四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组关键界面基本特征

以典型剖面详测和重点资料点解剖为基础,结合观音桥段介壳层典型特征分析,以特定斑脱岩层为重点,系统研究四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组内部关键界面基本特征及其与富有机质页岩沉积关系.研究区五峰组—龙马溪组发育特征笔石带、观音桥段介壳层、斑脱岩密集段、结核体等4种具有界面属性的标志层,可成为笔石页岩内地层划分...     

四川盆地东南缘页岩气富集模式——以丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例

在川东南丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气基本地质条件认识的基础上,利用钻井、测井、压裂测试、分析化验及构造解释等资料,通过天然气在页岩气系统内的赋存形式、运移方式及运移强度的分析,探讨了适用于研究区的页岩气富集模式。页岩气系统中高角度裂缝延伸距离短,页岩储层顺层滑脱缝、页理缝等顺层缝延伸较远,顺层方向渗透率远大于垂直层面方向,这些特征共同决定了天然气在页岩气系统中是以横向运移为主导、垂向—横向联合运移的方式运移。齐岳山断裂带、页岩储层埋深和距齐岳山断裂带的距离是丁山地区五峰组—龙马溪组页岩气富集成藏关键因素。齐岳山断裂带为控盆断裂带,断裂及伴生裂缝发育,为页岩气逸散区;东南部浅埋区页岩气系统中高角度缝较发育,顺层缝开启,游离气占比低于60%,表现为正常压力系统,是页岩气半滞留区;西北部中深埋藏区页岩气系统中高角度缝相对不发育,顺层缝闭合,垂向—横向联合运移受阻,大部分页岩气滞留在页岩储层中,游离气占比超过60%,表现为高压—超高压压力系统,是页岩气滞留富集区。     

四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩岩相划分

页岩岩相对页岩气勘探"甜点"的确定具有十分重要的意义,不同专家和学者提出了不同的页岩岩相划分方案,但目前还未形成明确统一的标准。在总结前人对四川盆地及周缘上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩岩相划分的基础上,从页岩品质和可压性的角度,开展了页岩硅质成因分析和岩相划分特征参数的研究,明确了五峰组-龙马溪组页岩岩相综合划分方案：（1）分别以钙质含量大于50%、硅质含量大于75%、黏土含量大于50%为界,划分出泥灰岩、硅质岩和黏土岩3大类岩相和页岩混合岩相区;（2）将页岩混合岩相区以页岩气储量申报标准有机质含量1%、2%和4%为界,形成了低碳、中碳、高碳和富碳页岩4种页岩岩相;以页岩常见硅、钙矿物组分含量25%和50%为界,形成了低硅/中硅/高硅+低钙/中钙页岩等5种页岩岩相。该套以有机碳-矿物组分为基础、结合硅质成因分析的岩相综合划分方案,在科学研究和实际应用中适用性强、可推广,为五峰组-龙马溪组页岩纵横向优势岩相展布规律的研究奠定了基础。     

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气“源-盖控藏”富集

根据页岩气地质理论研究进展和勘探发现,基于"源-盖控烃"论分析了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气富集的主控因素。1"源控"主要表现在优质页岩厚度、面积、有机碳含量等物质基础参数控制了页岩的生烃能力和储集能力,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)具有沉积速率低、有机质类型好、有机碳含量高和生烃能力强等特点,具备良好的页岩气发育生烃物质基础;浮游藻类来源的成烃生物有利于大量生烃和有机质孔大量发育,且高有机碳含量保证了发育大量有机质孔并形成三维连通的有机质孔孔隙网络,为天然气提供良好的赋存空间和渗流通道。2"盖控"的盖层包括直接盖层和间接盖层,直接盖层指龙马溪组一段中上部(LM5笔石页岩段及其以上)页岩对五峰组和龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)的封闭;中下三叠统膏盐岩、泥岩间接盖层(区域盖层)保证了一定的压力封闭,使得其下的五峰组和龙马溪组页岩气能有效富集,形成高压富集的页岩气藏(焦石坝、富顺—永川、长宁等地区);在中下三叠统缺失的地区,先存的高压封闭体系被破坏,页岩气保存失去有效性,形成低压—常压富集的页岩气藏(渝东南彭水、云南昭通等地区)。源-盖空间匹配关系的数量(静态匹配)和质量(动态匹配)控制着页岩气富集位置和富集程度。四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)发育厚度大,中下三叠统膏盐岩、泥岩盖层发育,主成藏期在J3—K1以新的地区,是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气富集的有利地区。     

