煤系页岩有机质特征及有机碳含量预测：以宁武南区块为例

宁武盆地石炭-二叠系太原组-山西组地层广泛发育，但其煤系页岩气勘探程度尚低。本文基于宁武南区块多口钻井页岩样品的扫描电镜观测、有机碳含量测试、岩石热解测试及系列测井数据探讨了宁武南区块煤系页岩展布特征、有机质微观赋存特征和有机质丰度预测方法。结果表明：宁武南区块太原组-山西组煤系页岩连续泥岩厚度达到30m以上，有机质丰度平均达到2.6%，有机质类型以Ⅲ型干酪根为主，显微组分以惰质体与镜质体为主，有机质孔隙主要发育于固体沥青，镜质体与惰质体中零星可见。构建了基于改进ΔlogR法、多元线性回归和神经网络的有机碳含量预测模型，对比预测精度认为反向传播（back propogation, BP）神经网络模型更适用于研究区煤系页岩有机碳含量预测。利用构建的BP神经网络模型对宁武南区块太原组和山西组总有机碳(total organic carbon, TOC)进行预测，指出研究区东北部煤系页岩有机质丰度高（TOC > 3%），具有较好的勘探前景。     

新疆富蕴县沙尔布拉克地区南明水组烃源岩有机地球化学特征

应用岩石热解、有机碳、干酪根碳同位素、有机显微组分、镜质组反射率、饱和烃气相色谱等有机地球化学分析测试资料, 综合分析了沙尔布拉克地区下石炭统南明水组泥、页岩露头样品的有机质丰度、类型和成熟度, 探讨了有机质的原始沉积环境和生源特征。结果表明:南明水组第二、三亚组烃源岩有机碳含量高, 属于好烃源岩; 第二亚组的有机质类型为 Ⅱ₂ 型和Ⅲ型, 第三亚组的有机质类型为Ⅲ型;有机质热演化程度高, 处于高-过成熟阶段; 沉积环境为强还原、高盐度的开放性水体; 有机质生源以陆生高等植物为主, 并有部分低等水生生物输入。     

牟页1井海陆过渡相页岩发育特征及其含气性?

南华北盆地广泛发育了以上古生界山西组、太原组为代表的海陆过渡相页岩;但是针对该地区的页岩气资源调查存在较多的空白方面。该地区第一口页岩气地质调查井——牟页1井的成功钻探对于获取南华北地区上古生界山西组、太原组泥页岩发育特征及含气量等重要参数有重要意义。通过对岩心样品进行有机地球化学、岩石矿物等实验,确定了牟页1井山西、太原组泥页岩具有中-高含量有机碳(山西组0.44%~5.10%、太原组0.92%~5.06%)、热演化程度高(镜质体反射率Ro2.0),有机质孔受有机质类型影响而不发育的特点。解吸法对岩心进行含气量测试,牟页1井山西组、太原组页岩地层具有较高的含气量,分别介于0.71~3.70 m~3/t、1.09~4.30 m~3/t之间,显示出南华北地区上古生界山西组、太原组具有良好的页岩气勘探开发潜力。同时数据拟合显示含气量与TOC和黏土矿物含量直接相关,说明有机质和矿物组分是影响该地区海陆过渡相页岩含气量的重要因素。     

沁水盆地石炭-二叠系煤系页岩气储层特征及生烃潜力分析——以山西省临汾市Y1井为例

沁水盆地发育了多套煤系泥页岩,具备页岩气成藏的物质条件。为探讨沁水盆地石炭系、二叠系页岩气储层特征和勘探潜力,通过对山西临汾地区Y1井钻遇的富有机质页岩进行采样测试,利用X射线衍射、高压压汞、扫描电镜等测试方法,研究了山西省临汾地区Y1井岩芯样品的有机地球化学特征、储层物性特征和含气性特征,并对研究区页岩气的勘探潜力做了初步评价。结果表明:Y1井山西组和太原组地层基础地质条件优越,单层厚度大。页岩有机质丰度为0.28%～16.87%,平均2.15%,多数大于1%;有机质类型混源,为Ⅱ～Ⅲ型,以腐殖质为主;有机质热演化程度高,镜质组反射率为1.71%～2.10%,岩石热解峰值温度整体位于470℃左右,普遍达到高成熟阶段。页岩矿物组分以黏土矿物和石英为主,石英质量分数平均41.57%;黏土质量分数平均56.79%,主要为高岭石和伊利石。黑色页岩具有较高的含气量和吸附能力,含气量最高可达4.41 m~3/t,甲烷占总气量的76%。通过烃源岩、储层和气含量等方面的结果,初步确定该区石炭系、二叠系页岩具备优质的勘探潜力。     

