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。     

重庆南川地区五峰组—龙马溪组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系

利用有机碳、硫以及主量元素和微量元素等地球化学方法,分析了重庆东南部南川县三泉剖面的上奥陶统五峰组黑色页岩、观音桥段泥灰岩、下志留统龙马溪组黑色页岩的沉积环境与有机质的富集关系。结果表明,五峰组中上段和龙马溪组下段为有机质富集层段,Ba、P显示晚奥陶世—早志留世四川盆地内具有较高的生产力水平;V/Cr、Ni/Co和S/C等指示五峰组沉积时为缺氧还原条件,冰期观音桥段为富氧—贫氧环境,龙马溪组为厌氧硫化环境;Mo/TOC表明五峰组页岩受局限盆地控制,观音桥段和龙马溪组为中等—弱滞留环境;Ce异常揭示了冰期前后古海平面的变化对海底氧化还原条件造成的影响;TOC与Ba、Ti/Al的弱相关性表明初级生产力水平与陆源碎屑对五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质的富集影响较小;而与V/Cr、Ni/Co的正相关性则表明缺氧还原的沉积环境是影响五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质富集的主要因素。     

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。     

五峰组—龙马溪组有机质富集因素及沉积模式——以四川盆地石柱地区为例

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是目前我国海相页岩气勘探的重点层系,然而对于该层系页岩有机质富集主控因素和沉积模式的认识仍存在着争议。为此,基于对四川盆地石柱地区五峰组—龙马溪组底部35件野外样品有机碳含量和元素地球化学组成的分析数据,讨论了不同沉积时期该地区黑色页岩有机质富集的主控因素,并建立了各个层段含气页岩的沉积模式。研究结果表明：①石柱地区五峰组—龙马溪组含气页岩具有高TOC（平均值达6.0%）和高古生产力（生源钡含量平均为1 209 μg/g）的特征且主要形成于贫氧—缺氧沉积环境;②该区五峰组—龙马溪组含气页岩有机质富集主要受滞留缺氧的沉积环境所控制,而在具体地区的不同沉积时期,古生产力同样可以作为有机质的富集重要控制因素;③该区五峰组—龙马溪组可划分为5个沉积阶段,全球海平面变化和相关区域构造活动共同控制着沉积水体的氧化还原环境,从而影响着有机质的保存。     

涪陵页岩气田高产要素分析

涪陵页岩气田五峰细——龙马溪组下部海相地层发育富含有机质的深灰色、灰黑色页岩,连续厚度大、无夹层,优质含气页岩特征明显。根据焦石坝区块上奥陶统五峰组——下志留统龙马溪组下部岩心实验和测录井资料研究发现,富有机质页岩区内分布稳定,气层每百米水平段平均无阻流量在4.0×10~4m~3/d以上,气层高产主要受厚度、有机质丰度、储层物性、含气量、气测烃含量、地层异常高压等地质因素控制。气层自身内在地质条件为其高产奠定了良好的物质基础,水平段穿越长度和压裂改造促进气层高产。     

黑色页岩氧化还原条件与有机质富集机制——以昭通页岩气示范区A井五峰组-龙马溪组下段为例

五峰组-龙马溪组下段为昭通示范区页岩气勘探开发的主要目的层段,基于A井样品有机碳、微量元素及稀土元素的系统测试,结合岩石学及测井资料,系统分析A井黑色页岩相关元素地球化学参数的变化特征,揭示黑色页岩形成的氧化还原条件,探讨有机质富集机制。研究结果表明：昭通页岩气示范区五峰组-龙马溪组下段Ⅰ亚段TOC含量最高,平均为3.13%,向上含量逐渐降低,且相关元素富集程度与TOC含量相关。微量元素及稀土元素等氧化还原参数指示：五峰组-龙马溪组下段,纵向上水体整体由厌氧还原环境向次氧化环境过渡,Ⅰ亚段为贫氧-厌氧环境,Ⅱ亚段为贫氧环境,Ⅲ亚段为贫氧-富氧环境。其中,Ⅰ-1小层、Ⅰ-3及Ⅰ-4小层水体还原性强于Ⅰ-2小层与I-5小层。在高古生产力背景下,五峰组与龙马溪组黑色页岩有机质富集的氧化还原环境形成机制存在差异。五峰组为水体滞留形成厌氧-贫氧环境使有机质有效保存,龙马溪组底部则主要由于海平面上升形成厌氧环境而使有机质有效保存富集。五峰组-龙马溪组下段I亚段有机质最为富集,为页岩气开发的最优层段。     

四川盆地焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩层序地层划分及含气性预测——以JY-2井为例

