页岩岩相的测井曲线识别方法——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

页岩岩相的识别是页岩气勘探开发的基础工作,不同类型页岩具有不同物质组分与组构,进而具有不同的脆性度和物性,目前利用测井曲线来识别页岩岩相的研究较为薄弱.以焦石坝地区五峰组—龙马溪组3口井的测井资料、岩心测试数据为基础,通过多参数优选、多元线性拟合,分别建立了黏土矿物、硅质矿物相对含量的预测方程,探讨利用测井曲线识别页岩...     

四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组海相页岩岩相类型及储层特征

页岩岩相划分及其储层品质研究是页岩气勘探开发地质评价的基础性研究工作。以钻井资料为基础,综合利用全岩X-衍射、镜下薄片等资料建立了海相页岩岩相划分方案,并结合总有机碳含量、孔隙结构、孔渗特征、纹层特征和含气性等地化测试资料,对五峰组-龙马溪组一段不同页岩岩相的储层品质进行系统分析。涪陵地区五峰组-龙马溪组一段发育3大类页岩岩相,其中主要岩相有5亚类,即粘土质硅质页岩、含钙粘土质硅质页岩、硅质粘土页岩、粘土质硅质混合页岩和含钙粘土质硅质混合页岩。不同岩相储层品质具有较大差异,硅质类页岩具有高TOC、高孔隙度和高含气性等特征,为优质页岩岩相。沉积地质背景在控制页岩岩相发育的同时,进一步影响了页岩储层品质发育特征。五峰组和龙马溪组一段下部硅质页岩沉积期,频繁的火山活动为浮游生物爆发提供了大量富营养物质,并形成贫氧和厌氧环境,有利于有机质保存,发育富碳硅质页岩;龙马溪组一段中部和上部发育的混合类页岩和粘土类页岩分别受底流和陆源碎屑物质供给影响,沉积环境渐变为富氧环境,有机质保存条件变差,总有机碳含量较低,含气性降低。     

四川盆地焦石坝地区龙马溪组海相页岩储层非均质性特征

以四川盆地焦石坝地区下志留统龙马溪组海相页岩为研究对象,综合利用全岩X衍射、薄片鉴定、阴极发光、氩离子抛光扫描电镜、高压压汞-气体吸附联测、核磁孔隙度等实验数据,开展不同岩相储层特征差异性研究。研究结果揭示：（1）焦石坝地区龙马溪组海相页岩岩相主要分为硅质类页岩、混合类页岩和黏土类页岩;（2）硅质类页岩有机孔隙非常发育,混合类页岩和黏土类页岩中无机孔隙较为发育,其中黏土类页岩有机孔隙发育程度较弱;（3）不同页岩岩相非均质性特征显著。总有机碳含量、孔隙度、孔隙体积、比表面积和含气量方面,硅质类页岩最为发育,黏土类页岩发育程度最低,混合类页岩介于两者之间;（4）硅质类页岩沉积期古生物繁盛有利于有机质富集和有机质孔隙发育,混合类页岩和黏土类页岩分别受底流和陆源碎屑沉积作用影响,总有机碳含量较低且有机质孔隙相对欠发育。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩岩相及储集空间特征

以四川盆地东南缘奥陶纪末至志留纪初的深水沉积五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,在野外剖面考察和岩石薄片鉴定的基础上,通过电子显微镜观察、矿物含量分析等,剖析五峰组—龙马溪组页岩的矿物学特征、岩相特征和储集空间类型,并讨论页岩储集性能的控制因素。研究区页岩矿物成分以碎屑石英和黏土矿物为主,含有长石、方解石、白云石、黄铁矿等;存在炭质页岩、硅质页岩、粉砂质页岩、钙质页岩和普通页岩等5种岩相;发育构造张裂缝、构造剪裂缝、层间页理缝、黄铁矿孔隙、黏土矿物晶间微孔及微裂缝、石英颗粒边缘微裂缝和有机质孔隙等7种页岩气储集空间。储集空间发育主要受矿物成分、岩相类型、有机碳含量、有机质成熟度以及成岩作用的影响。     

焦石坝地区五峰组观音桥段平面展布特征研究

五峰组-龙马溪组目前已成为我国页岩气开发的主力层系,作为两套层系之间的高应力地层,观音桥段在一定程度上影响了水平井的压裂改造效果。为了明确焦石坝地区五峰组观音桥段的平面展布特征,通过对焦石坝地区取心井观音桥段的岩心观察,发现观音桥段主要为泥质灰岩或灰质泥岩,含介壳类生物化石,厚度为30~50 cm。结合测井曲线,明确了该段具有中低自然伽马、高电阻率、中高密度的电性特征,并以此为依据,结合已钻井的岩电特征,刻画出了观音桥段平面发育特征,为水平井压裂设计方案优选提供了依据。     

