中扬子宜昌地区沉积—构造演化与寒武系页岩气富集规律

鄂西宜昌斜坡是四川盆地外寒武系页岩气勘探新区,与盆内勘探不同,宜昌斜坡发育于黄陵隆起之上,页岩气富集地质条件研究薄弱。利用最新的地震、钻探和测试资料,分析认为研究区沉积、构造演化具有特殊性,先后经历了印支期隆起雏形、燕山期快速抬升剥蚀、喜马拉雅期充填改造3个关键沉积—构造阶段。宜昌地区相对稳定的构造条件,对页岩气富集成藏有4个方面的影响：①桐湾运动末期形成早寒武世隆、凹相间的古地理格局直接影响宜昌地区寒武系水井沱组富有机质页岩的展布,对页岩气的形成分布有重要的源控作用,水井沱组页岩含气量与 TOC 含量具有较好正相关性,指示有机质丰度是影响页岩气富集的关键因素。②印支期开始隆升、燕山期迅速隆升的黄陵岩体控制宜昌斜坡区构造沉降,使下古生界页岩层埋藏深度适中、抬升早、有机质热成熟度相对低,在中、下扬子区下古生界页岩过成熟演化背景下尤为特殊。适宜的热演化条件下,水井沱组页岩有机质纳米孔发育,构成页岩气重要储集空间。③受黄陵隆起的砥柱作用,宜昌斜坡在南方中、新生代多期次强烈构造活动中免遭构造破坏和强改造,表现为隆升剥蚀为主、局限断裂活动为辅、整体构造变形弱的特点,构造保存条件较临区优越,加之页岩渗透性极低,使宜昌单斜构造上水井沱组页岩气仍有效保存,是当前该区勘探的主体。④寒武系页岩裂缝发育,早期构造作用形成的高角度裂缝、晚期由于重力顺层滑脱作用形成的低角度剪切缝,共同构成页岩气运移、储集的重要空间。宜昌地区页岩气的勘探突破表明,古隆起、古斜坡等稳定古构造周缘是中下扬子区古生界页岩气勘探的潜在有利区。     

重庆及其周缘地区下古生界页岩气资源勘探潜力

四川盆地经历了从震旦纪到中三叠世的克拉通和晚三叠世到新生代的前陆盆地2个构造演化过程,在克拉通盆地演化阶段主要发育一套巨厚的海相沉积。晚震旦世和中奥陶世开始的2次大规模海侵作用,在深水环境中沉积了下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组2套黑色页岩。由于该盆地演化过程中复杂的构造变动,重庆及其周缘地区的区域构造主要以高幅抬升及强烈挤压为特点,下古生界埋藏浅、变形严重、破坏强烈,现今构造形态表现为高陡状褶皱,形成了与美国东部典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件。研究表明,该区具有页岩气富集的有利地质条件,是页岩气勘探研究值得关注的重要领域。采用体积法对该区下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气资源量做了初步估算。结果表明：重庆及其周缘地区筇竹寺组页岩气资源量约为7.5×10₁₂ m₃,五峰组-龙马溪组页岩气资源量约为11.5×10₁₂ m₃,显示出该区巨大的页岩气资源勘探潜力。     

宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气成藏地质条件

利用露头、地质浅钻等资料,对宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气成藏地质条件进行研究,认为区内震旦纪陡山沱期广泛发育陆棚相沉积,暗色泥页岩发育,厚度一般在50~120m之间。与焦石坝地区龙马溪组泥页岩的各项指标比较,该区具有厚度较大、有机质丰度相对较低、热成熟度适中、脆性矿物含量高、粘土矿物含量低、低孔特低渗、保存条件较好等特征,具备页岩气形成的基本地质条件,是中扬子地区海相页岩气勘探的有利层系之一。综合国内外页岩气勘探选区评价经验分析,认为长阳至五峰一带是宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气勘探最有利区带。     

