湘西北复杂构造区下寒武统页岩含气性及主控因素分析——以慈页1井为例

我国南方地区广泛发育厚度大、有机质含量高的下寒武统海相页岩,但影响页岩含气性的主控因素仍不明确。湘西北复杂构造区下寒武统牛蹄塘组页岩沉积厚度大且埋深适中,在优选出的慈利景龙桥向斜内钻探的页岩气参数井——慈页1井,富有机质泥页岩厚度为149 m,对岩心进行取样,并开展了总有机碳含量、镜质体反射率、矿物成分、储集物性等测试分析,揭示了牛蹄塘组页岩总有机碳质量分数平均为4.83%,底部总有机碳质量分数大于3.0%的连续优质页岩厚达37 m,页岩镜质体反射率（R_o）平均为3.28%。采用岩心直接解吸法测得牛蹄塘组页岩总含气质量体积为0.859 m³/t,天然气成分中甲烷质量分数平均为78.23%。通过分析湘西北慈利地区构造演化特征,并将慈页1井与周边钻遇的下寒武统页岩钻井关键参数进行对比,阐明影响湘西北地区下寒武统页岩含气性的主控因素为构造保存条件和页岩演化程度。南方雪峰山隆起、黄陵背斜和汉南古陆等古隆起周缘基底稳定,构造保存条件较好,页岩成熟度相对较低,是未来复杂构造区页岩气勘探的重点地区。     

湖南常德地区牛蹄塘组页岩特征及含气性

下寒武统牛蹄塘组是常德地区重要的页岩气勘探层位之一,岩石类型主要为富炭硅质页岩、炭质页岩和石煤。以单井地质分析为基础,结合区域地质和露头资料,对常德地区牛蹄塘组黑色页岩有机地球化学、岩矿组成、储集空间类型、力学性质、含气性等进行了研究。该区牛蹄塘组地层相对稳定、分布范围广、页岩厚度大、有机碳含量高、有机质类型好、热演化程度高,孔隙和微裂缝发育,比表面积大、吸附气能力强,脆性矿物含量较高,具备良好的可压裂性。CY1井揭示牛蹄塘组页岩厚度大,含气量达到0.5~2.1m3/t,具有良好的储集条件。综合研究认为常德地区牛蹄塘组具有较好的页岩气勘探潜力。     

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件

基于上扬子地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩的野外露头、钻井、岩心等资料,通过显微薄片、扫描电镜及X-衍射、压汞分析、等温吸附等多项实验测试分析,以牛蹄塘组黑色页岩的地层、岩石学、地球化学、地球物理和页岩含气性等为重点,对上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩气形成的成藏条件与特征进行了初步探索。研究表明上扬子地区下寒武统牛蹄塘组以浅水-深水陆棚沉积环境控制富有机质页岩的发育,沉积厚度一般在50~300 m;有机碳含量在1.5%以上,有机质成熟度达到高-过成熟阶段;富有机质页岩脆性矿物丰富、粘土矿物演化程度高,以伊利石稳定矿物为主,不含蒙脱石;多种孔隙类型及裂缝发育,可为页岩气的赋存提供良好储集空间;富有机质页岩含气量达到了页岩气商业开发下限2.0 m³/t。综合各种成藏条件,认为资阳-自贡一带、黔北和渝东南-湘鄂西地区为页岩气有利勘探区带。     

贵州下寒武统牛蹄塘组页岩储层特征及其分布规律

为合理评价贵州省下寒武统牛蹄塘组页岩气的资源开发潜力,利用野外地质调查及页岩气井勘探成果资料,结合钻井岩心样品测试、现场解吸及等温吸附实验等分析结果,研究了牛蹄塘组页岩储层发育的特征及其分布规律。结果表明:1该区牛蹄塘组页岩主要分布于黔北、黔中及黔南—黔东南地区,岩性主要为含粉砂—粉砂质、碳质泥岩页岩;2牛蹄塘组页岩干酪根以腐泥型和偏腐泥混合型为主,生烃能力较强,有机碳含量介于0.7%~14.6%,有机质成熟度较高(Ro普遍大于2.5%),处于过成熟演化阶段;3牛蹄塘组页岩脆性矿物含量高,黏土矿物以伊利石和伊蒙混层为主,具较好的破裂潜力,页岩孔隙度中等,渗透率极低,且两者呈线性负相关关系;4黔北西部、黔中地区牛蹄塘组页岩气富集区主要位于毕节—大方—黔西一带,含气量范围为1.5~2.5m3/t,黔北东部、黔东地区牛蹄塘组页岩现场解吸气量整体较好,而黔南、黔东南地区页岩气富集区位于丹寨—麻江—黄平一带,含气量范围为0.01~1.13m3/t。     

黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩特征研究

通过对永凤1井牛蹄塘组页岩进行岩心观察、场发射扫描电镜（FE-SEM）、全岩矿物X衍射定量分析等实验测试,研究了牛蹄塘组岩性、矿物组成、有机地球化学、孔隙类型及页岩脆性特征。研究结果表明：牛蹄塘组上段岩性以碳质页岩为主,下段以硅质页岩为主;页岩矿物主要由石英和黏土矿物组成,含少量碳酸盐、长石及黄铁矿;总有机碳（TOC）平均含量为5.97%,有机质成熟度高（R_o平均为1.99%）,含气量平均为0.99 m³/t;页岩孔隙类型为微孔隙-裂隙型,孔径主要为纳米孔（0.1～350.0nm）。该井初步揭示了黔北地区下寒武统牛蹄塘组具有良好的页岩气资源勘探和开发潜力,且页岩脆性指数大于60%,有利于后期压裂开采。     

渝东南渝科1井下寒武统富有机质页岩发育特征与含气量

渝东南地区广泛发育下古生界海相页岩,具有发育范围广、厚度大、埋藏深度较浅、有机质丰度高等特点。渝科1井位于四川盆地东南部外缘,揭示了渝东南地区富有机质页岩的发育特征和含气特点。该井钻揭下寒武统牛蹄塘组页岩层总厚50.2 m。研究表明:牛蹄塘组页岩具有有利的页岩气成藏条件,有机碳含量平均值为5.63%,成熟度(R_o)主体分布在3%左右。利用测井数据、等温吸附实验、线性回归等多种方法对页岩含气量进行分析和计算,得到牛蹄塘组页岩总含气量在1.0～3.5 m³/t。渝科1井揭示了渝东南地区发育的牛蹄塘组富有机质页岩具有高有机碳含量、高成熟度、高含气量的特点,该地区具有较大的页岩气资源潜力。     

鄂西下寒武统牛蹄塘组页岩特征及页岩气富集主控因素

综合大量野外露头、钻井、气测录井、地震、岩石矿物学分析、有机地球化学以及现场解吸等数据，对鄂西宜昌—秭归地区下寒武统牛蹄塘组黑色含气页岩特征、岩石物性、矿物成分、孔隙结构和含气性等地质特征进行了系统研究，并对页岩气富集主控因素进行了初步探讨。鄂西宜昌—秭归地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩主要以深水陆棚沉积为主，TOC含量平均值约3.2%，有机质处于过成熟阶段，矿物成分富含碳酸盐矿物，石英次之。页岩有机质孔隙和微裂缝发育，现场解吸及气测录井均显示含气性较好，且页岩单层有效厚度和总厚度越大，页岩含气性越好。      

湘西北常页1井下寒武统牛蹄塘组页岩气聚集条件及含气特征

为评价湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气聚集条件及含气性,优选并实施钻探了湖南省第一口以牛蹄塘组为目的层段的页岩气参数井--常页1井,累计揭示了牛蹄塘组黑色页岩层系真厚度674.5 m,是目前中国单井钻遇的最大厚度黑色页岩层系。通过岩心样品有机地球化学、岩石矿物学、储层物性等实验分析,认为常页1井牛蹄塘组黑色页岩具有机碳含量高（平均为3.9%）、成熟度适中（等效R_o平均为2.6%）、脆性矿物含量高（石英含量平均为50.1%）、黏土矿物含量低（平均为32.4%）、低孔低渗（孔隙度、渗透率平均分别为1.7%、1.32×10^-3mD）、中小孔及裂缝发育的特征,具有良好的页岩气聚集条件。岩心现场解析实验和等温吸附实验都显示出常页1井具有良好的含气性,且整体上含气量随深度的增大而增加,其中井段1 100~1 250 m的黑色页岩段平均有机碳含量高达10.1%,现场解析总含气量为0.5~2.1 m³/t,等温吸附含气量为3.7~6.4 m³/t,是该井页岩气发育最有利的深度,显示出以常页1井为代表的湘西北牛蹄塘组具有良好的页岩气勘探开发潜力,鉴于其沉积厚度巨大,应优先对牛蹄塘组中下部黑色页岩进行勘探开发。     

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。     

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。     

黔东南地区岑巩页岩气区块勘探潜力

上扬子地台页岩气资源丰富,特别是下寒武统牛蹄塘组勘探潜力巨大。岑巩页岩气区块位于上扬子地台牛蹄塘组主要页岩气富集区,其页岩气勘探潜力亟待深入和准确评价。运用地层对比、储层分析和烃源岩地球化学分析等手段,结合前人研究成果,对岑巩页岩气区块的构造、储层和烃源岩特征进行了系统研究。通过上述研究,厘定了研究区牛蹄塘组地层的分布范围、储层物性、烃源岩厚度等参数及其分布特征,结合岑页1井含气量测试结果,进一步计算了该区块的资源量。结果表明,岑巩页岩气区块牛蹄塘组有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ₁型;烃源岩有机质含量高,平均为3.38%;计算镜质体反射率平均为3.56%,达到成熟晚期阶段;储层具有低孔-超低渗、高比表面积特征;区块的可采资源量达71.94×10⁸ m³。由此可认为,岑巩页岩气区块具备了较好的烃源岩、储层、埋藏条件,可采资源量大,可以选择该区块的民和、羊桥和大坪等有利地区进行下一步的勘探和评价工作。     

