滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段页岩岩相与沉积环境

滇黔北坳陷为南方海相地层的有利研究区域,发育多套海相页岩。上奥陶统五峰组与下志留统龙马溪组地层,尤其是五峰组-龙马溪组下段页岩作为优质烃源岩而备受重视。通过岩芯观察、薄片鉴定、X衍射分析及微量元素地球化学指标判识,对其进行页岩岩相划分与沉积环境分析。结果显示:滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段地层共划分出六种页岩岩相:硅质页岩、黏土质页岩、钙质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩、钙质硅质混合页岩,其中硅质页岩和黏土质页岩的TOC含量明显高于其余四种岩相。V/（V+Ni）、V/Cr、Ni/Co和U/Th指标指示五峰组-龙马溪组下段总体处于低能、滞留、局限条件,与深水陆棚环境匹配,Mo元素含量与四川盆地均值相当。五峰早期与龙马溪早期海侵的发生形成了以深水陆棚占主导的沉积格局,低能、滞留、局限的厌氧环境与快速海侵是有机质富集与保存的重要条件。     

中国海相页岩岩相精细划分及测井预测:以四川盆地南部威远地区龙马溪组为例

开展海相页岩岩相精细划分及预测研究对页岩气勘探开发层位选择具有重要意义。本文基于页岩储层品质及压裂品质两个要素,提出以TOC含量、矿物组成为基础的"两步法"页岩岩相划分方案。在岩心观察描述的基础上,利用岩石薄片分析、X全岩衍射分析及TOC含量测量等资料,以川南威远地区龙马溪组页岩为例,开展了页岩岩相划分,分析了不同岩相的属性差异。结合测井资料,根据概率神经网络原理,建立了页岩岩相预测模型,开展了该地区单井岩相预测,揭示了威远地区龙马溪组页岩岩相组合及分布特征:(1)威远地区龙马溪组发育11种岩相类型,其中5种富有机质页岩岩相,6种贫有机质岩相;(2)富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相及富有机质硅质-碳酸盐质页岩相因具有高TOC含量和高脆性特征,保证了页岩良好的生气能力及可压裂性,为最有利岩相类型;(3)有利岩相组合主要分布在龙马溪组底部,平面上自威远地区北西向南东方向,组合厚度增大,组合类型变化。北西部W1井,以富有机质硅质页岩岩相与富有机质碳酸盐质-硅质页岩相组合为主,厚20m;往南东至W2井,以富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相、富有机质硅质-碳酸盐质页岩相夹薄层状富有机质黏土质页岩相为主,厚30m;至南东部W4井,为富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相、富有机质硅质-碳酸盐质页岩相夹厚层状富有机质黏土质页岩相组合,厚35m。     

上扬子区下寒武统海相页岩岩相类型及沉积模式

上扬子区下寒武统牛蹄塘组页岩是我国南方地区页岩气重要勘探层系之一。通过露头、岩心、薄片、实验测试等资料综合分析,识别了该套页岩岩相类型及相关沉积作用方式,在水体氧化还原条件演变规律分析基础上总结了其沉积演化模式。牛蹄塘组页岩共包含6类岩相：富有机质硅质页岩、含粉砂硅质页岩、粉砂质页岩、黏土质页岩、泥质钙质页岩及粉砂质钙质页岩,主要体现为5种沉积作用方式：砂质机械沉积、钙质化学沉积、硅质生物沉积、泥质絮凝沉积及底流改造沉积。从底到顶,该套页岩表现为一套水体变浅的进积型演化序列,水体还原程度减弱,有机质保存条件变差。牛蹄塘组下段沉积期,盆地相区和陆棚相区分别以硅质生物沉积和钙质化学沉积为主,主体岩相类型为硅质页岩和钙质页岩;上段沉积期,盆地相区和陆棚相区分别以泥质絮凝沉积和砂质机械沉积为主,主体岩相类型为黏土质页岩和粉砂质混合质页岩。提出的牛蹄塘组页岩岩相发育模式及沉积演化规律能为研究区优质页岩的分布预测及页岩气勘探选区评价提供理论依据。     

