松辽盆地梨树断陷白垩系沙河子组陆相页岩气形成条件与勘探突破

综合利用有机地球化学分析、全岩分析、场发射扫描电镜分析、CO2和N2吸附实验以及高压压汞实验等分析测试资料,结合区域构造及沉积演化特征,对松辽盆地梨树断陷下白垩统沙河子组页岩的分布特征、有机质发育特征、含气特征、储集层特征及保存条件进行综合分析,揭示陆相页岩气富集地质条件及资源潜力。梨树断陷下白垩统富含气的优质页岩主要发育在沙河子组二段下亚段,页岩发育厚度较大且分布稳定。页岩有机质含量较高,有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主,有机质热演化程度处于成熟到过成熟阶段。火山活动和咸化还原的水体环境有利于富有机质页岩的形成。页岩储集空间类型主要为黏土矿物晶间孔、有机质孔、碳酸盐矿物溶蚀孔和页理微裂缝,孔径主要分布在10～50 nm的介孔区间,微裂缝宽峰值为5～10μm。在沙二段下亚段含气页岩层上下分别沉积低位域和高位域块状泥岩,形成页岩气聚集保存过程的天然顶底板,由此控制页岩气的富集。基于以上认识,在松辽盆地梨树断陷部署实施了沙河子组第1口页岩气参数井,直井压裂测试获得日产7.6×104 m3高产页岩气流,实现了沙河子组陆相页岩气勘探重大突破,对松辽盆地及外围广泛分布的下白垩统陆相页岩气勘探具有借...     

陆相泥页岩源—储协同演化特征分析——以松辽盆地长岭断陷沙河子组为例

松辽盆地松南断陷群陆相页岩气具有较大的勘探潜力，但对于该区Ⅲ型干酪根富有机质泥页岩的有机地球化学和孔隙特征及演化规律尚不清楚。通过对长岭断陷下白垩统沙河子组Ⅲ型干酪根富有机质泥页岩样品开展生排烃热演化模拟实验和系列储层特征测试分析，发现该泥页岩存在2个关键的热演化节点，等效镜质体反射率(等效R_o)分别是1.5%和2.0%。等效R_o从0.7%至1.5%阶段，为快速生排油阶段，孔隙形态主要为墨水瓶状孔和部分板状孔，有机质逐渐发育少量孔洞，矿物溶蚀孔出现；等效R_o从1.5%至2.0%阶段，为快速生气阶段，有机质分解使得有机孔和矿物间孔洞大量发育，孔径逐渐增大，孔隙主要为板状孔或楔形孔和少部分墨水瓶状孔；等效R_o大于2.0%阶段，孔隙几乎只发育板状孔或楔形孔，孔径进一步增大。R_o大于1.5%为松南断陷群页岩气富集的有利源储耦合阶段。     

泥页岩储层有机孔隙定量评价研究

泥页岩储层因其超低孔、超低渗和富含有机质以及其中页岩气赋存方式特殊等特点,使得泥页岩储层的评价与常规砂岩储层的评价存在显著差别。为了对泥页岩中有机孔隙进行定量评价,以渝东南地区下志留统龙马溪组泥页岩为例,借助扫描电镜、化学动力学模型计算等技术和方法,分析泥页岩中的有机孔隙度。研究表明：渝东南地区下志留统龙马溪组泥页岩主要发育有机质孔隙和生物化石内孔隙2类有机孔隙;龙马溪组泥页岩有机孔隙的直径为0.01～5.00μm;以微孔、中孔为主;龙马溪组泥页岩有机孔隙度范围为0.05%～1.59%,平均值为0.71%,该层段泥页岩有机孔隙度偏低。     

