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。      

四川盆地五峰组—龙马溪组深水陆棚相页岩生储机理探讨

针对上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组优质页岩生储机理不清的问题,以四川盆地五峰组—龙马溪组深水陆棚相优质页岩为研究对象,结合页岩气形成地质条件和实验分析模拟,从岩石学、矿物学、地球化学等多方面对页岩成烃、成储机制及内在耦合关系等进行分析。结果表明,四川盆地五峰组—龙马溪组优质页岩热演化程度高、生烃强度大、物质基础好,具有良好的顶底板条件;深水陆棚相优质页岩不仅具有高生物成因硅、高有机碳含量,而且具有相对高孔隙度耦合特征。研究认为:①四川盆地五峰组—龙马溪组高演化深水陆棚相优质页岩保存条件好,早期原油滞留效率高,其气源主要来自原油滞留裂解气。②深水陆棚相生物成因的硅质(蛋白石A),在埋藏成岩早期转化成高硬度晶态石英,伴生形成大量微米级粒间孔,而生物成因的硅质格架抗压性强,为优质页岩储集层早期原油充注及纳米级蜂窝状有机孔的发育和保持提供了空间和保护,是有机孔得以保存的关键因素。③五峰组—龙马溪组优质页岩脆性好,均质性强,微米级硅质粒间孔与纳米级有机孔共生,是压裂形成复杂缝网、硅质粒间纳米级有机孔实现高效连通的关键,有利于页岩气高产、稳产。图12表2参28     

鄂西地区黄陵背斜周缘五峰组—龙马溪组页岩气储层及含气性特征

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为鄂西地区重要的页岩气勘探目的层。为更好地实现研究区域页岩气的勘探与开发,利用黄陵背斜周缘调查井及实测地层剖面资料,对五峰组—龙马溪组岩石地层、有机地球化学、储层物性、含气性等方面进行了综合分析。研究表明：目的层纵向上可以分为五峰组硅质岩段、五峰组观音桥灰岩段、龙马溪组下部黑色炭质页岩段、龙马溪组上部灰黑色炭质页岩夹粉砂岩段。目的层埋深多为1000～3000m,厚度具有由南向北、由东向西逐渐增大的趋势。研究区TOC含量多为1.16%～2.99%,平均为2.10%。黄陵背斜西南缘TOC含量比东缘高,五峰组TOC含量最高,龙马溪组上部含量最低。五峰组—龙马溪组以石英矿物和黏土矿物为主,脆性矿物含量高,页岩储层为低孔特低渗孔隙类型;孔隙类型以有机质孔隙及粒间孔隙为主,地层由下至上表现出有机质条带、有机质孔隙及黄铁矿数量逐渐减少的趋势。含气性特征研究表明,黄陵背斜西南缘含气性稍微好于东缘地区,含气量与TOC值呈现较好的正相关性,五峰组含气性最好,龙马溪组上部较差;北北东向新华断裂带附近页岩气含气性较差,而北西向断裂带附近页岩气含气性较好。研究结果可为黄陵背斜周缘页岩气调查井的部署提供理论依据。     

昭通页岩气区块龙马溪组下段海相页岩气储层沉积微相与测井识别

四川盆地昭通页岩气藏发育在奥陶系五峰组志留系龙马溪组下段,为黑色、灰黑色泥页岩,主要形成于弱氧化强还原的海相深水陆棚沉积环境。根据海相页岩基本特征、沉积相类型与沉积环境,结合观察岩心、分析实验薄片、录井等资料,将五峰组龙马溪组下段深水陆棚沉积亚相进一步划分为砂泥质、灰泥质、硅泥质、泥质深水陆棚4种沉积微相类型。在此基础上,根据不同沉积微相其元素俘获测井及能谱测井响应特征差异,形成基于元素俘获与能谱测井的页岩气储层沉积微相识别与划分技术。应用该技术对Y9井进行沉积微相划分,结果与薄片鉴定、岩心观察结论相一致。区域连井相对比分析明确了富有机质深水硅泥质陆棚是昭通页岩气示范区五峰组龙马溪组页岩气藏勘探开发的有利相带。该技术对四川盆地海相页岩储层沉积微相划分及勘探有利相带优选有一定借鉴意义。     

