渝东南盆缘转换带常压页岩气地质特征及富集高产规律

四川盆地东南部及其盆缘转换带(以下简称渝东南盆缘转换带)是中国常压页岩气勘探的热点地区。为了总结该区页岩气地质特征及其富集高产规律,利用物探、钻井、测井及分析测试等资料,从沉积建造、构造改造、生产特征等方面分析了该转换带南川—武隆地区的页岩气地质特征,并与焦石坝区块的超压页岩气进行对比,探讨了该转换带常压页岩气的富集高产主控因素和成藏模式。研究结果表明:(1)相对于焦石坝区块,该转换带页岩孔隙度偏低、微裂缝更发育、吸附气占比高、两向应力差异大、地温梯度较低、地层压力系数低、初期产液量大、返排率高;(2)该区常压页岩气富集高产主要受富碳富硅富笔石页岩、有机孔隙和构造应力场"三因素"的控制——受深水陆棚相控制的富碳富硅富笔石页岩是页岩气富集的基础,有机孔隙是页岩气富集的主要控制因素,构造应力场是页岩气高产的关键因素;(3)该转换带常压页岩气可分为背斜型、向斜型、斜坡型、逆断层断下盘型等4种成藏模式,并明确了不同模式页岩气富集高产特征。结论认为,该研究成果丰富了常压页岩气富集高产地质理论,为复杂构造区常压页岩气的勘探开发提供了支撑。     

常压页岩气形成机制、分布规律及勘探前景——以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

常压页岩气藏的压力系数和含气量较低,地层能量较弱,具有中-低丰度、中-低品位、资源总量大和储量规模大等特征。中国南方常压页岩气藏分布广泛,具有良好的地质背景与富集条件,但其类型、形成机制和富集规律不明。基于页岩气勘探开发实践和地质解剖,探讨了四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组常压页岩气藏的类型、形成机制、分布特征和富集规律,提出了常压页岩气藏勘探开发的前景与技术对策。研究认为,常压页岩气藏主要包括优质页岩缺失/减薄型、早期逸散型、断裂破坏型和残留向斜型4种类型。常压页岩气藏的分布与富集明显受构造作用控制。通过对常压页岩气藏的类型、特征和形成机制等综合分析,认为残留向斜型常压页岩气藏为目前最有利的勘探开发类型。地质评价中应聚焦在靠近盆地、抬升时间晚、残留向斜面积大、远离深-大断裂且裂缝封闭时间早的地区开展研究,优选靠近向斜核部、构造稳定、相对高压力系数和埋深适中的区域开展页岩气勘探开发。技术对策上,建议钻井上采用低泥浆密度钻井液,压裂上采取少段多簇、大排量、中等液量和高砂量,以此来实现经济有效的体积改造。该研究成果将为常压页岩气的地质评价和勘探实践提供参考。     

川南地区典型页岩气藏类型及勘探开发启示

川南地区是中国页岩气勘探开发的热点地区,页岩气藏类型种类多、资料丰富。为总结该区基本地质特征及富集高产规律,利用大量地震、钻井、测井及分析化验等资料,从沉积作用、构造变形、保存条件等方面分析了页岩气藏关键地质因素,并剖析典型页岩气藏类型特征、富集条件差异及其勘探开发启示。研究表明：(1)沉积作用整体控制了五峰组—龙一₁亚段页岩地层厚度、储层品质与厚度;(2)构造变形对页岩气藏的影响体现在构造样式、埋深、地应力场、天然裂缝发育特征等方面;(3)页岩气藏保存条件受构造改造强度、沉积作用、埋深等多因素影响;(4)川南地区页岩气藏可分为斜坡型、向斜型、低陡背斜夹宽缓向斜型及箱状断背斜型等4种类型,不同类型气藏的地质特征、富集条件存在差异;(5)针对不同类型页岩气藏的地质与工程特征开展分析,并提供相应技术对策,有助于提高单井产量与页岩气产能建设。该研究成果丰富了四川盆地页岩气富集高产理论,为其他区域页岩气藏的规模效益开发提供了技术参考。     

