滇东北木杆向斜奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气资源潜力评价

基于Xd2井和Ydd3井奥陶系五峰组—志留系龙马溪组岩心测试结果,结合邻区资料,总结滇东北地区木杆向斜黑色页岩岩性、分布规律、有机地球化学、储层及含气性特征,评价木杆向斜页岩气资源潜力。木杆向斜五峰组—龙马溪组一段主要为深水陆棚相黑色碳质泥页岩和粉砂质泥岩,其中龙马溪组一段可以分为1亚段、2亚段和3亚段,页岩优质段（总有机碳含量大于2.0%）厚40～70 m,平均有机碳含量为3.00%～3.61%,干酪根碳同位素值-30.21‰～-27.01‰,有机质含量高、类型好,等效镜质体反射率（VR_o）为2.73%～2.79%。矿物组成具有较低含量的石英和长石,较高含量的碳酸盐岩和黄铁矿,由下至上,石英、碳酸盐岩和黄铁矿含量降低,长石和黏土含量增加。页岩孔隙度为2.39%～8.53%,横向渗透率（0.000 01～15.0）×10^-3 μm²,以中等孔隙为主,低—特低渗透率,孔隙类型主要为有机质演化形成的介孔和微孔。木杆向斜五峰组—龙马溪组页岩埋深约1 500～2 300 m,含气面积125.55 km²,资源量999.93×10⁸ m³,主力含气层段位于五峰组上段—龙一段1亚段,厚度38～43 m,平均总含气量2.95～4.31 m³/t。木杆向斜五峰组—龙马溪组页岩厚度大,横向上和纵向上连续分布,埋藏适中,具有良好的页岩气资源潜力。     

四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气的晚期逸散

为了探讨四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气晚期逸散方式和强度,应用典型井页岩气层埋藏史、构造特征、压力系数、含气量和页岩岩心物性分析资料,通过页岩气晚期逸散时间和特征分析以及模式构建,指出页岩气晚期逸散的时间为页岩气层晚期持续抬升的整个阶段,从盆缘到盆内五峰组-龙马溪组页岩气晚期逸散开始的时间从早白垩世演变为晚白垩世。页岩储层基质孔隙以纳米级为主、渗透率属纳达西级（平均为0.000 215×10^-3 μm²）、渗透率应力敏感性强（岩心有效覆压从3.5 MPa升高到40 MPa,渗透率降低了两个数量级）。在断裂不发育的页岩气层深埋区,页岩气的逸散为浓度差驱动的微弱扩散。晚期构造作用导致页岩储层抬升或发育开启断裂,随着地应力的释放,页岩储层渗透率增大,且水平渗透率远大于垂直渗透率（地表全直径岩心水平渗透率平均为0.567 8×10^-3 μm²、垂直渗透率平均为0.153 9×10^-3 μm²）。剥蚀露头区附近或浅埋藏带以及开启断裂附近页岩气逸散强烈,且沿层方向逸散强度远大于垂直层面方向。从深埋区到浅埋区再到露头区,以及逐渐靠近开启断裂,随着地应力、页岩渗透率、烃浓度的变化,页岩气沿层方向逸散方式表现为从微弱扩散到较强扩散再到强烈扩散或渗流的渐变特征,且逸散强度有序渐次增大。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气成因与碳同位素倒转机制——来自热模拟实验的认识

四川盆地上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组是国内目前唯一实现页岩气商业性开发的层系,但目前对页岩气成因仍有一定分歧,主要原因是缺乏直接的实验证据。通过对国内外上奥陶统-下志留统低、中成熟度页岩和笔石开展黄金管生烃热模拟实验研究发现：（1）五峰组-龙马溪组页岩气主体以浮游藻类等富氢、富脂质有机质生成的油进一步滞留裂解为主,笔石生油能力较差,高-过成熟演化阶段有一定的生气能力,最高可达浮游藻类等富氢、富脂质有机质生气能力的20%左右;（2）五峰组-龙马溪组页岩下部层位由于富集浮游藻类、疑源类等富氢、富脂质有机质等生烃能力更强的有机质,从生气量上就优于上部以笔石为主的层位,这是下部为商业性页岩气层的一个重要原因;（3）单纯的热演化分馏、原油裂解气和干酪根裂解气的混合未造成烃气碳同位素倒转,地层抬升作用、地层水、矿物、金属等对页岩气中烃类的后期改造可能是造成页岩气同位素倒转的重要原因,碳同位素倒转可能更多体现了页岩气后期保存过程的影响。     