松辽盆地南部陆相页岩油气勘查突破及意义

松辽盆地自下而上发育下白垩统断陷层和上白垩统凹陷层双层结构,其中沙河子组二段和青山口组一段分别是断陷层和凹陷层的重要的页岩富集层系。为查明松辽盆地南部长岭凹陷、梨树断陷页岩油气资源潜力,围绕关键地质和工程问题,系统开展古环境恢复、有机地球化学分析、储层精细评价、参数井钻探和地层含油气性测试等工作,部署实施的吉页油1HF和吉梨页油1井分别获高产工业油流和气流,实现了松辽盆地南部陆相页岩油气勘查突破。研究结果表明：(1)长岭凹陷青一段发育陆相高TOC深水层理型和陆相中—高TOC半深水纹层型页岩,其中层理型页岩有机质丰度高、总含油量高,储集空间以层理缝为主,纹层型页岩有机质丰度中等,可动油含量高,储集空间以粒间孔隙为主;(2)梨树断陷沙二段发育一套富钙质、富硅质、富凝灰质的混积页岩,其沉积受控于火山活动、咸化湖盆、层序有序叠置等多重地质事件,该套页岩具有较好的生烃、储集、保存和压裂条件。(3)长岭凹陷青一段实施的吉页油1HF井水平井,首次实施超临界CO₂+高黏液造缝复合储层压裂后,获得16.4m~3/d的高产页岩油流;梨树断陷沙二段吉梨页油1井,用超临界CO_2...     

海相与陆相页岩储层孔隙结构差异的影响因素

海相页岩和陆相页岩的孔隙结构差异明显。基于海相和陆相页岩在岩石组分、成熟度以及有机显微组分的差异开展的成因机理分析表明,页岩中不同岩石组分孔隙的孔径分布差异大,有机质孔隙在小孔径范围内占比多,黏土矿物孔隙与有机质孔隙的孔径分布特征相似,但亦发育中孔和宏孔。海相页岩的小孔径孔隙多由有机质提供,而陆相页岩的小孔径孔隙多来自黏土矿物。无论是海相页岩还是陆相页岩,其孔隙均以无机矿物孔隙为主,其次为有机质孔隙,所不同的是海相页岩中有机质孔隙的贡献率高于陆相页岩,而陆相页岩中黏土矿物孔隙的贡献率高于海相页岩。有机质孔隙在不同演化阶段的孔隙构成不同,未成熟阶段以发育镜质体和惰质体的原始胞腔孔隙为主,成熟阶段有机质孔隙的发育程度最差,高成熟—过成熟阶段以发育次生固体沥青孔隙为主。高成熟—过成熟海相页岩的有机质以腐泥组和固体沥青为主,其有机质孔隙发育程度高。在以松辽盆地沙河子组为代表的高成熟陆相页岩中,其有机质以镜质体和惰质体为主,原始胞腔孔隙损失大,含有少量固体沥青孔隙;在以鄂尔多斯盆地延长组为代表的低成熟陆相页岩中,由于腐泥组和固体沥青充填孔隙,使得页岩整体的孔隙发育程度变差。     

海相与陆相页岩储层孔隙结构差异的影响因素

海相页岩和陆相页岩的孔隙结构差异明显。基于海相和陆相页岩在岩石组分、成熟度以及有机显微组分的差异开展的成因机理分析表明,页岩中不同岩石组分孔隙的孔径分布差异大,有机质孔隙在小孔径范围内占比多,黏土矿物孔隙与有机质孔隙的孔径分布特征相似,但亦发育中孔和宏孔。海相页岩的小孔径孔隙多由有机质提供,而陆相页岩的小孔径孔隙多来自黏土矿物。无论是海相页岩还是陆相页岩,其孔隙均以无机矿物孔隙为主,其次为有机质孔隙,所不同的是海相页岩中有机质孔隙的贡献率高于陆相页岩,而陆相页岩中黏土矿物孔隙的贡献率高于海相页岩。有机质孔隙在不同演化阶段的孔隙构成不同,未成熟阶段以发育镜质体和惰质体的原始胞腔孔隙为主,成熟阶段有机质孔隙的发育程度最差,高成熟—过成熟阶段以发育次生固体沥青孔隙为主。高成熟—过成熟海相页岩的有机质以腐泥组和固体沥青为主,其有机质孔隙发育程度高。在以松辽盆地沙河子组为代表的高成熟陆相页岩中,其有机质以镜质体和惰质体为主,原始胞腔孔隙损失大,含有少量固体沥青孔隙;在以鄂尔多斯盆地延长组为代表的低成熟陆相页岩中,由于腐泥组和固体沥青充填孔隙,使得页岩整体的孔隙发育程度变差。     