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。     

焦石坝区块富有机质页岩段沉积微相特征研究

涪陵焦石坝区块上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组(O3w-S1l)发育一套富有机质泥页岩,在沉积构造背景认识的基础上,通过对研究区的6口典型取心井进行单井沉积相划分,确立相标志,明确了研究区沉积微相的展布和变化规律。富有机质页岩段主要为深水陆棚和浅水陆棚沉积环境,自下而上可划分出5种沉积微相类型,分别为深水硅泥质陆棚微相、深水泥质陆棚微相、深水砂泥质陆棚微相、深水混积陆棚微相以及浅水砂泥质陆棚微相。还原性较强的深水硅泥质陆棚和深水泥质陆棚微相有利于富有机质泥页岩发育,其次为深水混积陆棚微相,深水砂泥质陆棚微相和浅水砂泥质陆棚微相较差。     

四川盆地罗场向斜黄金坝建产区五峰组-龙马溪组页岩气藏特征

罗场向斜位于四川盆地南缘,主要目的层五峰组-龙马溪组页岩在历经印支、燕山、喜马拉雅等多期造山事件改造后,页岩变形相对较弱、埋藏适中,页岩气形成与保存条件良好,成为上扬子页岩气核心区的重要组成部分。据岩性、电性、矿物组成、有机质赋存及含气性特征分析,本套页岩地层可划分为3个三级层序、3个岩性段、3种沉积相及4种沉积亚相与多种沉积微相;总体以深水陆棚相沉积期发育的富有机质页岩段（Ⅰ层）含气性最好,并可细分为Ⅰ₁,Ⅰ₂,Ⅰ₃,Ⅰ₄,Ⅰ₅5个小层。综合向斜内黄金坝建产区页岩物性与压力系数特征分析,昭通示范区页岩气主要赋存于现今残留的深水陆棚相复向斜内,气藏以观音桥段灰岩分隔为龙马溪组底部与五峰组两套,结合压后评估与单井试采成果,评价认为建产区以龙马溪组底部Ⅰ₃与Ⅰ₄小层压后改造与采气效果最好。     

川南威荣页岩气田五峰组-龙马溪组页岩沉积相特征及其意义

以川南威荣页岩气田五峰组-龙马溪组典型取心井为例，基于岩心观察，有机碳测试、生物鉴定、现场含气量解析和测录井等资料开展了富有机质页岩微相划分。五峰组-龙马溪组一段沉积相主要为深水陆棚亚相，根据矿物组成不同可划分为6种微相:黏土质硅质、富硅生物、硅质黏土质、钙质黏土质、含钙富黏土和富黏土深水陆棚微相。纵向上，前4种页岩相带具有高有机质丰度（≥ 3%）、高孔隙度（≥ 5%）和高含气量特征（≥ 2 m3/t），其中高有机质丰度为页岩气生成提供物质基础，同时生烃过程中产生大量的有机孔为页岩气赋存提供空间，尤其是富硅生物页岩脆性矿物含量高，具有高孔、高渗特征，工程上易于压裂，是页岩气富集最有利相带和页岩气勘探开发的甜点层段；横向上，这4种有利相带在威荣页岩气田的西区较厚，其勘探潜力优于东区。      

