中扬子地区当阳复向斜奥陶系五峰组-志留系龙马溪组页岩储层特征

以当阳复向斜内典型井钻井资料为基础,通过双束扫描电镜、矿物含量分析、有机地球化学分析和低温低压氮气吸附测定等方法,对富有机质页岩岩石学特征、有机地球化学特征、储集空间类型及特征和含气性特征等进行系统研究。研究结果表明：①五峰组-龙一1亚段页岩储层在纵向上差异较大,优质页岩储层发育在龙一11小层-龙一12小层,其有机质丰度高(2.45%~6.98%)、有机质类型好(Ⅱ1-Ⅱ2型)、热演化程度较高、脆性矿物含量高(34%~85.5%)、黏土矿物含量低(9%~40.3%)、总含气量高(1.76~4.30 m3/t),有机孔非常发育;进入龙一13小层后,受到加里东运动构造活动加剧的影响,陆源输入量增大,储层品质开始变差。②在横向上,当阳复向斜内由东南向西北方向,五峰组-龙马溪组富有机质页岩越来越发育,储层品质越来越好。③研究区龙一11小层-龙一12小层页岩储层具有"最甜"和"最脆"的特征,但考虑到水平段钻进过程中需要对井轨迹进行实时监控与调整,应选择龙一11小层内GR峰的上下半幅点之间作为水平井的最佳水平箱体。     

川南长宁地区五峰组和龙马溪组页岩储层差异性分析

文中通过扫描电镜和分析化验资料,对长宁地区五峰组-龙马溪组页岩储层差异性进行了研究,结果表明:五峰组与龙马溪组一段1亚段页岩矿物种类相同,但质量分数差异大,五峰组页岩碳酸盐矿物质量分数最高,龙一1亚段页岩石英质量分数最高.矿物组分特征的差异导致龙一1亚段页岩脆性指数明显高于五峰组.有机碳质量分数和含气量两者略有差异,龙...     

四川盆地及周缘上奥陶统五峰组岩相特征

上奥陶统五峰组分为页岩段和观音桥段。对比分析四川盆地及周缘五峰组页岩气钻井岩心以及测试数据,根据岩心和全岩矿物组分特征,以硅质矿物（石英）、黏土矿物和碳酸盐矿物为三端元,进行岩相划分。页岩段可识别出4种岩相类型：硅质页岩、含黏土硅质页岩、含灰硅质页岩以及含灰黏土质页岩;观音桥段发育含介壳泥质灰岩。页岩气钻井实测数据表明,页岩段4类页岩岩相品质（有机碳含量、脆性矿物含量以及含气量）差异较大,硅质页岩品质最优,含灰黏土质页岩品质最差。页岩段岩相类型以及观音桥段分布特征受控于沉积环境。川南永川地区等相对浅水的区域页岩厚度较大,但是硅质页岩厚度较小,页岩段整体品质较差,不建议作为水平井靶窗;川南威远地区受古陆和古地形影响,硅质页岩厚度较小,也不建议作为水平井靶窗;川东南焦石坝、武隆、丁山以及南川地区硅质页岩厚度超过4 m,可作为水平井靶窗。     

中、上扬子地区上奥陶-下志留统页岩气开发水平井井眼轨迹优化

经对我国中、上扬子地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组富有机质页岩段的沉积序列、含气性和可改造性等有关参数分析,将其划分为四个小层,并确定富有机质页岩的1号和2号小层物性最好,为最优储层。采用我国唯一的大型全三维水力压裂物理模拟实验系统对不同小层的岩样进行压裂评价实验分析,得出底部页岩脆性矿物含量高、天然弱面发育,压裂裂缝延伸受层理影响,形成复杂裂缝网络。结合我国已完钻页岩气水平井产气效果分析,确定中、上扬子地区五峰-龙马溪组页岩气开发水平井轨迹选择应在底部20 m左右优质页岩段。     

威远页岩气田单井产能主控因素与开发优化技术对策

针对威远页岩气田优质储集层厚度小、水平应力差大及井间产能变化大等特点,在20余口评价井页岩储集层地质和测井评价基础上,系统分析、总结了全区100余口水平井优质储集层钻遇率、优质储集层厚度和压裂参数特征与单井测试产量的关系,明确单井产能的主控因素,提出水平井开发优化技术对策。研究表明,优质储量动用程度是决定水平井单井产能的主控因素,即页岩气水平井产能受控于优质储集层发育厚度、优质储集层钻遇长度和储集层改造程度。基于上述认识,对威远页岩气田进行了开发优化:①水平井靶体位置定于龙一11小层中、下部(威202井区)和龙一11小层(威204井区);②开发井优先部署在优质储集层厚度较大的威远县城周边区域;③采用中高强度改造方式。优化方案实施后,单井测试产量和单井预测最终可采储量均大幅提高。图12表1参26     