川南长宁地区下古生界五峰组—龙马溪组一段页岩岩相与含气性特征

页岩岩相的研究是页岩气地质评价与选层的基础性工作。本文以四川盆地长宁地区五峰组—龙马溪组一段为研究对象,利用露头、钻井和测井资料,结合岩矿、薄片和地球化学数据分析,对页岩的矿物组成、岩相特征及其对含气性的影响进行了系统研究,确定有利岩相,刻画长宁地区页岩岩相的空间分布特征。研究表明：该区共发育黏土质硅质混合页岩、混合质页岩、硅质页岩、钙质硅质混合页岩和钙质页岩等5种岩相;纵向上,由下至上碳酸盐岩矿物体积分数逐渐降低,黏土矿物体积分数逐渐增加,岩相呈钙质硅质混合页岩—硅质页岩—黏土质硅质混合页岩过渡。研究区的沉降中心位于长宁地区东北部,在横向上硅质页岩岩相的厚度表现为由西南至东北呈增大的趋势。硅质页岩具有高生物成因φ(硅质)、高w(TOC)、高脆性及高孔隙结构参数等特征,因此含气性最好;而黏土质硅质混合页岩中黏土矿物虽能通过成岩转化生成次生孔隙,但其塑性较高,孔隙受压实作用难以保存。此外,较高的塑性导致页岩裂缝不发育,进一步降低了储层物性,黏土质硅质混合页岩含气性较差。     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育"钙质页岩+含碳泥质灰岩",有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系*

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育“钙质页岩+含碳泥质灰岩”,有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

四川盆地及周缘下古生界五峰组龙马溪组页岩岩相分类

基于涪陵焦石坝地区页岩气高产工业气流的推动,四川盆地及其周缘下古生界五峰组龙马溪组页岩已经成为了中国页岩气研究的重点,至今已取得大量相关研究成果,这进一步推动了页岩气研究工作的深入。但作为页岩及页岩气研究的基础--页岩岩相分类这个问题却一直存在明显争议,为此本文全面梳理了国内外页岩岩相分类方案及相关研究,有机结合了国内五峰组龙马溪组页岩的研究和勘探实例,确定了页岩岩相分类的两个核心指标(石英百分含量、纹层发育程度),构建了五峰组龙马溪组页岩岩相的分类流程,建立了9种不同类型的页岩岩相：(1)贫硅不平行纹层页岩;(2)中硅不平行纹层页岩;(3)富硅不平行纹层页岩;(4)贫硅平行纹层页岩;(5)中硅平行纹层页岩;(6)富硅平行纹层页岩;(7)贫硅不明显纹层页岩;(8)中硅不明显纹层页岩;(9)富硅不明显纹层页岩。在系统的页岩岩相分类基础上进一步提出了四川盆地及周缘进行页岩气勘探最有利层段的页岩岩相的三高特征：高石英含量、高TOC含量及高压裂性。     

鄂西宜昌斜坡带五峰组—龙马溪组页岩优势岩相及其生气潜力

【研究目的】不同页岩岩相的矿物组分、含气性和可压性等的差异,决定不同岩相的开发潜力不同,页岩岩相的划分及评价对找寻页岩气勘探开发甜点具有重要指导意义。【研究方法】基于钻井、岩心和分析测试资料,综合利用地质理论结合硅质矿物-黏土矿物-碳酸盐矿物含量三端元图解,对鄂西宜昌斜坡带上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组下段含气页岩岩相进行划分,结合有机碳含量、含气量、岩心镜下特征等划分优势岩相。优选有机质丰度、硅质矿物含量、黏土矿物含量3项指标与页岩含气量进行相关性分析,建立了五峰组—龙马溪组含气页岩优势岩相的分级标准。【研究结果】研究区优势岩相均为II类优势岩相,II₁类（最优）优势岩相为S-2混合硅质页岩相和S-3含黏土硅质页岩相,位于龙马溪组一亚段和五峰组上段,厚6 m;II₂类（次优）优势岩相为S硅质页岩相,位于五峰组下段,厚4 m。【结论】宜昌斜坡带和涪陵地区具有相似的岩相垂向演化序列,优势岩相均位于五峰组—龙马溪组一亚段,但同一岩相组合的页岩厚度和品质差异较大,发生在鲁丹阶早期的湘鄂西水下隆起和鲁丹阶晚期的水下隆起是造成宜昌地区优势岩相的厚度和品质均要差于涪陵地区的主要原因。创新点：建立五峰组—龙马溪组含气页岩优势岩相的分级标准,提出龙马溪组一亚段和五峰组是优势岩相发育层位。     

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区山西组山2 3亚段海陆过渡相页岩岩相与沉积环境变化

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区二叠系山西组山₂ 3亚段海陆过渡相页岩是未来非常规油气勘探的重点目标,通过野外露头观察、岩心描述、薄片鉴定,结合全岩衍射、特征微量元素测试等手段,划分出硅质页岩相、硅质黏土质页岩相、钙质硅质(或硅质钙质)页岩相、黏土质页岩相4种页岩岩相类型。岩石学特征、地球化学指标表明,山₂ 3亚段继承了太原组沉积晚期地形平缓的陆表海格局,大规模海侵导致本区在山₂ 3沉积早期快速演化为海湾环境,沉积环境由氧化转为还原,水体盐度接近正常海水,有机质保存有利,形成了该亚段下部富有机质页岩相,其中钙质硅质(或硅质钙质)页岩相是相对优质的富有机质页岩岩相,具有高有机质含量、高脆性矿物含量、低黏土含量的特点,为页岩气开发有利层段。进入山₂ 3沉积晚期,区内逐渐演化为障壁岛沉积体系,在潟湖、滨岸沼泽环境中发育硅质黏土质页岩相、黏土质页岩相,虽多次受海侵影响,但海水影响程度总体上逐渐减弱,水体盐度呈降低趋势,沉积环境趋于氧化,有机质的保存条件变差,导致有机质含量总体偏低,同时脆性矿物含量偏少,不利于勘探开发。      

