中国南方五峰组-龙马溪组页岩气差异富集特征与控制因素

中国南方地区五峰组-龙马溪组页岩气2019年产量154×10~8m^3,已成为全球第二大页岩气产区。基于来自中国南方威远、长宁、涪陵及巫溪等地区典型钻井与露头剖面的1 000余件五峰组-龙马溪组页岩样品数据,综合分析页岩气差异富集特征,探讨其主要控制因素。研究表明我国南方五峰组-龙马溪组页岩气在纵向上和区域上均具有一定差异富集特征,具体表现在:纵向上集中发育甜点段,区域上甜点段厚度、含气量、TOC含量等关键参数存在着较大变化,其中长宁与涪陵地区较优;不同地区的五峰组-龙马溪组页岩含气量与TOC含量均具有较好正相关性,指示着有机质丰度(TOC含量)是影响页岩气富集程度(含气量)的关键因素;五峰组-龙马溪组页岩沉积时期的海洋表层水体总体高生产力,是有机质大量生成的重要前提条件;在断裂带发育较弱的构造稳定区域,硫化缺氧的水体条件是控制页岩气纵向上甜点段及区域上甜点区形成的关键因素,即页岩气差异富集的关键因素。     

高陡构造地区页岩气水平井钻井认识——以贵州赤水地区林滩场林页1HF为例

贵州赤水林滩场构造林页1HF井是中国石化西南油气分公司在林滩场构造部署的首口页岩气水平井,以钻探龙马溪组页岩气为目的,完钻井深5 055 m。该井钻进中面临地层倾角大、易井斜、表层溶洞性漏失、须家河组地层可钻性差、斜井段页岩层稳定性差、水平段长、轨迹控制难度大等问题。针对上述情况,综合应用了清水强钻、防斜打直、连续取心、地质导向LWD和强封堵油基钻井液等钻井关键技术,实钻表明,直导眼井底水平位移59.03m、平均取心收获率95.14%、轨迹平滑、水平段长1 524.19 m、轨迹在目标层段中穿行、套管一次性下到位等指标均达设计要求,为后续完井压裂等提供了合格井筒条件。该井应用的清水强钻、地质导向LWD和强封堵油基钻井液等钻井关键技术效果明显,认为该井形成的页岩气水平井钻井技术可为林滩场构造或其他区域钻页岩气水平井提供参考。     

川西新场构造带雷口坡组—马鞍塘组勘探建议

新场构造带是川西坳陷内近东西向展布的较大型三级正向构造单元,其中发育孝泉、新场、合兴场、丰谷等次级构造,构造圈闭条件优越;该构造带的海相沉积雷口坡组—马鞍塘组发育碳酸盐岩滩相储层,雷口坡顶发育不整合面缝洞型储层;成藏匹配条件优越;川科1井已在孝泉构造马鞍塘组获得天然气突破,在雷口坡组见良好天然气显示。通过成藏条件综合研究和储层精细预测,提出了探井部署建议。     

川东北通南巴构造带飞仙关组鲕滩储层预测

川东北通南巴构造带位于造山带前陆,强烈的构造活动导致其结构和构造非常复杂,储层特征难以确定。针对这一问题,在对通南巴构造带飞仙关组鲕滩储层的测井响应特征和地震响应特征进行分析的基础上,建立了该区飞仙关组鲕滩储层正演模型;基于正演模拟结果,提取了20多种地震属性,并对其敏感性逐一进行分析,优选出瞬时相位、瞬时振幅、瞬时频率、相干及波形等多种对鲕滩储层比较敏感的属性,从而预测了飞仙关组鲕滩储层分布特征。其中,河坝场构造为Ⅰ类鲕滩储层,马路背构造和狮子坪构造为Ⅱ类鲕滩储层,而母家梁构造和黑池梁构造为Ⅲ类。这套鲕滩储层预测技术方法的应用,有效地提高了研究区储层预测的精度。     

