川北—鄂西地区下志留统龙马溪组上段厚层斑脱岩的新发现及地质意义

基于重庆市城口地区明中剖面上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组露头,对川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶斑脱岩的发育特征开展系统研究,新发现多套厚层斑脱岩层。对其地质意义和科学价值进行分析,得到3点认识：①城口地区明中剖面共发现7个斑脱岩密集段（下志留统埃隆阶—特列奇阶新发现3个斑脱岩密集段）,主要赋存于上奥陶统凯迪阶—下志留统特列奇阶的7个笔石带中;②埃隆阶—特列奇阶的斑脱岩密集段主要为单层、厚度超过5 cm的厚层斑脱岩,且大多出现于黏土质含量较高的层段,在自然伽马曲线上呈现峰值响应,其发育特征及自然伽马响应在川北—鄂西地区具有普遍性,可以作为该地区龙马溪组上段重要的地层对比界面;③根据龙马溪组上段斑脱岩密集段的分布特征,川北—鄂西地区在前陆挠曲发展期至少经历了埃隆阶早期、埃隆阶晚期和特列奇阶早期3次强烈的火山喷发和前陆挠曲活动,导致沉降-沉积中心向西、向北相应发生了3次大规模迁移,这使得扬子台盆区北缘海域的封闭性变弱,上升洋流大规模涌入川北—鄂西海域。川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶的富有机质页岩沉积是斑脱岩密集段Ⅴ出现前后前陆挠曲和上升洋流共同控制的产物,页岩的层位随着斑脱岩密集段Ⅵ—Ⅷ的发育而向西逐渐变新;斑脱岩密集段Ⅴ与Ⅵ之间的火山活动间歇期是埃隆阶上升洋流相富有机质页岩沉积的主要时期。     

川北—鄂西地区下志留统龙马溪组上段厚层斑脱岩的新发现及地质意义

基于重庆市城口地区明中剖面上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组露头,对川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶斑脱岩的发育特征开展系统研究,新发现多套厚层斑脱岩层。对其地质意义和科学价值进行分析,得到3点认识：①城口地区明中剖面共发现7个斑脱岩密集段（下志留统埃隆阶—特列奇阶新发现3个斑脱岩密集段）,主要赋存于上奥陶统凯迪阶—下志留统特列奇阶的7个笔石带中;②埃隆阶—特列奇阶的斑脱岩密集段主要为单层、厚度超过5 cm的厚层斑脱岩,且大多出现于黏土质含量较高的层段,在自然伽马曲线上呈现峰值响应,其发育特征及自然伽马响应在川北—鄂西地区具有普遍性,可以作为该地区龙马溪组上段重要的地层对比界面;③根据龙马溪组上段斑脱岩密集段的分布特征,川北—鄂西地区在前陆挠曲发展期至少经历了埃隆阶早期、埃隆阶晚期和特列奇阶早期3次强烈的火山喷发和前陆挠曲活动,导致沉降-沉积中心向西、向北相应发生了3次大规模迁移,这使得扬子台盆区北缘海域的封闭性变弱,上升洋流大规模涌入川北—鄂西海域。川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶的富有机质页岩沉积是斑脱岩密集段Ⅴ出现前后前陆挠曲和上升洋流共同控制的产物,页岩的层位随着斑脱岩密集段Ⅵ—Ⅷ的发育而向西逐渐变新;斑脱岩密集段Ⅴ与Ⅵ之间的火山活动间歇期是埃隆阶上升洋流相富有机质页岩沉积的主要时期。     

