云南永善－大关地区五峰组－龙马溪组黑色页岩生物地层划分与沉积环境探讨:以新地2井为例

由于缺乏对四川盆地西南缘永善-大关地区五峰组-龙马溪组生物地层的详细划分与对比,黑色页岩分布时限及其沉积背景不明确.对新地2井五峰组-龙马溪组黑色页岩岩心开展生物地层研究,识别出了从上奥陶统凯迪阶上部WF1 Dicellograptus complanatus带至志留系兰多维列统埃隆阶顶部LM8 Stimulograptus sedgwickii带的9个生物带和组合.新地2井与宁211井、焦页1井、威202井、巫溪2井黑色页岩生物地层对比结果显示,新地2井的顶界与宁211井、焦页1井黑色页岩笔石带相近,但与威202井、巫溪2井相比低了1个笔石带.结合TOC值标定,新地2井富有机质页岩沉积期为WF2-LM6笔石带,其顶界高于宁211井的LM4笔石带.在笔石生物地层框架内对比了各井黑色页岩的沉积厚度、沉积速率及TOC值,探讨了它们的沉积演化差异及构造背景.靠近古隆起或古陆的沉积区,海侵-海泛稳定期时间呈缩短的趋势,富有机质页岩上界可低至LM5笔石带或以下;远离古隆起或古陆的沉积区,富有机质页岩上界可达LM8-LM9笔石带.受沉积水体深浅差异及古隆起陆源碎屑输入的影响,威远、焦石坝及巫溪地区出现了沉积分异现象.阶段性的海退事件及古隆起的状态变化（隆升与扩大）是广西运动的构造响应.      

黔北习科1井五峰组―龙马溪组黑色页岩的地层划分与对比

习科1井是位于黔北习水县良村镇的一口科研勘探井,该钻井由志留系石牛栏组钻至奥陶系涧草沟组。通过对习科1井五峰组—龙马溪组黑色页岩中的笔石进行系统鉴定和生物地层划分,判断该井奥陶纪—志留纪之交地层序列完整连续。该钻井五峰组中可识别出Paraorthograptus pacificus带(WF3),之上见富含腕足类的观音桥层,再向上为龙马溪组黑色页岩,其中自下而上可识别出Metabolograptus?persculptus-Akidograptus ascensus带(LM1—LM2)、Parakidograptus acuminatus带(LM3)、Cystograptus vesiculosus带(LM4)、Coronograptus cyphus带(LM5)和Demirastrites triangulatus带(LM6)。习科1井奥陶纪—志留纪之交笔石生物地层序列基本完整,可与桐梓凉风垭、韩家店对比;而与桐梓红花园、戴家沟不同,后两者缺失了Metabolograptus?persculptus带至Parakidograptus acuminatus带。同时其龙马溪组顶界符合从桐梓向北经习水—綦江,至四川华蓉山依次升高的规律,进一步验证了黔渝地区龙马溪组黑色页岩的"阶段性渐进展布模式"。     

下扬子巢湖地区皖含地1井五峰组-高家边组下段生物地层

下扬子巢湖地区皖含地1井在五峰组—高家边组下段钻遇一套黑色笔石页岩。本文以此开展了生物地层研究并划分出5个跨越奥陶系—志留系界线的笔石带,自下而上分别是Dicellograptus complexus带(WF2带)、Paraorthograptus pacificus带(WF3带)、Cystograptus vesiculosus带(LM4 Coronograptus cyphus带(LM5带)及Demirastrites triangulatus带(LM6带)(未见顶)。通过对比皖含地1井各岩性段的岩石有机地球化学特征和笔石生物带,发现主要油气目的层是五峰组—高家边组下段,大致对应笔石Dicellograptus complanatus带(WF1带)至Demirastrites triangulatus带(LM6带)。皖含地1井与上扬子五峰组—龙马溪组笔石生物带相比,皖含地1井缺少了Normalograptus extraordinarius带(WF4带)、Persculptograptus persculptus带(LM1带)、Akidograptus ascensus带(LM2带)和Parakidograptus acuminatus带(LM3带)。由于LM1-LM3带在邻区可见,因此推测皖含地1井的缺失是受滑脱构造的影响。由于皖含地1井位于逆冲推覆构造带上,构造作用复杂,导致该井五峰组-高家边组下段笔石序列部分缺失、黑色页岩厚度减薄,因此主力产气层位遭受破坏。     

