湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩气井位优选及含气性特征——以常页1井为例

根据野外地质调查,结合区域构造特点和沉积背景研究,优选并实施钻探了湖南第一口牛蹄塘组页岩气调查井——常页1井,并通过取样测试分析、现场解析实验对牛蹄塘组含气性进行了定量分析。研究表明,常德市周边及以北的慈利—石门—澧县一带,沉积厚度大、分布稳定、地势平坦,是优选页岩气地质调查井位的有利区域。优选的常页1井揭示了牛蹄塘组富有机质页岩厚674.5m(真厚度),是目前已知我国单井钻遇黑色页岩层系的最大厚度,其有机碳含量、现场解析含气量、等温吸附含气量具有明显的正相关关系,且随着深度的增加,三者都表现为先从顶部到中下部增大、再向底部减小的特点。位于牛蹄塘组中下部、井深为1 067~1 250m的黑色页岩、炭质页岩段,平均有机碳含量为10.14%,等温吸附气量为3.7~5.8m3/t,现场解析总含气量为0.5~2.1m3/t,是该井页岩气发育的最有利层段,具有良好的勘探潜力。     

湘西北常页1井下寒武统牛蹄塘组页岩气聚集条件及含气特征

为评价湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气聚集条件及含气性,优选并实施钻探了湖南省第一口以牛蹄塘组为目的层段的页岩气参数井--常页1井,累计揭示了牛蹄塘组黑色页岩层系真厚度674.5 m,是目前中国单井钻遇的最大厚度黑色页岩层系。通过岩心样品有机地球化学、岩石矿物学、储层物性等实验分析,认为常页1井牛蹄塘组黑色页岩具有机碳含量高（平均为3.9%）、成熟度适中（等效R_o平均为2.6%）、脆性矿物含量高（石英含量平均为50.1%）、黏土矿物含量低（平均为32.4%）、低孔低渗（孔隙度、渗透率平均分别为1.7%、1.32×10^-3mD）、中小孔及裂缝发育的特征,具有良好的页岩气聚集条件。岩心现场解析实验和等温吸附实验都显示出常页1井具有良好的含气性,且整体上含气量随深度的增大而增加,其中井段1 100~1 250 m的黑色页岩段平均有机碳含量高达10.1%,现场解析总含气量为0.5~2.1 m³/t,等温吸附含气量为3.7~6.4 m³/t,是该井页岩气发育最有利的深度,显示出以常页1井为代表的湘西北牛蹄塘组具有良好的页岩气勘探开发潜力,鉴于其沉积厚度巨大,应优先对牛蹄塘组中下部黑色页岩进行勘探开发。     

中扬子鄂西地区牛蹄塘组页岩储层特征及含气性研究

下寒武统牛蹄塘组为鄂西地区重要的页岩气勘探目的层之一,针对牛蹄塘组页岩储层及含气性特征研究薄弱的现状,利用钻井及地层剖面资料,对研究区岩石地层及沉积相、页岩埋深及厚度、地球化学特征、储层物性及含气性特征进行综合分析。研究表明:鄂西地区牛蹄塘组依据岩性特征可以分为2段;研究区主要发育浅水及深水陆棚相,以深水陆棚相分布面积最广,兴山县—宜昌市发育3个水下隆起;页岩厚度中心主要分布在来凤县—恩施市及神农架2个地区,厚度可达200.0 m以上;牛蹄塘组由下至上TOC逐渐降低,高值区主要分布在咸丰—鹤峰一带,总体上TOC以大于2.00%的高及特高级别为主,R_o为2.0%～3.5%,以高成熟为主;矿物组分以黏土矿物及石英为主,黏土矿物由下至上逐渐增多;牛蹄塘组主要为低孔特低渗储层类型;牛蹄塘组由下至上呈现含气量先急剧变大再缓慢降低的趋势,含气量峰值位于牛蹄塘组一段下部,含气性较好的地区位于黄陵背斜东南翼。综合研究认为,鄂西地区牛蹄塘组勘探有利区主要位于深水陆棚相内的宽缓背斜翼部、且远离区域断裂带的地区。研究结果可为鄂西地区牛蹄塘组页岩气勘探井位部署提供参考依据。     

