四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组含气页岩段纵向非均质性及其发育主控因素

四川盆地涪陵地区下志留统龙马溪组发育一套富有机质泥页岩,勘探证实为一套优质含气页岩储层。该套页岩具较强的纵向非均质性,直接影响了储层含气量及储层可改造性。研究首先建立了页岩等时层序地层对比格架;在等时地层格架中,分析了页岩储层在岩矿组成、黄铁矿含量、沉积构造、有机质丰度等方面的非均质性特征。在海侵期,页岩中主要发育自生硅质和沉积成因的自生黄铁矿,页理发育,有机碳含量高,与硅质之间呈现特殊的正相关耦合关系。早期高位域时期,页岩中主要包含陆源粉砂,发育小型波纹层理和透镜状层理;粘土质含量较海侵期有所增加,有机碳含量中等;兼有沉积成因的自生黄铁矿和后期次生成因的黄铁矿。晚期高位域时期,粘土质含量进一步增加;粉砂质含量减少;有机碳含量低;兼有沉积成因的自生黄铁矿和后期次生黄铁矿。从沉积作用、古海洋生产力和氧化还原环境等方面探讨了非均质性的影响因素,明确其主要受控于陆源供给速率、古生产力、水体氧化还原性和古洋流等因素。     

四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组解吸气特征及影响因素分析

页岩气主要以吸附气和游离气的方式赋存在页岩中,通过对页岩气的解吸气特征及影响因素分析,可以更好地指导页岩气的勘探开发。通过对四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气的现场解吸实验,分析了解吸速率变化、解吸气量大小变化及碳同位素的差异性。解吸气量是指将岩心装入解吸仪之后一定时间范围内所解吸出的天然气数量,主体反映岩石中的吸附气数量及部分游离气量。通过与页岩自身品质的比较分析,解吸气量与总有机碳含量呈正相关的关系,与脆性矿物含量呈一定的正相关性;与黏土矿物中的伊蒙混层含量具有一定的正相关性,与伊利石的含量相关性不大,与绿泥石含量具备一定的负相关性。解吸气量与微孔的孔容具备一定正相关性,与介孔的孔容具备较好的正相关性,与大孔的孔容不具备相关性。     

四川盆地涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气层孔隙特征及对开发的启示

页岩孔隙特征是影响页岩含气性的重要因素。综合运用氩离子抛光扫描电镜、高压压汞、液氮吸附等技术,对涪陵地区五峰组-龙马溪组龙一段上部气层孔隙特征进行研究,对比上下部页岩孔隙发育特征的差异性。研究发现,下部气层有机碳含量高,孔隙类型以有机质孔为主,孔体积基本大于0.02 mL/g,BET比表面积基本大于20 m²/g;上部气层有机碳含量低,孔隙类型主要为微裂隙、黏土矿物孔,孔体积主要分布在0.016~0.02 mL/g,比表面积主要为12~20 m²/g。结合单井含气量测试结果,发现有机碳含量与含气量相关性最好,比表面积和孔隙度次之。以此为基础,开展上部气层含气性评价,认为⑧小层为上部气层含气性最佳层段,⑥和⑦小层次之,⑨小层最差。     

页岩中黄铁矿类型及其对页岩气富集的影响——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩为例

黄铁矿是页岩中普遍存在的矿物之一,对其类型、成因及其对页岩气富集的影响的研究还处在探索阶段。以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为研究对象,通过薄片观察、扫描电镜等手段,识别出草莓状、纹层状、结核状、自形以及他形等黄铁矿类型,五峰组-龙马溪组页岩中的黄铁矿主要形成于同生沉积阶段和早成岩阶段。草莓状黄铁矿主要形成于同生沉积阶段,指示还原环境,有利于有机质富集和保存,其含量与总有机碳呈正相关关系,其发育层段常富含有机质。草莓状黄铁矿与生物成因石英、陆源碎屑石英一起形成刚性颗粒支撑格架,对原始粒间孔隙的保存具有重要作用,有利于油气充注、滞留以及有机质孔的发育。研究区五峰组-龙马溪组底部黑色页岩草莓状黄铁矿非常发育,显示其不仅具有良好的有机质富集的物质基础,也有利于页岩优质储层的形成,草莓状黄铁矿含量可以作为页岩气甜点段判识的依据。     

