川东南丁山与焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩气富集条件差异分析与思考

四川盆地东南缘（川东南）丁山构造五峰组—龙马溪组页岩气勘探已取得突破,但相比涪陵页岩气田焦石坝构造,其富集高产因素又体现出其自身的特殊性。以四川盆地丁山和焦石坝地区五峰组—龙马溪组为研究对象,综合利用钻井、测井、地震及分析化验等资料,明确了两地区主要富集条件的差异性,建立了2种目标类型页岩气成藏富集模式,研究发现：（1）丁山优质页岩层段TOC≥3%的页岩仅发育于五峰组—龙马溪组一段①—③层,厚15~19 m,明显比焦石坝薄（焦页1井近38 m）;（2）丁山构造保存条件明显受齐岳山断裂控制,平面上远离齐岳山断裂、埋深更大的斜坡带和深埋平缓带页岩气层压力系数、孔隙度和含气量明显增大,而焦石坝构造保存条件明显受周边控制构造的断裂影响,压力系数、孔隙度和含气量仅在断裂附近出现明显的降低;（3）丁山优质页岩层段在自身脆性方面与焦石坝无明显差异,但由于埋深变化较大,埋深处于3 500~4 500 m富集区的优质页岩层段的地应力、岩石破裂压力明显增大。研究认为沉积环境造成了两地区页岩原生品质具有一定的差异,其中丁山属于“较快速海退型”陆棚相沉积,而焦石坝属于“缓慢海退型”陆棚相沉积;而控制构造的断裂是造成页岩气逸散方式和程度不同的主要因素。根据以上特点,建立了丁山 “齐岳山断裂带主体控制、浅埋藏区垂向、横向联合逸散、深埋藏区富集”的盆缘“鼻状断背斜富集型”、焦石坝盆内“控边断裂垂向逸散为主、横向逸散微弱、主体稳定区富集”的“断背斜富集型”成藏富集模式。     

复杂构造区页岩气富集特征—以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例

川东南丁山地区是四川盆地页岩气主要勘探开发区,尽管已有多口井获得高产页岩气试气产量,但由于递减速率快和估算的最终可采储量(EUR)低,导致该区尚未获得商业开发。为了明确复杂构造区页岩气成藏富集特征,预测有利目标区,通过岩心观察、笔石带识别与对比以及扫描电镜观察等手段,对川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型、展布特征、储集类型和含气量等进行了分析。研究结果表明：川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型主要包括硅质页岩、含灰-灰质页岩、粘土质页岩和粉砂质页岩4种,其中优质页岩为WF2-LM4笔石带的硅质页岩,厚度介于6~10 m。储集空间主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝,靠近盆地边缘无沥青充填的溶蚀孔相对发育,反映了较差的页岩气保存条件。与涪陵页岩气田的对比分析表明,丁山地区五峰组-龙马溪组WF2-LM4笔石带硅质页岩厚度较薄,在靠近盆缘断裂带的地区埋藏较浅,页岩气藏压力系数低,为浅层常压页岩气藏;向盆内方向压力系数增加,埋深较大,属于深层超压页岩气藏。建议在川东南地区WF2-LM4笔石带硅质页岩厚度大、埋藏适中和保存条件较好的地区开展页岩气的勘探工作。     

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。     

丁山地区龙马溪组页岩气保存条件分析

川东南丁山地区地质构造复杂,通过对丁山地区构造演化特征、褶皱断裂发育分布特征研究,结合地球物理手段获得的页岩埋深、压力、顶底板条件等综合分析,对丁山地区五峰-龙马溪组页岩气藏的保存条件进行了研究。参照页岩气藏保存条件评价指标,划分出了页岩气藏保存条件的有利区。结果表明,丁山地区以断裂和剥蚀为主的后期改造是页岩气散失的根本原因。丁山断褶构造的斜坡带及向斜构造部位断裂较少,埋深适中,地层压力较大,顶底板稳定连续,保存条件较好,是进一步勘探开发的重点地区。     

