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。     

富有机质页岩TOC含量的地球物理定量化预测

四川盆地涪陵地区页岩气已经实现了工业化开采,而TOC含量是评价页岩有机质丰度和生烃能力的主要参数之一。利用测井资料评价烃源岩TOC含量, 能够弥补烃源岩取心少、实测样品分布不连续的不足。为了得到连续的、整体的TOC含量数据,达到对页岩含气层位有机碳含量的定量化预测的目的,以涪陵地区A井为例,从目的层五峰-龙马溪组页岩实测TOC含量出发,结合地球物理测井资料,采用多参数优选、交会分析法、多元回归分析及ΔlgR法寻找与TOC相关性最好的参数,并以此建立区域性的统计学方程。利用该拟合关系式,结合三维地震数据体的叠后反演,计算出TOC数据体。结果显示,预测TOC结果与实测值高度吻合,相关性好,误差小。计算得到页岩目的层位TOC含量为0.5%～5.15%。其中目的层第一段TOC含量为1.9%～5.15%,为优势层段。地震反演得到的TOC连井分布和平面分布特征与研究区4口井的实测与计算TOC值连井对比所表现的分布特征一致。表明用岩石测井密度与TOC关系所预测的TOC分布是准确可信的,此方法可以应用于涪陵地区页岩的勘探评价。     

辽河坳陷大民屯凹陷沙四段页岩油层矿物组分含量反演方法及应用

准确刻画泥页岩中矿物含量是页岩油层脆性评价的关键。泥页岩富含有机质、矿物组分复杂,传统全体积模型解释方法的精度较低。以渤海湾盆地辽河坳陷大民屯凹陷沙四段页岩油为例,根据全岩及地化测试资料,剖析该区泥页岩的岩性、矿物组成及曲线响应特征,构建适用于泥页岩的体积模型及曲线响应方程;采用基于遗传算法的最优化方法对页岩油层进行处理,得到地层的矿物组分含量、孔隙度及干酪根含量等参数。实际处理结果表明,多矿物反演预测的矿物变化趋势与ECS（元素俘获测井）结果一致,其精度明显高于线性拟合。从含油性及可压裂性的角度建立页岩油甜点标准,利用多矿物解释成果有效指导了页岩油甜点层位的优选。     

江汉盆地潜江凹陷潜江组盐间页岩油储层矿物组成与脆性特征研究

应用X射线衍射分析技术对潜江组潜二-四段的页岩岩心样品进行了矿物组成与脆性特征研究,以及有机地球化学实验,结果表明,各样品具有差异的矿物组成和地球化学特征。潜二段页岩有机质以腐泥型为主,TOC平均值为1.38%,总体处于未熟-低熟阶段(Ro为0.26%~0.5%),矿物中蒸发岩类矿物含量高;潜三段页岩有机质以腐泥型和腐殖腐泥型为主,TOC平均值为2.53%,总体处于低熟-中等成熟阶段(Ro为0.5%~0.88%),矿物中石英和黏土含量较高;潜四段页岩有机质以腐泥型和腐殖腐泥型为主,TOC平均值为0.69%,总体处于中等成熟-成熟范围(Ro为0.55%~1.3%),碳酸盐矿物含量较高。与北美及中国其他地区的页岩相比,潜江组盐间页岩具有"低黏土矿物、低石英、高碳酸盐、低脆性矿物"的特征,但其中潜三段的脆性矿物含量较高(平均56%),脆性指数较大(平均75.3%),具有较好的脆性,是潜江组盐间页岩最有利的勘探层段。     

黔北地区牛蹄塘组页岩矿物组成特征与脆性评价

为研究黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩的矿物组成、成因识别的微观特征,并提出适合本区的页岩脆性评价方法,通过薄片鉴定、扫描电镜-能谱分析、阴极发光、元素扫描分析、X射线衍射矿物定量分析和三轴压缩实验等方法,研究了黔北地区XY1井牛蹄塘组页岩的矿物组成,并基于岩石物理与矿物组成评价页岩的脆性特征。结果表明,牛蹄塘组页岩的矿物主要由石英和黏土矿物组成,还含有少量的长石、碳酸盐矿物和黄铁矿,其体积分数分别为43.5%,30.3%,11.6%,8.3%和6.2%。在分析矿物含量与弹性模量、泊松比关系的基础上,认为牛蹄塘组下段较上段岩石脆性好,脆性矿物组合为石英、黄铁矿和碳酸盐矿物,脆性矿物体积分数为41.7%~82.3%。沉积环境的不同是造成牛蹄塘组上、下段页岩脆性差异的原因。     