页岩岩相分类表征及对建产区产能的影响

单井产气能力差异大,导致持续稳产困难是页岩气建产区面临的关键难题。围绕页岩气建产区特点,建立了考虑建产区产气能力影响的优质海相页岩岩相分类表征技术流程。首先,分析了建产区优质页岩产气能力差异主控因素,制定了建产区优质页岩岩相分类方案;然后,建立了TOC含量,孔隙度,泥质、硅质、钙质矿物含量等关键参数测井计算模型,结合页岩成因类型,完成了建产区单井参数计算及岩相识别,在实例页岩气建产区识别出10类页岩岩相,揭示了页岩岩相类型与产气能力差异间的对应关系;最后,采用沉积微相约束岩相的策略,运用截断高斯模拟算法建立起实例页岩气建产区岩相三维模型,展示了每类岩相的空间分布特征,揭示了区内五峰组—龙马溪组海相黑色页岩内部产气能力差异特征,与此同时,按照满足在三维空间中所占体积比例大、产气能力大的条件,确定区内产气能力最优的岩相类型为:富碳高孔含钙泥质硅质页岩、富碳富孔混合页岩和高碳中—高孔含钙含泥硅质页岩。上述成果有利于解释建产区不同空间位置产气能力存在较大差异的本质原因,为页岩气建产区精细化生产管理提供技术支撑。     

中上扬子地区下志留统沉积演化与页岩气勘探方向*

通过录井、测井、地震、野外剖面与岩心资料的深入剖析, 探讨中上扬子地区下志留统页岩段的沉积相与总有机碳的关系, 预测页岩气有利勘探区。中上扬子地区下志留统龙马溪组为一套20～268 m厚的黑色页岩夹灰绿色泥质粉砂岩沉积, 在等时框架内自下而上可识别出2个三级层序即SQ1与SQ2, 它们分布稳定、可对比性好。下部层序(SQ1) 的海侵体系域(TST)发育一套有利于页岩气形成的富有机质页岩, 此时期呈现出“北面向次深海敞开、东西南三面受古陆围限、陆棚广布”的沉积格局, 深水陆棚相广泛发育, 面积为255000 km², 平均厚度35 m。受海平面下降的影响, 从下部层序至上部层序水体变浅, 岩相从深水陆棚相黑色页岩向中-浅水陆棚相沙纹层理粉砂质页岩转变。岩相的发育受海平面升降、古陆、海底地形、物源供给等因素的影响, 岩相类型有碳质或硅质或钙质页岩、纹层状页岩、生物扰动粉砂质页岩、沙纹层理的粉砂质页岩、块状砂岩或介壳灰岩薄夹层5类。研究表明, 沉积相对富有机质页岩的形成具有内在的控制作用, 高TOC含量页岩发育于深水陆棚相、中陆棚相和潟湖相中。目前, 已有多口井在龙马溪组页岩获得工业气流, 揭示了该区良好的页岩气勘探前景;综合分析认为涪陵-赤水-仁怀、威远-长宁、鄂西-渝东为中上扬子地区下志留统页岩气勘探的主要方向和有利目标区。     

