川南下寒武统筇竹寺组页岩储集空间定量表征

四川盆地南部下寒武统筇竹寺组是我国南方海相页岩气勘探开发的重要领域之一,但对其页岩气储层的研究深度远不及下志留统龙马溪组,有关其储集空间定量表征的成果更是鲜见。为此,借鉴龙马溪组页岩储集空间定量表征的方法和思路,以钻井资料为基础,对川南筇竹寺组黑色页岩段基质孔隙构成和裂缝发育状况进行了定量评价。初步发现其储集空间具有4大特征：①脆性矿物、黏土矿物和有机质三者产生的单位质量孔隙体积为有机质最高、黏土矿物次之、脆性矿物最少;②有效页岩段孔隙度相对较小,仅为龙马溪组的1/3～1/2,且孔隙构成以黏土矿物层间孔隙和有机质孔隙为主体;③基质孔隙减少的原因主要包括两点,一是该页岩热成熟度过高,有机碳可能出现碳化,导致有机质孔隙部分出现塌陷和充填,二是成岩作用强,导致基质孔隙以中小孔隙为主,大孔隙少,岩石更加致密;④黑色页岩裂缝发育,裂缝规模以微型、小型裂缝为主,裂缝密度在顶部和中下部较大,上部相对较小,反映了筇竹寺组总体具有脆性矿物含量高、杨氏模量高、泊松比低、脆性好等特点。     

鄂西下志留统龙马溪组页岩储集特征

鄂西下志留统龙马溪组(含上奥陶统五峰组)是中国南方四川盆地页岩气勘探的重点区带。应用双孔隙介质孔隙度数学模型,以钻井资料为基础,对鄂西龙马溪组页岩基质孔隙构成和裂缝发育状况进行了定量评价,初步发现鄂西龙马溪组富有机质页岩储集条件具有3大特征:(1)孔隙类型总体以基质孔隙为主,仅在局部深度点/段发育微裂缝;(2)总孔隙度总体较小,仅为川南龙马溪组的1/2,且孔隙构成以黏土矿物晶间孔隙和有机质孔隙为主体;(3)基质孔隙体积大量减少和含气性变差的首要原因与川南筇竹寺组基本相似,即为黑色页岩热成熟度过高并出现有机质碳化特征,有机质碳化所控制的超低电阻富有机质页岩分布区是页岩气勘探的高风险区。由此推断,利川—恩施一带(即A井—HY1井区一带)为有机质严重碳化区,勘探风险高;石柱—万县复向斜东侧(即JS1井区周边)为有机质弱碳化区,勘探风险较高;EY1井以南和C7井以西的广大地区为有机质未碳化区,即页岩气勘探潜在有利区。     

渝东北地区巫溪2井五峰组—龙马溪组页岩气储层及含气性特征

为深入研究渝东北巫溪地区五峰组—龙马溪组页岩气储层及含气性特征,以巫溪2井钻井资料为基础,以笔石生物地层作为黑色页岩地层划分对比的"标尺",对富有机质页岩有机地球化学特征、岩石学特征、储集空间类型及特征等进行系统分层研究,并分析其含气性及影响因素。研究结果表明:巫溪2井五峰组—龙马溪组富有机质页岩厚度达89.8 m,笔石序列发育完整连续;有机质类型好、丰度高、热演化程度适中,生烃条件较好;有机质丰度受沉积速率的影响,缓慢的沉积速率有利于黑色笔石页岩有机质的富集;由顶至底硅质含量逐渐增加,黏土矿物含量逐渐减少,脆性逐渐增强;富有机质硅质页岩、黏土质硅质页岩具有"既甜又脆"的特性,为页岩储层发育的优势岩相;纳米孔隙形态多为四边开放平行板状孔,连通性较好;联合孔径分布曲线具有"多峰"特征,主孔位于0.42~0.62nm、3~5nm段;有机质孔、黏土矿物层间孔对总孔容贡献最大,脆性矿物间孔的贡献最小;由顶至底有机质孔隙逐渐增多,黏土矿物层间孔逐渐减少;现场实测岩心含气量最高超过8 m~3/t,含气性受生烃、储集和保存条件的综合控制;凯迪阶沉积期—埃隆阶沉积早期(WF2—LM6带)对应Ⅰ类优质页岩气储层,赫南特阶LM1带为最佳层段,具有"最甜、最脆"的特性,可作为水平井最佳靶体位置"甜点段"。     