西山—金鸿山地区下侏罗统泥页岩有机地化特征

西山—金鸿山地区赋存较厚的侏罗系泥页岩层,厚度40～280 m,部分区域暗色泥页岩有效厚度达到100～200 m。为了解该泥页岩的有机地化特征,通过观察分析地表侏罗系泥页岩层,系统的采集样品,对采集的泥页岩样品进行室内测试分析,并对研究区泥页岩的总有机碳(TOC)、镜质组分射率(Ro)、干酪根显微组分、干酪根元素、干酪根同位素测试成果数据进行综合分析。结果表明:该区茫崖煤矿以及黑石山地区TOC含量相对较低(1. 0%～3. 0%),中部地区TOC含量较高(超过2. 0%～3. 0%),泥页岩为好的烃源岩;采用氢碳原子比、干酪根类型指数及干酪根碳同位素指标确定该区的泥页岩干酪根类型为Ⅱ2型;泥页岩镜质组反射率(Ro)较高(1. 3%～2. 2%),基本达到成熟阶段及以上,生烃潜力较大。该区泥页岩的有机地化特征各项目测试值满足陆相页岩气有利区优选的标准,由此优选出以西山煤矿北—柴水沟—小西沟—月牙山一线为南界,阿尔金山前断裂带为北界的页岩气有利区。     

鲁西地区石炭-二叠系太原组页岩气潜力

通过野外剖面观测取样、室内薄片鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜分析及有机地球化学分析,结合钻井资料,从富有机质页岩的地质背景、有机地球化学指标、储层特征等方面,探讨鲁西石炭-二叠系太原组页岩特征。研究发现,鲁西地区太原组页岩厚度20~140m,平均70m,单层页岩厚度一般5~80m,埋深140~4 000m,厚度大,埋深适中。太原组页岩有机碳含量为0.82%~10.1%,平均值达3.59%,有机质含量高,属非常好的烃源岩;干酪根类型为Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅲ型,生气及吸附能力强;Ro为1.05%~1.9%,平均值为1.31%,处于高成熟热裂解生气阶段。太原组页岩脆性矿物含量30%~60%,平均值为46.44%,含量高,易于水力压裂人工造缝;页岩孔隙主要为晶间微孔、粒内溶蚀微孔和裂缝。鲁西地区太原组页岩与美国Barnett页岩具有相似性,具有良好的页岩气潜力。     

萍乐拗陷龙潭组海相泥页岩勘探潜力

为评价中国东南地区上古生界富有机质泥页岩勘探前景,基于区域地质背景、露头观察和地球化学测试,通过对萍乐拗陷二叠系龙潭组岩相古地理、富有机质泥页岩的有机地球化学特征及平面分布差异的系统分析,探讨富有机质泥页岩控制因素。萍乐拗陷龙潭组时期为整体海退背景下的海陆过渡潮坪沉积环境;龙潭组富有机质泥页岩厚度在平面上表现为西厚东薄;有机碳质量分数为0.06%～12.32%,高值区位于萍乡一带,表现出西高东低的特点;有机质类型主要为Ⅲ型干酪根,总体以生气为主;R_o值为0.5%～5.45%,呈现自东向西成熟度逐渐增高的趋势。萍乐拗陷龙潭组富有机质泥页岩整体质量西高东低,沉积环境、埋藏史及热事件是形成该现象的主要控制因素。对萍乐拗陷西部地区而言,埋藏和热事件影响较大;而中东部地区则主要受埋藏作用的影响。中部丰城地区具备较好的非常规油气勘探前景。     

