四川盆地下寒武统筇竹寺组沉积地球化学特征与有机质富集机制

受构造—沉积分异影响,四川盆地不同地区下寒武统筇竹寺组沉积环境具有较大差异,前人针对不同区域筇竹寺组沉积地球化学特征差异性的系统性对比研究比较薄弱。通过收集整理前人公开发表的四川盆地筇竹寺组16口钻井、9条野外剖面地球化学数据,综合前人认识,针对四川盆地不同地区的筇竹寺组沉积地球化学特征进行对比分析,并探讨有机质富集机制,取得4点认识：(1)德阳—安岳裂陷槽北段较南段古水体环境更为还原,更有利于有机质的富集和优质烃源岩的形成与保存;(2)四川盆地北部由裂陷槽深水陆棚区到川东北浅水陆棚区,古沉积环境整体由缺氧向氧化过渡,而由川西南浅水陆棚到川中裂陷槽发育区、川西南浅水陆棚到川东南浅水陆棚,沉积水体则逐渐向更还原的环境过渡;(3)裂陷槽北段及中段整体反映出很高的古生产力水平,且四川盆地筇竹寺期广泛的热液影响背景为有机质富集提供了十分有利的条件;(4)裂陷槽北段及川西南浅水陆棚区筇竹寺组有机质丰度主要受古生产力强度影响,川东北和川东南浅水陆棚有机质丰度主要受控于古氧化还原环境,裂陷槽中段有机质丰度受古生产力和古氧化还原环境共同影响。研究成果对于深化四川盆地筇竹组沉积环境差异和烃源岩形成条件认...     

从优质烃源岩到储层：构造——沉积分异格局下的四川盆地中西部下寒武统页岩气勘探前景

四川盆地下寒武统麦地坪组—筇竹寺组是继上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组后的又一个页岩气重点勘探开发层系,但关于该盆地中西部地区下寒武统地层划分比对尚存在着争议,因而制约了对该区下寒武统页岩气的研究和评价。为此,在系统梳理作为常规油气烃源岩的四川盆地中西部地区下寒武统地层与时间框架、黑色泥页岩形成与分布规律的基础上,结合其深埋藏—强隆升—强改造的构造背景,研究了下寒武统页岩有机质热演化过程与页岩气富集条件,并指出了有利区。研究结果表明:(1)参照国际寒武纪地层与时间对比序列,该区下寒武统黑色岩系的时间—空间分布关系受震旦系—寒武系界面差异性控制,麦地坪组—筇竹寺组并不都是纯黑色岩系;(2)构造—沉积分异格局下的四川盆地中西部麦地坪组—筇竹寺组厚度差异大,绵阳—长宁拉张槽中北段内是富有机质黑色页岩的沉积中心,是页岩气的最佳富集区;(3)麦地坪组—筇竹寺组在四川盆地存在局部中等成熟度的分布区域。结论认为,在有效解决4 000 m深层工程压裂技术问题的基础上,除了四川盆地威远构造以东资阳—内江—大足为最有利勘探地区以外,川西坳陷北段前陆扩展变形带的矿山梁—碾子坝—河湾场地区与米仓山前缘地区也可以作为下一步页岩气勘探的有利区。     

川东北地区筇竹寺组优质烃源岩分布特征及形成环境

下寒武统筇竹寺组烃源岩是四川盆地及周缘最重要的烃源岩层之一。为明确川东北地区筇竹寺组优质烃源岩分布规律及形成环境,利用测井资料、有机地球化学特征及主-微量元素分析资料等对筇竹寺组烃源岩进行研究。结果表明:筇竹寺组优质烃源岩形成于温暖潮湿、水动力相对较弱的深水陆棚及斜坡-盆地环境,具有中-高的古生产力,整体处于还原-弱氧化条件,为有机质生成及保存提供了有利的沉积环境;纵向上主要发育于地层下部,平面上存在城口-开县裂陷区、巴中-通江地区及五峰-鹤峰一带3个厚度中心,为油气来源奠定了良好的物质基础;与龙王庙组、灯影组优质储层形成良好的源-储配置关系,城口-开县地区及巴中-南江地区是油气勘探的有利区带,值得下一步积极勘探。     

