鄂尔多斯盆地富县区块中生界页岩气成藏条件与勘探方向

鄂尔多斯盆地富县区块靠近盆地中心,发育大套黑色页岩,是页岩气成藏的有利区,分析其成藏条件对于明确该区页岩气下一步勘探方向具有重要意义。为此,根据页岩气成藏类型及成藏要素,对该区页岩分布、页岩埋藏深度、有机质丰度及类型、有机质热演化程度、孔隙度和渗透率、微裂缝、等温吸附特征与含气性等成藏条件进行了分析。结论认为：该区中生界延长组“张家滩页岩”具备页岩气富集成藏的条件;页岩厚度、有机碳含量、干酪根类型、成熟度、埋深和裂缝发育程度是该区页岩气勘探选区评价的关键地质参数。结合勘探过程中钻井气测异常的分布情况,指出该区块西南部和中部为下一步应关注的2个有利勘探目标。     

四川盆地页岩气富集控制因素及类型

四川盆地页岩气具有多领域、多层系、多类型的特点。有利的沉积相、成熟度和保存条件是四川盆地页岩气富集的关键因素。海相深水陆棚优质页岩具有源、储、可压一体页岩气的富集条件,为最有利的沉积相类型。湖相碳酸盐湖坡风暴滩沉积的页岩与灰岩互层组合,具有源、储、可压近配页岩气富集条件,有利于微裂缝的发育,具有较好储渗性。适中的成熟度（2%～3%）生气高峰阶段,饱和气有机孔隙最发育,页岩的储集性最好。在埋藏条件下,页岩气的赋存总体上随着埋深增加,吸附气缓慢下降,而游离气则较快增加,超压区有利于游离气保存。在此研究基础上,将四川盆地页岩气划分为3个层系5种类型。其中,下志留统盆内缘超压和盆内超高压深水陆棚厚层页岩气型最有利于页岩气富集。依据各层系有利的沉积相带,适中演化程度（镜质体反射率1.3%～3.5%）,压力系数大于1.2,埋深小于4 500 m分布区,预测出不同层系的页岩气有利区。     

湖南保靖区块龙马溪组页岩气成藏地质因素分析

为了研究湖南保靖区块龙马溪组储集层特征及页岩气富集成藏的地质因素,通过对已钻井岩心进行系统采样,开展有机地球化学、岩矿、物性、热解、含气量测试等实验,对龙马溪组页岩储集层特征及影响页岩气成藏的地质因素进行了分析。结果表明,龙马溪组黑色页岩较为发育,为深水陆棚-浅水陆棚过渡相的沉积产物,有机质含量丰富,优质页岩储集层位于龙马溪组底部,厚度为5～16 m,具有"高TOC、高成熟度、高脆性矿物含量、低孔隙度、低渗透率"特征,有机质类型以腐泥组为主,基本满足形成页岩气的"静态"参数条件,但能否富集形成页岩气藏,主要取决于埋深、构造及热演化、距剥蚀边界距离和保存条件等"动态"参数条件。研究认为,保靖区块主体向斜西翼的北部埋藏适中、后期改造较弱、有机质成熟度相对较低,为页岩气保存和富集成藏有利区带,是今后页岩气有利勘探区,通过水平井钻井和储集层压裂改造有望获得页岩气的突破。     

中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力

以四川盆地为重点,介绍中国海相、海陆过渡相、陆相三大类型页岩形成的沉积环境、地球化学与储集层特征、含气量与远景资源量。中国海相页岩是一套高有机质丰度(TOC为1.0%~5.5%)、高—过成熟(Ro值为2.0%~5.0%)、富含页岩气(含气量1.17~6.02 m3/t)、以陆棚相为主的沉积,主要分布在华南扬子地区古生界、华北地台古生界和塔里木盆地寒武系—奥陶系;海陆过渡相煤系炭质页岩有机质丰度高(TOC为2.6%~5.4%)、成熟度适中(Ro值为1.1%~2.5%);中新生界陆相页岩有机质丰度高(TOC为0.5%~22.0%)、低熟—成熟(Ro值为0.6%~1.5%)。在对四川盆地下古生界页岩储集层研究中首次发现,寒武系和志留系海相页岩发育大量与北美地区相似的微米—纳米级孔隙。综合评价认为四川盆地发育的多套页岩气层系是勘探开发的现实领域,四川盆地中南部威远—长宁等地区的寒武系和志留系是页岩气勘探开发的核心区与层系,其特点是:热演化程度较高(Ro值为2.0%~4.0%)、孔隙度较高(3.0%~4.8%),含气量较高(2.82~3.28 m3/t)、脆性矿物含量较高(40%~80%)、埋深适中(1 500~4 500 m),有利于开采。图7表7参38     

