涪陵焦石坝地区五峰组-龙马溪组含气页岩岩相划分——以JY11-4井为例

针对目前焦石坝地区海相页岩气勘探开发需要,以JY11-4井岩心资料为基础,通过电子显微镜观察、矿物组分及有机碳含量分析,研究区五峰组-龙马溪组页岩矿物组分以石英和粘土矿物成分为主,含有长石、方解石、白云石、黄铁矿等,有机碳含量0.55%~5.89%,具有自上而下逐渐增加趋势,结合U、TH测井解释结果,剖析五峰组-龙马溪组页岩岩相特征,划分为低有机质贫硅页岩相、中等有机质贫硅页岩相、低有机质富硅页岩相、中等有机质富硅页岩相和富有机质富硅页岩相等5种岩相,其中富有机质富硅页岩相为页岩气勘探开发最有利页岩相,对南方海相页岩气的勘探开发具有重要指导作用。     

中国页岩气资源潜力、分布及特点

介绍了中国页岩气的资源潜力,分析了中国页岩的地史和空间分布,对比了中国三大类富有机质页岩的特征及中国页岩气与北美的差异。我国页岩气地质资源量介于80.45×1012~144.50×1012m3,可采资源量介于11.50×1012~36.10×1012m3。在中国多旋回构造与多沉积环境演化的过程中形成了从中元古界串岭沟组到渐新统东营组的多套复杂的页岩沉积。其中,海相页岩主要形成于早古生代时期,主要分布在中下扬子区、四川盆地及周边为主的南方地区和塔里木盆地为主的中西部地区,资源潜力最大,成藏条件优越,层系上以筇竹寺组和五峰组—龙马溪组及其相当层位为重点;海陆交互页岩主要发育于晚古生代,以准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地等中西部沉积盆地的石炭系—二叠系和南方地区的二叠系,以太原组、山西组、龙潭组为重点层系,资源潜力和成藏条件次于海相页岩;陆相页岩则形成中、新生代,分布于鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、四川盆地等沉积盆地,以延长组、青山口组、沙河街组和三叠系-侏罗系为重点层系,资源潜力和成藏条件最差。     

海陆过渡相页岩含气性及气体地球化学特征——以鄂尔多斯盆地山西组页岩为例

鄂尔多斯盆地二叠系山西组海陆过渡相页岩是重要的页岩气勘探层位,为了深入研究山西组海陆过渡相页岩含气性及气体地球化学特征,选取2口钻井岩芯样品进行了现场解析气量测定、解析气组分和稳定碳同位素分析以及相关有机地球化学分析,认为山西组海陆过渡相页岩具备页岩气生成的良好地质条件.研究结果表明:山西组页岩有机质丰度较高(TOC为1.73%~3.09%),干酪根类型为Ⅲ型,并处于成熟—高成熟演化阶段;解析气中,甲烷体积分数为80.07%~96.29%,平均值为88.79%,甲烷和乙烷的碳同位素值分别介于-49.2‰~-36.9‰和-17.1‰~-15.4‰之间,碳同位素均具有δ~(13)C_1δ~(13)C_2的正序分布特征,属于有机热成因气;山西组页岩解析气含量平均值为0.38 m3/t,处于已具备页岩气生产能力的四川盆地五峰组—龙马溪组页岩解析气含量范围之内,表明鄂尔多斯盆地山西组海陆过渡相页岩具有较好的页岩气勘探潜力.     

中扬子地区五峰-龙马溪组页岩气成藏地质条件

基于中扬子地区重点井-EY1井钻井取心资料,采用X-衍射、氩离子抛光扫描电镜和比表面积等实验测试方法,明确了中扬子地区五峰-龙马溪组页岩气成藏地质条件。即,五峰组-龙马溪组主要为深水陆棚环境,页岩厚度较大(富有机质泥页岩厚度为30~90m),有机质丰度较高,普遍处于过成熟阶段,孔隙度为2.1%~4.1%,而EY1井五峰-龙马溪组朗格谬尔体积为1.69~1.93m3/t,全烃显示达5.86%,显示较大勘探潜力。     

