黔西北上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气聚集条件分析

根据野外露头地质调查、最新钻井及样品测试等基础资料,以富有机质页岩形成的地质背景及展布特征——页岩气聚集条件—勘探有利区预测为主线,对黔西北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气成藏条件进行分析,并采用综合信息叠合法对黔西北地区有利区进行预测。研究发现,页岩气发育的富有机质页岩段主要位于五峰组和龙马溪组底部,具有分布面积广、厚度大、有机质含量高、有机质类型好等特点,且具有充足的储集空间和运移通道。现场解吸实验表明,该套富有机质页岩具有良好的含气性能。总体分析,该区域与北美典型页岩气盆地具有良好的地质对比性,具有良好的页岩气聚集条件,是页岩气勘探研究以及后期页岩气开发的重要领域。     

川南—黔北地区下志留统龙马溪组沉积相展布及演化

川南-黔北地区下志留统龙马溪组发育了一套富含有机质的页岩,属于浅海陆棚沉积环境,基于野外实测剖面和岩心观察,结合有机碳含量（TOC）以及测井资料等,对龙马溪组进行了详细的沉积相研究。根据岩性标志,沉积构造特征,古生物特征,地球化学特征,识别出龙马溪组浅海陆棚相,包括浅水陆棚亚相和深水陆棚亚相。并进一步划分出风暴层,砂泥质浅水陆棚,泥质浅水陆棚,灰泥质浅水陆棚,灰质浅水陆棚,浊积砂,砂泥质深水陆棚,泥质深水陆棚,灰泥质深水陆棚等微相。龙马溪组自下而上划分出SSQ1和SSQ2两个沉积旋回,整体显示出水体变浅的趋势,并控制富有机质黑色页岩储层的分布。SSQ1的TST中泥质深水陆棚微相是最有利页岩储层发育的有利相带。     

四川盆地东部地区下志留统龙马溪组页岩储层特征

四川盆地是中国西南部重要的含油气盆地,在东部和南部地区下志留统龙马溪组页岩广泛发育。在川东南、鄂西渝东地区的勘探井中志留系具有良好的气显示。研究区龙马溪组厚65~516m,底部为一套海侵沉积的富含笔石的黑色页岩,龙马溪组向上和向东砂质和钙质含量增加,演变为浅水陆棚沉积。龙马溪组主要由层状-非层状泥/页岩、白云质粉砂岩、层状钙质泥/页岩、泥质粉砂岩、层状-非层状粉砂质泥/页岩、粉-细粒砂岩、钙质结核、富含有机质非层状页岩8种岩相组成。总有机碳含量(TOC)为0.2%~6.7%。有机质以II型干酪根为主,Ro为2.4%~3.6%。页岩中石英矿物含量在2%~93%,主要呈纹层状或分散状分布,主要为陆源碎屑外源成因。龙马溪组页岩岩心孔隙度为0.58%~0.67%,渗透率为0.01×10^-3μm²~0.93×10^-3μm²。扫描电镜下龙马溪组页岩微孔隙度为2%左右,主要包括晶间孔和粒内孔,孔隙直径为100nm~50μm。页岩储层的形成机理主要为有利矿物组合、成岩作用和有机质热裂解作用。龙马溪组与美国Barnett页岩具有一定差异,主要表现在龙马溪组页岩埋藏较深、热演化程度较高、含气量较低、储层较致密、以陆源成因石英为主。对于评价下志留统龙马溪组页岩气勘探前景而言,今后须重点加强针对龙马溪组底部黑色硅质岩系石英成因、成熟度、埋藏史、含气量等方面的研究,以及进行详细的古地貌和古环境恢复。     

湘西北下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利区分析

湘西北地区下志留统龙马溪组发育富含有机质页岩。通过野外露头地质剖面、钻井及有机地球化学等资料分析,认为泥页岩厚度较大,有机质类型较好、有机碳含量较高、热演化程度适中、储层物性好、埋深适宜及保存条件相对较好,满足页岩气成藏要求。根据页岩气资源潜力评价方法与有利区优选标准,选定桑植-石门复向斜一带为页岩气的有利勘探区域。     

