中国陆相页岩油气沉积储层研究进展及发展方向

针对中国陆相页岩油气沉积类型多样、储集空间复杂及储层成因机理不清等关键科学问题,系统综述近10多年来国内外尤其是中国在陆相深水沉积层序、沉积体系、页岩油气储层等方面的研究进展,重点结合近年来所开展的陆相页岩油气沉积储层方面的地质研究工作,根据成因将陆相深水细粒沉积岩划分为陆源型、内源型、火山-热液型、混源型4类,提出基于无机矿物含量(即碳酸盐矿物、长英质矿物、黏土矿物三端元)、有机质含量(TOC含量以2.0%和4.0%为界)和沉积构造(纹层状、薄层状、块状)的细粒沉积岩综合分类方案;归纳总结了适于陆相深水细粒沉积地层细分对比的基于米兰科维奇天文轨道周期的高频旋回地层学研究方法,并在高频旋回地层对比基础上,提出了陆相深水细粒沉积岩微相平面工业化制图的方法,对于评价预测有利的页岩油气沉积储集岩相具有重要应用价值。根据孔隙赋存的基质类型将陆相页岩油气细粒沉积岩储层孔隙分为矿物基质孔隙(即无机孔)、有机质孔隙、裂缝孔隙3大类,其中,与有机溶蚀作用有关的矿物基质孔隙是页岩油气重要的储集空间,有机质孔隙的发育程度主要与有机质热演化程度有关,通常热演化程度较高有利于有机质孔隙的发育,裂缝孔隙是页岩油...     

鄂尔多斯盆地延长组7段3亚段异常高有机质沉积富集因素

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段页岩油资源丰富,其中延长组7段3亚段(长7₃亚段)沉积了一套异常高有机质的黑色泥页岩,总有机碳(TOC)含量高达35.8%,是目前中国陆上"进源找油"的重要战略性接替资源。基于全盆TOC含量统计,对异常高有机质样品(TOC≥6%)开展了元素地球化学特征分析,并结合矿物岩石学以及微体(超微)生物化石的埋藏学特征,探讨了异常高有机质沉积的富集机理及主控因素。研究结果显示:长7₃亚段异常高有机质富集段发育在温暖潮湿气候条件下的陆相淡水—微咸水环境,光照充足、水系发育、具有适量的陆源碎屑输入,草莓状黄铁矿形貌及粒径分布特征指示了底水以"贫氧"条件为主,营养元素含量、磷酸盐化石及金藻休眠孢囊化石埋藏特征等证据均指示沉积期湖盆处于超富营养状态。鄂尔多斯盆地长7₃亚段在高初级生产力水平背景下,动荡的"贫氧—氧化"底水环境和稳定的"贫氧"底水环境均可以形成异常高有机质沉积(TOC≥6%)的规模富集。     

中国南方五峰组-龙马溪组页岩气差异富集特征与控制因素

中国南方地区五峰组-龙马溪组页岩气2019年产量154×10~8m^3,已成为全球第二大页岩气产区。基于来自中国南方威远、长宁、涪陵及巫溪等地区典型钻井与露头剖面的1 000余件五峰组-龙马溪组页岩样品数据,综合分析页岩气差异富集特征,探讨其主要控制因素。研究表明我国南方五峰组-龙马溪组页岩气在纵向上和区域上均具有一定差异富集特征,具体表现在:纵向上集中发育甜点段,区域上甜点段厚度、含气量、TOC含量等关键参数存在着较大变化,其中长宁与涪陵地区较优;不同地区的五峰组-龙马溪组页岩含气量与TOC含量均具有较好正相关性,指示着有机质丰度(TOC含量)是影响页岩气富集程度(含气量)的关键因素;五峰组-龙马溪组页岩沉积时期的海洋表层水体总体高生产力,是有机质大量生成的重要前提条件;在断裂带发育较弱的构造稳定区域,硫化缺氧的水体条件是控制页岩气纵向上甜点段及区域上甜点区形成的关键因素,即页岩气差异富集的关键因素。     