海相沉积环境与沉积层序对页岩储层含气性的影响——以黔浅1井五峰组-龙马溪组为例

为探明海相沉积环境与沉积层序对页岩储层含气性的影响,通过岩石手标本研究、化石研究、岩芯薄片观察、测井小波分析、地化测试、储层特征测试等手段,以黔浅1井五峰组-龙马溪组页岩储层为例,探究沉积环境与页岩储层含气性的关系与影响。研究表明:黔浅1井五峰组-龙马溪组发育3个三级层序,通过测井小波分析,结合岩石学特征、地化特征、化石特征,建立了高分辨率层序地层格架,识别出3个三级层序、5个中期旋回A—E及11个笔石带;旋回A对应五峰组页岩储层,有机质及矿物富集受沉积环境滞留闭塞程度影响,有机质丰度高、脆性矿物含量高,对应笔石带WF1-5;旋回B对应龙马溪组底部页岩储层,沉积构造发育、有机质及矿物富集受益于水体快速加深的沉积条件,与旋回A共同构成黔浅1井五峰组-龙马溪组页岩层系的优质页岩储层段,对应笔石带LM1-3;旋回C对应龙马溪组下部储层,水体深度相对变浅,扰动增强,使有机质及纳米孔隙系统发育变差,储层质量显著下降;旋回D—E对应龙马溪组中—上部,水体进一步变浅,沉积构造与矿物组分发生显著变化。在沉积环境的控制下,储层物质组分、微观结构与物性特征存在显著的非均质性,使不同层段具有不同的生气能力、储气能力、"憋"气(自封)能力,进而影响了页岩储层的含气性。     

金溪地区的页岩气地质特征及勘探方向研究

重庆市黔江区金溪区域地层广泛发育海相黑色碳质页岩,其五峰组-龙马溪组的黑色碳质页岩厚度在65～90 m,埋深小于3 500 m,具有较好的区域盖层,保存条件良好,是区内主要的页岩气勘探目的层。五峰组-龙马溪组页岩的有机质丰度高、成熟度高,TOC在1. 5%～2. 5%,Ro在2. 5%～3. 0%。推测总含气量在0. 05～1. 63 m~3/t,资源潜力较大。页岩气可在区内向斜核部及平缓翼部低部位等处富集。综合区域地质特征和保存条件,认为区域中部的桑柘坪向斜扬起端及东南部的濯河坝向斜核部地区是页岩气勘探有利区域,其中重点勘探方向为区内西南部187 km~2的范围。     

页岩元素地球化学特征及古环境意义——以渝东南地区五峰—龙马溪组为例

为了深入研究渝东南地区奥陶纪—志留纪黑色页岩垂向上沉积环境的精细变化,选取渝东南地区黔江1井对五峰—龙马溪组进行了系统采样并进行了详细的元素地球化学研究,认为LM1-LM3时期古海平面最高、古生产力最高和水体还原性最强,页岩的有机质含量最高,是页岩气勘探重点区域;页岩的古生产力、氧化还原条件等地球化学元素决定的指标仅影响富有机质页岩的厚度及品质,对页岩气产量有一定影响,但并非主要影响因素.研究结果表明:1)黔江地区五峰—龙马溪组页岩沉积于大陆边缘环境,陆源碎屑为主要物源,沉积成岩过程中局部受到热液活动和生物作用的影响;2)五峰—龙马溪组页岩沉积时期经历了五峰晚期(WF1—WF4顶部)海退和龙马溪组早期(LM1—WF3)海侵;3)黑色页岩总体形成于水体缺氧的环境,在五峰组(WF1—WF4)由于海退处于弱氧化环境,龙马溪组早期(LM1—LM3)由于海侵处于强还原条件,而在龙马溪组晚期由于水体变浅,水体还原性逐渐减弱;4)古生产力在龙马溪组早期(LM1—LM3)达到最大值,生物钡Ba(bio)质量分数达到1 025.43×10-6,向下和向上均有减小趋势;5)相同时段位于水下古隆起附近的黔江地区的古生产力、氧化还原条件、富有机质页岩厚度及品质均不如坳陷区的巫溪2井,水下古隆起对富有机质页岩沉积产生了不利影响,在该区进行勘探应格外谨慎.     