川南下志留统龙马溪组页岩岩相表征

页岩岩相表征是页岩气地质评价和选层、选区的基础性研究工作。本文以露头和钻井资料为基础,依据岩矿、薄片、地化和测井资料,建立了海相页岩岩相划分方法,对川南上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组主要岩相进行了精细表征,并形成4点认识：(1)应用岩石矿物三端员法+沉积微相划分页岩岩相类型及其组合,是开展海相页岩岩相表征的有效方法;(2)川南五峰组龙马溪组页岩发育6种岩相类型和3种典型岩相组合,其中硅质页岩和钙质硅质混合页岩是(半)深水环境的特有岩相,黏土质页岩和黏土质钙质混合页岩是半深水浅水环境的主要岩相,黏土质硅质混合页岩是浅水深水环境下的共有岩相;(3)随着水体由深变浅和水动力条件逐渐增强以及陆源物质输入量增大,不同成因岩相组合的页岩矿物成分、基质组构、古生物和有机质富集程度、测井响应等基本特征均发生重大变化;(4)受海平面变化控制,主力产层为深水陆棚沉积的硅质页岩、钙质硅质混合页岩和黏土质硅质混合页岩组合,产层顶板为半深水浅水陆棚沉积的黏土质页岩、黏土质硅质混合页岩和黏土质钙质混合页岩组合;前者因富含硅质和有机质,具有良好的脆性和物性,是形成页岩气产层的优质岩相;后者因富含黏土和贫有机质,脆性和渗透性差,是形成页岩气藏区域封盖层的优质岩相;两者自下而上构成良好的自封自储型储盖组合。     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育"钙质页岩+含碳泥质灰岩",有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

川东南綦江丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气地质条件综合评价

本文综合利用钻井、测井、地震及分析化验等资料,在对川东南綦江丁山地区DY1井、DY2井上奥陶统五峰组一下志留统龙马溪组页岩气层含气性分析基础上,探讨了各地质要素对气藏富集和产量的影响。结果表明:丁山地区页岩气地质条件好,具有TOC高、热演化程度适中、储集性能好、含气性较好等特点;构造样式是控制页岩气富集的一个重要因素,正向构造是四川盆地内最有利于页岩气富集的构造类型,而位于盆缘、靠近齐岳山断裂的丁山鼻状断背斜构造,同样有利于页岩气富集,但齐岳山断裂决定了其不同构造部位的含气性;在离齐岳山断裂距离较近、埋深较浅的构造部位,裂缝更加发育,页岩横、纵向渗透性增大,页岩气更容易发生大规模逸散,最终造成页岩气层含气性差。在此基础上,综合页岩埋深、构造特征,将丁山构造划分为浅埋平缓区、西部高角度斜坡区、中部低缓区、东部高角度斜坡区、深埋平缓区5个区带;以优质页岩厚度为基础,"构造与保存条件"为关键,并结合页岩埋深,优选出丁山地区中部低缓斜坡区为最有利区带。     

方解石双晶古温标基本原理及其利用——以川南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为例

我国西部盆地深层—超深层古老碳酸盐岩层系由于缺少传统古温标/地质热温度计,其盆地热史演化与古地温场特征备受争议。本文介绍方解石机械双晶形成演化机制及其与变形温度相关性,以川南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组脉体方解石为例,结合流体地球化学和埋深热史过程恢复,表明方解石机械双晶能有效揭示五峰组—龙马溪组热史特征。方解石机械双晶具有双晶位错形成、双晶增厚和合并生长增厚的三个演化过程,导致方解石不同双晶结构（薄片、板状、锥状弧形等）分别形成于低于170 ℃、170~200 ℃和大于200 ℃环境,且伴随温度增大具有双晶密度减小、宽度增大的趋势特征。川南威远地区五峰组—龙马溪组发育典型板状方解石双晶,双晶宽度为1~4 μm、密度30~50 条/mm;长宁五峰组—龙马溪组方解石双晶宽度较大（约为3 μm）、密度较低（15~20 条/mm）。包裹体均一温度和埋深热史综合表明,长宁地区包裹体均一温度峰值为120~140 ℃、160~180 ℃和200~220 ℃,其埋藏热史明显大于威远地区,它们共同揭示长宁地区五峰组—龙马溪组相对威远地区具有较高的机械双晶形成环境温度。因而,方解石机械双晶形态几何学能够作为典型的古温标应用于我国西部古老深层碳酸盐岩层系热史研究。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区上石炭统沉积特征*

