四川盆地平桥地区五峰—龙马溪组页岩微观孔隙特征研究

基于氩离子抛光扫描电镜、吸附脱附实验等方法,对四川盆地平桥地区五峰组-龙马溪组下部页岩微观孔隙进行了研究。结果表明,富有机质的硅质页岩和碳质页岩微观孔隙以有机孔和微裂缝为主;孔隙结构相对复杂,孔隙形态丰富,孔径范围较大。吸附脱附实验显示,该页岩既有狭窄的平行板片状孔、少量的锥形平板孔和楔形孔,孔隙连通性相对差,又有规则开放圆孔与一端开口的墨水瓶状孔,孔隙开放性、连通性相对好。氩离子抛光扫描电镜法测量有机孔以细介孔为主且偏向微孔;吸附法测量比表面积为9～32.6 m²/g,平均18.0 m²/g,值偏低,BET法孔径为3.23～4.35 nm,BJH法孔容平均0.016 5 cm³/g,以细介孔为主,且偏向微孔界线。综合分析认为,研究区页岩储层微观孔隙以细介孔为主,且介孔和微孔贡献了绝大部分的比表面积。     

四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组页岩有机质宏微观赋存机制

页岩中有机质的宏微观赋存特征对于确定其成因、时空分布以及生烃机理等均具有重要的意义,而目前对于不同矿物/岩相与有机质间赋存的非均质性及模式方面的研究较为薄弱。为此,以四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用X射线衍射、岩心观察、扫描电镜等手段,分析微米—纳米级尺度下无机矿物成因、形态及其与有机质的接触关系,并在岩相划分的基础上,研究厘米—毫米级尺度下岩相与有机质的赋存关系,探讨有机质成因、宏微观展布及其主控因素。研究结果表明:(1)研究区页岩矿物组分以石英和黏土矿物为主,有机质为可溶有机质和不溶有机质;(2)石英、黏土矿物、碳酸盐矿物存在着3种有机质赋存样式,黄铁矿存在着4种有机质赋存样式;(3)研究区页岩可划分为富有机质硅质页岩、高有机质硅质黏土质页岩、高有机质含灰硅质黏土质页岩和低有机质粉砂黏土质页岩等4种典型岩相;(4)有机质在不同尺度上表现出赋存方式的非均质性,其中富有机质硅质页岩中有机质赋存的非均质性表现在相同或相似沉积环境下纹层内部,低有机质粉砂黏土质页岩中的有机质赋存的非均质性表现在不同沉积环境下形成的纹层间;(5)有机质赋存的主控因素包括有机质类型与演化条件、无机组分成因与形态、沉积环境等。结论认为,不同尺度下有机质赋存的非均质性影响着页岩气"甜点"的分布与预测结果的吻合度。     

四川盆地威远地区龙马溪组泥页岩储层非均质性

在详细调研前人研究成果的基础上,结合四川盆地威远地区的实际地质情况,将泥页岩储层的非均质性分为宏观非均质性、微观非均质性和岩石力学非均质性3个方面。泥页岩储层的宏观非均质性主要体现在储层的横向展布、垂向上的岩性变化以及裂缝的分布特征。下志留统龙马溪组海相优质页岩的有效厚度普遍大于30 m,横向上厚度变化较小,均质性相对较好;垂向上泥页岩中普遍含砂质和灰质,部分层段几乎为粉砂岩,垂向非均质性非常明显;储层中裂缝主要发育在龙马溪组底部层段,具有极强的非均质性。微观非均质性主要受矿物组分和成岩作用的控制,其矿物组分、微孔隙和微裂缝的发育特征具有非常明显的非均质性。岩石力学非均质性主要包括泊松比、弹性模量、脆性和应力各向异性,是决定后期水力压裂措施和页岩气产量的关键。综合研究认为,四川盆地及其周缘龙马溪组页岩横向均质性较好,垂向非均质性、储层裂缝发育特征、微观非均质性以及岩石力学非均质性明显,对后期页岩气井的压裂和采收率的提高有重要影响。     

