湘西北地区龙马溪组页岩气聚集条件与含气性分析

为评价湘西北地区下志留统龙马溪组页岩气聚集条件及含气性,优选并实施钻探了永页1井,揭示的龙马溪组暗色泥页岩厚度131.2 m,其中黑色页岩19.3 m. 永页1井龙马溪组黑色页岩具有有机碳含量高（平均为2.0%）、成熟度适中（等效Ro平均为2.4%）、脆性矿物含量高（石英含量平均为50.3%）、黏土矿物含量低（平均为31.3%）、孔隙度低（平均为1.7%）等特征,具有良好的页岩气聚集条件;尽管等温吸附含气量平均可达2.52 m3/t,但现场解析总含气量很低,推测这是黑色页岩埋深较浅且湘西北地区晚期构造活动强烈、保存条件不好所致;黑色页岩的沉积厚度反映了该井位于龙马溪组深水陆棚沉积的边缘相带,而更靠近沉积中心的花垣—保靖—龙山一带,黑色页岩厚度可达30~40 m,是该区龙马溪组页岩气下一步勘探的主要区域。     

黄瓜山构造五峰组-龙马溪组页岩岩相特征研究

为了确定黄瓜山构造五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发优质页岩岩相,基于H 202井岩心实验分析数据,利用页岩岩相矿物组分划分三角图板对五峰组-龙马溪组页岩含气量、有机碳含量、孔隙度及脆性矿物含量4个储层评价参数和页岩岩相特征进行研究,明确了页岩气储层和相应的页岩岩相特征,确定了该区五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发优质页岩岩相。研究结果表明（：1）五峰组-龙马溪组取心段共发育含黏土硅质页岩、混合硅质页岩、硅岩、含硅灰质页岩4类岩石,占比分别为50.0%、38.9%、8.3%、2.8%;(2)通过含气量、有机碳含量、孔隙度及脆性矿物含量页岩岩相分析,高含气量、高有机碳含量、高孔隙度及高脆性矿物含量页岩岩相为含黏土硅质页岩,是该区页岩气勘探开发的优质页岩岩相,其次为混合硅质页岩,较差为硅岩、含硅灰质页岩。     

川南地区龙马溪组页岩气储层微孔隙结构特征

应用扫描电子显微镜、高压压汞法、N2和CO2气体吸附法,对川南地区下志留统龙马溪组海相页岩气储层孔隙微观特征和孔隙结构进行了研究,探讨了页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明,川南地区龙马溪组海相页岩样品中发育多种类型微观孔隙,常见有黏土矿物粒间孔、黄铁矿晶间孔、碳酸盐颗粒溶蚀孔、生物碎屑粒内孔、颗粒边缘溶蚀孔和有机质孔;龙马溪组富有机质页岩发育大量的微米—纳米级孔隙,为页岩气赋存提供了储集空间。龙马溪组页岩样品中孔隙以微孔和介孔为主,宏孔较少;孔隙结构形态主要为平板狭缝型孔、圆柱孔和混合型孔,孔径为0.4~1nm、3~20nm;微孔和介孔占孔隙总体积的78.17%,占比表面积的83.92%,是龙马溪组页岩储气空间的主要贡献者。页岩有机碳含量、成熟度和矿物成分含量均会影响川南地区龙马溪组海相页岩孔隙的发育,总体上页岩孔隙体积随有机碳含量增加而增大;页岩孔隙度随成熟度增加而降低;黏土矿物和脆性矿物含量对页岩孔隙发育也有一定的影响。     

川南地区下古生界页岩气储层孔隙特征研究

基于钻井资料、岩心样品实验数据,运用有机地球化学、有机岩石学和储层孔隙分析的多种实验方法,对川南地区下古生界筇竹寺组和龙马溪组2套页岩有机质特征、孔隙度、页岩气储层微观孔隙特征与孔隙结构进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩有机碳含量较高(多数TOC2.0%)、热成熟度高(ROm=2.3%~3.8%)、孔隙度低(1.16%~6.87%);筇竹寺组页岩有机碳含量和热成熟度高于龙马溪组页岩,而其孔隙度低于龙马溪组页岩;下古生界龙马溪组和筇竹寺组页岩存在粒间孔、溶蚀孔、晶间孔、粒内孔和有机质孔等多种孔隙类型;龙马溪组页岩中微米—纳米级孔隙较筇竹寺组页岩发育,常见有机质孔、粒间孔和粒内孔,是页岩气赋存的主要储集空间;下古生界页岩微观孔隙以微孔和介孔为主,宏孔较少,筇竹寺组页岩微孔+介孔孔容比例占总孔容的83.92%,龙马溪组页岩微孔+介孔孔容比例占总孔容的78.17%,表明微孔和介孔是川南地区下古生界页岩气储层纳米级孔隙的主要贡献者。     