泥页岩中有机质的赋存形态与油气形成

根据不同类型泥页岩镜下微观特征观察,发现泥页岩中的沉积有机质和矿物质主要以"富有机质—矿物聚集体"和"贫有机质—矿物基质体"2种微观组构形态存在。通过泥页岩的生排烃模拟实验研究表明：泥页岩有机质赋存的差异性控制了油气的生成和初次运移过程,由于"富有机质—矿物聚集体"形态组构非均质分布,在不同演化阶段生成、排出及滞留的油气以不同的状态赋存和运移;镜质体反射率（Ro）介于0.6%~1.0%之间,泥页岩层系中滞留的油与富集有机质聚集体呈游离-吸附共轭相态,流动性较差,开采前景较差,Ro介于1.0%~1.3%之间是页岩油开采的有利范围;高演化阶段页岩气资源量的大小受控于泥页岩中富有机质聚集体的含量。基于烃源岩内沉积有机质和无机矿物质微观结构上的非均质性特征,把油气的形成、排出、滞留作为一个统一过程加以认识,将是深入认识页岩油气形成与富集机理的有利手段和重要方法。     

湖相纹层状细粒岩特征、成因模式及其页岩油意义——以三塘湖盆地马朗凹陷二叠系芦草沟组为例

以三塘湖盆地马朗凹陷二叠系芦草沟组为例,通过高分辨率岩心图像扫描、常规薄片、扫描电镜、能谱分析等岩石学研究方法,结合微量元素、生物标志化合物等地球化学指标,对湖相富有机质纹层状细粒岩的岩石学特征、沉积成因进行了研究,并分析了其页岩油气/致密油气勘探意义。研究结果表明,纹层具有硅质碎屑富集层、碳酸盐富集层、凝灰质富集层及有机质富集层4种类型,通过组合可以形成3种层偶类型。有机质呈纹层状富集或分散状分布于碳酸盐纹层及凝灰质纹层中。缺少陆源碎屑供给的封闭盐湖沉积体系,形成了分层的古湖泊水体,加之湖底的热水活动和季风性气候共同控制了有机质的富集保存及湖相多元纹层状细粒岩的形成。由于该类细粒岩有机质丰度高,具有较好的生烃潜力,碳酸盐纹层微孔及纹层间微裂缝发育,使其具有丰富的储集空间类型,且脆性矿物含量高而易于后期压裂改造,具备形成页岩油气/致密油气的有利条件,勘探意义重大。     

陆相细粒沉积岩物质来源、搬运-沉积机制及多源油气甜点

伴随着非常规油气工业的蓬勃发展,细粒沉积岩研究受到广泛关注。基于近年来国内外学者对细粒沉积岩的研究认识,对陆相湖盆细粒沉积岩的岩石类型、物质来源、搬运-沉积机制和油气甜点特征进行了系统的阐述。细粒沉积岩的物质来源包括陆源、内源、火山源及混合来源。细粒物质可以通过悬浮沉降、重力流、火山-热液活动和盆内生物化学作用等方式沉积下来,且在成岩前可能发生原地沉积或湖盆内短距离的搬运和再沉积作用。细粒沉积岩在沉积特征、孔渗条件、油气富集机制等方面与细粒物质来源密切相关。对细粒沉积岩物质来源和搬运-沉积动力学模式的研究对页岩油气勘探开发具有重要的指导作用。     

涪陵地区凉高山组富有机质泥岩微相特征及油气富集规律

在岩心精细描述的基础上，综合采用全岩矿物X衍射、有机地化、薄片鉴定、储集物性、元素分析等测试手段，开展了涪陵地区凉高山组富有机质泥岩微相特征研究，并分析其与页岩油气富集的关系。研究表明：涪陵地区凉高山组可划分为6种微相类型，纹层状泥岩微相（MF1）指示安静、淡水、还原环境，有利于有机质的保存和富集；块状泥岩微相（MF2）指示弱还原—还原的浅湖环境，水体较MF1浅；粉砂质泥岩微相（MF3）、泥质粉砂岩、粉砂岩微相（MF4）及细砂岩微相（MF5）表征有一定物源供给的浅水环境，古生产力低下，不利于有机质富集；介壳灰岩微相（MF6）指示受波浪改造作用强的浅湖环境。MF1黏土矿物质量分数高，具有较高的总有机碳质量分数（TOC），是有利于烃类生成的微相，其次为MF2;MF3—MF5石英质量分数高，TOC偏低，不利于烃类生成；MF6沉积水体较浅，不利于有机质的富集，TOC偏低。油气显示层厚度及占比表明，MF1与页岩油气的关系最为密切，孔隙度相对较高，为优质页岩油气储层。     