川南地区龙马溪组页岩有机质非均质性研究

为研究页岩气储层有机质的非均质性及其对微观孔隙结构的影响，选择川南地区龙马溪组海相页岩，以有机碳含量测试为基础，结合镜下薄片、X-射线衍射、扫描电镜及氮气吸附等实验手段，研究该地区页岩气储层有机质非均质性及其与矿物组分、孔隙结构之间的关系。结果表明：川南地区龙马溪组有机质页岩沉积处于深水陆棚环境，干酪根类型以混合型（II₁型）为主，有机碳含量平均为2.41%，各地区随所处沉积环境的不同有所变化，总体属于中碳—高碳页岩储层，在平面及纵向上存在较强的非均质性；有机碳含量与生物成因的石英等硅质矿物及黏土矿物含量具有良好的线性关系；有机碳含量的变化对孔隙体积、比表面积及平均孔径等相关孔隙结构参数均会造成相应的影响，是表征龙马溪组页岩气储层孔隙结构非均质性的重要地球化学参数。研究结果为准确评价页岩气储层微组构非均质性提供了基础资料和理论支撑     

川南地区龙马溪组页岩有利储层发育特征及其影响因素

下志留统龙马溪组是四川盆地南部重要的烃源岩和页岩气勘探层位,为查明其有利储层的发育特征及其影响因素,通过对昭通、长宁、威远地区7口页岩气井的钻井岩心观察及野外露头地质调查,结合岩石薄片鉴定、扫描电镜观察、比表面积测定以及岩石物性等分析结果,明确了该区龙马溪组页岩地层展布、岩性组合、矿物组成、储集空间类型等特征：①龙马溪组页岩在地层发育、岩性组合及富有机质程度上具有很强的各向异性,有效页岩储层以高有机质层段为主;②页岩储层具有高成岩作用、高热演化程度特点,发育无机物质孔、有机物质孔和微裂缝等储集空间类型;③对页岩气储集有贡献的主要是黏土矿物层间孔和有机质孔,孔径分布在50 nm~2 μm,其形成与黏土矿物和有机质的含量、成岩作用及有机质热演化作用有关。在此基础上,分析认为：页岩沉积环境、矿物组成、有机质含量是影响页岩储集能力的重要因素,有机物质富集有利于页岩气的生成与吸附,脆性矿物的存在提高了储层的脆性,有利于储层的增产改造。     

威远构造W 202井区龙马溪组页岩气储层微观孔隙结构特征

为深入探究川西南威远构造W 202井区龙马溪组页岩气储层微观孔隙结构特征,利用页岩储层岩心样品,开展岩石物性、低温氮气吸附、高压压汞、场发射扫描电镜等实验,通过分类描述页岩孔隙空间类型,对微孔隙、介孔隙、宏孔隙与比表面积、孔体积分布特征进行分析。研究结果表明,龙马溪组页岩气储层微观孔隙结构对含气性具有明显的控制作用,吸附气储集能力主要受微孔隙控制,游离气储集能力主要受介孔隙和宏孔隙控制,富有机质硅质页岩和富有机质黏土质页岩的岩相组合有利于页岩气的生成与保存。结合孔隙结构特征、储集条件和物性、有机质含量、吸附能力特征参数,建立分类评价方法,确认龙马溪组底部页岩以有机质孔为主,孔隙连通性好,吸附能力强,为最优质储层,不仅为预测页岩气藏地质和工程甜点打下基础,也为页岩气开发设计方案调整提供了依据。     