页岩气“压力系数”分级资源评价方法——以川东南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为例

随着我国页岩气勘探开发不断深化,亟需完善一套科学适用的页岩气资源潜力评价方法。该文重点考虑页岩气资源分布的非均质性以及保存条件的影响,在查明页岩气"压力系数"主要影响因素的基础上,将刻度区与评价区划分为A类区（压力系数大于1.2）、B类区（压力系数1.0~1.2）和C类区（压力系数0.8~1.0）。通过解剖四川盆地涪陵地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气刻度区,确定体积资源丰度作为评价区类比计算关键参数,对页岩气资源进行分级类比评价。综合计算川东南地区页岩气总资源量为5.52×1012 m3,其中埋深4 500~6 000 m的五峰组-龙马溪组页岩气资源量达4.04×1012 m3,表明该地区埋深大于4 500 m的深层具有较大的页岩气勘探潜力。     

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。     

“存滞系数”法在页岩气资源评价中的应用——以川东南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气为例

资源评价除提供结果数据外,更重要的是要对有利区优选和勘探部署提供依据。针对传统页岩气资评方法存在的不足,结合地层孔隙热压模拟实验和最新盆地模拟技术,提出了采用“存滞系数”法开展页岩气资源评价的流程,并指出泥页岩生—排—滞留烃演化模式和页岩气“存滞系数”是两项最关键的参数。以目前我国页岩气勘探开发程度最高的川东南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组泥页岩为例,详细阐述了新方法的应用过程,结果显示“存滞系数”法具有较好的适用性和可行性。与传统方法相比,“存滞系数”法既考虑到页岩气的动态演化过程,又考虑到晚期保存条件对页岩气富集的影响,并能刻画页岩气资源的空间展布特征,在页岩气资源评价和有利区优选方面具有广阔的应用前景。     

四川盆地及邻区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组底部笔石带及沉积特征

根据四川盆地五峰组—龙马溪组主要页岩气井和典型剖面的资料,分析了不同笔石带页岩的沉积环境、厚度等特征,明确了五峰组下部WF2—WF3笔石页岩段(奥陶纪凯迪阶晚期447.62~445.16 Ma)、五峰组观音桥层WF4灰岩/泥质灰岩/灰质泥页岩段(奥陶纪赫南特阶早期445.16~444.43 Ma)和龙马溪组底部LM1—LM4笔石页岩段(奥陶纪赫南特阶晚期444.43~443.83 Ma和志留纪鲁丹阶早中期443.83~441.57 Ma)3个层段的沉积环境、岩性和厚度特征,分析了页岩平面展布特征。研究表明:1五峰组下部WF2—WF3笔石页岩段沉积期,研究区主体上受广西运动的影响较小,沉积环境为广海深水环境,主要沉积了黑色页岩,沉积中心发育在黔东北—川东北和川南2个区域,沉积中心最大厚度为4~6 m。2五峰组观音桥层WF4笔石页岩段沉积期,受全球海平面下降和广西运动增强的影响,研究区沉积环境发生重大变化,川中古隆起、黔中古隆起和江南—雪峰古隆起进一步扩大,沉积盆地面积减小,沉积环境变为以浅海碳酸盐生屑滩沉积为主,少量深水沉积环境为辅(仅分布在川东—川东北地区的石柱—涪陵—巫溪一带和川南地区的长宁—永川一带),浅水沉积物以富含赫南特贝的灰岩、泥质灰岩等沉积为主,深水沉积物主体为含赫南特贝的灰质泥岩、页岩沉积。3龙马溪组底部LM1—LM4笔石页岩段沉积期,受全球海平面上升和广西运动的控制沉积范围比观音桥层沉积期大,主体为滞留的深水沉积环境,沉积了厚度较大的LM1—LM4笔石页岩段黑色页岩,最大厚度超过20 m。进一步分析了川中古隆起、黔中古隆起及江南雪峰古隆起对黑色页岩的控制作用,探讨了自流井水下高地/隆起、华蓥山水下高地、丁山水下高地和湘鄂西水下高地/隆起对黑色页岩沉积与保存的控制作用。     