湖北宜昌地区鄂阳页2井牛蹄塘组和陡山沱组页岩气随钻碳同位素特征及勘探意义

为了深入分析页岩气的甜点特征,针对鄂阳页2井所钻遇的牛蹄塘组和陡山沱组两套古老页岩层系,在井场随钻连续取样,并测量泥浆气碳同位素值以及岩屑罐顶气碳同位素随时间序列的变化特征。基于高密度连续碳同位素数据,结合气体组分、地层岩性、储层物性特征分析页岩气的成因及富集规律;基于岩屑释放气碳同位素分馏特征,结合页岩纳米孔隙发育程度分析页岩气地质甜点要素。研究结果显示：甲烷和乙烷倒转特征及湿度特征表明牛蹄塘组页岩可能具有较好的页岩气勘探潜力;泥浆气甲烷碳同位素值随地层垂深上的变化与生油窗时期液态烃类的残留有关,牛蹄塘组页岩底部同位素值偏轻揭示其液态烃类残留量大,资源潜力高;陡山沱组页岩气组分偏干、碳同位素值偏重的特征可能与其生烃母质以及生、排烃演化史有关;岩屑释放气同位素分馏特征与页岩纳米孔喉体系的发育程度有关,纳米孔喉体系发育程度作为页岩气甜点的判断指标应是一条可行的研究思路。这种基于现场的、连续的、动态的碳同位素分析方法为页岩气成因及富集规律分析、地质甜点区判识提供了更多有价值的参考。     

湖北宜昌地区鄂阳页2井牛蹄塘组和陡山沱组页岩气随钻碳同位素特征及勘探意义

为了深入分析页岩气的甜点特征,针对鄂阳页2井所钻遇的牛蹄塘组和陡山沱组两套古老页岩层系,在井场随钻连续取样,并测量泥浆气碳同位素值以及岩屑罐顶气碳同位素随时间序列的变化特征。基于高密度连续碳同位素数据,结合气体组分、地层岩性、储层物性特征分析页岩气的成因及富集规律;基于岩屑释放气碳同位素分馏特征,结合页岩纳米孔隙发育程度分析页岩气地质甜点要素。研究结果显示：甲烷和乙烷倒转特征及湿度特征表明牛蹄塘组页岩可能具有较好的页岩气勘探潜力;泥浆气甲烷碳同位素值随地层垂深上的变化与生油窗时期液态烃类的残留有关,牛蹄塘组页岩底部同位素值偏轻揭示其液态烃类残留量大,资源潜力高;陡山沱组页岩气组分偏干、碳同位素值偏重的特征可能与其生烃母质以及生、排烃演化史有关;岩屑释放气同位素分馏特征与页岩纳米孔喉体系的发育程度有关,纳米孔喉体系发育程度作为页岩气甜点的判断指标应是一条可行的研究思路。这种基于现场的、连续的、动态的碳同位素分析方法为页岩气成因及富集规律分析、地质甜点区判识提供了更多有价值的参考。     

南川地区龙马溪组页岩气地应力场特征及对产量影响分析

南川地区处于四川盆地盆缘转换带的构造复杂区,龙马溪组以常压页岩气为主,具有较好的页岩气成藏富集条件,但地应力场复杂,单井产量差异较大,成为制约常压页岩气效益开发的关键因素之一。通过野外剖面测量、有限元应力场数值模拟、特殊成像测井分析及区域应力场研究,结合大量页岩气水平井压裂实践,认为：①燕山中期南川地区最大主应力在背斜区呈EW向,在南部单斜区呈NEE向;喜马拉雅期以来,现今水平地应力场在平面上具明显的分区特征,局部存在地应力方位和大小的转换带,纵向上受岩性影响地应力自上而下呈下降趋势,局部粉砂岩及观音桥段介壳灰岩地应力明显增大。②龙马溪组地应力主要受构造改造强度、构造样式、埋深、裂缝发育程度等影响,改造弱、埋深大、背斜核部或向斜核部、天然裂缝发育较少的地区地应力较高。③明确地应力场对页岩气井产量有重要影响,古地应力场控制天然裂缝发育程度,影响储层物性、含气性,现今地应力场影响人工裂缝的复杂程度。地应力适中、水平井轨迹与最小水平主应力夹角越小,越易改造并有利于形成复杂缝网,可提高单井产量,有效指导南川地区页岩气勘探开发。     