渝西地区五峰组—龙马溪组龙一1亚段页岩岩相及储层特征

渝西地区五峰组—龙马溪组龙一1亚段页岩具有巨大的勘探开发潜力,为了明确其不同岩相的储层品质差异、纵向分布规律及其储层发育影响因素等,结合岩石薄片鉴定、岩石组分、地球化学分析等进行了岩相划分,并综合有机碳含量、纹层结构、储集空间与物性、含气量等资料确定了不同岩相的储层特征、有利岩相分布及控制因素等.结果表明:研究层段发育...     

黄瓜山构造五峰组-龙马溪组页岩岩相特征研究

为了确定黄瓜山构造五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发优质页岩岩相,基于H 202井岩心实验分析数据,利用页岩岩相矿物组分划分三角图板对五峰组-龙马溪组页岩含气量、有机碳含量、孔隙度及脆性矿物含量4个储层评价参数和页岩岩相特征进行研究,明确了页岩气储层和相应的页岩岩相特征,确定了该区五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发优质页岩岩相。研究结果表明（：1）五峰组-龙马溪组取心段共发育含黏土硅质页岩、混合硅质页岩、硅岩、含硅灰质页岩4类岩石,占比分别为50.0%、38.9%、8.3%、2.8%;(2)通过含气量、有机碳含量、孔隙度及脆性矿物含量页岩岩相分析,高含气量、高有机碳含量、高孔隙度及高脆性矿物含量页岩岩相为含黏土硅质页岩,是该区页岩气勘探开发的优质页岩岩相,其次为混合硅质页岩,较差为硅岩、含硅灰质页岩。     

四川盆地五峰组—龙马溪组不同水动力成因页岩岩相特征

以四川盆地南缘奥陶纪末至志留纪初沉积的五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,通过岩心观察、薄片鉴定和测井资料分析等方法,从页岩沉积的水动力成因角度考虑,划分出强、弱两类水动力带,共8种岩相。弱水动力带下发育硅质页岩、含钙硅质页岩和泥晶钙质页岩;强水动力带下发育钙质纹层页岩、介壳泥灰岩和波状层理页岩;白云质页岩和磷质页岩在两种水动力带下均发育。不同的岩相具有不同的岩石组分、颗粒大小、结构及构造、生物遗迹和化石组合。页岩岩相与有机碳含量有良好的对应关系:弱水动力带下岩相有机碳含量要高于强水动力带下岩相。磷质页岩和硅质页岩有机碳含量高,介于4%~7%;白云质页岩、波状层理页岩和泥晶钙质页岩有机碳含量低,介于0.5%~2.5%。同时,各种页岩岩相在测井上有较好的识别标志,磷质页岩表现为高自然伽马,其自然伽马值接近300 API或者更高。介壳泥灰岩和白云质页岩表现为低自然伽马,其自然伽马值为60~70 API。钙质纹层页岩自然伽马曲线多呈锯齿状,其自然伽马值为80~100 API。研究成果完整呈现了不同水动力成因的页岩岩相特征,具备一定的代表性。     

四川盆地焦石坝地区五峰-龙马溪组页岩元素地球化学特征及对页岩气开发的意义

选择四川盆地焦石坝地区JYA、JYD两口井的85块页岩岩心样品,进行了有机碳和主、微量元素测试分析。通过分析主、微量元素在剖面上的纵向变化特征,对焦石坝地区五峰组-龙马溪组含气页岩的氧化还原条件和古生产力状况进行了研究,讨论了五峰组-龙马溪组有机质富集的主控因素;探讨了地球化学元素对页岩可压性的影响和含气性的指示。研究区五峰组-龙马溪组下部优质气层段有机质含量高,平均值为3.07%。与含气页岩段相比,优质气层段页岩中的SiO₂和CaO含量较高,Mo、Cr、V、Ni、Th和U等氧化还原敏感元素富集。V/Cr、V/Sc、U/Th和Ni/Co等氧化还原条件判别指标表明,五峰组沉积期以缺氧-贫氧环境为主,龙马溪组沉积期下部以缺氧环境为主,往上则主要为含氧环境。古生产力指标Ba_（xs）指示五峰组-龙马溪组页岩沉积期具有高等生产力背景。优质气层段有机碳含量与Mo/Al、U/Th、Ni/Co、V/Sc值之间存在明显的正相关,说明有机质富集主要受氧化还原条件控制。另外,优质气层段页岩生物成因的硅质含量高,且有机碳含量与SiO₂含量呈正相关,有利于形成天然裂缝和后期人工压裂改造。优质气层段的地化元素比值明显高于含气页岩段,说明化学元素比值与页岩含气性之间存在一定的相关性。     

