昭通国家级页岩气示范区五峰组——龙马溪组页岩气富集地质主控因素

昭通国家级页岩气示范区（以下简称示范区）地处四川盆地边缘,由于其具有典型“强改造、过成熟、复杂应力”的盆外山地页岩气特征,进而导致示范区页岩气富集具有复杂性。为了明确示范区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集主控地质因素,从沉积古地貌、岩性岩相、水文环境、储集空间以及保存条件等方面对页岩气的富集控制因素进行分析。研究结果表明：(1)示范区龙马溪组沉积时期古地貌具有分区分带特征,直接控制了页岩气储层在不同地貌单元内具有不同的储层品质,其中斜坡带和水下隆起区页岩储层品质相对较好;(2)五峰组—龙马溪组页岩岩相具有“控储控气”的特征,含黏土/灰混合质页岩（M-3）和混合质页岩（M-2）为示范区优势岩相;(3)五峰组—龙马溪组页岩有机质富集的关键在于水体的氧化还原保存条件;(4)纳米孔隙的大量发育为页岩气的富集提供了充足的储集空间;(5)良好的顶底板封盖是示范区页岩气富集的关键地质因素。结论认为,“水下古地貌是基础、有机质保存是关键、优势岩相控储控气、纳米孔隙系统发育、顶底板封盖”是示范区五峰组—龙马溪组页岩气富集的关键地质构成要素,该认识可以为我国具有类似地质条件的页岩气新区勘探提供理...     

页岩气富集高产主控因素分析——以四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组一段页岩为例

以四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组海相页岩为研究对象,综合岩心观察、地化分析、测井和地震资料,分别从页岩气富集和高产两方面开展主控因素系统分析,明确有机碳含量、微-纳米尺度孔隙和保存条件是页岩气富集主控因素。其中有机碳含量不仅是评价页岩原生品质的重要参数,同时影响微-纳米尺度孔隙发育特征,而保存条件是页岩气富集的重要基础保障。页岩气高产受脆性矿物含量、埋深、构造形态和裂缝因素影响,其中脆性矿物含量越高,页岩可压性越好;页岩埋深及构造形态对于地应力影响较大,从而影响页岩储层的压裂改造效果;裂缝的发育导致压裂过程中压力的定向性泄压,无法形成有效复杂缝网。     

四川盆地五峰组—龙马溪组海相页岩元素地球化学特征与有机质富集的关系

选择四川盆地长宁县双河镇上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组新鲜露头剖面,对24个页岩样品进行了有机碳、硫含量和主、微量元素测试。分析了主、微量元素含量在剖面垂向上的变化特征及其与海盆古沉积环境的关系,讨论了控制四川盆地奥陶纪—志留纪页岩有机质富集的主要因素。研究结果表明:五峰组—龙马溪组底部约20 m的层段有机碳含量(TOC)较高,达2.2%~7.76%,向上有机碳含量变低(0.81%~1.83%)并趋于稳定。页岩的主要成分为SiO_2(55.67%)、Al_2O_3(10.13%)和CaO(9.51%)。TiO_2和Al_2O_3含量在剖面底部低,向上增大,指示陆源碎屑物质输入增加。富有机质页岩的SiO_2和CaO含量明显高于贫有机质页岩的含量,而Al_2O_3、Fe_2O_3和TiO_2含量较低;同时,在富有机质层段中氧化还原敏感元素Mo、U、V、Ni、Co、Cr和营养型元素Ba明显富集。Ni/Co、V/Cr、U/Th和黄铁矿矿化度(DOPT)指示五峰组沉积时期水体氧化还原条件变化较大,以贫氧—厌氧环境为主,龙马溪组底部水体还原性比五峰组强,为具有一定H2S含量的静海相环境,而中上部则为正常富氧环境。页岩中P和过剩钡(Baxs)含量指示五峰组—龙马溪组沉积期具有高生产力特征,且TOC与氧化还原指标呈正相关关系,表明有机质含量的变化主要受控于氧化还原环境。Mo/TOC与DOPT图解表明控制龙马溪组页岩微量元素富集的主要因素是氧化还原条件,而控制五峰组的则是水体滞留。龙马溪组有机质的富集主要是由海平面升降造成的海水缺氧程度所控制,而五峰组主要是水体滞留造成的海底缺氧使有机质得到了较好的保存。     

