页岩中黄铁矿类型及其对页岩气富集的影响——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩为例

黄铁矿是页岩中普遍存在的矿物之一,对其类型、成因及其对页岩气富集的影响的研究还处在探索阶段。以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为研究对象,通过薄片观察、扫描电镜等手段,识别出草莓状、纹层状、结核状、自形以及他形等黄铁矿类型,五峰组-龙马溪组页岩中的黄铁矿主要形成于同生沉积阶段和早成岩阶段。草莓状黄铁矿主要形成于同生沉积阶段,指示还原环境,有利于有机质富集和保存,其含量与总有机碳呈正相关关系,其发育层段常富含有机质。草莓状黄铁矿与生物成因石英、陆源碎屑石英一起形成刚性颗粒支撑格架,对原始粒间孔隙的保存具有重要作用,有利于油气充注、滞留以及有机质孔的发育。研究区五峰组-龙马溪组底部黑色页岩草莓状黄铁矿非常发育,显示其不仅具有良好的有机质富集的物质基础,也有利于页岩优质储层的形成,草莓状黄铁矿含量可以作为页岩气甜点段判识的依据。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气成因与碳同位素倒转机制——来自热模拟实验的认识

四川盆地上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组是国内目前唯一实现页岩气商业性开发的层系,但目前对页岩气成因仍有一定分歧,主要原因是缺乏直接的实验证据。通过对国内外上奥陶统-下志留统低、中成熟度页岩和笔石开展黄金管生烃热模拟实验研究发现：（1）五峰组-龙马溪组页岩气主体以浮游藻类等富氢、富脂质有机质生成的油进一步滞留裂解为主,笔石生油能力较差,高-过成熟演化阶段有一定的生气能力,最高可达浮游藻类等富氢、富脂质有机质生气能力的20%左右;（2）五峰组-龙马溪组页岩下部层位由于富集浮游藻类、疑源类等富氢、富脂质有机质等生烃能力更强的有机质,从生气量上就优于上部以笔石为主的层位,这是下部为商业性页岩气层的一个重要原因;（3）单纯的热演化分馏、原油裂解气和干酪根裂解气的混合未造成烃气碳同位素倒转,地层抬升作用、地层水、矿物、金属等对页岩气中烃类的后期改造可能是造成页岩气同位素倒转的重要原因,碳同位素倒转可能更多体现了页岩气后期保存过程的影响。     

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。     

川南地区深层页岩气富集条件差异分析与启示

近年来,川南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气勘探开发逐步向深层领域(埋深3 500～4 500 m)拓展.已在LZ、DZ 2个深层区块取得初步进展,且页岩气勘探开发效果表现不同(前者明显优于后者),其主要与富集条件差异有关.以LZ和DZ区块五峰组—龙马溪组为研究对象,综合利用最新的钻井、录井、测井、地震及分析...     

保存条件对四川盆地及周缘海相页岩气富集高产的影响机制

以四川盆地及周缘牛蹄塘组和五峰组-龙马溪组2套页岩层为研究对象,通过对不同地区、不同含气性和产量的典型页岩气井进行解剖,探讨了影响页岩气保存条件的主控因素及评价体系。研究认为：顶底板条件、页岩自身封盖作用是该区页岩气早期滞留于页岩内的关键因素,后期构造改造强度与所持续的时间对页岩气藏的含气丰度具有明显的调整作用;保存条件对页岩气层的含气量、孔隙度、含水饱和度、电阻率以及页岩气气体组分等有明显的影响,保存条件差,页岩气层含气量、孔隙度、电阻率通常较低,含水饱和度、N₂含量则较高,这些被影响的参数可以作为评价页岩气保存条件优劣的间接指标。建立了四川盆地及周缘复杂构造区下古生界海相页岩气5大类、28项参数的保存条件综合评价指标体系,即主要是封盖条件、页岩气层自身封堵性、构造作用（构造改造时间、断裂作用、地层变形强度等）等条件在时间和空间上的组合关系,另外页岩气层含气性表征参数和压力系数同样可在一定程度上指示保存条件的优劣。     