四川盆地五峰组—龙马溪组含气页岩中石英成因研究

为了分析含气页岩中石英的成因类型及其对页岩储层质量的影响,以四川盆地五峰组—龙马溪组含气页岩层段为主要研究对象,利用X-射线衍射分析、扫描电镜、阴极发光、能谱分析及主量元素测试等手段,识别出陆源石英和成岩过程中形成的石英。陆源石英阴极光下表现为强发光,单色阴极发光光谱一般有2个峰值,主峰出现在620~650nm处,次峰出现在420~450nm处;成岩过程中形成的石英单色阴极发光特征为弱发光—不发光,光谱通常在波长620nm附近出现峰值。成岩过程中形成的石英包括以隐晶、微晶及微晶聚集体的形式出现,呈不规则状的生物成因石英;以及嵌入在黏土基质中微米级颗粒,呈短链状、小晶簇状聚集,或以板片状、小晶片状形式存在的黏土矿物转化过程中形成的石英。TOC值与石英含量呈明显的正相关关系,说明高石英含量且富含生物成因石英页岩沉积时,有利于有机质的富集,并且页岩储层脆性高,可压裂性好。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩脆性评价与“甜点层”预测

页岩气储层评价过程中,有机碳含量是表征富有机质页岩的主要指标,脆性指数则是反映压裂品质的重要参数,有机碳含量与脆性指数相结合可以更为精细地刻画"甜点层"的分布,从而为勘探开发工作提供有利依据。为此,依据岩矿资料,应用"石英+白云石+黄铁矿"三矿物脆性指数模型对四川盆地焦石坝、长宁和威远3个气田的上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质页岩进行了脆性评价。基于脆性指数(BI)与有机碳含量(TOC)之间的显著相关性,综合有机质丰度和可压裂性,建立了储层品质的分级标准:TOC3%且BI50%为优质储层(甜点层);2%TOC3%且40%BI50%为次优储层;1%TOC2%且30%BI40%为差储层;TOC1%且BI30%为非储层。依据该标准,长宁地区优质页岩气储层厚度为32 m,焦石坝地区优质储层厚度为22 m,威远地区优质储层厚度为13 m。探索脆性指数与测井响应之间的相关性,并建立了富有机质、高脆性页岩的常规测井响应图版,以自然伽马大于160 API、钍铀比小于3且密度小于2.58 g/cm~3作为优质储层的测井识别标准,进而预测了四川盆地五峰组—龙马溪组页岩"甜点层"的平面展布特征。     

四川盆地涪陵气田五峰组—龙马溪组页岩优势岩相

以四川盆地涪陵气田主力产层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用改进的硅质矿物-碳酸盐矿物-黏土矿物三端元图解,对其页岩岩相类型进行精细划分。涪陵气田五峰组—龙马溪组页岩主要发育8种岩相:硅质页岩相(S)、混合硅质页岩相(S-2)、含黏土硅质页岩相(S-3)、含灰/硅混合质页岩相(M-1)、含黏土/硅混合质页岩相(M-2)、混合质页岩相(M)、含硅黏土质页岩相(CM-1)和含黏土/灰混合质页岩相(M-3)。将优势岩相定义为页岩的含气量达到特定工业标准的岩相,结合研究区开发现状,划分出2类优势岩相,即含气量大于4.0 m3/t评为Ⅰ类(特优),含气量在2.0~4.0 m3/t评为Ⅱ类(优)。筛选出有机质丰度、硅质矿物含量、黏土矿物含量3项参数与含气量作相关性分析,建立了五峰组—龙马溪组一段页岩优势岩相的分级标准,确定了研究区混合硅质页岩相(S-2)、含黏土硅质页岩相(S-3)为Ⅰ类优势岩相,含黏土/硅混合质页岩相(M-2)为Ⅱ类优势岩相。页岩优势岩相分级标准可为其他区块页岩气评价提供参考。     

黔北地区五峰组—龙马溪组页岩储层特征分析

伴随国内页岩气勘探开发的深入,四川盆地勘探开发逐渐由盆内转向盆缘区域,尤其在黔北地区正安区块获得的勘探突破,更是使得该区域成为新的热点区。基于此,针对黔北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层,通过对钻井岩心观察及野外露头剖面地质调查,结合岩石薄片分析、扫描电镜观察和地球化学分析资料进行研究,对该区储层特征进行分析总结,以对该区域页岩气未来勘探开发提供相关依据和支持。研究结果表明:①储层有机碳含量集中分布于0.65%～6.50%;干酪根类型以腐泥型为主,已进入高成熟—过成熟早期演化阶段;②脆性矿物含量64.1%～86.5%,平均79.4%;孔隙度平均4.1%,基质渗透率平均0.002 mD;③储层孔隙以有机质孔、矿物颗粒粒间微孔、晶间孔和次生溶蚀孔为主,裂缝较为发育;④岩心比表面平均为21.7 m~2/g,微孔隙较为发育;⑤总含气量一般大于1m~3/t,最高达6.5m~3/t。同四川盆地内建产区块对比,该区储层具有高有机碳含量、高成熟度、高含气量、高脆性的特征,虽储层性质略差,但埋深较浅,具有较大的勘探潜力。     