四川盆地东缘湘西北地区牛蹄塘组页岩储层特征及影响因素

四川盆地东缘湘西北地区牛蹄塘组具有分布广、厚度大、埋藏适中、有机质丰度高以及热演化程度高等特点,资源前景广阔,是近年来南方页岩气勘探重点。文章以该区参数井——花页1井为研究对象,通过岩心、岩屑观察,采用薄片鉴定、X-衍射矿物分析、物性测试、扫描电镜、低温氮气吸/脱附实验等系统手段,研究储层特征,综合分析储层的影响因素。在深水陆棚相,牛蹄塘组发育黑色炭质页岩、硅质页岩,以富含炭质、硅质及黄铁矿,低黏土矿物（伊利石为主）含量为特征,页岩属特低孔、特低渗类型储层。SEM和低温氮气吸/脱附实验表明,储层主要发育圆筒孔（有机质孔）、狭窄平行板孔（粘土矿物层间孔）、四面开口的锥形管孔（粘土矿物粒间孔）以及锥形平板孔（微裂缝）;中孔（2~50 nm）提供了平均60.3%的BJH体积。多种因素共同影响微观孔隙发育：深水泥质陆棚控制了孔隙发育物质基础;丰富TOC促进有机质孔（尤其是大孔）发育;矿物组成及含量控制了孔隙发育类型及程度;有机质热演化作用促进有机质孔、微裂缝发育。     

湖南常德地区牛蹄塘组页岩特征及含气性

下寒武统牛蹄塘组是常德地区重要的页岩气勘探层位之一,岩石类型主要为富炭硅质页岩、炭质页岩和石煤。以单井地质分析为基础,结合区域地质和露头资料,对常德地区牛蹄塘组黑色页岩有机地球化学、岩矿组成、储集空间类型、力学性质、含气性等进行了研究。该区牛蹄塘组地层相对稳定、分布范围广、页岩厚度大、有机碳含量高、有机质类型好、热演化程度高,孔隙和微裂缝发育,比表面积大、吸附气能力强,脆性矿物含量较高,具备良好的可压裂性。CY1井揭示牛蹄塘组页岩厚度大,含气量达到0.5~2.1m3/t,具有良好的储集条件。综合研究认为常德地区牛蹄塘组具有较好的页岩气勘探潜力。     

湘西北地区花垣页岩气区块勘探潜力

上扬子地台页岩气资源丰富,特别是牛蹄塘组勘探潜力巨大。花垣页岩气区块位于上扬子地台牛蹄塘组主要页岩气富集区,其页岩气勘探潜力亟待深入发掘和准确评价。运用地层对比、储层分析和烃源岩地球化学分析等手段,结合前人研究成果,对花垣页岩气区块的构造、储层和烃源岩特征进行了系统研究。厘定了牛蹄塘组的分布范围、储层物性、烃源岩厚度等参数及其分布特征,结合渝科1井和岑页1井的含气量测试结果,进一步计算了区块资源量。花垣页岩气区块牛蹄塘组的有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型;烃源岩有机质含量高,其平均值为3.52%;镜质体反射率平均值为3.58%,达到成熟晚期阶段;储层具有低孔—超低渗、高比表面积的特征;区块的可采资源量达31.87×108 m3。花垣页岩气区块具备了较好的烃源岩、储层及埋藏条件,可采资源量大,可以优选区块中上部的民乐至龙寨一线进行下一步的勘探和评价工作。     

湘西北复杂构造区下寒武统页岩含气性及主控因素分析——以慈页1井为例

我国南方地区广泛发育厚度大、有机质含量高的下寒武统海相页岩,但影响页岩含气性的主控因素仍不明确。湘西北复杂构造区下寒武统牛蹄塘组页岩沉积厚度大且埋深适中,在优选出的慈利景龙桥向斜内钻探的页岩气参数井——慈页1井,富有机质泥页岩厚度为149 m,对岩心进行取样,并开展了总有机碳含量、镜质体反射率、矿物成分、储集物性等测试分析,揭示了牛蹄塘组页岩总有机碳质量分数平均为4.83%,底部总有机碳质量分数大于3.0%的连续优质页岩厚达37 m,页岩镜质体反射率（R_o）平均为3.28%。采用岩心直接解吸法测得牛蹄塘组页岩总含气质量体积为0.859 m³/t,天然气成分中甲烷质量分数平均为78.23%。通过分析湘西北慈利地区构造演化特征,并将慈页1井与周边钻遇的下寒武统页岩钻井关键参数进行对比,阐明影响湘西北地区下寒武统页岩含气性的主控因素为构造保存条件和页岩演化程度。南方雪峰山隆起、黄陵背斜和汉南古陆等古隆起周缘基底稳定,构造保存条件较好,页岩成熟度相对较低,是未来复杂构造区页岩气勘探的重点地区。     