通化盆地下白垩统亨通山组泥页岩储层特征

通化盆地下白垩统亨通山组油气显示好,具有良好的常规和非常规油气勘探前景,但目前缺乏系统总结,特别是对亨通山组泥页岩储层特征的认识尚未开展。以通化盆地首次钻遇油气显示的通地1井岩心为研究对象 ,系统开展了X?射线衍射、扫描电镜、液氮吸附等分析测试。研究结果表明：通化盆地亨通山组泥页岩脆性矿物含量为58.2%,石英脆度为35.4%,有利于压裂改造;孔隙类型主要为有机质孔、微裂缝、粒内孔和粒间孔,其中粒内溶蚀孔最为发育,粒间孔次之;泥页岩孔径分布较复杂,主要分布在2~60nm之间,以中孔为主,其次为微孔和大孔;中孔提供了90.87%的孔隙体积和85.74%的比表面积,是页岩气赋存的主要载体。对影响亨通山组泥页岩孔隙结构的因素进行了探讨,认为有机质丰度和显微组分对该地区孔隙的影响较为明显。     

西藏岗巴—定日盆地下白垩统页岩气资源潜力

西藏岗巴—定日盆地下白垩统泥页岩分布广泛,通过分析其厚度、有机质丰度、有机质演化程度及脆度,评价了页岩气勘探潜力。研究区下白垩统岗巴东山组和察且拉组为一套陆棚—斜坡沉积环境下的含菱铁矿结核或条带的页岩、粉砂质页岩,地层横向分布范围较广,主要分布在定日、定结—岗巴以及江孜—浪卡子地区,厚度一般超过100 m;有机质类型良好,以腐泥型或者偏腐泥的Ⅱ1型为主,总体处于高成熟—过成熟演化阶段,以生成湿气—干气为主;页岩矿物成分以石英、长石为代表的脆性矿物为主,易于形成诱导性裂缝,同时吸附性能较强。通过分析有机地球化学参数及借鉴其他地区页岩气勘探实践,认为岗巴—定日盆地下白垩统泥页岩具有形成页岩气藏的有利条件。     

渝东南地区彭页1井泥页岩微观孔隙结构特征

针对渝东南地区泥页岩储层微观孔隙结构认识不清的状况,应用氩离子剖光扫描电子显微镜、压汞、低温N₂ 吸附解吸等方法,对渝东南地区下志留统龙马溪组海相泥页岩储层微观孔隙类型及其特征进行研究。结果表明：泥页岩样品中主要发育微裂缝、微孔道、絮状物孔隙、晶间孔、晶内孔、有机质孔隙和生物化石内孔隙等孔隙类型,其中微裂缝、微孔道和絮状物孔隙等微观孔隙相互连通,构成了页岩气储层主要的渗流运移通道;龙马溪组海相泥页岩样品孔隙形态多变,具有平行壁的狭缝状孔隙特征,且具有裂缝性孔隙特征,以开放型孔隙为主;其孔径分布范围广,从纳米级到微米级均有发育,纳米级孔隙和微米级孔隙分别提供0.95和1.60％的孔隙度。该研究结果为下一步研究页岩气的赋存状态以及储集性能提供依据。     

页岩中有机质孔隙非均质性的微观结构及电镜—拉曼联用研究

页岩中有机质孔隙的发育特征及其影响因素对我国页岩气勘探开发具有重要意义.扫描电镜下观察发现页岩中有机质的孔隙发育常见非均质性,但现阶段由于缺乏有效的微区研究方法,有机质孔隙发育的影响因素仍存在较大的争议.选取四川盆地平桥地区下志留统龙马溪组黑色页岩,利用氩离子抛光—扫描电镜、FIB-SEM三维分析技术,从二维和三维层面...     

松辽盆地白垩系青山口组泥页岩孔隙结构特征

为了查明泥页岩系统微观孔隙发育特征及其油气地质意义,利用扫描电镜及场发射扫描电镜二次电子成像技术对松辽盆地白垩系青山口组一段泥页岩中的微观孔隙进行了系统观察.该套泥页岩中主要发育了5种类型孔隙,即基质晶间孔、有机质孔、溶蚀孔、粒间孔、晶内孔;此外,还发育大量微米—亚微米级(纳米级)微裂缝,包括溶蚀缝、充填缝及层间缝3类.微孔隙和微裂缝构成复杂微裂缝网络-孔隙系统,为烃源岩生成的油气向外排驱提供了有效通道,同时也为残留在页岩中的油气提供了充分的储集空间,对于油气的初次运移以及页岩油气等非常规资源的储集具有重要意义.     