四川盆地焦石坝地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组发育了一套富有机质泥页岩,是华南地区海相地层中的优质烃源岩之一,且分布面积广,页岩气开发工作成效显著,但对于这套细粒沉积物层序内部体系域的划分界面认识还不一致。根据岩性、岩相和测井参数对海平面响应的敏感变化特征,对JY-2井五峰组—龙马溪组的体系域和层序界面进行了识别和分析,分析高分辨率层序与页岩含气性的关系。结果表明：JY-2井五峰组—龙马溪组第1个三级层序的海侵体系域发育泥页岩气层,高位体系域发育泥页岩含气层和泥页岩气层;第2个三级层序的低位体系域发育泥页岩气层、含气层和泥页岩含气层。整体来看,泥页岩气层的甲烷和全烃含量是最高的,含气性最好,其次为含气层和泥页岩含气层。研究结果对于建立研究区内的高精度层序地层格架具有指导意义,同时将为四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩气和世界其他地区海相页岩气勘探开发提供参考。     

焦石坝地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩地球化学特征及地质意义

以焦石坝地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩露头样品和钻井岩屑样品的氧化物和元素测量结果为依据,研究该区页岩氧化物和元素地球化学特征,结果表明:页岩地层SiO_2含量整体较高,化学蚀变指数(CIA)为55~77,表明页岩形成于温暖、湿润的气候环境。不同样品页岩氧化物和元素组成特征存在较明显差异,导致页岩品质存在巨大差异:龙马溪组页岩上段岩屑样品过量硅含量极低,U/Th小于0.75,属于高能、富氧环境产物,有机质难以保存,页岩品质差;龙马溪组页岩下段岩屑样品过量硅含量为6.6%~12.9%,U/Th为0.75~1.25,属于低能、贫氧环境产物,有机质含量高,脆性较好,页岩品质较好;五峰组页岩露头样品过量硅含量为11%~24%,U/Th为0.76~1.34,属于低能、贫氧—厌氧环境产物,有机质含量高,SiO_2含量最高,有利于形成天然裂缝和后期压裂改造,页岩品质最好。     

川东二叠系龙潭组页岩岩相特征与沉积环境

川东地区二叠系龙潭组属于过渡相—海相地层,页岩气勘探前景广阔。根据研究区页岩的矿物学、岩石学特征划分了岩相类型,利用地球化学数据重建了古沉积环境,并探讨了其有机质富集的控制因素,在此基础上建立岩相、有机质富集与沉积环境的耦合关系。研究结果表明：(1)川东龙潭组页岩主要发育硅质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩和钙质硅质混合页岩等4种岩相,垂向上岩相分布可划分为早期相对富黏土阶段和晚期硅质含量相对较高阶段。(2)沉积环境分析表明,龙潭组沉积早期海平面低,主要处于氧化—次氧化环境,其U/Th平均为0.42,EF_Mo平均为6.66,V/(V+Ni)平均为0.77,古生产力较低,陆源输入大,硅质来源为陆源搬运;晚期海平面持续上升,主要处于还原环境,其U/Th平均为5.96,EF_Mo平均为148.01,V/(V+Ni)平均为0.79,古生产力高,陆源输入低,有大量生物成因硅富集。(3)龙潭组沉积时期有机质的富集具有明显的差异性,沉积早期受陆源输入强度和古生产力共同控制,大量陆源高等植物碎屑等被带入,造成其有机碳含量较高;沉积晚期仅受古生产力控...     

川南自贡地区海相页岩沉积环境及有机质富集主控因素研究

为深化对川南自贡地区五峰组—龙马溪组海相页岩沉积环境特征及有机质富集机理认识，通过开展有机地球化学和元素地球化学等实验，对Z303井沉积环境特征进行综合研究。结果表明：研究区海相页岩有机质丰度高，TOC平均为2.15%,矿物组成以石英和黏土矿物为主，氧化还原环境是自贡地区有机质富集的主控因素；五峰组和下龙马溪组沉积时期有机质富集条件相比中龙马溪组和上龙马溪组沉积时期更加优越，形成了一套富含有机质且脆性矿物含量高的优质页岩，是研究区页岩气勘探开发的首选目标。     