川东地区龙潭组页岩气成藏地质条件与有利区评价

为查明川东地区龙潭组泥页岩成藏地质条件,对泥页岩沉积环境、有机质丰度、泥页岩厚度、有机质热演化程度、储集空间类型及孔渗性等烃源及储集条件进行进行分析。结果表明:川东地区龙潭组富有机质泥页岩形成于浅水陆棚及深水陆棚还原性沉积水体,泥页岩厚度以开江—云阳地区为中心向四周减薄,泥页岩平均厚度在50 m以上,有机质丰度介于0.47%～12.3%,平均含量为3.86%,开江—云阳一带有机质平均含量最高。有机质显微组分主要为镜质组及惰质组,干酪根δ~(13)Cker介于-28.4‰～-22.1‰,表明干酪根类型主要为Ⅲ型,有机质来源主要为高等植物。有机质成熟度呈现区域性差异变化,华蓥山地区有机质镜质体反射率介于0.84%～1.46%,平均为1.09%,处于低成熟阶段,其他地区有机质镜质体发射率介于2.23%～3.14%,平均为2.73%,处于过高-成熟阶段,生烃强度大,显示了良好的生烃条件。储层黏土矿物含量普遍较高,主要储集空间为无机质孔隙及微裂缝,有机质孔少量发育,泥页岩总孔体积及比表面积大,其中中孔对总孔体积及比表面积的贡献最大,渗透率适中,裂缝的存在有效改善储层渗透性。综合生烃及储集条件认为,川东地区东北部的开江—云阳地区为龙潭组泥页岩勘探的最有利区。     

四川盆地外复杂构造区页岩气地质条件及含气性特征:以湘西北五峰组—龙马溪组为例

以永页2井页岩气地质条件分析为基础,结合其他钻井及前人成果,对比国内外页岩气田地质特征,系统研究四川盆地外复杂构造区湘西北五峰组—龙马溪组页岩气地质特征及含气性,指出未来勘探方向。研究结果表明湘西北五峰组—龙马溪组与四川盆地涪陵地区的页岩气聚集条件相近,具有4个显著特征:1)深水陆棚相发育富有机质页岩厚度超过20 m,富含有机质、硅质、黄铁矿以及笔石化石;2)有机质属于Ⅰ型干酪根,有机碳质量分数w(TOC)普遍大于2.0%,自西向东逐渐减小,镜体反射率Ro主要在2.0%~3.0%之间,热演化达到过成熟阶段;3)矿物成分以石英为主,平均质量分数为47.9%,黏土矿物(主要是伊/蒙混层)次之,平均质量分数为26.9%,碳酸盐岩矿物质量分数低于10%,页岩普遍发育微孔隙(主要为有机质孔、晶间孔、溶蚀孔)和微裂缝,储层吸附能力强;4)五峰组—龙马溪组页岩含气量为1.0~3.5 m3/t,以解吸气为主,甲烷体积分数超过90%。深水陆棚相发育丰富有机质,奠定了五峰组—龙马溪组页岩气聚集基础,但含气性受控于盖层、埋深及断裂等保存条件。未来勘探方向应集中于桑植—石门复向斜内龙山—永顺一带向斜核部。     

下扬子地区宁国凹陷大隆组-孤峰组泥页岩储层特征

以皖宣页1井为对象,研究皖南宁国凹陷二叠系深水陆棚相黑色硅质页岩储层特征,探讨宁国凹陷二叠系页岩的成藏条件。对二叠系大隆组和孤峰组页岩开展有机地化特征、X射线衍射全岩矿物成分、含气性以及储层的测井响应特征等研究,结果表明:大隆组和孤峰组有机碳含量高,大隆组有机碳质量分数为1.71%～9.28%,平均为4.13%(29个样品),孤峰组有机碳质量分数平均为8.02%;有机质类型为Ⅱ_2-Ⅲ型;R_o值为1.23%～3.03%(大隆组平均为1.35%,孤峰组平均为2.83%);泥页岩中普遍发育原生矿物晶间孔、有机质孔等次生孔隙,以及微裂缝,内部孔隙连通性好,有利于页岩气的赋存;页岩内石英和黏土矿物等含量高,大隆组脆性矿物指数为37%～51%,孤峰组脆性矿物指数为71.8%～85.8%。宁国凹陷大隆组和孤峰组具备页岩气富集的基本条件,是勘探的有利区域。孤峰组在生烃条件、脆性矿物指数、含气性等方面都优于大隆组,应该是宁国凹陷的主探层位。     