川南地区龙马溪组元素地球化学特征及有机质富集主控因素

为了研究川南威远-长宁地区龙马溪组古氧化还原条件及有机质富集主控因素,对4口取心井开展了主、微量元素分析。结果表明：①威远-长宁地区龙马溪组龙一1亚段整体富集V、Ni、Ba、Th和U等元素,亏损Cr元素;龙一₂亚段整体富集V、Ba、Th和U等元素,亏损Co和Cr元素。②龙一₁亚段沉积初期,研究区为缺氧环境,至中晚期,威远地区演变为贫氧或含氧环境,长宁地区演变为含氧环境。③龙一₂亚段沉积时期,威远地区WD204 H井区为稳定的含氧环境,WD201井区仍为贫氧或偶含氧环境,而长宁地区整体处于稳定的含氧环境。④龙一₁亚段有机质的富集主要受古氧化还原条件控制,龙一₂亚段有机质的富集主要受古生产力强弱控制。该研究成果对川南地区龙马溪组的页岩气勘探具有重要参考价值。     

威远地区五峰-龙马溪组页岩有机质特征——以W 202H7-2D井为例

随着四川盆地致密页岩气的大规模勘探与开发,对页岩气储集层的研究显得日趋重要.为进一步落实威远地区西北部优质页岩发育特征,选取该区的W 202 H7-2D取心井,通过对总有机碳含量测定、岩石热解分析、全岩显微组分鉴定(有机质镜检)及镜质体反射率测定等实验数据进行分析,根据前人研究成果、现行标准,对该井的五峰-龙马溪组页岩...     

苏北地区早寒武世黑色页岩地球化学特征与有机质富集模式

早寒武世期间沉积的一套富有机质页岩,沉积厚度大,有机质含量高,是目前华南地区海相页岩气勘探重要目标层系之一。以苏北地区XYZ-1为例,利用钻井岩心资料和地球化学测试分析数据,探讨早寒武世幕府山组黑色页岩的沉积环境及有机质富集模式研究。结果表明,XYZ-1井幕府山组为一套黑色、深灰色炭质页岩夹薄层状碳酸盐岩的沉积层序,顶部和底部发育有石煤层。幕府山组V/(Ni+V)平均值为0.74,Ni/Co的平均值为6.78,U/Th的平均值为1.46,V/Sc的平均值为65.43,氧化还原指标表明幕府山组整体为缺氧的沉积环境,在底部和顶部存在两次较为强烈的硫化事件。幕府山组炭质页岩的TOC平均值为5.62%,其中72.2%的样品大于2%,TOC与TS相关系数高达0.89。因此,缺氧的沉积条件为有机质的富集和保存提供了保障,硫化的沉积环境是有机质富集的关键因素,苏北地区幕府山组具备了发育良好烃源岩和储层的条件。     

海相富有机质页岩储层压力预测方法——以涪陵页岩气田上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩为例

