上扬子区龙马溪组页岩中黄铁矿成因

黄铁矿作为页岩的特征矿物,其结构特征具有重要意义,构成草莓状黄铁矿集合体的微晶在生长过程中受限于周围环境,可将其作为评判沉积环境水体环境的指标。因此,草莓状黄铁矿结构对还原古海洋沉积水体相有着重要意义。以扬子地区龙马溪组页岩中黄铁矿样品为基础,基于氩离子抛光—扫描电镜成像技术,对图像中草莓状黄铁矿集合体粒径,微晶粒径进行测量。结合龙马溪组页岩中有机质含量、硫含量数据,对黄铁矿成因和形成环境方面指示意义进行综合分析,得出以下结论：①研究区草莓状黄铁矿平均粒径、最大粒径（MFD）和集合体平均粒径与微晶平均粒径比值三者均偏小,分析沉积环境为闭塞硫化还原环境,草莓状黄铁矿微晶粒径对沉积环境的氧化还原状态具有指征意义。②草莓状黄铁矿形成于同生—准同生阶段;简单成因自行晶状黄铁矿形成于同沉积时期,复杂成因黄铁矿形成于成岩时期。③龙马溪组页岩中孔隙类型发育,黄铁矿周围伴有大量晶间有机质孔和铸模孔,黄铁矿有助于改善储层孔隙。深水陆棚相页岩中黄铁矿与有机质关系密切,对页岩气成藏开发有积极影响。     

中扬子地区陡山沱组页岩储层中黄铁矿特征及其油气意义

黄铁矿是富有机质沉积的特征矿物,是恢复沉积环境的重要指标,也可以指示页岩的含油气性。基于氩离子抛光-扫描电镜（Ar-SEM）技术获得陡山沱组页岩高分辨率扫描电镜图像,利用 ImageJ 软件统计和分析草莓状黄铁矿粒径大小,探讨黄铁矿含量和吸附气含量之间的关系。 结果表明：①陡山沱组页岩中草莓状黄铁矿粒径小,代表其经历了较长时间的静水缺氧沉积环境,对有机质的富集和保存均有利,为页岩气的形成提供了良好的沉积条件;②陡山沱组页岩储层中黄铁矿含量与吸附气含量呈正相关关系,根据黄铁矿的含量可以预测页岩吸附气;③铁含量越高越有利于有机质富集,而有机质含量的高低直接影响着页岩气的生成能力和赋存能力,根据平面上黄铁矿的富集程度可以预测页岩含气区。     

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩中黄铁矿特征及其地质意义

黄铁矿的研究不仅为沉积、成岩环境的恢复提供依据,也为富有机质页岩的预测提供参考。以上扬子板块3个不同沉积位置钻井（宜昌EYY1井、威远W001-4井、汉中SNY1井）的下寒武统牛蹄塘组页岩为例,通过X射线衍射全岩矿物分析（XRD）、显微镜、扫描电镜和碳硫分析等实验手段对样品及其黄铁矿进行对比研究。研究区样品中黄铁矿主要发育草莓状、立方体自形、条带状及不规则非自形等4种类型。其中草莓状黄铁矿发育最多,其粒径整体较小且变化范围较窄,反映以同沉积成因为主,一般与有机质含量有良好的正相关性,其他类型黄铁矿则可能为成岩成因。3口钻井页岩样品中黄铁矿形貌特征和粒径特征差异显示,SNY1井沉积水体安静、还原性最强,W001-4井和EYY1井沉积水体下部具有贫氧—厌氧环境的转变,其中W001-4井高丰度黄铁矿可能受绵阳—长宁拉张槽热液活动的影响。岩相对黄铁矿含量具有一定的控制作用,硅质页岩和硅质—钙质过渡型页岩比钙质页岩更有利于黄铁矿的形成。黄铁矿对有机孔的发育和保存具有积极影响,有利于页岩储层中天然气的富集和储存。      

