川南地区五峰组-龙马溪组下段页岩岩相特征及演化序列差异性成因

为了厘清四川盆地南部地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下段海相页岩岩相的时空分布特征,分析其对页岩气平面有利区选择、纵向甜层评价及优选的关系,基于岩心、岩石薄片、Ｘ射线衍射、ECS元素测井、主量／微量元素等资料,利用页岩岩矿三端元法和三级命名方法,对该区五峰组-龙马溪组下段页岩岩相进行划分,并分析了不同地区的岩相演化序列及其差异性成因。研究结果表明：①五峰组-龙马溪组下段发育硅质页岩、钙质-黏土质-硅质页岩、黏土质硅质页岩、硅质黏土质页岩、钙质黏土质页岩、含钙黏土页岩和黏土页岩共7种岩相;②具有3种页岩岩相演化序列,其中威远地区为富硅富钙页岩-黏土页岩型,永川地区为硅质页岩-黏土页岩型,林滩场地区则为硅质页岩-钙质页岩型;③该区页岩岩相演化序列的差异性主要受控于古地貌、沉积环境、陆源碎屑物质供给。结论认为,盆内五峰组-龙马溪组下段页岩岩相序列的厚度、有机质丰度、可压裂性均优于盆缘,硅质页岩、钙质-黏土质-硅质页岩发育的2～31小层为纵向甜点层,该研究成果对于该区页岩气勘探选区、有利目标评价及压裂设计方案的优化都具有重要的指导意义。     

四川盆地涪陵气田五峰组—龙马溪组页岩优势岩相

以四川盆地涪陵气田主力产层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用改进的硅质矿物-碳酸盐矿物-黏土矿物三端元图解,对其页岩岩相类型进行精细划分。涪陵气田五峰组—龙马溪组页岩主要发育8种岩相:硅质页岩相(S)、混合硅质页岩相(S-2)、含黏土硅质页岩相(S-3)、含灰/硅混合质页岩相(M-1)、含黏土/硅混合质页岩相(M-2)、混合质页岩相(M)、含硅黏土质页岩相(CM-1)和含黏土/灰混合质页岩相(M-3)。将优势岩相定义为页岩的含气量达到特定工业标准的岩相,结合研究区开发现状,划分出2类优势岩相,即含气量大于4.0 m3/t评为Ⅰ类(特优),含气量在2.0~4.0 m3/t评为Ⅱ类(优)。筛选出有机质丰度、硅质矿物含量、黏土矿物含量3项参数与含气量作相关性分析,建立了五峰组—龙马溪组一段页岩优势岩相的分级标准,确定了研究区混合硅质页岩相(S-2)、含黏土硅质页岩相(S-3)为Ⅰ类优势岩相,含黏土/硅混合质页岩相(M-2)为Ⅱ类优势岩相。页岩优势岩相分级标准可为其他区块页岩气评价提供参考。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩岩相及储集空间特征

以四川盆地东南缘奥陶纪末至志留纪初的深水沉积五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,在野外剖面考察和岩石薄片鉴定的基础上,通过电子显微镜观察、矿物含量分析等,剖析五峰组—龙马溪组页岩的矿物学特征、岩相特征和储集空间类型,并讨论页岩储集性能的控制因素。研究区页岩矿物成分以碎屑石英和黏土矿物为主,含有长石、方解石、白云石、黄铁矿等;存在炭质页岩、硅质页岩、粉砂质页岩、钙质页岩和普通页岩等5种岩相;发育构造张裂缝、构造剪裂缝、层间页理缝、黄铁矿孔隙、黏土矿物晶间微孔及微裂缝、石英颗粒边缘微裂缝和有机质孔隙等7种页岩气储集空间。储集空间发育主要受矿物成分、岩相类型、有机碳含量、有机质成熟度以及成岩作用的影响。     

渝东北万州地区五峰组-龙马溪组页岩气储层特征

基于岩石薄片鉴定、岩石矿物含量分析、扫描电镜分析、物性分析、地球化学分析等手段,对五峰组-龙马溪组泥页岩的岩相学、矿物学和储集空间类型等进行详细地分析。结果表明,万州地区龙马溪组和五峰组灰黑色-黑色炭质泥岩均为Ⅰ型干酪根,镜质体反射率显示其以生成干气为主。其矿物成分主要包括原生矿物石英及次生黏土矿物中的伊利石和伊蒙混层。研究区目的层储集空间以纳米级有机质孔、黏土矿物间微孔为主,孔径主要为中孔,物性条件较好,是有利的页岩油气勘探目的层系。     