松辽盆地梨树断陷陆相页岩储层地质特征及地质意义

为了明确松辽盆地南部陆相页岩储层地质特征,选取了梨树断陷苏家屯地区营一段的泥页岩为研究对象,通过对泥页岩形成的沉积背景、有机化学特征、储层矿物成分、孔隙类型以及含气性、赋存特征等的深入研究,形成了以下认识:梨树断陷苏家屯营一Ⅰ亚段主要发育深湖-半深湖相暗色泥页岩,分布稳定,埋藏适中,是形成陆相页岩气的物质基础;页岩气储...     

松辽盆地长岭地区烃源岩地球化学特征

松辽盆地南部长岭地区主要分布有上白垩统嫩江组和青山口组，下白垩统登娄库组和沙河子组-营城组烃源岩，介绍了长岭地区主要烃源岩的分布特征，有机质丰度，类型及热演化程度，描述了烃源岩中有机质族组成特征，饱和烃气相色谱特征，甾烷，三萜烷系列化合物分布特征及稳定碳同位素组成特征等，并根据这些地球化学特征分析了不同层位烃源岩的母质类型，生烃环境及有机质演化规律。     

中国海陆相页岩有机质孔隙发育特征对比——基于聚焦离子束氦离子显微镜（FIB－HIM）技术

为了明确不同成熟度的海陆相页岩有机质孔隙的发育特征,分别选取了中国中西部鄂尔多斯盆地的三叠系延长组陆相页岩、中国南方上扬子地区的下志留统龙马溪组以及下寒武统牛蹄塘组海相页岩等3组海陆相页岩样品,进行聚焦离子束氦离子显微镜（FIB-HIM）的观察实验。结果表明:延长组页岩样品的有机质孔隙发育数量较少,孔隙直径较小,有机质内部多发育微裂缝,页岩黏土矿物内部发育大量的粒间孔隙,粒内孔隙发育数量较少。龙马溪组页岩发育大量的有机质孔隙,大量较小直径的孔隙嵌套在直径较大的有机质孔隙中,增加了页岩孔隙的比表面积和孔隙连通性,有利于烃类气体在页岩有机质孔隙内的赋存及有效渗流。牛蹄塘组页岩内部发育数量最多的是粒间孔隙,有机质孔隙极少发育。有机质孔隙贡献了页岩孔隙系统的绝大部分有效赋存空间。页岩有机质孔隙的发育主要受控于热演化程度,过低的热演化程度（0.5% < R_o < 1.5%）无法形成大量的有机质孔隙及烃类气源供给;过高的热演化程度（3.0% < R_o < 4.0%）则会导致页岩有机质孔隙消失,烃类气体失去有效赋存场所而在地史过程中大量散失;适宜的热演化程度（1.5% < R_o < 3.0%）能够保证页岩有机质孔隙大量发育,有利于烃类气体在页岩储层中形成有效赋存和渗流。针对中国南方高—过成熟度海相页岩气的高效勘探开发,应寻找热演化程度适中的页岩层位。      

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。     

松辽盆地北部青一段泥页岩储集特征及孔隙演化

松辽盆地青一段是泥页岩油勘探重点层段。利用泥页岩物性分析、氩离子抛光和场发射电镜观察探讨该套泥页岩物性特征及孔隙类型,根据成熟度演化、生烃转化、有机酸含量与孔隙度的变化关系分析了泥页岩孔隙演化特征。研究结果表明:青一段泥页岩孔隙度较高、渗透率很低,总孔隙度平均为7. 94%,基质渗透率平均为1. 16×10~(-8)μm~2;孔隙类型有粒间孔、晶间孔、有机质孔、溶蚀孔和微裂缝;有机质孔为藻类生烃后残留孔隙,孔隙呈长条形和不规则形状,直径多为20～400 nm,有机质孔形成于Ro为0. 7%以后,大量形成对应的Ro为0. 9%～1. 2%,在Ro为1. 2%时孔隙度达2. 7%;当埋深小于2 000 m时青一段泥页岩孔隙度随埋深增加而减小,当埋深大于2 000 m时孔隙度出现2个异常峰值,孔隙度的增大主要因为有机酸溶蚀和藻类生烃作用;根据孔隙度与埋深关系,预测了齐家—古龙凹陷为泥页岩油有利勘探区。研究成果可为松辽盆地泥页岩油勘探和评价提供依据。     