四川盆地五峰组-龙马溪组页岩岩相类型与沉积环境

沉积物的搬运过程和环境条件控制着富有机质页岩的形成。根据矿物学、岩石组构、生物组成及沉积构造的不同,五峰组-龙马溪组页岩识别出7种岩相类型:硅质页岩、粉砂质页岩、黏土质页岩、灰质页岩、含介壳灰岩泥质/泥灰岩、粉砂岩-细砂岩和斑脱岩。五峰组-龙马溪组页岩并不是一直在低能的水动力条件下以悬浮的形式沉积,大量硅质生物化石、具粒序特征的生物碎屑、粉砂纹层、透镜状层理及沙纹交错层理等沉积构造表明,还存在生物沉积、风暴沉积和底流沉积作用。微量元素分析表明五峰组和龙马溪组下部硅质页岩形成于贫氧/缺氧环境,富含有机质;随后海平面逐渐下降,同时受到底流的影响,岩相类型向粉砂质页岩和黏土质页岩转变,贫氧/缺氧环境受到破坏,有机质的保存条件逐渐变差。     

四川盆地长宁西部地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组龙一1亚段页岩岩相划分及意义

四川盆地长宁地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩作为目前页岩气勘探开发的重点目标已取得重大突破。为明确长宁西部地区岩相差异、纵横向分布规律、储层发育特征及其影响因素,基于岩心、X衍射测试、扫描电镜以及各类分析测试资料对长宁西部地区五峰组—龙马溪组龙一₁亚段的页岩岩相进行了细致研究。研究区主要发育硅质页岩相、混合硅质页岩相、含灰硅质页岩相、含黏土硅质页岩相、混合质页岩相、含黏土/硅混合质页岩相以及含灰/硅混合质页岩相7种岩相。其中主要分布在龙一₁亚段底部的硅质页岩相因其具有高TOC含量、高孔隙度和高含气性,是研究区最为优质的页岩岩相;其次五峰组沉积时期和龙一₁亚段沉积晚期发育的混合硅质页岩相、含灰硅质页岩相、含灰/硅混合质页岩相和含黏土/硅混合质页岩相,在储层条件上稍差于硅质页岩相,为研究区中等的页岩岩相。综合分析认为,五峰组—龙马溪组龙一₁亚段页岩优势岩相储层形成可能受2个因素共同控制,一是上层富氧而下层缺氧—还原的沉积环境,该类型的沉积环境能够提供大量富有机质的硅质矿物;其次,在后期成岩作用中,充足的富有机质硅质矿物能为储层提供优异的孔隙类型。研究结果将为长宁西部地区页岩气富集区提供岩相学支撑,有利于四川盆地五峰组—龙马溪组海相页岩气的下一步勘探。     

浅层海相页岩含气性特征及其主控因素——以昭通太阳区块下志留统龙马溪组为例

浅层页岩气（埋深小于1 500 m）的勘探开发具有成本低、建产快等特点,受到广泛关注。昭通国家级页岩气示范区太阳区块下志留统龙马溪组页岩气具有埋深浅、高含气量的特点,显示出良好的勘探潜力,但前人对该区浅层页岩气的含气性分布及主控因素研究较少。为了丰富这方面的研究,利用太阳区块龙马溪组一段页岩样品的分析测试资料,对其含气性特征及主控因素进行分析。研究区龙一₁¹小层总含气量最高,自下而上含气量逐渐降低,平面上龙一₁亚段页岩含气量高值区位于研究区北部和南部;有机质含量、矿物组分、储层物性及外部保存条件等对研究区龙一₁亚段浅层页岩含气性具有一定的控制作用。有机质是生成页岩气的原始物质,同时其生烃裂解形成的有机质孔为页岩气提供大量的储存空间,有机质含量是总含气量的最主要控制因素;硅质矿物含量高,有利于后期压裂开发。研究区龙一₁亚段顶底板地层岩性致密,封闭性良好,具有微超压—超压特征,有效阻止了页岩气逸散,勘探前景广阔。     