鄂西黄陵背斜南翼震旦系陡山沱组有利目标区页岩气资源潜力评价

随着鄂西黄陵背斜南翼震旦系陡山沱组全球最古老页岩气的首次发现，该层系暗色页岩的含气性已获得证实。通过宜昌-秭归地区黄陵背斜南翼秭地1井岩心现场含气量解析和岩矿分析，获得了黄陵背斜南翼震旦系陡山沱组暗色页岩含气量和密度数据；通过区域地震资料处理解释和秭地1井、秭地2井钻井标定层位，获得了有利区含气页岩厚度及分布，明确了含气页岩的体积；通过概率体积法对该区陡山沱组页岩气资源量进行计算，其范围为（845.78~3 029.08）×108 m3，中值资源量为1 947.27×108 m3，证明该层系具有良好的页岩气资源潜力，可作为鄂西地区下一步页岩气勘探的重点区域。      

渝东北地区下古生界页岩气聚集条件及资源潜力

为了系统研究渝东北地区下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气聚集条件,利用野外露头观测、实验测试分析、概率统计等多种方法,分别对2套页岩的分布、有机地球化学特征、储集条件及含气性进行了全面分析。结果表明:2套页岩均具有有机碳(TOC)含量高、成熟度高、厚度适中、有机质类型以腐泥型干酪根为主、含气量较高的特征;2套页岩均夹有薄层粉砂岩、细砂岩,富含石英、长石等碎屑组分,易于破裂形成裂缝、微裂缝,为页岩气的聚集提供了有利的物质基础及储集空间;2套页岩均对甲烷具有较强的吸附能力,现场解析平均含气质量体积分别为1.07 m~3/t和2.30 m~3/t。在此基础上,进一步确定了2套页岩有利区分布面积,采用条件概率体积法对其资源潜力分别进行了评价,得出下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气资源量分别为0.42万亿m~3和0.38万亿m~3,均具有良好的页岩气勘探前景,城口地区的明中—厚坪一带和巫溪地区的咸水—文峰—大同一带均可作为渝东北地区页岩气勘探的有利区域。     

川东南地区震旦系――志留系下组合有效烃源岩综合研究

震旦系志留系是川东南地区油气勘探的新层系、新领域，具有较好的勘探前景，但勘探程度极低。以地表露头、钻井岩芯样品为基础，通过地球化学特征、气源和沥青源对比分析，明确了下寒武统牛蹄塘组、下奥陶统五峰组下志留统龙马溪组灰黑色泥岩、页岩为区内震旦系一志留系主要烃源岩，其中下志留统龙马溪组烃源岩最为发育，且其发育时期与大地构造格局或沉积盆地性质发生重大变革的转换时期相吻合，还明确了主要烃源岩横向展布特征及其构造沉积主控因素。     

湘鄂西地区下古生界页岩气保存条件

湘鄂西地区泥页岩具有发育层位多、分布面积广、沉积厚度大和热演化程度高等特点,具备形成页岩气的物质基础,但保存条件成为制约其富集成藏的关键。以湘鄂西地区下古生界下寒武统和上奥陶统—下志留统2套页岩层系为研究对象,从地层抬升剥蚀强度、断层和裂缝组合、盖层发育特征、流体封闭性4个方面分析了页岩气的保存条件。结果表明,复向斜地区受构造活动改造弱,黑色页岩埋深较大,盖层分布连续,断裂不发育,流体封闭性强;而复背斜地区受构造活动改造强,盖层不完整或缺失,黑色页岩埋藏浅,甚至暴露地表,断裂发育,流体封闭性弱。利川复向斜南部、花果坪复向斜中北部和桑植—石门复向斜中部的页岩气保存条件较好,可作为下一步勘探的有利目标区。     

