四川盆地二叠系海陆过渡相页岩气地质条件及勘探潜力

上二叠统龙潭组海陆过渡相泥页岩是四川盆地重要的烃源岩层系,前期的研究工作主要集中于烃源岩评价,而针对页岩气成藏方面的研究则较少。为此,通过对龙潭组取心井——东页深1井分析测试结果的解剖,结合邻区的钻探成果,对龙潭组富有机质泥页岩的分布特征、地化特征、储层特征、含气特征及顶底板条件等进行了研究,并与具有相似沉积背景且已获得良好页岩气显示的页岩层系展开了对比分析,明确了龙潭组页岩气形成的地质条件及勘探潜力。研究结果表明:(1)川东南地区龙潭组海陆过度相富有机质泥页岩发育,厚度大于40 m、脆性矿物含量较高、孔隙度较高、有机碳含量高、热演化程度适中、含气性较好,具备页岩气形成的有利地质条件;(2)较之于国内外其他已获得良好页岩气显示的海陆过渡相泥页岩,川东南地区龙潭组孔隙度、有机碳含量、有机质成熟度、含气量等关键参数更优;(3)有机质类型是影响龙潭组泥页岩中有机质孔隙发育程度的主要因素,页岩气勘探选层应避开煤层富集段。结论认为:在综合考虑富有机质泥页岩发育程度及夹层厚度、埋深、保存等条件下,綦江—赤水一带是四川盆地龙潭组海陆过渡相页岩气勘探的最有利地区。     

西昌盆地中部上三叠统白果湾组页岩地球化学特征及评价

西昌盆地页岩气研究基础薄弱,本文以西昌盆地中部上三叠统白果湾组为例,结合地球化学特征,对其生烃条件与储集条件进行了研究。结果表明研究区白果湾组发育滨浅湖相、浅湖相两类有利陆相页岩气发育的相带。研究区富有机质页岩厚度普遍大于40m,主要分布在白果湾组在下部与中部。有机质类型以II2型为主,有机质丰度丰度值普遍大于1%,有机质成熟度主体大于2.25%、是大量生产干气的阶段。孔隙度主要分布在5.27～7.26%之间,渗透率普遍大于800nd。脆性矿物平均含量在65%,黏矿物平均含量为35%。研究区白果湾组页岩厚度、有机质丰度、成熟度、孔隙度、渗透率、脆性矿物含量、黏矿物含量均符合中国陆上页岩气有利层段/区确定条件与下限标准,具有较好的页岩气勘探前景。     

四川盆地陆相页岩气形成条件及勘探开发前景

与北美页岩气主要形成于海相富有机质泥页岩层系相比,我国主要含油气盆地页岩气具有赋存于陆相及海陆过渡相富有机质泥页岩层系的特点,是未来非常规油气资源勘探开发新的重要领域。为此,综合应用野外地质剖面勘测、岩心及其测试分析资料,对四川盆地陆相页岩气形成条件、含气特征及可采性等进行了分析。结果表明：四川盆地上三叠统须家河组和下侏罗统自流井组的河、湖相泥页岩具分布广、厚度大、有机质丰度较高、保存条件好、脆性矿物含量高的特点,有利于页岩气的成藏和压裂改造。通过老井复查和常规兼探,已在川东建南、涪陵地区和川东北元坝地区自流井组,川西新场地区须家河组泥页岩中获得良好的天然气显示和工业气流。结论认为：四川盆地陆相页岩气与北美海相页岩气形成条件相当,优于圣胡安盆地海陆过渡相Lewis页岩,具有良好的勘探开发前景。初步优选川中阆中-平昌、三台-广安,川东南涪陵-长寿为自流井组页岩气勘探的有利地区,川西孝泉-新场、川中三台-广安为须家河组（须五段）页岩气勘探的有利地区。     