四川盆地焦石坝地区页岩裂缝发育主控因素及对产能的影响

以涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩为研究对象,通过岩心观察、FMI测井解释和氩离子抛光扫描电镜等手段,对页岩裂缝发育的主要控制因素及其对产能的影响进行分析。研究发现,焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩发育微观裂缝（解理缝、晶间缝和贴粒缝）和宏观裂缝（高角度缝——斜交缝和垂直缝、水平缝——页理缝和层间滑动缝）。这两类裂缝的发育程度明显受到岩层的力学性质、页岩气层异常高压、距主滑脱面的距离、斑脱岩的发育程度以及构造作用的控制,其中微观裂缝和水平裂缝在五峰组和龙马溪组底部最为发育,而高角度缝在远离断裂带的构造稳定区主要发育在五峰组,在靠近断裂带页岩气层均有发育。天然裂缝在纵横向上发育程度的差异控制了页岩气单井产量,主要体现在：①影响了页岩气富集,微裂缝和水平裂缝在远离焦石坝构造周边断裂的稳定区总体表现出积极的贡献,而开启性高角度缝,易于形成页岩气逸散通道,造成页岩气藏丰度降低、实测地层压力略有偏低;②影响了后期人工体积改造的有效性,开启性高角度缝的发育不仅会造成钻井液漏失量大,同时也不利于后期压裂改造形成缝网,使人工体积改造有效性降低。     

川南地区下古生界五峰组-龙马溪组含气页岩岩心裂缝特征及其页岩气意义

裂缝直接影响页岩储层特性和页岩气井单井测试产量。通过岩心和露头宏观裂缝描述、偏光显微镜和场发射扫描电镜微裂缝观察发现,川南地区五峰组-龙马溪组含气页岩宏观裂缝和微裂缝发育,可划分为顺层缝和非顺层缝。宏观裂缝中,顺层缝主要为页理缝和层间滑移缝,非顺层缝主要为斜交缝和垂直缝。微裂缝中,顺层缝主要为页理缝,非顺层主要为生烃增压缝、成岩收缩缝和溶蚀缝。含气页岩的裂缝以顺层缝为主,75 %的宏观裂缝和87 %的微裂缝均为顺层缝。裂缝密度和分布受埋深控制,埋深大于3 500 m地区裂缝集中发育于龙一^1（1-3）小层,而埋深小于3 500 m地区裂缝集中发育于龙一^1（1）小层。且随着埋深增加,宏观裂缝和微裂缝的密度均增大,部分井中埋深大于3 500 m含气页岩井宏观裂缝密度是其他埋深小于3 500 m同层含气页岩的10倍。页岩有机碳含量和层理类型也影响含气页岩的裂缝密度,高总有机碳含量的条带状粉砂型和砂-泥递变型水平层理页岩裂缝密度最大。裂缝发育有利于优质页岩段形成,埋深小于3 500 m地区优质页岩段主要发育于龙一^1（1）小层;埋深大于3 500 m地区优质页岩段发育于龙一^1（1-3）小层,部分井龙一²亚段底部由于成岩收缩缝发育,也成为优质页岩段。     

川南泸州地区五峰组—龙马溪组古构造应力场及裂缝特征

川南泸州地区为深层页岩气勘探的重点区,中生代以来经历了多期构造运动,下古生界五峰组—龙马溪组深层页岩储层的裂缝主要受控于区域古构造应力场.为了探究泸州地区有利的深层页岩勘探区,以其五峰组—龙马溪组深层页岩地层为研究对象,以褶皱断裂系统、地震资料综合解释、埋深古构造图和页岩岩石力学参数测试为基础,开展了目的层燕山期Ⅲ幕(...     

四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩裂缝发育特征及其控储意义

利用岩心、测井、扫描电镜和相关样品物性分析等手段,探讨了四川盆地周缘五峰组-龙马溪组页岩裂缝类型、发育特征、分布规律及其对页岩气富集与保存的影响。结果表明：①页岩裂缝发育受沉积、成岩、构造与压力演化等因素共同影响。低角度滑脱缝与层理缝充填程度低,对储层孔隙度和渗透率均有贡献;高角度裂缝和水平层间缝通常被充填,裂缝有效性较低。低角度裂缝对高角度裂缝穿层性的调节对页岩气的富集与保存具有重要意义。②页岩微裂缝以非构造成因为主,上部低有机质高粘土层段层理缝与大尺度层间微裂缝发育程度低,小尺度粘土粒间孔缝发育,宜采用"密切割"和"高砂比"等储层改造工艺技术以提高缝网控制储量。底部硅质页岩层理缝、层间微裂缝和刚性矿物粒缘缝发育程度高,裂缝力学性质薄弱,它们与密集发育的低角度及小尺度高角度裂缝共生形成了有利的天然缝网系统。③中-浅埋深下层理缝和层间微裂缝渗透率显著高于基质,利于储层改造与页岩气的渗流。深层条件下裂缝与基质渗透率均较低且大致相当,储层渗流能力与压裂改造效果是影响深层页岩气高效开发的重要因素。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气优质储层成因机制