鄂尔多斯盆地东南部延长组长7段泥页岩储层特征

通过孔隙度、脉冲渗透率、全岩X-射线衍射、扫描电镜等实验手段,对延长组长7段陆相泥页岩储层特征进行了研究。实验分析表明,陆相泥页岩储层具有低孔低渗特征,有机质丰度高,但有机质演化程度低,有机质孔隙不发育。黏土矿物含量高,以伊/蒙混层为主,伊/蒙混层间层比为15%。储集空间以微孔隙和微裂缝为主。储集物性与石英含量正相关。泥页岩储层中高的黏土矿物是造成储层物性差的重要原因,因此石英含量尤为重要,不仅有利于增加储集空间,也有利于储层压裂改造。     

四川盆地龙马溪组富有机质页岩形成主控因素

四川盆地龙马溪组富有机质页岩是重要的烃源岩和页岩气储层。为了明确富有机质页岩形成控制因素,采用多种地球化学指标分析其沉积时的氧化还原条件、古生产力条件和陆源碎屑供给情况。结果表明:龙马溪组页岩具有高的有机碳含量,龙马溪组下部硅质页岩形成于贫氧环境,龙马溪组上部粉砂质页岩和黏土质页岩形成于氧化环境,由下至上还原环境逐渐遭受破坏;龙马溪组沉积时期古生产力为中—高等,下部硅质页岩段陆源供给较少,中部粉砂质页岩段陆源碎屑供给相对多,粗碎屑颗粒含量相对高,上部黏土质页岩以陆源黏土矿物为主;龙马溪组沉积物中埋藏有机碳含量与氧化还原环境指标、古生产力指标呈良好的相关性,与陆源碎屑供给参数相关性较差。龙马溪组富有机质页岩的形成主要受控于氧化还原条件和古生产力。     

深水陆棚富有机质页岩沉积微相-微地貌及其对储层的控制作用——以四川盆地南部五峰组-龙马溪组页岩为例

根据钻井、测井、岩心描述、岩石薄片鉴定和岩心实验分析资料,结合现代海洋的沉积特征,研究了四川盆地南部泸州地区奥陶系五峰组-志留系龙马溪组富有机质页岩中的矿物含量分布、岩相特征和沉积类型,划分了深水陆棚的沉积微相和微地貌,分析了深水陆棚沉积微相-微地貌对储层的影响。研究结果表明:①研究区五峰组-龙马溪组富有机质页岩的陆源碎屑来自北侧川中水下高地,其岩相主要包括硅质页岩、含黏土硅质页岩和混合页岩3种类型。②目的层的沉积类型以半远洋沉积和浊流沉积为主。③深水陆棚沉积微相可细分为钙质陆棚、钙-硅质陆棚、钙-硅-泥混合陆棚、硅-泥质陆棚、硅质陆棚和富泥扇6种类型,在研究区以发育硅质陆棚、硅-泥质陆棚和钙-硅-泥混合陆棚为主;沉积微地貌可细分为陆棚高地、陆棚斜坡、陆棚沟、陆棚丘和陆棚平原5种类型,在研究区以发育陆棚平原和陆棚斜坡为主。④深水陆棚沉积微相通过控制储集能力而控制富有机质页岩的储层质量,钙-硅-泥混合陆棚和硅质陆棚具有最好的储层品质;沉积微地貌通过控制富有机质页岩的厚度从而影响页岩储层质量,其中以陆棚平原中储层厚度最大。⑤在深水陆棚环境,随着沉积水体加深,沉积微地貌的演化由陆棚高地经陆棚斜坡(陆棚沟、陆棚丘)过渡到陆棚平原(陆棚丘),沉积微相的演化由钙-硅质陆棚经钙-硅-泥混合陆棚过渡到硅-泥质陆棚(富泥扇),并最终演化为硅质陆棚。深水陆棚沉积微相模式可为深层富有机质页岩的储层评价与预测提供科学支撑。⑥深水陆棚富有机质页岩沉积在陆棚边缘,其沉积水深可超过200 m。     