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。     

川南自贡地区海相页岩沉积环境及有机质富集主控因素研究

为深化对川南自贡地区五峰组—龙马溪组海相页岩沉积环境特征及有机质富集机理认识，通过开展有机地球化学和元素地球化学等实验，对Z303井沉积环境特征进行综合研究。结果表明：研究区海相页岩有机质丰度高，TOC平均为2.15%,矿物组成以石英和黏土矿物为主，氧化还原环境是自贡地区有机质富集的主控因素；五峰组和下龙马溪组沉积时期有机质富集条件相比中龙马溪组和上龙马溪组沉积时期更加优越，形成了一套富含有机质且脆性矿物含量高的优质页岩，是研究区页岩气勘探开发的首选目标。     

四川盆地富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔特征及其影响因素

四川盆地南部广泛发育海相泥页岩层系,龙马溪组页岩具备优越的页岩气成藏条件。基于钻井岩心观察和分析测试,对富顺-永川地区下志留统龙马溪组页岩有机孔特征及其影响因素进行了研究。结果显示:龙马溪组页岩总有机碳(TOC)含量主要介于2.45%～5.59%,有机质丰度高,镜质体反射率(Ro)介于1.97%～2.23%,有机质达到了高-过成熟,为有机孔发育提供了良好基础;有机孔是页岩气重要的储集空间,根据扫描电镜观察,单个有机孔形态以圆形、椭圆形和凹坑形为主,其次为长条形和不规则形等,边缘较光滑;结合氮吸附与高压压汞实验观察,富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔径较小,大多属于介孔范围,介孔占比约为57%。通过建立有机孔孔隙度与自然伽马能谱测井值(U)的关系模型并对全区的有机孔进行定量分析,发现富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔隙度介于1.10%～3.64%,平均为2.15%。有机孔发育及保存受多种因素影响,对有机孔孔隙度与粘土矿物、脆性矿物和TOC含量相关关系的研究结果表明:四川盆地富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔隙度的大小与粘土矿物含量成负相关、与脆性矿物和TOC含量成正相关,压实作用对有机孔...     

渝页1井地质背景及钻探效果

我国南方海相页岩分布广、厚度大,有机质丰度高、热演化程度高,由于地质及地形条件复杂、含气性变化大,页岩气资源潜力有待查明。位于重庆市彭水县境内的页岩气取心井——渝页1井揭示了高陡构造带上黑色页岩及其中的含气特点。该井钻揭下志留统龙马溪组黑色页岩层系地层厚度为225.78 m(未穿)。实验分析结果表明:该井龙马溪组黑色页岩具有有利的页岩气成藏条件及典型的浅层页岩气特点,有机碳含量平均达到了3.7%,有机质成熟度(Ro)平均为2.04%。黑色页岩中裂缝及微孔隙发育,储集空间包括了黏土矿物粒间微孔隙、页理间孔隙、溶蚀孔隙、成岩微裂缝及构造裂缝等。实验计算龙马溪组黑色页岩含气量介于1.0～3.0 m3/t。研究表明,渝页1井所揭示的下志留统龙马溪组和上奥陶统五峰组暗色页岩分布广泛,页岩气资源潜力大。     

渝东南地区海相页岩有机质孔隙发育特征及演化

页岩气在储层内的有效赋存及渗流由有机质孔隙决定。由此,以渝东南地区下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度典型富有机质黑色海相页岩为研究对象,使用电子显微镜观察2套页岩层位的有机质孔隙结构。结果表明：龙马溪组页岩有机质孔隙主要发育在焦沥青内部,而固体干酪根内仅发育少量直径较小的有机质孔隙;牛蹄塘组页岩的焦沥青和固体干酪根均不发育有机质孔隙;2套页岩的总有机碳含量、全岩矿物组成及干酪根类型均具有相似特征,但牛蹄塘组页岩的热成熟度要远高于龙马溪组页岩,且已达到变质期,其固体干酪根和焦沥青的物理化学性质均趋近于石墨,导致其有机质内部不发育孔隙。过高的热成熟度不利于页岩中有机质孔隙的保存,所以渝东南地区下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度海相页岩气的勘探开发应重点寻找热成熟度低于3.5%的地区。     