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"。     

四川盆地南部泸州地区凯迪阶—埃隆阶深水页岩沉积演化与有机质富集

四川盆地南部泸州地区深层页岩气富集,凯迪阶五峰组—埃隆阶龙马溪组一段一亚段的富有机质海相页岩是该区页岩气主力产层,明确其沉积环境演化及对有机质富集的控制作用对深化页岩气成藏机理研究具有重要意义。综合利用钻井、录井、测井资料和主量、微量及稀土元素测试数据,系统分析川南地区凯迪阶—埃隆阶黑色页岩的层序地层和沉积环境演化,建立了川南地区有机质富集的古海洋状态模式。基于岩性、典型沉积构造、岩石电性及元素组成,在凯迪阶—埃隆阶识别出5个最大海泛面;综合冰期、最大海泛面、岩性变化及笔石带约束,划分出8个四级层序。在层序地层格架约束下,恢复了古氧相与古生产力演化特征,建立了用于判别优质页岩的古氧相、古生产力的替代系数。凯迪阶五峰组页岩沉积受局限台地的强滞留水体控制,表层高生产力供给对富有机质页岩的发育具有积极意义;鲁丹期开始,冰期冰盖消融造成大规模海侵,海平面上升形成水体分层的强还原环境,沉积龙马溪组下部的富有机质页岩;埃隆期持续海退,海平面较低,陆源注入充足、沉积速率快、氧化还原条件均不利于有机质的保存,但该时期古生产力高,在短期海侵阶段形成龙马溪组上部的富碳、高黏土矿物含量的黑色页岩。     

中上扬子地区埃隆阶最厚斑脱岩层分布特征及地质意义

以野外露头和重点探井资料为基础,对中上扬子地区埃隆阶最厚斑脱岩层的分布特征及其在页岩气地质评价和"甜点层"预测中的独特作用进行了研究,初步获得3点认识:(1)埃隆阶最厚斑脱岩层在中上扬子地区大面积稳定分布,厚度为5~40cm,在大部分探区电性特征明显且易于识别,自然伽马值一般为188~235cps(或API),在川南、渝东等页岩气主要探区呈尖峰响应特征,在川中、川东北和中扬子等地区富有机质页岩段尖峰特征不明显或显低谷特征。(2)此斑脱岩层可以成为龙马溪组重点层段划分与区域对比的关键标志层。在野外和现场研究工作中,以此脱岩层为界向下搜寻半耙笔石的首现位置或其下方的首个伽马曲线低谷处,是确定鲁丹阶顶界的有效方法。(3)埃隆阶最厚斑脱岩层的出现,是扬子台盆区主体进入前陆挠曲强烈活动期和沉积速率显著加快期的重要标志,也是龙马溪组由富有机质、富硅质的岩相组合全面转向富黏土质岩相组合和富钙质岩相组合的沉积转折期,对五峰组—龙马溪组优质页岩的形成和分布具有重要控制作用。因此认为,该斑脱岩层出现以前是富有机质、富硅质页岩的主要形成期;在预测五峰组—龙马溪组"甜点层"空间展布时,必须考虑此斑脱岩层的控制作用;在中上扬子大部分地区,优质储层顶界的确定以不超过埃隆阶最厚斑脱岩层为宜。     

川中地区大安寨段陆相页岩岩相对孔隙结构的控制作用

页岩储集层的油气储集能力取决于其复杂的孔隙结构,而不同页岩岩相具有不同的孔隙结构特征。为了明确不同页岩岩相对孔隙结构的控制作用,以川中地区侏罗系自流井组大安寨段页岩为例,基于总有机碳含量和X射线衍射全岩矿物分析,确定大安寨段页岩岩相,对不同页岩岩相进行薄片、扫描电镜、低温氮气吸附和高压压汞分析,确定其孔隙结构特征。结果表明,川中地区大安寨段页岩主要发育6种岩相：富有机质黏土质页岩、含有机质黏土质页岩、贫有机质黏土质页岩、含有机质混合质页岩、贫有机质混合质页岩和贫有机质钙质页岩,孔隙形态以平行板状和狭缝状为主。黏土质页岩主要发育黏土矿物层间孔、有机质孔和生烃增压缝,混合质页岩主要发育残余粒间孔,钙质页岩发育少量溶蚀孔。各类页岩岩相的孔体积和比表面积与黏土矿物含量呈正相关,富有机质黏土质页岩大孔孔体积与总有机碳含量呈正相关。其中,富有机质黏土质页岩大孔孔体积最大,孔径分布呈三峰特征,是川中地区大安寨段页岩油储集最为有利的页岩岩相。     