川南地区下古生界页岩气储层孔隙特征研究

基于钻井资料、岩心样品实验数据,运用有机地球化学、有机岩石学和储层孔隙分析的多种实验方法,对川南地区下古生界筇竹寺组和龙马溪组2套页岩有机质特征、孔隙度、页岩气储层微观孔隙特征与孔隙结构进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩有机碳含量较高(多数TOC2.0%)、热成熟度高(ROm=2.3%~3.8%)、孔隙度低(1.16%~6.87%);筇竹寺组页岩有机碳含量和热成熟度高于龙马溪组页岩,而其孔隙度低于龙马溪组页岩;下古生界龙马溪组和筇竹寺组页岩存在粒间孔、溶蚀孔、晶间孔、粒内孔和有机质孔等多种孔隙类型;龙马溪组页岩中微米—纳米级孔隙较筇竹寺组页岩发育,常见有机质孔、粒间孔和粒内孔,是页岩气赋存的主要储集空间;下古生界页岩微观孔隙以微孔和介孔为主,宏孔较少,筇竹寺组页岩微孔+介孔孔容比例占总孔容的83.92%,龙马溪组页岩微孔+介孔孔容比例占总孔容的78.17%,表明微孔和介孔是川南地区下古生界页岩气储层纳米级孔隙的主要贡献者。     

页岩气储层微观孔隙结构特征及发育控制因素——以川南—黔北XX地区龙马溪组为例

利用扫描电镜以及比表面积分析仪产生的试验数据、吸附脱附曲线对页岩气储层储集空间类型、微观孔隙结构的系统研究表明,川南—黔北XX地区龙马溪组页岩气储层储集空间多样,包括残余原生粒间孔、晶间孔、矿物铸模孔、次生溶蚀孔、黏土矿物间微孔、有机质孔以及构造裂缝、成岩收缩微裂缝、层间页理缝、超压破裂缝等基质孔隙和裂缝类型。发现研究区龙马溪组泥页岩比表面积和孔体积都较大且具有良好的正相关性,并认为微孔隙越发育,泥页岩的比表面积和孔体积越大,越有利于泥页岩对页岩气的吸附储集。建立了泥页岩的孔隙模型,并利用吸附脱附曲线分析了研究区龙马溪组泥页岩的微观孔隙结构特征,指出研究区龙马溪组泥页岩以极为发育的微孔为主,其中为泥页岩提供最大量孔体积和表面积的孔隙主要为Ⅲ类细颈瓶状(墨水瓶状)孔和Ⅰ类开放透气性孔。认为有机碳含量、伊/蒙间层矿物含量以及热演化程度是控制研究区龙马溪组页岩气储层微观孔隙结构的主要因素。     

川南地区龙马溪组页岩岩相对页岩孔隙空间的控制

页岩的孔隙类型、孔隙结构的定量化表征以及孔隙空间的控制因素是页岩储层研究的重要问题。川南地区龙马溪组的页岩岩相按矿物组分可分为硅质页岩、混合质页岩和黏土质页岩。利用扫描电镜矿物定量评价（QEMSCAN）技术、低温N₂和CO₂吸附实验以及高压压汞实验对川南地区龙马溪组不同页岩岩相的孔隙类型、结构特征及孔隙空间的控制因素开展了分析。研究结果表明,黏土质页岩多发育黏土矿物片状粒内孔且多被迁移有机质充填;混合质页岩多发育有机质孔和碳酸盐矿物溶蚀宏孔;硅质页岩多发育有机质孔。页岩的总面孔率主要由孔径为0~500 nm的孔隙提供,矿物（除碳酸盐矿物与长石外）及有机质中的孔隙均以粒内孔为主,有机质的面孔率高达32.37%,为矿物颗粒的8~16倍。页岩的中孔是孔体积的主要贡献者,微孔是孔比表面积的主要贡献者。混合质页岩的总面孔率、孔体积与孔比表面积的平均值与硅质页岩相近,具有良好的储集能力。高TOC含量的混合质页岩与硅质页岩的孔隙空间主要受有机质孔控制,TOC含量较低的黏土质页岩的孔隙空间则主要受有机质孔和伊利石相关孔隙共同控制。     