海陆过渡相页岩气储层孔隙特征及主控因素分析——以鄂尔多斯盆地上古生界为例

泥页岩中的微孔隙和微裂缝是页岩气的主要储集空间和渗流通道,孔隙和裂缝的发育程度关系到泥页岩中含气量的多少。为了更好地研究鄂尔多斯盆地上古生界泥页岩储层,将储集空间类型分为纳米级孔隙、微米级孔隙和微裂缝。运用扫描电镜、氩离子抛光与核磁共振测试技术,对纳米级孔隙、微米级孔隙和微裂缝发育特征分别进行定量表征,并结合有机碳含量、有机质显微组分及成熟度、X射线全岩衍射和黏土矿物等测试数据,对不同孔隙发育特征的主控因素进行分析。分析认为:(1)纳米级孔隙平均孔径分布在17.13~67.65 nm,平均面孔率分布于5.75%~9.37%;微米级孔隙孔径平均值分布范围3.17~5.61μm,平均面孔率分布范围10.2%~19.32%;微裂缝百分数在0.36%~0.72%。(2)有机碳含量、有机质成熟度和伊蒙混层含量对有机质纳米级孔隙发育有促进作用,方解石含量对其则具有抑制作用;石英含量和伊利石含量对泥页岩微米级孔隙发育具促进作用,碳酸盐含量和埋藏深度对泥页岩微米级孔隙具有抑制作用;石英含量、有机质成熟度和总有机碳含量对微裂缝发育有促进作用,碳酸盐含量对其则具有抑制作用。     

威宁—水城下石炭统旧司组页岩气成藏条件

根据野外露头,钻井、录井剖面及测试化验等资料,分析威宁—水城下石炭统旧司组富有机质页岩形成的地质背景、沉积特征及成藏要素。研究认为,该区有机质页岩厚度大,分布面积广;有机碳含量平均为1.26%,有机质类型以Ⅱ型为主,有机质成熟度较高,具有良好的生烃潜力;储层整体呈现低孔、低渗的特征,有机质页岩裂缝、孔隙较发育;上下围岩岩性致密,具有良好的保存条件。对区内泥页岩厚度、有机碳含量、成熟度、埋深等成藏要素进行分析,预测有利区处于西南部威水背斜带。采用概率体积法预测研究区资源量为1 553.85×108m3,具有良好的资源开发前景,研究结果可为该区下步勘探部署提供一定依据。     

黔西南区旧司组页岩气储存特征及有利区优选

微孔隙、微裂隙和微裂缝是页岩气的储存空间及流通通道,其发育程度是页岩气经济开采的主控因素之一。下石炭统旧司组是黔西南区最佳含气页岩层系,具有页岩厚度较大、分布范围最广、有机碳含量较高、有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主、页岩脆性较强、微孔隙及微裂缝较发育、渗透率特低、泊松比较低、保存条件较好等储存特征,纵向上含气量随深度、有机碳含量和成熟度值增加呈增大趋势。根据厚度、有机碳含量、成熟度值、储集与保存、构造和交通等重要条件叠加优选出4块有利区,页岩气易压裂,有利于商业开采,具有良好的页岩气勘探前景,其中有利区Ⅰ含气量最好,有利区Ⅱ地质资源量丰度最佳,有利区Ⅳ资源量最大。     

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。      

页岩气开采中储集层压力变化规律

页岩储集层一般微裂缝发育,孔隙结构复杂。为了研究页岩天然裂缝和压裂裂缝对页岩气开采过程中储集层压力的影响,观察储集层压力动态特征,综合考虑页岩气藏的多尺度效应,基于双重介质-离散裂缝模型建立页岩气渗流数学模型,利用有限元分析方法进行数值求解。结果表明：页岩气开发时,储集层压力主要受到裂缝数量、开度以及连通状况影响,页岩气开采初期,裂缝中游离气的渗流起主导作用,储集层压力下降明显;开采中期和后期,页岩储集层中吸附气解吸,在渗流中起主要作用,储集层压力下降变缓。     