川南地区金页1井早寒武世烃源岩沉积地球化学特征

为了深入研究四川盆地南部下寒武统麦地坪组-筇竹寺组烃源岩发育环境及源岩沉积地球化学特征,通过分析川南井研-犍为地区金页1井麦地坪组与筇竹寺组烃源岩岩矿组成、有机碳含量、成烃生物组合、氧化还原性指标及各项指标之间的内在联系,发现麦地坪组与筇竹寺组烃源岩岩矿组成与成烃环境存在很大差别：麦地坪组烃源岩为含硅质云岩,有机碳丰度中等,δU大于1.7,指示超强还原环境,其成烃生物主要为具有浅水生活习性的小壳生物形成的微生物席,推测其强还原性可能与大量繁盛并死亡的小壳生物迅速消耗海底水中氧气有关,并非由深水相环境造成,虽还原性很强,但烃源岩有机碳丰度并不高,各种沉积地球化学参数关联性分析认为麦地坪组应形成于潮坪沉积环境。筇竹寺组烃源岩主要由硅质与粘土质页岩组成,下、上两段有机碳丰度高低不一,成烃生物以无定形絮状有机聚集体为主,δU指数0.8~1.7,有机碳含量与氧化还原性之间对应关系明显,沉积环境应为氧化至较强还原环境的浅水-深水陆棚相。川南地区早寒武世时期的构造-沉积-岩相古地理环境、原始生物类型、岩石矿物质组成等多种因素共同决定了烃源岩品质的优劣及其沉积地球化学特征。     

四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组与筇竹寺组页岩含气性差异及成因

四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩和筇竹寺组页岩是同时期进行页岩气勘探开发的2套重点层位,五峰组—龙马溪组页岩气勘探取得了重大突破,而筇竹寺组页岩气勘探效果却不理想。利用四川盆地及其周缘野外露头资料、已钻页岩气井生产资料以及前人研究成果,总结了四川盆地及其周缘海相页岩的地质特征,并分析了五峰组—龙马溪组页岩与筇竹寺组页岩的含气性差异及其主要原因。研究认为,四川盆地及其周缘海相页岩最显著的特征为"高演化"和"强改造",这与北美海相页岩差异明显。统计大量页岩气井生产情况发现,五峰组—龙马溪组页岩产气情况明显好于筇竹寺组页岩。筇竹寺组页岩压力系数较低,有机孔发育程度较差,相邻储层沥青分布广泛,这些都证实了桐湾期不整合面对筇竹寺组页岩含气性的破坏作用。震旦系顶桐湾期不整合面形成的排烃"通道"从生烃期开始的长期排烃,使层内残留烃量减少,是筇竹寺组页岩含气性较差的主要原因。     

川中乐山—龙女寺古隆起震旦系天然气成藏条件分析

认为四川盆地中部乐山—龙女寺古隆起震旦系含油气系统属多源多期成藏的复合含油气系统，烃源主要来自下寒武统筇竹寺组底部腐泥型暗色泥岩，其次为震旦系灯影组三段暗色藻白云岩和页岩；最有利的储盖组合是以灯影组四段、三段为储集层和以下寒武统黑色页岩为盖层的组合，其次是灯影组三段中部的白云岩段储盖组合。灯三段烃源岩在奥陶纪末—志留纪进入大量生烃期，生成的液态烃在古隆起顶部形成古油藏，志留纪末的抬升终止了第一期成烃作用，晚二叠世以来进入二次生烃期；三叠纪—中侏罗世，筇竹寺组烃源岩进入主要生烃期，在古隆起顶部灯影组风化壳形成古油气藏；晚侏罗世—早白垩世，筇竹寺组烃源岩处于生气高峰期，古油气藏的液态烃热裂解成气态烃，这些气态烃聚集形成现今的气藏。乐山—龙女寺古隆起震旦系储盖和保存条件较好，高石梯—磨溪潜伏构造带及华蓥山构造带是有利勘探区。     