四川盆地富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔特征及其影响因素

四川盆地南部广泛发育海相泥页岩层系,龙马溪组页岩具备优越的页岩气成藏条件。基于钻井岩心观察和分析测试,对富顺-永川地区下志留统龙马溪组页岩有机孔特征及其影响因素进行了研究。结果显示:龙马溪组页岩总有机碳(TOC)含量主要介于2.45%～5.59%,有机质丰度高,镜质体反射率(Ro)介于1.97%～2.23%,有机质达到了高-过成熟,为有机孔发育提供了良好基础;有机孔是页岩气重要的储集空间,根据扫描电镜观察,单个有机孔形态以圆形、椭圆形和凹坑形为主,其次为长条形和不规则形等,边缘较光滑;结合氮吸附与高压压汞实验观察,富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔径较小,大多属于介孔范围,介孔占比约为57%。通过建立有机孔孔隙度与自然伽马能谱测井值(U)的关系模型并对全区的有机孔进行定量分析,发现富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔隙度介于1.10%～3.64%,平均为2.15%。有机孔发育及保存受多种因素影响,对有机孔孔隙度与粘土矿物、脆性矿物和TOC含量相关关系的研究结果表明:四川盆地富顺-永川地区龙马溪组页岩有机孔孔隙度的大小与粘土矿物含量成负相关、与脆性矿物和TOC含量成正相关,压实作用对有机孔...     

四川盆地龙马溪组与大安寨段泥页岩差异性分析

陆相泥页岩油气勘探已引起越来越多的关注。选取我国四川盆地下侏罗统自流井组大安寨段陆相泥页岩与已经初步实现规模化商业性生产的下志留统龙马溪组海相泥页岩进行类比,分析二者在发育层位、岩石类型、岩石组分、有机质地球化学特征及储集物性等方面的差异性,以便建立一套适用于四川盆地陆相页岩气勘探开发的评价标准。研究表明：龙马溪组埋藏深度一般为2 000～4 000 m,主要发育黑色硅质页岩、硅质岩、炭质页岩和深灰色泥岩等,具有纹层状构造,泥页岩矿物成分主要为石英、碳酸盐矿物、黏土矿物、白云母和黄铁矿等,TOC 质量分数主要为1%～4%,Ro 一般为2.4%～3.6%,处于高-过成熟生气阶段,有机质类型以Ⅰ型为主,晶间孔、粒间孔和微裂缝发育,构造保存条件较好;大安寨段埋藏深度主要为1 400～4 300 m,发育暗色泥页岩,且以暗色泥页岩夹薄层介壳灰岩或二者互层为特征,泥页岩页理发育,具有纹层状构造,矿物成分主要为石英、长石、黏土矿物、方解石、白云石及黄铁矿等,TOC 质量分数主要为0.58%～3.81%,Ro 为1.05%～1.85%,处于成熟-高成熟生气阶段,有机质类型以Ⅱ2 型为主,主要发育粒间孔、晶间孔、生物体腔孔、溶蚀孔和裂缝,具有裂缝型介壳灰岩油气藏或孔隙-裂缝型含有机质介壳灰岩油气藏与页岩气藏共存的特征。综合研究认为,与龙马溪组相比,大安寨段也具有较大的页岩气资源潜力和较好的勘探开发前景。     

修武盆地下寒武统海相页岩储层及CH4吸附特征

为了研究修武盆地下寒武统荷塘组海相页岩储层及其含气性特征,连续选取富有机质钻井页岩为研究对象,进行有机地球化学分析、岩石学、孔隙度、低温N2吸附、CO2吸附和超临界CH4等温吸附等系列实验.Ro值为1.74％～2.32％,平均为2.10％,为高成熟阶段.页岩TOC含量高,平均为3.21％;矿物组成以石英和黏土矿物为主,...     

