中国重点地区二叠系海陆过渡相页岩气勘探前景

我国海陆过渡相页岩气勘探至今仍未取得较大的突破。通过对重点地区二叠系海陆过渡相页岩的分布特征、有机地球化学特征和储集特征等方面的研究,并与海相和陆相页岩进行对比,分析预测了我国海陆过渡相页岩气的勘探前景。中国海陆过渡相页岩分布面积大,但具有单层厚度薄、岩性变化快的特点;干酪根类型以Ⅲ型为主,除碳质泥岩外,页岩总有机碳含量整体偏低,生烃潜力最小;孔隙类型以无机质孔和微裂缝为主,有机孔不发育,孔体积和比表面积低于海相页岩,储集空间相对不足,气体吸附能力较差;泥页岩黏土矿物含量极高、脆性矿物较少,低孔低渗,储层物性差,不利于后期开发。研究表明,海相页岩仍是页岩气最有利的勘探区域,海陆过渡相页岩气勘探前景在某些方面不如演化程度高的陆相页岩气。     

鄂尔多斯盆地海陆过渡相页岩岩性组合特征及页岩气勘探潜力

中国海陆过渡相页岩气资源潜力大,是页岩气增储上产的重要接替领域,但海陆过渡相页岩沉积环境变化频繁,页岩、煤、砂岩以及石灰岩等岩性频繁互层,目前海陆过渡相页岩气勘探地质评价还处在初期阶段,有利页岩岩性组合及储层特征有待深入研究。为此,以鄂尔多斯盆地东南缘大吉区块下二叠统山西组二段三亚段(以下简称山₂³亚段)海陆过渡相页岩为研究对象,通过钻井岩心和野外露头观察,结合测井响应特征,划分了岩性组合类型,并基于扫描电镜、聚焦离子束扫描、气体吸附、高压压汞等实验技术手段,厘清了不同岩性组合页岩储层特征,明确了有利岩性组合类型和页岩气勘探意义。研究结果表明：(1)研究区山₂³亚段可划分为纯页岩型(S型)、富粉砂页岩型(SS型)、富砂页岩型(SSS型)以及富煤页岩型(CSS型)4种岩性组合类型;(2) S型组合页岩储层物性最优,总有机碳含量为6.87%,腐泥组含量可达50%,有机质类型兼具Ⅱ2型和Ⅲ型,含气性高,富含石英等脆性矿物,表现出“甜而脆”的特征;(3) S型组合页岩储集空间为有机孔+微裂缝,有机孔孔径介于...     

扬子地块上二叠统龙潭组页岩气勘探前景

扬子地块是中国南方进行油气勘探研究较早的地区之一,在古生代,扬子地块发育了以下寒武统、上奥陶统-下志留统、上二叠统和下二叠统为代表的8套黑色泥页岩。近几年,人们对下寒武统筇竹寺组和上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组海相泥页岩做了较多的基础性研究工作,而对上二叠统龙潭组海陆交互相泥页岩则尚缺乏评价。为此,根据前人的研究成果和野外地质调查资料,分析了扬子地块上二叠统龙潭组泥页岩的发育特征,探讨了龙潭组页岩气的勘探开发前景。结论认为：①龙潭组黑色页岩具有有机碳含量较高、热演化成熟度达高成熟度阶段、石英含量达40%左右、厚度介于20～200 m、吸附能力强等有利条件,与美国圣胡安盆地Lewis页岩很相似,具有较好的页岩气勘探开发潜力,但黏土含量高、非均质性强、后期改造作用强烈等又会对其页岩气富集产生不利的影响;②龙潭组页岩气成藏条件纵向上：中、上段优于下段,横向上页岩气勘探的有利地区为上扬子川中、川东、渝西北和下扬子苏南地区。     

川东红星地区上二叠统吴家坪组页岩发育特征及其页岩气富集意义

川东红星地区上二叠统吴家坪组海相富有机质页岩是四川盆地页岩气勘探的重要接替领域,目前处于勘探初级阶段,页岩发育特征及页岩气勘探前景尚不清楚。以HY1井为例,通过岩石学、地球化学、储层描述和含气性等分析测试研究了川东红星地区吴家坪组页岩源、储品质及其变化规律,探讨了页岩气勘探前景。结果表明：富有机质页岩发育于吴一¹亚段（吴家坪组一段1亚段）潮坪-潟湖环境和吴二段深水陆棚环境,吴一¹亚段主要发育粘土质页岩相,吴二¹亚段主要发育混合页岩相和硅质页岩相,吴二²亚段以硅质页岩相和灰质页岩相为主。与吴一¹亚段潮坪-潟湖相页岩相比,吴二段混合页岩相和硅质页岩相具有脆性矿物含量高（63.2 %）、有机质丰度高（总有机碳含量为8.78 %）、有机质类型好（Ⅱ₁型）、储层有机质孔发育且物性好（孔隙度为5.59 %）的特征,吴二¹亚段富有机质页岩是红星地区吴家坪组页岩气勘探的有利层段。     