四川盆地南缘上奥陶统五峰组—下志留统 龙马溪组页岩矿物组成与脆性特征

通过X射线全岩衍射、光学薄片鉴定及扫描电镜等技术手段,对四川盆地南缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩野外露头及新钻井岩心样品进行测试分析。结果表明,五峰组—龙马溪组页岩矿物组分以石英和粘土矿物为主,其次为方解石和白云石,还有少量的钾长石、斜长石和黄铁矿。其中石英以陆源碎屑来源为主,部分为生物成因;伊利石与绿泥石组合是粘土矿物的特征组合类型;方解石和白云石多以亮晶胶结物和裂缝填充物的形式存在。以矿物组分为依据,将五峰组—龙马溪组页岩划分为富石英页岩、富粘土页岩及富碳酸盐页岩3类端元岩相,每类岩相在矿物组成、结构、构造及沉积背景等方面均表现出不同特征。经计算该页岩脆性指数为0.36~0.74,平均为0.51,表明该套页岩具备良好的脆性与可压裂性,有利于页岩气的开采。其中,底部页岩石英含量高,脆性指数大且富含有机质,有利于页岩气富集与储层压裂改造,是研究区页岩气勘探开发的重点层位。     

中扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气储层及含气性特征

中扬子地区是中国南方重要含油气区域之一,五峰组—龙马溪组泥页岩在中扬子地区广泛发育,且湘鄂西地区钻遇五峰组—龙马溪组泥页岩的钻井中具有良好的天然气显示。在北美页岩气成功商业开采和我国积极寻找页岩气有利区并争取取得页岩气勘探突破的背景下,现阶段开展页岩气储层和含气性特征等基础研究对指导我国页岩气勘探开发具有重要的现实意义。以中扬子地区深水海相沉积的五峰组—龙马溪组泥页岩为研究对象,在野外剖面和岩心观察的基础上,通过岩石薄片鉴定、矿物含量分析、扫描电镜、物性分析、有机地球化学分析和现场解析等手段,剖析了五峰组—龙马溪组泥页岩的岩相、矿物学特征、储集空间类型和含气性特征。结果表明研究区五峰组—龙马溪组页岩层系主要由泥页岩、硅质泥页岩、笔石泥页岩、炭质泥页岩和粉砂质泥页岩等岩相组成;矿物成分以石英矿物和黏土矿物为主;识别出基质孔、有机质孔、溶蚀孔和微裂缝4种储集空间类型;游离气量和吸附气量范围分别为0.09～0.17m³/t和0.20～0.84m³/t,控制其大小的分别为总孔隙度和有机碳含量,总含气量范围为0.29～1.01m³/t。根据页岩气界定标准认为五峰组—龙马溪组页岩气有利区位于恩施—彭水一带,估算其地质资源     

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。     

川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩脆性特征

脆性是页岩气储层地质评价的重要内容。以露头和钻井资料为基础,提出基于“石英、白云石和黄铁矿”3种矿物的脆性指数计算方法,并结合弹性参数脆性指数法对川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩脆性特征进行了定量评价;在此基础上着重分析了脆性指数与矿物组成和有机碳含量的相关性;应用“矿物三端元+沉积微相”法,在有利岩相研究的基础上,综合页岩脆性特征对研究区“甜点层”进行了进一步的优选。结果表明：研究区五峰组—龙马溪组底部厚度约30~40m的页岩段脆性最好,矿物脆性指数达50%~75%,杨氏模量平均为37.84GPa,泊松比平均为0.19,弹性参数脆性指数平均为61%,且自下而上脆性变差;脆性指数与矿物组成和有机碳含量的相关性显著,反映了沉积环境对页岩脆性特征的重要影响;长宁地区的“甜点层”为深水陆棚发育的硅质页岩相和钙质硅质混合页岩相,平均脆性指数大于50%,平均有机碳含量大于3%,分布于五峰组至鲁丹阶中下部,累计厚度约为42m。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩储层纳米孔隙发育特征及其控制因素——以四川盆地南部长宁双河剖面为例

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩是四川盆地南部页岩气勘探开发的主要目的层之一。以川南长宁双河剖面为例,对该剖面41个露头样品进行了有机碳、矿物组成、二氧化碳和氮气吸附以及扫描电镜观测等分析测试,系统研究了奥陶系宝塔组灰岩和五峰组页岩以及下志留统龙马溪组页岩纳米孔隙发育特征,探讨了影响纳米孔隙发育的主要因素。五峰组—龙马溪组页岩富含有机质,矿物组成以生物成因石英和碳酸盐矿物为主,黏土矿物次之,含少量长石。五峰组—龙马溪组页岩纳米孔隙以狭缝型为主,孔径主要分布在0.3~0.9 nm、40~50 nm和100~200 nm之间,以有机孔为主,其次为矿物基质孔。纳米孔隙发育主要受有机碳、石英和碳酸盐矿物含量控制,主要表现为总孔体积与TOC和石英含量显著正相关,与碳酸盐矿物含量显著负相关,与黏土矿物和长石含量相关性不大,这表明五峰组—龙马溪组页岩内有机孔占据主导地位;奥陶系宝塔组碳酸盐矿物含量高,纳米孔隙极不发育,是上覆五峰组—龙马溪组页岩储层的良好封闭层。      