陆相富有机质页岩脆性评价方法优选与应用

页岩脆性是影响压裂裂缝规模、决定页岩滞留烃能否可动的关键指标之一,是页岩油平面甜点区、水平井钻探甜点靶层、压裂甜点段评价的主要参数之一。通过沧东凹陷孔二段17块页岩样品的X衍射矿物分析、有机碳分析以及岩石三轴力学实验,建立了以长英质矿物、碳酸盐、黏土、有机质为骨架的页岩脆性地质模型和5个基于矿物成分的页岩脆性评价公式。通过与力学参数脆性公式对比分析,优选出综合考虑页岩总有机碳含量、不同矿物脆度的脆性评价新方法以及简化的TOC、黏土两项关键参数的脆性评价方法,前者适用于XRD分析矿物成分资料丰富的层段,后者适用于测井评价。应用矿物含量法评价G108-8井孔二段C6层脆性,并结合含油性优选出高脆、高含油或中等含油的页岩作为工程-含油双甜点,Z1608和GX5井的试油结果验证了上述脆性评价方法在页岩油勘探中的有效性,为页岩油甜点段和压裂方案的设计提供了重要参考。     

高邮凹陷阜四段页岩可压裂性分析

利用X衍射和岩石三轴定向力学技术,获取了高邮凹陷阜四段(E1f4)页岩的矿物组成、杨氏模量、泊松比及脆性系数等参数,分析了页岩的可压裂性。认为高邮凹陷E1f4页岩脆性矿物含量高(平均大于50.72%),泊松比适中(0.19~0.26),脆性指数较高(30.10%~44.71%),与中国东部泌阳凹陷核三上、东营凹陷沙三下页岩一样,具有较好的可压裂性。但页岩杨氏模量相对较低(12.9~19.4 GPa),可压裂性略差于中国南方海相龙马溪页岩和美国Barnett页岩;且页岩粘土矿物含量较高,组成以伊/蒙混层矿物为主,遇水易膨胀。综合评价E页11f页34可压裂性最好,E1f页24和E1f4次之,E1f页44最差。     

潜江凹陷潜江组盐间页岩油岩石物理建模研究

潜江凹陷潜江组地层盐间页岩层矿物类型复杂,相关的岩石物理建模研究较少,因此仅利用常规测井资料进行地层参数解释的难度较大,后期甜点预测存在风险。首先,选择合适的有监督的机器学习方法解决利用常规资料难以准确求解多种矿物含量的问题,具体如下:①将LithoScanner岩性成果作为样本数据进行训练及预测,并建立多个矿物含量的预测模型;②将随机森林算法作为研究区较为准确的机器学习方法,并将矿物含量预测结果用来直接约束测井评价模型进行优化求解;③得到的测井解释成果与实验室X衍射成果数据基本一致,说明了该机器学习方法用于解决研究区复杂岩性问题时的可行性和优势。然后,由实验室岩石物理测试分析确定盐间页岩层大部分岩石为各向同性介质,饱油条件下其速度存在较为明显的频散现象,考虑到盐间页岩层矿物类型多且主要发育矿物的含量相对均等,故将以多种矿物为骨架的自洽各向同性介质模型作为矿物和干岩石混合模型,结合Boris全频段流体置换模型,建立了研究区盐间页岩层岩石物理模型及建模流程。最后得到的模型预测结果和实际测井数据吻合度高,验证了模型的准确性和可靠性,也为潜江组页岩油"甜点"的地震预测提供了科学依据。     