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。     

四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组层序与沉积特征

开展四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组高精度沉积环境研究是目前该区页岩气勘探开发面临的重要课题。以野外露头剖面、钻井资料为基础,依据特定的笔石带和重要标志层建立了等时地层格架,并结合岩相、古生物群落、钙质含量、测井响应特征、地球化学特征等地质信息开展了龙马溪组早、晚期沉积微相研究,揭示了其地层层序、沉积演化以及优质页岩分布等特征:①页岩地层具有顶、底界区域穿时性,自下而上可划分为SQ1和SQ2两个三级层序,SQ1主体为最大海侵期形成的深水相沉积组合,而SQ2总体为海平面下降期形成的半深水—浅水相沉积组合;②发育钙质深水陆棚、泥质深水陆棚等8种沉积微相,富有机质页岩主要形成于SQ1深水域;③从SQ1到SQ2,沉积中心自川南—川东坳陷区向川北地区迁移,川中古隆起为持续的水下隆起。结论认为:①SQ1是龙马溪组主力产层的沉积期,川南—川东坳陷为SQ1期深水陆棚中心区,是页岩气富集区;②川北地区的黑色页岩形成于SQ2晚期,且分布局限,页岩气勘探潜力相对不足,而鄂西地区黑色页岩的沉积规模和勘探潜力则介于川南—川东和川北地区之间。     

深水陆棚富有机质页岩沉积微相-微地貌及其对储层的控制作用——以四川盆地南部五峰组-龙马溪组页岩为例

根据钻井、测井、岩心描述、岩石薄片鉴定和岩心实验分析资料,结合现代海洋的沉积特征,研究了四川盆地南部泸州地区奥陶系五峰组-志留系龙马溪组富有机质页岩中的矿物含量分布、岩相特征和沉积类型,划分了深水陆棚的沉积微相和微地貌,分析了深水陆棚沉积微相-微地貌对储层的影响。研究结果表明:①研究区五峰组-龙马溪组富有机质页岩的陆源碎屑来自北侧川中水下高地,其岩相主要包括硅质页岩、含黏土硅质页岩和混合页岩3种类型。②目的层的沉积类型以半远洋沉积和浊流沉积为主。③深水陆棚沉积微相可细分为钙质陆棚、钙-硅质陆棚、钙-硅-泥混合陆棚、硅-泥质陆棚、硅质陆棚和富泥扇6种类型,在研究区以发育硅质陆棚、硅-泥质陆棚和钙-硅-泥混合陆棚为主;沉积微地貌可细分为陆棚高地、陆棚斜坡、陆棚沟、陆棚丘和陆棚平原5种类型,在研究区以发育陆棚平原和陆棚斜坡为主。④深水陆棚沉积微相通过控制储集能力而控制富有机质页岩的储层质量,钙-硅-泥混合陆棚和硅质陆棚具有最好的储层品质;沉积微地貌通过控制富有机质页岩的厚度从而影响页岩储层质量,其中以陆棚平原中储层厚度最大。⑤在深水陆棚环境,随着沉积水体加深,沉积微地貌的演化由陆棚高地经陆棚斜坡(陆棚沟、陆棚丘)过渡到陆棚平原(陆棚丘),沉积微相的演化由钙-硅质陆棚经钙-硅-泥混合陆棚过渡到硅-泥质陆棚(富泥扇),并最终演化为硅质陆棚。深水陆棚沉积微相模式可为深层富有机质页岩的储层评价与预测提供科学支撑。⑥深水陆棚富有机质页岩沉积在陆棚边缘,其沉积水深可超过200 m。     