湘西北地区龙马溪组页岩气聚集条件与含气性分析

为评价湘西北地区下志留统龙马溪组页岩气聚集条件及含气性,优选并实施钻探了永页1井,揭示的龙马溪组暗色泥页岩厚度131.2 m,其中黑色页岩19.3 m. 永页1井龙马溪组黑色页岩具有有机碳含量高（平均为2.0%）、成熟度适中（等效Ro平均为2.4%）、脆性矿物含量高（石英含量平均为50.3%）、黏土矿物含量低（平均为31.3%）、孔隙度低（平均为1.7%）等特征,具有良好的页岩气聚集条件;尽管等温吸附含气量平均可达2.52 m3/t,但现场解析总含气量很低,推测这是黑色页岩埋深较浅且湘西北地区晚期构造活动强烈、保存条件不好所致;黑色页岩的沉积厚度反映了该井位于龙马溪组深水陆棚沉积的边缘相带,而更靠近沉积中心的花垣—保靖—龙山一带,黑色页岩厚度可达30~40 m,是该区龙马溪组页岩气下一步勘探的主要区域。     

黔北地区下寒武统黑色页岩沉积特征及页岩气意义

以沉积学、层序地层学、石油天然气地质学为理论基础,以野外实测剖面分析、地化元素分析、薄片观察等为手段,采用"点—线—面"三位一体的方法,对黔北地区沉积特征进行分析。黔北地区下寒武统牛蹄塘组沉积环境为浅海沉积,主要沉积体系类型有浅水陆棚和深水陆棚。古地貌整体为西北高、东南低的特点,物源区主要来自研究区西北部,少量来自西南部。下寒武统黑色页岩普遍发育,厚度在工区东南部最大,可达200 m。宏观上的黑色页岩广泛发育、厚度大、颜色深,微观上富含有机质且硅质质量分数较高。结合宏观、微观2方面,认为工区东南部为页岩气勘探重点区域。     

中扬子长阳地区寒武系牛蹄塘组页岩气成藏地质条件

中扬子湘鄂西褶皱带是湖北省页岩气勘探的首要目标区,但其页岩气勘探程度很低,尤其是寒武系及前寒武系。在寒武纪—早奥陶世,长阳地区发生广泛、快速海侵,在深水陆棚沉积背景下发育一套广泛而稳定、以黑色泥页岩和钙质页岩为主的下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩层系。野外露头、镜下薄片观察及地层对比结果表明,研究区牛蹄塘组按照岩性可分为上、中、下3段,自南向北呈现逐渐增厚的趋势,沉积的黑色泥页岩厚度稳定且达到100 m左右。地化分析、储层特征以及含气量等温吸附实验结果表明,研究区牛蹄塘组黑色泥页岩具有较高的有机质丰度和成熟度,干酪根类型有利于生成气态烃类;岩石中脆性矿物含量较高,有机质孔隙和粒内孔隙十分发育,微裂缝也较发育;模拟吸附气含量较高,具有较好的页岩气吸附能力;孔隙度和渗透率低,属于低孔—特低孔、特低渗透型储层。长阳地区及邻区牛蹄塘组埋深适中、产状平缓且断裂不发育地区是下步页岩气勘探的有利目标区。     

湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩含气性影响因素分析

湘西北地区下寒武统牛蹄塘组发育了一套富有机质泥页岩,其分布稳定且厚度较大,在桑植石门复向斜一带埋深大,保存较完整。牛蹄塘组页岩气富集甜点区的页岩气质量体积为 1.48～8.75 m³/t,具有很好的工业开发价值。 有机碳含量既决定了页岩气的资源潜力,同时也影响页岩气的吸附和存储能力。对牛蹄塘组页岩气的研究认为：储集空间主要可分为原生晶间或粒间微孔隙、有机质微孔隙、不稳定矿物溶蚀孔、构造裂缝和解理缝等 5 种成因类型;页岩气较易发生吸附和解吸作用,吸附态气所占较大比例;页岩气存储状态主要受有机碳含量和储集空间类型的综合影响;高过成熟富有机质页岩生成的天然气在较好的保存条件下仍然可以聚集并成藏;温压条件、埋藏深度和矿物组成等对页岩含气性的影响均相对较小。     