四川盆地威远地区龙马溪组页岩储层上下亚段脆性差异

页岩气的开发对于页岩储层的脆性有一定要求。现今,我国页岩气的重点勘探开发层位位于四川盆地下志留统龙马溪组。前人研究表明,龙马溪组具有明显的二分性,其上段和下段页岩储层脆性存在差异。目前,针对这方面的研究还比较少,笔者拟从矿物组分含量分析、脆性指数、弹性模量、泊松比、三轴压力实验等方面来比较龙一段和龙二段的储层脆性差异。结果表明:龙一段比龙二段的脆性矿物含量更高,且脆性指数较大;相比龙二段,龙一段的岩石物理特征是弹性模量更高,泊松比更低;岩心的三轴压力实验表明,龙一段的应力—应变负坡曲线的斜率的绝对值较大。综合以上结论可以得出,龙一段的脆性要比龙二段好,开发压裂效果更好。     

川西南威远地区五峰—龙马溪组页岩储层特征及甜点分布规律研究

为实现页岩气的高效勘探开发,明确地质-工程甜点分布规律,综合利用全岩分析、岩石热解、扫描电镜、物性分析等储层表征技术,并结合测井、地震等资料,对威远地区五峰龙马溪组页岩储层的矿物组分及岩相特征、地球化学特征、储层物性及孔隙结构特征、地层压力特征、含气性特征、地质力学特征及其甜点分布规律进行研究.结果 表明:1)五峰龙马...     

四川盆地南部五峰组—龙马溪组页岩地质甜点层特征——以威远—荣昌区块为例

以四川盆地南部威远—荣昌页岩气区块五峰组—龙马溪组典型取心井为例,基于岩心观察描述,利用薄片鉴定、氩离子抛光—扫描电镜、物性测试、X-射线衍射及地球化学分析、现场含气量解析等多种测试手段,从岩石学矿物组成、有机地球化学特征、成烃生物类型及组合、储集物性、孔隙类型和结构及含气性等方面,系统评价了五峰组—龙马溪组页岩地质甜点层段特征。研究表明,威远—荣昌地区地质甜点层岩性主要以黑色炭质页岩为主,纹层发育,碳酸盐矿物含量明显高于焦石坝地区,硅质含量相对较低;有机碳含量高,演化处于高过成熟阶段,生气充足,富含笔石、藻类、海绵骨针、细菌等成烃生物化石;甜点层无机孔和有机孔发育较好,无机孔隙主要以黏土矿物孔、长石蚀变孔、黄铁矿晶间孔为主,为页岩气提供赋存空间。目的层具有较有利的顶底板条件,不存在较大破坏性断裂和破坏性的流体活动,保存条件好,使得页岩气富集并得以保存。最终体现在含气性方面,具有高原地含气量和高初始逸散速度的特征,为高产稳产提供了可能。     

川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩脆性特征

脆性是页岩气储层地质评价的重要内容。以露头和钻井资料为基础,提出基于“石英、白云石和黄铁矿”3种矿物的脆性指数计算方法,并结合弹性参数脆性指数法对川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩脆性特征进行了定量评价;在此基础上着重分析了脆性指数与矿物组成和有机碳含量的相关性;应用“矿物三端元+沉积微相”法,在有利岩相研究的基础上,综合页岩脆性特征对研究区“甜点层”进行了进一步的优选。结果表明：研究区五峰组—龙马溪组底部厚度约30~40m的页岩段脆性最好,矿物脆性指数达50%~75%,杨氏模量平均为37.84GPa,泊松比平均为0.19,弹性参数脆性指数平均为61%,且自下而上脆性变差;脆性指数与矿物组成和有机碳含量的相关性显著,反映了沉积环境对页岩脆性特征的重要影响;长宁地区的“甜点层”为深水陆棚发育的硅质页岩相和钙质硅质混合页岩相,平均脆性指数大于50%,平均有机碳含量大于3%,分布于五峰组至鲁丹阶中下部,累计厚度约为42m。     