以石门剖面为例分析桂北地区下石炭统页岩气勘探潜力

利用岩石热解、X射线衍射、镜质体反射率、红外碳硫测定和有机质成熟度分析等方法,以桂中拗陷最北部的石门剖面为例,探讨下石炭统页岩气勘探潜力。下石炭统英塘组第三段厚约340 m,有机质含量较高(TOC质量分数为1.04%～1.47%);R_o值为2.35%～2.77%,平均为2.52%;脆性矿物的质量分数为50%～77%,脆性指数为29.59%～47.96%;黏土矿物经历了较为明显的蒙皂石向伊利石的转化阶段,微孔隙发育程度较高。将该剖面页岩气储层的地化、物性特征及沉积厚度与四川盆地及北美页岩气对比,认为桂中拗陷英塘组第三段具有较好的页岩气勘探潜力。     

黔北地区志留系下统龙马溪组页岩气成藏潜力

在野外地质露头观察和样品测试数据综合分析的基础上,对黔北地区志留系下统龙马溪组页岩的沉积特征及展布、地球化学特征、埋藏热演化史、储层特征等页岩气藏形成条件进行研究。研究结果表明:研究区龙马溪组页岩区域分布广,残余面积约为14 600 km~2;厚度大,最厚可达200 m;有机质类型好,干酪根为腐泥型;有机质质量分数高,残余有机碳质量分数w(TOC)高达3.92%;含气量好,饱和吸附量高达2.77 m~3/t;热演化程度高,镜质体反射率高达2.68%;埋藏深度适中,大部分地区埋深为1~2 km;脆性矿物质量分数高,平均值为43.2%;非均质性强,脆性矿物质量分数横向、纵向上变化都大;孔隙度较低,集中在4%~10%;渗透率低,平均值为0.088×10~(-3)μm~2。因此,研究区龙马溪组具备良好的页岩气成藏地质条件和压裂开采条件,习水—仁怀地区和道真—务川—沿河地区为最有利的页岩气勘探区带。研究区龙马溪组页岩资源丰富,运用概率体积法和地质类比法算出的资源量吻合很好,为(3.52~4.69)×10~(12) m~3。     

海相页岩与海陆过渡相页岩吸附气量主控因素及其差异性

以黔北地区下寒武统牛蹄塘组海相页岩和南华北地区下二叠统太原-山西组海陆过渡相页岩为研究对象,分析页岩有机地化、储层、吸附气量特征,进而研究页岩吸附气量影响因素及其差异性。研究结果表明:页岩有机碳含量大于2%,两者均为优质的烃源岩;但有机碳含量相差甚大。牛蹄塘组页岩矿物组成主要为石英,其次为黏土矿物,而太原-山西组页岩以富集黏土矿物为特征。牛蹄塘组页岩比表面积和吸附气量大于太原-山西组页岩;而总孔体积和平均孔径均小于后者。页岩岩石组成与吸附气量之间的关系如下:牛蹄塘组页岩TOC与吸附气量呈正相关关系且TOC是吸附气量的主要影响因素;而太原-山西组页岩TOC与吸附气量之间关系不明显。牛蹄塘组页岩石英与吸附气量呈正相关性,其原因是石英为生物成因,伴随有机质富集;而太原-山西组页岩石英与吸附气量具有负相关性,其原因为TOC和黏土矿物随石英的增加而减少,且TOC、黏土矿物与吸附气量呈正相关关系。牛蹄塘组页岩伊利石和太原-山西组页岩黏土矿物均与吸附气量具有正相关性,原因为黏土矿物吸附有机质且黏土矿物中各组分发育大量孔隙。     

西藏阿翁错盆地古近系牛堡组烃源岩地球化学特征

在西藏阿翁错盆地古近系牛堡组实测剖面的基础上,对烃源岩有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度等方面进行研究,结果表明牛堡组烃源岩有机质丰度中等偏低,泥页岩和泥晶灰岩有机碳平均质量分数分别为0.26%和O.15%,泥页岩表现出较差烃源岩特征,泥晶灰岩则表现为中等烃源岩特征.泥页岩有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主,泥晶灰岩有机...     