四川盆地上二叠统海槽相大隆组优质烃源岩

通过四川盆地上二叠统海槽相大隆组露头区野外观察测量和钻井区测井及岩心、岩屑分析,对大隆组烃源岩进行评价。研究表明,大隆组黑色泥质岩、腐泥岩TOC平均值为5.86%,最高可达24.31%,是一套优质烃源岩;大隆组暗色泥晶灰岩TOC平均值可达0.77%,也是很好的烃源岩;大隆组暗色硅质岩TOC平均值仅为0.13%,不具备生烃能力。由于烃源岩演化程度较高,氯仿沥青"A"含量总体不高。大隆组烃源岩(S1+S2)值总体也比较低,平均值仅4.36 mg/g。烃源岩干酪根显微组分以腐泥组为主,干酪根主要为Ⅱ1型,少量为Ⅱ2型。晚二叠世长兴组沉积期浮游类生物繁盛、大隆组沉积速率缓慢以及缺氧、安静的深水沉积环境是有机质富集、保存、形成优质烃源岩的主要控制因素。图6表2参12     

山西省海陆过渡相页岩气地质评价及有利区优选

我国含气页岩分布广泛、类型较多,其中海陆过渡相页岩由于具有沉积环境不稳定、区域分布不稳定、垂向岩性变化大、有机质类型差异较大、有机质含量变化大等特点,评价工作相对较难。为此,以山西省石炭系—二叠系地层为研究对象,通过分析整理煤田钻孔资料,钻孔泥页岩样品、岩石学、有机地球化学等方面的实验测试分析数据,系统研究了山西省海陆过渡相页岩气富集特征。结果表明:1山西省富有机质泥页岩厚度大,分布面积广,埋藏深度适中;2源岩、储层条件好,有利区面积广,页岩气资源量大;3与煤层气、致密砂岩气叠置成藏。针对其地质特征,同时参考海相页岩的评价体系,将富有机质泥页岩厚度超过30 m、埋深超过1 000 m、TOC≥2.0%、R_o≥1.0%、气含量超过1 m~3/t等条件作为山西省页岩气有利区的选区标准,优选山西省页岩气有利区,为下一步山西省页岩气勘探开发提供了指导性方向。     

鄂尔多斯盆地海陆过渡相页岩气勘探理论与技术研究新进展

鄂尔多斯盆地海陆过渡相页岩气资源丰富,是国内油气增储上产的重要战略接替新领域。为了探索形成海陆过渡相页岩气相关理论,促进技术进步,基于充分调研国内外海陆过渡相页岩气研究进展的基础上,明确了盆地海陆过渡相页岩气规模勘探所面临的理论与技术挑战,并以盆地东缘大吉区块作为先导试验区,形成了海陆过渡相页岩气勘探理论与技术。研究结果表明：(1)建立了四级层序约束下的2类海陆过渡相页岩发育模式,即“暖干、贫氧、地貌、海侵”四元耦合的“双源”模式和“潮湿”气候下的“单源”模式;(2)建立了海陆过渡相页岩“早生烃—长周期”双源宽幅生烃演化模式,并估算了先导区试验区海陆过渡相页岩气资源量约9×10¹² m³;(3)形成了基于测井反褶积理论的海陆过渡相页岩岩性组合与富有机质页岩识别方法(U—SP曲线重叠法),建立了岩性约束下的页岩储层物性、地化参数、含气性测井定量评价模型;(4)创建了海陆过渡相多岩性组合页岩气甜点地球物理评价及预测技术体系,实现了海陆过渡相页岩气富有机质页岩发育特征空间定量表征及预测。结论认为,研究成果实现了地质—地球物理多信息融合的页岩气甜点预...     

