黄陵背斜南翼牛蹄塘组二段页岩岩心裂缝脉体成岩环境演化与页岩气保存

岩心观察鄂西黄陵背斜南翼下寒武统牛蹄塘组二段黑色页岩中发育构造挤压成因的高角度裂缝和顺层裂缝.选取不同产状的典型裂缝脉体样品,薄片镜下观察发现高角度裂缝中充填方解石脉,顺层裂缝中充填方解石-白云石复合脉.通过阴极发光、流体包裹体分析以及微区原位元素测定,开展了裂缝脉体成岩环境演化研究,分析了不同产状裂缝对页岩气层局部封闭性的影响.阴极发光结果表明,高角度方解石脉和顺层方解石-白云石复合脉均为2期流体活动形成.根据流体包裹体分析,高角度方解石脉早期成脉流体主要为变质较深的地层卤水,晚期成脉流体混入了低矿化度流体,而顺层方解石-白云石复合脉2期成脉流体均未受低矿化度流体的改造.利用不同阴极发光的裂缝脉体碳酸盐矿物的微区原位微量元素测定结果,对铁锰含量、稀土元素（REE）和氧化还原判别参数分析显示,高角度方解石脉成岩环境经历了由还原环境向氧化环境转化,而顺层方解石-白云石复合脉的成岩环境长期保持了较为还原的环境.因此认为,高角度裂缝对页岩气层的局部封闭条件可能产生破坏作用,从而造成页岩气一定程度的散失,而顺层裂缝对局部封闭条件的破坏作用相对有限,裂缝发育特征及其经历的成岩演化过程研究可为页岩气层自封闭和页岩气微观保存条件的评价提供依据.      

川南宁西地区龙一段高密度甲烷包裹体发育特征及地质意义

作为川南志留系页岩气重点拓展区,宁西地区经历多次断裂活动,龙一段普遍发育方解石脉体,同时由于热演化程度极高,出现石墨化现象,致使页岩气富集规律不明.本次研究以区内重点探井——宁西202井的龙一段为研究对象,通过系统岩心描述、薄片镜下观察、阴极发光、激光拉曼光谱和显微测温等实验分析,进行了古温压恢复研究.研究表明:龙一段主体分布高角度方解石脉体（A类）,局部发育顺层脉体（B类）.A类脉体中主要发育高密度甲烷包裹体、部分样品出现特殊的沥青包裹体.沥青包裹体中沥青的拉曼R_o（_RmcR_o）为3.52%~4.16%,处于过成熟至石墨化阶段.甲烷拉曼散射峰介于2 910.711 2~2 912.495 1 cm—1,均一温度介于-99.8~-96.3℃.通过拉曼参数位移法和显微测温法分析得出的密度值分别介于0.253 6~0.344 5 g/cm3和0.291 6~0.303 2 g/cm3,呈典型的高密度特征.综上,高密度甲烷包裹体可能捕获于燕山构造运动抬升初期,处于超压状态,指示页岩系统封闭性较好,有利于页岩气的富集.      

川东南丁山地区石牛栏组成脉流体来源与油气成藏

四川盆地东南部志留系油气成藏过程研究缺少成藏和破坏阶段的直接证据,丁山地区志留系石牛栏组储层内沥青和方解石脉体记录了储层内流体演化的信息,对研究油气藏油气成藏演化过程有重要的指示作用。运用显微岩相学、阴极发光、微区原位元素和流体包裹体分析方法,确定了古流体来源和活动时间,并恢复了甲烷包裹体古压力,结合烃源岩生烃演化史和地质特征揭示了石牛栏组油气成藏演化过程和主控因素。研究结果表明丁山地区石牛栏组储层内发育两期方解石脉体,原油充注发生在两期方解石脉形成之前。第一期方解石脉形成于距今约127 Ma,阴极发光颜色为褐红色,方解石脉形成于偏还原环境,成脉流体来源于同层位成岩流体。第二期方解石脉形成于距今约83 Ma,阴极发光颜色为褐黄色,方解石脉形成于偏氧化环境。龙马溪组烃源岩大量生油阶段在距今190～150 Ma之间,生成的石油充注到石牛栏组储层中并在距今约135 Ma裂解成气藏。甲烷包裹体捕获压力为51.77～57.46 MPa,储层压力系数为1.26～1.40。石牛栏组古气藏在燕山期以来,由于构造运动导致地层抬升剥蚀和断裂发育,促使天然气泄漏。     