页岩气水平井穿行层位优选

通过多年的勘探开发实践,我国在四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组实现了页岩气商业开发,认识到页岩气藏具有自生自储、低孔特低渗特征,属于“人工气藏”,其高产是由地质和工程两类因素共同控制。地质因素决定页岩气是否富集,工程因素则是决定页岩气是否高产的重要条件。准确识别“甜点层”,优选确定水平井穿行层位,是页岩气能否获得高产的关键。对涪陵页岩气田焦石坝区块水平井穿行层位优选实例的剖析表明,精细研究是准确优选水平井穿行层位的基础,地质、工程一体化紧密结合是准确优选水平井穿行层位的关键。根据各个地区具体地质条件,将地质、工程结合,优选水平井穿行层位,是页岩气勘探开发最终获得成功的重要保障。     

富有机质页岩中烃类动态运移对页岩气富集成藏的制约——以四川盆地龙马溪组为例

页岩气作为一种典型的连续性油气藏,其形成和富集均发生在页岩中,因此页岩中天然气的形成、运移、聚集等过程是页岩气有效富集成藏的关键。以钻井及露头剖面为基础,采用有机地球化学分析、X射线衍射、扫描电镜等实验手段相结合,发现四川盆地龙马溪组页岩具有优异的地球化学参数和储层微观特征。以PY1井埋藏史为例,结合盆地区域构造演化史及龙马溪组页岩中有机质热演化史特征,通过与Barnett页岩对比发现,四川盆地龙马溪组页岩埋深相对较深,且后期构造运动导致其保存条件处于一个相对"开放"的状态,不利于页岩中游离气的赋存;同时龙马溪组页岩干酪根类型以Ⅰ或Ⅱ型干酪根为主,页岩在前期热演化过程中形成的烃类主要以石油的形式大范围排出页岩,仅晚期形成的过成熟气和滞留的油裂解气未脱离页岩系统,这在一定程度上制约了页岩气的有效富集成藏。     

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。     

四川盆地南部泸203井区五峰组——龙马溪组页岩裂缝特征及形成演化

四川盆地南部泸州深层页岩气是现阶段页岩气勘探的重点,天然裂缝发育对页岩气富集、压裂开发及天然产能具有重要影响。综合岩心、测井分析等地质手段,结合包裹体均一温度及岩石声发射实验,对泸203井区五峰组—龙马溪组页岩裂缝特征、期次及形成演化进行综合分析。结果表明：研究区五峰组—龙马溪组页岩以构造成因的剪切缝为主,发育少量水平滑脱缝及直立张性缝。裂缝充填程度高,充填物复杂,以直立缝及水平缝共同发育、延伸距离短为特点,纵向上裂缝在五峰组—龙一段Ⅰ亚段2小层及4小层中上部集中发育,底部直立缝及水平缝均较为发育,向上以水平缝发育为主。五峰组—龙马溪组页岩裂缝形成于3期构造运动：第1期形成于印支运动期（距今253.4～250.0 Ma）,裂缝被方解石及黄铁矿高度充填,包裹体均一温度为130.4～150.6℃,构造应力方位为NNW—SSE向（335°±5°）,形成近NS向及NWW向平面剪切缝与NEE向剖面剪切缝。第2期形成于燕山晚期—喜马拉雅早期（距今70.58～42.64 Ma）,裂缝被方解石全充填,包裹体均一温度为194.8～210℃,构造应力方位为SEE—NWW向（110°±5°）,形成NW向与N...     