川南深层页岩气富集高产主要地质因素分析——以威荣页岩气田为例

位于四川盆地南部低陡构造带白马镇向斜的威荣页岩气田,是中石化继涪陵页岩气田之外的第二大页岩气田,亦是一个盆内埋深大于3 500 m的深层页岩气田,其盆内“连续型”富集模式有别于盆缘涪陵页岩气田“构造型”模式。为了找准盆内深层页岩气富集高产的主要地质因素,开展相关科研攻关,对于突破埋深大于4 000 m的深层页岩气勘探开发瓶颈大有裨益。为此,通过开展沉积微相、地球化学、储层特征、构造演化等地质综合研究,明确了该区深层页岩气形成地质条件以及富集规律。研究结果表明：威荣页岩气田深水陆棚富有机质硅质页岩储层具有高孔、高TOC、高含气量、高硅、高脆、低黏土（“五高一低”）特征,其优良的地质条件、超高压的地层压力系数、发育的纹层及层理缝是深层页岩气富集高产的重要因素,其富集规律体现出动、静结合的“历史主线式”概念,主控因素具有“优相控源、适演控位、良存控富”三元控藏特点。     

复杂构造区高演化程度海相页岩气富集高产地质主控因素分析——以涪陵地区龙马溪组为例

涪陵地区下志留统龙马溪组发育一套富有机质泥页岩,近年来勘探证实为一套优质含气页岩储层。该套含气页岩与北美主要页岩层存在明显的差异,具备热演化程度高、孔隙结构复杂,经历多期构造运动等特征,明确该套含气页岩层系的页岩气富集高产主控因素对于国内外同类型页岩层系的页岩气地质及开发评价工作具有十分重要的意义,研究重点从微观与宏观两个角度出发,对该套含气页岩层系页岩气富集高产主控因素进行了剖析,提出了"三元控藏"、"五元控产"的页岩气富集高产主控因素,初步明确有利的沉积相为页岩气富集高产提供了物质基础,适中的热演化为页岩气成藏提供了丰富的储集空间和充足的气源,良好的保存条件为页岩气的富集提供了有效保障,良好的改造条件为页岩气高产提供了有效的渗流体系。     

中国页岩气勘探开发理论认识与实践

基于四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质页岩分布规律、优质页岩表观特征、页岩储集层微观特征、保存条件与页岩气富集、可压裂性等方面的分析,对中国页岩气勘探开发理论认识进行总结,并对未来中国页岩气勘探开发提出针对性建议。四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气重要的地质认识可总结为以下几个方面:沉积环境和沉积过程控制了富有机质页岩分布;"甜点段"优质页岩具备高有机碳含量、高脆性、高孔隙度、高含气性的特征;有机质孔隙是页岩气富集的重要储集空间;保存条件是复杂构造区页岩气地质评价的关键因素;页岩气属"人工气藏",可压裂性评价是获得高产的核心;纳米级储集空间与赋存状态决定了页岩气具有特殊的渗流特征。对中国页岩气产业的发展建议:(1)加大基础研究,实现页岩气地质理论体系的新突破;(2)强化勘探实践,形成多层系全方位新发现;(3)研究开发生产规律,建立页岩气开发新模式;(4)创新思维,攻关新技术;(5)探索管理创新,形成页岩气发展新机制。     

涪陵页岩气田富集高产主控地质因素

在前期对南方海相页岩气富集规律认识的基础上,应用涪陵页岩气田的勘探开发资料,详细论述了涪陵页岩气田富集的主控因素及其相互关系,对海相页岩气"二元富集"理论认识有了进一步的思考。气田富集的基础首先在于气体的生成和储集,研究区深水陆棚页岩气储集层具有"高TOC、高孔隙度、高含气量、高硅质"四高特征,生烃强度高,有机质孔发育,有利于储集层改造,是涪陵页岩气"成烃控储"的基础。保存条件对页岩气的形成和富集至关重要,良好的页岩顶底板从页岩生烃开始就能有效阻止烃类纵向散失而滞留聚集,后期构造作用的强度与持续时间决定了页岩气保存条件,保存条件好是页岩气"成藏控产"的关键地质因素,页岩储集层含气性好、孔隙度高,地层(超)高压,有利于形成页岩气富集高产区。     