基于岩石物理分析的页岩脆性矿物优选

基于页岩矿物成分的页岩脆性评价方法,由于对页岩脆性矿物的认识差异,导致脆性指数的模型也有较大差异。文章通过对龙马溪组页岩矿物分析,认为石英、碳酸盐类矿物与铁矿石类矿物为脆性矿物,长石与黏土类矿物为塑性矿物,并提出了新的页岩脆性评价模型。     

四川盆地及周缘上奥陶统五峰组岩相特征

上奥陶统五峰组分为页岩段和观音桥段。对比分析四川盆地及周缘五峰组页岩气钻井岩心以及测试数据,根据岩心和全岩矿物组分特征,以硅质矿物(石英)、黏土矿物和碳酸盐矿物为三端元,进行岩相划分。页岩段可识别出4种岩相类型:硅质页岩、含黏土硅质页岩、含灰硅质页岩以及含灰黏土质页岩;观音桥段发育含介壳泥质灰岩。页岩气钻井实测数据表明,页岩段4类页岩岩相品质(有机碳含量、脆性矿物含量以及含气量)差异较大,硅质页岩品质最优,含灰黏土质页岩品质最差。页岩段岩相类型以及观音桥段分布特征受控于沉积环境。川南永川地区等相对浅水的区域页岩厚度较大,但是硅质页岩厚度较小,页岩段整体品质较差,不建议作为水平井靶窗;川南威远地区受古陆和古地形影响,硅质页岩厚度较小,也不建议作为水平井靶窗;川东南焦石坝、武隆、丁山以及南川地区硅质页岩厚度超过4 m,可作为水平井靶窗。     

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。     

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。      

四川盆地涪陵页岩气田五峰-龙马溪组岩矿纵向差异性研究——以JYA井为例

涪陵页岩气田是我国首个实现商业开发的大型页岩气田。通过对涪陵焦石坝区块JYA井五峰组-龙马溪组龙一段页岩开展岩石薄片和氩离子抛光扫描电镜观察,并结合全岩黏土X衍射、有机碳含量等分析测试,探究了该气田五峰组-龙马溪组龙一段页岩纵向上的矿物成分及含量的变化特征,明确了该套页岩主要成分为石英和黏土矿物,其次为长石和碳酸盐,以及少量的黄铁矿;其中石英和黏土矿物达70%以上,自下而上石英、长石及黄铁矿含量逐渐减少,黏土矿物含量逐渐增加。结合页岩矿物纵向上的差异性变化,探讨了其对页岩储集性、含气性和可压性的影响,明确了纵向上随着生物成因硅质含量增加,黏土矿物含量的减少,页岩自上而下呈现出有机质含量增加,有机质孔发育,页岩储集性能变好,页岩含气量增加的趋势;同时随着脆性矿物含量的增加,页岩的可压性也逐渐增强。      

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。      

川南龙马溪组页岩孔隙分形特征

以川南长宁—兴文地区龙马溪组页岩为对象,基于压汞实验测试结果研究其分形特征。对压汞法实验结果进行分析,采用Menger海绵模型和基于热力学关系的分形模型,计算得到川南地区龙马溪组页岩的分形维数。研究结果表明基于热力学关系的分形模型比较恰当地反应了川南长宁—兴文地区龙马溪组页岩的孔隙结构;龙溪组页岩具有明显的分形特征及较大的分形维数,分形维数在2．9337～2．9941;页岩孔隙的分形维数与TOC含量、脆性矿物含量呈正相关,而与黏土矿物含量、碳酸盐岩含量及长石呈负相关,其中黏土矿物中高岭石和绿泥石、碳酸盐岩中方解石及脆性矿物的石英对页岩孔隙结构分布特征影响较大。     

焦石坝地区五峰组-龙马溪组一段页岩岩相展布特征及发育主控因素

页岩岩相展布及发育主控因素研究是页岩气勘探开发地质评价的基础性工作。基于岩心、岩石薄片、阴极发光、全岩X射线衍射、ECS元素测井、主量/微量元素等资料,运用岩矿三端元法和页岩岩性分级命名方法,识别出了焦石坝地区五峰组-龙马溪组一段海相页岩发育的3大类、8亚类页岩岩相,并揭示了页岩岩相的时空展布规律及发育主控因素。研究区海相页岩垂向演化具有三分性特征,自下至上依次发育有硅质类页岩、混合类页岩和黏土类页岩;页岩横向展布具有南北差异性特征,北部页岩岩相变化较快,其中混合类页岩发育厚度显著大于南部,而南部硅质类页岩岩相厚度相对较大。页岩岩相差异性特征受控于特殊沉积地质事件,其中硅质类页岩发育在一定程度上受控于奥陶纪-志留纪全球性火山事件,混合类页岩受底流作用影响显著,而黏土类页岩主要受陆源碎屑物质供给作用影响。     

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。     

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。     

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。