自然伽马能谱测井在富有机质页岩评价和地质导向中的应用

自然伽马能谱测井反映了地层天然放射性强度和元素类型,是识别、评价页岩气储层以及为完井提供参数的重要测井资料之一.鄂西及周缘地区下寒武统水井沱组富有机质页岩底部的高自然伽马层段为主要产气段,综合利用自然伽马能谱测井、综合录井、有机地化等资料,将页岩段划分为5个小层,在富有机质页岩识别的基础上,开展了页岩总有机碳含量(TOC)预测、黏土矿物类型识别、页岩沉积环境分析,并结合水平井钻探,分析了随钻自然伽马测井在水平井地质导向上的应用.研究表明:①5个小层的铀、钍、钾与地层自然放射性总强度(GRSL)的变化特征及相关性显示,宜页1井下寒武统水井沱组富有机质页岩具有高TOC、高GRSL、高铀的特征,利用铀含量、铀钾比值预测总有机碳含量精度较高.②不同小层铀、钾变化揭示黏土矿物类型存在差异,水井沱组主要以伊/蒙混层和伊利石为主,还含有少量绿泥石,第Ⅴ小层伊利石含量最大.③铀、钍测井揭示,Ⅳ～Ⅴ小层页岩形成于碳酸盐岩台地前缘缓坡-深水陆棚相带缺氧环境.④水井沱组页岩底部具有"异常高铀、异常高自然伽马"特征,可作为水平井钻进的标志层,对高效中靶具有良好的指示作用.     

四川盆地下志留统龙马溪组结核体发育特征及其沉积环境意义

目前,对于四川盆地下志留统龙马溪组结核体发育特征及其对黑色页岩段沉积环境指示意义的研究甚少。为此,以该盆地川南—川东坳陷及周缘的露头和钻井资料为基础,通过分析自然伽马、岩石矿物、薄片、地球化学等资料,并结合围岩岩相、地球化学、电性等地质特征的研究结果,探究龙马溪组结核体的发育特征,揭示其对沉积环境的指示意义。研究结果表明:①龙马溪组结核体产出层位与岩相特征区域差异大,结核体层在川南—川东南坳陷区发育于Coronograptus cyphus、Demirastrites triangulatus笔石带中,以钙质硅质混合页岩相、钙质黏土质混合页岩相、黏土质硅质混合页岩相和钙质页岩相为主,在川东—鄂西坳陷区发育于Demirastrites triangulatus、Lituigrapatus convolutus笔石带中,以黏土质硅质混合页岩相、硅质页岩相和钙质硅质混合页岩相为主;②结核体层自然伽马曲线呈低谷响应特征,核体中心富集钙质或硅质,边缘富集黏土质和有机质;③结核体层多赋存于TOC介于0.8%～2.4%、黏土含量超过40%、脆性指数低于50%的碳质页岩和黏土质页岩中,与优质页岩不共生;④鲁丹阶结核体层可作为川南坳陷腹部Coronograptus cyphus带中段对比标志层,埃隆阶结核体层不能单独作为区域对比标志层;⑤结核体主要形成于同沉积—早期成岩阶段,发育于前陆挠曲初期和前陆挠曲发展期,是前陆期深水—半深水陆棚相快速沉积的产物,结核体层的空间分布特征反映出前陆挠曲坳陷自南向北迁移。结论认为,结核体层与笔石、斑脱岩密集段相结合,对于笔石带分层和优质页岩分布研究具有重要的参考价值。     

贵州牛蹄塘组黑色页岩岩相划分及岩相—沉积环境—有机质耦合关系

贵州下寒武统牛蹄塘组黑色页岩是良好的烃源层,基于前人研究成果总结及研究区黑色页岩沉积古环境特征分析,对牛蹄塘组黑色页岩进行岩相划分,并讨论了岩相分布以及其与沉积环境和有机质分布之间的耦合关系。结果表明：牛蹄塘组黑色页岩主要以硅质页岩和富黏土质页岩为主;纵向上,页岩沉积时的氧化还原环境表现为从下部到上部由厌氧向氧化转变,深水相厌氧环境主要发育硅质页岩,贫氧环境主要发育富黏土硅质页岩;横向上,JY1井的浅水台地相厌氧环境主要发育黏土/硅混合页岩,TX1井的斜坡相—盆地相贫氧环境主要发育富硅黏土质页岩和硅质页岩;深水盆地和浅水台地均出现有机质的富集,有机质主要富集于硅质页岩中。     