川南古蔺地区仁页1井五峰组—龙马溪组生物地层及成藏特征

四川盆地南部古蔺地区(以下简称川南古蔺地区)处于盆缘构造转折部位,靠近黔中隆起,仁页1井钻探揭示该区发育五峰组—龙马溪组下部黑色页岩,笔石种类和含量丰富.为了揭示该区笔石生物地层特征及其对页岩气成藏的影响,根据仁页1井岩芯资料,本研究开展笔石生物地层划分,建立了该区凯迪期—埃隆早期笔石生物地层序列,并与四川盆地及周缘的主要页岩气田进行生物地层对比,深化该区页岩气勘探潜力认识.研究结果表明:(1)仁页1井五峰组—龙马溪组下部地层,涵盖了从凯迪阶上部的Dicellograptus complexus带(WF2带)至埃隆阶下部的Demirastrites triangulatus带(LM6带),共9个完整连续的笔石生物带.(2)古蔺地区与主要页岩气田的生物地层具有较好可比性,但该区受黔中隆起的影响较大,具体表现为:凯迪阶,黑色页岩厚度较薄;赫南特阶,海平面下降较快,海水较浅,形成了富含Hirnantia动物群化石的观音桥段介壳灰岩;赫南特阶上部—鲁丹阶,水体相对较浅,同时沉积速率较慢,形成的LM1-LM5带黑色页岩相对较薄.(3)古蔺地区WF2-LM5带黑色页岩具有笔石含量丰富、自然伽马值高、斑脱岩层密集的特征,指示古生产力高,利于有机质富集和页岩气生成;同时石英等脆性矿物含量较高,利于压裂改造,具有较好的页岩气成藏条件.     

鄂西建始地区五峰-龙马溪组黑色页岩生物地层特征

鄂西建始地区五峰组-龙马溪组黑色页岩发育,尚未建立古生物地层序列.基于建地1井及湘鄂渝地区23个穿越奥陶系和志留系钻井、剖面资料,研究建始地区五峰组-龙马溪组黑色页岩笔石序列,分析湘鄂水下高地演化模式及其对页岩气成藏影响.建地1井从奥陶系Dicellograptus complexus（WF2）带至志留系Stimulograptus sedgwickii（LM8）带,共包含8个笔石带,缺失了Perculpto gr. perculptus（LM1）、Akidograptus ascensus（LM2）和Parakido gr.acuminatus（LM3）三个笔石带,表明建始地区在赫南特期至鲁丹早期处在湘鄂水下高地范围内.受控于全球海平面变化和广西运动双重作用,湘鄂水下高地整体呈现出自凯迪期至鲁丹早期不断隆升、影响范围逐渐扩大,鲁丹中晚期再逐渐回缩的演化模式;在其范围内普遍缺失WF3-LM4部分笔石带富有机质页岩,导致页岩气藏抗构造破坏能力差,勘探风险较大.      

石英矿物类型及其对页岩气富集开采的控制:以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

页岩矿物组成控制着页岩的储层类型和岩石力学性质,并影响着页岩气的富集和开发.为了分析不同类型石英矿物的纵向变化特征及其对页岩气富集开采的控制作用,以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组WF2-LM4和LM5-LM8两个笔石带页岩为主要研究对象,利用普通薄片观察、扫描电镜、矿物成岩世代关系、能谱分析等手段,识别出陆源碎屑石英、生物成因石英和黏土矿物转化过程中形成的3种石英类型.结果表明不同的页岩层段,3种成因的石英含量不同.生物成因石英在WF2-LM4笔石带页岩最为富集,向上到LM5-LM8笔石带页岩逐渐减少.在WF2-LM4笔石带页岩,生物成因石英与有机碳含量呈明显的正相关性,有利于页岩优质储层的形成,对页岩储层的压裂改造具有积极作用,实现了页岩赋气和改造的有机统一.研究认为四川盆地及其周缘地区五峰组-龙马溪组一段下部黑色页岩（WF2-LM4笔石带页岩）具有生物成因石英含量高,页岩生烃、储集能力和可压裂性最优的特点,是页岩气富集开采的有利层段.      