四川盆地及其周缘下寒武统麦地坪组-筇竹寺组层序充填和演化模式

四川盆地及其周缘下寒武统筇竹寺组页岩气资源丰富，是重要的页岩气产气层段之一。由于该套地层埋藏深、资料少且地质条件复杂，对其开展的层序地层研究较为薄弱，这严重制约了后续研究和生产。首先对四川盆地及其周缘早寒武世构造-沉积背景开展研究，在此基础上结合岩性、颜色、测井曲线、微量元素、古生物和地震反射同相轴等特征，对麦地坪组-筇竹寺组层序地层开展研究，提出层序划分思路，将麦地坪组-筇竹寺组从下往上依次划分为4个Ⅲ级层序。进而厘清层序地层空间分布规律，建立受全球板块张性活动控制的四川盆地及其周缘麦地坪组-筇竹寺组“早期窄盆差异沉积，后期广盆稳定分布”的层序演化模式。该演化模式对深化认识四川盆地寒武纪构造-沉积格局、推动沉积成藏等地质研究及促进深部页岩气勘探开发具有一定意义。     

中国南方海相页岩气成藏差异性比较与意义

中国南方地区寒武系筇竹寺组和奥陶系五峰组—志留系龙马溪组均发育一套富有机质页岩,但页岩气钻探效果差别极大,开展成藏差异比较研究具有理论和现实意义。研究认为:1四川盆地五峰组—龙马溪组TOC值比筇竹寺组略高,盆地外围地区筇竹寺组TOC存在高值区;2筇竹寺组热演化程度较五峰组—龙马溪组明显偏高;3筇竹寺组有机质孔隙不发育,孔隙度是五峰组—龙马溪组的1/3~1/2;4筇竹寺组含气量低,仅为五峰组—龙马溪组的1/2;5筇竹寺组以硅质页岩为主,五峰组—龙马溪组以钙质、钙质硅质页岩为主,硅质成因不同;6五峰组—龙马溪组普遍超压,筇竹寺组以常压为主。这种差异形成的原因在于:1沉积环境不同,影响TOC值和页岩厚度;2筇竹寺组热演化程度过高,导致生烃衰竭、有机质炭化、孔隙度降低,含气性变差;3筇竹寺组顶底板封闭条件较差,影响页岩气保存;4构造位置不同,五峰组—龙马溪组处于斜坡和向斜区,具超压,有利于页岩气保存;5筇竹寺组放射性铀含量约为五峰组—龙马溪组的2倍,是热演化程度高的重要原因。从而提出南方海相经济性页岩气富集需具备有利的地质条件(富有机质集中段发育,热演化程度适中,有机质孔隙发育,含气量高,顶底板保存条件良好,埋深适中),其中五峰组—龙马溪组页岩气成藏条件有利、资源经济性好,筇竹寺组成藏条件总体较差、有利区范围有限。     

海相页岩有机质碳化的电性证据及其地质意义——以四川盆地南部地区下寒武统筇竹寺组页岩为例

寻找一种能够有效表征海相页岩有机质碳化现象的可靠证据,是当前开展古老地层页岩气选区面临的重大科学问题。为此,以钻井岩心、测井和分析化验资料为基础,通过对比分析四川盆地南部地区下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组2套富有机质页岩的电性特征,探索研究了筇竹寺组页岩有机质碳化现象及其对页岩气赋存条件的影响。获得以下认识:1电性实验证实,川南地区筇竹寺组富含有机质页岩已出现有机质碳化特征,根据极高成熟度、富有机质页岩的干岩样低电阻率特征和井下超低电阻率测井响应特征,能够直观判断有机质的碳化程度、评价烃源岩质量;2川南南部长宁地区筇竹寺组页岩表现为干样低电阻率和低—超低测井响应特征,有机质已出现严重碳化现象,威远地区筇竹寺组页岩电阻率曲线基本正常,石墨化程度介于龙马溪组和长宁筇竹寺组之间;3中高电阻率页岩在生气潜力、基质孔隙发育程度和对天然气吸附能力等方面明显优于超低电阻率页岩;4川南北部犍为—威远—潼南地区富有机质页岩具有中—高电阻率特征,钻井已获工业气流,为筇竹寺组页岩气勘探开发的有利区。     