川南地区龙马溪组页岩有机质非均质性研究

为研究页岩气储层有机质的非均质性及其对微观孔隙结构的影响，选择川南地区龙马溪组海相页岩，以有机碳含量测试为基础，结合镜下薄片、X-射线衍射、扫描电镜及氮气吸附等实验手段，研究该地区页岩气储层有机质非均质性及其与矿物组分、孔隙结构之间的关系。结果表明：川南地区龙马溪组有机质页岩沉积处于深水陆棚环境，干酪根类型以混合型（II₁型）为主，有机碳含量平均为2.41%，各地区随所处沉积环境的不同有所变化，总体属于中碳—高碳页岩储层，在平面及纵向上存在较强的非均质性；有机碳含量与生物成因的石英等硅质矿物及黏土矿物含量具有良好的线性关系；有机碳含量的变化对孔隙体积、比表面积及平均孔径等相关孔隙结构参数均会造成相应的影响，是表征龙马溪组页岩气储层孔隙结构非均质性的重要地球化学参数。研究结果为准确评价页岩气储层微组构非均质性提供了基础资料和理论支撑     

渝东南两套富有机质页岩的孔隙结构特征——来自FIB-SEM的新启示

使用聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)对渝东南地区下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组2套富有机质页岩的孔隙结构进行了系统观察,并对页岩纳米级有机质孔隙进行了三维重构和孔隙结构参数定量分析。研究发现,五峰组—龙马溪组页岩内层间微裂隙、矿物粒内孔、矿物粒间孔和有机质孔隙均较为发育。其中,有机质孔隙呈蜂窝状均匀发育,孔隙半径集中在3~100 nm,孔隙连通性较好,FIB-SEM三维重构计算有机质孔隙度在9.13%~18.42%之间,岩石总孔隙度中有机质孔隙度的贡献受控于TOC含量;牛蹄塘组页岩内溶蚀孔和粒间孔较为发育,有机质孔隙发育不均匀,孔隙呈扁平状或针孔状,孔隙半径集中在3~25 nm,孔隙连通性较差,有机质孔隙度在1.59%以下,有机质孔隙度对岩石总孔隙度的贡献与TOC含量关系较小,页岩的总孔隙度主要来自于矿物基质孔。FIB-SEM揭示了2套页岩有机质孔隙结构存在较大差异。     

黔北地区下志留统龙马溪组页岩储层特征

为弄清黔北地区下志留统龙马溪组海相富有机质页岩储层特征,文中利用有机地球化学、低温氮气吸附、甲烷等温吸附和场发射扫描电镜等资料,分析讨论了龙马溪组页岩的矿物学、有机地球化学、页岩储集空间和吸附能力等特征.结果表明:研究区龙马溪组页岩有机质类型以Ⅰ型为主,有机质成熟度适中,总有机碳质量分数在0.39％～9.24％,平均为...     

页岩气储层微观孔隙结构特征及发育控制因素——以川南—黔北XX地区龙马溪组为例

利用扫描电镜以及比表面积分析仪产生的试验数据、吸附脱附曲线对页岩气储层储集空间类型、微观孔隙结构的系统研究表明,川南—黔北XX地区龙马溪组页岩气储层储集空间多样,包括残余原生粒间孔、晶间孔、矿物铸模孔、次生溶蚀孔、黏土矿物间微孔、有机质孔以及构造裂缝、成岩收缩微裂缝、层间页理缝、超压破裂缝等基质孔隙和裂缝类型。发现研究区龙马溪组泥页岩比表面积和孔体积都较大且具有良好的正相关性,并认为微孔隙越发育,泥页岩的比表面积和孔体积越大,越有利于泥页岩对页岩气的吸附储集。建立了泥页岩的孔隙模型,并利用吸附脱附曲线分析了研究区龙马溪组泥页岩的微观孔隙结构特征,指出研究区龙马溪组泥页岩以极为发育的微孔为主,其中为泥页岩提供最大量孔体积和表面积的孔隙主要为Ⅲ类细颈瓶状(墨水瓶状)孔和Ⅰ类开放透气性孔。认为有机碳含量、伊/蒙间层矿物含量以及热演化程度是控制研究区龙马溪组页岩气储层微观孔隙结构的主要因素。     