页岩储层压力预测是评价页岩储层质量、认识页岩气富集机理、识别页岩含气性及寻找页岩气勘探有利区的基础。高-过成熟的海相富有机质页岩中发育大量纳米级有机质孔隙,且页岩储层普遍存在由生气造成的异常高压。目前页岩储层压力预测多建立在无机孔隙发育演化规律基础之上,没有考虑纳米级有机孔隙发育演化,从而导致“压力异常”的假象或者储层压力预测结果不准确。本文提出了一种适用于海相富有机质页岩的储层压力预测方法：假设页岩储层有机孔隙和异常压力共存,计算有机孔隙的声波测井响应,并校正声波测井曲线,建立新的压力预测模型。以涪陵页岩气田五峰组-龙马溪组页岩为例探讨了该方法的可靠性和实用性。结果表明,相校于原始Eaton法,该方法计算结果与实测压力数据吻合程度更高（R²=0.81）,预测误差相对较小且符合正态分布。因此该压力预测方法能够有效、可靠地预测研究区海相页岩储层压力。据预测,焦石坝一期产建区地层压力总体具有背斜中间高、周缘低、东南侧局部具有高值的特征,该结果与无阻流量具有良好的相关性,进一步说明该方法的可靠性。该方法对于完善非常规页岩储层压力预测方法、推动超压页岩气勘探具有重要的现实意义。     

四川盆地东北部地区陡山沱组黑色页岩古海洋环境与有机质富集机制

四川盆地下震旦统陡山沱组页岩不仅是重要的烃源岩层系也是页岩气勘探的潜力层位,目前对其黑色页岩古海洋环境演化与异常富有机质形成的响应关系还不清楚,因此制约了盆地烃源岩整体评价与资源勘探部署。为此,基于四川盆地东北部地区（以下简称川东北地区）城口区块陡山沱组二段（以下简称陡二段）黑色页岩沉积相与沉积微相研究、环境特征矿物（草莓状黄铁矿）粒径与形态统计分析结果,以黑色页岩有机地球化学分析及古海洋环境关键元素地球化学指标研究为依据,重建了该区陡二段黑色页岩形成的古海洋环境模式,探讨了古海洋环境演化与有机质富集响应的关系。研究结果表明：(1)陡二段黑色页岩整体为斜坡—盆地相沉积环境,可划分为灰色粉砂质泥岩或泥质粉砂岩、灰色浊积泥岩—粉砂岩、灰黑色块状含钙粉砂质泥岩、黑色薄层富有机质泥岩、灰黑色薄层钙质泥岩5个沉积微相,异常富集有机质层段主要发育于后面2个微相;(2)环境特征矿物（草莓状黄铁矿）粒径与形态统计分析、U与Mo富集系数（UEF、MoEF）分析共同揭示陡二段早期古海洋为缺氧沉积环境,晚期逐渐过度贫氧环境;(3)陡二段古生产力水平整体为低—中等水平,期间有间歇性高生产力沉积期;(4)陡二段...     

断裂对页岩气保存条件的影响机制——以渝东南地区五峰组-龙马溪组为例

上扬子地区广泛发育多套烃源岩,其中渝东南地区五峰组—龙马溪组具有有机质页岩厚度大、TOC丰度高、有机质成熟度适中等特点,整体具备页岩气发育的气源条件;但各钻井含气性差异显著,可见区域构造对页岩气的后期保存存在重要影响。以渝东南地区为例,通过野外地质调查、岩心观测、含气性分析等手段,研究区域构造分布对页岩气赋存条件的影响,并认为：渝东南地区主要断裂均为逆断裂,且靠近褶皱核部的断裂盘地层变形更为明显,属于相对受伤盘;濯河坝向斜西翼的主控断裂——王家湾—大河口逆冲断裂两盘差异明显：向斜核部、断裂下盘构造缝高度发育,整体含气性较差,是页岩气保存条件的欠佳区域,不利于页岩气成藏。通过分析发现,区域应力背景控制褶皱体系,褶皱变形程度决定断裂分布和组合样式,断裂形态决定地层变形和裂缝发育,从而进一步控制页岩气的保存和富集。因此,全面分析构造匹配模式,是研究不同地区页岩气保存能力的先决条件。     