建南气田天然气地球化学特征及成因

中扬子西部地区经历了多旋回沉积-构造演化,纵向上发育多套生储盖组合,烃源岩为碳质页岩、碳酸盐岩及煤等多种岩性,多数达到了过成熟阶段,深部震旦系-寒武系烃源岩均处于过成熟晚期,具有多阶段生烃、晚期原油裂解供气特征。在多旋回构造演化中,中扬子西部海相天然气呈现多源多期或同源多期混合聚集、多期调整及晚期次生变化的复杂成藏过程。基于对中扬子西部地质演化背景分析和前人研究成果,分析了区域有效主力烃源岩,从天然气组分含量、组分参数相关性、烷烃气碳同位素等资料剖析了建南气田各层系天然气地球化学特征,结合区域油气成藏地质及川东气区资料,厘清了建南气田海相天然气成因及气源。研究认为,建南气田海相天然气均为干气,烷烃气碳同位素呈部分倒转,发生过原油裂解供气;二叠系长兴组及下三叠统飞仙关组、嘉陵江组气藏气源来自二叠系烃源岩,基本没有志留系甚至更深部气源供给,由原油裂解气和多类型干酪根降解气混合聚集而成,原油裂解气占主体;志留系韩家店组气藏和石炭系黄龙组气藏属于同源不同阶段天然气混合成因,原油裂解气占主体,气源母质为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组碳质页岩,几乎没有受到来自震旦系-寒武系烃源岩的天然气充注。因此,中扬子西部地区海相天然气勘探潜力大,尤其以保存条件较好的鄂西渝东区为主,震旦系、寒武系及志留系天然气勘探前景甚好。     

渝东北南大巴山前陆褶皱冲断带下古生界页岩含气量影响因素分析

页岩含气量是页岩气资源潜力评价和选区的关键指标。以渝东北南大巴山前陆褶皱冲断带下古生界页岩气储层为研究对象,以岩心等温吸附实验为基础,对该地区下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组两套页岩储层含气量及其影响因素进行了探讨。研究表明:有机碳含量、总烃含量、石英矿物含量、地层压力是页岩含气量的主控因素,与吸附气含量具有很好的正相关性;孔喉半径和比表面积与页岩吸附气含量具有一定的正相关性。     

中扬子区上震旦统一志留系页岩气勘探远景

利用野外露头、有机地球化学及钻井资料,分析中扬子区寒武-志留系页岩气资源勘探远景.研究表明,中扬子区上震旦统一志留系页岩主要以上震旦统陡山沱组、下寒武统水井沱组(或牛蹄塘组)及志留系为主.上述3套泥质岩及页岩有机质含量丰富、有机质类型好、热演化程度高,多数已达到成熟一过成熟阶段,是有效页岩气气源岩.中扬子区自加里东以来经历多期构造运动,构造隆升和挤压作用改善了页岩储集性能,提高了页岩气聚集量.湘鄂西区上震旦统和下寒武统泥页岩可作为有利页岩气勘探选区,而鄂西渝东区钻井揭示志留系见工业性气流,表明该区志留系页岩气潜力较大.     

川西北地区海相烃源岩地球化学特征、分布规律及天然气勘探潜力

川西北地区为近年来四川盆地天然气勘探的热点地区,但时至今日对该区海相烃源岩的地球化学特征和分布仍缺乏全面的研究。选取8条露头剖面对川西北地区下震旦统陡山沱组、上震旦统灯三段、下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组、中泥盆统、中二叠统茅口组、上二叠统龙潭组/吴家坪组和大隆组8套海相烃源岩进行了系统的有机地球化学分析,探讨了该区天然气勘探潜力。筇竹寺组优质烃源岩厚度最大,可达80 m,其次是上二叠统龙潭组/吴家坪组和大隆组,厚度可达20~30 m,其他层系优质烃源岩厚度均较薄。从有机质丰度来看,陡山沱组、筇竹寺组、龙马溪组、龙潭组/吴家坪组和大隆组总有机碳含量(TOC)大于3%的发育优质烃源岩,灯三段、中泥盆统、茅口组有机碳含量整体偏低。从下寒武统筇竹寺组至上二叠统大隆组烃源岩干酪根碳同位素值逐渐增高,陡山沱组、灯三段和筇竹寺组烃源岩δ¹³C值小于-30.0‰,有机质类型以Ⅰ型为主,龙潭组/吴家坪组与大隆组烃源岩δ¹³C值主要分布在-28.0‰~-26.0‰之间,有机质类型以Ⅱ2型为主,其他介于两者之间。川西北地区除广元矿山梁、朝天二叠系和朝天泥盆系的烃源岩处于成熟阶段之外,大部分地区处于过成熟阶段,主要以生干气为主。多套高丰度烃源岩的发育奠定了川西北地区海相天然气资源丰富,以筇竹寺组和上二叠统烃源岩为气源的含气系统是川西北地区未来天然气勘探的关注领域。     

