下扬子地台二叠系页岩储集物性特征及控制因素

对选自下扬子芜湖地区昌参1井二叠系的页岩样品进行氮气吸附实验和压汞实验来研究其储集物性特征,并结合地球化学数据分析影响页岩储集物性的因素。研究结果表明页岩比表面积介于4.70~21.86m2/g之间,平均为12.60m2/g,其中81.80%的比表面积是来自微孔的贡献;页岩孔隙度介于1.18%~4.95%之间,多数页岩样品孔隙度低于4%,其中中大孔(或裂隙孔)贡献了66.38%的孔隙度;渗透率介于(0.001~15.56)×10-3μm2之间。通过对页岩储集物性影响因素分析,可以得出:1TOC含量是页岩比表面积主要的控制因素,随着TOC含量的增加,比表面积明显增加;2孔隙度随TOC含量增加有明显降低的趋势,可能与孤立分散的有机质粒内孔与裂缝连通性较差以及有机质充填矿物孔隙有关,这说明了有机质主要是贡献比表面积而非孔隙度;微孔和过渡孔体积与黏土矿物有一定的正相关性,中大孔(或裂隙孔)体积与脆性矿物含量有一定的正相关性,说明脆性矿物和黏土矿物可能共同影响页岩的孔隙度;3渗透率与排驱压力呈极好的指数负相关性,排驱压力越小,渗透率越高,就越有利于页岩气的开采。     

下扬子地区望江坳陷二叠系富有机质页岩孔隙结构特征与影响因素

下扬子地区虽发育有厚层富有机质页岩,但目前尚未取得明显突破。以页岩气地质调查井WWD4井二叠系大隆组与吴家坪组2套富有机质页岩为研究对象,对下扬子地区望江坳陷二叠系富有机质页岩的微观孔隙进行了定性观察与定量化表征,讨论TOC含量与矿物组成对不同尺度孔隙结构的主控因素。结果表明：大隆组和吴家坪组页岩孔隙分布以微孔与中孔为主。下扬子地区望江坳陷上二叠统大隆组与吴家坪组的孔隙发育与有机质关系密切。其中微孔比表面积与孔体积和TOC含量良好的相关关系证明了有机质是微孔发育的主要控制因素。而介孔—大孔的比表面积与孔体积与TOC含量之间相关关系减弱表明除了有机质的贡献外,还有黏土矿物、长石等矿物产生的粒间孔与溶蚀孔的贡献。同时,吴家坪组页岩黏土含量、TOC含量及比表面积（孔体积）存在内在联系。对于脆性矿物而言,大隆组石英与碳酸盐矿物含量和页岩总比表面积（孔体积）之间不存在相关性。而吴家坪组石英含量与页岩总比表面积（孔体积）之间存在一定的负相关性,页岩总比表面积（孔体积）随着石英含量的升高而降低。通过该项研究,为下扬子地区页岩气的勘探与开发提供基础参数与理论依据。     

海陆过渡相页岩孔隙结构表征及页岩气渗流规律模拟

鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块海陆过渡相页岩储层非均质性强,碳质页岩和纯页岩的孔隙结构特征及页岩气渗流规律具有明显的差异,然而目前针对不同岩性孔隙结构下的页岩气渗流规律研究较为缺乏。文中以这2种岩性页岩为研究对象,基于CT扫描、扫描电镜物理实验技术,测定了二者的基质孔隙和层理缝特征参数,对比了二者的孔隙结构差异,构建了考虑吸附效应和滑脱效应的格子玻尔兹曼数值模拟方法,分析了二者孔隙结构对页岩气渗流规律的影响。研究结果表明：1）碳质页岩裂缝呈空间网状结构,纯页岩裂缝为平行层理方向裂缝。与纯页岩相比,碳质页岩孔隙尺度较大,但孔隙数量较少,孔隙度更低。2）页岩孔隙中存在明显的滑脱效应。滑脱效应提高了气相流动速度,页岩气从孔隙壁面解吸减缓了孔隙压力降低速率,延长了生产时间。建议在开发纯页岩层段时,适当降低生产压差,增强小孔隙中的滑脱效应;在开发碳质页岩层段时,适当增加生产压差,通过解吸作用提高页岩气产量。     