页岩气储层孔隙特征差异及其对含气量影响

运用氩离子抛光+扫描电镜和氮气吸附法对渝东南地区龙马溪组的24个页岩样品和川东南地区须家河组10个页岩样品孔隙进行测试,探讨页岩的孔隙特征差异及其对含气量的影响。研究发现,其孔隙类型主要包括有机质孔、矿物粒间孔、溶蚀孔、晶间孔、矿物层间解理缝和微裂缝等;孔隙形态多为不规则,多呈开放状态;孔隙结构较复杂,纳米级有机质孔丰富,主孔位于2~10 nm。须家河组页岩样品以无机中大孔和微裂隙为主。有机质孔发育差异原因可能是由页岩的有机质类型本身化学分子性质差异造成,也可能是具有催化生气作用的无机矿物或元素与有机质赋存关系差异造成。数理统计结果显示,孔隙类型并不是含气量大小的主控因素,TOC是页岩气藏最本质因素。须家河组页岩中孔隙结构主要受无机矿物影响;龙马溪组页岩样品的TOC是比表面积和孔径为2~10 nm孔发育的本质因素,提供页岩气主要的储存空间。伊利石是孔径为2~10 nm孔发育的重要影响因素,也是提供页岩气存储空间的重要物质。     

西昌盆地B1井龙马溪组页岩储集空间发育特征及影响因素

为研究西昌盆地B1井龙马溪组页岩储集空间发育特征,结合氩离子抛光和高分辨率扫描电镜观察技术对样品储集空间发育特征进行研究,并确定其发育类型,通过氩气（Ar）吸附—脱附测试测量样品的孔隙结构参数,实现了1~300 nm范围内的储集空间定量表征。结果表明：西昌盆地B1井龙马溪组页岩微观孔以有机质孔为主,部分为粒间孔、粒内孔。氩气（Ar）吸附等温曲线“滞后环”形态显示,孔隙形态以墨水瓶状为主,部分为狭缝状,孔隙直径分布呈“双峰”特征,孔隙直径分布差异较大,呈现较强非均质性。总有机碳含量和脆性矿物含量对样品中微纳米级储集空间的发育起主要控制作用,两者与孔隙的比表面积及比孔容等孔隙结构特征参数均呈正相关性;分形维数随着总有机碳含量和脆性矿物含量的增加而增大,孔隙结构愈加复杂,有利于页岩储层吸附能力的增强。该成果对研究西昌盆地龙马溪组页岩储集空间结构特征具有重要意义。     

涪陵页岩气田平桥区块页岩气储层有机质孔发育特征

涪陵页岩气田二期产建区的平桥区块上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组一段（龙一段）海相富有机质页岩中纳米级有机质孔较发育,是页岩气储层的重要孔隙类型。利用氩离子抛光-场发射扫描电镜（FE-SEM）技术和Image-Pro Plus统计软件以及气体物理吸附实验,对平桥区块JY-B井五峰组和龙一段不同小层的14块页岩岩心样品进行了有机质孔形状、数量、孔径分布的观察和统计,并对有机质面孔率进行了计算。利用FE-SEM观察发现五峰组页岩样品有机质孔形状以边缘收缩的多角形为主,龙一段下部页岩样品有机质孔形状多呈不规则椭圆形和近圆形,龙一段上部页岩有机质孔多呈压扁状椭圆形、不规则近圆形和长条形;页岩样品中有机质孔的孔径主要为5~600 nm,有机质孔的主体孔径在5~30 nm,龙一段页岩样品孔径在100~600 nm的有机质孔数量相对较多;五峰组（1小层）和龙一段下部3小层页岩样品平均单颗粒有机质面孔率相对最大,其次是龙一段上部7和8小层;五峰组和龙一段下部与上部页岩样品有机质面孔率与TOC具有不同的正相关关系。采用气体吸附实验得到页岩样品中0.3~10 nm孔隙的累积孔容与TOC呈良好的线性正相关关系,表明这部分孔隙中的有机质孔占有重要地位。3套页岩层段有机质孔发育特征及差异性与页岩有机碳含量、矿物组成和构造挤压改造等因素有关。     