渝东南牛蹄塘组页岩有机质特征及沉积环境研究

下寒武统牛蹄塘组页岩是四川盆地震旦系成藏的主要烃源岩,同时也是四川盆地页岩气勘探的目标层位之一。为研究富有机质页岩TOC含量在垂向上的变化规律,探讨沉积环境对富有机质页岩的控制作用,对渝东南酉阳地区牛蹄塘组页岩新鲜露头剖面进行系统野外观察、连续采样,进行有机碳、硫含量、Rock-Eval热解、有机质碳同位素、生物标志化合物、全岩X-射线衍射和黏土矿物含量等测试分析。结果表明：页岩有机碳含量分布在2.43%~9.89%之间,平均高达7.0%;有机碳同位素值分布在-32.4‰~-31.1‰之间,为典型的海相Ⅰ型干酪根;正构烷烃、萜烷以及规则甾烷的分布特征反映了泥页岩有机质低等的水生生物和菌藻类母质来源特征;富含硫和黄铁矿,且与有机碳含量呈较好正相关性,表明强还原沉积环境有利于有机质的富集;富含石英矿物,平均为61%,与有机质含量呈正相关,黏土矿物平均为17.6%,与有机质丰度负相关,表明深水陆棚相沉积环境中,越靠近深海,页岩石英矿物与有机质越富集,黏土矿物含量越少。     

沾化凹陷低熟页岩储层特征及其对页岩油可动性的影响

利用扫描电镜、索氏抽提、气体吸附、核磁共振(含离心)等实验手段对沾化凹陷沙河街组三段(沙三段)下亚段泥页岩展开研究,以明确泥页岩储层特征对页岩油可动性的影响及其作用机制。沾化凹陷沙三段下亚段页岩主要发育有机质孔、粒间孔、晶间孔、溶蚀孔、构造缝和层理缝等储集空间。以50 nm和2μm为界,不同岩相页岩的核磁共振孔径分布曲线均具明显的三段式特征。孔径小于50 nm的孔体积主要由方解石溶蚀孔提供,孔径介于50 nm～2μm的孔体积由粒间孔提供,孔径>2μm孔缝的孔体积由层理缝和构造缝提供。页岩储层的孔隙结构特征和矿物组成共同控制了页岩油的可动性。页岩油可动性差,可动油饱和度平均仅为21.50%,可动油主要赋存在大孔隙(孔径>50 nm)中,小孔隙(孔径<50 nm)中以束缚油为主,页岩油的临界流动孔径约为50 nm。大孔隙不仅可以提供页岩油储集空间,也有利于页岩油的流动;小孔隙具有较大的比表面积、较强的吸附能力和较差的连通性,不利于页岩油流动。矿物组构宏观上影响了页岩油的可动性,方解石含量增加可以提高页岩的脆性,利于裂缝的形成,对页岩油渗流具有积极意义;黏土矿物因其较大的比...     

川东北元坝区块中下侏罗统页岩油气地质分析

结合钻井、岩心、野外露头、测井等成果,从富含有机质页岩空间展布、地化特征、岩石矿物学、储集空间特征、孔渗性特征和地质力学性质等方面,对川东北元坝区块中下侏罗统页岩油气地质特征进行了综合研究。显著地质特征是：富有机质泥页岩主要发育于自流井组大安寨段和千佛崖组千一—二段,为浅湖—半深湖沉积,黑色泥页岩夹灰岩或砂岩。有机质较为发育,有机碳含量平均为1.14%,有机质类型以Ⅱ₂型为主,镜质体反射率（R_o）介于1.4%~1.6%之间,均处于凝析油—湿气的成熟—高成熟阶段。总体上,中下侏罗统页岩气构造简单、稳定,断裂不发育,保存条件良好,有利于烃类形成。大安寨段湖相页岩油气总体与北美Eagle Ford页岩气特征相似。大安寨段暗色泥页岩厚40~115 m,孔隙类型丰富,发育水平缝和微裂缝,脆性矿物含量平均为52.7%,杨氏模量平均为37 GPa,泊松比平均为0.30,有利于压裂形成网络裂缝。     

基于不同岩性的总有机碳分段预测方法——以东营凹陷始新统沙河街组三段下亚段为例

陆相泥页岩具有非均质性强的特征,矿物组分、总有机碳含量（TOC）等参数的分布预测是陆相页岩油气资源评价与选区研究的基础。为获取陆相页岩地层上述关键参数纵向分布特征,克服测试实验周期长、成本高、取样难等现实问题,开展了相应关键参数测井预测方法研究。以渤海湾盆地东营凹陷始新统沙河街组三段下亚段为例,结合XRD实测数据以及测录井等资料,具体针对不同岩性选取不同TOC预测模型,建立了不同岩性的TOC识别模板。运用所构建的模型对Fy1井沙三下亚段的岩性、TOC进行典型预测,分段预测TOC方法得到的预测值与实测值之间的相关系数较高,约为0.84,表明该方法可行性较强,可为开展陆相页岩油资源评价及目标评价提供有效的技术支撑。     