上扬子黔西北地区海相与海陆过渡相页岩气储层孔隙特征差异性研究

为明确海相与海陆过渡相页岩孔隙特征之间的差异性,以上扬子黔西北地区为例,对区内广泛分布的海相龙马溪组、牛蹄塘组及海陆过渡相龙潭组页岩孔隙特征进行研究,分析页岩内部孔隙的类型、发育与分布模式,进一步探索其差异性成因。研究表明：海相页岩整体是以有机孔为主、石英与碳酸盐类矿物等刚性颗粒间孔为辅的孔隙分布模式,有机孔相对含量约占总孔隙的50%以上;海陆过渡相页岩孔隙的孔径较海相页岩大且变化范围大,为无机粒间/粒内孔与微裂缝占主体、有机孔次之的孔隙分布模式,其内部碳酸盐类矿物溶蚀孔/缝大量发育,有机孔相对含量仅占总孔隙的20%左右;形成时期沉积环境的差异是海相与海陆过渡相页岩孔隙发育存在差异的最主要原因,后期保存条件不同也会产生一定程度影响。针对储层孔隙特征进行差异性分析对页岩气资源勘探开发有重要的指导意义。     

可溶有机质对海陆过渡相页岩孔隙结构的定量影响

为了定量评价可溶有机质在海陆过渡相页岩中对孔隙结构的影响,选取辽河坳陷东部凸起海陆过渡相石炭系太原组典型页岩样品及其对应样品的等分样,进行双氧水氧化可溶有机质处理,并对处理前后的样品分别进行有机碳含量、XRD衍射和低压氮气吸附测试,基于测试结果系统对比,分析可溶有机质对海陆过渡相页岩孔隙结构的影响。结果表明,无机质矿物晶体结构稳定,双氧水对样品处理会消耗可溶有机质并氧化低价铁的化合物（黄铁矿、菱铁矿）,使其含量减少,而对其他无机矿物影响较小;海陆过渡相页岩有机质孔整体不发育,可溶有机质以分散的形式充填在无机质矿物孔隙中,充填的可溶有机质占总有机质的53.06%～90.38%,且主要充填在大孔和中孔中;可溶有机质去除后,样品的孔容和比表面积均增加,其累积增加量占原始样品的72.74%～121.83%和32.8%～52.74%。原始有机质含量以及可溶有机质占比是影响样品处理后孔容和孔面积增量的主要影响因素。     

中国重点地区二叠系海陆过渡相页岩气勘探前景

我国海陆过渡相页岩气勘探至今仍未取得较大的突破。通过对重点地区二叠系海陆过渡相页岩的分布特征、有机地球化学特征和储集特征等方面的研究,并与海相和陆相页岩进行对比,分析预测了我国海陆过渡相页岩气的勘探前景。中国海陆过渡相页岩分布面积大,但具有单层厚度薄、岩性变化快的特点;干酪根类型以Ⅲ型为主,除碳质泥岩外,页岩总有机碳含量整体偏低,生烃潜力最小;孔隙类型以无机质孔和微裂缝为主,有机孔不发育,孔体积和比表面积低于海相页岩,储集空间相对不足,气体吸附能力较差;泥页岩黏土矿物含量极高、脆性矿物较少,低孔低渗,储层物性差,不利于后期开发。研究表明,海相页岩仍是页岩气最有利的勘探区域,海陆过渡相页岩气勘探前景在某些方面不如演化程度高的陆相页岩气。     

上扬子地区下寒武统高演化页岩微观孔隙特征

为揭示高演化页岩储层微观孔隙特征及储集性能,采用全岩X-射线衍射、有机碳测定、氦气孔隙度测试、低温氮气吸附、高压压汞-吸附联合测定及氩离子抛光-扫描电镜等多种技术方法,开展了上扬子地区下寒武统高演化页岩微观孔隙结构、类型及其特征研究。结果表明：页岩比表面积介于0.46~34.70m²/g之间,平均为12.36 m²/g,总孔容介于（0.43~11.29）×10^-3cm³/g之间,平均为4.65×10^-3cm³/g,孔径以小孔（2～10nm）为主,其次为中孔（10～50nm）,小孔孔容、TOC与比表面积呈正线性关系;页岩发育有机质孔、粒间孔、粒内孔、黏土矿物层间孔、黄铁矿晶间孔、构造微裂缝及成岩微裂缝7种孔隙类型,其中微裂缝全区普遍发育,四川盆地内部以粒间孔、黏土矿物层间孔及有机质孔为主,四川盆地之外仅发育有机质孔,形态以不规则形、狭缝形为主,无机矿物质孔欠发育,认为两者孔隙类型的差异与有机质含量高低密切相关。     