尼日尔Termit盆地Yogou组泥岩地球化学特征及沉积背景

Yogou组泥岩是Termit盆地主要的烃源岩之一。为了揭示Termit盆地Yogou组沉积时期物源属性、物源区的构造背景及其沉积环境,通过对4口井20块泥岩样品的主量元素、微量元素和稀土元素测试,对Yogou组泥岩的元素地球化学特征进行了综合分析。结果显示： Yogou组上部以被动大陆边缘物源为主,下部以长英质物源为主,物源区处于大陆岛弧的构造背景条件下。Yogou组中-上部沉积时期水体盐度相对较低,为海陆过渡相沉积;Yogou组下部沉积时期水体盐度较高,为海相沉积。CIA指数、Sr/Cu值等指标表明,Yogou组沉积时期研究区处于湿热的气候条件;V/（V+Ni）等指标说明,Yogou组沉积时期水体处于厌氧环境。     

四川盆地震旦—寒武系高演化烃源岩无机地球化学特征与评价

高演化烃源岩评价因有机质的损耗而使得传统有机地球化学参数逐渐失效，而烃源岩中的无机元素不易受成熟度的影响。为探索无机地球化学方法在高演化烃源岩评价中的应用，以四川盆地震旦—寒武系为例，基于无机(主量、微量和稀土元素)地球化学方法，从烃源岩发育的三大控制因素(古生产力、沉积环境和沉积速率)分析入手，开展了烃源岩无机地球化学研究。结果表明，综合运用Ba和Ni元素丰度确定烃源岩古生产力，Mo_EF、U_EF、Ce异常特征确定沉积水体氧化—还原条件，TiO₂/Al₂O₃比值确定沉积速率，揭示研究区烃源岩有机质富集主要受控于沉积环境与古生产力，而受沉积速率的影响相对较小；川中与威远—资阳地区下寒武统筇竹寺组烃源岩古生产力高、沉积环境最为还原，烃源岩质量最好，属于高生产力和好保存模式。无机地球化学方法是高演化烃源岩评价的一种有效途径。      

四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组层序与沉积特征

开展四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组高精度沉积环境研究是目前该区页岩气勘探开发面临的重要课题。以野外露头剖面、钻井资料为基础,依据特定的笔石带和重要标志层建立了等时地层格架,并结合岩相、古生物群落、钙质含量、测井响应特征、地球化学特征等地质信息开展了龙马溪组早、晚期沉积微相研究,揭示了其地层层序、沉积演化以及优质页岩分布等特征:①页岩地层具有顶、底界区域穿时性,自下而上可划分为SQ1和SQ2两个三级层序,SQ1主体为最大海侵期形成的深水相沉积组合,而SQ2总体为海平面下降期形成的半深水—浅水相沉积组合;②发育钙质深水陆棚、泥质深水陆棚等8种沉积微相,富有机质页岩主要形成于SQ1深水域;③从SQ1到SQ2,沉积中心自川南—川东坳陷区向川北地区迁移,川中古隆起为持续的水下隆起。结论认为:①SQ1是龙马溪组主力产层的沉积期,川南—川东坳陷为SQ1期深水陆棚中心区,是页岩气富集区;②川北地区的黑色页岩形成于SQ2晚期,且分布局限,页岩气勘探潜力相对不足,而鄂西地区黑色页岩的沉积规模和勘探潜力则介于川南—川东和川北地区之间。     

四川盆地下寒武统筇竹寺组烃源岩有机质差异富集机制与天然气勘探领域

四川盆地以下寒武统筇竹寺组为烃源岩的海相高演化天然气系统是全球这一领域的一个典范,为进一步深化地质理论认识,拓展勘探领域,针对当前川中、川东北2个热点勘探区块,通过地球化学方法,从古生产力、氧化还原条件、陆源输入三方面入手,对不同区域该套烃源岩质量及其有机质富集机制展开了差异对比研究,探讨了天然气勘探领域。结果表明:川中GS17井、ZJ2井所在的裂陷槽内深水陆棚相烃源岩有机碳含量整体高于川东北小洋坝浅水陆棚相烃源岩,两者有机质富集均主要受控于氧化还原环境;川中烃源岩形成于缺氧环境,相较于川东北烃源岩所形成的贫氧环境更有利于有机质的保存;川东北烃源岩形成过程中陆源输入对有机质的稀释作用尤为显著,烃源岩质量不如川中烃源岩。筇竹寺组天然气系统的勘探仍需围绕裂陷槽及周缘展开,同时盆地周缘的深水陆棚地区也值得加以重视,且常规与非常规天然气资源并重。      

