川南下寒武统筇竹寺组页岩气形成条件及资源潜力

利用四川盆地南部地区最新钻探的井下资料、周边露头地质调查资料及大量样品的分析测试结果,从富有机质页岩区域展布、地球化学特征、岩石储集特征、含气性等方面研究川南地区下寒武统筇竹寺组页岩气形成条件与资源前景。研究区筇竹寺组有机质含量高(TOC值为0.55%～25.70%,平均值大于2%),页岩有效厚度大(黑色页岩厚60～300 m),脆性矿物含量较高(大于40%),页岩中发育丰富的纳米—微米级孔隙和微裂缝,含气量高(页岩含气量0.27～6.02 m3/t,平均1.90 m3/t),有利于页岩气的形成与富集。钻井过程中筇竹寺组气显示频繁并获得了工业性突破,是目前中国最有利的页岩气勘探开发层系之一,综合对比研究认为威远、叙永—筠连地区是研究区内筇竹寺组页岩气勘探开发最有利的地区。图4参23     

四川盆地及其周缘下寒武统麦地坪组-筇竹寺组层序充填和演化模式

四川盆地及其周缘下寒武统筇竹寺组页岩气资源丰富，是重要的页岩气产气层段之一。由于该套地层埋藏深、资料少且地质条件复杂，对其开展的层序地层研究较为薄弱，这严重制约了后续研究和生产。首先对四川盆地及其周缘早寒武世构造-沉积背景开展研究，在此基础上结合岩性、颜色、测井曲线、微量元素、古生物和地震反射同相轴等特征，对麦地坪组-筇竹寺组层序地层开展研究，提出层序划分思路，将麦地坪组-筇竹寺组从下往上依次划分为4个Ⅲ级层序。进而厘清层序地层空间分布规律，建立受全球板块张性活动控制的四川盆地及其周缘麦地坪组-筇竹寺组“早期窄盆差异沉积，后期广盆稳定分布”的层序演化模式。该演化模式对深化认识四川盆地寒武纪构造-沉积格局、推动沉积成藏等地质研究及促进深部页岩气勘探开发具有一定意义。     

海相页岩有机质碳化的电性证据及其地质意义——以四川盆地南部地区下寒武统筇竹寺组页岩为例

寻找一种能够有效表征海相页岩有机质碳化现象的可靠证据,是当前开展古老地层页岩气选区面临的重大科学问题。为此,以钻井岩心、测井和分析化验资料为基础,通过对比分析四川盆地南部地区下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组2套富有机质页岩的电性特征,探索研究了筇竹寺组页岩有机质碳化现象及其对页岩气赋存条件的影响。获得以下认识:1电性实验证实,川南地区筇竹寺组富含有机质页岩已出现有机质碳化特征,根据极高成熟度、富有机质页岩的干岩样低电阻率特征和井下超低电阻率测井响应特征,能够直观判断有机质的碳化程度、评价烃源岩质量;2川南南部长宁地区筇竹寺组页岩表现为干样低电阻率和低—超低测井响应特征,有机质已出现严重碳化现象,威远地区筇竹寺组页岩电阻率曲线基本正常,石墨化程度介于龙马溪组和长宁筇竹寺组之间;3中高电阻率页岩在生气潜力、基质孔隙发育程度和对天然气吸附能力等方面明显优于超低电阻率页岩;4川南北部犍为—威远—潼南地区富有机质页岩具有中—高电阻率特征,钻井已获工业气流,为筇竹寺组页岩气勘探开发的有利区。     