四川盆地西南缘金坷村剖面五峰组-龙马溪组生物地层划分及区域对比

为了探究上扬子海盆在奥陶纪-志留纪之交的沉积环境、明确四川盆地西南缘金坷村筠连地区有机质页岩沉积层位，通过对金坷村剖面五峰组-龙马溪组岩石地层及生物地层的研究，识别出自晚奥陶世凯迪阶WF2带至早志留世埃隆阶LM6带的9个连续生物带及组合.认为金坷村地区是上扬子海盆最早进入前陆期的地区，时间为鲁丹阶LM1期.金坷村剖面与其北部的新地2井、宁211井、威202井生物地层对比发现，自南向北黑色页岩笔石带上限自LM6延伸至LM9，呈逐渐增高的趋势.金坷村剖面富有机质页岩层位于WF2-LM4带，厚度20.6 m，为该地区页岩气勘探开发提供了一定的基础资料.     

贵州正安奥陶-志留纪之交五峰——龙马溪组黑色页岩的划分与对比北大核心CSCD

近年来我国南方下古生界海相页岩气勘探开发取得重要进展,国土资源部已在黔北地区建立了页岩气综合勘查试验区。根据贵州正安安场向斜安页1井井下奥陶系-志留系之交的五峰组—龙马溪组的笔石划分了笔石带,同时对焦页1井等有良好页岩气产量的井进行了井下地层对比,确定了正安可能成为页岩气储层的五峰组和龙马溪组下部WF2~LM5笔石带序列。同时还对安场向斜的堡上村剖面进行了观察,结果显示,该剖面龙马溪组黑色页岩顶部LM5带的笔石,可作为安页1井黑色页岩层段顶界的参照。     

贵州正安奥陶-志留纪之交五峰——龙马溪组黑色页岩的划分与对比

近年来我国南方下古生界海相页岩气勘探开发取得重要进展,国土资源部已在黔北地区建立了页岩气综合勘查试验区。根据贵州正安安场向斜安页1井井下奥陶系-志留系之交的五峰组—龙马溪组的笔石划分了笔石带,同时对焦页1井等有良好页岩气产量的井进行了井下地层对比,确定了正安可能成为页岩气储层的五峰组和龙马溪组下部WF2~LM5笔石带序列。同时还对安场向斜的堡上村剖面进行了观察,结果显示,该剖面龙马溪组黑色页岩顶部LM5带的笔石,可作为安页1井黑色页岩层段顶界的参照。     

鄂西黄陵隆起东缘鄂宜页2井五峰组—龙马溪组页岩气储层特征与含气性

鄂西地区五峰组-龙马溪组已成为中国南方页岩气勘探的热点领域。为深化该区页岩储层及含气性特征认识,本文以鄂宜页2井钻井及测试分析资料为基础,以笔石带为标尺,对五峰组-龙马溪组下部黑色富有机质页岩的岩石学特征、有机地化特征、储集空间类型及结构特征进行深入研究,分析总结了页岩储层含气性特征及影响因素,并对页岩储层开展了综合评价。结果表明：鄂宜页2井五峰组-龙马溪组下部黑色岩系缺失LM5-LM6笔石带,富有机质页岩上延至LM7笔石带,总厚度约16 m;岩性以硅质页岩夹少量硅质岩、混合质页岩和黏土质页岩为主,有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型,Ro为1.88%~2.03%,显示黑色页岩已过大量生气阶段;页岩储集空间主要为小于100 nm的有机质纳米孔、直径大于5 μm的微米孔和构造微裂缝,其中纳米孔占比超过50%,孔隙容积、比表面积与有机碳含量存在显著正相关性;现场解析总含气量为0.068~3.33 m³/t,平均1.13 m³/t,高含气量段集中于凯迪阶WF2-WF3与鲁丹阶LM2-LM4,含气量与TOC、脆性矿物含量之间具有明显的正相关性;根据TOC、含气性、脆性矿物含量以及页岩沉积环境等参数进行综合评价,Ⅰ类储层主要对应于凯迪阶WF2-WF3笔石带以及鲁丹阶LM2-LM4笔石带以深水环境下形成的硅质页岩和硅质岩层段,总厚度约9 m,是该区五峰-龙马溪组水平钻井的最佳甜点段。     

Differential Characteristics of the Upper Ordovician-Lower Silurian Wufeng-Longmaxi Shale Reservoir and its Implications for Exploration and Development of Shale Gas in/around the Sichuan Basin

