扬子板块西北缘晚奥陶-早志留世岩相古地理演化与烃源岩的关系

扬子地区晚奥陶-早志留世的五峰组和龙马溪组下段黑色炭质页岩是两套优质烃源岩,研究其沉积背景及其控制因素具有重要的理论和油气勘探意义。通过研究扬子板块西北缘野外露头和钻井资料,结合区域构造演化分析可知,晚奥陶世五峰组时期开始,扬子地区结束了碳酸盐沉积,进入黑色页岩沉积阶段。扬子西北缘五峰组-龙马溪组主体为局限的浅水陆棚沉积环境,但五峰组沉积于淹没台地阶段,龙马溪组沉积于陆棚继承阶段,其岩相的空间展布主要受川中隆起、汉南古陆及其他小的隆起带和水下隆的控制。这些发育在不同沉积背景下的烃源岩其有机质特征存在明显的差异性,可见岩相古地理对烃源岩的发育和分布具有重要的控制作用。     

川南下志留统龙马溪组页岩吸附特征及控制因素

页岩的吸附特征是评价页岩气是否具有开采价值的一个重要标准,是研究页岩气富集规律的一个核心内容。为此,以四川盆地南部地区下志留统龙马溪组取心页岩为研究对象,开展页岩等温吸附实验研究。实验发现龙马溪组泥页岩的Langmuir体积较大,平均为1.33m3/t,Langmuir压力平均为1.66 MPa,反映了龙马溪组页岩的吸附能力较强,具有良好的储气能力,但不利于解吸。结合页岩矿物特征及孔隙结构特征,研究发现温度、有机碳含量、湿度、比表面积等是影响龙马溪组页岩吸附能力的主要因素;页岩气的吸附过程属于放热反应,随温度升高吸附气量减少;由于水分占据了一定原本被气体吸附的孔隙表面,因而湿度越大,吸附气量越小;中孔和宏孔体积与页岩饱和吸附气量具有较好的正相关性;有机碳含量越高,饱和吸附气气量就越大;比表面积更是饱和吸附气量的控制因素,二者具有极高的相关性。     

下扬子地区下志留统风暴沉积特征及风暴作用对泥页岩品质的影响

近年来在下扬子地区页岩气地质调查井所获取的地层岩心资料,揭示该地区下志留统风暴沉积较为发育。基于精细的岩心观察描述,详细分析了下扬子地区下志留统高家边组下段中上部风暴沉积的特征,并阐明了风暴作用对泥页岩的影响。研究表明：研究区风暴岩岩性偏细,以粉砂岩为主,石英含量较高,结构成熟度较低,具2种不同的粒度概率曲线;主要发育底部冲刷面、块状层理、平行层理、丘状交错层理、波纹交错层理、准同生变形构造等沉积构造;垂向上主要识别出4种风暴沉积序列,均具有从底到顶粒度变细的沉积特征,不同的沉积序列与风暴流能量的强弱有关。下扬子地区早志留世频繁的风暴活动与研究区的古地理背景和古气候条件具有内在联系。特大型风暴对浅海陆棚深水区的细粒泥质沉积物特征产生重要影响,包括降低有机质含量、减少单层厚度、破坏垂向连续性、改变原始沉积构造和侧向稳定性等,总体上降低了泥页岩的品质。因此,研究认为在页岩气的勘探和评价过程中应重视风暴因素对陆棚深水区原始泥质沉积物的影响。     

四川盆地南部下志留统龙马溪组页岩孔隙结构特征

页岩的孔隙结构特征对页岩气的储集和运移有着显著的影响。不同的孔隙结构表征技术往往适用于特定的孔隙尺寸范围,而由于页岩孔径大小变化范围较大且发育大量的纳米级孔隙,对其孔隙结构进行合理的表征十分困难。为此,综合利用低压N_2吸附法、高压压汞法以及岩心核磁共振法对四川盆地南部下志留统龙马溪组页岩的孔隙结构特征进行了深入研究,探讨了影响孔隙发育的主要因素。结果表明:①该区龙马溪组页岩孔隙形状复杂,孔径分布普遍具有双峰或三峰特征,主要发育孔隙直径介于0~10 nm的微孔和中孔,也有少量大孔和微裂缝发育;②页岩样品的矿物成分以石英和黏土矿物为主,而后者是页岩微孔和中孔发育的主要贡献者,其含量与岩样微孔体积和中孔体积均具有正相关性;③此外,有机碳含量也是控制该区泥页岩孔隙发育的主要因素之一,主要通过有机质热演化生烃作用影响孔隙的发育;④目前的测试手段难以对直径小于2 nm的孔喉进行准确测试,这也是未来攻关的技术难点。     