页岩气层有效厚度下限探讨——以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组为例

储层有效厚度是储量计算的重要参数之一,国内对页岩气储层有效厚度下限标准的研究尚处于探索完善阶段,为了评价国内首个页岩气田的探明储量,有必要深入研究页岩的有效厚度下限。文中以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组页岩气藏为例,首先对商业开发的页岩储层厚度开展研究,然后通过分析页岩气储层岩性、脆性矿物体积分数、总含气量、有机碳质量分数、镜质体反射率等,优选出适合研究区的页岩气层有效厚度下限表征参数,最后提出适合研究区储层特征的有效储层下限标准。该标准在四川盆地涪陵页岩气田页岩气储量计算中取得较好的应用效果。     

四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气的晚期逸散

为了探讨四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气晚期逸散方式和强度,应用典型井页岩气层埋藏史、构造特征、压力系数、含气量和页岩岩心物性分析资料,通过页岩气晚期逸散时间和特征分析以及模式构建,指出页岩气晚期逸散的时间为页岩气层晚期持续抬升的整个阶段,从盆缘到盆内五峰组-龙马溪组页岩气晚期逸散开始的时间从早白垩世演变为晚白垩世。页岩储层基质孔隙以纳米级为主、渗透率属纳达西级（平均为0.000 215×10^-3 μm²）、渗透率应力敏感性强（岩心有效覆压从3.5 MPa升高到40 MPa,渗透率降低了两个数量级）。在断裂不发育的页岩气层深埋区,页岩气的逸散为浓度差驱动的微弱扩散。晚期构造作用导致页岩储层抬升或发育开启断裂,随着地应力的释放,页岩储层渗透率增大,且水平渗透率远大于垂直渗透率（地表全直径岩心水平渗透率平均为0.567 8×10^-3 μm²、垂直渗透率平均为0.153 9×10^-3 μm²）。剥蚀露头区附近或浅埋藏带以及开启断裂附近页岩气逸散强烈,且沿层方向逸散强度远大于垂直层面方向。从深埋区到浅埋区再到露头区,以及逐渐靠近开启断裂,随着地应力、页岩渗透率、烃浓度的变化,页岩气沿层方向逸散方式表现为从微弱扩散到较强扩散再到强烈扩散或渗流的渐变特征,且逸散强度有序渐次增大。     

四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气高产地质原因及启示——以涪陵页岩气田JY6-2HF为例

涪陵页岩气田开发的巨大成功(JY6-2HF井累产超过3×10⁸ m³)为五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发提供了新的启示,这一成功的关键在于①焦石坝地区位于鄂西-渝东五峰组-龙马溪组深水沉积区,WF2—LM4笔石带页岩厚度较大,具有较好的页岩气富集的物质基础;②JY6-2HF井主要穿行在WF2—LM4笔石带页岩层位中,该套优质页岩与中东-北非的"Lower Hot Shale"具有全球可对比性。涪陵、威远和长宁等页岩气田开发井的主要水平段也都在这段笔石带之中,该笔石带页岩具有有机碳含量高(TOC>3%)、有机质孔最发育(有机质孔隙度>4%)和含气量高(6.87～9.02 m³/t)等特点。综合分析认为,在类似的地质和工程条件下,页岩气井水平轨迹在WF2—LM4笔石带页岩中穿行比例决定了页岩气单井产量和最终可采储量(EUR)。研究成果将为四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气和世界其他地区志留系页岩气勘探开发提供参考。     