海陆过渡相页岩气储层孔隙多尺度分形特征

为探讨页岩储层中微孔、介孔和宏孔分形特征以及当前广泛应用的各分形模型的适用性,以鄂尔多斯盆地海陆过渡相太原组页岩气储层为研究对象,通过高压压汞实验和低温氮气吸附实验测试泥页岩孔隙结构参数。利用MENGER海绵模型计算高压压汞测试结果中宏孔分形维数,Frenkel-Halsey-Hill(F-H-H)模型计算低温氮气吸附测试结果中介孔分形维数,并尝试引入Volume-Specific Surface Area(V-S)模型计算低温氮气吸附测试结果中微孔分形维数。以拟合优度R²值为评价指标,与前人基于不同计算方案的结果相互论证,借此探讨不同尺度孔隙的最佳分形维数计算模型。结果表明:微孔分形维数(D₁)介于2.013 6～2.294 4之间,平均为2.113 2,介孔分形维数(D₂)介于2.579 3～2.762 2之间,平均为2.640 5,宏孔分形维数(D₃)介于2.786 3～2.998 5之间,平均为2.933 9。随孔径增大,分形维数值呈增大趋势,孔表面愈发粗糙。F-H-H模型和V-S模型是泥页...     

海陆过渡相页岩气储层特征与主控因素 ——以鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块二叠系山西组为例

鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县地区二叠系山西组山2段为海陆过渡相沉积,其中山23亚段具有页岩厚度大、夹层少而薄的特点,是目前中国海陆过渡相页岩气勘探开发的重点目标层段,但其储层特征等相关研究相对较少,特别是优质储层发育的主控因素有待进一步明确.综合利用有机地球化学分析、矿物成分分析以及储层微观刻画等技术手段,对大宁—吉县区...     

海陆过渡相页岩储层特征及含气赋存机理——基于与海相页岩储层对比的认识

中国海陆过渡相页岩储层分布广泛,但至今未取得较大的勘探突破。详细调查和分析了海陆过渡相页岩储层特征和含气赋存机理,并展望了海陆过渡相页岩气的研究方向,旨在明确海陆过渡相页岩气成藏机理,以期为有利层段优选提供理论支持。海陆过渡相泥页岩储层具有单层厚度薄、岩性变化快、干酪根类型差等特点。由于有机质纳米级孔数量少,储集空间以黏土矿物孔缝为主。富有机质海相页岩实际解吸气量与理论含气量基本一致,但海陆过渡相页岩实际含气量远低于理论含气量,主要机制为砂泥煤“三明治”空间结构致使大部分天然气高效排出以及高含水饱和度致使游离气储集空间不足。与海相页岩气赋存状态不同,海陆过渡相页岩气以吸附气为主,游离气普遍较低,优势岩相类型为高TOC、高硅质/钙质页岩。海陆过渡相特别是潮坪—潟湖相地层中纵向上发育多层含菱铁矿层、横向上连续分布,在含菱铁矿泥岩内部易形成页岩气“微圈闭”储存气体,且菱铁质泥页岩低孔低渗和高突破压力的特性致使其具有强封闭性,可在页岩内部实现局部超压富集,这为海陆过渡相页岩气垂向有利层段优选和勘探突破提供新的研究视角。今后的研究应加强海陆过渡相系统性沉积学研究,进一步揭示页岩气的赋存状态及动态...     

下扬子地区中上二叠统页岩有机孔发育特征

下扬子地区中上二叠统发育一套海陆过渡相页岩,其显微组成与海相页岩存在明显的差异,为了研究该套页岩有机孔的发育特征及影响因素,开展了有机岩石学、扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、气测孔隙度和压汞等相关分析。研究表明,中上二叠统页岩中有机孔整体发育较好,但不同有机质组分中孔隙的发育存在明显的差别,具体表现为镜质体内孔隙发育差,固体沥青内发育少量孤立的孔隙,腐泥质内具有丰富的孔隙。黄铁矿或黏土矿物常与有机质形成有机/矿物复合体,复合体内有机孔普遍发育较好,可能与黄铁矿或黏土矿物促进有机质生烃和分解有关。中上二叠统页岩TOC含量与比表面积之间存在明显的线性正相关性,但与孔隙度之间具有复杂的关系,当w（TOC）<6.16%时,孔隙度随TOC含量的增加而增加,而当w（TOC）>6.16%时,孔隙度普遍较低且与TOC含量之间存在微弱的负相关性。孔径分布特征也揭示高TOC页岩的中—大孔体积明显低于低TOC页岩。页岩孔隙结构发育特征表明,TOC含量越高、固体沥青组分以及贫氢组分的含量越高,这些组分占据的矿物孔隙越多,降低了页岩总的孔隙空间,且TOC含量越高,页岩越易被压实,造成中大孔塌陷,进一步降低了页岩的孔隙度。     