胶莱盆地水南组页岩气成藏条件与勘探方向

胶莱盆地是中国东部典型的中生代断陷盆地,陆相湖盆背景下沉积的水南组发育较厚的富有机质泥页岩,是页岩气成藏的有利区,分析其成藏条件对于明确该区页岩气下一步勘探方向具有重要意义。鉴于此,文中依据页岩气成藏的重要参数,以野外调查资料为基础,结合室内多种测试手段,从沉积环境、泥页岩分布、有机质丰度及类型、有机质成熟度、孔裂隙特征、矿物组分以及含气性等7个方面与鄂尔多斯盆地延长组7段泥页岩进行页岩气成藏地质条件对比,并采用综合信息叠加法进行勘探目标区预测。结果表明,研究区莱阳凹陷西南部、夏格庄洼陷中部和诸城凹陷北部具备页岩气富集成藏的条件,可作为下一步页岩气有利勘探目标。     

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。     

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。     

川北二叠系大隆组页岩气勘探潜力及方向

综合利用地质、地球物理等资料，对川北地区二叠系大隆组富有机质泥页岩的时空展布特征及基本地质条件进行研究，明确了川北地区大隆组页岩储层具有“高有机碳含量，高孔隙度，高脆性矿物含量，高含气量”的有利地质条件，勘探潜力大，有望形成川北地区新的勘探领域。一是川北地区大隆组深水陆棚有利相带发育，泥页岩厚度20~45 m，分布广泛；二是大隆组富有机质泥页岩脆性矿物含量平均为82.3%，有机碳含量平均达到8.32%，有机质类型以腐殖腐泥型为主，热演化程度（R_o）平均为2.43%，孔隙度平均为3.0%，总含气量平均为4.62 m3/t；三是研究区与控盆米仓山断裂有断洼相隔，往盆内方向保存条件好。南江地区大隆组深水陆棚相富有机质泥页岩发育，保存条件好，埋深适中（2 000~5 000 m），是近期有望实现勘探突破的最有利区。      

陆相页岩气成藏地质条件及富集高产主控因素分析-以元坝地区为例

元坝地区在下侏罗统泥页岩层段获得高产页岩油气流。其中,千佛崖组页岩气水平井产量稳定,油气并产;自流井组大安寨段直井常规侧试单井气产量最高达21 × 104 m3/d。文中通过分析总结元坝陆相页岩气特点和勘探开发成果认为：元坝地区泥页岩主要发育在浅湖、半深湖沉积相带,具有厚度大、有机质丰度高、有机质类型好、热演化程度适中、储集物性及含气性好,以及可压性等特点,具备陆相页岩气形成的有利地质条件;沉积相带控制了富有机质泥页岩的空间展布,岩相控制了物性特征及可压裂性,裂缝和超压控制了页岩气的高产。同时,初步建立了陆相页岩气有利区选区标准：半深湖一浅湖相带,暗色泥页岩累计厚度不小于30 m,TOC不小于1%,Ro不小于1.1%,孔隙度不小于2%,含气量不小于0.5 m3/t,理深在500-4200 m,裂缝发育,地层压力系数不小于1.30     

国内外页岩气形成条件对比与有利区优选

为了优选国内有利勘探区及层系,通过对美国、中国各个盆地富有机质页岩最新资料调研,将我国发育的富有机质页岩与美国现今技术可采储量居前的五大类页岩从区域构造背景、有机碳含量、储层物性、含气量等11个方面进行了对比分析。结果显示:1中国海相页岩有机质丰度、类型与美国海相页岩相当,皆以Ⅰ型或者Ⅱ1型为主,有机质成熟度要比美国页岩高,表明烃源岩可以并已经产生足够数量的烃类气体;陆相泥页岩TOC值低于北美地区页岩TOC值,有机质类型大都属于Ⅱ2型或者Ⅲ型,成熟度介于2%~4.5%之间且变化范围较大,生成页岩气潜力不如海相页岩好。2中国海相页岩脆性矿物含量比北美页岩高,黏土矿物含量相当,利于后期压裂改造;陆相页岩脆性矿物含量比北美地区低,黏土矿物含量与北美地区相当,不利于后期压裂改造。3中国海相页岩总体上孔隙度大小与北美海相页岩相当,但孔隙度分布范围比北美页岩大,孔隙类型与北美相当,显示出较好的储集性能;陆相页岩孔隙度大小要略低于北美海相页岩,孔隙类型与北美相当,储集性能较差。4中国海相页岩层埋藏深度主体分布在1 200~5 300m之间,比北美地区现今勘探的主体深度(1 300~4 000m)范围要大,并且由于构造演化复杂而与美国相对稳定的构造背景差异较大,导致我国页岩气保存条件变差和勘探风险增大;中新生界陆相页岩具有累计厚度大,单层厚度要小且平面展布范围小,虽然埋藏深度与北美地区相当,但由于后期构造运动破坏较大,因此对页岩气的保存十分不利。据此提出了适合我国海相页岩和陆相页岩的评价标准,并对各盆地优选出的有利地区和有利层位进行优选评价,指出海相页岩气勘探最有利的地区和层系为重庆周缘O3w—S1l、威远地区∈1q和S1l,陆相页岩气最有利地区和层系为鄂尔多斯盆地T3y、松辽盆地K1q。     