重庆及其周缘地区下古生界页岩气资源勘探潜力

四川盆地经历了从震旦纪到中三叠世的克拉通和晚三叠世到新生代的前陆盆地2个构造演化过程,在克拉通盆地演化阶段主要发育一套巨厚的海相沉积。晚震旦世和中奥陶世开始的2次大规模海侵作用,在深水环境中沉积了下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组2套黑色页岩。由于该盆地演化过程中复杂的构造变动,重庆及其周缘地区的区域构造主要以高幅抬升及强烈挤压为特点,下古生界埋藏浅、变形严重、破坏强烈,现今构造形态表现为高陡状褶皱,形成了与美国东部典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件。研究表明,该区具有页岩气富集的有利地质条件,是页岩气勘探研究值得关注的重要领域。采用体积法对该区下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气资源量做了初步估算。结果表明：重庆及其周缘地区筇竹寺组页岩气资源量约为7.5×10₁₂ m₃,五峰组-龙马溪组页岩气资源量约为11.5×10₁₂ m₃,显示出该区巨大的页岩气资源勘探潜力。     

上扬子区下寒武统筇竹寺组页岩气成藏条件

页岩气是未来中国天然气储量增长重要的和现实的可接替新领域。利用中国上扬子地区下寒武统筇竹寺组黑色页岩的地质、钻井气显示以及有关地化分析数据,剖析了该区页岩气藏形成地质条件,认为上扬子区下寒武统筇竹寺组黑色页岩发育且区域分布稳定,并呈现出川南、黔北及湘鄂西３个与“海湾体系”密切相关的“优质源岩”分布区,是页岩气成藏最有利的地区;威远及黔西北毕节-大方一带在勘探震旦系灯影组气藏过程中,钻至下寒武统筇竹寺组页岩中普遍见气侵、井涌等不同级别的气显示,部分黑色页岩层段密闭取心测试含有低-中等商业性吸附气含量（0.4～0.83 m³/t）,尤其是威远地区九老洞组页岩中含气显示分布特点表明其不受气水边界及构造因素控制,而与有效页岩分布密切相关。综合研究后认为川南、黔北可作为中国页岩气藏近期突破的重要选区。     

四川盆地下古生界页岩气藏形成条件与勘探前景

下古生界筇竹寺组和龙马溪组黑色页岩已被证实为四川盆地石炭系、震旦系等大中型气田或气藏的重要烃源岩,同时有迹象表明自身也具有形成页岩气藏的潜力。初步研究结果表明,筇竹寺组和龙马溪组黑色页岩均具有厚度大、区域分布广、富砂质、硅质和有机质的特征,且已见到大量油气显示和小规模油气流,具备形成页岩气藏的有利地质条件。四川盆地南部地区下古生界页岩气资源丰富,其中威远和自贡-泸州-永川２个区块可作为近期开展页岩气勘探开发的有利目标区,通过老井复查和加砂压裂测试,有望取得勘探突破。     

四川盆地下古生界页岩气资源前景预测

以石油地质学、油气地球化学等理论为依据,对四川盆地下古生界下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组富含有机质的暗色泥页岩的发育及分布作了分析。利用暗色泥页岩沉积厚度、总有机碳含量、有机质类型以及有机质成熟度4个指标对页岩气资源进行了初步评价,发现筇竹寺组和龙马溪组拥有巨厚的泥页岩沉积、较高的有机碳含量、良好的有机质类型以及十分重要的过成熟条件,从而推断出研究区具有丰富的页岩气资源,并进一步划分出研究区页岩气聚集的有利勘探区带。     

四川盆地川中古隆起及周缘下寒武统筇竹寺组页岩有机质石墨化区预测

有机质石墨化是造成我国部分地区页岩气勘探效果不佳的主要原因之一,目前关于有机质石墨化的程度、深度下限及导致有机质发生石墨化的主要地质原因尚不清楚。为此,以四川盆地川中古隆起及周缘下寒武统筇竹寺组为主要研究对象,利用电阻率测井响应和激光拉曼光谱分析法,对筇竹寺组页岩开展了有机质石墨化表征的电性特征研究;在此基础上,预测了页岩有机质石墨化的深度下限和分布范围,以期为页岩气勘探选区提供依据。研究结果表明:(1)川中古隆起高部位页岩电阻率测井曲线为正常扁平状特征,有机质拉曼光谱未出现G'峰,未发生有机质石墨化作用;(2)早寒武世内裂陷区5 200 m以深页岩电阻率测井曲线为低阻特征,拉曼光谱出现G'峰,Ro 3.5%,表明5 200 m以深的有机质已石墨化,但石墨化程度较长宁地区弱;(3)威远—资阳地区有机质石墨化深度下限值变化大(介于4 000～4 600 m),磨溪—高石梯地区有机质石墨化深度下限值较稳定(5 200 m左右)。结论认为:(1)四川盆地川中古隆起大部分地区筇竹寺组页岩的有机质已石墨化,不利于页岩气勘探;(2)威远—资阳、磨溪—高石梯等构造主体部位为非石墨化区,具有较好的页岩气勘探远景。     