层序格架下页岩岩相非均质性及其储层品质差异性

页岩岩相作为页岩气勘探开发研究的基础,对于页岩气储层基础地质评价具有至关重要的作用。针对四川盆地南部长宁地区五峰组—龙马溪组一段（龙一段）页岩,在层序划分基础上,基于岩心、钻井、分析测试等资料,研究层序格架下页岩岩相非均质性特征及其储层品质差异。结果表明：①川南长宁地区五峰组—龙一段可划分成2个三级层序SQ1、SQ2,每个三级层序均由海进体系域（TST）和高位体系域（HST）构成,进一步将SQ1和SQ2划分出6个准层序组。②川南长宁地区SQ1—SQ2层序内主要发育混合硅质页岩、含黏土硅质页岩、含灰/硅混合质页岩、混合质页岩、含黏土/硅混合质页岩及含硅灰质页岩6种岩相类型。SQ1—TST时期以含灰/硅混合质页岩为主,SQ1—HST时期灰质含量较高,发育含灰/硅混合质页岩和含灰硅质页岩。SQ2—TST时期,硅质含量增多,稳定发育混合硅质页岩。SQ2—HST早期,由于黏土含量增多,主要发育含黏土硅质页岩为主。SQ2—HST中晚期（准层序组5、准层序组6）灰质含量、黏土含量较高,主要发育含黏土/硅混合质页岩。③平面上,SQ1—TST时期全区主要发育含黏土/硅混合质页岩,在研究区的西部和东部发育混合硅质页岩,北部发育含灰/硅混合质页岩。SQ1—HST时期,全区以混合质页岩为主,研究区东部发育含灰硅质页岩。SQ2—TST时期,全区主要为混合硅质页岩,南部N16井区主要发育含灰/硅混合质页岩,SQ2—HST时期,含黏土硅质页岩广泛分布于研究区。④不同层序内不同岩相储层品质具有明显差异：SQ1—TST时期混合质页岩以高碳为特征,含气性好,孔隙度高,是储层品质较好的岩相类型;SQ1—HST时期,岩相主要以混合质页岩和含灰/硅混合质页岩为主,其有机质含量较低,含气性较差。SQ2—TST时期以混合硅质页岩和混合质页岩储层品质最佳,有机质含量高,孔隙度高,含气性好;SQ2—HST时期所有岩相有机质含量均偏低,孔隙度偏低,含气性较差。     

鄂西咸丰地区五峰组—龙马溪组硅质岩地球化学特征及地质意义

为了研究鄂西咸丰地区五峰组和龙马溪组硅质岩的地球化学特征和成因,对咸丰地区沙岭剖面硅质岩进行薄片镜下鉴定、扫描电镜、主量和微量元素等分析测试,并与典型热液成因硅质岩对比.结果表明:研究区五峰组和龙马溪组硅质岩的SiO2含量较高(平均质量分数分别为83.58％和76.47％),硅质矿物主要为玉髓,含少量微粒状石英和陆源碎...     

四川盆地长宁西部地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组龙一1亚段页岩岩相划分及意义

四川盆地长宁地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩作为目前页岩气勘探开发的重点目标已取得重大突破。为明确长宁西部地区岩相差异、纵横向分布规律、储层发育特征及其影响因素,基于岩心、X衍射测试、扫描电镜以及各类分析测试资料对长宁西部地区五峰组—龙马溪组龙一₁亚段的页岩岩相进行了细致研究。研究区主要发育硅质页岩相、混合硅质页岩相、含灰硅质页岩相、含黏土硅质页岩相、混合质页岩相、含黏土/硅混合质页岩相以及含灰/硅混合质页岩相7种岩相。其中主要分布在龙一₁亚段底部的硅质页岩相因其具有高TOC含量、高孔隙度和高含气性,是研究区最为优质的页岩岩相;其次五峰组沉积时期和龙一₁亚段沉积晚期发育的混合硅质页岩相、含灰硅质页岩相、含灰/硅混合质页岩相和含黏土/硅混合质页岩相,在储层条件上稍差于硅质页岩相,为研究区中等的页岩岩相。综合分析认为,五峰组—龙马溪组龙一₁亚段页岩优势岩相储层形成可能受2个因素共同控制,一是上层富氧而下层缺氧—还原的沉积环境,该类型的沉积环境能够提供大量富有机质的硅质矿物;其次,在后期成岩作用中,充足的富有机质硅质矿物能为储层提供优异的孔隙类型。研究结果将为长宁西部地区页岩气富集区提供岩相学支撑,有利于四川盆地五峰组—龙马溪组海相页岩气的下一步勘探。      