泸州区块深层页岩裂缝脉体发育特征及成脉流体活动

裂缝脉体中蕴藏着天然裂缝演化与古流体充注活动等重要信息,对于深层页岩气保存条件也有指示意义.针对泸州区块龙马溪组深层页岩裂缝脉体,综合运用光学薄片、阴极发光、流体包裹体及微区原位等分析手段,分析了裂缝脉体的发育特征,研究了成脉流体活动及其成岩环境演化,探讨了页岩气保存条件.研究发现,深层页岩裂缝脉体主要为石英与白云石或方解石组成的复合脉体,不同矿物之间表现出较复杂的切割关系,盐水包裹体与高密度甲烷包裹体大量发育,且裂缝脉体主要形成于还原性环境.整体看来,构造抬升背景下,深层页岩裂缝开始形成且处于不断开启或闭合过程,3期不同性质的古流体多次充注胶结,较封闭的成岩体系对深层页岩气的保存有利.      

皖南地区二叠系孤峰组页岩中高密度含甲烷包裹体特征及其地质意义

对皖南地区泾县昌桥剖面的二叠系孤峰组硅质页岩裂缝石英脉中流体包裹体进行了显微激光拉曼光谱测试、热力学温度测定及拉曼光谱图谱解析,观测到了高密度甲烷包裹体。利用甲烷包裹体的拉曼散射峰v₁位移2910.6~2911.2 cm-1,计算得到甲烷包裹体密度为0.2295~0.2618 g/cm3,具有高密度甲烷包裹体特征。含甲烷组分的气液两相盐水包裹体均一温度分布在216.8~242.3℃。由于气液两相盐水包裹体与甲烷包裹体是共生的,通过状态方程热力学计算高密度甲烷包裹体在共生气液两相盐水包裹体最小温度216.8℃的捕获压力为76~95 MPa。对甲烷流体包裹体密度和捕获压力的计算,揭示了区域内二叠系孤峰组高演化程度的硅质页岩在地史演化过程中存在高压甲烷流体产出的证据,为开展皖南地区二叠系页岩气勘探评价提供了科学依据。      

涟源凹陷上二叠统大隆组泥页岩裂缝方解石脉体流体包裹体特征及其启示

针对湘中涟源凹陷上二叠统大隆组黑色泥页岩中油气特征及微观保存条件,选择涟源凹陷XY1井大隆组泥页岩中高角度裂缝方解石脉体,开展了脉体岩相学和阴极发光观察、脉体盐水包裹体和烃类包裹体特征及温压研究,结合泥页岩有机质成熟度及油气生成阶段分析和埋藏-热演化-构造抬升史模拟,确定了裂缝脉体形成时期和深度,讨论了泥页岩油气微观保存条件。研究表明:大隆组泥页岩有机质成熟度R_o为1.2%～1.3%,原始有机质中发育有机孔,泥页岩孔隙内液态油中很少发育有机孔;裂缝方解石脉体由早晚两期形成,边界清晰;早期脉体中发育大量蓝白色荧光的液相烃包裹体和气-液两相烃包裹体,发微弱荧光的气相烃包裹体和不发荧光的甲烷包裹体,盐水包裹体均一温度主要介于93～138℃间,对应古埋深为2 000～3 000 m;晚期脉体中包裹体发育程度差,仅零星见烃类包裹体,盐水包裹体均一温度主要介于50～62℃间,对应古埋深为900～1 100 m;依据早期裂缝方解石脉体中甲烷包裹体激光拉曼参数和甲烷体系状态方程估算甲烷包裹体捕获压力为28.92～41.47 MPa,相应古压力系数为1.10～1.57。根据早晚两期裂缝方解石脉体中气-液两相盐水包裹体和烃类包裹体的发育程度以及捕获温压信息推断,在燕山-喜山期大幅度构造抬升和地层剥蚀过程中,泥页岩中多期裂缝形成和开启以及成脉古流体活动,对大隆组泥页岩中滞留油气的微观保存条件产生了一定程度的不利影响。     

