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。     

中扬子地区涪陵区块海相页岩气层特征

涪陵区块地处中扬子板块西部,综合测录井及岩屑、岩心室内分析化验资料研究,结果表明,涪陵区块龙马溪组—五峰组海相页岩层岩性主要为灰黑色粉砂质泥岩;储层厚度大,有机碳含量高,镜质体反射率与脆性矿物含量适中;储层低孔特低渗,纳米级孔隙发育,微裂缝较发育;天然气以甲烷为主,不含硫化氢;深水陆棚沉积环境优越,页岩气层存在明显异常高压。研究结论对于涪陵区块页岩气勘探开发产能建设,以及国内页岩气勘探具有重要指导作用。     

桂中坳陷中泥盆统罗富组富有机质泥页岩特征及意义

通过全岩X衍射、黏土矿物X衍射、有机地球化学特征分析,研究桂中坳陷中泥盆统罗富组富有机质泥页岩特征。该泥页岩主要发育于台盆环境,岩性主要为黑色泥页岩、碳质页岩、硅质页岩和硅质泥页岩;鹿寨南部有机碳含量最高超过2.55%,合山-上林一线西北部最高超过3.0%;有机质类型为Ⅰ-Ⅱ₁型为主的混合型,生烃潜力较大,热演化程度高,具备页岩气藏发育的良好地质条件。页岩气富集因素分析表明,南丹-天峨一线与合山附近区域页岩气聚集条件较优越,是桂中坳陷中泥盆统罗富组页岩气勘探开发的有利区域。     

苏北地区古生界页岩气形成地质条件

根据岩心、钻井及露头等资料,以有机地球化学、储层岩石学等为重点,对苏北地区古生界下寒武统幕府山组、上奥陶统五峰组—下志留统高家边组、二叠系（孤峰组、龙潭组、大隆组）等3套富有机质泥页岩层系的页岩气形成地质条件进行初步分析,指出苏北地区古生界3套富有机质泥页岩层系分布面积广、厚度较大、有机碳含量高和热演化程度较高。与美国典型含气页岩相比,苏北地区古生界3套富有机质泥页岩层系有机质丰度与之相当,部分地区的成熟度偏高。苏北地区具有形成页岩气的良好物质基础,古生界页岩气勘探潜力大。另一方面,苏北地区古生界富有机质泥页岩普遍埋藏深,下古生界富有机质泥页岩成熟度普遍偏高,后期多期构造运动及岩浆活动强烈,这些因素对页岩气形成、富集及保存等有着重要影响。     

泥页岩裂缝发育特征及其对页岩气勘探和开发的影响

裂缝既可为页岩气提供聚集空间,也可为页岩气的生产提供运移通道。泥页岩作为一种低孔低渗储层,页岩气生产机制非常复杂,涉及吸附气含量与游离气含量、天然微裂缝与压裂诱导缝系统之间的相互关系。对泥页岩裂缝的成因类型、识别特征、基本参数(宽度/张开度、长度、间距、密度、产状、充填情况、溶蚀改造情况等)、孔渗性、地质控制因素及其对页岩气聚集和产出的影响进行了研究。泥页岩中主要存在5种裂缝,即构造缝(张性缝和剪性缝)、层间页理缝、层面滑移缝、成岩收缩微裂缝和有机质演化异常压力缝;控制裂缝形成的地质因素复杂,主要有区域构造应力、构造部位、沉积成岩作用、岩性、岩相、物性及地层压力等;裂缝识别特征及成因机制各不相同,其对页岩气的吸附和解析以及渗流性响应所起的作用也不相同。页岩气有利勘探目标区应首选那些拥有较高渗透能力或具备可改造条件的泥页岩裂缝发育带。     

泥页岩中有机质的赋存形态与油气形成

根据不同类型泥页岩镜下微观特征观察,发现泥页岩中的沉积有机质和矿物质主要以"富有机质—矿物聚集体"和"贫有机质—矿物基质体"2种微观组构形态存在。通过泥页岩的生排烃模拟实验研究表明：泥页岩有机质赋存的差异性控制了油气的生成和初次运移过程,由于"富有机质—矿物聚集体"形态组构非均质分布,在不同演化阶段生成、排出及滞留的油气以不同的状态赋存和运移;镜质体反射率（Ro）介于0.6%~1.0%之间,泥页岩层系中滞留的油与富集有机质聚集体呈游离-吸附共轭相态,流动性较差,开采前景较差,Ro介于1.0%~1.3%之间是页岩油开采的有利范围;高演化阶段页岩气资源量的大小受控于泥页岩中富有机质聚集体的含量。基于烃源岩内沉积有机质和无机矿物质微观结构上的非均质性特征,把油气的形成、排出、滞留作为一个统一过程加以认识,将是深入认识页岩油气形成与富集机理的有利手段和重要方法。     