页岩气“压力系数”分级资源评价方法——以川东南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为例

随着我国页岩气勘探开发不断深化,亟需完善一套科学适用的页岩气资源潜力评价方法。该文重点考虑页岩气资源分布的非均质性以及保存条件的影响,在查明页岩气"压力系数"主要影响因素的基础上,将刻度区与评价区划分为A类区（压力系数大于1.2）、B类区（压力系数1.0~1.2）和C类区（压力系数0.8~1.0）。通过解剖四川盆地涪陵地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气刻度区,确定体积资源丰度作为评价区类比计算关键参数,对页岩气资源进行分级类比评价。综合计算川东南地区页岩气总资源量为5.52×1012 m3,其中埋深4 500~6 000 m的五峰组-龙马溪组页岩气资源量达4.04×1012 m3,表明该地区埋深大于4 500 m的深层具有较大的页岩气勘探潜力。     

鄂尔多斯盆地长7段泥页岩层系排烃效率及其含油性

泥页岩层系的排烃效率是当前页岩油气研究领域关注的重点问题之一,也是评价页岩油气资源潜力的关键参数。以鄂尔多斯盆地延长组长7段泥页岩层系为研究对象,通过系统地球化学分析,揭示了长7段泥页岩层系的排烃效率并探讨了泥页岩层系中不同岩性的含油性及其页岩油意义。中等成熟度阶段（R_o=0.8%）,Ⅰ型有机质泥页岩的排烃效率在33%~37%,Ⅱ型排烃效率在16%~26%。成熟度较高阶段（R_o=1.1%）,Ⅰ型有机质泥页岩的排烃效率在64%~67%,Ⅱ型排烃效率在54%~58%。在综合考虑不同类型岩性的含油性、滞留油族组分特征、气油比及滞留油流动性等地质因素后认为,成熟度较高的长7段泥页岩层系中（R_o=1.1%）游离烃含量和OSI指数高的砂岩段和粉砂质泥岩段等可作为页岩油勘探开发的有利目标。游离烃含量和OSI指数较高的块状泥岩段可作为页岩油勘探点潜在目标。黑色页岩段（或纯页岩段）因受若干地质因素的影响,可能会制约其成为研究区内页岩油勘探的有效目标。块状泥岩段可作为页岩油勘探的潜在目标;而黑色页岩（或纯页岩段）因受若干地质因素的影响,可能会制约其成为研究区内页岩油勘探的有效目标。     

页岩气田储层含气性测井评价——以四川盆地涪陵页岩气田J区块为例

页岩储层岩性较复杂、储集空间类型多样,现有的含气性测井综合评价方法体系还不够完善。为深化四川盆地涪陵页岩气田J区块页岩储层含气性评价认识,应用密度-中子叠合法、自然伽马-去铀伽马叠合法、铀-钍比值法开展含气储层定性识别,并对吸附气、游离气、孔隙度、含气饱和度等含气性参数进行了测井定量预测研究。在多参数对比研究的基础上,优选了有机碳含量、孔隙度、含气饱和度、硅质含量、埋深为影响含气性测井评价参数,采用灰色关联分析法构建出储层含气性测井评价指数GQ,建立了含气性评价标准,即Ⅰ类含气储层GQ ≥ 0.57,Ⅱ类含气储层0.37 < GQ < 0.57,Ⅲ类含气储层GQ ≤ 0.37。该方法应用于J区块表明,含气性参数定量预测模型精度较高,且含气性评价标准可以对储层含气性进行有效的评价和分类,具有很好的推广前景。     

四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气层孔隙特征及对开发的启示

页岩孔隙特征是影响页岩含气性的重要因素。综合运用氩离子抛光扫描电镜、高压压汞、液氮吸附等技术,对涪陵地区五峰组-龙马溪组龙一段上部气层孔隙特征进行研究,对比上下部页岩孔隙发育特征的差异性。研究发现,下部气层有机碳含量高,孔隙类型以有机质孔为主,孔体积基本大于0.02 mL/g,BET比表面积基本大于20 m²/g;上部气层有机碳含量低,孔隙类型主要为微裂隙、黏土矿物孔,孔体积主要分布在0.016~0.02 mL/g,比表面积主要为12~20 m²/g。结合单井含气量测试结果,发现有机碳含量与含气量相关性最好,比表面积和孔隙度次之。以此为基础,开展上部气层含气性评价,认为⑧小层为上部气层含气性最佳层段,⑥和⑦小层次之,⑨小层最差。     