湘东南拗陷龙潭组泥页岩储层特征

探讨湘东南拗陷上二叠统龙潭组泥页岩的页岩气储层特征,借鉴北美页岩气储层研究方法和评价标准并与美国福特沃斯盆地的Barnett页岩进行比对研究。通过实测剖面和系统采样,采用X射线衍射技术、扫描电镜技术与能谱技术相结合的方法,分析龙潭组泥页岩有机碳含量、矿物组成、微孔隙、裂缝类型及发育程度等特征。结果表明,龙潭组储层的有机碳质量分数平均为3.54%;岩石矿物成分中石英的平均质量分数为27%,碳酸盐矿物的平均质量分数为38%,黏土矿物的平均质量分数为35%,同时含有一定量的黄铁矿;其微孔隙发育有晶间孔、晶内孔、粒间孔、溶蚀孔、粒缘孔、印模孔、有机质孔等;实测孔隙度分布在0.7%～16.7%之间;不同尺度的裂缝广泛发育。通过与美国福特沃斯盆地的Barnett页岩对比,认为该地区泥页岩具有良好的页岩气储层特征;同时对该储层孔隙度及其影响因素进行探讨发现,较高的石英含量对其孔隙度发育具有建设性意义。     

苏皖地区二叠系页岩气成藏地质条件

探讨苏皖地区二叠系页岩气成藏地质条件。通过对苏皖地区二叠系页岩的野外露头地质剖面及有机地球化学的综合研究,表明苏皖地区于海相深水环境条件下沉积的二叠系孤峰组、龙潭组和大隆组发育有3套优质高碳暗色页岩,此3套页岩出露范围广,厚度大,埋藏深度适度,有机质含量高、成熟度适中,孤峰组和大隆组页岩干酪根以ⅡB型和ⅠA型为主,龙潭组煤系地层暗色页岩干酪根以Ⅲ型为主,各层系页岩中的脆性矿物含量高(质量分数≥50%),微裂缝发育。孤峰组和大隆组具备优越的页岩气成藏条件;而龙潭组兼具页岩气和煤层气成藏条件,可列为近期非常规能源规划的首选勘探区之一。     

沁水盆地石炭-二叠煤系地层烃源岩特征及生烃有利区评价

对山西沁水盆地石炭－二叠煤系地层烃源岩的有机地化资料进行分析总结。结果表明,山西组和太原组煤岩样品显微组分以镜质组为主,其次为惰质组,稳定组分（壳质组＋腐泥组）的质量分数一般低于11.2％;干酪根 H／C 原子比主要集中在0.20～0.85,O／C 原子比主要集中在0.02～0.10,属高演化Ⅲ型有机质;煤岩碳同位素普遍偏重,为－23‰～－25.6‰;沥青“A”中,饱和烃的质量分数大多数＜25％,芳烃为11％～58％,饱／芳比值一般为＜0.4。煤系泥岩显微组分以镜质组为主,其次是惰质组,壳质组较低;H／C 原子比主要在0.25～0.75,O／C 原子比主要在0.03～0.20,属高演化Ⅲ型有机质,小部分属于Ⅱ2型有机质;碳同位素偏重,为－23.5‰～－25.9‰,饱和烃质量分数＜25％,大部分＜20％。太原组灰岩以Ⅱ2型干酪根为主,碳同位素轻于山西组及太原组煤岩及泥岩,主要在－26.0‰～－30.0‰。制定了适合沁水盆地煤系地层中煤岩和泥岩的生烃潜力评价标准,对烃源岩有利生烃区进行评价。综合认为,沁水盆地山西组煤岩总体上是中等－好烃源岩,以盆地两翼为好,中部和南部为中等－差烃源岩;太原组煤岩总体上为中等－好烃源岩,两翼大部分为好烃源岩,沁县－祁县－榆次－榆社一带以及南部地区为差－中等烃源岩;沁水盆地山西组泥岩总体上为中等偏差的烃源岩,只有西部部分地区为好烃源岩,盆地中部地区烃源岩生烃潜力比两翼差;太原组泥岩总体上为中等偏差的烃源岩,西部局部地区为好烃源岩,盆地边缘比盆地中央的生烃潜力稍大一些。     