龙马溪组高硅质页岩段定量评价及靶体调整——以川南地区Z201区块为例

四川盆地自贡地区是目前下志留统龙马溪组页岩气勘探的重点区块,针对该区部署的第1批水平井测试效果不理想,平均单井测试日产气量仅为7.6×104 m3/d。后期通过地质工程一体化相结合,综合评价目的靶层,有针对性地调整水平井靶体位置,实现了最新批次水平井测试产气量的大幅度提升。针对自贡地区龙马溪组高硅质页岩段定量评价及靶体调整的主要研究思路为：①基于地质工程一体化进行甜点层评价,进一步明确研究区龙一11小层为水平井部署的最佳甜点层。②根据高硅质页岩段划分标准,创新性地将龙一11小层纵向上划分为顶部、中部和底部3个层段,并重点针对高硅质页岩段进行精细储层评价,明确高硅质层段在含气性、脆性和可压性等方面具有明显的优势,可作为最优靶体部位。③对比靶体调整前后单井日产气量提升2.6倍,调整前测试日产气量为7.64×104 m3/ d,调整后测试日产气量为20.01×104 m3/d,充分论证了研究区以富碳高硅质页岩段为靶体调整目标的最优解。以水平井靶体调整的方向为主线,系统分析了龙一11小层中下部高硅质页岩段的储层条件,并通过下沉靶体部位实现了产气量的提升。     

深层页岩气储层物质组成与孔隙贡献及其勘探开发意义

深层页岩气资源丰富,勘探开发潜力大,但在复杂地质演变过程中,其储层物质组成、力学性质和相态赋存等发生了变化,具有一定特殊性,对储层孔隙发育产生重要影响。以四川盆地泸州区块五峰组—龙马溪组深层页岩为例,基于储层物质组成和孔隙结构表征等实验,获取储层的物质组成和储集空间特征,研究储层物质演化规律及其孔隙贡献。结果表明：(1)垂向上由浅至深,五峰组—龙马溪组页岩有机质含量先增高后降低;储层矿物组成以石英和黏土矿物为主,其他矿物包括长石、碳酸盐矿物和黄铁矿。(2)龙马溪组有机质孔隙贡献随埋藏深度增加总体上表现出增大的趋势,至五峰组孔隙贡献随埋深增加而减小,黏土矿物孔隙贡献变化趋势与有机质相反。(3)石英及黄铁矿等质地坚硬的矿物具有“抗压保孔”作用,是五峰组—龙马溪组底部有机质孔隙保存的关键因素。(4)区内五峰组上部—龙一1亚段是研究区内开发优质层段,其中五峰组上部—龙一13小层为Ⅰ类储层。为实现经济开发,建议针对深层储层高温压和大抗拉强度等特点,优化压裂技术方案。     

川南罗布向斜五峰组—龙马溪组页岩孔隙分形特征与主控因素

四川盆地南缘罗布向斜上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩具有厚度大、有机碳含量高、分布范围广、有机质热演化程度适中等特点,有可能成为下一步页岩气勘探的重要领域。为更好地表征研究区页岩非均质性及其对页岩气富集的影响,根据岩矿、地化、测井资料以及CO₂和N₂吸附实验,对研究区五峰组—龙马溪组龙一₁亚段各小层开展了页岩分形特征研究。结果表明,研究区各小层的总有机碳含量、矿物成分和孔隙度均存在较大差异,储集层非均质性强,页岩孔隙分形维数为2.711 0~2.794 8,平均为2.747 0,其中五峰组和龙一31小层的分形维数较高,龙一41小层的分形维数最低;有机碳和生物成因石英对页岩微孔的发育具有促进作用,页岩平均孔径越小,孔隙数量越多,孔隙结构越复杂,分形维数越大。     