川南威荣页岩气田五峰组-龙马溪组页岩沉积相特征及其意义

以川南威荣页岩气田五峰组-龙马溪组典型取心井为例，基于岩心观察，有机碳测试、生物鉴定、现场含气量解析和测录井等资料开展了富有机质页岩微相划分。五峰组-龙马溪组一段沉积相主要为深水陆棚亚相，根据矿物组成不同可划分为6种微相:黏土质硅质、富硅生物、硅质黏土质、钙质黏土质、含钙富黏土和富黏土深水陆棚微相。纵向上，前4种页岩相带具有高有机质丰度（≥ 3%）、高孔隙度（≥ 5%）和高含气量特征（≥ 2 m3/t），其中高有机质丰度为页岩气生成提供物质基础，同时生烃过程中产生大量的有机孔为页岩气赋存提供空间，尤其是富硅生物页岩脆性矿物含量高，具有高孔、高渗特征，工程上易于压裂，是页岩气富集最有利相带和页岩气勘探开发的甜点层段；横向上，这4种有利相带在威荣页岩气田的西区较厚，其勘探潜力优于东区。      

四川盆地志留系龙马溪组优质页岩储层特征与开发评价

随着页岩气国家级示范区的建设,中国页岩气进入规模开发阶段;到2016年12月,长宁-威远、昭通和涪陵国家级页岩气示范区实现年产气量79×10⁸m,到2030年页岩气规划年产量达到(800~1 000)×10⁸m,展现出良好的发展前景。四川盆地龙马溪组地层厚达300m左右,进一步识别出优质页岩段,评价优质页岩储层特征是开发阶段的首要任务。依据笔石带特征和沉积相演化,将龙马溪组划分为龙一、龙二2个层段;志留纪早期深水陆棚沉积环境控制了优质页岩的空间分布,岩心观察识别出龙一段底部黑色炭质页岩和硅质页岩是优质页岩发育的有利岩相,优质页岩具有高有机碳含量、高脆性矿物含量、高含气量的特征;优质页岩段地质储量丰度集中,平均储量丰度达到1.85×10⁸m/km²,是页岩气规模化开发的有利层位。     

昭通页岩气区块龙马溪组下段海相页岩气储层沉积微相与测井识别

四川盆地昭通页岩气藏发育在奥陶系五峰组志留系龙马溪组下段,为黑色、灰黑色泥页岩,主要形成于弱氧化强还原的海相深水陆棚沉积环境。根据海相页岩基本特征、沉积相类型与沉积环境,结合观察岩心、分析实验薄片、录井等资料,将五峰组龙马溪组下段深水陆棚沉积亚相进一步划分为砂泥质、灰泥质、硅泥质、泥质深水陆棚4种沉积微相类型。在此基础上,根据不同沉积微相其元素俘获测井及能谱测井响应特征差异,形成基于元素俘获与能谱测井的页岩气储层沉积微相识别与划分技术。应用该技术对Y9井进行沉积微相划分,结果与薄片鉴定、岩心观察结论相一致。区域连井相对比分析明确了富有机质深水硅泥质陆棚是昭通页岩气示范区五峰组龙马溪组页岩气藏勘探开发的有利相带。该技术对四川盆地海相页岩储层沉积微相划分及勘探有利相带优选有一定借鉴意义。     

贵州页岩气源岩特征及页岩气勘探远景分析

贵州在地质历史时期长期处于海洋沉积环境,特别是缺氧沉积环境发育,形成多层位黑色泥页岩。根据黑色泥页岩分布范围及厚度,主要划分出震旦系陡山沱组、下寒武统牛蹄塘组、奥陶系五峰组、下志留统龙马溪组、中泥盆统罐子窑组-火烘组、下石炭统大塘组、二叠系栖霞组-龙潭组。页岩气烃源岩具有层位多\,厚度大\,有机质含量高,成熟度高等特点。同时,根据页岩气烃源岩分布、厚度、有机质含量、成熟度等综合分析,划分出有利的页岩气成藏区,即武陵褶皱、黔中-黔北、南盘江紫云-册亨页岩气有利发育区,并认为南盘江坳陷的册亨-望谟一带是最有利的页岩气勘探远景区。     