湘西地区下寒武统牛蹄塘组页岩沉积环境与有机质富集

下寒武统牛蹄塘组是我国中上扬子地区发育的一套极为重要的海相页岩层系。为进一步明确我国南方下寒武统牛蹄塘组页岩有机质的富集环境与条件,以湘西沅陵地区牛蹄塘组页岩为研究对象,开展了岩石学、有机地球化学和元素地球化学分析等系统研究。结果表明：牛蹄塘组富有机质页岩沉积期处于干冷型气候向暖湿型气候转换期,从沉积早期到晚期其生物生产力水平、水体还原程度和热液作用强度表现为低-高-中高的变化趋势。湘西地区牛蹄塘组页岩有机质的富集并非受控于单一因素,而是古气候、生物生产力、水体氧化-还原性质、沉积速率和热液活动等多个要素相互配置与耦合的结果。牛蹄塘组页岩沉积早期水体较浅,整体处于偏氧化环境,初级生产力水平较低,不利于有机质富集;沉积中期早寒武世发生的大规模海侵使水体加深,伴生的上升洋流携带大量营养盐类进入表层水体,促使藻类大量勃发,同时底层水体缺氧和硫化的环境使有机质大量保存;晚期尽管水体氧化程度有所增加,但受华南持续拉张作用的影响,大陆边缘较强的热液活动提供了丰富的营养物质,生产力仍保持较高水平;且具有相对较高的沉积速率,从而使有机质得以快速埋藏、保存和富集。     

昭通示范区页岩气富集高产的地质主控因素

昭通页岩气示范区具有"强改造、过成熟、杂应力"特征,页岩气富集高产控制因素复杂。为实现页岩气规模高效勘探开发,应用昭通页岩气示范区实际勘探开发资料,系统总结了昭通页岩气田富集高产的地质主控因素,认为：①海侵体系域富碳高硅页岩为页岩气的富集提供物质基础。海侵体系域的贫氧-厌氧的深水环境,沉积速率慢,硅质生物繁盛,有利于富有机质页岩的形成与保存。海侵体系域（五峰组-龙马溪组一段1亚段3小层）富碳高硅页岩,有机质孔和微裂缝发育,吸附能力和含气性强,且可压性好。②适当的后期构造改造与高压封存箱的有效保存是富集高产的关键。昭通示范区北部中生界复向斜位列构造转换带,改造强度适中,3组方向最大主应力汇聚的复向斜槽部,网状缝发育,具有多元汇聚成藏优势。前期良好的顶底板封盖所形成的高压封存箱,在晚期适度抬升中得以有效保存。以昭通示范区页岩气富集主控因素为指导,优选龙马溪组一段1亚段1小层-2小层为甜点层段,其北部的黄金坝、紫金坝、云山坝及大寨区块为页岩气富集区,后期构造改造强度不同则导致了不同构造部位甜点区页岩气富集高产的差异性。     

页岩气层有效厚度下限探讨——以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组为例

储层有效厚度是储量计算的重要参数之一,国内对页岩气储层有效厚度下限标准的研究尚处于探索完善阶段,为了评价国内首个页岩气田的探明储量,有必要深入研究页岩的有效厚度下限。文中以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组页岩气藏为例,首先对商业开发的页岩储层厚度开展研究,然后通过分析页岩气储层岩性、脆性矿物体积分数、总含气量、有机碳质量分数、镜质体反射率等,优选出适合研究区的页岩气层有效厚度下限表征参数,最后提出适合研究区储层特征的有效储层下限标准。该标准在四川盆地涪陵页岩气田页岩气储量计算中取得较好的应用效果。     

