鄂西宜昌斜坡区寒武系页岩储层发育特征——以鄂宜页1井为例

以获得重大突破的鄂宜页1井为研究对象，对寒武系水井沱组黑色页岩进行了有机地球化学、矿物X射线衍射、场发射扫描电镜及核磁共振分析等测试，研究了鄂西宜昌斜坡区页岩储层的发育特征。该区页岩主要由黏土矿物、石英和碳酸盐矿物组成，由浅至深表现出黏土矿物和碳酸盐矿物逐渐减少、石英含量逐渐增加的趋势，总体上显示出"高钙低硅"特征；页岩的孔隙度与有机碳含量表现出正相关性，尤其有机碳含量大于2.0%的层段，页岩孔隙度随有机碳升高而增大明显；页岩孔隙以微孔和小孔为主，小孔和中孔对孔隙度贡献明显；页岩中脆性矿物内的孔隙对页岩基质孔隙的贡献稳定，而有机质孔和黏土矿物层间孔隙的贡献与其各自含量变化相关，随深度的增加有机质孔贡献逐渐升高，而黏土矿物层间孔隙贡献逐渐降低。      

长江三峡国家地质公园（湖北）概况

0 引言 长江三峡西起重庆奉节白帝城，东抵湖北宜昌南津关，全长193 km，以峡谷地貌而著称。长江三峡国家地质公园（湖北）是国土资源部批准建设的第三批国家地质公园之一。公园中完整而又丰富的地质记录和集峡谷、岩溶、山水和人文景观为一体的自然风光无疑让它成为一本记录地壳演变历史的教科书；探索大自然奥秘，展示多种峡谷、岩溶地貌的殿堂和进行科普教育、了解长江演变、学习中华民族悠久历史和文化的基地。     

中扬子宜昌地区寒武系水井沱组页岩含气性及影响因素

中扬子宜昌地区作为南方海相页岩气勘探的有利目标区之一，多口井于寒武系水井沱组页岩中见页岩气显示，但含气性差异较大。基于区域地质背景与页岩气钻井资料，结合现场解析含气量测试数据，描述了宜昌地区水井沱组页岩气纵向分布特征，探讨了页岩气含量的主要影响因素。该区水井沱组黑色岩系主要为碳质页岩和灰质页岩，厚50~140 m，有机碳含量高，以Ⅰ型为主，处于过成熟热演化阶段，具良好的生烃潜力；现场解析含气量为0.32~5.48 m3/t，含气量大于2 m3/t的页岩累计厚度达到44.05 m，反映该区页岩具较好的整体含气性。水井沱组页岩含气性受沉积相带、有机碳含量、矿物组分、孔隙度、裂缝发育程度、地层压力等多种因素影响。陆棚相沉积的黑色碳质页岩含气量高于斜坡相灰色钙质页岩，而局限台地相泥灰岩含气量最低；含气量与页岩中有机碳含量、石英矿物含量均呈较好的正相关性，与碳酸盐矿物含量呈弱的负相关性，与黏土矿物含量关系不大，而有机碳含量对含气量的控制作用更为显著；页岩孔隙度大小和孔隙分布差异是导致含气量差异的重要因素，此外页岩含气量还与储层裂缝发育程度和地层压力密切相关。      