焦石坝地区五峰组-龙马溪组一段黑色页岩有机质富集机理研究

焦石坝地区是中石化页岩气产能建设的重点区块,五峰组-龙马溪组一段黑色页岩是该区块页岩气勘探开发的主要目的层,弄清楚该套黑色页岩的形成机理可有效提高该区的开发效果。采用元素地球化学手段,分析该套黑色页岩的硅质来源、古生产力和氧化还原条件,探讨其发育时期是否存在热液作用,并研究其有机质丰度的控制因素。研究认为,焦石坝地区五峰组-龙马溪组一段黑色页岩中的硅质主要为生物来源,有机碳与硅质同步富集,其有机质富集是古海洋生产力与氧化-还原条件两个因素共同作用的结果。     

焦石坝区块五峰-龙马溪组页岩储集空间类型研究

为了明确焦石坝地区五峰-龙马溪组含气页岩段储集空间类型,通过氩离子抛光-扫描电镜、高压压汞、纳米CT技术、聚焦离子束扫描电镜等测试方法,可确定焦石坝地区五峰-龙马溪组页岩储层段主要发育无机孔隙、有机质孔隙、页理缝和构造裂缝四种储集空间类型。综合电成像图、薄片、扫描电镜及FMI成像测井识别结果,判别焦页A井五峰-龙马溪组含气页岩段页理缝整体较为发育,五峰组及龙一段一亚段最为发育。     

四川盆地南缘五峰组—龙马溪组沉积地球化学及有机质富集模式——以叙永地区田林剖面为例

晚奥陶—早志留世转折期是一个重要的地质历史时期,在这一相对短暂时间内(440～453 Ma),全球板块构造形态、古气候条件、古海洋环境、生物群类型等都发生了巨大的改变。扬子地区在这一全球大背景之下沉积了五峰组和龙马溪组两套富有机质泥页岩,是页岩气勘探的重点层位。有机质丰度决定着页岩生烃能力的强弱,同时还影响着储层吸附能力及储集空间的大小,是储层含气性的决定因素。有机质富集所涉及的因素较多,过程复杂,古海洋初级生产力、古氧相及沉积速率、成岩降解等对其都有影响,其中古生产力决定有机质数量,古氧相是有机质保存的决定性条件,这两者是富有机质泥页岩主要影响因素。然而五峰组—龙马溪组纵向上有机质丰度差异较大,具有很强的非均质性。因此,为厘清五峰组—龙马溪组垂向沉积环境演化及有机质丰度差异原因,对四川盆地南缘叙永地区田林剖面上奥陶统临湘组—下志留统龙马溪组地层剖面进行实测及连续采样,并开展了岩石矿物学及详细沉积地球化学(主量、微量及稀土元素)研究。结果表明:田林剖面五峰组—龙马溪组Al/(Al+Fe+Mn)值、Ce异常、Eu异常指示非陆源硅主要为生物成因,SiO₂、Si_xs与CaO、TiO₂含量的强负相关性表明硅质含量受陆源输入量及古水深控制; Mo/TOC值与Mo/U值指示五峰组沉积初期具有强滞留环境,而有机质富集层段主要在半滞留环境下沉积形成; 斑脱岩密集层段较高古生产力表明火山活动对古生产力有提升作用; 总有机碳与古氧相代替系数的高相关性表明有机质富集整体主要受古氧相控制; 而古生产力代替系数整体与总有机碳相关性不高是由于生境类型的差异及陆源输入量与古生产力、古氧相的利弊关系导致对古生产力有利的沉积环境往往对应较差的还原条件。综合分析认为,五峰组—龙马溪组不同沉积阶段有机质富集模式不同。非灭绝期为低陆源输入量的深水环境产生的良好缺氧条件; 第一幕灭绝期(五峰组沉积末期),成烃母质生物勃发、强“海洋雪”作用以及高成烃母质生物沉降速率致使有机质十分富集; 第二幕灭绝期(龙马溪组沉积初期),高成烃母质生物沉降速率加之大量有机质在水底分解消耗氧化剂的同时,分层水体阻碍O₂补给造就的水底长期极度缺氧环境,致使该时期有机质极为富集。     