四川盆地南缘上奥陶统五峰组—下志留统 龙马溪组页岩矿物组成与脆性特征

通过X射线全岩衍射、光学薄片鉴定及扫描电镜等技术手段,对四川盆地南缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩野外露头及新钻井岩心样品进行测试分析。结果表明,五峰组—龙马溪组页岩矿物组分以石英和粘土矿物为主,其次为方解石和白云石,还有少量的钾长石、斜长石和黄铁矿。其中石英以陆源碎屑来源为主,部分为生物成因;伊利石与绿泥石组合是粘土矿物的特征组合类型;方解石和白云石多以亮晶胶结物和裂缝填充物的形式存在。以矿物组分为依据,将五峰组—龙马溪组页岩划分为富石英页岩、富粘土页岩及富碳酸盐页岩3类端元岩相,每类岩相在矿物组成、结构、构造及沉积背景等方面均表现出不同特征。经计算该页岩脆性指数为0.36~0.74,平均为0.51,表明该套页岩具备良好的脆性与可压裂性,有利于页岩气的开采。其中,底部页岩石英含量高,脆性指数大且富含有机质,有利于页岩气富集与储层压裂改造,是研究区页岩气勘探开发的重点层位。     

页岩微观孔隙特征及源-储关系——以川东南地区五峰组-龙马溪组为例

页岩既是页岩气的烃源岩,又是页岩气的储层。运用氩离子抛光扫描电镜技术对川东南地区五峰组-龙马溪组页岩的有机质、无机矿物、孔隙等微观特征进行描述,将有机质、孔隙作为一个“源-储”系统来分析其空间分布状态与时间演化关系。研究表明,有机质孔比无机质孔对赋存页岩气更重要;迁移有机质比原地有机质更发育有机质孔。无机矿物孔隙赋存大量的迁移有机质,在页岩气形成过程中发挥重要作用。五峰组-龙马溪组中含有较多的硅质等刚性颗粒矿物,可以形成坚固的粒间孔隙体系,在成油期孔隙度高、孔隙大且连通性好,可以保存大量的迁移有机质。刚性颗粒粒间孔隙中赋存迁移有机质,迁移有机质在其中演化成为固态有机质,其中的有机质孔中赋存天然气,构成最佳的源-储匹配关系,最有利于形成和富集页岩气。页岩中的粘土矿物晶间孔在早期的成岩阶段大多已丧失,少量的在胶结物晶粒支撑与内部流体压力双重保护之下仍赋存有机质和有机质孔。黄铁矿集合体形成粒间和内部晶间孔隙,部分孔隙可以赋存有机质和较小的有机质孔,但总量有限。     

四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气“源-盖控藏”富集

根据页岩气地质理论研究进展和勘探发现,基于"源-盖控烃"论分析了四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集的主控因素。1"源控"主要表现在优质页岩厚度、面积、有机碳含量等物质基础参数控制了页岩的生烃能力和储集能力,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)具有沉积速率低、有机质类型好、有机碳含量高和生烃能力强等特点,具备良好的页岩气发育生烃物质基础;浮游藻类来源的成烃生物有利于大量生烃和有机质孔大量发育,且高有机碳含量保证了发育大量有机质孔并形成三维连通的有机质孔孔隙网络,为天然气提供良好的赋存空间和渗流通道。2"盖控"的盖层包括直接盖层和间接盖层,直接盖层指龙马溪组一段中上部(LM5笔石页岩段及其以上)页岩对五峰组和龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)的封闭;中下三叠统膏盐岩、泥岩间接盖层(区域盖层)保证了一定的压力封闭,使得其下的五峰组和龙马溪组页岩气能有效富集,形成高压富集的页岩气藏(焦石坝、富顺—永川、长宁等地区);在中下三叠统缺失的地区,先存的高压封闭体系被破坏,页岩气保存失去有效性,形成低压—常压富集的页岩气藏(渝东南彭水、云南昭通等地区)。源-盖空间匹配关系的数量(静态匹配)和质量(动态匹配)控制着页岩气富集位置和富集程度。四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)发育厚度大,中下三叠统膏盐岩、泥岩盖层发育,主成藏期在J3—K1以新的地区,是四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集的有利地区。     

川南长宁地区五峰组和龙马溪组页岩储层差异性分析

文中通过扫描电镜和分析化验资料,对长宁地区五峰组-龙马溪组页岩储层差异性进行了研究,结果表明:五峰组与龙马溪组一段1亚段页岩矿物种类相同,但质量分数差异大,五峰组页岩碳酸盐矿物质量分数最高,龙一1亚段页岩石英质量分数最高.矿物组分特征的差异导致龙一1亚段页岩脆性指数明显高于五峰组.有机碳质量分数和含气量两者略有差异,龙一1亚段页岩有机碳质量分数垂向变化幅度更大,非均质性更强.五峰组与龙一1亚段页岩储层的孔隙类型基本一致,以有机质孔为主,但孔隙发育特征不同.五峰组页岩有机质孔多呈长条状、扁平状,孔径较小;龙一1亚段页岩有机质孔多呈圆柱状、椭圆状,孔径较大.两者之所以具有这样的差异性,是因为沉积环境不同.总体上,龙一1亚段储层优于五峰组,更有利于页岩气的勘探开发.     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气优质储层成因机制