上扬子地区五峰组—龙马溪组黑色页岩高频层序划分

上扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是中国页岩气勘探开发最成功的层位。开展该套地层黑色页岩高频层序划分,有助于理解有机碳在页岩中的分布特征。以上扬子地区N211井的五峰组—龙马溪组黑色页岩为研究对象,分析了自然伽马（GR）与总有机碳含量（TOC）特征,基于旋回地层学理论划分了黑色页岩高频层序。结果表明：上扬子地区五峰组和龙马溪组下部黑色页岩GR值与TOC值整体上由五峰组底部到五峰组顶部的观音桥段逐渐变大,观音桥段出现极大值,再由观音桥段向龙马溪组逐渐变小。利用GR频谱分析及其滤波曲线,在五峰组和龙马溪组下部分别识别出约6个和7个长偏心率周期,据此,将五峰组和龙马溪组下部划分为12个完整的四级层序和1个不完整的四级层序。该研究可为黑色页岩高频层序划分提供典型案例,并为上扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气甜点段预测提供参考,即：在五峰组—龙马溪组页岩高频层序结构中,层序边界附近的黑色页岩有机质富集程度相对较高。     

Y地区龙马溪组一段-五峰组页岩元素分类方法研究与应用

Y地区龙马溪组-五峰组页岩颜色相似,肉眼难以区分。通过研究建立元素与岩石组分之间的数学模型,形成了基于XRF元素录井的三端元图板,将工区内的页岩划分为石英+长石、碳酸盐、黏土、混合4种类型。该图板显示龙马溪组一段-五峰组页岩自上而下主要集中在黏土区、混合区、石英+长石区,划分出的页岩类型与综合评价的Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅰ类储集层对应性较好。在该地区两口井中应用结果表明,基于XRF元素录井的三端元图板能有效区分页岩类型,为页岩气的评价提供依据。     

川南地区下古生界五峰组-龙马溪组含气页岩岩心裂缝特征及其页岩气意义

裂缝直接影响页岩储层特性和页岩气井单井测试产量。通过岩心和露头宏观裂缝描述、偏光显微镜和场发射扫描电镜微裂缝观察发现,川南地区五峰组-龙马溪组含气页岩宏观裂缝和微裂缝发育,可划分为顺层缝和非顺层缝。宏观裂缝中,顺层缝主要为页理缝和层间滑移缝,非顺层缝主要为斜交缝和垂直缝。微裂缝中,顺层缝主要为页理缝,非顺层主要为生烃增压缝、成岩收缩缝和溶蚀缝。含气页岩的裂缝以顺层缝为主,75 %的宏观裂缝和87 %的微裂缝均为顺层缝。裂缝密度和分布受埋深控制,埋深大于3 500 m地区裂缝集中发育于龙一^1（1-3）小层,而埋深小于3 500 m地区裂缝集中发育于龙一^1（1）小层。且随着埋深增加,宏观裂缝和微裂缝的密度均增大,部分井中埋深大于3 500 m含气页岩井宏观裂缝密度是其他埋深小于3 500 m同层含气页岩的10倍。页岩有机碳含量和层理类型也影响含气页岩的裂缝密度,高总有机碳含量的条带状粉砂型和砂-泥递变型水平层理页岩裂缝密度最大。裂缝发育有利于优质页岩段形成,埋深小于3 500 m地区优质页岩段主要发育于龙一^1（1）小层;埋深大于3 500 m地区优质页岩段发育于龙一^1（1-3）小层,部分井龙一²亚段底部由于成岩收缩缝发育,也成为优质页岩段。     

渝西地区五峰组—龙马溪组龙一1亚段页岩岩相及储层特征

渝西地区五峰组—龙马溪组龙一1亚段页岩具有巨大的勘探开发潜力,为了明确其不同岩相的储层品质差异、纵向分布规律及其储层发育影响因素等,结合岩石薄片鉴定、岩石组分、地球化学分析等进行了岩相划分,并综合有机碳含量、纹层结构、储集空间与物性、含气量等资料确定了不同岩相的储层特征、有利岩相分布及控制因素等.结果表明:研究层段发育...     