昭通示范区页岩气富集高产的地质主控因素

昭通页岩气示范区具有"强改造、过成熟、杂应力"特征,页岩气富集高产控制因素复杂。为实现页岩气规模高效勘探开发,应用昭通页岩气示范区实际勘探开发资料,系统总结了昭通页岩气田富集高产的地质主控因素,认为：①海侵体系域富碳高硅页岩为页岩气的富集提供物质基础。海侵体系域的贫氧-厌氧的深水环境,沉积速率慢,硅质生物繁盛,有利于富有机质页岩的形成与保存。海侵体系域（五峰组-龙马溪组一段1亚段3小层）富碳高硅页岩,有机质孔和微裂缝发育,吸附能力和含气性强,且可压性好。②适当的后期构造改造与高压封存箱的有效保存是富集高产的关键。昭通示范区北部中生界复向斜位列构造转换带,改造强度适中,3组方向最大主应力汇聚的复向斜槽部,网状缝发育,具有多元汇聚成藏优势。前期良好的顶底板封盖所形成的高压封存箱,在晚期适度抬升中得以有效保存。以昭通示范区页岩气富集主控因素为指导,优选龙马溪组一段1亚段1小层-2小层为甜点层段,其北部的黄金坝、紫金坝、云山坝及大寨区块为页岩气富集区,后期构造改造强度不同则导致了不同构造部位甜点区页岩气富集高产的差异性。     

涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩吸附-游离气定量评价及相互转化

地层条件下页岩气主要以吸附和游离两种形式存在,确定页岩气的吸附-游离比例,对于评价页岩含气量及合理制定页岩气开发方案有着重要意义。对涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩气而言,目前仍缺乏对其吸附-游离量的精细评价,对吸附-游离气的影响因素及转化规律尚未有清晰的认识。因此,在分析涪陵页岩吸附-游离气影响因素的基础上,建立根据页岩物质定量表达最大吸附量的模型,并选用微孔填充模型表征页岩绝对吸附量,评价实际吸附气和游离气含量,计算吸附-游离气比例。并研究了温压、TOC、含水饱和度、孔隙度等因素对吸附-游离气转化的影响,探讨不同条件下页岩吸附-游离气之间的相互转化。研究表明,涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩由浅层到深层吸附气量逐渐增多,但随着深度进一步增加,页岩绝对吸附量不再变化;研究区页岩吸附气比例平均值约34%。在2 000~3 500 m深度范围内比较单一因素对吸附-游离气转化的影响,发现孔隙度、TOC对吸附比例影响显著,含水饱和度的影响次之,而压力系数改变对吸附气比例的影响最弱。     

昭通国家级页岩气示范区五峰组——龙马溪组页岩气富集地质主控因素

昭通国家级页岩气示范区（以下简称示范区）地处四川盆地边缘,由于其具有典型“强改造、过成熟、复杂应力”的盆外山地页岩气特征,进而导致示范区页岩气富集具有复杂性。为了明确示范区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集主控地质因素,从沉积古地貌、岩性岩相、水文环境、储集空间以及保存条件等方面对页岩气的富集控制因素进行分析。研究结果表明：(1)示范区龙马溪组沉积时期古地貌具有分区分带特征,直接控制了页岩气储层在不同地貌单元内具有不同的储层品质,其中斜坡带和水下隆起区页岩储层品质相对较好;(2)五峰组—龙马溪组页岩岩相具有“控储控气”的特征,含黏土/灰混合质页岩（M-3）和混合质页岩（M-2）为示范区优势岩相;(3)五峰组—龙马溪组页岩有机质富集的关键在于水体的氧化还原保存条件;(4)纳米孔隙的大量发育为页岩气的富集提供了充足的储集空间;(5)良好的顶底板封盖是示范区页岩气富集的关键地质因素。结论认为,“水下古地貌是基础、有机质保存是关键、优势岩相控储控气、纳米孔隙系统发育、顶底板封盖”是示范区五峰组—龙马溪组页岩气富集的关键地质构成要素,该认识可以为我国具有类似地质条件的页岩气新区勘探提供理...     