鄂尔多斯盆地及周缘地区上石炭统本溪组(羊虎沟组)沉积特征对于预测其砂体展布、油气勘探具有重要意义。在野外地质考察、岩心观察和薄片研究的基础上,对本溪组(羊虎沟组)进行了岩石学特征、沉积相类型和空间展布规律等方面的研究。本溪组(羊虎沟组)岩石类型主要为灰白色中—粗砂岩和深灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,夹多层煤、灰岩和泥灰岩;主要发育浅海陆棚、障壁岛、潮坪、潟湖和扇三角洲沉积。鄂尔多斯盆地中央古隆起西部主要发育扇三角洲、障壁岛和潟湖沉积相,东部主要发育扇三角洲、潟湖、障壁岛和浅海陆棚沉积相,中间过渡带主要为潮坪沉积。自北向南依次发育扇三角洲平原、扇三角洲前缘、潮坪、潟湖和浅海陆棚等沉积。总体上来讲,本溪组(羊虎沟组)为一套海陆交互相沉积建造,具有东、西分异的沉积格局。     

沉积相带对川南龙马溪组页岩气富集的影响

为查明沉积相带对川南龙马溪组页岩气富集的影响,结合地层分布、岩性特征、沉积构造、有机碳含量、矿物组成、储集空间类型等特征,对龙马溪组页岩沉积相类型进行划分,并探讨沉积相带对有效页岩发育的影响,以期为页岩气富集条件评价提供依据。通过研究区6口页岩气井的钻井岩心观察,结合测井响应、实验测试分析,将龙马溪组划分为浅水泥质陆棚亚相、半深水陆棚亚相和深水陆棚亚相3种沉积亚相类型。有机碳含量、有效页岩的发育和分布、矿物组成以及孔隙发育特征是影响页岩气富集的关键因素,而这些因素均受控于沉积相带:沉积水体越深TOC含量越高,距离沉积中心越近TOC含量越高;龙马溪组地层厚度较大,但有效页岩厚度并不大,深水陆棚亚相沉积层段为页岩气富集的有效层段,且有效页岩层向沉积中心方向逐渐增厚;深水陆棚亚相丰富的生物供应为有效页岩带来了更高的有机质含量以及更多的脆性矿物,提高了岩石脆性;龙马溪组页岩中的孔隙类型主要为黏土矿物层间孔与有机质孔,且TOC含量高的沉积相带中有机质孔越发育。综上,深水陆棚亚相页岩具备有机质含量丰富、岩石脆性高、有机质孔发育等特征,是页岩气富集的最有利相带。     

四川盆地及其周缘奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气富集主控因素分析

四川盆地及周缘地区奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气富集主控因素包括：(1)特殊的古环境所形成的优质页岩是富集的基础。四川盆地及其周缘在五峰组和龙马溪组沉积时期,在弱挤压背景下发生了陆内拗陷沉降,奥陶纪末期冰期后全球性海平面快速上升,形成了较大规模的深水陆棚环境,为低等生物的大规模繁殖提供了有利条件,闭塞的海湾背景,为有机质的保存提供了有利的地球化学环境,欠补偿状态导致了地层中的高有机质含量。特殊生物类型所形成的大量有机硅,使成岩早期就形成了具有较强抗压实能力的岩石骨架,为早期生成原油的滞留提供了良好的空间,也为后期油向气转化时形成并保持大量的有机质孔奠定了物质基础。(2)有机质孔和特殊裂缝是页岩气富集的重要保障。有机碳含量高的优质页岩,有机质孔也发育较多,页岩的含气量大,游离气所占的比例更高。特殊裂缝主要指页岩层理缝和小尺度裂缝。在层理面堆积的笔石和藻类等成烃生物促进了这类层理缝的发育。小尺度裂缝提高了页岩自身的储集空间和渗流能力,有利于页岩气的聚集和成藏。(3)适度抬升状态下的有效保存是富集的关键。构造变形和抬升剥蚀是一把双刃剑。如果变形与抬升剥蚀作用太强,地层的封闭保存系统会破坏,导致不论是常规还是非常规的油气系统完全或者部分失效。因抬升产生微裂缝但没有出现大的穿层裂缝或断裂,即表现为一种“裂而不破”的状态是最理想的。远离断裂尤其是通天断裂、具有一定埋深且地层平缓的地区页岩气保存条件良好。四川盆地内与周缘地区保存条件的差异,主要是由于燕山中期运动所控制的构造变形、沉降沉积与抬升剥蚀作用的差异性所决定的。四川盆地及周缘地区奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气有利富集区是位于富有机质黑色页岩厚度较大的深水陆棚沉积中心区、有机孔和微裂缝或页理发育的层段以及燕山期抬升时间晚且喜山期抬升幅度小区带所叠合的区域。     

