Assessing shale gas resources of Wufeng-Longmaxi shale (O3w-S1l) in Jiaoshiba area,SE Sichuan (China) using Petromod I: Burial and thermal histories

Burial and thermal histories of Wufeng-Longmaxi shale (O_3w-S_1l) in Jiaoshiba, an important shale gas exploration target in SE Sichuan, were modeled using PetroMod software. Results of Well JY4 show the shale was buried to 2000 m in Silurian, uplifted 1000 m due to a later erosion, subsided again at Permian, and reburied to maximum depth around 6200 m at the end of Cretaceous (K3). Finally, the shale uplifted to the current depth of 2500 m. Thermal history of the shale was reconstructed based on the burial evolution after constrained by measurements. The shale entered oil-window in later Silurian and passed gas generation peak at early Triassic. Thermal maturation accelerated significantly since the Triassic and finalized its maximum maturation (2.0–2.5% Ro) at K3.     

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。     

四川盆地焦石坝地区页岩气储层孔隙参数测井评价方法

四川盆地焦石坝地区页岩储层具有孔隙度低、孔隙结构复杂的特点,五峰-龙马溪组页岩储层段发育无机孔隙、有机质孔隙和微裂缝3种孔隙类型,核磁共振测井作为岩石孔隙参数评价的一项有效技术,在该区储层孔隙度和孔隙结构的评价中发挥了重要作用。基于岩心刻度测井解释的方法,通过对常规测井资料和岩心核磁共振实验数据的相关性研究,建立了焦石坝地区页岩储层的总孔隙度和有效孔隙度解释模型。总孔隙度解释模型是将岩心核磁实验的总孔隙度分析结果与测井资料进行最佳深度匹配后,根据最优化数学方法,确定多元线性回归法为最佳计算方法,即总孔隙度与密度测井、声波时差、补偿中子测井进行多元线性拟合;有效孔隙度解释模型是根据岩心核磁实验的有效孔隙度与密度测井具有较好的正相关性,建立根据密度测井求取有效孔隙度的关系式。孔隙度计算结果与岩心实测结果对比显示,91.7%的数据其绝对误差都小于0.5%,实现了对该区页岩储层孔隙参数的较好评价。     

四川盆地涪陵焦石坝地区五峰-龙马溪组低序级断层识别技术及应用效果

四川盆地涪陵页岩气开发工作成效显著,但在页岩气开发实践中,钻井泥浆漏失现象频现,低产低效井时有发生,分析认为这些问题与低序级断层密切相关。北美页岩气开发区构造简单,而涪陵焦石坝区块受多期构造运动叠加,改造构造变形强、断裂复杂。与以往低序级断层的分析大多基于钻测井资料不同,提出了基于井-震、动-静结合研究思路,在综合利用三维地震、钻井、测井、试气等资料的基础上,采用精细层位标定,水平切片、方差体、曲率等方法开展低序级断层的识别研究,为水平井部署与调整、钻井设计、压裂参数优化提供了地质依据。     

四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气层孔隙特征及对开发的启示

页岩孔隙特征是影响页岩含气性的重要因素。综合运用氩离子抛光扫描电镜、高压压汞、液氮吸附等技术,对涪陵地区五峰组-龙马溪组龙一段上部气层孔隙特征进行研究,对比上下部页岩孔隙发育特征的差异性。研究发现,下部气层有机碳含量高,孔隙类型以有机质孔为主,孔体积基本大于0.02 mL/g,BET比表面积基本大于20 m²/g;上部气层有机碳含量低,孔隙类型主要为微裂隙、黏土矿物孔,孔体积主要分布在0.016~0.02 mL/g,比表面积主要为12~20 m²/g。结合单井含气量测试结果,发现有机碳含量与含气量相关性最好,比表面积和孔隙度次之。以此为基础,开展上部气层含气性评价,认为⑧小层为上部气层含气性最佳层段,⑥和⑦小层次之,⑨小层最差。     

四川盆地焦石坝构造区页岩有机质特征及其成烃能力探讨———以焦页1井五峰—龙马溪组为例

以四川盆地焦石坝构造区焦页1井为例,根据全岩、干酪根和微体化石等分析,对上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质泥页岩开展了成烃生物识别和有机岩石学研究,并对成烃能力进行了讨论。研究表明：高过成熟的五峰—龙马溪组页岩成烃生物主要由疑源类、藻类体（层状藻和底栖藻）和动物碎屑（笔石、几丁虫和海绵骨针）组成,成烃生物是有形态有机质的重要组成部分;无形态有机质是五峰—龙马溪组页岩有机质的主要组分,包括无定形体、微粒体和沥青,呈细小颗粒分散在矿物基质中。研究认为富氢的藻类体和笔石管胞内脂类大分子聚合物是主要的成烃母质,大量存在的无形态有机质,尤其是大量孔隙充填的细小固体沥青,说明原始生烃母质具有很强的生烃潜力,是形成页岩气藏的物质基础。     