焦石坝地区龙马溪组页岩有机质孔隙特征

页岩气作为非常规天然气,其载体页岩为低孔低渗的致密岩,天然气在致密的页岩中的赋存形式、储存场所及富集机理一直是地质家们研究的问题。对川东南焦石坝龙马溪组富有机质页岩储层研究过程中,发现页岩中除了常规储层中常见的孔隙类型外,有机质颗粒内孔隙发育程度很高。通过扫描电镜观察、氮气吸附以及大量测试分析资料综合研究认为,焦石坝龙马溪组富有机质泥页岩富含无机孔隙和有机孔隙,有机孔隙是页岩中优势孔隙类型,发育程度具有非均质性,形态多样,平面上通常为泡泡状、似椭圆状、港湾状及其他不规则形状,孔径范围2～900 nm不等。另外,有机质微小的孔隙、粗糙的表面特性,为吸附甲烷提供了比表面积,其亲油（气）的特性使其优先吸附、储集天然气,对页岩气富集起了重要作用。     

四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气“源-盖控藏”富集

根据页岩气地质理论研究进展和勘探发现,基于"源-盖控烃"论分析了四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集的主控因素。1"源控"主要表现在优质页岩厚度、面积、有机碳含量等物质基础参数控制了页岩的生烃能力和储集能力,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)具有沉积速率低、有机质类型好、有机碳含量高和生烃能力强等特点,具备良好的页岩气发育生烃物质基础;浮游藻类来源的成烃生物有利于大量生烃和有机质孔大量发育,且高有机碳含量保证了发育大量有机质孔并形成三维连通的有机质孔孔隙网络,为天然气提供良好的赋存空间和渗流通道。2"盖控"的盖层包括直接盖层和间接盖层,直接盖层指龙马溪组一段中上部(LM5笔石页岩段及其以上)页岩对五峰组和龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)的封闭;中下三叠统膏盐岩、泥岩间接盖层(区域盖层)保证了一定的压力封闭,使得其下的五峰组和龙马溪组页岩气能有效富集,形成高压富集的页岩气藏(焦石坝、富顺—永川、长宁等地区);在中下三叠统缺失的地区,先存的高压封闭体系被破坏,页岩气保存失去有效性,形成低压—常压富集的页岩气藏(渝东南彭水、云南昭通等地区)。源-盖空间匹配关系的数量(静态匹配)和质量(动态匹配)控制着页岩气富集位置和富集程度。四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)发育厚度大,中下三叠统膏盐岩、泥岩盖层发育,主成藏期在J3—K1以新的地区,是四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集的有利地区。     

重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩有机质孔隙发育及演化特征

针对重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组2套海相页岩已经进行了规模勘探与开发,但2套页岩的产气效果却存在较大差别,其中龙马溪组页岩产气量大,稳产时间长;牛蹄塘组页岩产气量小,稳产时间短。因此,以重庆周缘龙马溪组和牛蹄塘组页岩样品为研究对象,通过有机碳含量测试、全岩XRD分析、等效镜质体反射率测试、聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）及聚焦离子束氦离子显微镜（FIB-HIM）观察,结合地层埋藏史及生烃演化史分析,对2套页岩的有机质孔隙及演化特征进行了研究。研究结果表明：2套页岩的有机质孔隙发育特征存在较大差别。龙马溪组页岩固体干酪根内有机质孔隙数量少、孔径小,连通性差;但龙马溪组页岩迁移有机质内部孔隙数量多、孔径大,连通性好;牛蹄塘组页岩固体干酪根内不发育孔隙,而迁移有机质内部孔隙数量少、孔径小及连通性差;影响2套页岩有机质孔隙发育的最重要的因素是热演化程度。牛蹄塘组页岩固体干酪根孔隙由于过度演化而大量消失,只保留少量的迁移有机质孔隙;而龙马溪组页岩由于热演化程度适中,发育大量的迁移有机质孔隙,固体干酪根只保留少量孔隙。适宜的热演化程度能够保证页岩有机质孔隙的大量发育期和生烃高峰期的耦合,为页岩气生成之后第一时间得到有效赋存提供必要的有机质孔隙。针对中国南方下寒武统牛蹄塘组页岩气的勘探开发应重点寻找热演化程度适中（2.0%O<3.0%）,即分布在古隆起边缘的页岩分布区。