四川盆地元坝地区自流井组页岩气成藏条件

按照页岩气勘探思路和成藏特点,四川盆地元坝地区一批探井针对自流井组泥页岩录取了资料,其中3口井测试获得了工业气流。研究表明,元坝地区自流井组形成于浅湖-半深湖环境,暗色泥页岩厚度较大,有机碳含量高,有机质热成熟度适中,处于生气高峰期。泥页岩矿物成分中石英含量普遍在60%以上,粘土含量在30%以下,泥页岩含气量高,具备页岩气形成和勘探的基本条件,是页岩气勘探的有利层系。     

苏北地区古生界页岩气形成地质条件

根据岩心、钻井及露头等资料,以有机地球化学、储层岩石学等为重点,对苏北地区古生界下寒武统幕府山组、上奥陶统五峰组—下志留统高家边组、二叠系（孤峰组、龙潭组、大隆组）等3套富有机质泥页岩层系的页岩气形成地质条件进行初步分析,指出苏北地区古生界3套富有机质泥页岩层系分布面积广、厚度较大、有机碳含量高和热演化程度较高。与美国典型含气页岩相比,苏北地区古生界3套富有机质泥页岩层系有机质丰度与之相当,部分地区的成熟度偏高。苏北地区具有形成页岩气的良好物质基础,古生界页岩气勘探潜力大。另一方面,苏北地区古生界富有机质泥页岩普遍埋藏深,下古生界富有机质泥页岩成熟度普遍偏高,后期多期构造运动及岩浆活动强烈,这些因素对页岩气形成、富集及保存等有着重要影响。     

黄骅坳陷中区和北区沙河街组陆相页岩气形成条件及资源潜力

以黄骅坳陷中区和北区古近系沙河街组湖相富有机质泥页岩为重点研究对象,在大量样品实验测试数据深入分析与镜下观察的基础上,从页岩的发育特征、有机质丰度、有机质类型、热演化程度及储集性能等方面出发,明确了研究区沙河街组陆相页岩气形成条件及资源潜力。研究区沙河街组有效生烃泥页岩的累积厚度大（大于1 000 m）,有机质丰度高（大于1.0%）,有机质类型适中（以Ⅱ1及Ⅱ2型为主）,热演化程度以成熟—高熟为主,储集性能较好,具备良好的页岩气成藏条件。通过与美国主要产气页岩、中国陆相和海相页岩层段的主要特征参数指标相比较,建立了以富有机质泥页岩的厚度、有机碳含量、镜质组反射率、埋深及地层压力等参数作为页岩气有利区的评价标准,初步优选歧口凹陷西南部及张巨河一带为页岩气勘探的有利区,且以沙三段为页岩气富集的最有利层段。初步估算黄骅坳陷中区和北区沙河街组陆相泥页岩形成的页岩气总远景资源量约为0.46×1012 m3,其中沙三段占73%,充分表明了黄骅坳陷中区和北区沙河街组陆相页岩气资源潜力较大。     