中扬子宜昌地区下寒武统水井沱组页岩现场解吸气特征及地质意义

中扬子宜昌地区下寒武统水井沱组页岩具有良好的气体显示，是四川盆地外页岩气新的勘探区。通过对2口页岩气探井共64块水井沱组页岩的含气性现场解吸，测定了解吸气含量、气体组分、解吸气碳和氢稳定同位素组成，分析了解吸气组分变化、解吸过程中气态烃和二氧化碳同位素的变化，同时探讨了页岩气赋存状态、气体稳定同位素倒转特点及其地质意义。研究结果表明：水井沱组页岩现场解吸气含量为0.32~5.48 m³/t，连续含气量大于2 m³/t的地层厚44.05 m，含气性与TOC有很强的正相关性；解吸气甲烷含量为81.90%~95.48%，乙烷含量为0.78%~3.95%，含微量丙烷，为典型的干气；非烃气体中氮气含量稍高，平均约为6.7%，二氧化碳含量低于1%，不含H₂S；吸附气占50%~60%，游离气占40%~50%。解吸早期吸附性弱的CH₄和N₂先脱附出来，吸附性强的C₂H₆和CO₂后脱附出来，至解吸结束仍有相当量的C₂H₆和CO₂未脱附出来。解吸过程中碳、氢同位素均发生变化，δ¹³C_CH4变化范围为-39.92 ‰~-25.86 ‰，δ¹³C_C2H₆为-41.57 ‰~-39.34 ‰，δ¹³C_C3H₈为-40.89 ‰~-35.46 ‰，δ¹³C_CO2为-23.42 ‰~-19.23 ‰；δD_CH4为-136.90 ‰~-128.00 ‰，δD_C2H₆为-160.45 ‰~-155.30 ‰；由于同位素的质量分馏效应，解吸过程中残留的甲烷碳同位素增大了5.15 ‰~13.33 ‰，甲烷氢同位素增大1.64 ‰~8.90 ‰，乙烷碳、氢同位素和二氧化碳的碳同位素基本不变。气体碳同位素分馏还受页岩物性的影响，大的孔隙体积引起更显著的甲烷碳同位素分馏效果，同时还引起乙烷体积含量的差异。利用解吸半量体积所取气样的同位素值代表全部气体的平均值，δ¹³C_CH4平均值为-33.19 ‰，δ¹³C_C2H₆平均值为-40.04 ‰，δ¹³C_C3H₈平均值为-39.07 ‰，页岩气表现出δ¹³C_CH4 > δ¹³C_C2H₆且δ¹³C_C3H₈ > δ¹³C_C2H₆、δD_CH4 > δD_C2H₆的同位素"倒序"特征。与威远地区下寒武统筇竹寺组类似，宜昌地区水井沱组页岩气同样处于气态烃同位素反转阶段的早期，具有多源复合热成因气的特点。     

小型断陷湖盆扇三角洲沉积特征与发育模式——以徐家围子断陷北部沙河子组为例

为了深化小型断陷湖盆扇三角洲沉积地质认识,促进该类盆地油气勘探开发,以松辽盆地徐家围子北部沙河子组为研究对象,综合运用岩心、录井、测井以及地震资料对小型断陷湖盆扇三角洲沉积特征与发育模式进行了深入分析。结果表明：徐家围子北部沙河子组扇三角洲沉积发育,岩性以低成熟度的褐色、灰色砂砾岩和褐色、黑色泥岩为主,局部可见碳化泥岩;砂砾岩在测井曲线上多呈中幅齿状或齿化箱状,成像测井上常为暗色背景下大小不一的亮斑响应;在地震剖面上,扇三角洲沉积多表现为中低频楔状前积反射、丘状或楔状杂乱反射特征。平面分布特征显示,扇三角洲的发育与盆地范围以及构造特征均密切相关：沙河子组沉积初期,由于盆地范围小、沉积物供给充足且搬运距离短,扇三角洲沉积不仅发育于西部陡坡带,东部相对缓坡区同样发育;随着控盆断裂持续活动和盆地范围的扩大,东部缓坡带扇三角洲沉积逐渐向辫状河三角洲沉积转变,不同构造带上的沉积相开始出现分异,据此建立了强烈断陷期小型断陷湖盆扇三角洲的发育模式,可为类似小型断陷湖盆扇三角洲的油气勘探提供地质依据。     

关岭生物群的起源与环境演化

在系统介绍扬子地区三叠纪海生爬行动物分布、时代和组合特征基础上,结合海生爬行动物多样性特点及其与海平面变化、火山活动和古地理变化关系的讨论,分析和讨论了关岭生物群的起源与环境演化特点,指出关岭生物群是古生代末期全球生物大绝灭之后,中生代早期海洋生物复苏和生态系统重新建立过程中,在扬子地台三叠纪浅海陆棚环境中的生物与环境协同演化发展所形成的,以海生爬行动物为特色,集多门类脊椎和无脊椎于一体的生物群落。该生物群落出现于二叠纪末期生物大绝灭之后,生物链和食物链被严重破坏以及生态空缺的早三叠世晚期,辐射发展于大陆环境恶劣、火山活动频繁的中三叠世安尼期,消亡于其对环境的适应和特化以及扬子台地整体抬升的晚三叠世。     