四川盆地麦地坪组—筇竹寺组沉积充填规律及勘探意义

为进一步深化四川盆地下寒武统烃源岩的地质认识,弄清烃源岩层的沉积演化过程及天然气成藏规律,重点通过岩性特征、测井响应及地球化学示踪等分析,对下寒武统麦地坪组—筇竹寺组进行沉积旋回序列划分与对比,揭示烃源岩层系在绵阳—长宁裂陷槽及周缘不同区域的沉积充填规律,并结合各旋回有机碳含量探讨天然气勘探领域。研究结果表明:①裂陷槽区域麦地坪组—筇竹寺组沉积最为完整,典型井如GS17井、Z4井自下而上可划分出5个沉积旋回序列SC1、SC2、SC3、SC4和SC5,并依次对应于麦地坪组、筇一段、筇二段、筇三段以及筇四段;②裂陷槽周缘台地区域下部地层往往缺失而上部地层保留,典型井如GS1井、WT1井仅可识别出最上部的一个筇四段回序列SC5;③沉积旋回横向对比发现,麦地坪组与筇竹寺组一段、二段、三段主要分布在裂陷槽内,而筇四段则以广覆式分布为特征,进一步结合筇竹寺组沉积旋回有机质含量特征发现,筇一段至筇三段厚度大且有机碳含量相比最高;筇竹寺组天然气的勘探今后仍需紧紧围绕裂陷槽及周缘展开,且北斜坡将是下一步重点勘探区域。     

中上扬子区下寒武统麦地坪组—筇竹寺组烃源岩与含油气系统评价

下寒武统麦地坪组—筇竹寺组是扬子地区重要的烃源岩发育层位,对震旦系—古生界油气勘探具有重要意义。为明确四川盆地稀井区震旦系—寒武系勘探领域烃源条件,基于探井与露头样品系统分析、测井评价与地震反演,分层次、分层段刻画了麦地坪组—筇竹寺组烃源岩展布,厘定了以其为烃源灶的含油气系统边界,指出了有利勘探区带。(1)中上扬子区麦地坪组烃源岩总厚度主要为5～200m,优质烃源岩厚0～100m,局限分布于克拉通内部和边缘裂陷区。(2)筇竹寺组烃源岩总厚度主要为50～450m,优质烃源岩厚5～250m;筇竹寺组烃源岩具有“三段式”发育特征,优质烃源岩主要发育在筇一段和筇二段下部,筇三段主要为低有机质丰度的差烃源岩。其中,筇一段烃源岩厚10～300m,平面分布特点与麦地坪组烃源岩相似,为早寒武世海侵初期产物;筇二段烃源岩厚度为30～200m,在中上扬子克拉通广泛分布,为最大海侵期产物;筇三段差烃源岩厚数米至数十米,分布范围与筇二段相当。(3)中上扬子区麦地坪组—筇竹寺组烃源岩厚度分布受克拉通内部与边缘裂陷展布、同沉积断裂发育、震旦纪末期古地貌和后期剥蚀作用等多种因素控制。(4)下寒武统烃源岩生烃潜力巨大...     