源内油气资源大有可为

源,是烃源岩的"源"。那么什么是烃源岩?通俗的定义是:"富含有机质、大量生成油气与排出油气的岩石。"换句话说,"是一种能够产生或已经产生可移动烃类的岩石"。烃源岩与烃类有机起源说紧密联系,因此,评价烃源岩必须依据油气成因的现代概念。亨特(J.M.Hunt)将烃源岩限定为"曾经产生并排出了足以形成工业性油气聚集之烃类的细粒沉积"。从广义的成烃角度看,既指成熟烃源岩,也包括未成熟烃源岩。通常要从"有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度"三个方面的分析     

四川盆地元坝地区千佛崖组页岩油气富集特征与主控因素

以四川盆地元坝地区元页3井等重点钻井为例,通过岩心观察和实验分析,评价了该区中侏罗统千佛崖组陆相页岩油气的成藏条件。千佛崖组富有机质泥岩孔隙度高、含油气性好,是主要的储层岩相类型,而灰岩及砂岩夹层物性相对较差;孔隙类型以无机孔为主,占总孔隙的比例约为60%~80%,与海相页岩相比微孔占比降低而大孔含量更高,有利于页岩油气的采出。千佛崖组二段下部的④小层全段以富有机质泥岩为主,泥地比高,孔隙度平均达5.43%,有机碳（TOC）含量平均1.72%,冷冻碎样热解的游离烃含量S₁为2.63 mg/g,测试含气量平均1.51 m³/t,含油气性较好,具备陆相页岩油气形成的有利地质条件。通过与其他钻井的对比分析,认为半深湖相沉积是最为有利的沉积相带,为油气富集提供了物质基础,而较高的成熟度和裂缝的发育是油气富集高产的重要条件。     

辽河西部凹陷页岩油气富集主控因素

研究发现,泥页岩的有机质含量、成熟度、有机质类型、孔缝特征及厚度等内部因素是其能否富集的关键条件。以沙河街组沙三下亚段(Es33)和沙四上亚段(Es41)为例,在页岩油气影响因素研究的基础上,运用多因素综合评价、部分因素重点分析的方法,分别揭示Es33及Es41页岩油气富集的主控因素。综合认为,Es33有效厚度大,有机质丰度中等,热演化程度适中,有机质类型多样,气测异常明显、含油气性好,页岩油气共生,主要受有机质丰度影响;同Es33相比,Es41具有较高的有机质丰度,但有机质类型与热演化程度匹配较差,未能达到页岩气富集的条件,主体发育页岩油。因此,明确页岩油气富集的主控因素,是寻找页岩油气赋存有利区域的前提,对辽河坳陷页岩油气的勘探开发具有现实意义。     

上扬子地区五峰组—龙马溪组黑色页岩高频层序划分

上扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是中国页岩气勘探开发最成功的层位。开展该套地层黑色页岩高频层序划分,有助于理解有机碳在页岩中的分布特征。以上扬子地区N211井的五峰组—龙马溪组黑色页岩为研究对象,分析了自然伽马（GR）与总有机碳含量（TOC）特征,基于旋回地层学理论划分了黑色页岩高频层序。结果表明：上扬子地区五峰组和龙马溪组下部黑色页岩GR值与TOC值整体上由五峰组底部到五峰组顶部的观音桥段逐渐变大,观音桥段出现极大值,再由观音桥段向龙马溪组逐渐变小。利用GR频谱分析及其滤波曲线,在五峰组和龙马溪组下部分别识别出约6个和7个长偏心率周期,据此,将五峰组和龙马溪组下部划分为12个完整的四级层序和1个不完整的四级层序。该研究可为黑色页岩高频层序划分提供典型案例,并为上扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气甜点段预测提供参考,即：在五峰组—龙马溪组页岩高频层序结构中,层序边界附近的黑色页岩有机质富集程度相对较高。     

烃源岩TOC计算模型——以鄂尔多斯盆地太原组—山西组为例

多年来,国内外学者不断致力于常规与非常规油气资源烃源岩的评价与研究,烃源岩评价离不开有机质的类型、丰度、成熟度和厚度的研究。对于有机质丰度的研究关键参数是总有机碳含量（TOC）的计算。利用测井资料可以先定性后定量评价烃源岩,富含有机质的烃源岩,在常规测井曲线上表现为：高放射性强度、低补偿密度（DEN）、高声波时差（AC）、高补偿中子（CNL）、高电阻率（Rt）等特征。研究综合了鄂尔多斯盆地二叠系太原组—山西组烃源岩自然伽马能谱测井测量的钍（Th）、铀（U）和AC、Rt曲线,提出以Th/U结合△LogR模型为基础,根据多元回归研究方法确定TOC的计算模型。利用该模型对Y88井太原组—山西组的TOC进行了计算,并对其计算结果和岩心分析进行了对比,结果显示绝对误差大部分低于0.5。将该模型推广应用到其他井数据中,处理结果在误差允许的范围内,该模型具有较强的适用性和可靠性。     