四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组层序与沉积特征

开展四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组高精度沉积环境研究是目前该区页岩气勘探开发面临的重要课题。以野外露头剖面、钻井资料为基础,依据特定的笔石带和重要标志层建立了等时地层格架,并结合岩相、古生物群落、钙质含量、测井响应特征、地球化学特征等地质信息开展了龙马溪组早、晚期沉积微相研究,揭示了其地层层序、沉积演化以及优质页岩分布等特征:①页岩地层具有顶、底界区域穿时性,自下而上可划分为SQ1和SQ2两个三级层序,SQ1主体为最大海侵期形成的深水相沉积组合,而SQ2总体为海平面下降期形成的半深水—浅水相沉积组合;②发育钙质深水陆棚、泥质深水陆棚等8种沉积微相,富有机质页岩主要形成于SQ1深水域;③从SQ1到SQ2,沉积中心自川南—川东坳陷区向川北地区迁移,川中古隆起为持续的水下隆起。结论认为:①SQ1是龙马溪组主力产层的沉积期,川南—川东坳陷为SQ1期深水陆棚中心区,是页岩气富集区;②川北地区的黑色页岩形成于SQ2晚期,且分布局限,页岩气勘探潜力相对不足,而鄂西地区黑色页岩的沉积规模和勘探潜力则介于川南—川东和川北地区之间。     

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...     

上扬子地区五峰组—龙马溪组优质页岩沉积主控因素

为揭示上扬子地区优质页岩的分布规律和沉积主控因素,基于四川盆地南部(以下简称川南)野外露头剖面和钻井资料,结合地球化学元素测试和生物地层分析结果,从板块运动、海平面变化、古生产力、沉积速率、古地理环境等方面研究了该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩的分布规律和沉积主控因素。结果表明:①扬子地块与周缘地块的碰撞、拼合及板内变形作用总体呈现早期和缓、晚期强烈,西北部和缓、东南部强烈的态势,造就了上扬子沉降沉积中心向西北迁移,川南海域封闭性出现早期弱、晚期强的演化特征;②海平面在奥陶纪—志留纪之交呈现由深→浅→深→浅的旋回变化,早期的高海平面与稳定海盆配置,形成了海底大面积缺氧、有机质有效保存的构造沉积空间;③受构造活动和海域封闭性的影响,川南海域古生产力呈现早期高、晚期低的变化趋势,沉积速率则表现为早期慢、晚期快的变化特点;④富有机质、富硅质页岩的规模沉积和分布主要受缓慢沉降的稳定海盆、相对较高的海平面、半封闭水体和低沉积速率等因素的控制。结论认为:①该区优质页岩多期叠置、横向连片、沉积时代向西北不断变新,优质页岩形成主要在五峰期—鲁丹期,其次为埃隆期;②主力勘探层系在川南—川东坳陷区为五峰组—鲁丹阶,在威远地区为鲁丹阶—埃隆阶,在川中—川北地区则为五峰组—特列奇阶。     

上扬子地区志留系龙马溪组富有机质泥岩储层特征

岩石矿物组成及脆性矿物含量对富有机质泥岩人工造缝能力影响明显,在页岩气储层描述及评价中显得尤为重要。以野外工作为基础,针对上扬子地区志留系龙马溪组下部富有机质泥岩开展X-衍射分析及显微观察。研究表明,该套富有机质泥岩储层脆性矿物平均含量约50%~70%,具有较好的破裂潜力。旺苍双汇、雷波银厂村、习水吼滩等剖面揭示,碎屑矿物主要为石英及少量长石,岩屑极少,矿物棱角分明,星点状分布,无明显定向性;自生脆性矿物主要为方解石、白云石,自形-半自形晶,局部相对富集组成宏观可见的细微条纹,黄铁矿含量低但岩石中普遍含有;生物矿物为微量硅质放射虫,有溶蚀现象。区域上,脆性矿物分为石英+长石组合、石英+长石+方解石+白云石组合。沉积中心--四川泸州-宜宾、重庆武隆-石柱地区,以及黔中-雪峰隆起北侧边缘沉积相带,方解石、白云石含量较高。汉南古陆、川中隆起与黔中-雪峰隆起向沉积区供给碎屑沉积物能力不同,造成陆地边缘沉积区矿物组成的差异。可见,寻找富脆性矿物分布区的关键应从重建古地理格局开始,尤其是进行沉积微相分析。