焦石坝地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩地球化学特征及地质意义

以焦石坝地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩露头样品和钻井岩屑样品的氧化物和元素测量结果为依据,研究该区页岩氧化物和元素地球化学特征,结果表明:页岩地层SiO_2含量整体较高,化学蚀变指数(CIA)为55~77,表明页岩形成于温暖、湿润的气候环境。不同样品页岩氧化物和元素组成特征存在较明显差异,导致页岩品质存在巨大差异:龙马溪组页岩上段岩屑样品过量硅含量极低,U/Th小于0.75,属于高能、富氧环境产物,有机质难以保存,页岩品质差;龙马溪组页岩下段岩屑样品过量硅含量为6.6%~12.9%,U/Th为0.75~1.25,属于低能、贫氧环境产物,有机质含量高,脆性较好,页岩品质较好;五峰组页岩露头样品过量硅含量为11%~24%,U/Th为0.76~1.34,属于低能、贫氧—厌氧环境产物,有机质含量高,SiO_2含量最高,有利于形成天然裂缝和后期压裂改造,页岩品质最好。     

中国页岩气地质特征、资源评价方法及关键参数

基于中国页岩气形成、成藏与富集地质条件研究、勘探开发进展与发展前景分析,通过中国与北美页岩气地质特征、勘探开发阶段对比,充分剖析北美页岩气资源评价方法与技术,基本明确了中国页岩气资源评价的原则与评价流程,初步建立了中国页岩气资源评价方法体系,包括体积法、类比法、容积法、含气量法和单井EUR法5种资源量估算方法和特尔菲法一种资源评价结果汇总法,形成了有效厚度、含气量、含气饱和度、孔隙度等关键参数体系、参数取值方法和参数取值标准,估算了中国3类页岩气资源量,指出了有利页岩气勘探领域。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩岩相及储集空间特征

以四川盆地东南缘奥陶纪末至志留纪初的深水沉积五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,在野外剖面考察和岩石薄片鉴定的基础上,通过电子显微镜观察、矿物含量分析等,剖析五峰组—龙马溪组页岩的矿物学特征、岩相特征和储集空间类型,并讨论页岩储集性能的控制因素。研究区页岩矿物成分以碎屑石英和黏土矿物为主,含有长石、方解石、白云石、黄铁矿等;存在炭质页岩、硅质页岩、粉砂质页岩、钙质页岩和普通页岩等5种岩相;发育构造张裂缝、构造剪裂缝、层间页理缝、黄铁矿孔隙、黏土矿物晶间微孔及微裂缝、石英颗粒边缘微裂缝和有机质孔隙等7种页岩气储集空间。储集空间发育主要受矿物成分、岩相类型、有机碳含量、有机质成熟度以及成岩作用的影响。     

涪陵-重庆地区龙马溪组页岩地化特征及页岩气资源潜力评价

四川盆地东部涪陵-重庆地区龙马溪组发育深水陆棚环境,现今埋藏深度多数在2 000~3 500 m,具有页岩气成藏和开发的有利条件。根据四川盆地东部涪陵-重庆地区钻井资料,结合前人关于龙马溪组沉积相带研究成果,综合分析龙马溪组页岩的有机质丰度、类型及成熟度特征。研究认为该地区龙马溪组下段页岩残余有机碳含量平均2.54%,干酪根有机质类型为I型,成熟度在2.20%~3.13%,处于过成熟演化阶段。采用有机碳产烃率法模拟计算研究区龙马溪组下段富有机质页岩的生气强度为(40~80)×108 m3/km2,应用成因体积法、资源丰度法估算出页岩气地质资源量为(6.0~8.6)×1012 m3,资源量丰度为(4.0~5.7)×108 m3/km2。     

四川盆地三叠系天然气地球化学特征及资源潜力分析

简要介绍了四川盆地三叠系的总体勘探形势,认为该层系资源发现率和探明率不高,仍具有很好的勘探前景。通过分析四川盆地三叠系天然气的地球化学特征,指出该层系可划分为2个含油气系统,即志留系—中三叠统含油气系统和上三叠统—侏罗系含油气系统。通过研究四川盆地三叠系烃源岩地球化学特征、生气强度、展布特征等，定量评价出该层系油气资源总量为8.01×10¹²m³，同时指出了该层系天然气有利勘探领域。     