绵阳-长宁拉张槽北段麦地坪组烃源岩特征——以绵竹清平剖面为例

以四川盆地绵阳-长宁拉张槽北段中央的绵竹县清平剖面为例,基于系统的薄片鉴定、有机地球化学分析、主元素、痕量元素及稀土元素的综合分析,研究绵阳-长宁拉张槽北段下寒武统麦地坪组烃源岩地质特征及元素地球化学特征。清平剖面麦地坪组主要岩性为碳质页岩含火山灰夹层、泥/微晶白云岩、碳/硅质页岩、白云岩屑粉砂岩与泥岩互层、白云岩屑磷块岩、白云岩/磷质岩屑粉砂岩夹泥岩。麦地坪组烃源岩则主要由其中碳/硅质页岩构成,主要特征是:(1)厚度达146.2m;(2)TOC质量分数为0.70%~42.68%,平均为12.95%;(3)干酪根类型指数在98~100,为Ⅰ型腐泥型干酪根;(4)沥青质反射率(Rob)为1.56%~2.83%(平均为2.31%),tmax为414~612℃(平均为577℃),表明烃源岩处在高成熟-过成熟阶段;(5)痕量元素V/(V+Ni)、U/Th、Ni/Co的比值及稀土元素δU、Ceanom、Ce/La比值,指示麦地坪组烃源岩形成于缺氧的强还原型水体环境。川西地区(绵阳-长宁拉张槽北段)麦地坪组为一套形成于缺氧环境下的有机质含量高、干酪根类型好、高成熟—过成熟阶段的优质烃源岩。     

下扬子地区下寒武统黑色页岩地球化学特征

 通过露头观测、样品采集、有机地化分析等方法,研究了下扬子地区下寒武统黑色页岩的地质特征与油气资源意义.研究表明,黑色页岩沉积厚度大,主要分布在皖南的石台-泾县-宁国、全椒、苏北的高邮-海安地区,厚度介于100~400 m;岩石矿物成分中石英含量较高,有利于页岩的压裂改造;有机碳含量主要分布在1.0%~4.0%,黑色页岩沉积厚度中心有机碳含量普遍大于2.0%;有机显微组成、干酪根碳同位素、Pr/Ph 比值和饱芳比表明,该页岩有机质类型为Ⅰ型,母质来源为低等浮游生物,具有较强生烃潜力;热演化程度较高,等效镜质体反射率主体分布在2.0%~4.0%,普遍处于高成熟-过成熟阶段.综合认为,该区黑色页岩沉积厚度大、有机碳含量较高、有机质类型好、热演化程度高,具备页岩气形成的地质条件,是中国南方页岩气有利勘探区块之一.     

辽河东部凸起C—P页岩气聚集地质条件

通过对辽河坳陷东部凸起已钻探井的录井、测井及岩芯资料的系统分析,结合目的层段样品的有机地化及实验测试结果分析,认为东部凸起上古生界石炭—二叠系暗色泥岩单层厚度较大,空间分布广泛稳定,有机质类型以III型干酪根为主,丰度指标高(TOC>2.0%),热演化程度高(Ro=1.5%～2.6%),具备形成页岩气藏的源岩条件;暗色泥岩有机碳含量高为吸附态页岩气提供了丰富的载体,微裂缝的发育为游离态页岩气提供了良好储集空间;同时泥岩石英矿物含量高(平均SiO2>40%),岩性较脆易形成裂缝,符合工程压裂条件要求,部分已钻探井在石炭系—二叠系暗色泥岩段普遍存在气测全烃异常,预示东部凸起上古生界石炭—二叠系具有较大的页岩气勘探潜力。