下扬子地区二叠系页岩有机质孔隙发育特征及其影响因素

利用高分辨率成像技术实现不同类型页岩孔隙结构的定性描述和定量表征是页岩储层评价研究的重要课题之一。为此,选取下扬子地区二叠系大隆组和孤峰组2套页岩作为研究对象,首先采用氩离子抛光—扫描电镜技术对其有机质孔隙结构进行了系统的观察,再结合三维重构数据和Image J软件对有机质孔隙结构参数进行了统计与分析,最后探讨了影响有机质孔隙发育的主要因素。结果表明:(1)该区页岩有机质孔隙可划分为有机质粒内孔、有机质边缘收缩缝、有机质内部微裂隙3种类型,不同的有机质其孔径、孔隙数量、面孔率、有机质孔隙度等孔隙结构参数存在着较大的差异;(2)不同的有机质孔隙类型是随着有机质热演化作用推进阶段的不同而形成的,伴随着有机质生烃演化过程的进行,有机质粒内孔持续发育,并逐渐形成有机质边缘收缩缝,高演化条件下在有机质局部(特别是镜质体组分)还会产生有机质内部微裂隙;(3)该区页岩有机质孔隙发育非均质性的内因主要受控于有机碳含量、有机质热演化程度、有机质显微组分以及黏土矿物含量等因素,而外因则主要受控于异常压力。     

中国上扬子区下古生界页岩气形成条件及特征

从露头、钻井、岩心等资料出发,以沉积、地球化学、储层及含气性等为重点,对上扬子区下寒武统筇竹组和下志留统龙马溪组页岩气形成的地质条件与特征进行了初步探索,指出上扬子区早古生代的浅海-深水陆棚沉积环境控制了筇竹组、龙马溪组富有机质黑色页岩的发育与分布,深水陆棚沉积中心黑色页岩厚度最大;黑色页岩有机碳含量(TOC)普遍较高,平面上富有机碳黑色页岩(TOC2%)与深水陆棚相分布一致,纵向上富有机碳黑色页岩集中发育在各组的中下部-底部,连续厚度约30～50 m,有机碳含量在4%以上;黑色页岩脆性矿物丰富、含量大,粘土矿物单一、无蒙脱石,与美国产气页岩相似;基质孔隙、微裂缝发育,成丝状、网状及蜂窝状分布,岩心实测孔隙度为2%～16%,具有较好的孔、渗能力;黑色页岩钻井气显示活跃,岩心含气量在最低工业开发含气门限之上,等温吸附模拟甲烷吸附能力强,综合含气性特征与北美产气页岩类似。总体认为,中国上扬子区下古生界筇竹寺组、龙马溪组具有优越的页岩气形成地质条件,是较现实的页岩气勘探开发领域。     

Geochemistry of upper Permian siliceous rocks from the Lower Yangtze region, southeastern China: implications for the origin of chert and Permian ocean chemistry

The Permian Chert Event is of great significance to understanding the geological evolution of the entire Permian; however, the origin of widespread chert formation is debated. We report new geochemical data from deep-marine siliceous rocks of the upper Permian Da-long Formation, Lower Yangtze region, southeastern China. Their geochemical results show that these thin-bedded siliceous rocks have a clear biologic origin, with rare to no evidence of hydrothermal influence. The values of Al/(Al + Fe + Mn) and Eu/Eu* are 0.60–0.84 (mean = 0.72) and 0.45–1.08 (mean = 0.77), respectively, and Mn/Ti ratios are relatively low (mean = 0.72). The correlations of La_N/ CeN, La_N/ Yb_N, and Fe₂O₃/ TiO₂ with Al₂O₃/(Al₂O₃ + Fe₂O₃), along with the Ce anomaly, indicate that the Da-long siliceous rocks were deposited at a transitional zone between a continental margin and the open ocean; i.e., relatively close to terrestrial sediment input and far from hydrothermal activity. The accumulation of chert is related to its unique paleogeographic location in an equatorial setting with many submarine paleo-highlands. Intense upwelling and frequent local volcanism are the main factors that promoted the development of siliceous rocks in the studied area. Ocean acidification triggered by large-scale volcanism (Large Igneous Province) during the late Permian led to extensive silica precipitation and preservation.     