The Upper Ordovician Wufeng-Lower Silurian Longmaxi shale is widely distributed in the Sichuan Basin and its periphery, which is the key stratum for marine shale gas exploration and development(ED) in China. Based on sedimentary environment, material basis, storage space, fracability and reservoir evolution data, the reservoir characteristics of the Wufeng-Longmaxi shale and their significance for shale gas ED are systematically compared and analyzed in this paper. The results show that(1) the depocenter of the Wufeng(WF)-Longmaxi(LM) shale gradually migrates from east to west. The high-quality shale reservoirs in the eastern Sichuan Basin are mainly siliceous shales, which are primarily distributed in the graptolite shale interval of WF2-LM5. The high-quality reservoirs in the southern Sichuan Basin are mainly calcareous-siliceous and organic-rich argillaceous shales, which are distributed in the graptolite shale interval of WF2-LM7.(2) Deep shale gas(the burial depth 3500 m) in the Sichuan Basin has high-ultrahigh pressure and superior physical properties. The organic-rich siliceous, calcareous-siliceous and organic-rich argillaceous shales have suitable reservoir properties. The marginal area of the Sichuan Basin has a higher degree of pressure relief, which leads to the argillaceous and silty shales evolving into direct cap rocks with poor reservoir/good sealing capacity.(3) Combining shale gas exploration practices and impacts of lithofacies, depth, pressure coefficient and brittle-ductile transition on the reservoir properties, it is concluded that the favorable depth interval of the Wufeng-Longmaxi shale gas is 2200～4000 m under current technical conditions.(4) Aiming at the differential reservoir properties of the Wufeng-Longmaxi shale in the Sichuan Basin and its periphery, several suggestions for future research directions and ED of shale gas are formulated.     

四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组富有机质页岩沉积演化模式

四川盆地及周缘地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组富有机质页岩是我国页岩气勘探开发的主要层位,厚度20~60 m,该套富有机质页岩的时空展布差异明显。通过对重点剖面及钻井的岩芯观察、笔石生物地层划分、地化及矿物分析,明确了四川盆地及周缘不同地区富有机质页岩的时空展布特征,建立了3种富有机质页岩沉积演化模式:1）长宁-威远"三隆夹二洼"沉积演化模式:长宁地区富有机质页岩主要沉积于WF2-LM5,威远地区为LM1-LM8,隆起区域富有机质页岩沉积受到不利影响。2）黔渝地区的"渐进式"沉积演化模式:该区域呈现越靠近盆地内部,富有机质页岩沉积结束的时间越晚的趋势,焦石坝区域是富有机质页岩的沉积中心,其他区域厚度相对较薄。3）川东北地区的"稳定抬升型"沉积演化模式:位于盆地中心的巫溪2井区域的富有机质页岩厚度大,沉积持续时间长（WF2-LM9）,盆地边缘区域富有机质页岩厚度明显变薄,区域呈现整体抬升趋势,随时间推移,富有机质页岩沉积范围越来越小。总体而言,富有机质页岩的沉积主要受广西运动的影响,富有机质页岩沉积中心有逐渐向北迁移的趋势,埃隆阶后仅威远和巫溪区域沉积富有机质页岩。研究成果对该地区页岩地层的精细对比具有重要的指导意义。     

生物地层格架下湘西北地区五峰组—龙马溪组孔隙结构特征

为探究生物地层格架下五峰组—龙马溪组孔隙结构特征,在笔石带划分的基础上结合孔隙结构特征及其影响因素将SY-3井五峰组—龙马溪组划分为LM5—LM7、WF4—LM4、WF2—WF3三个笔石带,并基于扫描电镜、低温氮气吸附实验、高压压汞实验等技术手段,分别对这三个笔石带进行孔隙结构特征的研究和对比。结果表明:LM5—LM7富集黏土矿物,主要发育较大孔径孔隙,以黏土矿物粒间孔为主;WF4—LM4富集有机质,主要发育较小孔径孔隙,以有机质孔为主;WF2—WF3富集石英,主要发育小孔径孔隙,以石英粒间孔为主,但大部分石英粒间孔被黏土矿物和有机质充填。LM5—LM7孔隙发育主要受TOC含量和矿物含量的影响,WF4—LM4孔隙发育主要受TOC含量影响,而WF2—WF3受矿物组分、有机质赋存特征及成岩作用等因素共同影响。不同笔石带由于沉积环境的差异导致其具有不同的有机质丰度及矿物组分,从而导致了孔隙结构的差异。     