页岩储层孔隙类型控制因素研究——以川东焦石坝地区龙马溪组为例

为了明确页岩不同岩相类型中孔隙类型的构成和垂向分布特征,选取川东龙马溪组7个页岩样品,进行氩离子抛光扫描电镜成像,对其孔隙类型进行定量分析。考虑到页岩的非均质性,每个样品选取5个区域,每个区域由100张放大倍数为14 000倍的SEM照片拼接组成（10 μm×10 μm）,对每张SEM照片进行2000计点法统计各类型孔隙的面孔率,最后归纳得出每个样品中不同类型孔隙的平均百分含量。研究区可观察到3大类孔隙：粒间孔、粒内孔和有机质孔,不同岩相类型中各类型孔隙占比不同,龙马溪组自上而下页岩岩相类型变化趋势为黏土质页岩—粉砂质页岩—硅质页岩,随着黏土矿物含量逐渐减少,有机质含量和石英含量逐渐增加,其主要孔隙类型由粒内孔转变为有机质孔。脆性矿物含量对以粒缘孔为主的粒间孔数量起着控制作用;黏土矿物含量控制以片间孔为主的粒内孔发育程度;有机碳和自生石英含量决定着有机质孔的数量。龙马溪组下段的硅质页岩是页岩气最有利储层。     

泥页岩应力场约束的叠后地震裂缝预测技术——以焦石坝区块五峰组-龙马溪组一段为例

针对泥页岩整体“小尺度,低角度”裂缝地震预测难度较大的特点,以涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组-龙马溪组一段页岩气储层为例,探索了应力场约束的叠后地震裂缝预测技术方法。首先,进行叠后地震数据增强裂缝响应效果的针对性处理,以提高断裂及裂缝识别能力,在此基础上开展表征裂缝发育程度的高精度地震体曲率追踪;其次,模拟现今应力场分布特征,分析裂缝发育方向及应变强度;最后,将体曲率及应力场预测成果归一化,建立归一化应力场与体曲率相乘的裂缝预测模型,从而较有效地预测泥页岩裂缝发育的方向及强度。综合预测结果表明,焦石坝箱状背斜主体五峰组-龙马溪组一段发育北东向为主的中-弱程度裂缝,构造翼部及断裂（褶）带局部发育北东及北西向中-强程度规模裂缝,预测结果符合地质规律。井-震标定结果显示,裂缝综合预测成果与钻井工程裂缝性漏失段具有一一对应关系,进一步验证了该方法的有效性和实用性。该方法对页岩气储层综合评价及钻井工程具有一定的指导意义。     

涪陵页岩气田平桥区块页岩气储层有机质孔发育特征

涪陵页岩气田二期产建区的平桥区块上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组一段（龙一段）海相富有机质页岩中纳米级有机质孔较发育,是页岩气储层的重要孔隙类型。利用氩离子抛光-场发射扫描电镜（FE-SEM）技术和Image-Pro Plus统计软件以及气体物理吸附实验,对平桥区块JY-B井五峰组和龙一段不同小层的14块页岩岩心样品进行了有机质孔形状、数量、孔径分布的观察和统计,并对有机质面孔率进行了计算。利用FE-SEM观察发现五峰组页岩样品有机质孔形状以边缘收缩的多角形为主,龙一段下部页岩样品有机质孔形状多呈不规则椭圆形和近圆形,龙一段上部页岩有机质孔多呈压扁状椭圆形、不规则近圆形和长条形;页岩样品中有机质孔的孔径主要为5~600 nm,有机质孔的主体孔径在5~30 nm,龙一段页岩样品孔径在100~600 nm的有机质孔数量相对较多;五峰组（1小层）和龙一段下部3小层页岩样品平均单颗粒有机质面孔率相对最大,其次是龙一段上部7和8小层;五峰组和龙一段下部与上部页岩样品有机质面孔率与TOC具有不同的正相关关系。采用气体吸附实验得到页岩样品中0.3~10 nm孔隙的累积孔容与TOC呈良好的线性正相关关系,表明这部分孔隙中的有机质孔占有重要地位。3套页岩层段有机质孔发育特征及差异性与页岩有机碳含量、矿物组成和构造挤压改造等因素有关。     