鄂尔多斯盆地中部地区马家沟组断裂控制天然气运移方向的流体包裹体证据

为研究鄂尔多斯盆地中部地区马家沟组成藏期次和天然气运移方向与断裂活动的相关性,利用流体包裹体岩相学观察、激光拉曼光谱分析、均一温度和冰点温度的测定以及热力学PVT模拟方法对奥陶系马家沟组马五段储层的岩心样品进行了成分、温度和压力的测定与恢复.结果表明:构造裂缝脉体中充填的矿物为方解石、白云石和菱镁矿;脉体中共有4类流体包裹体,分别为富甲烷气体包裹体、含CO₂富甲烷气体包裹体、含甲烷盐水包裹体和盐水包裹体,这4类流体包裹体均存在于方解石脉体中;构造裂缝脉体和溶孔中含甲烷流体包裹体的均一温度在130.1~179.6 ℃之间,与含甲烷流体包裹体同期的盐水包裹体的均一温度范围为112.3~173.3 ℃.结合生排烃史和埋藏史,证明早白垩世是马家沟组天然气的主要成藏期.沿断裂分布的各井的捕获压力和压力系数呈现由西南向东北递减的趋势,早白垩世的构造运动在北东向的断层中产生大量构造裂缝,为天然气的运移提供了通道,证明含甲烷的流体沿北东向断裂运移并充注成藏.      

渝东北城口地区Y1井页岩有机地球化学特征及勘探前景

基于钻井资料,以总有机碳(TOC)、干酪根显微组分、等效镜质体反射率(Ro)及碳同位素等测试数据系统分析了渝东北城口地区Y1井五峰组—龙马溪组页岩的有机地球化学特征,利用页岩流体包裹体的显微特征、均一温度及激光拉曼数据深入分析了Y1井页岩气成藏特征。结果表明:Y1井上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组炭质页岩发育,TOC含量2%的富含有机质页岩厚度达83 m,干酪根类型以Ⅰ型干酪根为主,处于湿气生烃阶段。页岩裂缝脉体中大量烃包裹体和富含甲烷气体的含烃盐水包裹体证实城口地区五峰组—龙马溪组页岩发生了充足页岩气供给,具有高均一温度、高盐度的伴生盐水包裹体表明城口地区页岩气成藏时期的保存条件良好。这些Y1井页岩有机地球化学特征研究成果揭示了城口地区下古生界具备良好的页岩气勘探前景。     

湘西吉首斜坡带下寒武统牛蹄塘组页岩气成气过程的流体包裹体证据：以湘吉地1井为例

中国南方地区资源丰富,古流体活动频繁。基于湘西地区吉首斜坡带下寒武统牛蹄塘组的岩心资料,通过显微薄片、冷阴极发光、流体包裹体等多项实验测试综合分析,以牛蹄塘组黑色页岩脉体为重点研究对象,对湘西地区吉首斜坡带下寒武统牛蹄塘组页岩的流体活动与页岩气的成烃演化过程进行了初步探索。研究认为湘西地区牛蹄塘组脉体沉淀有白云岩、石英和方解石矿物,发育有单一脉体和混合脉体,碳酸盐脉体多与混合热流体有关(上升流和海水);流体包裹体以沥青包裹体、甲烷包裹体和盐水包裹体为主。结果表明与烃类演化相关的共有4期流体活动：早—中奥陶世、早志留世、早—中三叠世和古近纪。     

鄂西宜昌地区页岩气勘探发现对MVT铅锌矿成矿的指示意义

油气成藏和有机质参与金属成矿的内在联系是近年来国内外地学界关注的热点问题.根据流体包裹体岩相学观察和激光拉曼光谱分析,在鄂西宜昌地区震旦系陡山沱组和下寒武统牛蹄塘组页岩储层及震旦系灯影组MVT（Mississippi Valley type）铅锌矿床中发现了高密度甲烷包裹体,并利用甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v₁计算了甲烷包裹体的密度;同时采用Rb-Sr、Sm-Nd同位素定年确定了MVT铅锌矿成矿年代.鄂阳页1井陡山沱组页岩石英脉和何家坪MVT铅锌矿方解石样品中甲烷包裹体密度分别为0.237~0.278 g/cm3和0.213~0.271 g/cm3,属于高密度甲烷包裹体.何家坪铅锌矿共生矿物闪锌矿和方铅矿的Rb-Sr等时线年龄为189.1±1.8 Ma,方解石的Sm-Nd等时线年龄为189.9±2.0 Ma,指示铅锌矿形成于燕山早期的构造挤压运动;共生矿物的初始87Sr/86Sr值（0.711 92）和方解石的初始87Sr/86Sr值（0.712 03~0.712 27）指示何家坪铅锌矿成矿流体的Sr同位素主要来源于页岩层.何家坪铅锌矿中捕获的以流体包裹体形式存在的高密度甲烷流体最有可能来源于陡山沱组页岩和/或牛蹄塘组页岩内高密度超压甲烷流体.页岩气层和MVT铅锌矿中高密度甲烷包裹体的发现及MVT铅锌矿成矿时间的确定为探讨有机质参与MVT铅锌矿成矿提供了新证据.      