湖北宜昌志留系纱帽组几丁虫生物地层学

调查分析了湖北宜昌龚家冲志留系纱帽组剖面156件样品,在其中95件泥岩、粉砂岩样品中发现大量保存精美的早志留世几丁虫化石。自下而上识别出Conochitina malleus,Plectochitina pseudoaggltinans,Eisenackitinadolioliformis,Eisenackitina causiata等生物带。每一个几丁虫生物带均代表一次几丁虫多样性发展,由新生分子和已知分子所构成的组合特征能很好地与拉脱维亚、爱沙尼亚和沙特阿拉伯等国外同期地层的几丁虫组合进行对比。宜昌地区志留系几丁虫生物带与笔石、牙形石带的关系显示宜昌地区纱帽组的地质延限大致与笔石Stimulograptus sedgwickii带至Oktavites spiralis带相当,特列奇阶底界位于纱帽组第二段底部,与几丁虫Plectochitina pseudoagglutinans生物带的底界位置接近。同期地层,在重庆涪陵焦石坝等地为产大量笔石的富有机质页岩,是页岩气的重要储层,因此,这一研究成果对于深入认识我国南方志留系页岩气储层的分布发育特点具有重要意义。     

威远五峰组—龙马溪组页岩岩相展布及对水平井产量的影响

通过对威远地区14口评价井或导眼井五峰组—龙马溪组地层开展系统的笔石生物地层、岩相地层、测井响应、地球化学、元素地球化学等特征分析,证实了威远地区五峰组—龙马溪组古隆起的发育,指出古隆起发育控制页岩的厚度及岩相展布,明确优质页岩展布受古隆起发育控制,并提出水平井井位优化部署建议。主要结论如下:1）从生物地层、岩性地层、电性特征、地层厚度等方面证实在Z4-Z1—WY1—W5—WX井一带存在（水下）古隆起;2）不同时期地层分布及岩相主要受古隆起发育控制,隆起区及周边地层厚度薄,黏土矿物或碳酸盐矿物含量高,坳陷区沉积厚度大,硅质矿物含量高;3）威远地区五峰组页岩沉积期物源多来自其西部或北部,鲁丹阶早期以生物成因石英为主,物源较少,鲁丹阶晚期物源可能来自川南的黔中古陆,不同的物源方向意味着沉积体系的变化;4）鲁丹阶早期（LM1~LM3）地层储层品质最优,产量高,其储层参数平面展布受隆起发育控制,拗陷区域储层品质最好。建议以鲁丹阶早期地层为目标靶体实施水平井,优先部署该层段厚度较大区域水平井,尽量避开隆起发育区。     

四川盆地五峰组—龙马溪组笔石与页岩气关系探讨

前人对笔石的研究主要用于地层划分和沉积环境分析,对笔石与页岩气之间的关系研究甚少。充分利用取心井岩心分析资料、钻井地质资料、实验分析资料和测录井资料,结合不同沉积环境的笔石类型,将JYDA-E井奥陶系五峰组分成4个笔石带(WF1-WF4)、志留系龙马溪组划成6个笔石带(LM1-LM7,LM2缺失),其中WF2-LM4的TOC含量高、有机孔隙发育,属于页岩气有利开发层段。研究发现:笔石的演化和有机质的富集具有相同的沉积环境;笔石的丰度和TOC、有机孔隙度以及气测全烃含量具有正相关关系,笔石的演化对页岩有机质丰度、有机孔的形成具有一定贡献,并在一定程度上影响其含气性,属于页岩气储层评价的一项重要指标。四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气形成和笔石的形成演化存在成因上的关联,这对页岩气储层研究具有借鉴意义。     

中上扬子地区下古生界页岩气资源前景分析

我国中上扬子地区下古生界黑色页岩是震旦系、二叠系大中型气田的重要烃源岩,同时其自身也具有形成页岩气藏的巨大潜力。初步研究表明,中上扬子地区下古生界有利页岩气层主要发育在下震旦统陡山沱组、下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组,这些层位的黑色页岩厚度、有机碳含量、以及Ro值等各项参数均符合形成页岩气藏的特征,是今后页岩气勘探的潜力地层。