中扬子长阳地区寒武系牛蹄塘组页岩气成藏地质条件

中扬子湘鄂西褶皱带是湖北省页岩气勘探的首要目标区,但其页岩气勘探程度很低,尤其是寒武系及前寒武系。在寒武纪—早奥陶世,长阳地区发生广泛、快速海侵,在深水陆棚沉积背景下发育一套广泛而稳定、以黑色泥页岩和钙质页岩为主的下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩层系。野外露头、镜下薄片观察及地层对比结果表明,研究区牛蹄塘组按照岩性可分为上、中、下3段,自南向北呈现逐渐增厚的趋势,沉积的黑色泥页岩厚度稳定且达到100 m左右。地化分析、储层特征以及含气量等温吸附实验结果表明,研究区牛蹄塘组黑色泥页岩具有较高的有机质丰度和成熟度,干酪根类型有利于生成气态烃类;岩石中脆性矿物含量较高,有机质孔隙和粒内孔隙十分发育,微裂缝也较发育;模拟吸附气含量较高,具有较好的页岩气吸附能力;孔隙度和渗透率低,属于低孔—特低孔、特低渗透型储层。长阳地区及邻区牛蹄塘组埋深适中、产状平缓且断裂不发育地区是下步页岩气勘探的有利目标区。     

阳信洼陷沙一段生物泥页岩气成藏条件分析

生物泥页岩气是页岩气的重要类型,具有埋藏浅、面积大的特点。通过对阳信洼陷沙一段泥页岩沉积环境、构造背景、地化特征分析,认为沙一段烃源岩具备形成生物泥页岩气的有利条件。沙一段泥页岩为优质烃源岩,厚度大、分布面积广．烃源岩埋深1200～1800m、地层温度54．0～63．0℃为生物气的生烃高峰时期。沙一段具有快速沉积、成化湖盆的特征,为烃源岩的保存及生物泥页岩气的生成提供了有利沉积背景。烃源岩生成的生物泥页岩气在烃源岩内就近聚集,表现为典型的原地成藏模式。预测洼陷中部气测异常较大值区带是生物泥页岩气的有利发育区。     

上扬子地区早古生代页岩气与北美Barnett页岩气潜力对比

上扬子地区早古生代牛蹄塘组和龙马溪组发育两套分布广、厚度大、有机质含量高的页岩,目前相关的试验性页岩气开采较少,对其潜力缺少定量或相对定量方面的评估。北美地区Barnett页岩是页岩气开采历史最长,产量最高的页岩,建立了可靠的页岩气潜力的评价标准,对比评价上扬子地区早古生代页岩气潜力不失为经济有效的方法。通过比较发现,上扬子地区早古生代页岩与Barnett页岩具有相似的构造沉积背景和发育规模,二者之间具有很强的可比性。地球化学特征对比发现,上扬子地区早古生代页岩的有机质丰度、类型、成熟度、页岩气类型和有机质转化率等相关参数与Barnett页岩类似或更有利,认为其资源潜力不低于Barnett页岩,具有进行较大规模试验性开采的条件。     

我国富含有机质泥页岩发育特点与页岩气战略选区

我国页岩气勘探才刚刚起步,目前研究主要集中在页岩气成藏条件和有利区评价方面。页岩气有利区优选还处于富含有机质泥页岩优选阶段,优选出的主要是页岩气发育远景区。受复杂地质背景和多阶段演化过程的影响,我国含油气盆地类型多、盆地结构复杂,盆地的不同演化规律直接控制着富含有机质泥页岩的发育与分布。为此,依据形成环境将富含有机质泥页岩划分为海相厚层富含有机质泥页岩、海陆交互相及陆相煤系地层富含有机质泥页岩、湖相富含有机质泥页岩这3种类型,并分别探讨了其页岩气勘探开发前景。结论认为：①海相厚层富含有机质页岩是我国近期页岩气勘探的首选;②海陆交互相及陆相煤系地层富含有机质泥页岩单层厚度较薄,但与致密砂岩气和煤层气有共生条件,发展页岩气与致密砂岩气等多类型天然气资源多层合采技术具有十分现实的意义;③湖相富含有机质泥页岩成岩程度普遍不高,需要进一步优选岩石强度较大、具备裸眼完井条件的层位进行勘探开发。     