基于岩石物理实验的页岩脆性测井评价方法

页岩的脆性特性对其储层压裂改造效果有着重要的影响,岩石物理实验与测井技术相结合既能够获得直接的脆性参数,又能保证所取资料的连续性。为此,针对四川盆地蜀南地区下志留统龙马溪组页岩岩样开展了综合研究,形成了一套系统的、基于岩石物理实验的脆性指数测井评价方法:首先,通过岩石物理实验,建立页岩动静态参数的转换模型,可将测井计算的动态参数较好地转换为静态参数,大大提高了测井计算页岩脆性指数的精度;其次,针对页岩岩样进行矿物成分测定,进一步分析确定了影响该区页岩压裂改造的主要脆性矿物,取得了实验与理论的突破。结论表明:1当黏土含量大于40%时,岩石脆性明显降低,当黏土含量小于40%时,岩石脆性指数与黏土含量关系不明显;随着石英+长石+白云石含量的增加,岩石脆性增大,随着方解石含量增高,岩石脆性略有降低。2当测井资料齐全,有纵横波和密度测井资料时,所建立的页岩脆性指数计算方法(即泊—杨法和矿物含量法)计算的页岩脆性指数结果精度较高;当测井资料较少,无阵列声波测井时,矿物成分法作为泊—杨法的补充,同样能够较准确地评价页岩的脆性。该研究成果为现场试油层位优选及储层改造提供了技术支撑。     

沁水盆地海陆交互相页岩脆性指数预测与测井响应分析

沁水盆地煤系地层勘探开发时间长,但测井系列简单,通过全岩分析获取矿物组分的岩心数量十分有限,因此,目前该地区页岩储层的脆性评价以定性为主,缺少定量表征。基于XRD全岩分析的矿物组分信息,通过矿物法计算了沁水盆地海陆交互相页岩岩心的脆性矿物指数,分析了页岩地层的测井响应特征及对脆性矿物指数的影响,采用多元回归方法,建立了该区石炭-二叠系页岩地层矿物指数的计算模型。研究区内石英、长石、菱铁矿及黄铁矿对储层脆性有主要贡献,其含量与页岩脆性指数成正比;而黏土矿物含量较高,有利于提高岩石塑性,不利于裂缝伸展。不同测井响应对脆性指数的反映程度不同,脆性矿物指数与密度值呈正相关,与自然伽马值呈负相关,而与电阻率和声波时差的关系不明显,呈微弱的负相关。多元线性回归方法计算得到的脆性矿物指数与矿物法得到的结果吻合度较好。     

苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组二段页岩油形成条件及有利区评价

通过对苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组二段泥页岩段生烃、储集条件及含油性分析,优选了页岩油勘探有利层段;综合岩性、压力、裂缝预测资料,评价出有利区带。溱潼凹陷阜二段有机碳含量大于1.0%的泥页岩厚度为160~260 m,广泛分布;镜质体反射率R_o为0.5%~1.1%,成熟范围广;有机质类型好,有机显微组分以藻类体为主,具备页岩油形成的物质基础。阜二段孔隙度平均为8.9%,储集空间主要为溶孔、黏土矿物和碳酸盐晶间孔,纹层状泥灰岩和粉砂质泥岩微裂缝较发育,裂缝控制了储层渗透性。阜二段③~⑤亚段脆性矿物含量为62%~65%,以石英、方解石和白云石为主,游离烃含量S₁为0.1~2.7 mg/g,平均为0.54 mg/g,为页岩油勘探的最有利层段。溱潼凹陷阜二段页岩油整体评价为Ⅱ类和Ⅲ类,其中时堰和储家楼深凹带是寻找粉砂质泥岩和泥灰岩油藏最有利区,东斜坡是寻找凝灰岩夹层型页岩油藏有利区。     