中上扬子地区下寒武统富有机质页岩吸水特征及对页岩气勘探的指示意义

以中上扬子地区下寒武统富有机质页岩为研究对象,分别选取位于寒武系页岩气勘探突破区的湖北宜昌和四川威远2个地区的3个钻井/露头剖面（宜昌WPZK001井剖面、长阳露头剖面和威远W001?4井剖面）和目前勘探失利区的2个典型剖面（贵州开阳剖面和重庆酉阳剖面）共37件样品,开展岩石小柱体的吸水实验,并与四川盆地志留系龙马溪组富有机质页岩进行对比研究。结果表明：寒武系页岩气勘探突破区的下寒武统水井沱组/筇竹寺组富有机质页岩与四川盆地志留系龙马溪组富有机质页岩相似,其饱和吸水量主要受有机碳含量和石英含量的控制,表现出较好的正相关关系,而寒武系页岩气勘探失利区的下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩的饱和吸水量则与黏土矿物和碳酸盐矿物含量表现出弱的正相关关系,与有机碳含量和石英含量均无明显相关关系。这不仅指示了研究区下寒武统富有机质页岩发育孔隙网络特征,特别是有机质孔隙的发育,存在显著差异,同时也为从富有机质页岩矿物组成及其成因来源与孔隙发育耦合机制方面来探讨寒武系页岩含气性变化提供了新的研究思路。     

四川盆地页岩气开发指标与开发潜力分析

四川盆地志留统龙马溪组和寒武统筇竹寺组页岩气勘探前景乐观,但是目前研究资料相当缺乏,通过调研国外尤其是北美地区关于页岩气勘探开发方面的文献资料,分析了美国页岩气藏的开发规律,并将四川盆地内尤其是蜀南地区龙马溪组和筇竹寺组两套页岩的地质参数与美国页岩气藏进行了对比分析,再根据四川盆地页岩气特征,利用已投入开发的页岩气井资料类比美国页岩气开发规律,确定了四川盆地页岩气的单井初始产量、递减率等开发指标,并初步预测了页岩气的开发规模。     

四川盆地下寒武统筇竹寺组海相页岩气高产井突破与富集模式

多年来下寒武统筇竹寺组页岩气勘探开发进展缓慢,资201井获高产气流大大增加了该套页岩气规模商业化开发的信心,不同区域及层段富集规律差异及下一步勘探开发方向是筇竹寺组页岩开发面临的首要问题。以四川盆地57口钻井资料为基础,对多口重点井的古生物、沉积、储层等特征进行分析,详细剖析资201井的部署理论依据、筇竹寺组页岩气富集条件及下一步勘探开发方向。从地层研究入手,建立了筇竹寺组地层划分标准,明确筇竹寺组主体发育4套深水陆棚相的富有机质页岩((1)至(4)号层段),其分布受裂陷槽发育控制,裂陷槽内厚度最大。分析了页岩储层发育特征,指出储层压力、孔隙度、含气饱和度从下向上、从裂陷槽外到内呈现增大趋势,储层超压对页岩孔隙保存起到重要作用;基于此结合保存条件等建立了“多层异相、超压保孔”的页岩气超压差异富集模式,指出远离散失通道的超压孔隙发育区(层段)是页岩气富集有利区(层段)。文章指出资201井及周边是未来筇竹寺组页岩气增储上产的主要区域,资源量为8.06×10¹²m³;川西地区具有相当的开发潜力,资源量为0.72×10¹²m     

四川盆地北缘下寒武统页岩生物标志化合物特征及其地质意义

针对四川盆地绵阳-长宁拉张槽北段米仓山地区下寒武统筇竹寺组黑色页岩开展了系统的有机地球化学分析,以正构烷烃、类异戊二烯烃、萜类化合物、甾类化合物等生物标志化合物为重点,探究绵阳-长宁拉张槽的成因机理及沉积环境。扬子板块北缘下寒武统黑色页岩中的有机质主要来自低等浮游生物与细菌的共同贡献;盐度一定的情况下,分层的海水不仅为水体表层浮游生物的繁殖发育提供良好环境,还给厌氧的喜盐细菌的繁殖提供了有利条件;筇竹寺组黑色页岩中检测出的4-甲基甾烷为典型热液喷口微生物的分子化石,其产出为绵阳-长宁拉张槽的拉张成因提供了证据。据此构建了该区古海洋模型,甲烷氧化菌、硫酸盐还原菌等热液喷口微生物,不仅为有机质提供了生物来源,还促进了浅部水体藻类的繁殖,提高了古生产力。      