四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组解吸气特征及影响因素分析

页岩气主要以吸附气和游离气的方式赋存在页岩中,通过对页岩气的解吸气特征及影响因素分析,可以更好地指导页岩气的勘探开发。通过对四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气的现场解吸实验,分析了解吸速率变化、解吸气量大小变化及碳同位素的差异性。解吸气量是指将岩心装入解吸仪之后一定时间范围内所解吸出的天然气数量,主体反映岩石中的吸附气数量及部分游离气量。通过与页岩自身品质的比较分析,解吸气量与总有机碳含量呈正相关的关系,与脆性矿物含量呈一定的正相关性;与黏土矿物中的伊蒙混层含量具有一定的正相关性,与伊利石的含量相关性不大,与绿泥石含量具备一定的负相关性。解吸气量与微孔的孔容具备一定正相关性,与介孔的孔容具备较好的正相关性,与大孔的孔容不具备相关性。     

四川盆地涪陵焦石坝地区黑色页岩非均质性特征及控制因素

页岩的宏观和微观多重非均质性研究是页岩气勘探开发的核心内容之一。四川盆地涪陵焦石坝地区黑色页岩可划分为2个三级层序,9个小层,其宏观非均质性主要表现为：页理缝总体呈现自下而上先减少后增加的趋势;砂质条带与页理呈负相关性,表现为先增加后减少;黄铁矿总体呈现出自下而上逐渐减少的特征;笔石种类则显示出海侵体系域以双笔石科为主,早期高位和晚期高位体系域逐渐过渡至以单笔石科为主,笔石丰度则表现出从下至上逐渐减少的趋势。其微观非均质性主要表现为：有机碳含量由下至上具有逐渐减小的趋势,在海侵体系域内含量最高;黏土矿物含量的变化由下至上逐渐增加。整体来看,生物、等深流、陆源3种沉积作用共同控制了焦石坝地区黑色页岩的非均质性。     

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...     

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-龙马溪组页岩气高产地质原因及启示——以涪陵页岩气田JY6-2HF为例

涪陵页岩气田开发的巨大成功(JY6-2HF井累产超过3×10⁸ m³)为五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发提供了新的启示,这一成功的关键在于①焦石坝地区位于鄂西-渝东五峰组-龙马溪组深水沉积区,WF2—LM4笔石带页岩厚度较大,具有较好的页岩气富集的物质基础;②JY6-2HF井主要穿行在WF2—LM4笔石带页岩层位中,该套优质页岩与中东-北非的"Lower Hot Shale"具有全球可对比性。涪陵、威远和长宁等页岩气田开发井的主要水平段也都在这段笔石带之中,该笔石带页岩具有有机碳含量高(TOC>3%)、有机质孔最发育(有机质孔隙度>4%)和含气量高(6.87～9.02 m³/t)等特点。综合分析认为,在类似的地质和工程条件下,页岩气井水平轨迹在WF2—LM4笔石带页岩中穿行比例决定了页岩气单井产量和最终可采储量(EUR)。研究成果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志留系页岩气勘探开发提供参考。     

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。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气成因与碳同位素倒转机制——来自热模拟实验的认识

四川盆地上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组是国内目前唯一实现页岩气商业性开发的层系,但目前对页岩气成因仍有一定分歧,主要原因是缺乏直接的实验证据。通过对国内外上奥陶统-下志留统低、中成熟度页岩和笔石开展黄金管生烃热模拟实验研究发现：（1）五峰组-龙马溪组页岩气主体以浮游藻类等富氢、富脂质有机质生成的油进一步滞留裂解为主,笔石生油能力较差,高-过成熟演化阶段有一定的生气能力,最高可达浮游藻类等富氢、富脂质有机质生气能力的20%左右;（2）五峰组-龙马溪组页岩下部层位由于富集浮游藻类、疑源类等富氢、富脂质有机质等生烃能力更强的有机质,从生气量上就优于上部以笔石为主的层位,这是下部为商业性页岩气层的一个重要原因;（3）单纯的热演化分馏、原油裂解气和干酪根裂解气的混合未造成烃气碳同位素倒转,地层抬升作用、地层水、矿物、金属等对页岩气中烃类的后期改造可能是造成页岩气同位素倒转的重要原因,碳同位素倒转可能更多体现了页岩气后期保存过程的影响。     

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。     

川东南涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩气藏中的超压作用

中国南方海相上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组高产页岩气藏普遍发育超压,为分析超压对于页岩气藏的作用,选取川东南涪陵页岩气田典型钻井进行了系统解剖研究。超压是页岩气藏良好保存条件的直接表征,其中,有机质热演化生烃增压是造成该地区异常高压的主要因素;涪陵焦石坝主体龙马溪组页岩气高产层段地层均发育超压,页岩储层孔隙度高、含气量高。超压对页岩气藏的影响：一方面,超压能减缓作用在岩石骨架上的有效应力,使页岩储层保存相对较高的孔隙度,超压可形成页岩超压微裂缝,提高页岩储集层的渗流能力,同时超压意味着地层能量高,游离气含量高,页岩气藏含气性更好;另一方面,超压降低了作用在页岩储层的有效应力,同时超压微裂缝的发育有利于页岩压裂改造。     