川东南涪陵地区下侏罗统页岩油气地质特征

结合钻井、岩心、野外露头、测井等成果,从富含有机质页岩空间展布、地化特征、岩石矿物学、孔渗性特征和地质力学性质等方面,采用页岩气目标优选评价综合分析方法,对川东南涪陵地区下侏罗统大安寨页岩油气地质特征进行了综合研究,着重定量评价了有机碳含量、镜质体反射率、含气量、孔隙度、脆性矿物含量、岩石矿物成分、岩石力学参数等评价指标,初步证实该区页岩与美国Bakken页岩具有类似特征。涪陵大安寨泥页岩与灰岩、砂岩互层频繁,半深湖-深湖页岩为有机质富集的有利岩相。大安寨上亚段灰岩厚10~30 m,物性表现为低孔、特低渗特征;下亚段富有机质页岩夹薄层灰岩、砂岩,微孔缝发育,孔隙度高。页岩有机碳含量平均为1.33%,粘土矿物平均含量为51.7%~56.1%,石英平均含量为33%,现场实测平均含气量为1.66 m³/t,处于凝析油-湿气的高成熟阶段;杨氏模量为29 GPa,泊松比为0.30,有利于压裂形成网络裂缝。大安寨段中部浅湖相区岩性组合特征更有利于裂缝发育,是大安寨段页岩气勘探有利地区,评价优选出有利区面积820 km²。     

四川盆地涪陵页岩气田五峰-龙马溪组岩矿纵向差异性研究——以JYA井为例

涪陵页岩气田是我国首个实现商业开发的大型页岩气田。通过对涪陵焦石坝区块JYA井五峰组-龙马溪组龙一段页岩开展岩石薄片和氩离子抛光扫描电镜观察,并结合全岩黏土X衍射、有机碳含量等分析测试,探究了该气田五峰组-龙马溪组龙一段页岩纵向上的矿物成分及含量的变化特征,明确了该套页岩主要成分为石英和黏土矿物,其次为长石和碳酸盐,以及少量的黄铁矿;其中石英和黏土矿物达70%以上,自下而上石英、长石及黄铁矿含量逐渐减少,黏土矿物含量逐渐增加。结合页岩矿物纵向上的差异性变化,探讨了其对页岩储集性、含气性和可压性的影响,明确了纵向上随着生物成因硅质含量增加,黏土矿物含量的减少,页岩自上而下呈现出有机质含量增加,有机质孔发育,页岩储集性能变好,页岩含气量增加的趋势;同时随着脆性矿物含量的增加,页岩的可压性也逐渐增强。     

南襄盆地泌阳凹陷渐新统核桃园组三Ⅲ亚段页岩油富集模式——以中部深凹带YYY1井取心段为例

南襄盆地泌阳凹陷渐新统核桃园组核三段是我国陆相页岩油率先取得勘探突破的层系,但因多种因素影响始终未能实现规模开发。为揭示泌阳凹陷中部深凹带核三段页岩油勘探开发目标层段,以页岩油风险探井YYY1井核三Ⅲ亚段系统取心段为研究对象,充分利用系统取心段现场分析结果,结合前人研究成果,在剖析系统取心段岩相、页岩油富集层段特征基础上,明确了页岩油富集模式与首选勘探开发目标层。结果揭示：YYY1井核三Ⅲ中—下段主要发育含有机质纹层状混合质页岩、富有机质纹层状混合质页岩、含有机质纹层状长英质页岩、富有机质纹层状长英质页岩、含有机质层状长英质页岩、含有机质块状泥质粉砂岩/粉砂岩、含有机质块状细砂岩7种岩相;依据游离烃S₁和油饱和指数OSI两个表征页岩油富集关键参数,结合核磁测井总孔隙度,共识别出8个页岩油富集层,单个页岩油富集层厚度介于5~20 m, 累计厚度81 m。核三Ⅲ中段发育的富集层段均受原位滞留烃和高TOC邻层运移烃贡献共同控制,具源储一体和源储共存双重富集模式;核三Ⅲ下段发育的富集层段均受原位滞留富集控制,属源储一体的富集模式。核三Ⅲ中段第二个页岩油富集层是泌阳凹陷中部深凹带核三Ⅲ亚段页岩油勘探开发的首选目标层段,这一认识为泌阳凹陷页岩油勘探开发部署提供了重要依据。