滇东北木杆向斜奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气资源潜力评价

基于Xd2井和Ydd3井奥陶系五峰组—志留系龙马溪组岩心测试结果，结合邻区资料，总结滇东北地区木杆向斜黑色页岩岩性、分布规律、有机地球化学、储层及含气性特征，评价木杆向斜页岩气资源潜力。木杆向斜五峰组—龙马溪组一段主要为深水陆棚相黑色碳质泥页岩和粉砂质泥岩，其中龙马溪组一段可以分为1亚段、2亚段和3亚段，页岩优质段（总有机碳含量大于2.0%）厚40～70 m，平均有机碳含量为3.00%～3.61%，干酪根碳同位素值-30.21‰～-27.01‰，有机质含量高、类型好，等效镜质体反射率（VR_o）为2.73%～2.79%。矿物组成具有较低含量的石英和长石，较高含量的碳酸盐岩和黄铁矿，由下至上，石英、碳酸盐岩和黄铁矿含量降低，长石和黏土含量增加。页岩孔隙度为2.39%～8.53%，横向渗透率（0.000 01～15.0）×10-3 μm2，以中等孔隙为主，低—特低渗透率，孔隙类型主要为有机质演化形成的介孔和微孔。木杆向斜五峰组—龙马溪组页岩埋深约1 500～2 300 m，含气面积125.55 km2，资源量999.93×108 m3，主力含气层段位于五峰组上段—龙一段1亚段，厚度38～43 m，平均总含气量2.95～4.31 m3/t。木杆向斜五峰组—龙马溪组页岩厚度大，横向上和纵向上连续分布，埋藏适中，具有良好的页岩气资源潜力。      

鄂西地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩含气性特征及保存条件

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为鄂西地区重要的页岩气勘探目的层.利用鄂西地区20多口调查井资料,对其五峰组—龙马溪组岩性、沉积相、含气性特征及保存条件进行了分析.五峰组以黑色含碳硅质页岩为主,为深水硅泥质陆棚相,龙马溪组以灰黑色碳质页岩为主,为深水泥质陆棚相;五峰组—龙马溪组与下志留统新滩组下部组成2个三级层序且含气...     

贵州遵义五峰组—龙马溪组页岩微观孔隙特征及其对含气性控制——以安页1井为例

黔北安场向斜为我国南方页岩气勘查复杂构造区。为深入研究页岩微观孔隙特征及对含气性的影响,以贵州遵义安页1井上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩为研究对象,通过氩离子抛光扫描电镜、N₂低温低压吸附实验及有机地化、岩矿分析等配套实验,刻画了海相页岩储层微观孔隙类型、结构及对含气性的控制作用。五峰-龙马溪组页岩存在多种微纳米孔隙,以有机孔和微裂缝最为发育。页岩主要为纳米孔隙,微米孔隙多被方解石充填;有机质孔隙为龙马溪组页岩的主要孔隙类型,微裂缝为五峰组页岩的主要孔隙类型。N₂吸附-脱附等温线有2种:Ⅳ型-H4滞后环和Ⅴ型-H3滞后环,为平板结构的狭缝孔;BET比表面积介于7.87~14.83 m2/g,BJH总孔容介于0.002 6~0.005 2 cm3/g,以介孔为主,平均孔径集中在2~5 nm。纵向上,微观孔隙对安页1井五峰-龙马溪组页岩的含气量有显著控制作用,页岩吸附量与TOC正相关,含气量与其他参数无明显对应关系;横向上,通过与焦石坝五峰-龙马溪组页岩对比,安页1井在页岩厚度、孔渗及孔喉直径上存在差异,是影响储层含气性的关键因素。通过安页1井单井分析,显示黔北安场向斜五峰-龙马溪组地质条件优越,具有较好的页岩气勘探前景。      

鄂西咸丰地区五峰组—龙马溪组硅质岩地球化学特征及地质意义

为了研究鄂西咸丰地区五峰组和龙马溪组硅质岩的地球化学特征和成因,对咸丰地区沙岭剖面硅质岩进行薄片镜下鉴定、扫描电镜、主量和微量元素等分析测试,并与典型热液成因硅质岩对比。结果表明:研究区五峰组和龙马溪组硅质岩的SiO₂含量较高(平均质量分数分别为83.58%和76.47%),硅质矿物主要为玉髓,含少量微粒状石英和陆源碎屑石英,具有较高的Al/(Al+Fe+Mn)值、较低的MnO/TiO₂值和较高的La_N/Yb_N值。五峰组和龙马溪组硅质岩的w(La_N)/w(Ce_N)平均值分别为1.15和1.06,具有微弱负Ce异常和负Eu异常,与热液成因硅质岩差异明显。研究区五峰组和龙马溪组硅质岩为正常海水沉积成因,以生物沉积作用为主,并伴有陆源输入,沉积环境为大陆边缘的半局限深水陆棚。生物硅含量和TOC含量并不是简单的线性关系,而是具有先增大后减小的特征;放射虫体内大量发育的石英粒内孔和有机质孔可以显著提高硅质岩储集空间,进而改善硅质岩储存页岩气的能力。     

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。