黑色页岩氧化还原条件与有机质富集机制——以昭通页岩气示范区A井五峰组-龙马溪组下段为例

五峰组-龙马溪组下段为昭通示范区页岩气勘探开发的主要目的层段,基于A井样品有机碳、微量元素及稀土元素的系统测试,结合岩石学及测井资料,系统分析A井黑色页岩相关元素地球化学参数的变化特征,揭示黑色页岩形成的氧化还原条件,探讨有机质富集机制。研究结果表明：昭通页岩气示范区五峰组-龙马溪组下段Ⅰ亚段TOC含量最高,平均为3.13%,向上含量逐渐降低,且相关元素富集程度与TOC含量相关。微量元素及稀土元素等氧化还原参数指示：五峰组-龙马溪组下段,纵向上水体整体由厌氧还原环境向次氧化环境过渡,Ⅰ亚段为贫氧-厌氧环境,Ⅱ亚段为贫氧环境,Ⅲ亚段为贫氧-富氧环境。其中,Ⅰ-1小层、Ⅰ-3及Ⅰ-4小层水体还原性强于Ⅰ-2小层与I-5小层。在高古生产力背景下,五峰组与龙马溪组黑色页岩有机质富集的氧化还原环境形成机制存在差异。五峰组为水体滞留形成厌氧-贫氧环境使有机质有效保存,龙马溪组底部则主要由于海平面上升形成厌氧环境而使有机质有效保存富集。五峰组-龙马溪组下段I亚段有机质最为富集,为页岩气开发的最优层段。     

四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组海相页岩岩相类型及储层特征

页岩岩相划分及其储层品质研究是页岩气勘探开发地质评价的基础性研究工作。以钻井资料为基础，综合利用全岩X-衍射、镜下薄片等资料建立了海相页岩岩相划分方案，并结合总有机碳含量、孔隙结构、孔渗特征、纹层特征和含气性等地化测试资料，对五峰组-龙马溪组一段不同页岩岩相的储层品质进行系统分析。涪陵地区五峰组-龙马溪组一段发育3大类页岩岩相，其中主要岩相有5亚类，即粘土质硅质页岩、含钙粘土质硅质页岩、硅质粘土页岩、粘土质硅质混合页岩和含钙粘土质硅质混合页岩。不同岩相储层品质具有较大差异，硅质类页岩具有高TOC、高孔隙度和高含气性等特征，为优质页岩岩相。沉积地质背景在控制页岩岩相发育的同时，进一步影响了页岩储层品质发育特征。五峰组和龙马溪组一段下部硅质页岩沉积期，频繁的火山活动为浮游生物爆发提供了大量富营养物质，并形成贫氧和厌氧环境，有利于有机质保存，发育富碳硅质页岩；龙马溪组一段中部和上部发育的混合类页岩和粘土类页岩分别受底流和陆源碎屑物质供给影响，沉积环境渐变为富氧环境，有机质保存条件变差，总有机碳含量较低，含气性降低。     

川南地区五峰组-龙马溪组下段页岩岩相特征及演化序列差异性成因

为了厘清四川盆地南部地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下段海相页岩岩相的时空分布特征,分析其对页岩气平面有利区选择、纵向甜层评价及优选的关系,基于岩心、岩石薄片、Ｘ射线衍射、ECS元素测井、主量／微量元素等资料,利用页岩岩矿三端元法和三级命名方法,对该区五峰组-龙马溪组下段页岩岩相进行划分,并分析了不同地区的岩相演化序列及其差异性成因。研究结果表明：①五峰组-龙马溪组下段发育硅质页岩、钙质-黏土质-硅质页岩、黏土质硅质页岩、硅质黏土质页岩、钙质黏土质页岩、含钙黏土页岩和黏土页岩共7种岩相;②具有3种页岩岩相演化序列,其中威远地区为富硅富钙页岩-黏土页岩型,永川地区为硅质页岩-黏土页岩型,林滩场地区则为硅质页岩-钙质页岩型;③该区页岩岩相演化序列的差异性主要受控于古地貌、沉积环境、陆源碎屑物质供给。结论认为,盆内五峰组-龙马溪组下段页岩岩相序列的厚度、有机质丰度、可压裂性均优于盆缘,硅质页岩、钙质-黏土质-硅质页岩发育的2～31小层为纵向甜点层,该研究成果对于该区页岩气勘探选区、有利目标评价及压裂设计方案的优化都具有重要的指导意义。     

四川盆地南部深层页岩储层地质模型的建立

四川盆地南部上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组一段页岩纵、横向矿物组分差异大、储层非均质性强、有机质含量差异明显,造成测试产量差异较大,需要找准优质储层才能实现高效益的页岩气勘探开发。为此,以川南威荣地区、永川地区为例,基于精细小层划分的页岩岩石相标定,建立了川南可对比的7大类储层地质模型,明确了目前经济技术条件下“地质+工程”Ⅰ类甜点储层参数及宏观、微观特征。研究成果表明：①五峰组建立了钙-硅-黏土混合型储层和硅质-黏土质储层2类,龙马溪组建立了硅质储层、黏土质-硅质储层、硅质-黏土质储层、硅质类向黏土质过渡型（混合型）页岩储层和黏土质页岩储层等5类;②纵向上位于龙马溪组底部的富有机质生物硅质页岩储层,具有“五高两低”（高有机质含量、高有效孔隙度、高含气量、高脆性、高脆性指数、低黏土含量、低地应力差异系数）的特征,为“地质＋工程”Ⅰ类甜点储层,是目前经济技术条件下最有利的目标层系,被确定为最有利的水平井轨迹穿行位置。     