下扬子地区下寒武统荷塘组泥页岩地质特征与勘探前景——以浙西江山—桐庐地区为例

以往研究认为下扬子地区下寒武统暗色泥岩热演化程度普遍过高,制约了油气成藏,最新野外调查发现在浙西江山-桐庐地区存在热演化程度相对较低的区域。围绕该相对低值区域,以浙西区域地质调查资料、最新钻探的井下资料分析结果为基础,分析了江山-桐庐地区下寒武统荷塘组地质地化特征及页岩气勘探前景。该区荷塘组处于有利沉积相带内（深水盆地-陆棚相）,具有沉积厚度大、有机质丰度高、热演化程度相对较低、脆性矿物含量高、黏土矿物含量适中、微孔隙微裂缝较发育等特点,认为该区具有较好的成藏物质基础。并以"高中找厚"（寻找高有机质丰度泥页岩沉积较厚区域）、"高中找低"（在普遍高热演化程度环境中寻找较低值区域）、"强中找稳"（在强构造背景中寻找地层稳定、埋藏较深区域）为原则,同时避开岩体以及岩浆活动较强烈的区域,优选出常山-开化地区为页岩气有利勘探区。     

下扬子区中新生代沿江盆地群的盆地结构与沉积特征

下扬子沿江盆地群是下扬子中新生代含油气盆地的重要组成部分,也是认识中国东部中新生代盆地结构与构造—沉积演化的重要窗口。在长江中下游地区,自西向东,分布着鄱阳盆地、潜山盆地、望江盆地、全椒盆地、无为盆地、句容—南陵盆地、常州—宣城盆地、溧阳盆地和平湖盆地9个相对独立的沉积盆地,在平面上组成了一个盆地体系或盆地群,可称之为下扬子沿江盆地群。盆地沉积充填过程主要为晚白垩世—古近纪断陷期与新近纪—第四纪拗陷期2个阶段。盆地断陷期主要以河湖相与三角洲相沉积为主,而拗陷期主要以河流相沉积为主。下扬子沿江地区在渐新世末期形成统一的断陷盆地体系,于新近纪形成统一的拗陷盆地体系。由于新近纪差异变形,各盆地地层差异剥蚀,最终形成现今的沉积盆地地质面貌。     

中上扬子地区下寒武统富有机质页岩吸水特征及对页岩气勘探的指示意义

以中上扬子地区下寒武统富有机质页岩为研究对象,分别选取位于寒武系页岩气勘探突破区的湖北宜昌和四川威远2个地区的3个钻井/露头剖面（宜昌WPZK001井剖面、长阳露头剖面和威远W001?4井剖面）和目前勘探失利区的2个典型剖面（贵州开阳剖面和重庆酉阳剖面）共37件样品,开展岩石小柱体的吸水实验,并与四川盆地志留系龙马溪组富有机质页岩进行对比研究。结果表明：寒武系页岩气勘探突破区的下寒武统水井沱组/筇竹寺组富有机质页岩与四川盆地志留系龙马溪组富有机质页岩相似,其饱和吸水量主要受有机碳含量和石英含量的控制,表现出较好的正相关关系,而寒武系页岩气勘探失利区的下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩的饱和吸水量则与黏土矿物和碳酸盐矿物含量表现出弱的正相关关系,与有机碳含量和石英含量均无明显相关关系。这不仅指示了研究区下寒武统富有机质页岩发育孔隙网络特征,特别是有机质孔隙的发育,存在显著差异,同时也为从富有机质页岩矿物组成及其成因来源与孔隙发育耦合机制方面来探讨寒武系页岩含气性变化提供了新的研究思路。     

下扬子黄桥地区构造样式分析

黄桥地区是下扬子有利含油气区,后期改造强烈、构造复杂,制约着该区的油气勘探工作。黄桥地区经历3期构造运动叠加,形成了大量的正断层、逆断层和褶皱,组合成多种构造样式。通过区域构造和三维地震剖面精细解释,结合其成因,主要分为挤压构造、伸展构造和反转构造3种构造样式。在此基础上,将黄桥三维区分为西北斜坡带、中部隆起带和东南低凹带3个构造区,指出中部隆起带构造稳定区是油气勘探的有利区。