柴达木盆地西北区新近系咸化湖盆生烃母质类型与有机质富集机理

柴达木盆地西北区(柴西北)新近系已取得显著勘探成果,资源潜力巨大,但关于烃源岩发育与有机质差异富集机理的研究相对较少,制约了勘探进程。选取研究区新近系4组烃源岩典型样品,分析其地球化学特征,并探讨烃源岩发育及有机质富集与古盐度、古生产力、氧化还原条件和沉积速率的关系。结果表明：研究区新近系烃源岩母质类型以Ⅱ型有机质为主,其次为Ⅲ型有机质,生烃母质主要为褶皱藻和皱球藻等原地水生生物与陆源有机质。新近系烃源岩的发育与有机质富集主要受控于古生产力、古盐度和沉积速率。生产力越大,越利于有机质富集,烃源岩的TOC越大;随着盐度增大和沉积速率升高,烃源岩有机质丰度具有先增大后减小的特征;还原程度越强,烃源岩TOC值越高。只有在高的古生产力、适当的古盐度和适当的沉积速率背景下,才利于有机质富集。在此基础上,建立柴西北新近系烃源岩的发育模式,优质烃源岩主要分布在沉积中心附近的缓坡带。研究为咸化湖盆烃源岩的研究提供了一定的理论指导。     

鄂尔多斯盆地陕北地区长7段页岩油富集主控因素及甜点区预测

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组7段(长7段)页岩油勘探取得重大突破,实践表明陕北地区长7段也发育丰富的页岩油,成为该盆地非常规石油勘探新的接替目标.通过对烃源岩品质、类型、储集层、隔夹层及源储配置关系等开展定量刻画,表明:①广泛分布的黑色页岩(TOC值为13.81％)、暗色泥岩(TOC值为3.74％),及与之互层共生的砂岩...     

四川盆地东南缘林滩场地区上奥陶统五峰组-龙马溪组页岩气储层甜点预测

中国石化西南油气分公司2017年在四川盆地东南缘林滩场完钻的探井林页1井,证实林滩场构造在奥陶纪末—早志留世处于深水陆棚有利相带,页岩气形成条件较好.为进一步落实该区勘探开发潜力,实现五峰组-龙马溪组页岩气的商业突破,对林滩场进行区域构造和沉积特征分析.在大量基础地质实验数据分析的基础上,优选总有机碳(TOC)含量、有...     

渤海湾盆地东营凹陷沉积环境和古生产力对优质烃源岩形成的控制

优质烃源岩的形成受诸多因素的影响,认清不同类型烃源岩控制因素的差异对提高非常规油气的勘探效益具有重要意义。选取渤海湾盆地东营凹陷沙三中—沙四上亚段（Es₃^z、Es₃^x、Es₄^cs、Es₄^cx）烃源岩,借助薄片鉴定、热解分析和主微量元素检测等手段,探讨各层段烃源岩形成的控制因素差异。结果表明：Es₃^x和Es₄^cs烃源岩TOC含量较高,且以Ⅱ₁型—Ⅰ型水生有机质为主,分别形成于深水半咸化和深水咸化环境,而Es₄^cx和Es₃^z烃源岩TOC含量偏低,以Ⅲ型—Ⅱ₁型陆源有机质贡献占优,分别形成于浅水咸化蒸发和浅水半咸化环境。古生产力由高到低依次为：Es₄^cs>Es₄^cx>Es₃^x>Es₃^z,充分展现了各层段烃源岩有机质、环境和生产力的差异性。有机质富集程度与古生产力、盐度和水深均成正比,基本不受氧化还原条件影响。高生产力为研究区有机质发育的关键因素,当生产力较高时（Es₄^s和Es₃^x）,有机质的进一步富集则受到环境的明显控制：深水淡化环境下（Es₃^x）,盐度为主要制约因素;咸水环境下（Es₄^cs）,水深的控制作用则凸显出来;而在低生产力浅水淡化湖盆环境下（Es₃^z）,古生产力、盐度和水深对有机质发育的控制都很明显,这体现了多因素对有机质的共同控制以及各层段烃源岩有机质富集的控制因素的差异。因此,研究烃源岩的形成除需要关注生产力与保存条件之外,还应关注盐度、水深等环境因素以及多因素间的耦合作用,这对深化认识烃源岩的发育规律以及指导非常规油气勘探都具有重要意义。     