页岩气储层可压裂性级别测井评价及展布特征 ——以川南X地区五峰组—龙马溪组为例

页岩气储层致密、非均质性强,在开发中须要压裂改造,准确地评价其可压裂性及其展布规律对压裂设计意义重大.以川南X地区五峰组—龙一段1亚段(龙一1)页岩地层为研究对象,以岩心测试,测录井等资料为基础,分析了反映可压裂性的指标,提取脆性指数、泊松比、杨氏模量、抗拉强度和水平主应力差为敏感参数,以层次分析法求出各自权重,构建了...     

页岩气水平井钻井的随钻地质导向方法

四川盆地川南地区页岩气开发的主力目标层位为厚约6 m的下志留统龙马溪组海相页岩,具有靶窗较小、构造复杂、地层倾角变化大等特点,实钻井眼轨迹存在脱靶和出层的风险。为此,以该盆地威远区块页岩气水平井为例,通过分析该区水平井地质导向过程中出现的技术难点及其原因,从入靶导向和水平段地质导向等关键环节入手寻找出解决上述难点的办法:1应用随钻自然伽马依次测量地层剖面上的高伽马页岩标志层,配合地质录井确定轨迹精确入靶点,保证井眼轨道按设计井斜角姿势入靶,避免了提前入靶和推迟入靶;2应用随钻自然伽马测量优质页岩储层低值层段特征,配合地震深度剖面判断地层大致视倾角以及微构造的发育情况,实现实钻轨迹在钻进箱体中位置的正确确认,确保了储层的钻遇率。2年的现场应用效果表明,该区块已完钻27口水平井,平均深度为5 043 m,平均水平段长度为1 428.96 m,优质页岩箱体钻遇率达95.75%。结论认为,优质页岩箱体地质导向方法配合地质、三维地震、气测全烃含量等多种方式,可实现箱体的准确着陆及水平段的精准穿行。     

基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法及意义——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组为例

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩生物地层研究中,笔石作为全球公认的主导门类,为五峰组—龙马溪组页岩的精细划分提供依据。在四川盆地及其周缘地区,五峰组—龙马溪组的WF2—LM4笔石带页岩是页岩气的富集高产层段,目前主要通过岩心鉴定来划分笔石带,但取心井数量少限制了这一技术的大规模推广应用。为了克服现有技术的不足,有必要开发一种基于笔石带特征的页岩等时地层测井划分方法及系统,以达到快速、精准评价页岩气高产层段的目的。技术上,可通过标准井的笔石鉴定确定研究区的笔石带类型与自然伽马(GR)测井曲线的对应关系;对于研究区的新井,可根据GR测井曲线的各个局部峰初步确定各个笔石带的位置;某个局部峰在向上(浅层)方向上邻近的局部极小值或极大值所对应的半幅值可确定为该局部峰值所对应笔石带的上边界,也即上覆笔石带的下边界。平面上可依据沉积环境和沉积相首先划分出不同的地层分区,再在每个分区分别建立标准井笔石带与GR测井曲线的对应关系。页岩笔石带的测井划分方案能够对五峰组—龙马溪组页岩气富集高产层段的纵向和平面分布进行快速划分,为预测和评价页岩气勘探开发的富集高产层段提供技术手段。     

川南D区水平井靶区小层的UMAP算法判别图板研究

川南海相页岩气水平井对优质页岩的钻遇率要求较高,但靶框垂向半径小,随钻测量工具以远端LWD为主,缺乏方位GR,单靠随钻GR与主要元素录井信息难以区分靶区的小层。通过优选UMAP算法,针对元素录井数据进行降维处理,通过数据训练获得合适的超参数,建立了靶区小层的判别图板。上井应用表明,3口井优质页岩平均钻遇率94.7%,在缺乏方位GR的情况下,依靠判别图板能准确识别小层,可靠落实钻头穿行方向,从而确保长穿优质页岩,为水平井地质导向提供了技术支持。