渝东南地区下志留统龙马溪组页岩气成藏地质特征

近年来,渝东南地区页岩气勘探开发成为油气勘探领域的焦点。基于野外实测地层剖面和钻井资料,从页岩地层特征、地球化学特征、储层特征及成藏模式等方面系统分析了渝东南地区龙马溪组页岩气成藏地质特征。结果表明:渝东南地区龙马溪组页岩沉积厚度大,为30~130 m,在石柱—彭水地区形成沉积中心;页岩有机碳含量高,为0.05%~17.4%,在彭水地区形成有机碳含量高值区,有机质类型主要以腐泥质无定性体为主,热演化程度处于高—过成熟阶段。储层矿物成分复杂,粘土矿物包括伊利石、伊/蒙混层和绿泥石,脆性矿物以石英、长石和碳酸盐矿物为主,脆性指数高。储集空间以有机质孔、粒间孔、粒内孔、粘土矿物层间孔及裂缝为主。页岩气成藏方式为原地聚集成藏,生气方式主要为原油裂解生气和有机质热解生气。     

渝东北万州地区五峰组-龙马溪组页岩气储层特征

基于岩石薄片鉴定、岩石矿物含量分析、扫描电镜分析、物性分析、地球化学分析等手段,对五峰组-龙马溪组泥页岩的岩相学、矿物学和储集空间类型等进行详细地分析。结果表明,万州地区龙马溪组和五峰组灰黑色-黑色炭质泥岩均为Ⅰ型干酪根,镜质体反射率显示其以生成干气为主。其矿物成分主要包括原生矿物石英及次生黏土矿物中的伊利石和伊蒙混层。研究区目的层储集空间以纳米级有机质孔、黏土矿物间微孔为主,孔径主要为中孔,物性条件较好,是有利的页岩油气勘探目的层系。     

鄂西—渝东北地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏地质条件分析

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组是鄂西-渝东北地区页岩气勘探的重要层位,目前勘探尚未取得突破,页岩气富集成藏的主控因素不清。通过对鄂西建始地区JD1井及其邻区钻井岩心和野外露头资料的测试分析,研究了鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组深水陆棚相优质页岩时空分布、有机地化、储集物性以及含气性等特征。鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组富有机质页岩发育,深水陆棚相富有机质页岩主要分布在凯迪阶、赫南特阶和鲁丹阶3个层段,具有厚度大、有机碳含量高、热成熟度适中、储集条件好、埋藏深度适中等特点,具有良好的页岩气成藏地质条件。凯迪阶、赫南特阶和鲁丹阶3个层段深水陆棚相沉积的富有机质页岩、断裂欠发育的稳定构造、中下三叠统区域盖层发育是鄂西-渝东北地区五峰-龙马溪组页岩气富集成藏的主控因素。     

渝东南地区阳春沟构造带五峰组—龙马溪组页岩构造裂缝特征及形成期次解析

渝东南地区阳春沟构造带是页岩气勘探有利区,构造裂缝发育特征和期次研究有助于评价该地区页岩气储层物性和保存条件。以渝东南地区阳春沟构造带五峰组—龙马溪组页岩构造裂缝为研究对象,通过岩心观察、成像测井解释、包裹体测温、磷灰石裂变径迹测年和区域构造运动演化等手段,对页岩构造裂缝发育的特征及形成期次进行研究,进而分析构造裂缝形成与页岩气成藏过程的匹配关系。研究结果表明,阳春沟地区五峰组—龙马溪组页岩中的构造裂缝非常发育,被方解石充填,多处呈现不同期次裂缝交错切割形成复杂缝网,并可见揉皱、微断层等现象。这些裂缝形成于3期构造运动：第一期为北北西向、北西西向和北东向裂缝,以方解石和黄铁矿全充填为主,形成于燕山运动中期,磷灰石裂变径迹测年为82～95 Ma,包裹体测温为190～210℃;第二期为北北东向、北东东向平面剪切缝和北西向剖面剪切缝,以方解石充填—半充填为主,形成于燕山运动晚期,磷灰石裂变径迹测年为68～78 Ma,包裹体测温为165～185℃;第三期为北北东向、北东东向平面剪切缝和北西向剖面剪切缝,并对前期裂缝进行改造,裂缝以方解石充填为主,形成于燕山末期—喜马拉雅期,磷灰石裂变径迹测年为...     