四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气层孔隙特征及对开发的启示

页岩孔隙特征是影响页岩含气性的重要因素。综合运用氩离子抛光扫描电镜、高压压汞、液氮吸附等技术,对涪陵地区五峰组-龙马溪组龙一段上部气层孔隙特征进行研究,对比上下部页岩孔隙发育特征的差异性。研究发现,下部气层有机碳含量高,孔隙类型以有机质孔为主,孔体积基本大于0.02 mL/g,BET比表面积基本大于20 m²/g;上部气层有机碳含量低,孔隙类型主要为微裂隙、黏土矿物孔,孔体积主要分布在0.016~0.02 mL/g,比表面积主要为12~20 m²/g。结合单井含气量测试结果,发现有机碳含量与含气量相关性最好,比表面积和孔隙度次之。以此为基础,开展上部气层含气性评价,认为⑧小层为上部气层含气性最佳层段,⑥和⑦小层次之,⑨小层最差。     

四川盆地南部泸203井区五峰组——龙马溪组页岩裂缝特征及形成演化

四川盆地南部泸州深层页岩气是现阶段页岩气勘探的重点,天然裂缝发育对页岩气富集、压裂开发及天然产能具有重要影响。综合岩心、测井分析等地质手段,结合包裹体均一温度及岩石声发射实验,对泸203井区五峰组—龙马溪组页岩裂缝特征、期次及形成演化进行综合分析。结果表明：研究区五峰组—龙马溪组页岩以构造成因的剪切缝为主,发育少量水平滑脱缝及直立张性缝。裂缝充填程度高,充填物复杂,以直立缝及水平缝共同发育、延伸距离短为特点,纵向上裂缝在五峰组—龙一段Ⅰ亚段2小层及4小层中上部集中发育,底部直立缝及水平缝均较为发育,向上以水平缝发育为主。五峰组—龙马溪组页岩裂缝形成于3期构造运动：第1期形成于印支运动期（距今253.4～250.0 Ma）,裂缝被方解石及黄铁矿高度充填,包裹体均一温度为130.4～150.6℃,构造应力方位为NNW—SSE向（335°±5°）,形成近NS向及NWW向平面剪切缝与NEE向剖面剪切缝。第2期形成于燕山晚期—喜马拉雅早期（距今70.58～42.64 Ma）,裂缝被方解石全充填,包裹体均一温度为194.8～210℃,构造应力方位为SEE—NWW向（110°±5°）,形成NW向与N...     

页岩中黄铁矿类型及其对页岩气富集的影响——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩为例

黄铁矿是页岩中普遍存在的矿物之一,对其类型、成因及其对页岩气富集的影响的研究还处在探索阶段。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研究对象,通过薄片观察、扫描电镜等手段,识别出草莓状、纹层状、结核状、自形以及他形等黄铁矿类型,五峰组-龙马溪组页岩中的黄铁矿主要形成于同生沉积阶段和早成岩阶段。草莓状黄铁矿主要形成于同生沉积阶段,指示还原环境,有利于有机质富集和保存,其含量与总有机碳呈正相关关系,其发育层段常富含有机质。草莓状黄铁矿与生物成因石英、陆源碎屑石英一起形成刚性颗粒支撑格架,对原始粒间孔隙的保存具有重要作用,有利于油气充注、滞留以及有机质孔的发育。研究区五峰组-龙马溪组底部黑色页岩草莓状黄铁矿非常发育,显示其不仅具有良好的有机质富集的物质基础,也有利于页岩优质储层的形成,草莓状黄铁矿含量可以作为页岩气甜点段判识的依据。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气优质储层成因机制