东营凹陷细粒混积岩发育环境及其岩相组合:以沙四上亚段泥页岩细粒沉积为例

为了进行陆相断陷湖盆泥页岩细粒混积岩有利岩相预测,以指导页岩油气有利目标优选,综合运用岩心、薄片、全岩衍射、元素、古生物等资料,系统进行了东营凹陷沙四上亚段泥页岩细粒混积岩沉积环境恢复、岩相精细表征,揭示了沉积环境对岩相及其组合、分布的控制作用.研究表明,东营凹陷沙四上亚段泥页岩细粒混积岩沉积期整体上表现为气候由半湿润向湿润转化,自下而上显示碎屑物源输入量在增加、水体水深加大、盐度降低、还原性减弱的过程;有序复杂多变的沉积环境一定程度上控制了泥页岩细粒混积岩沉积组构复杂性,进而控制了细粒混积岩相的多样性、组合和分布规律性.建立基于“岩石组分、沉积构造、灰质结构和有机质丰度”四端元划分方案,将东营凹陷沙四上亚段泥页岩细粒混积岩划分为20类,实现了复杂细粒混积岩岩相划分;半湿润少物源条件下,浅湖强还原盐水环境主要发育膏盐、含有机质层状膏质泥岩和含有机质层状泥质灰（云）岩相组合,半深湖强还原咸水环境主要发育富有机质纹层状微晶泥质灰岩和富有机质纹层状灰质泥岩频繁互层岩相组合,半深湖强还原半咸水环境主要发育富有机质水平泥晶纹层泥质灰岩和富有机质纹层灰质泥岩频繁互层岩相组合,深湖还原半咸水环境主要发育富有机质层状泥质灰岩夹富有机质层状灰质泥岩相组合;湿润多物源条件下,深湖强还原半咸水环境主要发育富有机质层状泥质灰岩和富有机质层状灰质泥岩频繁互层岩相组合,深湖还原半咸水环境主要发育富有机质层状灰质泥岩夹富有机质层状泥质灰岩相组合.      

中上扬子地区晚奥陶世岩相古地理及其油气地质意义

中上扬子地区上奥陶统主要发育庙坡组、宝塔组、临湘组(涧草沟组)、五峰组和观音桥组。笔者通过对研究区野外露头及钻井剖面的考察,总结前人研究成果,利用岩石学、古生物学、生态学及室内分析等方法将其划分为潮坪相、浅海陆棚相和深水盆地相3种沉积相类型。潮坪相以沉积灰岩、白云岩、钙质粉砂岩和粉砂岩等为特征。浅海陆棚相主要沉积龟裂纹灰岩、瘤状灰岩、页岩和粉砂质页岩。深水盆地相主要岩性为黑色碳质页岩、粉砂质页岩与硅质页岩,产以营漂浮生活的笔石为主的生物组合。岩相古地理研究表明,晚奥陶世桑比-凯迪早中期,受加里东构造运动影响,华南板内碰撞挤压作用显著,汉南隆起、川中隆起、川西-滇中-黔中-雪峰隆起不断抬升扩大,中上扬子地区表现为海平面相对上升,原本镶边型碳酸盐台地被淹没,沉积了大范围的浅海陆棚相龟裂纹灰岩和瘤状灰岩。凯迪晚期-赫南特期,隆起面积继续扩大,构造围限作用加剧,中上扬子地区发育大面积黑色碳质页岩、粉砂质页岩和硅质页岩。尤其川东南宜宾-泸州,川北旺苍-南江及黔北渝东武隆道真地区五峰组黑色碳质和硅质页岩,具很好的生烃潜力,应视为下一步烃源岩及页岩气勘探开发的重点研究区域。     

四川盆地下古生界硅质页岩层系中硅质来源及其对有机质保存的影响初探

四川盆地下古生界两套硅质页岩层系(寒武系底部页岩和奥陶系—志留系五峰组—龙马溪组页岩)是其重要的页岩气产层,五峰组—龙马溪组硅质含量与TOC及含气量呈正相关性,暗示硅质矿物对该地区页岩气的生成具有重要意义。但硅质来源复杂,且存在后期硅质流体的注入。因此,本文在总结前人的研究成果基础上,对四川盆地寒武系底部硅质岩系和五峰组—龙马溪组硅质岩系的硅质特征进行了详细的岩石学分析,揭示了3种硅质来源特征:(1)同沉积无机硅质流体;(2)生物硅;(3)后期无机硅质流体。其中寒武系底部以同沉积无机硅质流体和生物硅来源为主,同沉积硅质流体导致有机质快速石化埋藏,有机质内部结构及形态保存较好;五峰组—龙马溪组硅质来源以后期无机硅质流体和生物硅来源为主,有机质在保存过程中受硅质流体的影响很小,有机质腐泥化作用充分,内部结构和形态多数保存较差。该研究初步揭示了两套页岩层系的硅质发育岩石学特征,及其对有机质保存的影响,期望能为四川盆地两套页岩气储层差异性提供新的思路和基础地质数据。     

黔北道真地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组沉积微相研究

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是我国南方地区页岩气勘探开发的主要目标层系之一,但对其沉积微相的研究较为薄弱。文章以黔北道真地区为例,通过多条野外剖面和钻孔资料对比研究,结果显示上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组整体属于陆棚相,分属深水陆棚、半深水陆棚两个亚相。其中五峰组及龙马溪组下部属于粉砂质碳泥棚微相,龙马溪组中部属含粉砂质碳泥棚微相,龙马溪组上部属含钙质粉砂质碳泥棚微相。该认识对于黔北地区页岩气有利区的优选具有指示意义。