四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组解吸气特征及影响因素分析

页岩气主要以吸附气和游离气的方式赋存在页岩中,通过对页岩气的解吸气特征及影响因素分析,可以更好地指导页岩气的勘探开发。通过对四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气的现场解吸实验,分析了解吸速率变化、解吸气量大小变化及碳同位素的差异性。解吸气量是指将岩心装入解吸仪之后一定时间范围内所解吸出的天然气数量,主体反映岩石中的吸附气数量及部分游离气量。通过与页岩自身品质的比较分析,解吸气量与总有机碳含量呈正相关的关系,与脆性矿物含量呈一定的正相关性;与黏土矿物中的伊蒙混层含量具有一定的正相关性,与伊利石的含量相关性不大,与绿泥石含量具备一定的负相关性。解吸气量与微孔的孔容具备一定正相关性,与介孔的孔容具备较好的正相关性,与大孔的孔容不具备相关性。     

排烃定量研究

介绍了两种排烃定量方法。一种基于生、排烃物理模拟并通过试验残渣的沥青分析、热解分析数据计算排烃量和排烃率,并回归出腐泥型生油岩排烃率与镜质体反射率关系式;另一种通过若干热解热模拟试验样品的氢指数、有机碳衰减轨迹建立原始氢指数恢复图版和有机碳恢复图版并求取排烃量和排烃率。前一种方法被用于平面排烃定量,后一种方法被用于剖面排烃定量。研究表明,排烃率差异主要发生在层段之间,与疏导层距离无关,排烃段对应声波时差曲线负凹,未排段对应声波时差曲线高峰。排烃率与生烃率、演化程度成正比,与残留烃碳比成反比。     

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。     

川东南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气异常压力封存箱剖析与形成机制

川东南地区焦石坝构造、丁山构造以及南部长宁黄金坝构造页岩气普遍存在超压现象,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气存在由3个隔板构成的2个页岩气异常压力封存箱。下封存箱位置与五峰组—龙马溪组优质页岩层段相当,由上奥陶统临湘组与宝塔组致密含泥灰岩、瘤状灰岩形成页岩气封存箱的底部封隔层;顶板位于龙马溪组龙一段一亚段的中部,由火山灰蚀变黏土岩夹层、薄层碳酸盐岩及泥岩互层组成,同时形成上封存箱的底板;上封存箱顶板位于龙马溪组二段与龙一段分界处,由泥岩或泥岩夹薄层碳酸盐岩互层组成。研究认为页岩气封存箱顶、底板封隔层含致密碳酸盐岩或碳酸盐岩薄层并与泥岩互层时具有更好的封盖能力。封存箱顶底板与封存箱内部在测井曲线上(如声波、电阻率、自然伽马等)存在差异。上、下封存箱内部特征也不同：上封存箱内页岩微观结构显示强的各向异性,石英含量低、黏土含量高,有机质含量低,有机质孔隙连通性差,全烃含量低,孔隙度低;下封存箱内页岩微观结构显示各向同性,石英含量高、黏土含量低,有机质含量高,有机质相连,有机孔相通,连通性好,全烃含量高,孔隙度高。该页岩气异常压力封存箱经历了早期快速埋藏、有机质未熟低熟、以正常流体压力系统为主的封存箱雏形阶段,快速深埋大量生烃的液态烃类流体超压封存箱形成阶段,深埋及高过成熟大量生气的超压封存箱形成阶段,以及晚期页岩气异常压力封存箱改造定型阶段,最终形成由3个隔板组成页岩气底封顶盖、地层侧向倾伏及逆断层侧向封堵、空间上相互叠置的上、下2个互相独立的页岩气异常压力封存箱。孔隙度高、有机质含量高、连通性好及压力系数高的下封存箱是页岩气高效开发的优先目标。