皖南地区上二叠统大隆组页岩沉积环境与有机质富集机理

皖南地区上二叠统大隆组富有机质页岩不仅是中国下扬子区重要的烃源岩,也是目前中国页岩气勘探的重要层位之一。为研究其沉积环境与有机质富集机理,对港地1井进行系统取样,开展了有机地球化学测试和元素地球化学分析等工作。结果表明:皖南地区大隆组页岩沉积时期处于暖湿型气候,具有高的生物生产力和沉积速率,早-中期伴随着区域性海平面上升,沉积水体加深且滞留程度增强,整体处于贫氧-厌氧环境;到了晚期区域性海平面下降,水体变浅且滞留程度减弱,整体处于氧化环境,且在二叠纪末期伴随有明显的火山热液活动。大隆组富有机质页岩的形成,不是由单一因素所决定,而是由古气候、水体氧化还原性质、生物生产力、沉积速率等多个要素相互配置与耦合的结果。皖南地区大隆组早-中期区域性海平面上升把深水的营养物质带到浅海的透光带,促进表层水体微生物大量繁殖,产生了高的生物生产力,且贫氧-厌氧的水体环境有利于有机质保存,形成了偏还原条件下的有机质富集模式;大隆组晚期沉积水体整体处于氧化状态,虽然含氧水体不利于有机质保存,但二叠纪末期大规模的火山热液活动蕴含了丰富的营养物质,促进生物大量繁殖,这样一方面可以形成高的生物生产力,另一方面生物的...     

丁山地区龙马溪组页岩气保存条件分析

川东南丁山地区地质构造复杂,通过对丁山地区构造演化特征、褶皱断裂发育分布特征研究,结合地球物理手段获得的页岩埋深、压力、顶底板条件等综合分析,对丁山地区五峰-龙马溪组页岩气藏的保存条件进行了研究。参照页岩气藏保存条件评价指标,划分出了页岩气藏保存条件的有利区。结果表明,丁山地区以断裂和剥蚀为主的后期改造是页岩气散失的根本原因。丁山断褶构造的斜坡带及向斜构造部位断裂较少,埋深适中,地层压力较大,顶底板稳定连续,保存条件较好,是进一步勘探开发的重点地区。     

泌阳凹陷陆相页岩有机质特征及富集因素分析

采用地球化学与沉积学理论方法并结合元素分析、高分辨扫描电镜等实验技术手段,以中国典型陆相断陷湖盆泌阳凹陷为例,探讨了页岩中有机质发育特征、形成环境及富集影响因素,研究表明富有机质页岩中有机质是页岩油形成的物质基础,决定着页岩的生烃潜力和生烃量;有机质主要来源于低等的浮游藻类,有机质发育环境主要为缓慢沉积的、干旱-半干旱的还原条件下、具有中等-高生产力的咸水湖泊环境;无定形有机质是有机质的主要赋存形式;生烃作用产生大量有机质孔隙能为页岩油提供有效的储集空间;古环境决定了有机质保存条件,沉积相带控制有机质富集的平面展布。     

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。     

利用核磁共振技术确定有机孔与无机孔孔径分布——以四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩气储层为例

页岩有机孔隙具有强烈亲油性,无机孔隙具有强烈亲水性。基于页岩孔隙润湿性差异,利用核磁共振技术（NMR）确定有机孔隙和无机孔隙孔径分布。步骤如下：将页岩岩心分别在饱和油与水条件下进行核磁共振观测,确定有机孔隙和无机孔隙横向弛豫时间（T₂）分布谱,再利用高压汞注入与液氮吸附联测实验,建立T₂时间与孔径大小定量关系（r_d=52T₂）,以此为基础确定有机孔和无机孔孔径分布。将这一方法应用于四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩孔隙评价中,页岩有机孔直径集中分布在2～50 nm,峰值为10 nm,少量有机孔直径分布在200～500 nm。无机孔直径分布范围较宽,分布在2.5～500 nm,峰值为50 nm。微裂缝尺寸较大,分布在4～10 μm,峰值为5 μm。应用FIB-SEM识别孔隙类型及其孔径分布,并检验NMR确定的孔径分布,两者具有一致性。核磁共振技术可以进行岩心全直径测量,能较真实地反映地下页岩气储层有机孔与无机孔孔径分布,而且测量成本低,具有良好应用前景。