桂中坳陷下石炭统黑色页岩发育特征及页岩气勘探潜力

位于广西壮族自治区中部的桂中坳陷石炭系具有较好的页岩气勘探前景,但优质页岩的分布、品质和勘探潜力不清制约了该区页岩气的勘探成效。为了指导该坳陷石炭系页岩气的勘探,以下石炭统鹿寨组页岩为研究对象,利用该坳陷及周缘野外露头、钻井录井、分析测试等资料,对页岩地层的分布特征、有机地球化学特征、储集特征、保存条件等进行了系统研究,落实黑色页岩发育特征,总结优质页岩展布规律,分析页岩气勘探潜力,圈定勘探有利区带。研究结果表明:(1)桂中坳陷鹿寨组页岩以深水陆棚相沉积的碳质页岩、硅质页岩为主;(2)鹿寨组优质页岩厚度介于20～60 m,有机碳含量高、有机质类型好、有机质成熟度适中、脆性矿物含量高、储集物性较好、有机质孔隙发育;(3)柳城斜坡和宜山凹陷发育良好的区域盖层和顶底板,构造变形程度较弱,抬升剥蚀作用较弱,远离走滑性质较强的逆断层,具有良好的保存条件;(4)该坳陷早期地表构造所钻浅井气显示丰富、多口井获得天然气流,揭示了较好的页岩气勘探前景。结论认为,柳城斜坡带、宜山凹陷埋藏深度较大的宽缓向斜是该坳陷页岩气勘探的有利区。     

中扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏关键地质因素

中国南方中扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组具有较好的页岩气勘探前景,但目前对于该区复杂的地质条件及页岩气勘探开发潜力的认识尚不够全面,制约了其勘探成效。为了揭示该区五峰组—龙马溪组页岩气富集的主控因素,以单井储层综合评价为基础,结合钻井、测井、岩心、露头及分析测试数据,对五峰组—龙马溪组黑色页岩的沉积环境、储层发育特征及保存条件等页岩气关键富集条件进行研究,并与四川盆地焦石坝和长宁等页岩气主产区块进行对比。研究结果表明:①该区富有机质页岩段形成于五峰组—龙一3亚段沉积期,为深水陆棚沉积,厚度介于15～39 m,由南至北逐渐增厚;②优质页岩段储层岩石相类型以硅质页岩相为主,孔隙度介于1.60%～7.44%,储集空间以有机孔为主、连通性较好,总有机碳含量高,有机质类型为腐泥型—偏腐泥混合型,热演化程度高,含气性较好,可压裂性好;③当阳复向斜内地层保存较好、产状平缓、断裂发育少、顶底板厚度大且分布稳定,页岩气保存条件较好;④较之于长宁、焦石坝等区块,中扬子地区具有埋藏深、两向应力差较大和地层压力系数较低的特点。结论认为,该区五峰组—龙马溪组具有较好的页岩气富集条件,具备进一步开展勘探工作的潜力;但其高应力差、大埋深和相对较低的压力系数也给后期的页岩气经济开发和规模上产带来了挑战。     

渝东南复杂地质区页岩气勘探潜力

页岩有效储层厚度大、富含有机质、含天然气量高、保存条件好和便于施工作业的地貌是国内外勘探开发页岩气的主要地质条件。重庆市东南部地区下志留统龙马溪组-上奥陶统五峰组页岩层已钻获页岩气,根据国内外勘探开发页岩气地质条件对比,该区位于四川盆地东南缘,历经多期构造运动,断层极其发育,地层遭受剥蚀严重,页岩层埋藏浅,保存条件差,有效页岩层薄,含气量低,为典型的复杂地质区。系统分析了页岩气地质条件,认为局部地区具有形成页岩气藏的地质条件,提出复杂地质区背斜两翼地层倾角不大、向斜、断层不发育区等地区仍具页岩气勘探潜力。     

四川盆地东南缘海相页岩气保存条件及其主控因素

中国南方构造运动复杂,海相泥页岩热演化程度高,保存条件的好坏是该区页岩气能否富集高产的关键因素。为此,根据近年来四川盆地东南缘志留系页岩气的勘探实践,分析了页岩气与常规气在保存条件上的差异性:优越的顶底板条件是页岩气保存的基础;页岩气具有的自封闭性和纵、横向渗透率2~8倍的差异性,决定了侧向扩散是页岩气的基本散失通道,下寒武统底部的不整合面使其保存条件变差,断层的切割会加速页岩气的散失。同时分析了该区页岩气保存条件的主控因素及判别指标,研究认为:①构造改造强度是页岩气层保存条件的主控因素,构造样式宽缓、盖层连续、有背斜背景的构造更有利于页岩气的富集,而抬升时间较晚的封闭演化环境则有利于页岩气的保存;②在断层不发育或断层封闭性较好或断层封挡的断下盘区域、相对远离露头区或地层缺失带,页岩气能较为有效的被保存;③压力系数是保存条件的综合判别指标,该区地层的压力系数与页岩气的产量呈对数正相关关系,储层高压—超高压是页岩气保存条件好的表征;④川东南地区盆内区域,除邻近剥蚀区和地层缺失线的区域外,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组压力系数总体高(最高达2.25),保存条件较好,而向盆缘和盆外方向压力系数逐渐降低,保存条件变差。     