河南省太原组–山西组页岩气成藏主控因素与勘探方向

河南省海陆过渡相太原组和山西组组页岩气层系地质特征分析表明,太原组和山西组富有机质页岩厚度均为80 m左右,有机质类型均为Ⅲ型,有机碳平均含量分别为2.20%和1.90%,有效孔隙度分别为2.1%和2.3%,现场解析平均含气量分别为1.95 m3/t和1.40 m3/t,有机质成熟度Ro值3.0%~4.5%;黏土矿物以伊利石和伊蒙混层为主。在页岩气层系地化指标、埋深、沉积相及盖层相似的情况下,寻找厚度相对较大、构造相对稳定、保存条件较好的地区,是下一步进行页岩气、致密砂岩气勘探选区的关键;通许隆起东部永城及柘城一带构造相对稳定,是页岩气勘探有利区。     

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...     

黔北地区五峰组—龙马溪组页岩储层含气性特征及其影响因素

黔北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组发育一套优质富有机质页岩,具有良好的资源前景,但页岩储层特征、含气特征和主控因素尚不明确。基于前人资料和最新钻井,对黔北地区五峰组—龙马溪组页岩的有机质特征、储层物性和含气性特征进行了系统的分析,并探讨了含气性的主要影响因素。结果表明：黔北地区五峰组—龙马溪组为浅水陆棚—深水陆棚沉积,优质页岩主要分布在道真—习水一线深水陆棚相,最大厚度达80～100 m;五峰组和龙马溪组下段富有机质页岩TOC含量高,多在2%以上,有机质类型好、成熟度适中,具有良好的页岩气物质基础;优质页岩脆性矿物含量较高,具有较好的可压裂性,储层空间类型多,以有机质纳米孔为主,孔渗相对较低;页岩的甲烷吸附能力强,主要受控于TOC含量和热成熟度。黔北不同地区页岩含气量差异较大,在习水和道真地区页岩气含量相对较高、在桐梓—正安等地区页岩气含量相对较低,同一构造部位页岩气含量的差异受控于TOC含量、纳米孔隙发育程度和含水饱和度,不同构造部位页岩气含量受控于构造保存条件,构造宽缓、远离大断裂和较大的埋深等保存条件较好的页岩含气量普遍较高。     

川西南缘天宫堂构造奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气富集主控因素

综合利用地震、钻井、测井及岩心分析化验资料,分析了四川盆地西南缘天宫堂构造奥陶系五峰组—志留系龙马溪组的构造、沉积、储层及可改造性等基本地质特征,探讨了页岩气富集主控因素及成藏模式。研究结果表明：(1)天宫堂构造优质页岩集中分布在五峰组—龙马溪组龙一₁亚段,Ⅰ类储层主要发育于龙一₁¹—龙一₁³小层,厚度为0.8～17.0 m,具典型的高TOC含量、含气性好、高脆性矿物的特征。(2)天宫堂构造经历了晚白垩世前快速沉降、深埋藏和大量排烃阶段,形成早期富集型超压页岩气藏;晚白垩世后经2期抬升改造,早期富集型超压页岩气藏逐步向高压—常压页岩气藏调整。(3)研究区保存条件受地层倾角与宫1号断层的影响,造成不同构造部位页岩气差异富集。(4)研究区为“早期深埋藏促富集,后期隆升调富集、保存条件控富集”的背斜构造型成藏模式,构造南西翼是下步页岩气勘探开发的潜在有利区。     

断裂对页岩气保存条件的影响机制——以渝东南地区五峰组-龙马溪组为例

上扬子地区广泛发育多套烃源岩,其中渝东南地区五峰组—龙马溪组具有有机质页岩厚度大、TOC丰度高、有机质成熟度适中等特点,整体具备页岩气发育的气源条件;但各钻井含气性差异显著,可见区域构造对页岩气的后期保存存在重要影响。以渝东南地区为例,通过野外地质调查、岩心观测、含气性分析等手段,研究区域构造分布对页岩气赋存条件的影响,并认为：渝东南地区主要断裂均为逆断裂,且靠近褶皱核部的断裂盘地层变形更为明显,属于相对受伤盘;濯河坝向斜西翼的主控断裂——王家湾—大河口逆冲断裂两盘差异明显：向斜核部、断裂下盘构造缝高度发育,整体含气性较差,是页岩气保存条件的欠佳区域,不利于页岩气成藏。通过分析发现,区域应力背景控制褶皱体系,褶皱变形程度决定断裂分布和组合样式,断裂形态决定地层变形和裂缝发育,从而进一步控制页岩气的保存和富集。因此,全面分析构造匹配模式,是研究不同地区页岩气保存能力的先决条件。     