页岩气的主要成藏要素与气储改造

含气页岩通常既可以作为烃源岩,又可以作为储层和盖层。页岩作为烃源岩,页岩气的产量与其总有机碳含量（TOC）、有机质的成熟度（Ro）、有效厚度密切相关;页岩作为储层,它有着低的孔隙度和渗透率,这也是它能作为盖层的原因。在页岩气藏中,气体主要是以吸附方式吸附在有机质和黏土颗粒的表面,或者以游离方式聚集在裂缝和孔隙中的。通过研究煤层气解吸机理,研究了页岩气的解吸机理及页岩中裂缝的检测方法。分析四川盆地烃源岩的地球化学特征、展布特征等,并探讨了四川盆地页岩气藏的分布。     

陕南地区牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及吸附能力

为揭示陕南地区下寒武统牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及其吸附能力,采用场发射扫描电镜观察、有机地球化学分析、全岩X射线衍射、氮气吸附和等温吸附实验等方法,通过定性观察和定量表征相结合的方式,来研究该组页岩的孔隙结构类型,并探讨页岩孔隙结构和吸附能力的主控因素。结果表明：陕南地区牛蹄塘组页岩主要发育有机质孔、粒内孔、粒间孔和微裂缝等4种孔隙类型,页岩孔径为1.8～316.7 nm,BET比表面积为1.34～13.20 m²/g,平均值为6.83 m²/g,BJH吸附总孔体积为0.003～0.011 cm³/g,平均值为0.006 cm³/g;影响页岩孔隙发育的直接因素包括总有机碳含量和热演化成熟度,二者与孔隙体积和比表面积均呈正相关性;影响页岩孔隙发育的间接因素包括汉南古隆起周缘的构造运动和沉积环境,二者对牛蹄塘组页岩热演化成熟度、埋藏深度、厚度和岩性变化均具有较大影响,从而间接控制着页岩孔隙结构的发育特征;页岩吸附能力主要受有机碳含量、孔隙体积和比表面积等因素的影响,三者与甲烷吸附气量均呈正相关性。该研究结果对陕南地区寒武系页岩气资源潜力评价及选区评价均具有重要意义。     

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,平均为52.66%和35.56%,并发育少量长石、碳酸盐和黄铁矿。平均孔隙度为2.05%,具低孔特征,平均孔径为8.416 nm,主要发育开放型圆筒状孔隙、层状狭缝形孔隙和细颈广体墨水瓶状孔隙;比表面积和孔体积普遍较高,分别为6.94~46.48 m2/g、0.0042~0.0201 cm3/g,其中微孔提供较大的比表面积,与四川盆地龙马溪组页岩数值相近,表明其具有充足的储气空间。研究区不但具有良好的生气物质基础,而且具有较强的CH4吸附能力,平均吸附量为1.71 m3/t;影响吸附的主要因素是TOC含量和孔隙结构,石英为有利因素,黏土矿物对吸附影响微弱。页岩厚度大、埋深较浅,有机质类型以生烃能力强的Ⅰ型为主,脆性矿物含量高,综合认为该区具有较好的页岩气勘探潜力。     