鄂尔多斯盆地石炭系本溪组页岩气成藏条件及勘探潜力

近年,国外海相地层页岩气勘探开发取得的重大成果对国内陆相及海陆过渡相页岩气勘探潜力的研究带来重要影响。基于鄂尔多斯盆地石炭系本溪组富有机质泥页岩样品的有机地球化学、物性特征及等温吸附等方面测试结果的数理统计及其测井响应特征分析,对其页岩气的勘探潜力进行了研究。研究结果表明:本溪组有效泥页岩单层厚度变化较大,盆地主体部位有机碳含量一般大于1.0 % ,平均为2.7 % ,有机质类型主要为Ⅲ型和Ⅱ₂型,含少量Ⅰ型和Ⅱ₁型,镜质体反射率平均为1.52 % ,泥页岩吸附含气量平均为0.98 m³/t,属于成熟-高成熟阶段富有机质泥页岩,具备页岩气成藏的基本地质条件。综合考虑泥页岩有效厚度、有机质含量及类型、热演化程度、含气量及埋深等因素,预测鄂尔多斯盆地本溪组页岩气有利勘探区主要位于天环坳陷西北角、陕北斜坡带东北角及盆地中南部等区域。     

中国陆相页岩气的形成条件

虽然目前北美工业性开发的页岩气资源均在海相沉积地层中,但我国已在陆相泥页岩中获得了页岩气勘探开发的重要突破,陆相页岩气的资源潜力也正随着勘探实践的深入而被逐步揭示。为此,在研究我国陆相富有机质泥页岩分布特点的基础上,分析了主要盆地陆相富有机质泥页岩的基本地质条件和有机地球化学参数。结果认为,我国形成陆相页岩气富集具有6个方面的有利条件：累计厚度大、有机质类型多样、储集空间丰富、保存条件好、资源丰度高、地表条件好。结论指出：我国陆相富有机质泥页岩主要分布在华北及东北区、西北区及南方局部地区的中-新生界,形成陆相页岩气富集主要具有上述有利条件,而且我国陆相富有机质泥页岩发育区多与常规油气勘探开发成熟区重叠,具有资料和基础设施等方面的优势,因此具有更好的经济可采性;虽然我国陆相富有机质泥页岩具有相对较低的有机质热演化成熟度,目前多处于生油和湿气窗阶段,页岩气和页岩油在微观和宏观上呈共生伴生关系,但通过异同点对比分析后认为,我国陆相页岩气比页岩油具有更好的可采潜力。     

鄂西渝东地区东岳庙段页岩气勘探潜力研究

鄂西渝东地区下侏罗统自流井组东岳庙段发育厚层灰黑色页岩,钻井揭示气显示良好。文中利用露头、钻井、测井、分析化验、测试等资料,从页岩沉积特征、有机地化特征、储集条件及含气性等方面对东岳庙段页岩进行了系统研究。结果表明:该段以浅湖—半深湖沉积为主,富有机质页岩发育,有机质丰度高,热演化程度适中,含气性较好,具备页岩气形成的有利地质条件;页岩气富集主要受有机质丰度、热演化程度、储集物性及裂缝发育程度等关键因素控制。据此,初步建立了适合本区陆相页岩气有利区优选标准,并根据标准优选区内西北部乐福店—临溪场为东岳庙段陆相页岩气勘探有利区。     

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组优质页岩储层测井识别——以贵州岑巩页岩气区块为例

南方地区古生界发育多套海相富有机质页岩,是我国页岩气勘探部署的重要战略地区,目前已在四川盆地及周缘龙马溪组获得突破。与龙马溪组相比,下寒武统牛蹄塘组具有更大的沉积厚度与更广泛的分布面积,是我国页岩气勘探开发亟待突破的另一重点层系。地球物理测井贯穿页岩气的勘探开发,是识别与评价页岩气储层的重要手段。为此,通过对研究区3口井下寒武统牛蹄塘组测井资料的对比分析,总结出牛蹄塘组含气页岩具有“四高四低”的测井响应特征;元素测井上表现为硅质(石英)含量增加,铝、铁、钾元素与黏土矿物含量降低的特征;在核磁共振测井T₂谱上以单峰和连续型双峰为主,弛豫时间与振幅明显大于普通页岩。通过选取对富有机质页岩响应敏感的自然伽马能谱、地层电阻率、密度、声波时差和补偿中子测井资料对研究区内不同保存条件下的页岩储层进行叠合与交会分析,总结出不同保存条件下的富有机质页岩、富有机质硅质泥岩、普通页岩、砂岩和灰岩的测井响应特征,为研究区优质页岩储层的测井识别与评价提供依据。此外,地层电阻率与声波时差测井资料对页岩的含气性、流体性质与保存条件具有一定的指示作用,可作为页岩含气性与保存条件的判识性指标。     