川东南丁山地区燕山期—喜马拉雅期差异构造-热演化与页岩气保存

中国的海相富有机质页岩经历了多期构造改造，其含气性具有明显的差异。页岩气在不同构造演化阶段的保存条件是揭示页岩气差异富集机理的关键科学问题之一，开展构造-热演化研究可以明确其热演化史和构造隆升-剥蚀过程，为其评价提供演化格架。研究以丁山地区下古生界页岩为对象，联合磷灰石裂变径迹、磷灰石（U-Th）/He和锆石（U-Th）/He等多个古温标反演热演化史，结合镜质体反射率重建的最高古地温剖面，对丁山地区燕山期以来的差异构造隆升过程和剥蚀量进行了恢复，并在此基础上结合流体包裹体分析对丁山地区龙马溪组页岩的压力演化过程进行了模拟；根据页岩在埋藏—抬升过程中的温、压演化特征，定量表征了不同抬升阶段页岩含气量的变化，建立了龙马溪组页岩"埋藏—生烃—抬升"的演化格架。分析表明，丁山地区在燕山期和喜马拉雅期经历了不同的构造隆升过程。燕山期表现为"早期快速隆升—晚期缓慢隆升"的分段隆升，具有自NW向SE递进隆升且隆升幅度逐渐增大的特征；喜马拉雅期表现为整体快速隆升。燕山期是丁山地区产生差异构造隆升的主要时期。受这种差异构造隆升-剥蚀作用的影响，龙马溪组页岩的降温、降压过程和页岩气的散失过程具有明显的差异。燕山期的差异构造隆升是造成丁山地区龙马溪组页岩含气性呈平面分带的主要原因。     

川东南丁山地区燕山期—喜马拉雅期差异构造-热演化与页岩气保存

中国的海相富有机质页岩经历了多期构造改造，其含气性具有明显的差异。页岩气在不同构造演化阶段的保存条件是揭示页岩气差异富集机理的关键科学问题之一，开展构造-热演化研究可以明确其热演化史和构造隆升-剥蚀过程，为其评价提供演化格架。研究以丁山地区下古生界页岩为对象，联合磷灰石裂变径迹、磷灰石（U-Th）/He和锆石（U-Th）/He等多个古温标反演热演化史，结合镜质体反射率重建的最高古地温剖面，对丁山地区燕山期以来的差异构造隆升过程和剥蚀量进行了恢复，并在此基础上结合流体包裹体分析对丁山地区龙马溪组页岩的压力演化过程进行了模拟；根据页岩在埋藏—抬升过程中的温、压演化特征，定量表征了不同抬升阶段页岩含气量的变化，建立了龙马溪组页岩"埋藏—生烃—抬升"的演化格架。分析表明，丁山地区在燕山期和喜马拉雅期经历了不同的构造隆升过程。燕山期表现为"早期快速隆升—晚期缓慢隆升"的分段隆升，具有自NW向SE递进隆升且隆升幅度逐渐增大的特征；喜马拉雅期表现为整体快速隆升。燕山期是丁山地区产生差异构造隆升的主要时期。受这种差异构造隆升-剥蚀作用的影响，龙马溪组页岩的降温、降压过程和页岩气的散失过程具有明显的差异。燕山期的差异构造隆升是造成丁山地区龙马溪组页岩含气性呈平面分带的主要原因。     