四川盆地志留系龙马溪组页岩与美国Fort Worth盆地石炭系Barnett组页岩地质特征对比

从沉积学、地球化学、生烃演化、构造演化等方面,对美国Fort Worth盆地石炭系Barnett页岩和四川盆地下志留统龙马溪组页岩进行了对比性研究,发现四川盆地志留系,特别是川南志留系页岩气具有较好的勘探前景。2套烃源岩共性与个性共存,具有相似的沉积背景、厚度、有机质类型(Ⅰ~Ⅱ1)和生烃演化史。但是,Barnett页岩TOC值较高(3%~13%)、相对富集脆性矿物、页岩的微孔隙发育;龙马溪组页岩埋藏较深(一般2000~4000m)、相对富集粘土矿物,且具有较高的成熟度(普遍Ro>2%)、较大的隆升幅度和较快的隆升速率(3000m/80Ma)。     

四川盆地志留系龙马溪组页岩与美国Fort Worth盆地石炭系Barnett组页岩地质特征对比

从沉积学、地球化学、生烃演化、构造演化等方面,对美国Fort Worth盆地石炭系Barnett页岩和四川盆地下志留统龙马溪组页岩进行了对比性研究,发现四川盆地志留系,特别是川南志留系页岩气具有较好的勘探前景。2套烃源岩共性与个性共存,具有相似的沉积背景、厚度、有机质类型(Ⅰ~Ⅱ1)和生烃演化史。但是,Barnett页岩TOC值较高(3%~13%)、相对富集脆性矿物、页岩的微孔隙发育;龙马溪组页岩埋藏较深(一般2000~4000m)、相对富集粘土矿物,且具有较高的成熟度(普遍Ro>2%)、较大的隆升幅度和较快的隆升速率(3000m/80Ma)。     

川东及其周缘地区下寒武统龙王庙组沉积相

通过野外露头、钻测井、三维地震及区域地质调查等资料的综合研究发现,川东及其周缘地区下寒武统龙王庙组岩石类型以碳酸盐岩(粉晶白云岩、颗粒白云岩、泥晶灰岩和颗粒灰岩)为主,局部发育大套蒸发岩(膏岩和云质膏岩)及碳酸盐岩与碎屑岩的混合沉积;识别出局限台地相、开阔台地相、蒸发台地相和混积台地相4种沉积相类型,以局限台地相最为发育;川东及其周缘地区龙王庙组各沉积相带呈北东—南西向展布,混积台地相分布于研究区西北部,蒸发台地相集中发育在研究区西部华蓥山断裂东侧,局限台地相分布于混积台地相以东到盆地东边界以西的地区,开阔台地相分布于局限台地相以东到广海的部分地区。     

四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩沉积微相研究

页岩气是我国未来一个重要的且比较现实的非常规油气资源,加强该领域的基础研究对页岩气油气成藏理论创新、页岩气开采技术运用和资源量的准确计算都非常必要.因此,本文运用野外露头资料、钻取岩芯和测井资料,以及页岩有机地球化学分析化验结果等大量第一手资料,通过详细分析四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩沉积微相特征及其含气性特征,并结合研究区沉积相标志和测井相特征,明确指出泥质深水陆棚微相是四川盆地南部下寒武统筇竹寺组优质页岩最有利沉积微相带.     

四川盆地下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气勘探优选区预测

四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组为盆地内重要的气源岩,在常规气田勘探中发现广泛的油气显示,表明其具有页岩气勘探的良好前景。在页岩气勘探初期,应该先进行优先层段优先区块的深入研究。目前,多名学者对筇竹寺组、龙马溪组的特征和页岩气发育的有利区位做出了预测,但使用方法不完善、不统一,评价指标比较混乱。在系统分析Fort Worth盆地Barnett页岩优选区块特征的基础上,参照美国地质调查局对Barnett页岩的选区原则,结合四川盆地自身的特征,选取页岩层总厚度、TOC、Ro、埋藏深度4个指标确定了2套岩层的页岩气优选区与延展区。研究认为,筇竹寺组有利区与外围延展区均在成都—乐山—资阳—内江为界的区域内部,龙马溪组有利区与外围延展区均在自贡—宜宾一带。