鄂西渝东区上二叠统吴家坪组页岩气地质条件及勘探潜力

鄂西渝东区上二叠统吴家坪组页岩在早期勘探中已发现具备页岩气成藏条件,但其勘探潜力仍不明确。基于Jy3井岩心分析测试资料,结合区域地震、本井及周围井测井及录井等资料,对吴家坪组吴二段页岩的分布、页岩品质及含气性、保存条件及资源规模进行了分析。研究认为:吴二段发育深水陆棚及斜坡—浅水陆棚相富有机质泥页岩,具有南西薄、北东厚的区域分布规律。页岩主要由石英（平均含量43.10%）、黏土矿物（平均含量21.95%）及方解石（平均含量17.20%）所组成,有机质以Ⅱ₁型干酪根为主,丰度高（总有机碳平均含量8.77%）,热演化程度高（换算R_o平均为2.06%）,孔隙性优良（孔隙度平均为5.59%）,含气性好（总含气量平均为3.73 m3/t）。区内红星地区吴家坪组页岩厚度最大、保存条件良好,资源量最丰富,具有优越的页岩气勘探潜力及可观的资源前景,有望成为页岩气勘探开发接替层系及区块。      

鄂西渝东地区上二叠统富有机质泥页岩发育特征

中上扬子地区发育多套含气页岩层系,近年来对寒武系、志留系及侏罗系的富有机质泥页岩进行了较为深入的研究,但是对于上二叠统研究较为缺乏。从泥页岩厚度、分布规律、TOC及Ro、岩石学特征及孔隙特征等方面,分析了鄂西渝东地区上二叠统富有机质泥页的发育特征。结果表明:在奉节、巫山、建始、恩施、鹤峰一带,泥页岩总厚度在60 m以上,平均TOC大于3%,有机质以Ⅱ_1、Ⅲ型干酪根为主,热演化程度适中,脆性矿物含量高,钻井气显示活跃,是页岩气勘探的有利层位。     

宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气成藏地质条件

利用露头、地质浅钻等资料,对宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气成藏地质条件进行研究,认为区内震旦纪陡山沱期广泛发育陆棚相沉积,暗色泥页岩发育,厚度一般在50~120m之间。与焦石坝地区龙马溪组泥页岩的各项指标比较,该区具有厚度较大、有机质丰度相对较低、热成熟度适中、脆性矿物含量高、粘土矿物含量低、低孔特低渗、保存条件较好等特征,具备页岩气形成的基本地质条件,是中扬子地区海相页岩气勘探的有利层系之一。综合国内外页岩气勘探选区评价经验分析,认为长阳至五峰一带是宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气勘探最有利区带。     

川东南地区志留系页岩含气量特征及其影响因素

页岩含气量是页岩气勘探潜力评价、勘探有利区优选、资源量计算的重要指标,也是后期进行开发规划、气藏描述、储量计算的关键参数。为了探索影响页岩含气量的因素,应用统一的方法现场测量了四川盆地东南不同地区多口页岩气探井的含气量,通过对比分析其含气量特征,找到了不同页岩气探井的岩性、总有机碳含量、孔隙度、压力系数等参数与含气量的关系,归纳了影响页岩含气量的主要因素。结论认为,影响页岩含气量的因素可以分为两大类:(1)只在早期对含气量有影响的基础因素,主要为有机质类型、有机质丰度、岩性、黏土矿物含量等;(2)控制页岩含气量的关键因素是保存条件,构造样式和断裂发育程度是影响保持条件的主要因素。孔隙度、孔隙结构、压力系数等参数不是影响页岩含气量的因素,而是表征页岩含气量高低的指标性参数,因此在勘探中可以尝试通过孔隙度预测或压力预测来判断页岩的含气性。