页岩气成藏地质条件及中国上扬子区页岩气潜力

通过对北美页岩气藏地质特征进行调研,总结出页岩气藏的分布特征和形成地质条件,并对中国上扬子区海相页岩气资源潜力进行分析。热成因页岩气藏主要位于造山带边缘前陆盆地的前渊和前缘斜坡部位,生物成因页岩气藏主要位于克拉通盆地,二者在资源分布和成藏地质条件等方面均存在差异。页岩气藏形成的地质条件及评价要素包括页岩厚度、埋藏深度、有机碳及吸附气含量、有机质类型及成熟度、脆性矿物含量、地层压力与温度、储层物性、天然裂缝发育程度及含气量等。中国上扬子区古生界下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组的海相黑色页岩具有较好的页岩气潜力,是中国海相页岩气勘探最为有利的目标之一。     

六盘山盆地页岩吸附气赋存条件及其影响因素

六盘山盆地具备一定的油气勘探条件。为了探索六盘山盆地页岩吸附气的赋存条件及其影响因素,通过建立吸附气模型等方法对盆地内GY1井白垩系马东山组泥页岩进行了研究。六盘山盆地白垩系泥页岩有机质含量偏低,最大甲烷吸附能力介于1.73~2.35 m³/t之间,均值为2.03 m³/t,具有较强的储气能力。泥页岩吸附能力随深度增加呈先增大后减小的趋势,存在一个深度拐点,在浅部压力起主要作用,而在深部温度起主要作用。泥页岩吸附气的赋存条件主要受6个方面的影响,其中有机质丰度、成熟度和湿度的影响并不显著,而矿物含量、微观物性和温度、压力是主要的影响因素。在外界地质条件适合的情况下,六盘山盆地页岩储层中的气体富集程度比较高,非常有利于页岩气的开发。     

页岩气储层含气性影响因素及储层评价——以上扬子古生界页岩气储层为例

页岩气藏属于自生自储型气藏,在进行储层评价时,应该重点考虑含气性。以我国上扬子古生界7口页岩气井岩心样品测试数据为基础,首先从总含气量入手,讨论储层含气性影响因素,包括有机碳含量、镜质体反射率、孔隙度、等温吸附气量、伊/蒙混层含量和可动流体百分数,研究发现可以用总含气量0.5 m³/t作为区分储层与非储层的界限,各项指标均和总含气量呈不同程度的相关关系。进而运用灰色关联理论,进行储层评价,同时参考前人成果和经验数据,提出了储层评价方案和储层空间图像特征。     

上扬子地区断裂活动对页岩气保存的破坏作用

以四川盆地及周缘下古生界海相页岩层系断裂活动为研究对象,通过地震综合解释及对页岩层系裂缝方解石脉中流体包裹体的分析测试,结合不同含气性典型页岩气钻井解剖,开展了断裂活动对页岩气后期保存破坏作用的研究。断裂的级别及空间叠置方式、断裂活动的期次及其持续性对页岩气的保存条件具有重要的影响：①断裂级别越高其影响范围越大,距离一级断裂约10 km以内,保存条件破坏较大;距离二级断裂5 km以内,页岩含气性受影响明显;距离三级断裂2~3 km以内受一定影响;四级断裂影响不明显;②在井区断裂密度相似的前提下,不同级别的断裂从平行到小角度相交再到大角度相交,对页岩气保存的破坏作用逐渐增强;③断裂活动期次越多、持续时间越长对页岩气后期保存的破坏作用越强。根据断裂期次及活动持续性,可划分为4种类型：①晚燕山期短期活动,保存条件影响较小;②燕山期-早喜马拉雅期断续活动,保存条件受一定影响;③晚燕山期以来持续活动,保存条件破坏严重;④喜马拉雅期以来持续活动,保存条件影响较大。     

