赣西北下寒武统页岩气成藏条件及资源潜力

页岩气具有独特的成藏机理,需要特殊的成藏地质条件,主要受控于泥页岩厚度、有机质含量、有机质热成熟度、储层矿物岩石组分等因素。对赣西北地区地质调查和样品分析认为,该区下寒武统黑色泥页岩厚度较大,厚度可达400m;有机质丰度高,TOC含量为1.37%～4.93%,平均为2.87%;热演化程度高,Ro平均为2.9%;含气量较高,泥页岩含气量达 2.0m3/t;脆性矿物含量高达 45%～72%;埋藏深度适中,泥页岩储层裂缝及微孔隙发育,有机质类型以 II—III 型为主,具有良好的页岩气藏地质条件,下寒武统王音铺组和观音堂组是最有利的勘探层位,并初步预测该区页岩气资源量可达 2.6×1012m3,具有良好的勘探开发前景。     

上扬子地区下寒武统页岩气资源潜力

上扬子地区下寒武统普遍发育黑色泥页岩,这套黑色泥页岩是早寒武世早期全球性海平面上升时,在上扬子地区形成区域性深水滞留缺氧的陆棚到斜坡环境沉积的,其岩性为黑色碳质页岩、黑色硅质页岩、石煤及深灰色粉砂质页岩。泥页岩有机碳含量高,最高达到12%,在剖面上有机碳含量由下向上逐渐减小,高有机质含量泥页岩主要分布在剖面下部。在空间上富含有机质的厚层泥页岩分布在川西南—黔北、渝东—湘鄂西和川东北,为泥页岩勘探最有潜力的地区。     

赣西北九瑞区块王音铺组页岩气成藏条件

根据赣西北九瑞区块下寒武统王音铺组黑色页岩实测剖面、地表样品的测试等资料,对研究区下寒武统王音铺组页岩的分布与沉积特征、地球化学特征、储层特征和页岩气保存条件等进行分析。结果表明：赣西北九瑞区块下寒武统页岩分布较广泛,沉积厚度较大,可达５０～１５０ ｍ,主要为深水陆棚相沉积;页岩的有机质丰度高,ＴＯＣ 含量高达２􀆰 ０％以上,有机质类型主要为Ｉ 型,成熟度高,达到过高成熟度阶段;页岩中脆性矿物含量高,以石英为主,黏土矿物含量中等,主要为伊利石。等温吸附实验测试页岩的吸附气含量平均为３􀆰 ２１ ｍ３ ／ ｔ。采用信息叠合法,初选瑞昌-九江一带为该区页岩气有利勘探区,采用体积法计算该区页岩气总资源量为０. ９３×１０１２ ～１.８５×１０１２ｍ３,显示出研究区具有很好的页岩气资源潜力。     

下扬子地区寒武系页岩气成藏条件分析与资源潜力评价

下扬子地区寒武系为海相沉积地层,分布面积达13×10⁴ km²,其中下寒武统荷塘组（幕府山组）发育黑色碳质泥岩,厚度达276 m,有机碳含量为0.25%~23.52%,平均含量为4.54%,有机质类型以Ⅰ型为主,页岩气成藏条件十分有利。该区下寒武统地层经历了加里东、华力西、印支、燕山和喜马拉雅期的构造运动及岩浆活动的改造,个别地段已经成为变质岩的一部分;很多地区荷塘组碳质泥岩演化程度较高,镜质体反射率（R_o）最大可达6.32%,完全处于过成熟阶段。该区荷塘组上覆地层较厚,但受构造影响,荷塘组地层埋藏深度变化较大。综合荷塘组碳质泥岩的厚度、埋深、有机碳含量和镜质体反射率等4个方面的指标,开展了下扬子地区寒武系地层的页岩气地质调查和潜力评价,共划分出3个页岩气远景目标区,分布于江西上饶-浙江桐庐、江苏扬州和安徽全椒等地,估算资源量为288 944.4×10⁸ m³。     

