页岩中固体沥青拉曼光谱参数作为成熟度指标的意义

中国南方下古生界页岩成熟度很高、缺乏镜质组、固体沥青反射率变化大,成熟度的精确评价一直没有得到完善解决。通过对取自扬子地区古生界页岩样品中固体沥青(BR_O=0.43%～5.51%）激光拉曼光谱特征的研究,发现固体沥青的激光拉曼光谱参数：峰位参数(W_D与W_G)、峰位差(RBS）、半高宽(FWHM-D与FWHM-G)及峰强度比(I_D/I_G）与沥青反射率均体现出一定的相关性,但相关程度差别明显,而且还明显受到成熟度水平的制约。对这些参数与沥青反射率进行了直线回归,筛选出了相关性比较好的指标是RBS(BR_O值范围为1.5%～3.5%）与I_D/I_G(BR_O >3.5%）,两者相关系数高达0.95以上。研究认为,在建立标准方法的基础上,固体沥青激光拉曼光谱的这2个参数对早古生代及前寒武纪地层成熟度评价具有实际应用价值。     

川东南志留系龙马溪组页岩沥青反射率和笔石反射率的应用

川东南地区下志留统龙马溪组海相页岩中发育有较多的形态清晰的笔石碎屑和孔隙充填无定形固体沥青,准确区分两者是研究该地区热演化程度的基础。川东南地区多口钻井龙马溪组页岩反射率测试结果显示,笔石反射率比沥青反射率在区域分布上具有更好的一致性,笔石反射率均大于3.0%,略高于沥青反射率,并沿西南—东北方向热成熟度逐渐增大,对应等效镜质体反射率在2.0%以上,指示川东南龙马溪组页岩处于高—过成熟阶段。但是,笔石反射率与等效镜质体反射率换算关系仍存在不确定性,有待进一步的研究。     

四川盆地不同成熟度下志留统龙马溪组页岩有机孔特征

有机质孔隙是页岩气的主要储集空间,也是页岩天然渗流通道的重要组成部分。选取四川盆地不同热成熟度的下志留统龙马溪组页岩,采用场发射扫描电镜开展页岩不同显微组分有机质孔隙形成演化研究。笔石是龙马溪组页岩主要的结构有机质,含量较少,自身不发育有机质孔隙。成岩过程中由脂类原位聚合或外部地质聚合物交代使得笔石化石具有一定的生烃潜力,导致局部存在有机质孔隙。固体沥青是龙马溪组页岩最主要的显微组分,也是有机质孔隙发育的主要载体。考虑细粒沉积物成岩和有机质生烃演化,结合固体沥青赋存形态,可将固体沥青区分为前油沥青和后油沥青,且后油沥青含量占绝对优势。固体沥青有机质孔隙演化与热成熟度密切相关。总体上,随着热成熟度增加,固体沥青有机质孔隙越来越发育。成熟-高成熟早期（GR_o < 2.3%）,固体沥青孔隙不太发育,可能受到有机质生成的烃类物质掩盖。高成熟晚期-过成熟早期（2.3% < GR_o < 4.5%）是固体沥青有机质孔隙大量发育的主要时期,含海绵状孔隙和气泡状孔隙2种类型,富有机质页岩有机质孔隙度对总孔隙度的贡献达50%以上。过成熟晚期（GR_o > 4.5%）,有机质炭化对页岩孔隙产生强烈破坏作用,导致页岩气勘探风险加剧。     

笔石碎屑对页岩气生成和储集特性的影响

笔石作为奥陶纪和志留纪的标准生物化石之一,在中国南方下古生界上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组中广泛存在。虽然这套地层显示出巨大的页岩气资源勘探开发潜力,但关于笔石碎屑对这套地层页岩气生成和储集的贡献目前仍存在着较大的分歧。通过对四川盆地威远-长宁地区威页1井五峰组-龙马溪组页岩进行酸处理,提取笔石碎屑,开展了显微傅里叶红外光谱、扫描电镜和透射电子显微镜分析,揭示了笔石有机质的成分及孔隙发育特征,探讨了笔石体对页岩气储集能力的贡献。结果表明,笔石体的成分可能主要为胶原蛋白类的有机质所组成,其生气潜力较低;但笔石体内部胎管呈中空状,体腔内发育草莓状黄铁矿,这些空隙结构有利于页岩气的储集;并且笔石体相互叠置形成多层结构,笔石表皮中纵横纹和纳米矿物的隔档可在叠置的笔石表皮间形成空隙,从而提高了页岩气储集和运移的能力。因此认为五峰组-龙马溪组页岩中笔石大量发育是影响该段页岩气富集的重要原因之一。     