鄂西地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩含气性特征及保存条件

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为鄂西地区重要的页岩气勘探目的层。利用鄂西地区20多口调查井资料,对其五峰组—龙马溪组岩性、沉积相、含气性特征及保存条件进行了分析。五峰组以黑色含碳硅质页岩为主,为深水硅泥质陆棚相,龙马溪组以灰黑色碳质页岩为主,为深水泥质陆棚相;五峰组—龙马溪组与下志留统新滩组下部组成2个三级层序且含气量符合TST1 > TST2 > HST2 > HST1的特征,五峰组含气性略好于龙马溪组,天阳坪断裂以北及咸丰断裂带以东含气量好,由于多数钻井处于深水陆棚相,沉积相对含气性的平面差异影响较小;目的层顶板下志留统新滩组粉砂质泥岩和底板奥陶系致密灰岩横向分布稳定,为区域良好盖层;五峰组—龙马溪组埋藏史可以划分为4个阶段,与四川盆地相比鄂西地区的埋藏史呈现“抬升时间偏早”和“抬升速率过快”的特征。埋深、距离正断层的远近对含气性有一定影响,但断裂和褶皱的匹配样式是影响含气量高低的最关键因素,远离正断层且位于向斜核部或翼部,离正断层较远、位于断层下盘且上倾方向未与断裂沟通这2种构造样式有利于页岩气的聚集成藏。     

渝东南地区背斜型浅层常压页岩气勘探发现

综合四川盆地及其周缘海相页岩气勘探开发成果与评价认识,针对渝东南地区洛龙背斜和老厂坪背斜浅层页岩气成藏地质条件及勘探潜力进行研究。通过钻井、物探、实验分析等资料对比分析研究区页岩气成藏条件及甜点控制因素,揭示渝东南地区背斜型浅层页岩气五大基本地质特征：(1）处于深水陆棚相,静态指标优越,优质页岩段厚度为29～37.5m,TOC为2.01%～6.39%;(2）页岩储层品质较好,有机质孔发育,孔隙度为3.29%～6.58%;(3）以常压为主,微注压降测试地层压力系数为0.96～1.08,现场解吸实验测量总含气量为0.66～5.67m3/t,吸附气占比为69.97%～78.6%;(4）页岩脆性矿物含量较高（石英含量为30.3%～75.5%）,脆性指数较高（59%～65%）,埋藏较浅（880～1100m）,地应力较小（优质页岩段平均最大水平主应力为29MPa）,易于体积压裂施工;(5）遭受多期构造改造,仍具有一定的保存条件,呈现背斜型赋存模式。渝东南地区背斜型浅层页岩气各项压裂参数值较低,易于施工,但需要进一步优化工程工艺技术,兼顾提高单井产量和降低施工成本,实现效益开采。     

渝东南地区黔江凹陷五峰组——龙马溪组页岩储层特征及其对含气量的影响

渝东南地区黔江凹陷五峰组—龙马溪组页岩气的勘探仍处于初级阶段,储层特征与含气性关系仍不明确,开展五峰组—龙马溪组页岩的储层特征及含气性的研究,对评价研究区页岩气资源潜力具有重要意义。通过采集该套页岩岩心样品,完成详细的储层特征分析和含气性分析测试,包括岩石薄片鉴定、X-射线衍射、TOC分析、显微组分实验、氮气吸附实验、扫描电镜实验和现场解析等,结果表明,五峰组—龙马溪组页岩以黏土—粉砂级细粒沉积为主;页岩有机碳含量为0.22%~5.31%,成熟度为1.78%~2.93%,处于高—过成熟阶段,纳米级有机孔隙发育;矿物成分中脆性矿物含量为38.4%~86.7%,黏土矿物含量为12.1%~56.5%,其中微—纳米级无机孔隙较为发育,此外微裂缝的发育也对页岩气聚集和开发提供了有利条件。五峰组—龙马溪组页岩含气量为0.07~2.81m3/t,其底部富有机质页岩的含气量超过1m3/t。综合分析认为页岩TOC值和石英含量越高、长石和绿泥石含量越低时页岩中孔隙及比表面积越大,页岩含气量越大。     