深层页岩气储层孔隙特征研究进展——以四川盆地下古生界海相页岩层系为例

孔隙结构对于深层页岩气储层中异常高压的保持乃至页岩气的保存与富集均具有一定的指示作用,是事关深层页岩气能否保存与富集的重要研究内容。为此,通过调研和分析国外深层页岩气储层孔隙特征,对比四川盆地深层、超深层页岩孔隙的最新研究成果,系统分析了深层页岩气储层孔隙的非均质性和连通性,进一步明确了超压对深层页岩油气储层孔隙结构的影响,总结了近年来深层页岩气储层孔隙特征研究成果。研究结果表明：①典型深层、超深层页岩中的微孔段、介孔—大孔段孔隙具有多重分形的特征,多重分形谱相关参数α_5––α₅₊值与多重分形维数相关参数H指数分别对深层页岩储层孔隙的非均质性及连通性具有较好的指示作用;②四川盆地下古生界页岩储层孔隙的连通性、非均质性与埋藏深度不具有明显的相关性,但受页岩总有机碳含量、矿物含量、有机质成熟度等因素的影响则较大;③高上覆地层压力所带来的机械压实作用对超深层页岩的影响显著,但其对深层页岩的孔径、孔隙形态等参数以及介孔体积/微孔体积、介孔比表面积/微孔比表面积等特征比值的影响则较为有限;④页岩层系超压能够在一定程度上抵消上覆地层压力对孔隙（特别是微孔）的机械压实作用,可以延缓甚至改变孔隙度随埋藏深度加深而下降以及孔隙形状系数随埋藏深度加深而减小的趋势,对于页岩气的保存与富集具有积极意义;⑤深层页岩中固体沥青孔隙形状系数与其所处封闭流体系统超压特征具有中度相关性。     

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。      

安徽地区古生界页岩气勘探潜力

页岩气是一种新生接替型非常规能源,其识别与评价方法有别于常规天然气。研究区泥页岩厚度、埋深、矿物组成及有机地球化学特征等方面的综合研究表明：下寒武统泥页岩厚度大,埋藏深,脆性矿物和有机碳质量分数较高,部分地区热成熟度适中;上奥陶统和下志留统泥页岩厚度小,埋藏深,黏土矿物质量分数较高,有机碳质量分数低,部分地区热成熟度高;二叠系泥页岩厚度大,埋藏相对较浅,脆性矿物和有机碳质量分数较高,热成熟度适中。因此,认为安徽地区二叠系页岩气勘探潜力最大,下寒武统次之。     

中国页岩气形成机理、地质特征与资源前景

邹才能,张光亚,陶士振,等.全球油气勘探领域地质特征、重大发现及非常规石油地质[J].石油勘探与开发,2010,37(2):129-145.Zou Caineng,Zhang Guangya,Tap Shizhen,et al.Geological features,major discoveries and unconventional petroleum geology in the global petroleum exploration[J].Petroleum Exploration and Development,2010,37(2):129-145.

张金川,金之钧,袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业,2004,24(7):14-18.Zhang Jinchuan,Jin Zhijun,Yuan Mingsheng.Reservoiring mechanism of shale gas and its distribution[J].Natural Gas Industry,2004,24(7):14-18.

King G R,华桦,张伦友.关于有限水侵的煤层和泥盆系页岩气藏的物质平衡方法[J].天然气勘探与开发,1994,16(3):62-70.King G R,Hua Hua,Zhang Lunyou.Material balance method for coal measure and Devonian shale gas pool with limited water influx[J].Natural Gas Exploration and Development,1994,16

聂海宽,唐玄,边瑞康.页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测[J].石油学报,2009,30(4):484-491.Nie Haikuan,Tang Xuan,Bian Ruikang.Controlling factors for shale gas accumulation and prediction of potential development area in shale gas reservoir of South China[J].Acta Petrolei Sinica,2009,30(4):484-491.

Nelson R A.Geologic analysis of naturally fractured reservoirs:Contributions in petroleum geology and engineering[M].Houston:Gulf Publishing Company,1985.320.

胡文瑞,翟光明,雷群,等.非常规油气勘探开发新领域与新技术[M].北京:石油工业出版社,2008.Hu Wenrui,Zhai Guangming,Lei Qun,et al.New fields and technique of unconventional petroleum exploration and development[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2008.

张金川,姜生玲,唐玄,等.我国页岩气富集类型及资源特点[J].天然气工业,2009,29(12):109-114.Zhang Jinchuan,Jiang Shengling,Tang Xuan,et al.Accumulation types and resources characteristics of shale gas in China[J].Natural Gas Industry,2009,29(12):109-114.

张金川,徐波,聂海宽,等.中国页岩气资源勘探潜力[J].天然气工业,2008,28(6):136-140.Zhang Jinchuan,Xu Bo,Nie Haikuan,et al.Exploration potential of shale gas resources in China[J].Natural Gas Industry,2008,28(6):136-140.

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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。