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。     

焦石坝页岩气田中高密度甲烷包裹体的发现及其意义

根据流体包裹体激光拉曼光谱和显微测温分析,在焦石坝页岩气田五峰组-龙马溪组页岩石英和方解石脉体样品中发现高密度甲烷包裹体。利用甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v₁以及均一温度分别计算了甲烷包裹体的密度,其甲烷拉曼散射峰v₁分布在2 910.57~2 911.27 cm^-1,甲烷包裹体均一温度（Th）分布在-95.8~-88.2 ℃,相对应的甲烷包裹体密度为0.254~0.290 g/cm³,具有高密度特征。结合页岩脉体样品中与高密度甲烷包裹体共生的气-液两相盐水包裹体的均一温度最小值,利用CH₄体系的状态方程计算了高密度纯甲烷包裹体的捕获压力为102.6~137.3 MPa,相应的压力系数达到1.63~2.18,具有中等-强超压特征。该区高密度甲烷包裹体形成时的异常高压和较高的温度可能指示了燕山运动抬升初期含气页岩的地温条件和超压状态。焦石坝页岩气田中高密度甲烷包裹体的发现可为焦石坝页岩超压形成和演化以及页岩气富集与页岩超压的关系研究提供重要的地质依据。     

海相富有机质页岩储层压力预测方法——以涪陵页岩气田上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩为例

页岩储层压力预测是评价页岩储层质量、认识页岩气富集机理、识别页岩含气性及寻找页岩气勘探有利区的基础。高-过成熟的海相富有机质页岩中发育大量纳米级有机质孔隙,且页岩储层普遍存在由生气造成的异常高压。目前页岩储层压力预测多建立在无机孔隙发育演化规律基础之上,没有考虑纳米级有机孔隙发育演化,从而导致“压力异常”的假象或者储层压力预测结果不准确。本文提出了一种适用于海相富有机质页岩的储层压力预测方法：假设页岩储层有机孔隙和异常压力共存,计算有机孔隙的声波测井响应,并校正声波测井曲线,建立新的压力预测模型。以涪陵页岩气田五峰组-龙马溪组页岩为例探讨了该方法的可靠性和实用性。结果表明,相校于原始Eaton法,该方法计算结果与实测压力数据吻合程度更高（R²=0.81）,预测误差相对较小且符合正态分布。因此该压力预测方法能够有效、可靠地预测研究区海相页岩储层压力。据预测,焦石坝一期产建区地层压力总体具有背斜中间高、周缘低、东南侧局部具有高值的特征,该结果与无阻流量具有良好的相关性,进一步说明该方法的可靠性。该方法对于完善非常规页岩储层压力预测方法、推动超压页岩气勘探具有重要的现实意义。     

复杂构造区页岩气富集特征——以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例

川东南丁山地区是四川盆地页岩气主要勘探开发区,尽管已有多口井获得高产页岩气试气产量,但由于递减速率快和估算的最终可采储量(EUR)低,导致该区尚未获得商业开发。为了明确复杂构造区页岩气成藏富集特征,预测有利目标区,通过岩心观察、笔石带识别与对比以及扫描电镜观察等手段,对川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型、展布特征、储集类型和含气量等进行了分析。研究结果表明:川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型主要包括硅质页岩、含灰-灰质页岩、粘土质页岩和粉砂质页岩4种,其中优质页岩为WF2—LM4笔石带的硅质页岩,厚度介于6～10 m。储集空间主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝,靠近盆地边缘无沥青充填的溶蚀孔相对发育,反映了较差的页岩气保存条件。与涪陵页岩气田的对比分析表明,丁山地区五峰组-龙马溪组WF2—LM4笔石带硅质页岩厚度较薄,在靠近盆缘断裂带的地区埋藏较浅,页岩气藏压力系数低,为浅层常压页岩气藏;向盆内方向压力系数增加,埋深较大,属于深层超压页岩气藏。建议在川东南地区WF2—LM4笔石带硅质页岩厚度大、埋藏适中和保存条件较好的地区开展页岩气的勘探工作。     

岩石热声发射和盆模技术研究中扬子区西部下古生界海相页岩最高古地温和热成熟史

中扬子地区西部下古生界海相页岩热演化程度高,有机显微组分中无镜质组,沥青反射率具有不确定性,故热成熟度较难确定。综合运用岩石热声发射实验与干酪根红外光谱,并结合盆地模拟技术对中扬子地区西部典型井下古生界海相页岩经历的最高古温度及热演化成熟史进行了恢复。样品的热声发射信号随温度的升高变化显著,热凯瑟尔（Kaiser）效应明显;下寒武统水井沱组经历的最高古温度范围为293~324℃,上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组为210~256℃。同时利用二次加温验证热Kaiser效应敏感,表明热声发射技术可用于岩石经历的最高古地温的测定。在对典型井的下古生界海相页岩热演化成熟史模拟中结合最高古温度作为约束条件所得结果表明,模拟计算的下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组镜质体反射率分别为4.0% ~4.5% 和2.6% ~3.2% ,处于高演化过成熟阶段,与干酪根红外光谱分析得出的有机质成熟度结果一致。     

四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组关键界面基本特征

以典型剖面详测和重点资料点解剖为基础,结合观音桥段介壳层典型特征分析,以特定斑脱岩层为重点,系统研究四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组内部关键界面基本特征及其与富有机质页岩沉积关系.研究区五峰组—龙马溪组发育特征笔石带、观音桥段介壳层、斑脱岩密集段、结核体等4种具有界面属性的标志层,可成为笔石页岩内地层划分...