四川盆地上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩储层特征与演化机制

依据矿物岩石学、有机地球化学、储集空间、物性及含气性等特征,系统分析并探讨了上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩储层特征、演化机制及其对页岩气勘探开发的影响,提出"生物硅钙控格架、协同演化促生孔、压力演化控保存"的页岩储层演化机制.研究结果表明:①岩相、有机孔载体类型及其赋存方式对有机孔的发育具有重要控制作用,硅质页岩...     

上扬子地区五峰组—龙马溪组优质页岩沉积主控因素

为揭示上扬子地区优质页岩的分布规律和沉积主控因素,基于四川盆地南部(以下简称川南)野外露头剖面和钻井资料,结合地球化学元素测试和生物地层分析结果,从板块运动、海平面变化、古生产力、沉积速率、古地理环境等方面研究了该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩的分布规律和沉积主控因素。结果表明:①扬子地块与周缘地块的碰撞、拼合及板内变形作用总体呈现早期和缓、晚期强烈,西北部和缓、东南部强烈的态势,造就了上扬子沉降沉积中心向西北迁移,川南海域封闭性出现早期弱、晚期强的演化特征;②海平面在奥陶纪—志留纪之交呈现由深→浅→深→浅的旋回变化,早期的高海平面与稳定海盆配置,形成了海底大面积缺氧、有机质有效保存的构造沉积空间;③受构造活动和海域封闭性的影响,川南海域古生产力呈现早期高、晚期低的变化趋势,沉积速率则表现为早期慢、晚期快的变化特点;④富有机质、富硅质页岩的规模沉积和分布主要受缓慢沉降的稳定海盆、相对较高的海平面、半封闭水体和低沉积速率等因素的控制。结论认为:①该区优质页岩多期叠置、横向连片、沉积时代向西北不断变新,优质页岩形成主要在五峰期—鲁丹期,其次为埃隆期;②主力勘探层系在川南—川东坳陷区为五峰组—鲁丹阶,在威远地区为鲁丹阶—埃隆阶,在川中—川北地区则为五峰组—特列奇阶。     

利用地球物理综合预测方法识别页岩气储层甜点——以四川盆地长宁区块下志留统龙马溪组为例

四川盆地长宁区块是中国最早进行页岩气勘探开发的地区,但以往地震工作量投入相对较少,尚未精细刻画出页岩气商业开采的"甜点区"。为此,基于测井及三维地震解释成果等资料,通过地震岩石物理分析和建模,确定页岩气储层甜点地球物理响应特征,并以此为依据,应用全道集叠前反演技术预测了总有机碳含量(TOC)、优质储层厚度、地层脆性及地层压力等关键评价参数的平面分布情况;应用模糊优化综合评价方法确定了甜点的空间展布。研究结果表明:(1)该区页岩气储层甜点具有明显的低密度、低纵波速度、低泊松比、低纵横波速度比特征,且TOC越高,上述特征越明显;(2)优质页岩储层(Ⅰ、Ⅱ类区)在纵向上主要分布于下志留统龙马溪组底界上部约30 m范围内,平面上主要分布于三维地震区块的中部,建议优先开发;(3)Ⅲ类储层区各项关键评价指标均较低,建议选择性开发。     