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是四川盆地页岩气勘探开发的重点层系,但对其储层成因机制、演化历史以及矿物成岩演化对页岩气储层形成控制作用等的认识目前尚不明晰。为此,通过岩石学、矿物学和有机地球化学等分析,结合盆地模拟和页岩气勘探开发实践,分析了四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组有机质孔隙演化历史和矿物成岩演化过程,探讨了页岩气优质储层的类型和成因机制,明确了页岩气优质储层的发育层段。研究结果表明:①该盆地五峰组—龙马溪组页岩气开发层段的岩石类型主要包括硅质页岩、含灰硅质页岩和黏土质页岩,岩石类型对页岩储集空间类型和特征具有重要的控制作用,其中硅质页岩、含灰硅质页岩的有机质孔隙最为发育,储集能力最强;②矿物成岩演化对页岩气储层的形成具有重要的控制作用,生物成因硅在早成岩阶段形成,并以微晶聚集体的形式与陆源碎屑硅、黄铁矿一起形成颗粒支撑格架,有效抑制了压实作用,保存了大量残留粒间孔隙,有利于页岩气优质储层的形成;③WF2—LM4笔石带(五峰组—龙马溪组底部)硅质页岩具有"多藻控烃源、生硅控格架、协同演化控储层"的优质储层成因机制。结论认为,WF2—LM4笔石带硅质页岩、含灰硅质页岩为页岩气优质储层的主要发育层段。     

渝东南地区黔江凹陷五峰组——龙马溪组页岩储层特征及其对含气量的影响

渝东南地区黔江凹陷五峰组—龙马溪组页岩气的勘探仍处于初级阶段,储层特征与含气性关系仍不明确,开展五峰组—龙马溪组页岩的储层特征及含气性的研究,对评价研究区页岩气资源潜力具有重要意义。通过采集该套页岩岩心样品,完成详细的储层特征分析和含气性分析测试,包括岩石薄片鉴定、X-射线衍射、TOC分析、显微组分实验、氮气吸附实验、扫描电镜实验和现场解析等,结果表明,五峰组—龙马溪组页岩以黏土—粉砂级细粒沉积为主;页岩有机碳含量为0.22%~5.31%,成熟度为1.78%~2.93%,处于高—过成熟阶段,纳米级有机孔隙发育;矿物成分中脆性矿物含量为38.4%~86.7%,黏土矿物含量为12.1%~56.5%,其中微—纳米级无机孔隙较为发育,此外微裂缝的发育也对页岩气聚集和开发提供了有利条件。五峰组—龙马溪组页岩含气量为0.07~2.81m3/t,其底部富有机质页岩的含气量超过1m3/t。综合分析认为页岩TOC值和石英含量越高、长石和绿泥石含量越低时页岩中孔隙及比表面积越大,页岩含气量越大。     

川南长宁地区龙马溪组富有机质页岩裂缝发育特征及其与含气性的关系

富有机质页岩的裂缝控制页岩气的解吸、赋存及保存,与页岩的含气性密切相关。以川南长宁地区龙马溪组富有机质页岩为研究对象,对露头、岩心以及镜下岩石薄片的裂缝发育特征进行观测,并结合岩石力学实验、测井资料,重点研究了不同类型裂缝的成因、主控因素,并深入探讨了裂缝发育特征与页岩含气性的关系。研究结果表明：①露头的宏观裂缝以高角度—直立的剪切缝为主,延伸距离短、间距小且密集;井下呈现由多期剪切缝相互交切形成的类似于"棋盘格子"的网格缝,以及高角度—直立缝与水平层理缝垂直切割的多种形态的裂缝组合;镜下观察到由构造作用、成岩作用以及有机质生烃和排烃作用所形成的多种微裂缝,岩石内部错综复杂的裂缝系统可能为早期成岩作用和晚期构造运动综合作用的结果。②这种多向的构造剪切缝受控于至少3期构造运动;富有机质硅质页岩岩相是控制该地区页岩裂缝发育的主要岩相类型,裂缝主要类型包括层理缝、网状缝、高角度缝以及斜交缝。页岩脆性处于中等水平,受泊松比影响程度较大,其埋深起主要的控制作用。③目的层主要处于脆性—延性转换带,岩石多呈现1~2条主裂缝和数条伴生微裂缝的破坏模式,其岩石的完整性能够得到有效的保证;裂缝垂向开启程度低、封堵性较好,纵向逸散风险程度低,对应较高的压力系数和含气量;龙马溪组一段Ⅰ亚段中裂缝发育段对应较高含量的有机质和脆性矿物,两者共同促进了裂缝在页岩内部的发育,由此形成良好的气体赋存空间,在一定程度上增强了页岩的含气性。     