昌图断陷南部烃源岩特征与油气资源潜力

应用有机地球化学法对昌图断陷泉1井揭示的下白垩统烃源岩进行了评价,分析了下白垩统九佛堂组、沙海组2套湖相烃源岩的分布特征、有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度。结果表明,昌图断陷下白垩统烃源岩发育,沙海组和九佛堂组烃源岩有机质丰度较高,有机质类型较好,且均已进入生烃门限。氯仿沥青"A"法估算昌图断陷南部资源量达0.4892×108t,说明该区具有形成中小型油气田的物质条件,勘探前景较好。     

鄂尔多斯盆地东缘煤系伴生泥页岩孔隙特征及主控因素

鄂尔多斯盆地东缘煤系伴生泥页岩广泛发育,页岩气资源潜力大,加强该区泥页岩孔隙特征研究对实现煤层气、页岩气合探共采具有重要意义。通过对研究区山西组、太原组泥页岩样品进行系统的SEM观察、孔渗测试、低温液氮吸附实验、有机地球化学测试及X-射线衍射矿物分析,详细分析了泥页岩孔隙发育特征及主控因素。研究表明:泥页岩中发育的孔隙类型主要有粒间孔、晶间孔、铸模孔、次生溶蚀孔和有机质孔,微裂缝主要发育在脆性矿物晶体间、晶体内和黏土矿物颗粒间,宽度一般为数十纳米;泥页岩孔隙度为1.05%~1.59%,渗透率为(0.001~0.142)×10~(-3)μm~2,山西组泥页岩孔渗性略好于太原组;孔隙以微孔和中孔为主,中孔提供了主要的吸附空间,孔隙形态以开放透气型孔隙为主;有机碳含量、有机质成熟度和无机矿物是影响泥页岩孔隙发育的主要因素,有机碳含量增加,有效孔隙减少,因为成熟度较低时,有机质生成的残留烃可能堵塞了部分较小孔隙;黏土矿物内部及颗粒之间、晶层之间可形成大量微孔及中孔,增加了储集空间,石英矿物可形成较大孔隙和裂缝,改善了泥页岩的渗透性。     

重庆周缘龙马溪组和牛蹄塘组页岩有机质孔隙发育特征

针对牛蹄塘组页岩气勘探开发过程中存在产气量较低,产气持续时间较短等问题,以渝东南下志留统龙马溪组页岩和渝东北下寒武统牛蹄塘组页岩为对象进行对比,重点剖析2套页岩的孔隙储集能力及其演化特征。结果表明：龙马溪组页岩和牛蹄塘组页岩的有机质孔隙发育特征存在较大差别：龙马溪组页岩内部的固体干酪根有机质孔隙数量少,孔径小,连通性差,但其焦沥青内部有机质孔隙数量多,孔径大,连通性好。牛蹄塘组页岩内部的固体干酪根和焦沥青均不发育有机质孔隙。储层热演化程度对页岩有机质孔隙的发育有着直接的控制作用。龙马溪组页岩由于古埋深较牛蹄塘组页岩浅,所经历的热演化作用相对较弱,适宜的热演化程度保留了龙马溪组页岩焦沥青内部大量的有机质孔隙,但其固体干酪根由于演化时间相对较长,有机质孔隙数量减少。渝东北牛蹄塘组页岩埋深过大,储层过度演化达到变质期导致其内部固体干酪根和焦沥青均不发育有机质孔隙。针对牛蹄塘组页岩气的高效勘探开发应寻找热演化程度适中的页岩分布区。     

渝东南地区海相页岩有机质孔隙发育特征及演化

页岩气在储层内的有效赋存及渗流由有机质孔隙决定。由此,以渝东南地区下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度典型富有机质黑色海相页岩为研究对象,使用电子显微镜观察2套页岩层位的有机质孔隙结构。结果表明：龙马溪组页岩有机质孔隙主要发育在焦沥青内部,而固体干酪根内仅发育少量直径较小的有机质孔隙;牛蹄塘组页岩的焦沥青和固体干酪根均不发育有机质孔隙;2套页岩的总有机碳含量、全岩矿物组成及干酪根类型均具有相似特征,但牛蹄塘组页岩的热成熟度要远高于龙马溪组页岩,且已达到变质期,其固体干酪根和焦沥青的物理化学性质均趋近于石墨,导致其有机质内部不发育孔隙。过高的热成熟度不利于页岩中有机质孔隙的保存,所以渝东南地区下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度海相页岩气的勘探开发应重点寻找热成熟度低于3.5%的地区。