上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩沉积环境

上扬子地区下寒武统页岩展现出了良好的页岩气勘探前景，是油气资源的重要战略接替领域。通过露头观测、岩心描述、薄片观察、扫描电镜分析以及主微量元素地球化学分析，对该套页岩沉积环境进行了综合研究。根据矿物学、岩石组构及沉积构造的不同，在筇竹寺组识别出5大类12小类岩相类型，进一步总结了浅水陆棚、深水陆棚、斜坡-盆地沉积体系中发育的6类典型的沉积序列，建立了相应的沉积模式。浅水陆棚沉积处于氧化、相对低的古海洋生产力条件下，发育磷质-云质-泥质沉积序列和砂质-泥质-灰质沉积序列，有机质含量普遍偏低。深水陆棚以及斜坡-盆地沉积处于贫氧-缺氧、高海洋生产力的条件下，发育富含有机质的泥质-磷质-云质沉积序列、硅质-泥质沉积序列和泥质沉积序列。在四川盆地资阳-长宁一线陆内裂陷槽内部以及四川盆地之外东南部黔中、黔北及鄂西-渝东等大部分深水陆棚沉积区是富有机质页岩发育的有利区域。此外，热液活动为黔西北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩提供了必要的物质基础和保存条件，有利于形成富有机质的页岩。     

四川盆地川西坳陷雷口坡组四段稀土元素地球化学特征及意义

沉积物中稀土元素配分模式及特征参数能够很好地反映沉积环境及流体性质与来源,应用于油气地质研究中可辅助判断烃源岩、储层沉积环境及油气来源等。川西坳陷雷口坡组四段碳酸盐岩稀土元素测试结果表明,稀土元素总量较低,轻、重稀土分异明显,具有明显的δCe负异常和δEu正异常。分析认为,低稀土元素总量、δCe负异常反映了雷四段沉积时为相对开放的弱氧化低能环境,有利于成烃生物的繁育和生长,可为雷四段烃源岩的形成提供物质基础;显著的δEu正异常表明了后期强还原环境下的流体活动,对有机质的保存有着重要作用。轻稀土富集、重稀土亏损、显著的δEu正异常以及与热液流体相似的稀土元素配分模式,表明川西雷四段经历过后期的热液蚀变与改造,而热液运移的通道也可为深层油气向上运移提供良好的输导条件。      

四川盆地页岩气与煤层气勘探前景分析

页岩气与煤层气是非常规气勘探的重要领域,国外早已进入实质性商业勘探开发。我国从本世纪初对页岩气关注渐增。页岩气以吸附、溶解、游离状态存在,形成于暗色高炭泥质烃源岩中。该文根据四川盆地烃源岩研究成果,论证了上二叠统龙潭组煤系利于煤层气成藏,有利区块位于华蓥山及其东南侧与南端地带。该地带以烟煤为主,瓦斯含量高、埋藏浅。上三叠统须家河组煤系,煤岩瓦斯含量低,有利页岩气成藏。有利区块有二：一是川西南威远背斜周缘及川南之北段区块;二是米仓山前缘,目的层埋藏较浅。 油系泥质烃源岩有利页岩气成藏的层系是下侏罗统,有利区块位于川东北、川北有机质成熟度高的高陡构造翼部及盆地边缘浅埋带。下志留统龙马溪组、下寒武统筇竹寺组暗色泥质烃源岩,在盆地内早期有利页岩气成藏。现今因成熟度剧增,不利页岩气保存,而且目的层埋深大,可在老气田“立体勘探”时关注。但在大巴山靠盆地一侧,江南古陆西北缘,其有机质成熟度有降低的趋势,不失为页岩气成藏的有利地带。     