四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气的晚期逸散

为了探讨四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气晚期逸散方式和强度,应用典型井页岩气层埋藏史、构造特征、压力系数、含气量和页岩岩心物性分析资料,通过页岩气晚期逸散时间和特征分析以及模式构建,指出页岩气晚期逸散的时间为页岩气层晚期持续抬升的整个阶段,从盆缘到盆内五峰组-龙马溪组页岩气晚期逸散开始的时间从早白垩世演变为晚白垩世。页岩储层基质孔隙以纳米级为主、渗透率属纳达西级（平均为0.000 215×10^-3 μm²）、渗透率应力敏感性强（岩心有效覆压从3.5 MPa升高到40 MPa,渗透率降低了两个数量级）。在断裂不发育的页岩气层深埋区,页岩气的逸散为浓度差驱动的微弱扩散。晚期构造作用导致页岩储层抬升或发育开启断裂,随着地应力的释放,页岩储层渗透率增大,且水平渗透率远大于垂直渗透率（地表全直径岩心水平渗透率平均为0.567 8×10^-3 μm²、垂直渗透率平均为0.153 9×10^-3 μm²）。剥蚀露头区附近或浅埋藏带以及开启断裂附近页岩气逸散强烈,且沿层方向逸散强度远大于垂直层面方向。从深埋区到浅埋区再到露头区,以及逐渐靠近开启断裂,随着地应力、页岩渗透率、烃浓度的变化,页岩气沿层方向逸散方式表现为从微弱扩散到较强扩散再到强烈扩散或渗流的渐变特征,且逸散强度有序渐次增大。     

鄂尔多斯盆地林镇地区延安组延9油层组地层对比与沉积微相展布

地层对比划分是石油地质研究的重要基础,而沉积相研究则有利于揭示油气的形成和油藏赋存规律。通过利用延安组煤层和炭质泥岩标志层、古剥蚀面、区域性洪泛事件标志以及沉积相分析,对鄂尔多斯盆地林镇地区延9油层组进行精细地层对比与划分,自下而上划分为延9₃、延9₂、延9₁共3个小层,并分析延9油层组的分布特征。研究认为林镇地区延9油层组为河流相沉积,主要发育河道、河漫滩、心滩及边滩等微相,其中延9₃油层组为辫状河流沉积,部分河道形态呈现一定的准“曲流化”,普遍出现漫滩沼泽微相,心滩的砂体自延10期以来最为发育;延9₂油层组为辫状曲流河沉积,漫滩沼泽微相和边滩微相较为发育;延9₁油层组为网状河流沉积,漫滩沼泽微相是最主要的沉积微相单元,研究区绝大部分地区均有厚层的含炭质泥岩以及煤层的分布,边滩的分布规模和发育厚度相对减弱。同时根据地层对比、沉积相研究以及油藏剖面分析发现研究区延9油藏的圈闭类型最主要为构造-岩性圈闭油藏,少量为构造圈闭油藏和岩性圈闭油藏。     

页岩气富集高产主控因素分析——以四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组一段页岩为例

以四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组海相页岩为研究对象,综合岩心观察、地化分析、测井和地震资料,分别从页岩气富集和高产两方面开展主控因素系统分析,明确有机碳含量、微-纳米尺度孔隙和保存条件是页岩气富集主控因素。其中有机碳含量不仅是评价页岩原生品质的重要参数,同时影响微-纳米尺度孔隙发育特征,而保存条件是页岩气富集的重要基础保障。页岩气高产受脆性矿物含量、埋深、构造形态和裂缝因素影响,其中脆性矿物含量越高,页岩可压性越好;页岩埋深及构造形态对于地应力影响较大,从而影响页岩储层的压裂改造效果;裂缝的发育导致压裂过程中压力的定向性泄压,无法形成有效复杂缝网。     