上扬子黔西北地区海相与海陆过渡相页岩气储层孔隙特征差异性研究

为明确海相与海陆过渡相页岩孔隙特征之间的差异性,以上扬子黔西北地区为例,对区内广泛分布的海相龙马溪组、牛蹄塘组及海陆过渡相龙潭组页岩孔隙特征进行研究,分析页岩内部孔隙的类型、发育与分布模式,进一步探索其差异性成因。研究表明：海相页岩整体是以有机孔为主、石英与碳酸盐类矿物等刚性颗粒间孔为辅的孔隙分布模式,有机孔相对含量约占总孔隙的50%以上;海陆过渡相页岩孔隙的孔径较海相页岩大且变化范围大,为无机粒间/粒内孔与微裂缝占主体、有机孔次之的孔隙分布模式,其内部碳酸盐类矿物溶蚀孔/缝大量发育,有机孔相对含量仅占总孔隙的20%左右;形成时期沉积环境的差异是海相与海陆过渡相页岩孔隙发育存在差异的最主要原因,后期保存条件不同也会产生一定程度影响。针对储层孔隙特征进行差异性分析对页岩气资源勘探开发有重要的指导意义。     

海陆过渡相页岩气储层孔隙多尺度分形特征

为探讨页岩储层中微孔、介孔和宏孔分形特征以及当前广泛应用的各分形模型的适用性,以鄂尔多斯盆地海陆过渡相太原组页岩气储层为研究对象,通过高压压汞实验和低温氮气吸附实验测试泥页岩孔隙结构参数。利用MENGER海绵模型计算高压压汞测试结果中宏孔分形维数,Frenkel-Halsey-Hill(F-H-H)模型计算低温氮气吸附测试结果中介孔分形维数,并尝试引入Volume-Specific Surface Area(V-S)模型计算低温氮气吸附测试结果中微孔分形维数。以拟合优度R²值为评价指标,与前人基于不同计算方案的结果相互论证,借此探讨不同尺度孔隙的最佳分形维数计算模型。结果表明:微孔分形维数(D₁)介于2.013 6～2.294 4之间,平均为2.113 2,介孔分形维数(D₂)介于2.579 3～2.762 2之间,平均为2.640 5,宏孔分形维数(D₃)介于2.786 3～2.998 5之间,平均为2.933 9。随孔径增大,分形维数值呈增大趋势,孔表面愈发粗糙。F-H-H模型和V-S模型是泥页...     

川东南—黔西北地区上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩气富集条件及主控因素

利用有机岩石学、干酪根碳同位素、X?射线衍射、场发射扫描电镜等实验测试资料,阐述了川东南—黔西北地区上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩烃源岩品质、储层发育及含气性特征,并探讨了孔隙类型和含气性的主控因素.研究表明,川东南—黔西北地区龙潭组泥页岩总有机质丰度高(TOC值平均为3.50％)、热演化程度高(RO值平均为2.23％)...     

湘中坳陷海陆过渡相页岩吸附能力及控制因素

为了研究湘中坳陷二叠系龙潭组和大隆组黑色页岩的吸附能力及其控制因素,开展了全岩矿物含量分析、有机地球化学分析、储层物性分析和等温吸附实验研究。结果表明：①页岩主要为硅质页岩,石英质量分数平均为34.4%,且多为生物成因硅,黏土矿物质量分数平均为24.4%,矿物组分特征与美国Barnett页岩和四川盆地古生界优质海相页岩类似。②页岩中干酪根类型以Ⅱ₂型为主,处于成熟阶段,有机碳质量分数平均为2.63%,有机质孔发育,主要为微孔和中孔。③页岩吸附能力较强,饱和吸附质量体积为0.75~8.60 m³/t,平均为4.51 m³/t,具有良好的甲烷吸附能力。④页岩吸附能力主要受控于有机碳含量、氯仿沥青"A"、总烃、石英含量、岩石密度和孔隙结构。其中,有机碳含量对页岩吸附能力的影响最为显著。湘中坳陷海陆过渡相页岩具有较大的勘探潜力。     

川东地区上二叠统龙潭组页岩气勘探潜力

根据前人资料,并结合野外地质调查和钻井资料分析研究表明,川东地区上二叠统龙潭组富有机质泥页岩厚度均大于50 m,最厚可达140 m。岩性组合纵横向变化较大：北部云阳-通江一带以泥质岩为主夹灰岩,中部区广安一带为泥页岩夹煤层和灰岩,南部区为泥页岩夹砂岩及煤层。泥页岩有机质丰度一般大于2%;泥页岩干酪根碳同位素及有机岩石学研究表明,有机质类型主体以Ⅱ型为主,生烃潜力优越。泥页岩X-衍射、镜质体反射率分析揭示出石英等脆性矿物含量高,演化程度高,具较好的可压裂性。钻进过程中龙潭组泥页岩气测异常明显,反映了良好的含气性。页岩气资源预测表明具有良好的页岩气资源潜力和勘探前景。综合分析认为,北部万县-仪陇-通江-奉节一带以及南部宜宾-永川-綦江-赤水一带具有较好的页岩气勘探前景。     