渝东南盆缘转换带金佛斜坡常压页岩气富集模式

近期,渝东南盆缘转换带金佛斜坡新完钻的页岩气井在上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组获得高产气流,地层压力系数为1.18,实现了该地区常压页岩气勘探的重大突破。为了评价该类型页岩气藏的勘探开发潜力,以钻井、物探和试气等资料为基础,解剖金佛斜坡页岩气藏基本地质特征和页岩气富集规律,总结常压页岩气富集高产主控因素,建立页岩气富集模式,并预测该区常压页岩气勘探开发有利目标区。研究结果表明:①该区优质页岩具有生气条件好、硅质矿物含量高、储层物性好、含气量高等特征,具有较大的页岩气勘探开发潜力;②常压页岩气富集高产具有"沉积相供烃控储、构造运动控保定富、地应力场控缝控产"的"三元控气"规律;③斜坡型目的层上倾方向发育封闭性反向逆断层遮挡有利于在断下盘形成较好的保存单元,随着埋深和离剥蚀边界距离的增大,页岩气富集程度和单井产量增高。结论认为,该研究成果丰富了常压页岩气地质理论,为中国南方复杂构造区尤其是斜坡型常压页岩气勘探开发提供了支撑。     

武隆区块常压页岩气水平井分段压裂技术

渝东南武隆区块页岩气储层水平应力差较大,高角度裂缝及层理缝发育, 难以形成复杂体积裂缝,低角度裂缝较难开启,裂缝转向难度大,同时储层为常压储层,要实现经济开发难度较大。为此,在分析武隆区块常压页岩气储层压裂改造技术难点的基础上,以提高裂缝的复杂程度、增大储层改造体积为目标,以滑溜水为压裂液,通过优化射孔簇间距、射孔簇长度和簇间暂堵,提高高应力差异系数下裂缝的复杂程度;采用连续加砂工艺和优化压裂规模,提高裂缝导流能力和保证裂缝在页岩气储层中延伸,形成了适用于武隆区块常压页岩气水平井的分段压裂技术, 并在隆页2HF井进行了现场试验,压裂后产气量达9.4×104 m3/d。分析隆页2HF井压裂资料发现,应用该技术可以提高裂缝复杂程度,形成网络裂缝,提高常压页岩气单井产量,从而实现常压页岩气的经济开发。      

Study of the relationship between fractures and highly productive shale gas zones, Longmaxi Formation, Jiaoshiba area in eastern Sichuan

Shale fractures are an important factor controlling shale gas enrichment and high-productivity zones in the Longmaxi Formation, Jiaoshiba area in eastern Sichuan. Drilling results have, however, shown that the shale fracture density does not have a straightforward correlation with shale gas productivity. Based on logging data, drilling and seismic data, the relationship between shale fracture and shale gas accumulation is investigated by integrating the results of experiments and geophysical methods. The following conclusions have been drawn: (1) Tracer diffusion tests indicate that zones of fracture act as favorable channels for shale gas migration and high-angle fractures promote gas accumulation. (2) Based on the result of azimuthal anisotropy prediction, a fracture system with anisotropy strength values between 1 and 1.15 represents a moderate development of high-angle fractures, which is considered to be favorable for shale gas accumulation and high productivity, while fracture systems with anisotropy strength values larger than 1.15 indicate over-development of shale fracture, which may result in the destruction of the shale reservoir preservation conditions.     