四川盆地五峰组—龙马溪组深水陆棚相页岩生储机理探讨

针对上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组优质页岩生储机理不清的问题,以四川盆地五峰组—龙马溪组深水陆棚相优质页岩为研究对象,结合页岩气形成地质条件和实验分析模拟,从岩石学、矿物学、地球化学等多方面对页岩成烃、成储机制及内在耦合关系等进行分析。结果表明,四川盆地五峰组—龙马溪组优质页岩热演化程度高、生烃强度大、物质基础好,具有良好的顶底板条件;深水陆棚相优质页岩不仅具有高生物成因硅、高有机碳含量,而且具有相对高孔隙度耦合特征。研究认为:①四川盆地五峰组—龙马溪组高演化深水陆棚相优质页岩保存条件好,早期原油滞留效率高,其气源主要来自原油滞留裂解气。②深水陆棚相生物成因的硅质(蛋白石A),在埋藏成岩早期转化成高硬度晶态石英,伴生形成大量微米级粒间孔,而生物成因的硅质格架抗压性强,为优质页岩储集层早期原油充注及纳米级蜂窝状有机孔的发育和保持提供了空间和保护,是有机孔得以保存的关键因素。③五峰组—龙马溪组优质页岩脆性好,均质性强,微米级硅质粒间孔与纳米级有机孔共生,是压裂形成复杂缝网、硅质粒间纳米级有机孔实现高效连通的关键,有利于页岩气高产、稳产。图12表2参28     

基于2种机器学习方法的页岩TOC含量评价——以川南五峰组—龙马溪组为例

为了建立合理准确的川南五峰组—龙马溪组页岩TOC含量预测方法,以长宁、泸州等地区的测井曲线及17口井实测TOC含量数据为基础,利用主成分分析法对这些资料进行预处理,基于BP神经网络和梯度提升决策树（GBDT）方法建立2种TOC含量预测模型,并将之与传统TOC含量预测方法进行对比。结果表明： ① 2种新模型的准确度均高于传统方法,预测结果与实际值吻合度均满足要求。②与BP神经网络模型相比,GBDT预测精度更高,均方根误差仅为0.0387。利用GBDT方法所建立的TOC含量预测模型具有低成本、高效、连续等特点,能够快速准确地预测目的层TOC含量。该成果可为提高页岩油气勘探开发效率提供有效技术支撑。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及主控因素

为研究川南地区五峰组-龙马溪组页岩储层的孔隙结构特征及主控因素,对9口取心井的页岩样品开展了有机地球化学、X射线衍射全岩矿物含量及黏土矿物相对含量分析、氩离子抛光扫描电镜观察、高压压汞测试和气体（CO₂和N₂）等温吸附实验等研究。结果表明：①页岩总有机碳（TOC）质量分数平均为2.42%,等效镜质体反射率（R_o）平均为2.83%,有机质处于过成熟阶段;黏土矿物以伊/蒙混层-伊利石-绿泥石组合为主,处于晚成岩阶段。②页岩的平均孔隙度为2.49%,孔径主要为2.6~39.8 nm,以细颈墨水瓶状和狭缝孔为主;饱和吸附气质量体积为0.014 7~0.032 2 cm³/g,总孔隙比表面积为19.49~40.68 m²/g,介孔和宏孔为页岩气的储集提供了主要储集空间,微孔对孔隙的比表面积贡献较大。③TOC,R_o和黏土矿物相对含量等均对微孔和介孔的比表面积具有一定的控制作用,黏土矿物层间孔的发育程度对介孔和宏孔的孔隙体积具有一定的影响,脆性矿物含量与微孔、介孔、宏孔的孔隙体积均呈负相关关系。该研究成果对川南地区寻找优质储层和页岩气富集区均具有指导作用。     

四川盆地威远地区下志留统龙马溪组页岩储层有利区评价

中国石化西南油气分公司在四川盆地威远地区页岩气勘探中获得工业气流,实钻结果表明该区勘探开发潜力巨大.为了推动该区规模建产,促进西南地区页岩气增产创效,急需对该区有利区进行评价.为此,通过黏土矿物分析、扫描电镜、有机碳及镜质体反射率分析等实验分析手段和方法,应用石油地质、矿物学及油气成藏等理论,研究威远地区下志留统龙马溪...     

四川盆地威远龙马溪组页岩气甜点区地震定量预测

应用模糊优化方法,对四川盆地威远201区块下志留统龙马溪组页岩气甜点区进行地震定量预测。首先以地震岩石物理分析为基础,确定储集层岩石物理特征,优选高含气页岩敏感弹性参数;通过叠前同时反演获得高精度弹性参数反演数据体,并根据岩石物理分析结果求取页岩气关键评价参数的平面分布;选取施工条件基本相同的水平井测试及测井数据,应用模糊优化的方法,构建模糊评价方程;经过模糊优化确定影响水平井产量的关键参数及各参数在甜点区定量预测中的权重,建立甜点区定量预测评价体系。经上述过程共预测出3类页岩气储集层、2类甜点区,并将预测结果采用测试产量标定,实现了甜点区定量预测,7口验证井的测试结果证实了预测结果的可靠性。     