川东南涪陵地区五峰—龙马溪组硅质页岩的生物成因及其油气地质意义

为研究川东南地区五峰—龙马溪组富有机质硅质页岩的成因,选取川东南涪陵页岩气探区钻井岩心样品,采用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、环境扫描电子显微镜和能谱仪开展了岩石的矿物组成、微观形貌和成分与结构特征研究。五峰组和龙马溪组下段页岩的矿物组成以石英为主,向上至龙马溪组中部和上部石英含量逐渐降低,黏土矿物含量明显增加。镜下观察到大量具清晰圈层状生长结构和针状结构的生物残体和碎屑,特别是在五峰组和龙马溪组下段尤为丰富,外观具有放射虫和海绵骨针的典型形貌特征。前者内部具有明显的圈层和外部裙边状结构,碎屑骨架与内部充填物质均为微晶石英;碎屑间更小粒级的石英颗粒则多呈不规则球状或椭球状,自形程度低,充填在矿物基质中,应属生物硅质溶解再沉淀形成的自生石英。后者则以较完整和碎屑两种形式呈分散状分布在矿物基质中。五峰—龙马溪组高丰度硅质生物及其硅质重结晶产物的存在,为该段硅质页岩的生物成因提供了直接证据,具有古生产力恢复、水体沉积环境追溯、微观孔隙结构和岩石力学分析等多方面重要的油气地质意义。     

川东南涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩气藏中的超压作用

中国南方海相上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组高产页岩气藏普遍发育超压,为分析超压对于页岩气藏的作用,选取川东南涪陵页岩气田典型钻井进行了系统解剖研究。超压是页岩气藏良好保存条件的直接表征,其中,有机质热演化生烃增压是造成该地区异常高压的主要因素;涪陵焦石坝主体龙马溪组页岩气高产层段地层均发育超压,页岩储层孔隙度高、含气量高。超压对页岩气藏的影响：一方面,超压能减缓作用在岩石骨架上的有效应力,使页岩储层保存相对较高的孔隙度,超压可形成页岩超压微裂缝,提高页岩储集层的渗流能力,同时超压意味着地层能量高,游离气含量高,页岩气藏含气性更好;另一方面,超压降低了作用在页岩储层的有效应力,同时超压微裂缝的发育有利于页岩压裂改造。     

页岩气田储层含气性测井评价——以四川盆地涪陵页岩气田J区块为例

页岩储层岩性较复杂、储集空间类型多样,现有的含气性测井综合评价方法体系还不够完善。为深化四川盆地涪陵页岩气田J区块页岩储层含气性评价认识,应用密度-中子叠合法、自然伽马-去铀伽马叠合法、铀-钍比值法开展含气储层定性识别,并对吸附气、游离气、孔隙度、含气饱和度等含气性参数进行了测井定量预测研究。在多参数对比研究的基础上,优选了有机碳含量、孔隙度、含气饱和度、硅质含量、埋深为影响含气性测井评价参数,采用灰色关联分析法构建出储层含气性测井评价指数GQ,建立了含气性评价标准,即Ⅰ类含气储层GQ ≥ 0.57,Ⅱ类含气储层0.37 < GQ < 0.57,Ⅲ类含气储层GQ ≤ 0.37。该方法应用于J区块表明,含气性参数定量预测模型精度较高,且含气性评价标准可以对储层含气性进行有效的评价和分类,具有很好的推广前景。     

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。     

四川盆地平桥地区五峰—龙马溪组页岩微观孔隙特征研究

基于氩离子抛光扫描电镜、吸附脱附实验等方法,对四川盆地平桥地区五峰组-龙马溪组下部页岩微观孔隙进行了研究。结果表明,富有机质的硅质页岩和碳质页岩微观孔隙以有机孔和微裂缝为主;孔隙结构相对复杂,孔隙形态丰富,孔径范围较大。吸附脱附实验显示,该页岩既有狭窄的平行板片状孔、少量的锥形平板孔和楔形孔,孔隙连通性相对差,又有规则开放圆孔与一端开口的墨水瓶状孔,孔隙开放性、连通性相对好。氩离子抛光扫描电镜法测量有机孔以细介孔为主且偏向微孔;吸附法测量比表面积为9～32.6 m²/g,平均18.0 m²/g,值偏低,BET法孔径为3.23～4.35 nm,BJH法孔容平均0.016 5 cm³/g,以细介孔为主,且偏向微孔界线。综合分析认为,研究区页岩储层微观孔隙以细介孔为主,且介孔和微孔贡献了绝大部分的比表面积。