滇东北木杆向斜奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气资源潜力评价

基于Xd2井和Ydd3井奥陶系五峰组—志留系龙马溪组岩心测试结果，结合邻区资料，总结滇东北地区木杆向斜黑色页岩岩性、分布规律、有机地球化学、储层及含气性特征，评价木杆向斜页岩气资源潜力。木杆向斜五峰组—龙马溪组一段主要为深水陆棚相黑色碳质泥页岩和粉砂质泥岩，其中龙马溪组一段可以分为1亚段、2亚段和3亚段，页岩优质段（总有机碳含量大于2.0%）厚40～70 m，平均有机碳含量为3.00%～3.61%，干酪根碳同位素值-30.21‰～-27.01‰，有机质含量高、类型好，等效镜质体反射率（VR_o）为2.73%～2.79%。矿物组成具有较低含量的石英和长石，较高含量的碳酸盐岩和黄铁矿，由下至上，石英、碳酸盐岩和黄铁矿含量降低，长石和黏土含量增加。页岩孔隙度为2.39%～8.53%，横向渗透率（0.000 01～15.0）×10-3 μm2，以中等孔隙为主，低—特低渗透率，孔隙类型主要为有机质演化形成的介孔和微孔。木杆向斜五峰组—龙马溪组页岩埋深约1 500～2 300 m，含气面积125.55 km2，资源量999.93×108 m3，主力含气层段位于五峰组上段—龙一段1亚段，厚度38～43 m，平均总含气量2.95～4.31 m3/t。木杆向斜五峰组—龙马溪组页岩厚度大，横向上和纵向上连续分布，埋藏适中，具有良好的页岩气资源潜力。      

黔西北燕子口地区五峰组—龙马溪组泥页岩储层特征

在野外地质露头剖面测量和样品采集的基础上,通过铸体薄片鉴定、阴极发光、X射线衍射、扫描电镜、总有机碳含量和镜质组反射率等地球化学分析,结合区域地质背景和前人研究成果,探讨黔西北燕子口地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组泥页岩储层特征。结果表明:①研究区五峰组—龙马溪组主要沉积浅水—深水陆棚相的粉砂质页岩、云灰质页岩、泥质粉砂岩,烃源岩主要为五峰组以及龙马溪组下部黑色炭质/硅质页岩。②矿物组成主要由黏土矿物(22%~51%)、石英(21%~41%)和碳酸盐矿物(10%~35%)构成,含少量的黄铁矿和石膏,其中黏土矿物以伊/蒙混层和伊利石为主,总体具有脆性矿物含量高(平均值为59.4%),非均质性强,纵向变化大的特征。③储集空间主要为层间裂缝及溶蚀孔、顺层缝隙,尤以碳酸盐和长石溶蚀现象较明显,有机质孔不发育。④五峰组—龙马溪组总有机碳含量大于1%的中等以上的有效烃源岩的厚度约为20 m。⑤等效镜质组反射率约为2.5%,热演化程度高,处于过成熟的干气阶段,尚具备一定的生烃能力。     

上扬子地区五峰组—龙马溪组黑色页岩高频层序划分

上扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是中国页岩气勘探开发最成功的层位。开展该套地层黑色页岩高频层序划分,有助于理解有机碳在页岩中的分布特征。以上扬子地区N211井的五峰组—龙马溪组黑色页岩为研究对象,分析了自然伽马（GR）与总有机碳含量（TOC）特征,基于旋回地层学理论划分了黑色页岩高频层序。结果表明：上扬子地区五峰组和龙马溪组下部黑色页岩GR值与TOC值整体上由五峰组底部到五峰组顶部的观音桥段逐渐变大,观音桥段出现极大值,再由观音桥段向龙马溪组逐渐变小。利用GR频谱分析及其滤波曲线,在五峰组和龙马溪组下部分别识别出约6个和7个长偏心率周期,据此,将五峰组和龙马溪组下部划分为12个完整的四级层序和1个不完整的四级层序。该研究可为黑色页岩高频层序划分提供典型案例,并为上扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气甜点段预测提供参考,即：在五峰组—龙马溪组页岩高频层序结构中,层序边界附近的黑色页岩有机质富集程度相对较高。