川南地区二叠系龙潭组页岩储层特征及勘探潜力

二叠系龙潭组是目前四川盆地页岩气勘探开发的新热点层位。通过偏光显微镜鉴定、场发射扫描电镜分析、X射线衍射测试、有机碳含量测定及高压压汞分析、现场解析气实验等手段和方法,对川南地区二叠系龙潭组页岩储层进行了综合研究。研究结果表明: ①川南地区二叠系龙潭组为一套陆相曲流河沉积,河漫沉积的页岩发育,其矿物成分主要为石英和黏土矿物,含少量碳酸盐矿物。②研究区页岩储层主要发育粒间 (缘) 孔与微裂缝,局部发育粒内孔与溶蚀孔,偶见有机质孔隙,其中黏土矿物层间微裂缝最为发育。孔隙结构表现为以微孔为主,介孔 (孔径为2～50nm) 次之,孔径普遍较小,分选较差,孔隙和喉道半径差异较大,非均质性强。③研究区页岩储层中煤岩含气量最高,炭质泥岩与泥岩次之,泥质粉砂岩、粉砂岩与细砂岩含气量最低。与龙马溪组页岩储层相比,龙潭组泥岩孔隙度与总含气量更好,渗透率较差,其中炭质泥岩的孔隙度和总含气量最佳。④研究区二叠系龙潭组勘探潜力较大,烃源岩中有机质类型主要为Ⅲ型,其次为Ⅱ₂型;其R_o值平均约为2.8%,达到高熟阶段;TOC含量变化范围大,炭质泥岩中的TOC一般大于15%。⑤川南地区二叠系龙潭组发育河漫平原沉积,富有机质泥页岩分布稳定,具备良好的页岩气形成条件,估算其天然气资源量约为2.4×10¹²m³,有利勘探区主要位于川南古蔺-叙永地区。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及主控因素

为研究川南地区五峰组-龙马溪组页岩储层的孔隙结构特征及主控因素,对9口取心井的页岩样品开展了有机地球化学、X射线衍射全岩矿物含量及黏土矿物相对含量分析、氩离子抛光扫描电镜观察、高压压汞测试和气体（CO₂和N₂）等温吸附实验等研究。结果表明：①页岩总有机碳（TOC）质量分数平均为2.42%,等效镜质体反射率（R_o）平均为2.83%,有机质处于过成熟阶段;黏土矿物以伊/蒙混层-伊利石-绿泥石组合为主,处于晚成岩阶段。②页岩的平均孔隙度为2.49%,孔径主要为2.6~39.8 nm,以细颈墨水瓶状和狭缝孔为主;饱和吸附气质量体积为0.014 7~0.032 2 cm³/g,总孔隙比表面积为19.49~40.68 m²/g,介孔和宏孔为页岩气的储集提供了主要储集空间,微孔对孔隙的比表面积贡献较大。③TOC,R_o和黏土矿物相对含量等均对微孔和介孔的比表面积具有一定的控制作用,黏土矿物层间孔的发育程度对介孔和宏孔的孔隙体积具有一定的影响,脆性矿物含量与微孔、介孔、宏孔的孔隙体积均呈负相关关系。该研究成果对川南地区寻找优质储层和页岩气富集区均具有指导作用。     

海陆过渡相超深层页岩储层特征——以川东北普光气田Y4井上二叠统龙潭组下段为例

为探索超深层条件下海陆过渡相页岩储层特征,针对川东北地区普光气田Y4井上二叠统龙潭组泥页岩开展了有机地球化学、矿物组成、孔隙结构、物性等分析测试。龙潭组泥页岩具有高有机碳含量(主峰区间3.77%～10.72%),Ⅱ₂—Ⅲ型干酪根及过成熟特征(R_o介于3.82%～3.97%);总孔体积均值为0.047 mL/g,比表面积均值为31.8 m²/g,孔隙度均值为6.64%;储集空间类型以有机孔、黏土矿物层片间孔、脆性矿物溶蚀孔及微裂缝为主,形态多为平行板状与两端开放管状。深水潟湖环境下泥页岩孔隙度与有机碳、黄铁矿、石英含量呈正相关,说明缺氧还原、水体稳定的沉积环境控制着原始矿物组成与结构,同时刚性矿物颗粒与有机质、黏土矿物有效络合,为有机孔保存提供了必要条件。受碾平式改造作用影响的扁平状有机质大孔与密集发育的有机质微—介孔、黏土矿物晶间孔缝、脆性矿物孔缝组成储集网络,最终形成深水潟湖微相超深层泥页岩储层。