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是四川盆地页岩气勘探开发的重点层系,但对其储层成因机制、演化历史以及矿物成岩演化对页岩气储层形成控制作用等的认识目前尚不明晰。为此,通过岩石学、矿物学和有机地球化学等分析,结合盆地模拟和页岩气勘探开发实践,分析了四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组有机质孔隙演化历史和矿物成岩演化过程,探讨了页岩气优质储层的类型和成因机制,明确了页岩气优质储层的发育层段。研究结果表明:①该盆地五峰组—龙马溪组页岩气开发层段的岩石类型主要包括硅质页岩、含灰硅质页岩和黏土质页岩,岩石类型对页岩储集空间类型和特征具有重要的控制作用,其中硅质页岩、含灰硅质页岩的有机质孔隙最为发育,储集能力最强;②矿物成岩演化对页岩气储层的形成具有重要的控制作用,生物成因硅在早成岩阶段形成,并以微晶聚集体的形式与陆源碎屑硅、黄铁矿一起形成颗粒支撑格架,有效抑制了压实作用,保存了大量残留粒间孔隙,有利于页岩气优质储层的形成;③WF2—LM4笔石带(五峰组—龙马溪组底部)硅质页岩具有"多藻控烃源、生硅控格架、协同演化控储层"的优质储层成因机制。结论认为,WF2—LM4笔石带硅质页岩、含灰硅质页岩为页岩气优...     

深层页岩孔隙结构及游离气传输特征——以四川盆地龙马溪组页岩为例

深层页岩气是四川盆地龙马溪组页岩气增储上产的重要攻关方向,但与中浅层页岩气在储层特征和渗流特征方面存在差异,一定程度上限制了深层页岩气的勘探开发进展。为了明确深层页岩气的储层孔隙结构特征及页岩游离气传输特征,以川南深层龙马溪组优质页岩为例,开展了页岩储层孔隙结构观察和定量表征实验,并基于体相气体传输机理,探讨了页岩游离气的传输特征、临界条件及动态演化规律。①深层页岩储层孔隙形态特征与中浅层差别不大,但中孔的孔隙结构特征更加明显,孔体积占比为62.5%~69.7%;②深层页岩游离气传输方式分为过渡流、滑脱流和达西流三类,永川地区页岩游离气划分3种传输方式的临界孔径分别为4.2 nm和420 nm,在此基础上建立了全盆地页岩游离气传输图版;③从浅层到深层,页岩游离气不同传输方式对应的临界孔径随之变小,游离气传输方式从以过渡流为主(最高占比达63.0%)转变为以滑脱流为主(最高占比达67.3%),达西流占比不超过2%;页岩游离气传输能力从浅层到中层随埋深增加快速下降,中深层页岩游离气传输能力随埋深增加基本保持稳定。通过分析和对比深浅层页岩储层孔隙结构特征及游离气传输特征,研究成果可有力支撑深层页岩气乃至浅层页岩气下一步高效勘探开发方案的部署工作。     

川东南涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩气藏中的超压作用

中国南方海相上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组高产页岩气藏普遍发育超压,为分析超压对于页岩气藏的作用,选取川东南涪陵页岩气田典型钻井进行了系统解剖研究。超压是页岩气藏良好保存条件的直接表征,其中,有机质热演化生烃增压是造成该地区异常高压的主要因素;涪陵焦石坝主体龙马溪组页岩气高产层段地层均发育超压,页岩储层孔隙度高、含气量高。超压对页岩气藏的影响：一方面,超压能减缓作用在岩石骨架上的有效应力,使页岩储层保存相对较高的孔隙度,超压可形成页岩超压微裂缝,提高页岩储集层的渗流能力,同时超压意味着地层能量高,游离气含量高,页岩气藏含气性更好;另一方面,超压降低了作用在页岩储层的有效应力,同时超压微裂缝的发育有利于页岩压裂改造。     

川南地区下古生界五峰组-龙马溪组含气页岩岩心裂缝特征及其页岩气意义

裂缝直接影响页岩储层特性和页岩气井单井测试产量。通过岩心和露头宏观裂缝描述、偏光显微镜和场发射扫描电镜微裂缝观察发现,川南地区五峰组-龙马溪组含气页岩宏观裂缝和微裂缝发育,可划分为顺层缝和非顺层缝。宏观裂缝中,顺层缝主要为页理缝和层间滑移缝,非顺层缝主要为斜交缝和垂直缝。微裂缝中,顺层缝主要为页理缝,非顺层主要为生烃增压缝、成岩收缩缝和溶蚀缝。含气页岩的裂缝以顺层缝为主,75 %的宏观裂缝和87 %的微裂缝均为顺层缝。裂缝密度和分布受埋深控制,埋深大于3 500 m地区裂缝集中发育于龙一^1（1-3）小层,而埋深小于3 500 m地区裂缝集中发育于龙一^1（1）小层。且随着埋深增加,宏观裂缝和微裂缝的密度均增大,部分井中埋深大于3 500 m含气页岩井宏观裂缝密度是其他埋深小于3 500 m同层含气页岩的10倍。页岩有机碳含量和层理类型也影响含气页岩的裂缝密度,高总有机碳含量的条带状粉砂型和砂-泥递变型水平层理页岩裂缝密度最大。裂缝发育有利于优质页岩段形成,埋深小于3 500 m地区优质页岩段主要发育于龙一^1（1）小层;埋深大于3 500 m地区优质页岩段发育于龙一^1（1-3）小层,部分井龙一²亚段底部由于成岩收缩缝发育,也成为优质页岩段。     