渝东南地区五峰组-龙马溪组页岩笔石沉积特征及其对优质页岩气储层的指示意义

笔石是我国五峰组-龙马溪组页岩中的主要古生物大化石类型,以渝东南地区YC-4井、QQ-1井、YC-6井、YC-8井等为例,结合手标本观察、岩心研究、储层室内实验测试等手段,综合展开五峰组-龙马溪组页岩储层笔石沉积特征、笔石带序列、笔石沉积环境意义及储层意义研究。结果表明:渝东南地区五峰组-龙马溪组页岩笔石主要以薄膜状有机质保存于层理面间,五峰组页岩笔石动物群以叉笔石-双笔石动物群过渡至晚期对笔石动物群,龙马溪组沉积期则为单笔石动物群;通过钻孔研究,建立了渝东南地区笔石带序列,在五峰组、龙马溪组分别识别出3个以及6～8个笔石带,为储层精细对比与评价预测提供了时间框架;受控于沉积环境与沉积条件,五峰组-龙马溪组沉积期笔石经历灭绝→重新演化→结构复杂化的演化过程,其化石结构、演化、丰度、赋存状态、沉积方式发生转变,向上笔石定向性增强、丰度下降、结构保存完整程度下降,具有环境指示意义;笔石体有机质发育丰富的有机孔隙,其作为富笔石水平层理等沉积构造的一部分,也具有页岩气渗流通道的作用。综上,海相页岩中的笔石沉积特征与结构特征可以作为指示、预测优质页岩储层分布的重要依据,具有页岩气地质意义。     

中国页岩气勘探开发现状及北美页岩气的启示

美国页岩气的突破,持续引发世界主要页岩气储量国家的页岩气开发热潮和战略布局,在全球掀起了一场轰轰烈烈的"页岩气革命"。加快我国丰富的页岩气资源的勘探开发,对于改善能源结构和保障能源安全具有重要意义。在大量文献调研的基础上,介绍了我国页岩气勘探开发历史及现状,分析了北美页岩气成功开发对我国的启示。我国页岩气起步较晚,经过了北美页岩气跟踪分析阶段(2005年以前)和页岩气地质条件研究、"甜点区"评选与评价井钻探及勘探开发前期准备阶段(2005-2010)。中国基本完成海相页岩气工业化开采试验、海陆过渡相与陆相页岩气勘探评价(2010-2015),正有序向海相页岩气规模化开采、海陆过渡相与陆相页岩气工业化开采试验阶段(2015至今)递进。中国目前探明页岩气地质储量5 441.29×10~8m~3,建立了涪陵、威远、长宁—昭通3个海相页岩气工业化生产示范区,延长陆相页岩气生产示范区和富顺-永川合作开发区。2015年中国页岩气产量为44.6×10~8m~3,已成为继美国和加拿大之后全球第三大页岩气生产国,其贡献主要来自四川盆地五峰组—龙马溪组海相页岩气的规模生产。此外,南方海相页岩发现多层系含气,需要进一步评价;海陆过渡相页岩气展现出一定的勘探前景;陆相页岩气还未形成稳定工业产量,前景并不明朗。虽然北美页岩气的成功经验值得借鉴,但中国页岩气有着自身的特色之处。中国要实现页岩气的规模开发还有很长的路要走,首先必须要克服深层页岩气勘探开发技术难点,在核心技术与装备需取得突破。此外,政府的政策扶持与严格的环境监管对我国页岩气产业的发展亦至关重要。     