川东焦石坝地区页岩气特征及其意义

焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩富集有大量的天然气,但针对页岩气地球化学特征研究还较薄弱,其蕴含的地质意义不甚明确.通过页岩气组分及其碳同位素特征和页岩干酪根的碳同位素特征分析,讨论了页岩气的来源、成因类型和完全倒转的碳同位素分布特征.五峰组-龙马溪组页岩具有很好的生烃能力、有机质丰度与含气量的关系有明显的正相关性、甲烷与干酪根相似的碳同位素特征、地层的超压特征等,综合表明研究区天然气应为页岩自生自储的页岩气;页岩气的甲烷含量均超过98%,其碳同位素平均为-29.93‰,反映了成熟度已经达到过成熟干气阶段;相对稳定的ln（C₁/C₂）和快速增大的ln（C₂/C₃）揭示其成因主要为二次裂解气;页岩气碳同位素完全倒转的分布特征主要受到在相对封闭环境中的原油裂解生气作用的影响,其完全倒转的碳同位素分布特征也反映了研究区良好的页岩气保存、富集条件.      

湘西沅麻盆地印支期以来古流体特征及其对寒武系页岩气勘探方向的指示

因古隆起周缘页岩生烃时间晚、热演化程度低,目前已成为中扬子地区油气勘探的重要领域.雪峰古隆起形成于加里东末期,经历了后期复杂的沉积-构造演化,白垩系覆盖区勘探方向尚未明确.以雪峰古隆起西侧沅麻盆地北部为主要研究对象,通过对不整合于寒武系页岩之上的白垩系底部方解石脉与寒武系页岩方解石脉地球化学和包裹体对比分析,研究了古流体形成环境、来源及其对寒武系生烃演化过程的指示.研究结果表明:（1）白垩系脉体碳氧同位素与围岩具有相似性,REE无明显的Eu异常,与寒武系脉体Eu强正异常对比鲜明,表明白垩系脉体主要来自白垩系,受寒武系页岩的影响弱;（2）白垩系方解石脉采样位置位于构造高位,但是包裹体类型显示以纯水溶液包裹体为主,形成于弱还原-弱氧化的环境,未见沥青和明显的纯甲烷包裹体,表明寒武系大规模生排烃在白垩系沉积之前;（3）以包裹体均一温度和Ro为制约,结合区域地质特征恢复了沅麻盆地寒武系两种类型埋藏史,即沅麻盆地北部草堂凹陷早期深埋藏,白垩纪以来不具二次生烃的条件;辰溪凹陷南部早期浅埋藏,白垩系以来Ro可能由1.2%升至2.5%,二次生烃潜力较大,是下一步勘探的有利区.      

应用高温甲烷吸附实验研究川东北地区五峰组页岩甲烷吸附能力

页岩甲烷吸附能力是决定页岩气井开采方案的重要参数,对评估页岩气藏潜力意义重大。干酪根类型、总有机碳含量、矿物组成、成熟度和孔径等是影响页岩吸附性能的因素,但针对高温高压下过剩吸附现象对页岩甲烷吸附能力影响的研究还需开展进一步的探索。为揭示四川盆地东北地区五峰组页岩甲烷吸附能力,本文通过场发射扫描电镜、低温氮气吸附和高压甲烷吸附实验,研究了高温高压下页岩的甲烷吸附能力,并分析了页岩孔隙结构等对页岩吸附能力的影响。结果表明:①五峰组页岩孔隙结构非均质性强,发育有机孔隙、粒(晶)间孔隙、粒(晶)内孔隙和粒(晶)间溶孔等多种孔隙;②比表面积平均为19.1282m^2/g;孔体积平均为0.0195cm^3/g;孔径平均为5.2226nm;③修正后的饱和吸附气量为2.56m^3/t;④五峰组页岩甲烷吸附性能受控于比表面积、孔体积;有机质含量越大、有机质热演化程度越低,其甲烷吸附性能越强;⑤孔隙结构是影响页岩甲烷吸附能力的重要内因。同时指出低压条件下的实验吸附曲线不适合直接评价页岩甲烷吸附能力。     

Paleo-temperature Evolution and Water Soluble Gas in Sinian Reservoir,Anpingdian-Gaoshiti Structural Zone,Central Sichuan Basin

The paleo-temperature evolution of Sinian reservoir of Anping (安平) 1 well was rebuilt by taking the method of apatite fission track and Easy%Ro model.The result of apatite fission track determines the accurate burial history and overcomes the flaw that the vitrinite reflectance is taken as paleo-temperature indicator simply.The authors used the laser Raman technique to analyze the methane present in the calcite and quartz fluid inclusions of Sinian reservoir,finding that the methane is water soluble gas.The authors also simulated the paleo-pressure of fluid inclusion by using PVTsim software and finally worked out the methane solubility in water.     