四川盆地焦石坝地区页岩裂缝发育主控因素及对产能的影响

以涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩为研究对象,通过岩心观察、FMI测井解释和氩离子抛光扫描电镜等手段,对页岩裂缝发育的主要控制因素及其对产能的影响进行分析。研究发现,焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩发育微观裂缝（解理缝、晶间缝和贴粒缝）和宏观裂缝（高角度缝——斜交缝和垂直缝、水平缝——页理缝和层间滑动缝）。这两类裂缝的发育程度明显受到岩层的力学性质、页岩气层异常高压、距主滑脱面的距离、斑脱岩的发育程度以及构造作用的控制,其中微观裂缝和水平裂缝在五峰组和龙马溪组底部最为发育,而高角度缝在远离断裂带的构造稳定区主要发育在五峰组,在靠近断裂带页岩气层均有发育。天然裂缝在纵横向上发育程度的差异控制了页岩气单井产量,主要体现在：①影响了页岩气富集,微裂缝和水平裂缝在远离焦石坝构造周边断裂的稳定区总体表现出积极的贡献,而开启性高角度缝,易于形成页岩气逸散通道,造成页岩气藏丰度降低、实测地层压力略有偏低;②影响了后期人工体积改造的有效性,开启性高角度缝的发育不仅会造成钻井液漏失量大,同时也不利于后期压裂改造形成缝网,使人工体积改造有效性降低。     

四川盆地焦石坝地区页岩气储层特征及控制因素

页岩气的生成和聚集具有不同于常规油气藏的独特规律,页岩气储层的研究是页岩气勘探与开发的核心问题。目前,对焦石坝地区页岩气储层的认识是相对有限的,需要对本区页岩气储层做进一步研究。基于大量实验室测试数据的统计分析显示:上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组目的层段总有机碳(TOC)含量介于0.55 % ~5.89 %,平均为2.54 %,且具有自上而下有机碳含量逐渐增加的趋势;基于全岩X-射线衍射分析方法,页岩中黏土矿物含量介于16.6 % ~62.8 %,平均为40.9 %,自上而下逐渐减少,脆性矿物含量自上而下逐渐增加,总量介于37.2 % ~83.4 %,平均为59.1 % ;基于氦气注入法检测了目的层段的孔隙度,实测氦气孔隙度介于1.17 % ~7.98 %,平均为4.61 %,目的层段孔隙度呈现出"两高夹一低"的三分性特征;稳态法水平渗透率介于0.002~335.209 mD,平均为23.785 mD;通过高压压汞法对储层孔隙结构进行了研究,大量的测试数据表明,介孔级别的孔隙发育,且介孔提供了主要的孔比表面积,而介孔和大孔对渗透率起主要的贡献;将氩离子剖光技术和扫描电镜(SEM)相结合对储层的孔隙类型进行了观察,总体表现为自上而下有机孔隙增加、无机孔隙减少;由解吸法测得总含气量介于0.44~5.19 m³/t,平均为1.97 m³/t,从上到下呈现出逐渐增大的趋势。研究表明,焦页1井海相页岩气储层发育的控制因素有矿物组成和有机质发育特征等。TOC是控制下部储层段的主要内在因素,也是提供页岩气储存空间的重要物质;成岩阶段晚期,黏土矿物组合发生变化,蒙脱石向伊利石转变,形成新的微孔隙,增加了储层的孔隙度,对上部储层段有较大影响;脆性矿物含量大于50 %,易于形成裂缝,可造成地层渗透性能的显著增强。总体来看,五峰组和龙马溪组的底部层段是优质储层,也是主要的产气层段。     

焦石坝地区龙马溪组页岩解吸气地球化学特征及地质意义

通过对焦石坝地区龙马溪组页岩岩心进行解吸以分析其气体组分和碳同位素组成,研究了四川盆地志留系龙马溪组页岩气碳同位素倒转现象。结果表明,解吸气相对井口气组分明显偏湿、碳同位素值明显偏重;各组分碳同位素值随解吸时间变重：不同样品δ¹³C₁值最大变重幅度12.3 ‰ ~23.9 ‰ ,而不同样品δ¹³C₂值最大变重幅度仅0.8 ‰ ~2.3 ‰ ,即甲烷碳同位素值相对重烃变化更明显,与前人页岩岩心解吸实验结果一致。研究结果认为：地层状态下页岩气可能并未发生碳同位素倒转,岩心解吸过程中观察到的δ¹³C₁值比δ¹³C₂值变化更明显,不是不同组分扩散速率差异造成,而主要是由于甲烷与乙烷处于不同解吸阶段导致,即乙烷处于其解吸早期阶段而甲烷处于其解吸较晚阶段;生产过程中吸附作用引起的烷烃气不同组分相态差异与所处解吸阶段差异可能是导致四川盆地龙马溪组页岩气碳同位素完全倒转的主要原因,但不能否认干酪根裂解气与原油裂解气的混合对页岩气碳同位素倒转做出的部分甚至大部分贡献。