深层页岩气有效开发中的地质问题——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组为例

深层页岩气是中国页岩气勘探开发的主要接替领域。四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组深层页岩气具有高温、高压、高地应力的地质条件,深层覆压的增加使储层的孔隙度降低15%～20%、渗透率降低90%～95%,页岩中裂隙对渗透性的贡献显著下降。不同地区五峰组—龙马溪组深层页岩含气量有一定差异,但总体上与已投入开发的中—浅层页岩差别不大,含气量主要受原始沉积条件和后期保存条件联合控制。深层页岩所经历的构造抬升剥蚀较少,保存条件相对较好。深层页岩地层温度较高,地应力较大且应力差值高,页岩塑性增强,导致裂缝起裂及延伸困难,且裂缝闭合压力高,支撑剂破碎和嵌入影响压裂支撑缝宽,裂缝导流能力递减快,长期导流能力难以维持。WF2—LM4笔石带硅质页岩生物成因石英含量高、抗压实作用强,有利于有效储层的形成和保存,由于脆性大,天然裂缝更发育,页岩气"甜窗"的底限可能超过5 km,是深层页岩气最优开发层段。深层页岩气的富集程度主要与先天沉积成岩条件的优越程度、埋藏及生-排烃历史以及后期构造抬升与变形的差异性有关。优选出具有高脆性、高孔渗性、高压力系数、高含气量等特性的深层页岩分布区,建立与深层页岩相适应的体积压裂改造...     

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。     

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。     

四川盆地东南缘页岩气富集模式——以丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例

在川东南丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气基本地质条件认识的基础上,利用钻井、测井、压裂测试、分析化验及构造解释等资料,通过天然气在页岩气系统内的赋存形式、运移方式及运移强度的分析,探讨了适用于研究区的页岩气富集模式。页岩气系统中高角度裂缝延伸距离短,页岩储层顺层滑脱缝、页理缝等顺层缝延伸较远,顺层方向渗透率远大于垂直层面方向,这些特征共同决定了天然气在页岩气系统中是以横向运移为主导、垂向—横向联合运移的方式运移。齐岳山断裂带、页岩储层埋深和距齐岳山断裂带的距离是丁山地区五峰组—龙马溪组页岩气富集成藏关键因素。齐岳山断裂带为控盆断裂带,断裂及伴生裂缝发育,为页岩气逸散区;东南部浅埋区页岩气系统中高角度缝较发育,顺层缝开启,游离气占比低于60%,表现为正常压力系统,是页岩气半滞留区;西北部中深埋藏区页岩气系统中高角度缝相对不发育,顺层缝闭合,垂向—横向联合运移受阻,大部分页岩气滞留在页岩储层中,游离气占比超过60%,表现为高压—超高压压力系统,是页岩气滞留富集区。     

川南丹凤—塘河地区嘉陵江组沉积环境分析

通过对泸州古隆起丹凤—塘河地区嘉陵江组的岩心观察和岩石薄片鉴定,及对该区岩石类型组合、古生物化石、沉积结构、沉积构造和沉积序列等沉积相标志的详细研究,将嘉陵江组划分为开阔台地、局限台地2个沉积相,并进一步划分出5个亚相及若干微相。在此基础上,研究了嘉陵江组沉积相空间展布特征,并对其沉积环境及演化进行了分析,认为嘉陵江组碳酸盐岩发生了较为频繁的海平面升降变化,主要经历了6个阶段的演化过程,形成了3次较大的海进→海退沉积旋回,每一旋回又由多个次一级小旋回组成,而小旋回中又由多个小韵律组成。在对研究区岩性、沉积环境详细研究后认为:塘河构造及丹凤场构造的嘉一段—嘉二1亚段、塘河构造及临峰场构造的嘉二3亚段是浅滩颗粒云岩和滩间云岩发育的主要层位。