黔南下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件及勘探前景分析

黔南下寒武统牛蹄塘组平面上整体表现为北西-南东向沉积环境逐渐变深,页岩气有利沉积相为深水陆棚-深水盆地。通过地表剖面及调查井采样测试分析,认为黔南下寒武统牛蹄塘组具有Ⅰ型干酪根特征,有机碳含量高,热演化程度高,且渗透率极低,微裂缝发育,具有形成页岩气藏的基本地质条件。通过有利区评价参数分析,进一步优选出三个页岩气勘探有利区,即麻江-英平有利区,福泉有利区,谷硐有利区。     

川南下寒武统筇竹寺组页岩气形成条件及资源潜力

利用四川盆地南部地区最新钻探的井下资料、周边露头地质调查资料及大量样品的分析测试结果,从富有机质页岩区域展布、地球化学特征、岩石储集特征、含气性等方面研究川南地区下寒武统筇竹寺组页岩气形成条件与资源前景。研究区筇竹寺组有机质含量高(TOC值为0.55%～25.70%,平均值大于2%),页岩有效厚度大(黑色页岩厚60～300 m),脆性矿物含量较高(大于40%),页岩中发育丰富的纳米—微米级孔隙和微裂缝,含气量高(页岩含气量0.27～6.02 m3/t,平均1.90 m3/t),有利于页岩气的形成与富集。钻井过程中筇竹寺组气显示频繁并获得了工业性突破,是目前中国最有利的页岩气勘探开发层系之一,综合对比研究认为威远、叙永—筠连地区是研究区内筇竹寺组页岩气勘探开发最有利的地区。图4参23     

黔中隆起及邻区下寒武统页岩气成藏特殊性分析

黔中隆起及邻区下寒武统牛蹄塘组页岩厚度大、有机碳含量高、热演化程度高、脆性矿物含量高,具备页岩气成藏的基本地质条件,但经过多年页岩气勘探实践,至今未取得实质性突破,主要受页岩气成藏条件的特殊性控制。在系统分析野外剖面以及黄页1井、龙页1井、丁山1井等资料的基础上,重点开展沉积相、页岩分布、有机碳含量、热演化程度等页岩基本地质特征和储集类型、储集物性及页岩含气性等页岩储层特征的研究,认为页岩气成藏条件特殊性主要表现在2个方面：（1）页岩热演化程度的特殊性,生烃、排烃历史复杂,热演化程度高,不利于页岩气的赋存和富集;（2）储层特殊性,热演化史复杂、成岩作用强导致页岩孔隙度较低,尤其有机孔发育少且孔径较小,页岩储集性差。在此基础上,制定了页岩气选区评价参数标准,评价了页岩气富集有利区。初步明确了黔南坳陷黄平地区具有构造相对稳定、页岩埋深适中、有机质热演化程度相对较低、保存条件较好及含气性好等特征,勘探风险程度相对较低,是黔中隆起及邻区页岩气勘探突破的Ⅰ类有利地区;黔西地区由于成熟度较高,是探索高热演化条件下页岩气藏的Ⅱ类有利区。     

四川盆地及其周缘下寒武统页岩气聚集条件

在对重庆市秀山县溶溪和四川省南江县小两等15处下寒武统黑色页岩的露头观察和取样分析基础上,研究了四川盆地及其周缘下寒武统黑色页岩的沉积相、分布、有机质类型及含量、成熟度、孔隙度和含气量等页岩气聚集条件。与美国主要产气页岩相比,这些页岩具有厚度大、有机碳含量高、成熟度高和含气量高等特点,具备页岩气藏发育的良好地质条件。四川盆地及其周缘下寒武统页岩气藏最有利发育区位于川南-黔北-黔中、鄂西-渝东和川东北地区,并分析了各有利区的泥岩、页岩具体指标。根据实测含气量,采用体积法计算研究区下寒武统页岩气资源量为（3.3~11.4）×10¹² m³,中值为7.4×10¹² m³。     