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是四川盆地页岩气勘探开发的重点层系,但对其储层成因机制、演化历史以及矿物成岩演化对页岩气储层形成控制作用等的认识目前尚不明晰。为此,通过岩石学、矿物学和有机地球化学等分析,结合盆地模拟和页岩气勘探开发实践,分析了四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组有机质孔隙演化历史和矿物成岩演化过程,探讨了页岩气优质储层的类型和成因机制,明确了页岩气优质储层的发育层段。研究结果表明:①该盆地五峰组—龙马溪组页岩气开发层段的岩石类型主要包括硅质页岩、含灰硅质页岩和黏土质页岩,岩石类型对页岩储集空间类型和特征具有重要的控制作用,其中硅质页岩、含灰硅质页岩的有机质孔隙最为发育,储集能力最强;②矿物成岩演化对页岩气储层的形成具有重要的控制作用,生物成因硅在早成岩阶段形成,并以微晶聚集体的形式与陆源碎屑硅、黄铁矿一起形成颗粒支撑格架,有效抑制了压实作用,保存了大量残留粒间孔隙,有利于页岩气优质储层的形成;③WF2—LM4笔石带(五峰组—龙马溪组底部)硅质页岩具有"多藻控烃源、生硅控格架、协同演化控储层"的优质储层成因机制。结论认为,WF2—LM4笔石带硅质页岩、含灰硅质页岩为页岩气优质储层的主要发育层段。     

中国南方五峰组-龙马溪组页岩气差异富集特征与控制因素

中国南方地区五峰组-龙马溪组页岩气2019年产量154×10~8m^3,已成为全球第二大页岩气产区。基于来自中国南方威远、长宁、涪陵及巫溪等地区典型钻井与露头剖面的1 000余件五峰组-龙马溪组页岩样品数据,综合分析页岩气差异富集特征,探讨其主要控制因素。研究表明我国南方五峰组-龙马溪组页岩气在纵向上和区域上均具有一定差异富集特征,具体表现在:纵向上集中发育甜点段,区域上甜点段厚度、含气量、TOC含量等关键参数存在着较大变化,其中长宁与涪陵地区较优;不同地区的五峰组-龙马溪组页岩含气量与TOC含量均具有较好正相关性,指示着有机质丰度(TOC含量)是影响页岩气富集程度(含气量)的关键因素;五峰组-龙马溪组页岩沉积时期的海洋表层水体总体高生产力,是有机质大量生成的重要前提条件;在断裂带发育较弱的构造稳定区域,硫化缺氧的水体条件是控制页岩气纵向上甜点段及区域上甜点区形成的关键因素,即页岩气差异富集的关键因素。     

鄂西—渝东北地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏地质条件分析

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组是鄂西-渝东北地区页岩气勘探的重要层位，目前勘探尚未取得突破，页岩气富集成藏的主控因素不清。通过对鄂西建始地区JD1井及其邻区钻井岩心和野外露头资料的测试分析，研究了鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组深水陆棚相优质页岩时空分布、有机地化、储集物性以及含气性等特征。鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组富有机质页岩发育，深水陆棚相富有机质页岩主要分布在凯迪阶、赫南特阶和鲁丹阶3个层段，具有厚度大、有机碳含量高、热成熟度适中、储集条件好、埋藏深度适中等特点，具有良好的页岩气成藏地质条件。凯迪阶、赫南特阶和鲁丹阶3个层段深水陆棚相沉积的富有机质页岩、断裂欠发育的稳定构造、中下三叠统区域盖层发育是鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组页岩气富集成藏的主控因素。      