中扬子地块西部地区结构构造与页岩气保存条件的关系

中扬子地块西部地区下古生界暗色页岩发育,为海相页岩气的富集成藏奠定了物质基础。为了查明构造对页岩气差异保存的控制作用、揭示页岩气保存的关键因素,首先精细解析该区的结构构造特征,开展构造结构模式识别与构造区带划分,研究构造的变形方式及变形强度;在此基础上,分析确定不同构造样式与页岩气保存条件的关系;进而结合构造变形与海相页岩岩相古地理特征,指出该区页岩气勘探的有利区带。研究结果表明:①该区可分为4个构造形变带,识别出限制型、弱改造型和强改造型3类前展式结构模式;②限制型位于湘鄂西北段,前展式构造不完整,发育冲断带和挤压断褶带;③弱改造型和强改造型分别位于湘鄂西和武陵山地区,具有完整的前展式构造,但前者的变形强度较弱,未经历晚期的构造叠加改造作用;④该区存在着3个构造转换带——川东断褶带与湘鄂西断褶带构造转换带、湘鄂西断褶带与武陵山断褶带构造转换带、中扬子地块露头区与盆腹区构造转换带,其中前者以齐岳山断层发生构造转换,西侧川东断褶带为隔档式褶皱,断层密度小、地层剥蚀强度小、页岩气富集于背斜和斜坡中,东侧湘鄂西断褶带为隔槽式褶皱,断层作用强、地层剥蚀强度大、页岩气富集于残留向斜中。结论认为,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气在秭归向斜、冲断—滑脱带和齐岳山断层西缘保存条件为最好;下寒武统牛蹄塘组页岩气勘探的有利区带分布于开县对冲带、挤压褶皱带、冲断—滑脱带和宜昌斜坡西侧。     

四川盆地东南缘二叠系茅口组一段页岩气藏地质特征及富集模式

四川盆地东南缘(川东南)二叠系茅口组一段(茅一段)认识程度较低,以野外露头和钻井岩心等为基础,利用矿物岩石学、地球化学、普通薄片和氩离子抛光扫描电镜等实验分析资料,结合测井和地震属性预测技术,开展沉积相、烃源岩、储层物性及储集类型等研究,明确了茅一段页岩气地质特征及成藏富集模式。主要得到3点认识：①茅一段处于碳酸盐岩台地较深水外缓坡相,主要发育深灰色-灰黑色炭质泥岩、灰质泥岩、泥质灰岩和生屑灰岩4种岩性,炭质泥岩和灰质泥岩具有较高TOC(0.5%~5.1%),适中的热演化程度(R_o2.0%~2.3%),具备良好的烃源基础,为新类型非典型性页岩气;②茅一段发育有机质孔、溶蚀孔、粒缘缝和收缩缝等储集空间类型,形成“孔-缝-网”储集复合体,其中炭质泥岩和灰质泥岩主要发育有机质孔、粘土矿物收缩缝和层理缝,泥质灰岩和生屑灰岩主要发育溶蚀孔、粒缘缝、收缩缝和高角度缝;③茅一段页岩气具有“源储一体、连片分布、构造-裂缝双重控藏”的成藏富集模式,研究区茅一段连续分布面积超过7 000 km²,地质资源量超5 000×10⁸ m³,页岩气资源潜力大。研究成果对提高川东南地区新类型页岩气地质认识,指导页岩气勘探具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地榆林－神木地区上古生界裂缝和断层分布及其对天然气富集区的影响

鄂尔多斯盆地东部榆林-神木地区上古生界发育了断层和3种类型的裂缝.裂缝类型有区域构造缝、水平缝（包括层理缝与缝合线）和成岩缝,其中,区域构造缝主要呈北东向分布,在上古生界各层位均发育,缝合线在山2段中下部和太原组灰岩中都可见到,层理缝仅见于山西组山2段中下部,成岩缝仅见于石千峰组千5段.断层为逆断层,断穿了上古生界下部气藏的区域盖层和烃源岩.裂缝和断层分布对研究区重点勘探层位山2段、盒8段和千5段的天然气富集起到了重要作用：伴生的层理缝和缝合线的分布控制了山2段天然气富集区;区域构造缝的分布促进了盒8段天然气的富集;而千5段天然气的富集则依赖于本区断穿上石盒子组的断层和区域构造缝的分布.图6表2参29