海相页岩有效产气储层特征——以四川盆地五峰组—龙马溪组页岩为例

综合分析五峰组—龙马溪组页岩气储层特征,采用TOC值、孔隙度和含气量为含气性评价参数;脆性矿物含量为可压裂性评价参数来评价页岩气储层.以四川盆地SG区块为例,开展水平井段储层的精细评价与产量关系分析,建立该区块更为细化的储层分类标准,识别出有效产气储层.研究结果表明:五峰组—龙马溪组页岩气储层具有"四高"特征,即高TOC值(TOC≥2.0%)、高孔隙度(≥3.0%)、高含气量(≥2.0m~3/t)和高脆性矿物质量分数(≥40%),它们是页岩气储层评价的关键参数;SG区块页岩气储层类型可以细分为5类,其中Ⅰ类+Ⅱ类储层与单井产量关系最为密切,是该区块的有效产气储层;Ⅰ类+Ⅱ类储层关键参数特征为TOC≥4.0%、孔隙度≥5.0%、总含气量≥4.5m~3/t、脆性矿物质量分数≥60%,它们主要分布在龙一11小层的下段和中段;建议可进一步优化该区块水平井钻井轨迹,将水平井靶体位置放在龙一11小层中、下段,以提高有效产气储层钻遇厚度,达到提高单井产量并实现页岩气高效开发.     

湖南保靖龙马溪组页岩气富集主控因素分析

为了查明湖南保靖区块龙马溪组页岩气富集的主控因素,基于研究区龙马溪组页岩样品测试成果,采用数理统计以及对比分析方法,分析了龙马溪组页岩气富集的地质条件以及富集影响因素。结果表明:龙马溪组底部岩层主要为黑色碳质泥岩,且含有大量笔石,优质页岩段厚8~16 m,总有机碳(TOC)含量普遍接近2%,干酪根类型以I型为主,Ro平均值大于2%,达到高热演化程度;龙马溪组岩层主要发育粒间孔和有机质孔,微裂隙相对发育,孔隙以微孔和中孔为主,为页岩气富集提供了足够的空间;孔隙度及渗透率较差,但脆性矿物质量分数较高(≥43%),为后期的压裂改造提供了有利条件;龙马溪组TOC、构造保存条件、底部泥质深水陆棚微相和硅质深水陆棚微相,以及发育的孔裂隙系统为页岩气富集的主控因素。     

修武盆地下寒武统页岩气富集条件及有利区预测

利用野外地质调查、岩心观察、测试分析、含气量现场解析等方法,研究修武盆地下寒武统海相富有机质泥页岩分布特征、有机质类型、丰度和成熟度、岩石储集特征及含气量等页岩气成藏条件.结果表明:下寒武统王音铺组、观音堂组黑色泥页岩具有厚度大、分布广、有机碳质量分数高、成熟度高等特点,泥页岩脆性矿物质量分数较高(大于40%),微裂缝、微孔隙发育,具有良好的页岩气形成与富集条件.结合岩样等温吸附实验结果和调查井岩心现场含气量解析数据,采用概率体积法估算修武盆地下寒武统页岩气资源量为2 922.98×108 m3.修水—武宁向斜东部王音铺组泥页岩厚度大于100m,TOC质量分数大于6%,镜质体反射率在2%~3%之间,埋深为1 000~3 000m,构造形态完整,断裂不发育,有利于页岩气的聚集和保存,是区内页岩气勘探有利区域.     

鄂尔多斯盆地上古生界海陆过渡相页岩气聚集条件及有利区预测

以鄂尔多斯盆地海陆过渡相富有机质泥页岩为研究对象,分析野外露头和岩心观察、采样、地化参数和物性参数等测试资料,研究富有机质泥页岩的沉积相、厚度及分布、有机质类型及含量、热成熟度、孔隙度等页岩气成藏条件.结果表明:鄂尔多斯盆地上古生界石炭—二叠系海陆过渡相富有机质泥页岩主要发育在沼泽相和三角洲相,常与煤层、灰岩、致密砂岩等互层,纵横向变化快,单层厚度小,累计厚度大,有机碳含量相对海相、陆相泥页岩较高.有机质类型以腐殖型为主,有机质热成熟度处在成气高峰阶段,有利于页岩气的形成.综合页岩气藏评价的各项指标信息,预测鄂尔多斯盆地石炭—二叠系海陆过渡相页岩气藏最有利发育区位于盆地东部神木—绥德—延长一带的山西组、盆地北部乌审旗—杭锦旗—东胜—神木与鄂托克旗—盐池一带的太原组及盆地东北部靖边—横山—榆林—神木一带的本溪组,虽然各组地层埋深较大,但多与煤层、致密砂岩层互层,形成页岩气、煤层气和致密砂岩气叠置成藏,具有较大的勘探与开发潜力.     

焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏地质特征

基于焦石坝地区页岩气勘探、研究与实践,从页岩层厚度、地化、储集、岩矿等多个方面剖析了焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏地质特征。结果表明:焦石坝地区优质页岩储层厚度均大于30m,一般在35~45m;储层页岩有机质含量高、热演化程度适中,有机质类型以腐泥无定形体+藻类体为主;储集层矿物成分以石英和黏土矿物为主,微裂缝发育活跃;深水陆棚相沉积中富含大量含硅质及碳酸盐矿物的生物,较其它层位的页岩具有更高的脆性矿物含量。     

渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气储层流体地球化学特征——以酉参2井为例

渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气储层中发育粉砂岩夹层和裂缝脉体。以酉参2井五峰组—龙马溪组页岩有机地球化学特征分析以及粉砂岩夹层和裂缝脉体的显微岩相学、流体包裹体特征分析为基础,结合恢复的酉参2井埋藏生烃史,深入探讨了研究区页岩气的形成与成藏特征。五峰组—龙马溪组页岩的粉砂岩夹层中记录了两期油气充注过程:第一期油气充注时间为早三叠世,页岩为低成熟—成熟阶段,油气的成熟度较低,为粉砂岩夹层石英颗粒中的重质油包裹体以及粉砂岩夹层粒间孔隙中的褐色、深褐色沥青; 第二期油气充注时间为早侏罗世,页岩处在成熟阶段,主要为沿切穿石英颗粒微裂缝成带状分布的气烃包裹体以及石英颗粒中充注的轻质油。五峰组—龙马溪组裂缝脉体中捕获大量纯气包裹体,主要成分为CH₄,来源于五峰组—龙马溪组的页岩气,被捕获时间主要为白垩纪。渝东南局部地区五峰组—龙马溪组页岩虽具有良好的生烃条件与保存条件,但在页岩气勘探过程中,需在考虑区域地质构造的基础上讨论页岩气成藏与保存的有效性。     

巫溪地区五峰组——龙马溪组页岩有机质沉积模式

对巫溪地区田坝剖面五峰组—龙马溪组底部30件页岩样品开展了有机碳含量、微量元素地球化学等方面研究,分析了不同层段有机质富集特征及其控制因素,认为海平面升降控制着水体缺氧程度,从而影响该区有机质沉积富集程度.研究结果表明:1)五峰组—龙马溪组底部页岩中共识别出4个有机质沉积阶段,总有机碳(TOC)含量整体较高,TOC平均达到3.7%,但与古生产力(生源钡Babio含量)相关性不明显,指示着古生产力总体上不是该时期有机质沉积的主控因素;2)尽管不同有机质沉积阶段的水体氧化还原条件具有一定差异性,但与TOC变化总体上具有相关性,这表明这些时期有机质沉积主要受控于缺氧程度,其富集机理属于"保存模式";3)五峰组—龙马溪组早期有机质沉积模式为:海平面的升降控制着沉积水体的缺氧程度,海平面下降造成底水富氧,上升形成底水缺氧,从而控制着页岩中有机质富集程度.     

四川盆地及周缘五峰—龙马溪组页岩气地质条件研究

在对川西南雷波等区块地表出露的上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组观察和取样分析测试的基础上,研究四川盆地及周缘五峰—龙马溪组页岩沉积相、空间展布、有机地化、泥页岩物性及岩石物性、成熟度等页岩气地质条件特征.样品分析数据和研究表明,该套泥页岩具有厚度大、有机碳高、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.