川东南盆缘复杂构造区深层页岩气富集特征

以川东南盆缘复杂构造区南川地区为研究对象,基于钻井、实验分析测试等资料,开展深层页岩气富集特征研究,重点讨论地层温度、地层压力等成藏环境变化对深层页岩气富集的影响作用。研究认为：(1)优势沉积相带是页岩气藏成烃的基础,研究区五峰组—龙马溪组一段形成于深水陆棚沉积环境,优质页岩发育,具备形成页岩气藏的良好物质条件。(2)有机碳含量控制纳米级有机质孔隙的发育程度,高压—超高压环境有利于孔隙的保持,对改善深层页岩物性发挥积极作用。(3)深层页岩气具有高温、高地应力的典型地质特征。温度较压力对页岩吸附能力的影响更为明显,深层页岩气赋存方式以游离气为主;高上覆地层压力导致页岩渗透率呈指数下降,页岩气运移能力显著减弱,逸散程度降低,有利于页岩气原位聚集。(4)温度、压力变化对气体扩散作用影响复杂,高温会增大气体的扩散系数,加剧气体的运移和逸散,而高压可以减缓或抑制气体的流动,有利于页岩气保存。(5)埋深与压力系数呈现一定的正相关性,埋深对向斜型页岩气藏压力系数的影响作用显著,表明深层向斜型页岩气保存条件趋好。埋深较大的残留向斜核部、凹中隆、有反向逆断层遮挡的斜坡区是复杂构造区页岩气勘探的有利目标。     

昭通示范区页岩气富集高产的地质主控因素

昭通页岩气示范区具有"强改造、过成熟、杂应力"特征,页岩气富集高产控制因素复杂。为实现页岩气规模高效勘探开发,应用昭通页岩气示范区实际勘探开发资料,系统总结了昭通页岩气田富集高产的地质主控因素,认为：①海侵体系域富碳高硅页岩为页岩气的富集提供物质基础。海侵体系域的贫氧-厌氧的深水环境,沉积速率慢,硅质生物繁盛,有利于富有机质页岩的形成与保存。海侵体系域（五峰组-龙马溪组一段1亚段3小层）富碳高硅页岩,有机质孔和微裂缝发育,吸附能力和含气性强,且可压性好。②适当的后期构造改造与高压封存箱的有效保存是富集高产的关键。昭通示范区北部中生界复向斜位列构造转换带,改造强度适中,3组方向最大主应力汇聚的复向斜槽部,网状缝发育,具有多元汇聚成藏优势。前期良好的顶底板封盖所形成的高压封存箱,在晚期适度抬升中得以有效保存。以昭通示范区页岩气富集主控因素为指导,优选龙马溪组一段1亚段1小层-2小层为甜点层段,其北部的黄金坝、紫金坝、云山坝及大寨区块为页岩气富集区,后期构造改造强度不同则导致了不同构造部位甜点区页岩气富集高产的差异性。     

中国南方海相浅层页岩气富集条件及勘探开发前景

中国南方浅层—超浅层页岩气分布广泛,资源量丰富。昭通页岩气示范区太阳页岩气田是率先突破且成功进行商业开发的整装规模浅层页岩气田。基于太阳气田的沉积地层条件、源-储条件、构造保存条件对其页岩气的富集成藏条件进行分析,总结了太阳地区浅层山地页岩气田的"四元"富集成藏规律,即沉积烃源条件好、优质页岩气储层条件好、储层体积压裂工程条件好、封存赋存条件好,其中,优质页岩气产层的主体岩相为深水滞留陆棚相沉积的富有机质生物硅质页岩。通过对太阳页岩气田的构造地质与成藏地质条件进行深入分析,结合气藏工程的认识,针对太阳背斜和海坝背斜建立了二者整体受"岩性岩相、储集孔隙、天然裂缝、构造应力、晚期泄聚"耦合机制控制的浅层—超浅层页岩气"自生自储+外源补给"复合型成藏模式,该模式是对太阳背斜工区"三维封存体系"浅层页岩气成藏模式的继承和发展。进一步地,通过优选有利区并明确资源情况,展望了中国南方浅层页岩气的资源前景。在昭通页岩气示范区,五峰组—龙马溪组一段1亚段Ⅰ+Ⅱ类储层整体较厚(平均厚度达30.1 m),在落实优质页岩储层分布的基础上,优选有利区面积超过550 km²,探明页岩气地质储量超过2 500×10⁸m³。此外,在四川盆地外围的东缘、南缘其他残留构造坳陷区,有20余口钻井展示出较好的浅层页岩气潜力,总资源量预计可达10×10¹²m³,这预示着在中国南方四川盆地外缘复杂构造残留坳陷区,浅层页岩气具有非常好的勘探开发前景。     