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。     

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。     

叠前地球物理技术预测页岩气保存条件——以四川盆地焦石坝构造页岩气藏为例

近年来,随着四川盆地涪陵页岩气田页岩气勘探开发取得重大突破,川东地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组巨大的页岩气勘探开发潜力被进一步证实。但是,如何利用地球物理技术更加准确有效地评价页岩气保存条件,目前仍然是该区页岩气勘探开发中亟待解决的问题。为此,基于叠前地震数据,从裂缝发育程度和地层压力的角度出发,首先利用基于叠前方位各向异性的裂缝预测技术进行高角度裂缝的预测,然后利用基于叠前纵波波阻抗反演的压力预测技术描述地层压力的空间分布特征,最终将两者相结合得到评价页岩气保存条件的新参数——保存系数,进而形成了一套可以有效预测页岩气保存条件的新方法 ;将新方法用于涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组页岩气保存条件的评价,并将气井生产资料与保存系数的预测结果进行对比验证。研究结果表明:页岩气保存系数与其无阻流量的对应性较好,并且弥补了低产井与无阻流量之间的不吻合关系。结论认为,保存系数预测结果与钻井生产资料具有较好的吻合度,证明了新的页岩气保存条件评价方法的有效性和可靠性。     

渝西大足区块五峰组—龙马溪组深层页岩储层特征与勘探前景

近年来,四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气已在中浅层（埋深3 500m以浅）区域实现规模效益开发,正逐步向深层（埋深3 500~4 500m）拓展,并已在渝西大足区块等深层区域取得初步进展。通过分析评价大足区块生气潜力、储集物性、可压裂性和含气性等相关储层参数,认为该区块与长宁、威远区块相比,五峰组—龙一₁亚段页岩储层脆性矿物含量和含气量基本相当,而TOC值和孔隙度略低,整体储层品质较优;发育有机质孔、粒间孔、粒内孔及微裂隙等孔隙类型,其中粒内孔所占比例最大;裂缝发育程度较高,以五峰组裂缝分布最为集中。综合研究认为：大足区块五峰组—龙一₁亚段页岩Ⅰ+Ⅱ类储层厚度大,五峰组表现出较大资源潜力;压力系数高,保存条件好;具备“基质孔隙+裂缝型”富集高产模式的特征,该区块深层页岩气展示出良好的勘探开发前景。     

复杂构造区页岩气富集特征——以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例

川东南丁山地区是四川盆地页岩气主要勘探开发区,尽管已有多口井获得高产页岩气试气产量,但由于递减速率快和估算的最终可采储量(EUR)低,导致该区尚未获得商业开发。为了明确复杂构造区页岩气成藏富集特征,预测有利目标区,通过岩心观察、笔石带识别与对比以及扫描电镜观察等手段,对川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型、展布特征、储集类型和含气量等进行了分析。研究结果表明:川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型主要包括硅质页岩、含灰-灰质页岩、粘土质页岩和粉砂质页岩4种,其中优质页岩为WF2—LM4笔石带的硅质页岩,厚度介于6～10 m。储集空间主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝,靠近盆地边缘无沥青充填的溶蚀孔相对发育,反映了较差的页岩气保存条件。与涪陵页岩气田的对比分析表明,丁山地区五峰组-龙马溪组WF2—LM4笔石带硅质页岩厚度较薄,在靠近盆缘断裂带的地区埋藏较浅,页岩气藏压力系数低,为浅层常压页岩气藏;向盆内方向压力系数增加,埋深较大,属于深层超压页岩气藏。建议在川东南地区WF2—LM4笔石带硅质页岩厚度大、埋藏适中和保存条件较好的地区开展页岩气的勘探工作。     

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。     

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。     

四川盆地东南地区龙马溪组页岩气有效保存区综合评价

受差异构造边界的制约,四川盆地东南地区(简称川东南)中新生代发生差异构造变形,使得保存条件成为控制该区下古生界页岩气富集的主要因素。为此,从制约保存条件的直接原因——构造作用出发,对该区页岩气保存条件进行了综合评价。首先以构造研究为先导,立足于中新生代差异构造变形方式和强度,将评价区划分为7个构造形变带,并对各构造形变带的断裂规模、断裂密度、顶底板岩性和厚度、目的层埋深、构造形态和裂缝间距指数等影响因素进行系统揭示,确立页岩气有效保存区的评价指标和标准,建立页岩气保存条件综合评价体系。在此基础上,依据该区页岩气保存条件最优评价参数标准,对7个构造形变带下志留统龙马溪组页岩气的保存条件进行了宏观评价。结果表明:齐岳山断裂以西地区的保存条件整体上好于东侧;齐岳山断裂以东地区,以武隆断褶带的保存条件为最好,其次为彭水断褶带和黔江断褶带,道真叠加断褶带、务川叠加断褶带和沿河叠加断褶带相对较差。     