四川盆地及周缘下寒武统页岩气成藏主控因素与勘探方向

运用最新的页岩气勘探理论及模拟实验结果,对四川盆地及周缘地区下寒武统页岩气成藏基本地质条件及主控因素进行了研究。该区下寒武统暗色泥页岩发育,可划分为"被动陆缘型"和"拉张槽型"2种类型。前者具有品质好、厚度巨大、分布范围广等特点,页岩气成藏物质基础条件优越,但底板条件差,构造变形强烈,页岩气保存条件受到挑战;后者达到了基本烃源岩标准,虽单层厚度薄,但具有纵向发育层段多、顶底板条件良好、构造变形弱等特点。高演化程度影响了暗色泥页岩的含气性,不利于页岩气富集成藏;顶底板条件是页岩气气藏早期形成的前提;构造条件是页岩气藏后期得以保存的关键。勘探有利区为盆内绵阳—乐至—隆昌—长宁地区及周缘城口—巫溪、鄂西宜恩—鹤峰、湘西花垣—张家界、贵州镇远等地区。     

威远地区筇竹寺组页岩气成藏条件分析

利用威远地区筇竹寺组黑色页岩野外露头剖面实测资料及钻井岩心样品分析化验结果,从富有机质页岩的沉积展布特征、地球化学特征、岩石物性特征及页岩气保存条件等方面对川南威远地区下寒武统筇竹寺组页岩气的形成条件进行分析。结果表明:研究区筇竹寺组页岩沉积厚度较大,为200 m~300 m;有机质丰度高,平均为2.15%,成熟度较高,达到过成熟阶段,有机质类型以Ⅰ型为主,Ⅱ_1为辅;页岩中脆性矿物含量较高,以石英长石为主,黏土矿物含量中等,以伊利石为主,有利于页岩气的形成与富集。     

皖南地区荷塘组页岩气成藏条件及有利区预测

通过野外实地观察、样品采集及系列实验分析发现,皖南下扬子区下寒武统荷塘组页岩在研究区内分布广泛,沉积厚度大(约60~360 m),有机质丰度高(达0.5%~7.2%),热演化程度较高(Ro为2.0%~5.5%),达高-过成熟阶段晚期,具有较好的生烃潜力;储集层孔隙度平均为0.716%,为游离气提供了一定的储存空间,等温吸附实验测得吸附气含量平均为0.443 cm3/g,表明研究区页岩具有较强的吸附能力。通过综合研究认为,石台—黟县—泾县—宁国一带为今后的有利勘探区,分布面积约9 100 km2.     

贵州地区下寒武统牛蹄塘组页岩气潜力分析

贵州地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩分布区域较广,厚度大,有机碳含量高,成生于缺氧的闭塞滞留海洋环境。牛蹄塘组页岩气资源量约为1 960×108 m3. 虽然经历多次构造运动和热事件,导致贵州地区牛蹄塘组黑色页岩产状复杂、局部微变质,但仍应具有一定的页岩气资源潜力。在未来的页岩气勘探、开发中,应将其与常规以及致密碎屑岩、碳酸盐岩油气藏等一并考虑。     

页岩气成藏特点及勘探选区条件

中国页岩气勘探尚属于早期阶段,对页岩气成藏的认识还不够深入,页岩气的资源评价亦处于薄弱环节.通过北美与四川盆地页岩气的对比可知,与常规天然气相比,页岩气的成藏条件只需要物源条件、储集条件、初次运移条件及保存条件,没有二次运移和圈闭条件的要求.页岩气具有3个典型的成藏特征,即独特的成因特征、气源生产力特征和赋存特征.基于页岩气成藏条件和成藏特征的分析,综合考虑地质状况、经济效益和环境影响等多方面的因素,建立了页岩气勘探开发的选区指标,以此为页岩气资源评价服务.     

