,展望了中国南方浅层页岩气的资源前景。在昭通页岩气示范区,五峰组—龙马溪组一段1亚段Ⅰ+Ⅱ类储层整体较厚(平均厚度达30.1 m),在落实优质页岩储层分布的基础上,优选有利区面积超过550 km²,探明页岩气地质储量超过2 500×10⁸m³。此外,在四川盆地外围的东缘、南缘其他残留构造坳陷区,有20余口钻井展示出较好的浅层页岩气潜力,总资源量预计可达10×10¹²m³,这预示着在中国南方四川盆地外缘复杂构造残留坳陷区,浅层页岩气具有非常好的勘探开发前景。     

渝东南武隆向斜常压页岩气形成与演化

为了研究渝东南武隆地区常压页岩气的形成与演化,利用研究区页岩气钻井数据,综合运用岩石薄片观察、氩离子抛光扫描电镜分析、构造平衡剖面及埋藏史分析等多种实验方法与分析技术,并基于“动态保存”四要素（沉积-埋藏-生烃-抬升）对常压页岩气富集主控因素进行了分析。研究表明：武隆地区常压页岩气形成与演化受控于3个关键因素。①五峰组-龙马溪组沉积岩性组合为页岩气形成供烃供储供保,深水陆棚相形成区域上分布稳定的优质页岩,是良好的烃源基础,上部厚层页岩封盖使生成的烃类有效保存。②有机质孔为页岩气提供了储集空间,内部复杂的孔隙形态改善了页岩的渗透性,与有机质伴生的脆性矿物一定程度上减弱了压实作用对有机质孔的影响。③构造作用直接影响页岩气规模。构造作用导致页岩中气体运移散失,武隆向斜五峰-龙马溪组沉积后经历了持续深埋并达到生烃高峰,之后发生了大规模的抬升,生成的烃类部分散失,使储层压力降低,形成常压（地层压力系数0.8~1.2）页岩气。     

渝东南盆缘转换带常压页岩气地质特征及富集高产规律

四川盆地东南部及其盆缘转换带(以下简称渝东南盆缘转换带)是中国常压页岩气勘探的热点地区。为了总结该区页岩气地质特征及其富集高产规律,利用物探、钻井、测井及分析测试等资料,从沉积建造、构造改造、生产特征等方面分析了该转换带南川—武隆地区的页岩气地质特征,并与焦石坝区块的超压页岩气进行对比,探讨了该转换带常压页岩气的富集高产主控因素和成藏模式。研究结果表明:(1)相对于焦石坝区块,该转换带页岩孔隙度偏低、微裂缝更发育、吸附气占比高、两向应力差异大、地温梯度较低、地层压力系数低、初期产液量大、返排率高;(2)该区常压页岩气富集高产主要受富碳富硅富笔石页岩、有机孔隙和构造应力场"三因素"的控制——受深水陆棚相控制的富碳富硅富笔石页岩是页岩气富集的基础,有机孔隙是页岩气富集的主要控制因素,构造应力场是页岩气高产的关键因素;(3)该转换带常压页岩气可分为背斜型、向斜型、斜坡型、逆断层断下盘型等4种成藏模式,并明确了不同模式页岩气富集高产特征。结论认为,该研究成果丰富了常压页岩气富集高产地质理论,为复杂构造区常压页岩气的勘探开发提供了支撑。     

燕山构造带滦平盆地中生界油气形成条件与勘探发现

前人研究认为滦平盆地中生界烃源岩不发育、后期构造破坏严重,不利于油气藏的形成和保存,油气勘探一直没有突破.在野外露头发现大量暗色泥页岩的基础上,针对白垩系西瓜园组和侏罗系土城子组设计并完钻滦探1井、滦探2井和滦探3井,首次在西瓜园组发现页岩油气流.综合露头、岩心、测井和试油资料,对滦平盆地中生界烃源岩、储层、保存条件和...