四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组层序与沉积特征

开展四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组高精度沉积环境研究是目前该区页岩气勘探开发面临的重要课题。以野外露头剖面、钻井资料为基础,依据特定的笔石带和重要标志层建立了等时地层格架,并结合岩相、古生物群落、钙质含量、测井响应特征、地球化学特征等地质信息开展了龙马溪组早、晚期沉积微相研究,揭示了其地层层序、沉积演化以及优质页岩分布等特征:①页岩地层具有顶、底界区域穿时性,自下而上可划分为SQ1和SQ2两个三级层序,SQ1主体为最大海侵期形成的深水相沉积组合,而SQ2总体为海平面下降期形成的半深水—浅水相沉积组合;②发育钙质深水陆棚、泥质深水陆棚等8种沉积微相,富有机质页岩主要形成于SQ1深水域;③从SQ1到SQ2,沉积中心自川南—川东坳陷区向川北地区迁移,川中古隆起为持续的水下隆起。结论认为:①SQ1是龙马溪组主力产层的沉积期,川南—川东坳陷为SQ1期深水陆棚中心区,是页岩气富集区;②川北地区的黑色页岩形成于SQ2晚期,且分布局限,页岩气勘探潜力相对不足,而鄂西地区黑色页岩的沉积规模和勘探潜力则介于川南—川东和川北地区之间。     

四川盆地及其周缘上奥陶统—下志留统页岩气聚集条件

通过对25处野外露头的观测、采样以及吸附气含量、地化参数和物性参数等测试分析,研究了四川盆地及其周缘上奥陶统—下志留统黑色页岩的沉积相、厚度及分布、有机质类型及含量、成熟度、孔隙度和含气量等页岩气成藏条件。与美国主要产气页岩相比,研究区发育的页岩具有沉积相有利、厚度大、有机碳含量高、成熟度高、孔隙度高和含气量高等特点,具备页岩气藏发育的良好地质条件。此外,建立了预测页岩气藏发育有利区的参数模型,采用综合信息叠合法预测四川盆地及其周缘上奥陶统—下志留统页岩气藏的有利发育区位于川南-黔北、鄂西-渝东和川(渝)东北-鄂西北等地。在各个有利区的具体指标中,川南-黔北有利区具有较高页岩含气量,是目前勘探较为现实的地区。根据实测含气量,采用体积法计算研究区上奥陶统—下志留统页岩气资源量为(2.2～8.5)×1012m3,中值为5.3×1012m3。     

扬子地区早志留世古环境、古气候综述

奥陶-志留过渡时期古气候与古环境发生了巨大改变,这一时期的古气候、古环境恢复一直是国际上地质领域研究的热点,近年来随着上扬子地区早志留油气勘探取得突破,国内扬子地区的早志留世的古气候、古环境研究也取得了诸多成果。本文归纳总结了扬子地区早志留世的古气候、古环境研究方法,通过扬子内部多个区域、多种地球化学指标的对比研究,明确了扬子地区早志留世古气候早期气候温暖湿润,水体较深而盐度较低,为还原性环境。晚期转为干旱气候,水体较浅而盐度较高,为次氧-氧化条件。     

四川盆地及其周缘上奥陶统—下志留统页岩气成藏体系研究

通过对页岩层系发育的时代、沉积特征、演化历史、现今所处的大地构造位置、构造特征、页岩残留状况、分布特征、埋深和含气量等因素的综合考虑,根据"单源一位"页岩气成藏体系划分的一般性原则,将四川盆地及其周缘上奥陶统-下志留统页岩气成藏体系划分为川南-川东南、黔北、渝东、湘鄂西、龙门山、米仓山-大巴山和川中7个成藏体系,描述了不同成藏体系中页岩层系的厚度、有机碳含量、成熟度和含气量等特征,并按战略展开区、战略突破区、战略准备区和战略远景区4个层次对成藏体系进行了评价,明确了勘探层次.     