四川盆地下寒武统九老洞组页岩气勘探

四川盆地下寒武统九老洞组岩性主要为暗色页岩夹粉、细砂岩等,特别是盆地西部厚度大、有机质丰富、生气强度大,以往一直都只认为是一很好的生油层。近年来由于页岩气理念的引入,开始认识到页岩既是生油层,也是储层,有粉、细砂岩、甚至砂岩夹层的参与,可使已生成的天然气在气源层就近聚集成藏。经过对全盆地九老洞组泥页岩在以往研究的基础上,进一步研究其天然气的形成与演化、运移和成藏后,认为勘探的有利区块主要是威远区块,其生气强度达230×108m3/km2,紧邻其下的震旦系灯影组也是一生油层并不断地供应其天然气,且其上覆间接盖层奥陶系—志留系的泥页岩封盖良好。其次是盆地北部川陕边境的南江区块,生气强度达(30～60)×108m3/km2,该区块地面已出露九老洞组岩层,其最大特点是埋藏浅,投资小,既省人力、物力和时间,而且验证也快。     

中上扬子地区下寒武统富有机质页岩吸水特征及对页岩气勘探的指示意义

以中上扬子地区下寒武统富有机质页岩为研究对象,分别选取位于寒武系页岩气勘探突破区的湖北宜昌和四川威远2个地区的3个钻井/露头剖面（宜昌WPZK001井剖面、长阳露头剖面和威远W001?4井剖面）和目前勘探失利区的2个典型剖面（贵州开阳剖面和重庆酉阳剖面）共37件样品,开展岩石小柱体的吸水实验,并与四川盆地志留系龙马溪组富有机质页岩进行对比研究。结果表明：寒武系页岩气勘探突破区的下寒武统水井沱组/筇竹寺组富有机质页岩与四川盆地志留系龙马溪组富有机质页岩相似,其饱和吸水量主要受有机碳含量和石英含量的控制,表现出较好的正相关关系,而寒武系页岩气勘探失利区的下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩的饱和吸水量则与黏土矿物和碳酸盐矿物含量表现出弱的正相关关系,与有机碳含量和石英含量均无明显相关关系。这不仅指示了研究区下寒武统富有机质页岩发育孔隙网络特征,特别是有机质孔隙的发育,存在显著差异,同时也为从富有机质页岩矿物组成及其成因来源与孔隙发育耦合机制方面来探讨寒武系页岩含气性变化提供了新的研究思路。     

皖南地区下寒武统页岩气成藏地质条件

以野外剖面观测和室内薄片及扫描电镜分析为基础,结合地质与钻井等资料,提出皖南地区下寒武统沉积相的具体划分方案。认为盆地相的深水还原环境是形成页岩气藏的最佳相带,而碳酸盐缓坡不利于页岩气勘探;对储层贡献最大的储集空间类型为裂缝,其次为次生溶蚀微孔,而晶间孔相对不发育,对储层的贡献则十分有限。从富含有机质页岩的空间展布、地化特征、保存条件等方面出发,采用页岩气目标优选评价综合分析方法,对皖南地区下寒武统页岩气成藏条件进行了研究,着重定量评价了页岩厚度、有机碳含量、镜质体反射率、脆性矿物含量等指标。皖南地区下寒武统页岩平均厚度大于50 m,石台县-南陵县一带达页岩厚度最大值为200～600 m;有机碳含量较高,平均值达2.37%;镜质体反射率平均值大于2%,页岩气藏处于干酪根裂解气的成熟-高熟阶段;脆性矿物含量较高,平均值为46.89%,有利于压裂形成网络裂缝。通过与美国主要页岩气藏的地化参数进行对比分析,认为皖南地区下寒武统页岩具备非常优越的页岩气成藏条件,可选为我国非常规能源首选的有利区之一。     