页岩气藏“甜点”构成要素及富气特征分析——以四川盆地长宁地区龙马溪组为例

"甜点"的识别对确定页岩气有利区分布,进而实现大规模经济开发具有重要的意义。为此,基于国内外大量优质含气页岩的分析资料和研究数据,比较分析了页岩气藏的地质特征,阐述其"甜点"的地质要件:含气页岩有效厚度、有机碳含量(TOC)、有机质类型与成熟度(R_o)、岩石骨架及其物性(孔隙度及渗透率)特征、天然裂缝发育状况等。然后,结合页岩气经济开采的特点以及各要素间的相关性,以四川盆地长宁地区的相关资料为基础,综合考虑四川盆地威远区块的情况,总结了页岩气富集的地质规律,明确了该区海相页岩气藏有利"甜点"的构成要素及其分布值:①有效页岩连续厚度大于30 m、TOC2.0%、R_o介于2.4%~3.5%,保证了气源岩的质量;②脆性矿物含量介于30%~69%、黏土矿物含量小于30%、夹层厚度介于0.1~1.0 m,保证了储层的质量;③孔隙度大于2.0%、渗透率大于50 nD、含气量大于1.45 m~3/t、地层压力介于常压—超压,决定了生产方式与产能。最后进一步分析了页岩气藏"甜点"的主次控件,并探讨了其相互制约关系。     

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??Accurate identification of high-productivity intervals in target formations of a horizontal shale gas well is significant in the beneficial development of shale gas. In the Weiyuan shale gas demonstration area in the Sichuan Basin, the challenging identification of high-productivity intervals makes the gas production of horizontal wells different greatly. Accordingly, this paper presents a method for identifying high-productivity intervals in a horizontal shale gas well. First of all, based on the calculation of free gas saturation in the guide hole, high gas saturation intervals were determined. Then, the layer division criterion was established according to the logging responses of marker beds in the guide hole, and the layer contrast method of "square wave peak cyclic contrast" was defined according to the continuity of drilling cycles and the irreversibility of sedimentary formations, in order to accurately identify the geological layers encountered by horizontal wells. This method was validated by the thickness of layers encountered by horizontal wells in the same cluster and the correlation between the number of fracturing stages and gas production. This method was used in Weiyuan shale gas demonstration area, revealing a set of siliceous shale interval of 1.5–6.0 m thick with medium–high GR value (ultra-low uranium-free GR) at the bottom of the Lower Silurian Longmaxi Fm as the high-productivity interval of shale gas in the area. In this interval, shale gas mainly occurs in the form of free gas. This method provides a satisfactory support for accurately discriminating and defining shale gas in the block and timely identifying the distribution law of high-productivity intervals.     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩脆性评价与“甜点层”预测

页岩气储层评价过程中,有机碳含量是表征富有机质页岩的主要指标,脆性指数则是反映压裂品质的重要参数,有机碳含量与脆性指数相结合可以更为精细地刻画"甜点层"的分布,从而为勘探开发工作提供有利依据。为此,依据岩矿资料,应用"石英+白云石+黄铁矿"三矿物脆性指数模型对四川盆地焦石坝、长宁和威远3个气田的上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质页岩进行了脆性评价。基于脆性指数(BI)与有机碳含量(TOC)之间的显著相关性,综合有机质丰度和可压裂性,建立了储层品质的分级标准:TOC3%且BI50%为优质储层(甜点层);2%TOC3%且40%BI50%为次优储层;1%TOC2%且30%BI40%为差储层;TOC1%且BI30%为非储层。依据该标准,长宁地区优质页岩气储层厚度为32 m,焦石坝地区优质储层厚度为22 m,威远地区优质储层厚度为13 m。探索脆性指数与测井响应之间的相关性,并建立了富有机质、高脆性页岩的常规测井响应图版,以自然伽马大于160 API、钍铀比小于3且密度小于2.58 g/cm~3作为优质储层的测井识别标准,进而预测了四川盆地五峰组—龙马溪组页岩"甜点层"的平面展布特征。     