中上扬子地区下寒武统页岩气储层特征及勘探方向

为查明中国南方古老层系页岩储层孔隙特征及其影响因素,以中上扬子地区下寒武统页岩为例,采用岩石薄片、压汞-氮气吸附联合测定、氩离子抛光-扫描电镜、聚焦离子束扫描电镜和全岩X衍射等多种技术方法,系统开展页岩孔隙结构、类型及其影响因素研究;并基于页岩储层特征及页岩气形成地质条件,提出了下寒武统页岩气勘探方向。研究认为,下寒武统主要发育棚内拉张槽型、陆架边缘斜坡型及台地前缘斜坡型3种沉积成因类型富有机质页岩。棚内拉张槽型富有机质页岩孔隙以粒间孔和粘土矿物层间孔为主,其次为有机质孔;台地前缘斜坡型富有机质页岩主要以有机质孔和方解石粒内溶蚀孔为主;而陆架边缘斜坡型富有机质页岩以有机质孔为主,无机矿物质孔不发育。整体而言,下寒武统页岩孔隙发育受页岩矿物组成、有机质丰度、热演化程度及保存条件等多种因素控制。结合页岩气保存条件和探井油气发现等相关分析,建议下寒武统页岩气勘探在四川盆地内部应关注棚内拉张槽型页岩分布区,尤其是筇竹寺组上部的富有机质页岩段;而在四川盆地外部,应关注热演化程度适中、保存条件相对较好的台地前缘斜坡型和陆架边缘斜坡型页岩分布区。     

威远地区筇竹寺组页岩气成藏条件分析

利用威远地区筇竹寺组黑色页岩野外露头剖面实测资料及钻井岩心样品分析化验结果,从富有机质页岩的沉积展布特征、地球化学特征、岩石物性特征及页岩气保存条件等方面对川南威远地区下寒武统筇竹寺组页岩气的形成条件进行分析。结果表明:研究区筇竹寺组页岩沉积厚度较大,为200 m~300 m;有机质丰度高,平均为2.15%,成熟度较高,达到过成熟阶段,有机质类型以Ⅰ型为主,Ⅱ_1为辅;页岩中脆性矿物含量较高,以石英长石为主,黏土矿物含量中等,以伊利石为主,有利于页岩气的形成与富集。     

川东北下寒武统筇竹寺组稀土元素特征及其地质意义——以南江杨坝剖面为例

筇竹寺组是四川盆地重要的页岩气产层。为了揭示筇竹寺组优质烃源岩层段形成时期的物源区构造背景、物源特征及其沉积环境,选择四川盆地南江杨坝剖面出露较完整的下寒武统筇竹寺组系统采样,并对样品中稀土元素及微量元素进行分析。稀土元素分布模式及参数特征指示:整体上筇竹寺组物质来源较为一致,沉积物源区处于被动大陆边缘构造背景条件下,母岩以沉积岩和花岗岩混合为主,其中底部碳质页岩形成时期陆源碎屑中黏土矿物含量多。δCe与V/Cr参数指示:筇竹寺组底部形成于厌氧的水介质环境,中部—上部地层沉积时期属于贫氧—弱氧化的环境。      