黔西地区上二叠统龙潭组海陆交互相页岩气储层特征

为研究上二叠统龙潭组海陆交互相页岩气储层发育特征,基于黔西地区龙潭组参数井钻井资料,系统采集泥页岩样品,运用X-衍射分析、有机地化、扫描电镜、氮吸附、含气量测定及等温吸附等实验手段,开展储层特征研究。该区龙潭组泥页岩具有单层薄、层数多、总厚大的特点,矿物成分主要为黏土矿物和石英,黏土矿物含量较高;干酪根显微组分主体上为镜质组,均为Ⅲ型干酪根,有机碳含量整体上大于3.0%,镜质体反射率（R_o）平均为1.01%,有机质成熟度偏低;储层整体上为超低孔、超低渗,孔隙类型为粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝,发育大量纳米级孔隙,以中孔为主,主要为细颈广体的墨水瓶型孔和狭缝型孔,比表面积和总孔体积较大,孔隙分形维数大,相关系数高,表明泥页岩表面粗糙程度大,连通性差,非均质性强。泥页岩现场解吸总含气量较高,吸附性能较强,且互层的煤层含气量高,资源潜力较大;具备良好的页岩气发育地质条件和富集空间,可选取有效的储层改造技术进行合层开采。     

四川盆地二叠系海陆过渡相页岩气地质条件及勘探潜力

上二叠统龙潭组海陆过渡相泥页岩是四川盆地重要的烃源岩层系,前期的研究工作主要集中于烃源岩评价,而针对页岩气成藏方面的研究则较少。为此,通过对龙潭组取心井——东页深1井分析测试结果的解剖,结合邻区的钻探成果,对龙潭组富有机质泥页岩的分布特征、地化特征、储层特征、含气特征及顶底板条件等进行了研究,并与具有相似沉积背景且已获得良好页岩气显示的页岩层系展开了对比分析,明确了龙潭组页岩气形成的地质条件及勘探潜力。研究结果表明:(1)川东南地区龙潭组海陆过度相富有机质泥页岩发育,厚度大于40 m、脆性矿物含量较高、孔隙度较高、有机碳含量高、热演化程度适中、含气性较好,具备页岩气形成的有利地质条件;(2)较之于国内外其他已获得良好页岩气显示的海陆过渡相泥页岩,川东南地区龙潭组孔隙度、有机碳含量、有机质成熟度、含气量等关键参数更优;(3)有机质类型是影响龙潭组泥页岩中有机质孔隙发育程度的主要因素,页岩气勘探选层应避开煤层富集段。结论认为:在综合考虑富有机质泥页岩发育程度及夹层厚度、埋深、保存等条件下,綦江—赤水一带是四川盆地龙潭组海陆过渡相页岩气勘探的最有利地区。     

Characteristics and origin of desorption gas of a transitional shale: A case study from the Lower Permian Taiyuan Formation shale,Ordos Basin,northern China

In China, marine shale and terrestrial shale have achieved significant breakthroughs. Comparing with marine shale and terrestrial shale, the research and exploration of transitional shale are still in the preliminary stage, and the content and origin of desorbed gas from transitional shales are poorly documented, thus limiting the understanding of gas generation and potential play elements. Geochemical characteristics of desorbed gas, including content and origin, are analyzed from 9 core samples of the Lower Taiyuan Formation shale from well SSL23 in the Ordos Basin, northern China. The results show that the Taiyuan Formation shale in the study area are characterized by high total organic carbon content of 2.70–9.00%, type III organic matter, and high T_max ranging from 461 to 520°C. The desorbed gas content of the shale samples varies from 0.79 to 2.37 m³/t, with an average of 1.35 m³/t. The gases are dominated by hydrocarbons (83.72–98.62%), with small amounts of non-hydrocarbons (1.38–16.28%) and the methane is the dominant component of the desorbed gases. The carbon isotope δ¹³C₁ ranges from ?43.9 to ?26.3 ‰, the δ¹³C₂ ranges from ?27.2 to ?23.1 ‰ and the δ¹³C₃ ranges from ?25.3 to ?11.6 ‰, respectively. The Whiticar chart and the plot of δ¹³C₁-δ¹³C₂ suggest that gases released from the Taiyuan Formation shale are thermogenic in origin and possibly coal-derived.     