四川盆地涪陵地区龙马溪组页岩微观孔隙结构定性定量研究

四川盆地涪陵地区龙马溪组页岩的孔隙结构复杂,常规单一测试技术已不能准确表征页岩的微观孔隙。运用氩离子抛光扫描电镜、压汞-吸附联测、核磁共振分析等多种方法,研究了涪陵地区龙马溪组页岩多尺度微观孔隙结构。结果表明,焦石坝页岩以灰黑色-黑色泥质粉砂岩及粉砂质泥岩为主,页岩发育有机质孔隙、无机孔隙和微裂缝3种孔隙类型;页岩孔隙大小分布是多尺度的,主要是微孔和中孔,孔隙直径小于20 nm的占总孔隙80%以上。核磁共振分析定量研究表明,龙马溪组页岩主力层孔隙半径明显大于非主力层,纵向上随井深增加,孔隙分布峰值向右偏移,页岩孔隙半径增大;平面上,主力层页岩孔隙直径峰值大于2 nm、孔隙度大于3%、含水饱和度低于40%的区块,储层保存条件好。     

涪陵地区五峰-龙马溪组页岩流动特征

涪陵页岩气田是我国第一个实现商业化开发的页岩气田,上奥陶统五峰-龙马溪组为该区主力产气层。通过开展核磁共振实验、高温高压等温吸附实验、分子动力学模拟、扩散实验、低速渗流实验,同时结合理论计算,初步揭示了目的含气页岩层页岩气流动特征。研究表明,涪陵地区五峰-龙马溪组页岩孔径以小于10nm为主,占比80%以上;气体分子主要以单层吸附为主。涪陵地区页岩地层压力低于10~15MPa时,页岩气开始大量解吸;扩散系数随孔隙压力、含水饱和度增大而减小,随温度增加而增大;甲烷气体在孔隙压力小于5MPa时,滑脱效应显著;在地层温度和压力条件下,页岩气在孔径大于200nm孔隙中,流态为达西流,在孔径介于2~200nm孔隙中,页岩气流态以扩散和滑脱流为主。     

上扬子地区五峰组—龙马溪组黑色页岩高频层序划分

上扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是中国页岩气勘探开发最成功的层位。开展该套地层黑色页岩高频层序划分,有助于理解有机碳在页岩中的分布特征。以上扬子地区N211井的五峰组—龙马溪组黑色页岩为研究对象,分析了自然伽马（GR）与总有机碳含量（TOC）特征,基于旋回地层学理论划分了黑色页岩高频层序。结果表明：上扬子地区五峰组和龙马溪组下部黑色页岩GR值与TOC值整体上由五峰组底部到五峰组顶部的观音桥段逐渐变大,观音桥段出现极大值,再由观音桥段向龙马溪组逐渐变小。利用GR频谱分析及其滤波曲线,在五峰组和龙马溪组下部分别识别出约6个和7个长偏心率周期,据此,将五峰组和龙马溪组下部划分为12个完整的四级层序和1个不完整的四级层序。该研究可为黑色页岩高频层序划分提供典型案例,并为上扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气甜点段预测提供参考,即：在五峰组—龙马溪组页岩高频层序结构中,层序边界附近的黑色页岩有机质富集程度相对较高。     

四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组与筇竹寺组页岩含气性差异及成因

四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩和筇竹寺组页岩是同时期进行页岩气勘探开发的2套重点层位,五峰组—龙马溪组页岩气勘探取得了重大突破,而筇竹寺组页岩气勘探效果却不理想。利用四川盆地及其周缘野外露头资料、已钻页岩气井生产资料以及前人研究成果,总结了四川盆地及其周缘海相页岩的地质特征,并分析了五峰组—龙马溪组页岩与筇竹寺组页岩的含气性差异及其主要原因。研究认为,四川盆地及其周缘海相页岩最显著的特征为"高演化"和"强改造",这与北美海相页岩差异明显。统计大量页岩气井生产情况发现,五峰组—龙马溪组页岩产气情况明显好于筇竹寺组页岩。筇竹寺组页岩压力系数较低,有机孔发育程度较差,相邻储层沥青分布广泛,这些都证实了桐湾期不整合面对筇竹寺组页岩含气性的破坏作用。震旦系顶桐湾期不整合面形成的排烃"通道"从生烃期开始的长期排烃,使层内残留烃量减少,是筇竹寺组页岩含气性较差的主要原因。