四川盆地及邻区震旦纪末—寒武纪早期构造运动性质与作用

近期在四川盆地震旦系—寒武系获得了天然气勘探的新突破,而对于震旦纪末—寒武纪早期构造运动的认识还存在较大争论。通过岩石学特征、地震剖面特征、沉积环境等方面的研究,认识到震旦纪末的构造运动与寒武纪早期的构造运动存在明显差异。研究认为桐湾运动是以整体隆升与沉降为特征,并发育三幕构造运动,即灯影组二段富藻层沉积末期的桐湾Ⅰ幕、灯影组二段沉积末期的桐湾Ⅱ幕与灯影组三段—灯影组四段沉积末期的桐湾Ⅲ幕,桐湾期的灯影组镶边碳酸盐台地还存在轻微裂化作用下的热液沉积。寒武纪早期的兴凯运动以裂陷为主,发育两幕构造运动,即麦地坪组沉积期的兴凯Ⅰ幕与筇竹寺组沉积期的兴凯Ⅱ幕,兴凯期的上扬子碳酸盐台地遭遇较强的裂解,热液作用普遍较强,但至兴凯Ⅱ期时,裂陷活动主要发生在川南—黔北地区,川中—川北较弱。桐湾期的隆升剥蚀不仅控制了三大岩溶风化壳的发育,且其形成的绵阳—宜宾—会东巨大侵蚀沟谷控制了下寒武统麦地坪组的泥岩与页岩为主的碎屑岩沉积;兴凯运动不仅控制了有利烃源岩的发育,且与桐湾运动一起控制了有利源-储配置区的分布。因此,四川盆地震旦纪末—早寒武世发育两类不同性质的构造运动,前者主要促进了储层的发育,后者主要促进了烃源岩的发育,二者共生组合形成了震旦系与寒武系的良好油气成藏组合。     

四川盆地及邻区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组底部笔石带及沉积特征

根据四川盆地五峰组—龙马溪组主要页岩气井和典型剖面的资料,分析了不同笔石带页岩的沉积环境、厚度等特征,明确了五峰组下部WF2—WF3笔石页岩段(奥陶纪凯迪阶晚期447.62~445.16 Ma)、五峰组观音桥层WF4灰岩/泥质灰岩/灰质泥页岩段(奥陶纪赫南特阶早期445.16~444.43 Ma)和龙马溪组底部LM1—LM4笔石页岩段(奥陶纪赫南特阶晚期444.43~443.83 Ma和志留纪鲁丹阶早中期443.83~441.57 Ma)3个层段的沉积环境、岩性和厚度特征,分析了页岩平面展布特征。研究表明:1五峰组下部WF2—WF3笔石页岩段沉积期,研究区主体上受广西运动的影响较小,沉积环境为广海深水环境,主要沉积了黑色页岩,沉积中心发育在黔东北—川东北和川南2个区域,沉积中心最大厚度为4~6 m。2五峰组观音桥层WF4笔石页岩段沉积期,受全球海平面下降和广西运动增强的影响,研究区沉积环境发生重大变化,川中古隆起、黔中古隆起和江南—雪峰古隆起进一步扩大,沉积盆地面积减小,沉积环境变为以浅海碳酸盐生屑滩沉积为主,少量深水沉积环境为辅(仅分布在川东—川东北地区的石柱—涪陵—巫溪一带和川南地区的长宁—永川一带),浅水沉积物以富含赫南特贝的灰岩、泥质灰岩等沉积为主,深水沉积物主体为含赫南特贝的灰质泥岩、页岩沉积。3龙马溪组底部LM1—LM4笔石页岩段沉积期,受全球海平面上升和广西运动的控制沉积范围比观音桥层沉积期大,主体为滞留的深水沉积环境,沉积了厚度较大的LM1—LM4笔石页岩段黑色页岩,最大厚度超过20 m。进一步分析了川中古隆起、黔中古隆起及江南雪峰古隆起对黑色页岩的控制作用,探讨了自流井水下高地/隆起、华蓥山水下高地、丁山水下高地和湘鄂西水下高地/隆起对黑色页岩沉积与保存的控制作用。