Fracability Evaluation of Shale of the Wufeng‐Longmaxi Formation in the Changning Area,Sichuan Basin

The fracturing technology for shale gas reservoir is the key to the development of shale gas industrialization. It makes much sense to study the mechanical properties and deformation characteristics of shale, due to its close relationship with the fracability of shale gas reservoir. This paper took marine shale in the Changning area, southern Sichuan Basin of China as the research object. Based on field profile and hand specimen observation, we analyzed the development of natural fractures and collected samples from Wufeng Formation and Longmaxi Formation. Combining with the indoor experiment, we investigated the macroscopic and microscopic structural features and the remarkable heterogeneity of shale samples. Then we illustrated the mechanics and deformation characteristics of shale, through uniaxial compression test and direct shear test. The shale has two types of fracture modes, which depend on the angular relation between loading direction and the bedding plane. Besides, the Wufeng shale has a higher value of brittleness index than the Longmaxi shale, which was calculated using two methods, mechanical parameters and mineral composition. Given the above results, we proposed a fracability evaluation model for shale gas reservoir using the analytic hierarchy process. Four influence factors, brittleness index, fracture toughness, natural fractures and cohesive force, are considered. Finally, under the control of normalized value and weight coefficient of each influence factor, the calculations results indicate that the fracability index of the Wufeng Formation is higher than that of the Longmaxi Formation in Changning area, southern Sichuan Basin.     

构造驱动大巴山前陆烃类流体排泄:含烃包裹体纤维状方解石脉证据

含烃包裹体纤维状方解石脉被认为是超高压下油气流体形成和排泄的标志。大巴山前陆构造带一些断裂和下古生界黑色泥岩和泥灰岩烃源岩微裂隙中分布有含烃包裹体纤维状方解石脉,成分分析表明其为低镁方解石。纤维状方解石脉δ13CVPDB和δ18OVPDB比围岩碳酸盐岩的明显变轻,前者δ13CVPDB和δ18OVPDB变化范围分别为-1.9%～-4.8‰和-8.4%～-12.8‰,后者分别为-1.7%～+3.1‰和-8.7%～-4.5‰,且δ13C与δ18O具有明显的线性关系,反映出纤维状方解石脉具有成岩有机流体与浅部流体混合的流体特征。纤维状方解石脉含有共生的固体沥青包裹体、含甲烷液相包裹体和气液二相盐水包裹体等多相态包裹体,其中沥青包裹体为油气运移的残余沥青。气液二相盐水包裹体均一温度主要位于140℃和196℃之间（峰值为179℃）,盐度较高（平均为9.7wt% NaCl）。分别应用盐水包裹体和甲烷包裹体等溶线P-T相图确定出含烃包裹体纤维状方解石脉形成的流体压力为150~200 MPa,属于异常超高压流体。地质和地球化学特征分析认为,大巴山含烃包裹体纤维状方解石脉不具有泥岩因压实成岩作用而形成的超高压流体特征。结合沉积和构造演化历史分析认为,印支碰撞造山运动和燕山前陆构造作用导致大巴山褶皱隆起并伴随天然气藏破坏和改造,挤压环境下的超高压构造应力驱动天然气流体排泄,大巴山前陆构造带含烃包裹体纤维状方解石脉就是超高压构造应力驱动天然气排泄的产物。     

超压对川东南地区五峰组-龙马溪组页岩储层影响分析

四川盆地东南部保存条件较好的五峰组-龙马溪组页岩普遍存在超压,且在其他地质条件相同的情况下,超压页岩储层相对于常压、低压储层具有更高的孔隙度.研究表明,富有机质页岩在适中的热演化过程中,由于烃类的大量生成,形成较多有机质孔隙,增加了页岩储层储集空间;另一方面,烃类大量生成造成的超压对页岩储层储集空间保存具有至关重要的作用.川东南五峰组-龙马溪组优质页岩储层孔隙以有机质孔、黏土矿物孔等塑性孔为主,且缺少刚性矿物颗粒支撑,易被上覆地层有效应力压实.但超压的存在对于页岩储层具有保护作用,抵消了上覆地层有效应力对页岩储层的机械压实,从而使已形成的页岩孔隙保存下来,使页岩储集空间得以保留.研究超压对页岩储层孔隙度影响机制以及超压页岩储层发育模式对于四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气勘探、开发具有重要意义.