中、上扬子地区晚奥陶世—早志留世古地理演化及页岩沉积模式

为明确南方海相页岩沉积与古地理演化关系,以中、上扬子地区晚奥陶世—兰多维列世沉积的页岩为研究对象,以24口页岩气井笔石地层划带资料为重点,配合GBDB数据库中的露头剖面信息,综合前人资料,按照相-亚相-微相划分,结合沉积物、沉积环境、地化参数及测井特征,总结出陆棚、潮坪及三角洲3种沉积相、8种亚相以及相应的多种微相的划分方案。明确中、上扬子地区总体处于隆起围限的局限低能陆表浅海环境,其中页岩储层沉积有利相带为局限深水陆棚相。以年代地层“阶”为单位,“优势相”为方法和覆盖全区的沉积相剖面/钻井为控制点,有效推测各时期隆起边界变化情况,重建中、上扬子地区凯迪期、赫南特期、鲁丹期和埃隆期4个连续断代岩相古地理格局;以“阶”为标尺卡准各时期笔石页岩段厚度,明确各期沉积体系时空展布及页岩分布规律。黑色页岩发育受控于全球海平面上升、区域构造运动和古地理格局3种因素。页岩厚度明显受控于隆-坳相间格局,沉积模式为“两隆夹一凹”型：页岩气富集区被“两隆”所夹持,位于“一凹”之中。靠近隆起区,笔石带发生不同程度缺失,不利于页岩气的开发,页岩气作业应尽量避开远离笔石页岩发育先天不足的隆起区。     

通南巴地区上二叠统-下三叠统层序地层划分

运用海相碳酸盐岩层序地层学及沉积学原理，结合野外露头层序调查和覆盖区钻井、测井及地震等资料的分析，根据层序界面组成、特征、识别标志及形成机理等因素，将四川盆地通南巴地区的上二叠统-下三叠统地层划分为8个Ⅲ级层序、2个Ⅱ级层序。在建立等时地层格架的基础上，对该区上二叠统-下三叠统台盆的沉积充填结构和有利储层发育层位进行了刻划，还指出了本区下一步天然气勘探部署的有利方向为马路背-黑池梁地区的T1f1-P2ch、T1f3、T1j2储层及元坝地区的T1f1-P2ch、T1f3、T2j2储层。     

通南巴地区上二叠统一下三叠统层序地层划分

运用海相碳酸盐岩层序地层学及沉积学原理,结合野外露头层序调查和覆盖区钻井、测井及地震等资料的分析,根据层序界面组成、特征、识别标志及形成机理等因素,将四川盆地通南巴地区的上二叠统一下三叠统地层划分为8个Ⅲ级层序、2个Ⅱ级层序.在建立等时地层格架的基础上,对该区上二叠统一下三叠统台盆的沉积充填结构和有利储层发育层位进行了刻划,还指出了本区下一步天然气勘探部署的有利方向为马路背-黑池梁地区的T1f1-P2ch、T1f3、T1j2储层及元坝地区的T1f1-P2 ch、T1f3、T1j2储层.     

页岩脆性的综合评价方法——以四川盆地W区下志留统龙马溪组为例

页岩储层的脆性特性对页岩气的开发效果具有重要影响,脆性页岩有利于天然裂缝的发育和压裂后形成具有一定导流能力的网状复杂裂缝,从而提高页岩产气量。为了探寻页岩脆性特征,弥补单一学科技术评价页岩脆性存在的不足,提出了一种利用X射线衍射、计算弹性参数和室内岩石力学测试3种技术来综合评价页岩脆性的方法,即通过分析页岩矿物组分含量、泊松比、杨氏模量、横纵波比参数和岩石应力、应变性质,对页岩储层的脆性特征进行综合评价。将该方法应用于四川盆地W区下志留统龙马溪组黑色页岩的脆性评价,结果表明：该区龙马溪组二段脆性好于龙马溪组一段,龙马溪组二段在1 535~1 541 m层段时,具有高的石英含量,较低的泊松比、横纵波比和较高的杨氏模量值;深度在1 541 m时岩样的应力、应变曲线负坡较陡,页岩储层的脆性指数大于50%,有利于对页岩储层进行压裂改造。实践证明：该方法具有较高的有效性,与实际压裂测试结果吻合较好,可作为压裂选层的重要依据。     