深层页岩气有效开发中的地质问题——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组为例

深层页岩气是中国页岩气勘探开发的主要接替领域。四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组深层页岩气具有高温、高压、高地应力的地质条件,深层覆压的增加使储层的孔隙度降低15%～20%、渗透率降低90%～95%,页岩中裂隙对渗透性的贡献显著下降。不同地区五峰组—龙马溪组深层页岩含气量有一定差异,但总体上与已投入开发的中—浅层页岩差别不大,含气量主要受原始沉积条件和后期保存条件联合控制。深层页岩所经历的构造抬升剥蚀较少,保存条件相对较好。深层页岩地层温度较高,地应力较大且应力差值高,页岩塑性增强,导致裂缝起裂及延伸困难,且裂缝闭合压力高,支撑剂破碎和嵌入影响压裂支撑缝宽,裂缝导流能力递减快,长期导流能力难以维持。WF2—LM4笔石带硅质页岩生物成因石英含量高、抗压实作用强,有利于有效储层的形成和保存,由于脆性大,天然裂缝更发育,页岩气"甜窗"的底限可能超过5 km,是深层页岩气最优开发层段。深层页岩气的富集程度主要与先天沉积成岩条件的优越程度、埋藏及生-排烃历史以及后期构造抬升与变形的差异性有关。优选出具有高脆性、高孔渗性、高压力系数、高含气量等特性的深层页岩分布区,建立与深层页岩相适应的体积压裂改造...     

富有机质页岩中烃类动态运移对页岩气富集成藏的制约——以四川盆地龙马溪组为例

页岩气作为一种典型的连续性油气藏,其形成和富集均发生在页岩中,因此页岩中天然气的形成、运移、聚集等过程是页岩气有效富集成藏的关键。以钻井及露头剖面为基础,采用有机地球化学分析、X射线衍射、扫描电镜等实验手段相结合,发现四川盆地龙马溪组页岩具有优异的地球化学参数和储层微观特征。以PY1井埋藏史为例,结合盆地区域构造演化史及龙马溪组页岩中有机质热演化史特征,通过与Barnett页岩对比发现,四川盆地龙马溪组页岩埋深相对较深,且后期构造运动导致其保存条件处于一个相对"开放"的状态,不利于页岩中游离气的赋存;同时龙马溪组页岩干酪根类型以Ⅰ或Ⅱ型干酪根为主,页岩在前期热演化过程中形成的烃类主要以石油的形式大范围排出页岩,仅晚期形成的过成熟气和滞留的油裂解气未脱离页岩系统,这在一定程度上制约了页岩气的有效富集成藏。     

笔石碎屑对页岩气生成和储集特性的影响

笔石作为奥陶纪和志留纪的标准生物化石之一,在中国南方下古生界上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组中广泛存在。虽然这套地层显示出巨大的页岩气资源勘探开发潜力,但关于笔石碎屑对这套地层页岩气生成和储集的贡献目前仍存在着较大的分歧。通过对四川盆地威远-长宁地区威页1井五峰组-龙马溪组页岩进行酸处理,提取笔石碎屑,开展了显微傅里叶红外光谱、扫描电镜和透射电子显微镜分析,揭示了笔石有机质的成分及孔隙发育特征,探讨了笔石体对页岩气储集能力的贡献。结果表明,笔石体的成分可能主要为胶原蛋白类的有机质所组成,其生气潜力较低;但笔石体内部胎管呈中空状,体腔内发育草莓状黄铁矿,这些空隙结构有利于页岩气的储集;并且笔石体相互叠置形成多层结构,笔石表皮中纵横纹和纳米矿物的隔档可在叠置的笔石表皮间形成空隙,从而提高了页岩气储集和运移的能力。因此认为五峰组-龙马溪组页岩中笔石大量发育是影响该段页岩气富集的重要原因之一。