黔北地区海相页岩气保存条件——以贵州岑巩区块下寒武统牛蹄塘组为例

中国南方地区发育多套海相富有机质页岩,页岩气资源丰富,但与北美地区相比,具有形成时代老、热演化程度高、构造期次多、构造变形复杂、地应力状态与地表条件复杂及保存条件差异大等特点。与已获得突破的龙马溪组相比,下寒武统牛蹄塘组形成时代更老,储层特殊性与复杂性更大,对保存条件要求更高。为此,针对南方复杂构造区特殊地质条件,以贵州岑巩区块牛蹄塘组为例,通过地震资料精细解释与构造演化分析,结合物质基础、顶底板与区域盖层、天然气组分、地层水条件、地层压力等因素对页岩气保存条件进行了研究。结果表明,以断裂和剥蚀为主的后期改造是页岩气散失的根本原因。研究区构造演化具有“早期小幅抬升,长期相对稳定,后期强烈改造”的特点。区内北东-北北东向隔槽式褶皱、高角度逆冲与走滑断裂发育,中部宽缓构造部位断裂较少,埋深适中,保存条件较好。天然气组分与地层水特征表明,优良的顶、底板与区域盖层有效减缓了页岩气的散失与地层水的侵入。最后,提出了页岩气构造保存条件评价指标体系,并对研究区构造保存有利区进行了优选。     

湘西北复杂构造区下寒武统页岩含气性及主控因素分析——以慈页1井为例

我国南方地区广泛发育厚度大、有机质含量高的下寒武统海相页岩,但影响页岩含气性的主控因素仍不明确。湘西北复杂构造区下寒武统牛蹄塘组页岩沉积厚度大且埋深适中,在优选出的慈利景龙桥向斜内钻探的页岩气参数井——慈页1井,富有机质泥页岩厚度为149 m,对岩心进行取样,并开展了总有机碳含量、镜质体反射率、矿物成分、储集物性等测试分析,揭示了牛蹄塘组页岩总有机碳质量分数平均为4.83%,底部总有机碳质量分数大于3.0%的连续优质页岩厚达37 m,页岩镜质体反射率（R_o）平均为3.28%。采用岩心直接解吸法测得牛蹄塘组页岩总含气质量体积为0.859 m³/t,天然气成分中甲烷质量分数平均为78.23%。通过分析湘西北慈利地区构造演化特征,并将慈页1井与周边钻遇的下寒武统页岩钻井关键参数进行对比,阐明影响湘西北地区下寒武统页岩含气性的主控因素为构造保存条件和页岩演化程度。南方雪峰山隆起、黄陵背斜和汉南古陆等古隆起周缘基底稳定,构造保存条件较好,页岩成熟度相对较低,是未来复杂构造区页岩气勘探的重点地区。     

黔北地区构造特征与下寒武统页岩气储层裂缝研究

裂缝发育程度是页岩气储层的主控因素之一,而裂缝的形成与构造特征密切相关。在对黔北地区构造特征分析的基础上,对该区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩地层的裂缝特征及分布进行了研究。认为黔北地区褶皱、断裂发育复杂,褶皱整体以隔槽式为主,断裂是在多个走向断裂体系相互切割、联合下形成的,各断裂体系的主形成期具有差异性;构造裂缝是下寒武统黑色页岩层段的主要裂缝类型,而且以水平缝与低角度缝所占比例大。裂缝发育区的分布主要受到断裂带的控制,其中以北东向和北北东向断裂体系的控制作用最为显著,裂缝发育区多位于断裂带的末端、拐点处、不同走向断裂带相交处和相同走向的断层夹持带等应力集中部位。其次,在背斜的高陡部位,也有利于裂缝的形成。     

上扬子区下寒武统筇竹寺组页岩气成藏条件

页岩气是未来中国天然气储量增长重要的和现实的可接替新领域。利用中国上扬子地区下寒武统筇竹寺组黑色页岩的地质、钻井气显示以及有关地化分析数据,剖析了该区页岩气藏形成地质条件,认为上扬子区下寒武统筇竹寺组黑色页岩发育且区域分布稳定,并呈现出川南、黔北及湘鄂西３个与“海湾体系”密切相关的“优质源岩”分布区,是页岩气成藏最有利的地区;威远及黔西北毕节-大方一带在勘探震旦系灯影组气藏过程中,钻至下寒武统筇竹寺组页岩中普遍见气侵、井涌等不同级别的气显示,部分黑色页岩层段密闭取心测试含有低-中等商业性吸附气含量（0.4～0.83 m³/t）,尤其是威远地区九老洞组页岩中含气显示分布特点表明其不受气水边界及构造因素控制,而与有效页岩分布密切相关。综合研究后认为川南、黔北可作为中国页岩气藏近期突破的重要选区。