塔东北地区上震旦统-下古生界沉积演化

塔里木盆地东北部上震旦统一下古生界经历了漫长的沉积演化过程,是一套巨厚的以碎屑岩为主的沉积。根据该区震头,地震资料,结合钻井信息,应用层序地层学理论,对该套地层的沉积演化史进行了分析,认为该区上震旦统一下古生界存在四个不整合面和二个可能的不整合界面,据此可将这套地层划出５个三级层序,４套完整的生,储,盖组合。     

渝东北地区下志留统龙马溪组页岩气勘探前景

在野外露头剖面测量、钻井岩心取样及实验测试的基础上,从富有机质页岩区域展布、地球化学特征、岩石储集特征及含气性等方面研究渝东北地区下志留统龙马溪组页岩气形成条件与资源潜力。结果表明：研究区下志留统龙马溪组黑色页岩厚度大,自西向东先增厚后减薄,TOC含量高,有机质类型好,热演化程度较高,脆性矿物含量高,有机质纳米孔隙及微裂缝发育,含气量较高,埋深适中,有利于页岩气的形成与富集。采用综合信息叠合研究认为,巫溪-田坝-温泉地区为页岩气勘探开发的有利区域,综合地震资料优选出区带内田坝、文峰区块为有利区块,面积约450 km²,估算页岩气资源量为2×10¹²～3×10¹²m³,具有良好的页岩气勘探开发前景。     

四川盆地南缘上奥陶统五峰组—下志留统 龙马溪组页岩矿物组成与脆性特征

通过X射线全岩衍射、光学薄片鉴定及扫描电镜等技术手段,对四川盆地南缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩野外露头及新钻井岩心样品进行测试分析。结果表明,五峰组—龙马溪组页岩矿物组分以石英和粘土矿物为主,其次为方解石和白云石,还有少量的钾长石、斜长石和黄铁矿。其中石英以陆源碎屑来源为主,部分为生物成因;伊利石与绿泥石组合是粘土矿物的特征组合类型;方解石和白云石多以亮晶胶结物和裂缝填充物的形式存在。以矿物组分为依据,将五峰组—龙马溪组页岩划分为富石英页岩、富粘土页岩及富碳酸盐页岩3类端元岩相,每类岩相在矿物组成、结构、构造及沉积背景等方面均表现出不同特征。经计算该页岩脆性指数为0.36~0.74,平均为0.51,表明该套页岩具备良好的脆性与可压裂性,有利于页岩气的开采。其中,底部页岩石英含量高,脆性指数大且富含有机质,有利于页岩气富集与储层压裂改造,是研究区页岩气勘探开发的重点层位。     

川东南地区下志留统页岩气成藏条件分析

川东南地区下志留统龙马溪组黑色页岩为一套优质的海相烃源岩,通过对野外露头及井下样品的试验分析,获得了控制页岩气成藏的关键地质参数;并类比美国主要产气页岩发育特征,认为研究区下志留统龙马溪组页岩具备页岩气发育的物质基础。综合研究表明,沿着该区2个深水沉积中心黑色页岩沉积厚度大、有机碳含量较高、成熟度高、生烃强度大、储气能力强、埋深适中。采用综合信息叠合法预测研究,认为綦江南部地区和武隆-彭水地区是研究区页岩气发育有利区,并采用体积法初步估算了两个有利区的资源量,分别为1.2×1012 m3和0.70×1012 m3,显示出该区巨大的页岩气资源勘探潜力。     