页岩气水平井试井模型及井间干扰特征

页岩气田采用水平井井网大规模开发后,井间干扰造成的“压力下降快、气井过早废弃”的问题日益严重,亟须认识页岩气井的井间干扰特征。为此,先将水平井多段压裂改造后的页岩储层划分为压裂裂缝、SRV和未改造基质3个区域,然后根据各区域的孔缝特征和流动机制建立了多区域耦合的渗流模型,并采用PEBI网格和有限体积法进行数值求解。利用数值模拟,分析了连通渗透率和激动量等因素对于干扰试井测试结果及压力场分布特征的影响,并以焦页7井组中的JY7-1 HF井和JY7-2 HF井为例,采用干扰测试压力拟合法计算了两井之间连通段的平均渗透率为18.5 mD,说明两井之间连通性较好,建议后期生产过程中控制本井与邻井的产气量,同时避免邻井频繁更换工作制度。未来井网部署时应根据单井设计产能,对于与邻井水平段距离较近层段应控制压裂规模,并适时开展干扰试井测试。     

上扬子地区早古生代页岩气与北美Barnett页岩气潜力对比

上扬子地区早古生代牛蹄塘组和龙马溪组发育两套分布广、厚度大、有机质含量高的页岩,目前相关的试验性页岩气开采较少,对其潜力缺少定量或相对定量方面的评估。北美地区Barnett页岩是页岩气开采历史最长,产量最高的页岩,建立了可靠的页岩气潜力的评价标准,对比评价上扬子地区早古生代页岩气潜力不失为经济有效的方法。通过比较发现,上扬子地区早古生代页岩与Barnett页岩具有相似的构造沉积背景和发育规模,二者之间具有很强的可比性。地球化学特征对比发现,上扬子地区早古生代页岩的有机质丰度、类型、成熟度、页岩气类型和有机质转化率等相关参数与Barnett页岩类似或更有利,认为其资源潜力不低于Barnett页岩,具有进行较大规模试验性开采的条件。     

黔西地区石炭系页岩气成藏地质特征及含气性影响因素

石炭系旧司组是贵州省发育的一套重要富有机质页岩层系,尚未取得页岩气勘探开发突破。为深入研究旧司组页岩气成藏地质特征,分析其含气性影响因素,选取黔西地区旧司组钻井岩心及野外露头样品为研究对象,综合运用有机地球化学、X-射线衍射、覆压孔渗、场发射扫描电镜、液氮吸附、现场解吸、高压等温吸附等实验手段开展系统研究。旧司组泥页岩有机质类型以Ⅱ型为主,有机碳含量较高,处于过成熟早期阶段;矿物组成以石英和黏土矿物为主,脆性矿物含量高,有利于后期压裂改造;储层为特低孔、特低渗,微观孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔及微裂缝4类,微观孔隙孔径较小,纳米级孔隙非常发育,比表面积和总孔体积较大,具备较好的页岩气富集与保存条件;现场解吸总含气量较高,平均为1.95 m³/t,吸附能力较强,吸附气量平均为3.10 m³/t,显示出良好的含气性;泥页岩吸附气量与TOC、R_o、黏土矿物含量、孔隙度、比表面积及总孔体积呈较好的正相关性,与平均孔径呈负相关。     

黔中隆起及邻区下寒武统页岩气成藏特殊性分析

黔中隆起及邻区下寒武统牛蹄塘组页岩厚度大、有机碳含量高、热演化程度高、脆性矿物含量高,具备页岩气成藏的基本地质条件,但经过多年页岩气勘探实践,至今未取得实质性突破,主要受页岩气成藏条件的特殊性控制。在系统分析野外剖面以及黄页1井、龙页1井、丁山1井等资料的基础上,重点开展沉积相、页岩分布、有机碳含量、热演化程度等页岩基本地质特征和储集类型、储集物性及页岩含气性等页岩储层特征的研究,认为页岩气成藏条件特殊性主要表现在2个方面：（1）页岩热演化程度的特殊性,生烃、排烃历史复杂,热演化程度高,不利于页岩气的赋存和富集;（2）储层特殊性,热演化史复杂、成岩作用强导致页岩孔隙度较低,尤其有机孔发育少且孔径较小,页岩储集性差。在此基础上,制定了页岩气选区评价参数标准,评价了页岩气富集有利区。初步明确了黔南坳陷黄平地区具有构造相对稳定、页岩埋深适中、有机质热演化程度相对较低、保存条件较好及含气性好等特征,勘探风险程度相对较低,是黔中隆起及邻区页岩气勘探突破的Ⅰ类有利地区;黔西地区由于成熟度较高,是探索高热演化条件下页岩气藏的Ⅱ类有利区。