贵州页岩气源岩特征及页岩气勘探远景分析

贵州在地质历史时期长期处于海洋沉积环境,特别是缺氧沉积环境发育,形成多层位黑色泥页岩。根据黑色泥页岩分布范围及厚度,主要划分出震旦系陡山沱组、下寒武统牛蹄塘组、奥陶系五峰组、下志留统龙马溪组、中泥盆统罐子窑组-火烘组、下石炭统大塘组、二叠系栖霞组-龙潭组。页岩气烃源岩具有层位多\,厚度大\,有机质含量高,成熟度高等特点。同时,根据页岩气烃源岩分布、厚度、有机质含量、成熟度等综合分析,划分出有利的页岩气成藏区,即武陵褶皱、黔中-黔北、南盘江紫云-册亨页岩气有利发育区,并认为南盘江坳陷的册亨-望谟一带是最有利的页岩气勘探远景区。     

黔西北地区天然气成藏地质特征

黔西北地区是下寒武统牛蹄塘组、下志留统龙马溪组、上震旦统陡山沱组烃源岩主要发育分布区。对关岭、织金珠藏、金沙岩孔等3个地区烃源岩演化史研究表明,金沙岩孔地区油气生成演化速度慢,成油期持续时间长,干酪根充分降解,对油气生成十分有利,证实黔西北地区具备良好的油气生成条件。黔西北地区主体构造是在以黔中隆起为主导的古构造作用控制下演变和发展的,油气成藏以近源成藏为主,靠近生油中心的黔中隆起是油气运聚的有利区带,古隆起提供的大型岩性—构造复合圈闭是油气富集的主要场所。加里东末期抬升剥蚀使早期油气藏被改造或破坏,燕山期后构造运动是造成早期油气藏破坏与保存的关键因素。因此,保存条件是本区晚期油气成藏的关键。据钻井资料揭示,黔西北地区寒武—志留系压力系统仍然存在,现今仍可能有保存完好的油气单元。      

页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程为例

四川盆地及其周缘地区普遍经历了多旋回构造演化过程,目前对于该区目标层系中页岩气多期活动和富集成藏规律与区域深埋藏—强隆升剥蚀作用过程具有何种相关性的研究相对薄弱。为此,以该盆地南部长宁页岩气区块西部（以下简称宁西地区）典型井为剖析对象,基于低温热年代学、流体包裹体和盆地热史模拟等综合研究,以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组生烃动力学及其压力体系变化特征为载体,研究该区五峰组—龙马溪组新生代隆升与页岩气富集与破坏的耦合特征。研究结果表明：①该区磷灰石样品裂变径迹年龄为距今20~40 Ma、（U—Th）/He年龄为距今10~20 Ma,新生代地表剥蚀量为2 000 m;②五峰组—龙马溪组埋深沉降热史可划分为早志留世—晚三叠世低—中等成熟度、早—中侏罗世高成熟度和晚侏罗世—白垩纪过成熟度3个热演化阶段;③五峰组—龙马溪组方解石包裹体的流体均一温度呈双峰值特征、分别介于120~140 ℃和160~180 ℃,晚期流体盐度变化剧烈表明受到深部、浅表流体混染作用,保存条件被破坏;④五峰组—龙马溪组页岩生烃期长时间具有超压特征,晚侏罗世—白垩纪持续深埋藏使其生气速率达到高峰、形成异常高压,但新生代快速抬升剥蚀作用导致超压系统被破坏、现今为常压体系。结论认为,宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程具有明显的早期高压富集、深埋藏超高压保持、晚期构造隆升调整/破坏的多阶段特征。