四川盆地焦石坝地区龙马溪组黑色页岩解吸气碳同位素分馏特征及其意义

以四川盆地焦石坝地区典型页岩气取心井为研究对象,基于排水集气原理的页岩气现场解吸仪,采用二阶解吸法,对所获得的11块龙马溪组富有机质页岩岩心样品进行解吸、取样和测试。结果表明：①页岩气现场解吸过程中存在甲烷和乙烷碳同位素分馏效应,甲烷分馏幅度较大,平均分馏幅度为25.2‰,其碳同位素分馏幅度主要受控于有机质含量;乙烷分馏幅度相对较小,平均分馏幅度为3.8‰,主控因素不明。②解吸过程中甲烷和乙烷碳同位素分馏过程存在2个阶段,甲烷碳同位素分馏过程分别为缓慢分馏阶段和快速分馏阶段,乙烷碳同位素分馏过程分别为波动分馏阶段和缓慢分馏阶段。③现场解吸过程中,甲烷碳同位素值随着现场解吸率的变大出现有规律的增大,根据这一现象,建立了甲烷碳同位素与解吸率的数学模型,即解吸率是甲烷碳同位素值以自然常数（e）为底的指数函数。上述研究是页岩气解吸/生产全过程4阶段（稳定不变—变轻—逐渐变重—变轻）变化中第Ⅲ阶段的部分认识,以期能为页岩气解吸/生产全过程研究提供借鉴,为页岩气勘探开发提供科学依据。     

川东南地区不同埋深五峰组—龙马溪组页岩储层微观结构特征与对比

采用薄片、X衍射、常规扫描电镜、高分辨率氩离子抛光扫描电镜及压汞、氮气吸附等方法,结合有机碳含量（TOC）与孔隙度的分析,对川东南不同深度上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩储层的矿物组成、微观结构和微孔体积进行了研究。该区深层D1井和浅层J1井页岩储层硅质、黏土、碳酸盐等矿物除含量上略有差异,纵向变化规律相近,仅硅质含量大于40%的优质页岩层厚度不同。深、浅层五峰组-龙马溪组页岩储层微孔隙都以有机质内微孔为主,常见粒缘缝（隙）、微层（页）理缝,粒间微孔因有机质充填而不发育;底部优质页岩储层表现为结构各向同性,向上纵横向结构各向异性变强,单一微纹层厚度变薄,微层理缝密度增加;底部优质页岩层段TOC高,向上明显降低;底部储层孔隙度高,向上降低,表明有机孔隙的贡献大,但孔隙度降幅明显小于TOC,应与页岩中存在较多的无机孔隙有关。深、浅层五峰组-龙马溪组页岩纵向上矿物组成、微观结构、TOC、孔隙度随深度具有相似的变化规律。与浅层J1井相比,深层D1井底部优质储层具有微孔、介孔、大孔与总孔体积数量更大的特点,这与深层D1井储层存在较多的粒缘缝等无机孔有关。川东南五峰组-龙马溪组页岩储层在深埋条件下孔隙保持较好,具有良好的储集空间。     

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。     

焦石坝地区中、古生界构造特征及其页岩气地质意义

通过二维、三维地震剖面解释和运用平衡剖面技术观点,对焦石坝地区基底结构、中、古生界构造特征及其构造演化进行了研究。研究结果表明,该区存在着基底卷入和盖层滑脱2种构造类型。基底卷入型有背冲背斜、对冲向斜、叠瓦逆冲、正花状扭动和多字形扭动5种构造样式。盖层滑脱型有断展或断弯、断滑、叠瓦逆冲、叠瓦反冲、冲断楔5种构造样式和组合。燕山早、中期是该区的2个主要构造变形期,在燕山早期,中、古生界与基底及其内幕之间近水平向西拆离滑脱推覆,形成了侏罗山隔挡式背-向斜交替褶皱。方斗山断裂与大天池背斜之间的焦石坝地区为挤压宽缓复向斜背景;在燕山中期,受东邻隔槽带中、深层基底拆离向西强烈冲断作用,焦石坝地区形成了仰冲-逆冲-掩冲构造格局,经历基底叠瓦冲断-盖层滑脱-左行压扭3个变形幕,形成了焦石坝双层背冲背斜及翼部的断褶带。石门断褶带具有多层滑脱褶皱特征,乌江断褶带具有滑脱与左行压扭的性质。构造变形性质与类型、龙马溪组-五峰组滑脱程度、层滑作用产生的构造缝是该区形成大型页岩气田重要的构造影响因素。