四川盆地下寒武统筇竹寺组沉积地球化学特征与有机质富集机制

受构造—沉积分异影响,四川盆地不同地区下寒武统筇竹寺组沉积环境具有较大差异,前人针对不同区域筇竹寺组沉积地球化学特征差异性的系统性对比研究比较薄弱。通过收集整理前人公开发表的四川盆地筇竹寺组16口钻井、9条野外剖面地球化学数据,综合前人认识,针对四川盆地不同地区的筇竹寺组沉积地球化学特征进行对比分析,并探讨有机质富集机制,取得4点认识：(1)德阳—安岳裂陷槽北段较南段古水体环境更为还原,更有利于有机质的富集和优质烃源岩的形成与保存;(2)四川盆地北部由裂陷槽深水陆棚区到川东北浅水陆棚区,古沉积环境整体由缺氧向氧化过渡,而由川西南浅水陆棚到川中裂陷槽发育区、川西南浅水陆棚到川东南浅水陆棚,沉积水体则逐渐向更还原的环境过渡;(3)裂陷槽北段及中段整体反映出很高的古生产力水平,且四川盆地筇竹寺期广泛的热液影响背景为有机质富集提供了十分有利的条件;(4)裂陷槽北段及川西南浅水陆棚区筇竹寺组有机质丰度主要受古生产力强度影响,川东北和川东南浅水陆棚有机质丰度主要受控于古氧化还原环境,裂陷槽中段有机质丰度受古生产力和古氧化还原环境共同影响。研究成果对于深化四川盆地筇竹组沉积环境差异和烃源岩形成条件认...     

云南省下寒武统筇竹寺组页岩气地质成藏条件探讨

为系统评价云南省下寒武统筇竹寺组页岩气地质成藏条件,详细踏勘了18条地质剖面,测定了110个页岩样品的有机碳含量及镜质组反射率,利用X射线衍射技术测定了22个页岩样品的矿物成分,利用压汞、氮气吸附技术分析了9个页岩样品的孔渗特征,利用扫描电镜分析了页岩的孔隙类型。结果表明:筇竹寺组地表出露点位于滇东北、滇东及滇西北,西部和南部地区由于构造作用埋深大;筇竹寺组沉积期为大面积的陆表海环境,广泛发育的陆棚环境利于有机质富集,富有机质页岩具有"四高一厚一富"的特征,优质页岩厚度大(普遍大于30m),有机质丰度高(TOC平均大于2%),有机质类型主要为Ⅰ、Ⅱ1型,有机质热演化程度高,脆性矿物含量高(平均含量大于70%),孔隙发育,连通性好,最大吸附气量平均为3.755cm~3/g。与四川盆地及北美页岩相比,云南省筇竹寺组具有良好的页岩气成藏条件,可将筇竹寺组作为页岩气勘探目的层。     

四川盆地及其周缘页岩气勘探开发现状、潜力与展望

历经10余年的探索与发展,中国南方地区已全面进入中浅层海相页岩气规模效益开发阶段,综合评价四川盆地及其周缘页岩气勘探开发潜力和发展前景,是关乎四川盆地能否建成"天然气大庆"的关键。为了给下一步的页岩气勘探开发提供理论支持,通过系统总结四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气勘探开发理论和成效,分析了中国南方页岩气勘探开发现状与潜力,预判了未来的发展前景。研究结果表明:①川南地区4 500 m以浅五峰组—龙马溪组海相页岩的页岩气资源量为3.7×10~(12)m~3,其中可采储量超过2×10~(12)m~3,具备建成1 000×10~8m~3页岩气年产规模并稳产10年以上的开发潜力,中国石油天然气股份有限公司迄今已累计提交页岩气探明地质储量1.061×10~(12)m~3,并建成百亿立方米年产量页岩气大气区;②渝东北—鄂西地区、川西南—滇东北复杂构造区五峰组—龙马溪组海相页岩的页岩气资源潜力较好,亦具有良好的勘探开发前景;③四川盆地及其周缘具有三套后备页岩气层系,即下寒武统筇竹寺组海相页岩、上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩和下侏罗统自流井组陆相页岩,其中筇竹寺组海相页岩在绵阳—长宁拉张槽内优质页岩厚度较大、压力较高、孔隙较发育,是下一步页岩气勘探开发的重点,而川中—川东北地区自流井组大安寨段陆相页岩也具有一定的页岩油气勘探开发潜力。