渝东南地区海相页岩有机质孔隙发育特征及演化

页岩气在储层内的有效赋存及渗流由有机质孔隙决定。由此,以渝东南地区下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度典型富有机质黑色海相页岩为研究对象,使用电子显微镜观察2套页岩层位的有机质孔隙结构。结果表明：龙马溪组页岩有机质孔隙主要发育在焦沥青内部,而固体干酪根内仅发育少量直径较小的有机质孔隙;牛蹄塘组页岩的焦沥青和固体干酪根均不发育有机质孔隙;2套页岩的总有机碳含量、全岩矿物组成及干酪根类型均具有相似特征,但牛蹄塘组页岩的热成熟度要远高于龙马溪组页岩,且已达到变质期,其固体干酪根和焦沥青的物理化学性质均趋近于石墨,导致其有机质内部不发育孔隙。过高的热成熟度不利于页岩中有机质孔隙的保存,所以渝东南地区下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度海相页岩气的勘探开发应重点寻找热成熟度低于3.5%的地区。     

黔南坳陷下寒武统页岩气成藏条件与有利区带评价

页岩气是一种非常规天然气,主要以吸附或游离状态存在。黔南坳陷早寒武世经历被动大陆边缘裂陷盆地演化阶段,沉积了一套海相黑色页岩。通过野外露头、钻井及地球化学等资料,认为黔南坳陷下寒武统牛蹄塘组(渣拉沟组)有机质丰度高(TOC值为2.0%~3.5%)、热演化程度高(RO值为1.3%~3%)、厚度大(最厚可达350 m)、微裂缝发育、埋深适中,具有形成页岩气藏的优越条件。选定页岩气相关评价指标,认为黔南坳陷贵阳—独山一线以东的东北部地区为下寒武统牛蹄塘组页岩气勘探的有利区带。     

湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩含气性影响因素分析

湘西北地区下寒武统牛蹄塘组发育了一套富有机质泥页岩,其分布稳定且厚度较大,在桑植石门复向斜一带埋深大,保存较完整。牛蹄塘组页岩气富集甜点区的页岩气质量体积为 1.48～8.75 m³/t,具有很好的工业开发价值。 有机碳含量既决定了页岩气的资源潜力,同时也影响页岩气的吸附和存储能力。对牛蹄塘组页岩气的研究认为：储集空间主要可分为原生晶间或粒间微孔隙、有机质微孔隙、不稳定矿物溶蚀孔、构造裂缝和解理缝等 5 种成因类型;页岩气较易发生吸附和解吸作用,吸附态气所占较大比例;页岩气存储状态主要受有机碳含量和储集空间类型的综合影响;高过成熟富有机质页岩生成的天然气在较好的保存条件下仍然可以聚集并成藏;温压条件、埋藏深度和矿物组成等对页岩含气性的影响均相对较小。     

中扬子鄂西地区牛蹄塘组页岩储层特征及含气性研究

下寒武统牛蹄塘组为鄂西地区重要的页岩气勘探目的层之一,针对牛蹄塘组页岩储层及含气性特征研究薄弱的现状,利用钻井及地层剖面资料,对研究区岩石地层及沉积相、页岩埋深及厚度、地球化学特征、储层物性及含气性特征进行综合分析。研究表明:鄂西地区牛蹄塘组依据岩性特征可以分为2段;研究区主要发育浅水及深水陆棚相,以深水陆棚相分布面积最广,兴山县—宜昌市发育3个水下隆起;页岩厚度中心主要分布在来凤县—恩施市及神农架2个地区,厚度可达200.0 m以上;牛蹄塘组由下至上TOC逐渐降低,高值区主要分布在咸丰—鹤峰一带,总体上TOC以大于2.00%的高及特高级别为主,R_o为2.0%～3.5%,以高成熟为主;矿物组分以黏土矿物及石英为主,黏土矿物由下至上逐渐增多;牛蹄塘组主要为低孔特低渗储层类型;牛蹄塘组由下至上呈现含气量先急剧变大再缓慢降低的趋势,含气量峰值位于牛蹄塘组一段下部,含气性较好的地区位于黄陵背斜东南翼。综合研究认为,鄂西地区牛蹄塘组勘探有利区主要位于深水陆棚相内的宽缓背斜翼部、且远离区域断裂带的地区。研究结果可为鄂西地区牛蹄塘组页岩气勘探井位部署提供参考依据。     

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。