深层页岩气有效开发中的地质问题——以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

深层页岩气是中国页岩气勘探开发的主要接替领域。四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组深层页岩气具有高温、高压、高地应力的地质条件，深层覆压的增加使储层的孔隙度降低15%~20%、渗透率降低90%~95%，页岩中裂隙对渗透性的贡献显著下降。不同地区五峰组-龙马溪组深层页岩含气量有一定差异，但总体上与已投入开发的中-浅层页岩差别不大，含气量主要受原始沉积条件和后期保存条件联合控制。深层页岩所经历的构造抬升剥蚀较少，保存条件相对较好。深层页岩地层温度较高，地应力较大且应力差值高，页岩塑性增强，导致裂缝起裂及延伸困难，且裂缝闭合压力高，支撑剂破碎和嵌入影响压裂支撑缝宽，裂缝导流能力递减快，长期导流能力难以维持。WF2-LM4笔石带硅质页岩生物成因石英含量高、抗压实作用强，有利于有效储层的形成和保存，由于脆性大，天然裂缝更发育，页岩气"甜窗"的底限可能超过5 km，是深层页岩气最优开发层段。深层页岩气的富集程度主要与先天沉积成岩条件的优越程度、埋藏及生-排烃历史以及后期构造抬升与变形的差异性有关。优选出具有高脆性、高孔渗性、高压力系数、高含气量等特性的深层页岩分布区，建立与深层页岩相适应的体积压裂改造技术，不断优化形成合理的生产制度，才能最大限度地采出页岩气，成功实现深层页岩气规模性有效开发。     

川东南盆缘复杂构造区深层页岩气富集特征

以川东南盆缘复杂构造区南川地区为研究对象,基于钻井、实验分析测试等资料,开展深层页岩气富集特征研究,重点讨论地层温度、地层压力等成藏环境变化对深层页岩气富集的影响作用。研究认为：(1)优势沉积相带是页岩气藏成烃的基础,研究区五峰组—龙马溪组一段形成于深水陆棚沉积环境,优质页岩发育,具备形成页岩气藏的良好物质条件。(2)有机碳含量控制纳米级有机质孔隙的发育程度,高压—超高压环境有利于孔隙的保持,对改善深层页岩物性发挥积极作用。(3)深层页岩气具有高温、高地应力的典型地质特征。温度较压力对页岩吸附能力的影响更为明显,深层页岩气赋存方式以游离气为主;高上覆地层压力导致页岩渗透率呈指数下降,页岩气运移能力显著减弱,逸散程度降低,有利于页岩气原位聚集。(4)温度、压力变化对气体扩散作用影响复杂,高温会增大气体的扩散系数,加剧气体的运移和逸散,而高压可以减缓或抑制气体的流动,有利于页岩气保存。(5)埋深与压力系数呈现一定的正相关性,埋深对向斜型页岩气藏压力系数的影响作用显著,表明深层向斜型页岩气保存条件趋好。埋深较大的残留向斜核部、凹中隆、有反向逆断层遮挡的斜坡区是复杂构造区页岩气勘探的有利目标。     

笔石碎屑对页岩气生成和储集特性的影响

笔石作为奥陶纪和志留纪的标准生物化石之一，在中国南方下古生界上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组中广泛存在。虽然这套地层显示出巨大的页岩气资源勘探开发潜力，但关于笔石碎屑对这套地层页岩气生成和储集的贡献目前仍存在着较大的分歧。通过对四川盆地威远-长宁地区威页1井五峰组-龙马溪组页岩进行酸处理，提取笔石碎屑，开展了显微傅里叶红外光谱、扫描电镜和透射电子显微镜分析，揭示了笔石有机质的成分及孔隙发育特征，探讨了笔石体对页岩气储集能力的贡献。结果表明，笔石体的成分可能主要为胶原蛋白类的有机质所组成，其生气潜力较低；但笔石体内部胎管呈中空状，体腔内发育草莓状黄铁矿，这些空隙结构有利于页岩气的储集；并且笔石体相互叠置形成多层结构，笔石表皮中纵横纹和纳米矿物的隔档可在叠置的笔石表皮间形成空隙，从而提高了页岩气储集和运移的能力。因此认为五峰组-龙马溪组页岩中笔石大量发育是影响该段页岩气富集的重要原因之一。      