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。     

页岩孔隙整合化表征方法——以四川盆地下志留统龙马溪组为例

页岩低孔隙度、强非均质性及纳米级孔隙发育等特征给其孔隙表征带来了诸多困难,而现今的孔隙表征方法各有其优缺点,且不同的表征方法往往适用干特定的孔隙尺寸范围,单独使用准确性往往不高。为此,基于前人的研究成果,通过开展实验并对各种表征方法进行针对性分析与比较,总结出了一套集气体吸附法、核磁共振法、高压压汞法、气体孔隙度法等多种孔隙表征方法优点于一体的"整合化"表征方法,并据该方法对四川盆地下志留统龙马溪组页岩孔隙进行了表征。结果表明:①该表征方法以核磁共振法测试结果作为基准孔径分布尺度,采用优化选取、分段及加权等措施,设置不同尺度区段及其比例系数以优化表征准确度,得到的数据其衔接部分契合度较为良好,孔隙分布结果符合相关规律;②四川盆地龙马溪组页岩"整合化"后的孔隙特征与其地质性质相符,证明该表征方法能够得到在全孔隙尺度上更具有代表性的数据,可对页岩孔隙的准确表征起到一定的技术支撑作用。     

深层页岩气水平井“增净压、促缝网、保充填”压裂改造模式——以四川盆地东南部丁山地区为例

由于埋藏深、地质特征复杂,致使针对中浅层页岩气藏的压裂工艺不能完全满足四川盆地东南部丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层改造的需要。为此,将地质与工程研究紧密结合,优选页岩气"地质与工程双甜点"区,开展深层页岩气水平井压裂技术攻关研究,对以往仅适用于中浅层页岩气储层的压裂模式进行改进,并将改进后的压裂模式与工艺应用于丁山地区3口深层页岩气井。研究结果表明:①该区西北部深层页岩气储层具备地质、工程"双甜点"特性,天然裂缝、层理缝发育为压裂后复杂缝网的形成创造了有利条件;②基于"双甜点"区域,研究形成了"前置酸+胶液+滑溜水+胶液"混合压裂模式,采用高黏滑溜水以提高液体携砂能力及造缝效果、"控近扩远"压裂工艺以提高远井地带有效改造体积、超高压装置以提高施工排量和缝内净压力;③3口深层页岩气井经过储层改造后,增产效果显著,测试页岩气产量介于10.50×10~4～20.56×10~4 m~3/d。结论认为,改进后的压裂模式与工艺可以为该区深层页岩气储层改造提供技术途径,为深层页岩气勘探开发取得突破提供支持。     

基于成像矿物谱的页岩气储层脆性指数计算方法——以四川盆地南部下志留统龙马溪组为例

页岩气储层脆性指数是页岩气藏压裂方案设计所需的核心参数之一,但目前获取该指数的方法成本较高、耗时耗力且过分依赖于取心资料。为了解决上述问题,以四川盆地南部下志留统龙马溪组页岩气储层为研究对象,首先对该区的成像测井数据进行分析和校正、进行图像的直方图加强,将成像测井图像刻度为成像矿物谱;然后基于正态分布理论,并结合实验分析数据,通过解析成像矿物谱,获得了页岩气储层矿物含量;进而结合裂缝特征等建立了脆性指数的计算模型,形成了矿物含量及脆性指数的计算方法(以下简称新方法),并在该区的多口页岩气井进行了验证。研究结果表明:①新方法具有成本较低、适用性强、计算精度和实用价值较高等优点;②较之于目前常用的方法,新方法数据资料具有普遍性、脆性指数计算结果具有连续性;③新方法能够精确地反映层理、薄层及局部岩性变化等对脆性指数的影响,对于页岩气储层脆性及可压裂性评价有着重要的参考作用;④现场应用效果表明,新方法计算结果与实钻结果吻合程度高,该区多口井测试均获得了页岩气工业产能。结论认为,新方法为海相页岩气储层压裂优选评价提供了技术支撑。