丁山地区龙马溪组页岩气保存条件分析

川东南丁山地区地质构造复杂,通过对丁山地区构造演化特征、褶皱断裂发育分布特征研究,结合地球物理手段获得的页岩埋深、压力、顶底板条件等综合分析,对丁山地区五峰-龙马溪组页岩气藏的保存条件进行了研究。参照页岩气藏保存条件评价指标,划分出了页岩气藏保存条件的有利区。结果表明,丁山地区以断裂和剥蚀为主的后期改造是页岩气散失的根本原因。丁山断褶构造的斜坡带及向斜构造部位断裂较少,埋深适中,地层压力较大,顶底板稳定连续,保存条件较好,是进一步勘探开发的重点地区。     

Geological characteristics and gas potential analysis of the Biluocuo oil shale in the southern Qiangtang Basin,China

Shale gas exploration in the Qinghai–Tibet area has lagged behind as compared to the other regions of China, and no shale gas reservoir has been discovered till yet. The analysis of the geological and reservoir characteristics of the Biluocuo oil shale samples from the southern Qiangtang Basin indicates the following findings. The oil shale has a high organic matter content, and the average mass fraction of organic carbon is 4.62%. Additionally, the organic matter is type II. The thermal evolution of organic matter has reached from a low to a high mature stage, and the porosity and permeability are 1.25% and 0.0102 mD, respectively. The rocks are highly brittle, and the primary mineral components are calcite and quartz, whose average contents are 58% and 22%, respectively. Moreover, the rock has a high adsorption capacity. Furthermore, a comparison with the five major shale gas systems in North America found the following. The Biluocuo oil shale is similar to the Barnett shale and Ohio shale, particularly to the Barnett shale. This comprehensive analysis indicates that the Biluocuo oil shale has considerable gas potential and is a key formation for shale gas exploration in the Qinghai–Tibet area.     

中上扬子地区下寒武统页岩气储层特征及勘探方向

为查明中国南方古老层系页岩储层孔隙特征及其影响因素,以中上扬子地区下寒武统页岩为例,采用岩石薄片、压汞-氮气吸附联合测定、氩离子抛光-扫描电镜、聚焦离子束扫描电镜和全岩X衍射等多种技术方法,系统开展页岩孔隙结构、类型及其影响因素研究;并基于页岩储层特征及页岩气形成地质条件,提出了下寒武统页岩气勘探方向。研究认为,下寒武统主要发育棚内拉张槽型、陆架边缘斜坡型及台地前缘斜坡型3种沉积成因类型富有机质页岩。棚内拉张槽型富有机质页岩孔隙以粒间孔和粘土矿物层间孔为主,其次为有机质孔;台地前缘斜坡型富有机质页岩主要以有机质孔和方解石粒内溶蚀孔为主;而陆架边缘斜坡型富有机质页岩以有机质孔为主,无机矿物质孔不发育。整体而言,下寒武统页岩孔隙发育受页岩矿物组成、有机质丰度、热演化程度及保存条件等多种因素控制。结合页岩气保存条件和探井油气发现等相关分析,建议下寒武统页岩气勘探在四川盆地内部应关注棚内拉张槽型页岩分布区,尤其是筇竹寺组上部的富有机质页岩段;而在四川盆地外部,应关注热演化程度适中、保存条件相对较好的台地前缘斜坡型和陆架边缘斜坡型页岩分布区。     

四川盆地及其周缘下寒武统页岩气聚集条件

在对重庆市秀山县溶溪和四川省南江县小两等15处下寒武统黑色页岩的露头观察和取样分析基础上,研究了四川盆地及其周缘下寒武统黑色页岩的沉积相、分布、有机质类型及含量、成熟度、孔隙度和含气量等页岩气聚集条件。与美国主要产气页岩相比,这些页岩具有厚度大、有机碳含量高、成熟度高和含气量高等特点,具备页岩气藏发育的良好地质条件。四川盆地及其周缘下寒武统页岩气藏最有利发育区位于川南-黔北-黔中、鄂西-渝东和川东北地区,并分析了各有利区的泥岩、页岩具体指标。根据实测含气量,采用体积法计算研究区下寒武统页岩气资源量为（3.3~11.4）×10¹² m³,中值为7.4×10¹² m³。