海陆过渡相超深层页岩储层特征——以川东北普光气田Y4井上二叠统龙潭组下段为例

为探索超深层条件下海陆过渡相页岩储层特征,针对川东北地区普光气田Y4井上二叠统龙潭组泥页岩开展了有机地球化学、矿物组成、孔隙结构、物性等分析测试。龙潭组泥页岩具有高有机碳含量（主峰区间3.77%~10.72%）,Ⅱ₂—Ⅲ型干酪根及过成熟特征（R_o介于3.82%~3.97%）;总孔体积均值为0.047 mL/g,比表面积均值为31.8 m²/g,孔隙度均值为6.64%;储集空间类型以有机孔、黏土矿物层片间孔、脆性矿物溶蚀孔及微裂缝为主,形态多为平行板状与两端开放管状。深水潟湖环境下泥页岩孔隙度与有机碳、黄铁矿、石英含量呈正相关,说明缺氧还原、水体稳定的沉积环境控制着原始矿物组成与结构,同时刚性矿物颗粒与有机质、黏土矿物有效络合,为有机孔保存提供了必要条件。受碾平式改造作用影响的扁平状有机质大孔与密集发育的有机质微—介孔、黏土矿物晶间孔缝、脆性矿物孔缝组成储集网络,最终形成深水潟湖微相超深层泥页岩储层。     

川东地区上二叠统龙潭组泥页岩基本特征及页岩气勘探潜力

四川盆地晚二叠世龙潭期沉积相类型多样,为落实不同沉积相带的页岩气勘探潜力,针对不同相带典型井开展了系统的页岩气形成条件分析,四川盆地晚二叠世龙潭期富有机质页岩主要发育在潮坪—潟湖相和陆棚相,其中潮坪—潟湖相泥页岩分布在资阳—永川—綦江一带,岩性组合复杂,泥岩、页岩、泥质碳酸盐岩不等厚互层,煤层全段均有发育,具有“高TOC、高黏土、高孔隙度、高含气量”的四高特征,有机质类型主体为Ⅲ型;浅水混积陆棚相龙潭组分布在广安—长寿—南川一带,煤层减少,灰质增加,龙潭组二段煤层基本不发育,有机质类型为Ⅱ₂-Ⅱ₁型,具有厚度稳定、TOC中等、脆性矿物含量高、有机孔发育的特点,气测普遍活跃;深水陆棚相上二叠统吴家坪组分布在石柱—万县以及广元—梁平一带,煤层仅在吴家坪组底部发育,吴家坪组二段以硅质页岩、泥岩为主,具有“高TOC、高脆性矿物含量、高孔隙度、高含气量、高含气饱和度”等五高特征,有机质类型为Ⅱ₁型,有机质孔普见,是目前二叠系页岩气勘探开发的主力层系。     

特提斯域板块构造约束下上扬子地区二叠系龙潭组页岩气的差异性赋存

全球页岩气勘探开发在海相页岩中取得了巨大成功,在海-陆过渡相和陆相页岩中也进行了积极探索,但尚未形成商业开发局面。在分析华南地区二叠纪板块构造对原型盆地和富有机质页岩形成分布控制的基础上,研究了龙潭组岩相、地化、矿物组合、储层特征,通过与具有相似沉积背景且已进行商业开发的国内外典型页岩层系的对比,明确了龙潭组海-陆过渡相-海相页岩气赋存特征及资源前景。研究认为：①受秦岭洋和金沙江洋俯冲消减的拖拽作用和“峨眉地裂运动”等构造事件的影响,扬子台地内部和边缘分别发育了一系列的裂陷盆地,发生了强烈的构造-沉积分异作用,形成了一套陆相-海-陆过渡相-海相的沉积体系。②四川盆地龙潭组富有机质层段可以划分为泥页岩夹灰岩型、砂泥灰互层型、泥页岩夹煤层型3种类型,分别形成于深水陆棚、浅水陆棚、潮坪-潟湖环境。③川东北地区二叠系龙潭组页岩沉积时古水深大,沉积水体滞留严重,封闭性和还原性增强,是有机质富集的理想场所。该区不仅具有下三叠统膏盐岩优质区域盖层,而且具备良好的顶板（长兴组灰岩）和底板（茅口组灰岩）条件,保存条件总体较好。④川东北地区龙潭组泥页岩具有“高有机碳含量（TOC>2%）、高热演化程度（R_o>2%）、高孔隙度（Φ>5%）、高石英含量（>40%）、高含气量（解吸气含量>3 m³/t）、高压力系数（~1.5）”六高特征,具有良好的页岩气赋存条件和资源潜力。⑤四川盆地二叠系龙潭组与五峰组-龙马溪组、Barnett、Ohio、Antrim、New Albany等国内外典型海相页岩类似,具备形成规模性页岩气赋存的良好地质条件,有望在埋深相对较浅、硅质页岩厚度较大的川东北-川东地区率先获得战略性突破。