压力演化对页岩气储层的控制作用——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

中国南方海相页岩气勘探开发的实践表明，地层压力对于页岩气的保存及勘探开发具有重要的影响。为了进一步明确压力演化对页岩气储层演化的影响，以四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例，依据岩相、物性、孔隙结构、包裹体分析与页岩微观特征等资料，研究了压力演化对页岩气储层的控制作用。研究结果表明：①页岩气储层物性与孔隙结构受岩相、埋深与压力演化的共同控制，孔隙压力超压对埋藏压实具有抑制作用，总体上有利于页岩有机孔的保持和物性向好；②泄压期次与泄压强度影响了五峰组—龙马溪组不同岩相页岩的差异演化对高应力敏感性黏土质页岩的影响尤为显著，而对硅质页岩的影响则较低；③区域抬升与泄压时期晚、泄压时期短和泄压强度低最有利于有机孔的保持和页岩气储层物性向好；④盆内深层页岩气泄压程度低，保存条件优越，储层物性普遍优于盆缘常压—超压区，富有机质硅质页岩与黏土质页岩均具有较好的储集性能；⑤盆缘常压区泄压程度较高，富黏土质页岩储集性能降低，封盖性增强，并逐渐演化为直接盖层。     

渝东南武隆向斜常压页岩气形成与演化

为了研究渝东南武隆地区常压页岩气的形成与演化,利用研究区页岩气钻井数据,综合运用岩石薄片观察、氩离子抛光扫描电镜分析、构造平衡剖面及埋藏史分析等多种实验方法与分析技术,并基于“动态保存”四要素（沉积-埋藏-生烃-抬升）对常压页岩气富集主控因素进行了分析。研究表明：武隆地区常压页岩气形成与演化受控于3个关键因素。①五峰组-龙马溪组沉积岩性组合为页岩气形成供烃供储供保,深水陆棚相形成区域上分布稳定的优质页岩,是良好的烃源基础,上部厚层页岩封盖使生成的烃类有效保存。②有机质孔为页岩气提供了储集空间,内部复杂的孔隙形态改善了页岩的渗透性,与有机质伴生的脆性矿物一定程度上减弱了压实作用对有机质孔的影响。③构造作用直接影响页岩气规模。构造作用导致页岩中气体运移散失,武隆向斜五峰-龙马溪组沉积后经历了持续深埋并达到生烃高峰,之后发生了大规模的抬升,生成的烃类部分散失,使储层压力降低,形成常压（地层压力系数0.8~1.2）页岩气。     

鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气成藏条件研究现状与展望

海陆过渡相页岩是页岩气勘探的重要接替领域。与海相页岩相比,海陆过渡相页岩层段岩石类型多样、厚度分布不稳定、有机质丰度较低,页岩气的勘探难度较大。随着鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气勘探的不断突破,亟需加强页岩气成藏过程、保存条件及时空匹配等方面的精细化研究,以明确不同构造区海陆过渡相—页岩气—富集主控因素与成藏模式。研究以鄂尔多斯盆地东缘北部和南部页岩气潜力区为研究对象,在详细对比页岩基本地质条件和生烃潜力基础上,从能量场—演化、保存条件—有效性及成藏模式特征进行系统总结。综合分析认为：鄂东缘北部太原组页岩层段生烃潜力优越,具备页岩气勘探潜力;南部山西组页岩生烃潜力要优于太原组页岩,但能量场及页岩气保存条件的研究还相对薄弱;海陆过渡相页岩气成藏模式建立的关键参数缺乏校正,有待精细研究。未来需要在精细刻画岩性组合和流体单元的基础上,开展能量场的重建和盖层封闭性的评价,精细描述能量场对页岩气赋存方式的控制,进而准确建立页岩生排烃过程与保存条件的时空匹配关系,从而建立鄂东缘海陆过渡相页岩气的精细成藏模式,以期为该区页岩气高效勘探开发提供重要理论支撑。