鄂尔多斯盆地长73亚段泥页岩黄铁矿发育特征及其地质意义

黄铁矿作为泥页岩中广泛发育的一种矿物类型,其在沉积环境判别及页岩油气富集规律分析方面具有重要意义。结合岩心观察、扫描电镜薄片鉴定、X?射线衍射数据分析等方法,以鄂尔多斯盆地延长组7段3亚段（长7₃亚段）泥页岩样品为例,开展黄铁矿宏观及微观特征分析,探讨其在环境指示及页岩油富集方面的意义。研究区长7₃亚段泥页岩中黄铁矿平均含量为16% ,最高达50%。岩心上以沉积期黄铁矿结核、团块为主,微观上可观察到草莓状黄铁矿、自形晶和黄铁矿交代充填生物体共3种类型。草莓状黄铁矿具2种外部形态：一种具明显的球状轮廓;另一种为簇状、连片集合体,主要为沉积期产物。自形晶以孤立或顺层分布的八面体、立方体为主,属成岩早期形成;局部可见黄铁矿交代充填藻类格架,多在晚成岩阶段形成。长7₃亚段草莓状黄铁矿粒径均值为6.5~12.3 μm,标准偏差为1.8~5.3 μm,指示沉积期水体具含氧特征;黄铁矿含量与有机质丰度成正比,反映黄铁矿对有机质富集具重要意义,但其对油气富集的作用仍待深化研究;黄铁矿对储层物性存在双向影响,应结合不同类型黄铁矿特征具体探讨其赋孔特征。     

四川盆地海相页岩气富集条件及勘探开发有利区

历经十余年探索实践,四川盆地海相页岩气勘探取得了一系列进展,锁定五峰组—龙马溪组为最有利产层,提出了一批页岩气富集高产理论,形成了集地质评价、开发优化、优快钻井、体积压裂、工厂化作业、清洁开发等为一体的勘探开发技术,探明了万亿立方米级储量的页岩气大气田。时值中国页岩气勘探发展的重要节点,回顾四川盆地海相页岩气勘探开发历程、梳理五峰组—龙马溪组页岩气在地质条件与富集规律上的成果认识、展望四川盆地海相页岩气勘探的重点接替领域,对推进盆地海相页岩气的勘探开发有积极意义。(1)四川盆地海相页岩气勘探开发经历了4个阶段：评层选区找目标阶段;浅层至中—深层先导试验阶段;浅层至中—深层示范区建设阶段;浅层至中—深层上产、深层评价、常压页岩气评价、立体开发评价、超深层和新层系探索阶段。(2)四川盆地五峰组—龙马溪组的沉积条件优越,深水陆棚相高有机质含量页岩呈连续稳定分布;页岩气主要赋存在有机孔隙中,页岩储层在纵向上集中发育,连续厚度大;川南地区和川东南涪陵区块的构造相对简单,气源持续补给、远离古/今剥蚀区和大型断裂逸散区是页岩气富集保存的有利区;目前,五峰组—龙马溪组的页岩气资源量为33.19×10<...     

四川盆地下古生界页岩气资源前景预测

以石油地质学、油气地球化学等理论为依据,对四川盆地下古生界下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组富含有机质的暗色泥页岩的发育及分布作了分析。利用暗色泥页岩沉积厚度、总有机碳含量、有机质类型以及有机质成熟度4个指标对页岩气资源进行了初步评价,发现筇竹寺组和龙马溪组拥有巨厚的泥页岩沉积、较高的有机碳含量、良好的有机质类型以及十分重要的过成熟条件,从而推断出研究区具有丰富的页岩气资源,并进一步划分出研究区页岩气聚集的有利勘探区带。     

中扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏关键地质因素

中国南方中扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组具有较好的页岩气勘探前景,但目前对于该区复杂的地质条件及页岩气勘探开发潜力的认识尚不够全面,制约了其勘探成效。为了揭示该区五峰组—龙马溪组页岩气富集的主控因素,以单井储层综合评价为基础,结合钻井、测井、岩心、露头及分析测试数据,对五峰组—龙马溪组黑色页岩的沉积环境、储层发育特征及保存条件等页岩气关键富集条件进行研究,并与四川盆地焦石坝和长宁等页岩气主产区块进行对比。研究结果表明:①该区富有机质页岩段形成于五峰组—龙一3亚段沉积期,为深水陆棚沉积,厚度介于15～39 m,由南至北逐渐增厚;②优质页岩段储层岩石相类型以硅质页岩相为主,孔隙度介于1.60%～7.44%,储集空间以有机孔为主、连通性较好,总有机碳含量高,有机质类型为腐泥型—偏腐泥混合型,热演化程度高,含气性较好,可压裂性好;③当阳复向斜内地层保存较好、产状平缓、断裂发育少、顶底板厚度大且分布稳定,页岩气保存条件较好;④较之于长宁、焦石坝等区块,中扬子地区具有埋藏深、两向应力差较大和地层压力系数较低的特点。结论认为,该区五峰组—龙马溪组具有较好的页岩气富集条件,具备进一步开展勘探工作的潜力;但其高应力差、大埋深和相对较低的压力系数也给后期的页岩气经济开发和规模上产带来了挑战。