四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组含气页岩段纵向非均质性及其发育主控因素

四川盆地涪陵地区下志留统龙马溪组发育一套富有机质泥页岩,勘探证实为一套优质含气页岩储层。该套页岩具较强的纵向非均质性,直接影响了储层含气量及储层可改造性。研究首先建立了页岩等时层序地层对比格架;在等时地层格架中,分析了页岩储层在岩矿组成、黄铁矿含量、沉积构造、有机质丰度等方面的非均质性特征。在海侵期,页岩中主要发育自生硅质和沉积成因的自生黄铁矿,页理发育,有机碳含量高,与硅质之间呈现特殊的正相关耦合关系。早期高位域时期,页岩中主要包含陆源粉砂,发育小型波纹层理和透镜状层理;粘土质含量较海侵期有所增加,有机碳含量中等;兼有沉积成因的自生黄铁矿和后期次生成因的黄铁矿。晚期高位域时期,粘土质含量进一步增加;粉砂质含量减少;有机碳含量低;兼有沉积成因的自生黄铁矿和后期次生黄铁矿。从沉积作用、古海洋生产力和氧化还原环境等方面探讨了非均质性的影响因素,明确其主要受控于陆源供给速率、古生产力、水体氧化还原性和古洋流等因素。     

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩岩相及沉积环境分析

贵州温水村剖面发育有一套完整的下寒武统牛蹄塘组富有机质黑色页岩,为厘清下寒武统牛蹄塘组页岩岩相类型,明确不同岩相形成环境特征,通过采集25块该剖面页岩样品,进行岩石薄片观察、X射线衍射（全岩）分析、总有机碳含量（TOC）测定及主微量和稀土元素分析,划分出温水村剖面下寒武统页岩的岩相类型,并明确了该层位页岩的沉积环境和有机质富集特征,建立了沉积模式。根据TOC值、沉积构造和矿物组成,同时考虑岩石脆性特征,共划分出9类页岩岩相：①富有机质块状强脆性硅质细粒岩;②富有机质纹层状强脆性硅质页岩;③高有机质块状强脆性硅质细粒岩;④高有机质纹层状强脆性硅质页岩;⑤高有机质块状中等脆性硅/黏土混合质细粒岩;⑥中有机质块状强脆性硅质细粒岩;⑦中有机质纹层状强脆性硅质页岩;⑧低有机质块状强脆性硅质细粒岩;⑨低有机质纹层状中脆性硅/黏土混合质页岩。其中,前5类页岩相形成于深水缺氧、暖湿型气候和以低温热水沉积作用为主的环境,初级生产力和古盐度较高,有机质富集受控于古氧化还原条件、古生产力、古盐度、古水深、暖湿型气候和热液活动,而其他岩相有机质富集则不受热液活动影响,沉积环境初级生产力和古盐度有所下降;建立了一个受氧化还原条件、古生产力、古盐度、热液活动及暖湿型气候影响的深水陆棚相沉积模式。     

致密油甜点的内涵、评价与优选——以酒泉盆地青西凹陷白垩系下沟组为例

致密油甜点是致密油勘探开发的核心领域。通过对酒泉盆地青西凹陷白垩系致密油储层的成藏富集规律研究,揭示了致密油甜点的内涵、评价与优选方法。研究结果表明：①致密油甜点是含油气盆地细粒沉积体系中整体低丰度含油背景下的相对高丰度含油区域（或层位）,致密油甜点可分为物性甜点、油藏甜点、工程甜点、产能甜点和经济甜点等5类,其中物性甜点和油藏甜点合称为地质甜点。②控制致密油甜点的主要地质因素包括岩性组合特征、源储品质、源储组合类型和裂缝发育程度。③致密油甜点的评价与优选方法为优质源岩R_o定边界、源储组合定区带、四优（优源、优相、优缝、优配）匹配定甜点、多层联合定井轨迹,该套致密油甜点评价与优选方法对油气田高效勘探开发具有指导意义。