自然伽马能谱测井在富有机质页岩评价和地质导向中的应用

自然伽马能谱测井反映了地层天然放射性强度和元素类型,是识别、评价页岩气储层以及为完井提供参数的重要测井资料之一.鄂西及周缘地区下寒武统水井沱组富有机质页岩底部的高自然伽马层段为主要产气段,综合利用自然伽马能谱测井、综合录井、有机地化等资料,将页岩段划分为5个小层,在富有机质页岩识别的基础上,开展了页岩总有机碳含量(TOC)预测、黏土矿物类型识别、页岩沉积环境分析,并结合水平井钻探,分析了随钻自然伽马测井在水平井地质导向上的应用.研究表明:①5个小层的铀、钍、钾与地层自然放射性总强度(GRSL)的变化特征及相关性显示,宜页1井下寒武统水井沱组富有机质页岩具有高TOC、高GRSL、高铀的特征,利用铀含量、铀钾比值预测总有机碳含量精度较高.②不同小层铀、钾变化揭示黏土矿物类型存在差异,水井沱组主要以伊/蒙混层和伊利石为主,还含有少量绿泥石,第Ⅴ小层伊利石含量最大.③铀、钍测井揭示,Ⅳ～Ⅴ小层页岩形成于碳酸盐岩台地前缘缓坡-深水陆棚相带缺氧环境.④水井沱组页岩底部具有"异常高铀、异常高自然伽马"特征,可作为水平井钻进的标志层,对高效中靶具有良好的指示作用.     

中扬子宜昌地区下寒武统水井沱组页岩气地球化学特征及其成因

中扬子宜昌地区下寒武统水井沱组页岩钻遇良好的页岩气显示,区内宜页1井水井沱组页岩经水力压裂后获得了高产工业气流,是四川盆地外下寒武统页岩气新的勘探区。采集压裂产气段的9个页岩气样品,测试气体组分、碳和氢同位素组成以及He同位素组成,分析水井沱组页岩气地球化学特征并探讨了页岩气成因。研究表明,页岩气组成中甲烷含量为87.17%~92.75%,乙烷含量为0.83%~0.94%,含微量的丙烷,页岩气干燥系数为0.99,为典型干气;非烃气体中氮气含量稍高,平均为7.73%,二氧化碳平均含量低于1%,不含H₂S。甲烷碳同位素值为-33.8‰~-33.1‰,乙烷碳同位素值为-39.2‰~-36.0‰,丙烷碳同位素值为-39.4‰~-38.5‰,二氧化碳的碳同位素值为-16.8‰~-14.6‰。甲烷氢同位素值为-133.8‰~-128.5‰,乙烷氢同位素值为-168.0‰~-146.1‰。气态烃稳定同位素分布具有δ¹³C₁ > δ¹³C₂ > δ¹³C₃和δD_CH4 > δD_C2H6的倒转特征。He同位素R/R_a为0.04~0.08,表明He为典型的壳源成因。综合页岩气分子组成和比值、碳氢同位素倒转分布以及页岩现今处于过成熟热演化阶段等特征,认为宜昌地区下寒武统页岩气为油型气,具有二次裂解成因的特点,且与四川盆地筇竹寺组页岩气具有相似的特征。     

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。     

鄂西宜昌地区寒武系页岩孔隙结构特征及发育主控因素

通过低温液氮比表面积分析实验和扫描电镜观察,研究鄂西宜昌地区寒武系黑色页岩的储集空间类型和微观孔隙结构,并结合总有机碳含量和矿物X衍射测试数据,对页岩孔隙发育主控因素进行分析。结果表明:研究区水井沱组页岩的储集空间主要包括残余原生粒间孔、次生溶蚀孔、矿物铸模孔、晶间孔、微裂缝和有机孔,以微孔和小孔为主;其中直径小于10 nm的孔隙对页岩比表面积的平均贡献率达87.51%,直径大于10 nm的孔隙对总孔隙体积的平均贡献率为56.32%。页岩中的粘土矿物可以为页岩气的赋存提供更多的吸附点位和孔隙空间,且石英对页岩孔隙发育具有正向作用,而碳酸盐岩含量过高则会导致孔隙结构的复杂化。