渝东南地区下志留统石牛栏组生物礁沉积特征

渝东南地区下志留统石牛栏组发育一定规模的生物礁。以重庆万盛机枪台剖面和贵州习水吼滩剖面为主要对象,利用野外观察、普通薄片、碳/氧同位素等手段,对研究区下志留统石牛栏组生物礁进行了详细研究。结果表明,研究区生物礁主要发育石牛栏组中上部,且具有一定规模;岩石结构及碳/氧同位素变化揭示了该时期海平面由缓慢上升到急剧下降的变化过程,沉积环境表现为早期浅水混积陆棚—中期生物礁滩沉积—晚期礁前斜坡沉积的演化过程,水体环境适合珊瑚礁及生物群落的大量繁殖。由此证实了渝东南地区下志留统石牛栏组生物礁发育主要受海平面变化及陆源碎屑物质注入的影响,海平面的缓慢变化是生物礁发育的基本条件,陆源碎屑物质的多少制约了生物礁的发育过程。     

华南中上扬子早志留世古地理与生储盖层分布

依据"构造控盆、盆地控相、相控油气基本地质条件"思路,重建华南中上扬子地区早志留世鲁丹期、埃隆期和特列奇期岩相古地理格局,并从盆地沉积演化的角度总结生储盖层发育条件与时空分布规律。赫南特期末期冰川消融后全球的快速海进和构造挤压造成的地壳挠曲,导致中上扬子地区在鲁丹期形成以深水陆棚为主的古地理格局,发育的多个坳陷区成为有利烃源岩的沉积中心。埃隆期处于构造挤压的间歇期,由于相对海平面下降等因素,形成特殊的混积型碳酸盐缓坡,以礁滩相为主的碳酸盐岩储集层主要分布在沿岸的潮下高能带。特列奇期构造运动加剧,盆地整体抬升。东部作为构造挤压的前锋带,形成滨岸/潮坪/三角洲组成的复合性海岸环境,有利于储集砂体的发育,其中以小河坝组的临滨砂坝和三角洲前缘席状砂最具储集潜力,而广泛分布的韩家店组潮坪—陆棚相泥页岩可作为下伏含油气层系的良好封盖层。图9表3参30     

基于测井资料识别页岩气储层的方法优选——以四川盆地长宁区块下志留统龙马溪组为例

基于测井资料划分识别页岩气储层的方法有多种,但不同方法的适用性及其识别精度均有差别。因此,优选出页岩气储层的区域性识别方法具有重要意义。通过对四川盆地下志留统龙马溪组页岩气储层特征的综合分析比对,建立了页岩气储层与非储层的识别标准,深入剖析了重叠图法、?lgR识别法、总有机碳含量计算识别法的原理及适用性,并结合岩心分析资料对各方法进行评价、对比和精度分析,最终优选出常规测井资料组合法结合体积密度TOC指示法作为四川盆地龙马溪组页岩气储层的识别方法。结果表明:建立识别标准可为精确划分识别页岩气储层提供重要依据;自然伽马、密度及声波时差重叠曲线对页岩气储层的识别效果较好,而补偿中子由于受黏土影响较大而不适于作为该区的叠合曲线;孔隙度测井曲线重叠法识别非富有机质页岩气层的效果不佳;体积密度TOC指示法的划分成果能满足精度要求,而自然伽马TOC指示法识别精度相对较差。     

湖南保靖地区下志留统重力流沉积特征及沉积模式

为揭示页岩气储层的形成机制,明确时空展布规律,指导页岩气的勘探部署,通过岩心观察和重力流理论分析,对湖南保靖地区下志留统重力流沉积特征及沉积模式进行研究。结果表明,湖南保靖地区下志留统主要发育浊流、碎屑流和液化流3种重力流沉积类型。其中,浊流发育不完整的鲍马序列浊积岩,下部以多期次单段式或两段式浊积岩叠加的进积型地层组合为主,上部以多期次三段式浊积岩叠加的加积型地层组合为主;碎屑流以块状细砂岩为主;液化流以厚层的泥质粉砂岩或粉砂质泥岩为主,发育变形层理。从下志留统龙马溪组沉积时期到马脚冲组沉积时期,湖南保靖地区断续发育海底扇、远岸水下扇和滑移-滑塌扇3种沉积模式。浊流主要发育海底扇扇端亚相浊积砂、扇端泥微相,扇中亚相网状水道、水道侧缘、前缘席状砂微相以及远岸水下扇扇中亚相水道侧缘、前缘席状砂微相,碎屑流发育远岸水下扇扇中亚相辫状水道微相,液化流发育滑移-滑塌扇扇中亚相滑移-滑塌水道、水道间湾微相。