中扬子地块西部地区结构构造与页岩气保存条件的关系

中扬子地块西部地区下古生界暗色页岩发育,为海相页岩气的富集成藏奠定了物质基础。为了查明构造对页岩气差异保存的控制作用、揭示页岩气保存的关键因素,首先精细解析该区的结构构造特征,开展构造结构模式识别与构造区带划分,研究构造的变形方式及变形强度;在此基础上,分析确定不同构造样式与页岩气保存条件的关系;进而结合构造变形与海相页岩岩相古地理特征,指出该区页岩气勘探的有利区带。研究结果表明:①该区可分为4个构造形变带,识别出限制型、弱改造型和强改造型3类前展式结构模式;②限制型位于湘鄂西北段,前展式构造不完整,发育冲断带和挤压断褶带;③弱改造型和强改造型分别位于湘鄂西和武陵山地区,具有完整的前展式构造,但前者的变形强度较弱,未经历晚期的构造叠加改造作用;④该区存在着3个构造转换带——川东断褶带与湘鄂西断褶带构造转换带、湘鄂西断褶带与武陵山断褶带构造转换带、中扬子地块露头区与盆腹区构造转换带,其中前者以齐岳山断层发生构造转换,西侧川东断褶带为隔档式褶皱,断层密度小、地层剥蚀强度小、页岩气富集于背斜和斜坡中,东侧湘鄂西断褶带为隔槽式褶皱,断层作用强、地层剥蚀强度大、页岩气富集于残留向斜中。结论认为,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气在秭归向斜、冲断—滑脱带和齐岳山断层西缘保存条件为最好;下寒武统牛蹄塘组页岩气勘探的有利区带分布于开县对冲带、挤压褶皱带、冲断—滑脱带和宜昌斜坡西侧。     

川东南丁山与焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩气富集条件差异分析与思考

四川盆地东南缘（川东南）丁山构造五峰组—龙马溪组页岩气勘探已取得突破,但相比涪陵页岩气田焦石坝构造,其富集高产因素又体现出其自身的特殊性。以四川盆地丁山和焦石坝地区五峰组—龙马溪组为研究对象,综合利用钻井、测井、地震及分析化验等资料,明确了两地区主要富集条件的差异性,建立了2种目标类型页岩气成藏富集模式,研究发现：（1）丁山优质页岩层段TOC≥3%的页岩仅发育于五峰组—龙马溪组一段①—③层,厚15~19 m,明显比焦石坝薄（焦页1井近38 m）;（2）丁山构造保存条件明显受齐岳山断裂控制,平面上远离齐岳山断裂、埋深更大的斜坡带和深埋平缓带页岩气层压力系数、孔隙度和含气量明显增大,而焦石坝构造保存条件明显受周边控制构造的断裂影响,压力系数、孔隙度和含气量仅在断裂附近出现明显的降低;（3）丁山优质页岩层段在自身脆性方面与焦石坝无明显差异,但由于埋深变化较大,埋深处于3 500~4 500 m富集区的优质页岩层段的地应力、岩石破裂压力明显增大。研究认为沉积环境造成了两地区页岩原生品质具有一定的差异,其中丁山属于“较快速海退型”陆棚相沉积,而焦石坝属于“缓慢海退型”陆棚相沉积;而控制构造的断裂是造成页岩气逸散方式和程度不同的主要因素。根据以上特点,建立了丁山 “齐岳山断裂带主体控制、浅埋藏区垂向、横向联合逸散、深埋藏区富集”的盆缘“鼻状断背斜富集型”、焦石坝盆内“控边断裂垂向逸散为主、横向逸散微弱、主体稳定区富集”的“断背斜富集型”成藏富集模式。     

渝东南渝科1井下寒武统富有机质页岩发育特征与含气量

渝东南地区广泛发育下古生界海相页岩,具有发育范围广、厚度大、埋藏深度较浅、有机质丰度高等特点。渝科1井位于四川盆地东南部外缘,揭示了渝东南地区富有机质页岩的发育特征和含气特点。该井钻揭下寒武统牛蹄塘组页岩层总厚50.2 m。研究表明:牛蹄塘组页岩具有有利的页岩气成藏条件,有机碳含量平均值为5.63%,成熟度(R_o)主体分布在3%左右。利用测井数据、等温吸附实验、线性回归等多种方法对页岩含气量进行分析和计算,得到牛蹄塘组页岩总含气量在1.0～3.5 m³/t。渝科1井揭示了渝东南地区发育的牛蹄塘组富有机质页岩具有高有机碳含量、高成熟度、高含气量的特点,该地区具有较大的页岩气资源潜力。