四川盆地及周缘奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩生物地层及其储集层特征

通过单剖面笔石鉴定、笔石带划分、等值线图编制及页岩矿物成分、TOC和纹层特征分析,系统研究四川盆地及周缘奥陶系五峰组—志留系龙马溪组生物地层及其储集层特征.结果 表明,四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组发育笔石带WF1-WF4和LM1-LM9,不同笔石带可用岩性和电性特征标定.不同笔石带页岩分布呈现西南和东北2大沉积中心,...     

焦石坝地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩地球化学特征及地质意义

以焦石坝地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩露头样品和钻井岩屑样品的氧化物和元素测量结果为依据,研究该区页岩氧化物和元素地球化学特征,结果表明:页岩地层SiO_2含量整体较高,化学蚀变指数(CIA)为55~77,表明页岩形成于温暖、湿润的气候环境。不同样品页岩氧化物和元素组成特征存在较明显差异,导致页岩品质存在巨大差异:龙马溪组页岩上段岩屑样品过量硅含量极低,U/Th小于0.75,属于高能、富氧环境产物,有机质难以保存,页岩品质差;龙马溪组页岩下段岩屑样品过量硅含量为6.6%~12.9%,U/Th为0.75~1.25,属于低能、贫氧环境产物,有机质含量高,脆性较好,页岩品质较好;五峰组页岩露头样品过量硅含量为11%~24%,U/Th为0.76~1.34,属于低能、贫氧—厌氧环境产物,有机质含量高,SiO_2含量最高,有利于形成天然裂缝和后期压裂改造,页岩品质最好。     

四川盆地泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩沉积微相划分及测井识别

通过X射线衍射分析、物性测试、薄片鉴定、地球化学分析以及测井资料,对川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组深层页岩地层开展了沉积微相细分,明确了其测井响应特征及识别方法。研究结果表明：①泸州地区页岩沉积微相可细分为5个大类、8个小类,其中强还原富有机质富硅深水陆棚相物性好、含气量高、TOC含量高、脆性矿物含量高,是最优微相细分类型,主要分布于龙一段一亚段一小层; ②利用无铀伽马、自然伽马、钍含量、声波时差、中子、横波时差及钍铀比等7条敏感曲线,通过K-means的贝叶斯判别法划分的页岩地层微相细分类型,与取心结果的吻合率高于90.0%。     

川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩裂缝发育模式及意义

通过岩心、电成像测井及常规测井等资料,对川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组深层页岩地层开展了电成像测井图像上的裂缝类型及组合特征、裂缝信息提取、裂缝发育模式等研究,分析了不同裂缝发育模式的声波测井响应及对后期压裂改造的影响。研究结果表明：①川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩随地层深度增加裂缝倾角逐渐减小、构造裂缝种类复杂程度逐渐降低,离构造活动强烈带较近的井靶体段可见明显的中、高角度构造裂缝发育。②按照构造裂缝和层理发育的关系,可将研究区裂缝发育模式分为构造裂缝与层理混合发育型、中密度层理型、紧密层理型、强构造裂缝弱层理型、大尺度构造裂缝型、致密型等6种,其中构造裂缝与层理混合发育型和中密度层理型是压裂的优选类型。③引入L曲线（σ=k/n,k为常数,σ为平均开度,n为层理条数）,σ和n值的范围能够有效表征构造裂缝和层理的相对发育程度,从而可在坐标系内对不同裂缝发育模式进行划分与识别。④不同裂缝发育模式在纵、横波时差和岩石力学性质方面具有一定差异：构造裂缝与层理混合发育型和强构造裂缝弱层理型的纵波时差小于中密度层理型和紧密层理型,中密度层理型的抗剪强度小于紧密层理型。     

中扬子地区当阳复向斜奥陶系五峰组-志留系龙马溪组页岩储层特征

以当阳复向斜内典型井钻井资料为基础,通过双束扫描电镜、矿物含量分析、有机地球化学分析和低温低压氮气吸附测定等方法,对富有机质页岩岩石学特征、有机地球化学特征、储集空间类型及特征和含气性特征等进行系统研究。研究结果表明：①五峰组-龙一1亚段页岩储层在纵向上差异较大,优质页岩储层发育在龙一11小层-龙一12小层,其有机质丰度高(2.45%~6.98%)、有机质类型好(Ⅱ1-Ⅱ2型)、热演化程度较高、脆性矿物含量高(34%~85.5%)、黏土矿物含量低(9%~40.3%)、总含气量高(1.76~4.30 m3/t),有机孔非常发育;进入龙一13小层后,受到加里东运动构造活动加剧的影响,陆源输入量增大,储层品质开始变差。②在横向上,当阳复向斜内由东南向西北方向,五峰组-龙马溪组富有机质页岩越来越发育,储层品质越来越好。③研究区龙一11小层-龙一12小层页岩储层具有"最甜"和"最脆"的特征,但考虑到水平段钻进过程中需要对井轨迹进行实时监控与调整,应选择龙一11小层内GR峰的上下半幅点之间作为水平井的最佳水平箱体。     

滇东北木杆向斜奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气资源潜力评价

基于Xd2井和Ydd3井奥陶系五峰组—志留系龙马溪组岩心测试结果,结合邻区资料,总结滇东北地区木杆向斜黑色页岩岩性、分布规律、有机地球化学、储层及含气性特征,评价木杆向斜页岩气资源潜力。木杆向斜五峰组—龙马溪组一段主要为深水陆棚相黑色碳质泥页岩和粉砂质泥岩,其中龙马溪组一段可以分为1亚段、2亚段和3亚段,页岩优质段（总有机碳含量大于2.0%）厚40～70 m,平均有机碳含量为3.00%～3.61%,干酪根碳同位素值-30.21‰～-27.01‰,有机质含量高、类型好,等效镜质体反射率（VR_o）为2.73%～2.79%。矿物组成具有较低含量的石英和长石,较高含量的碳酸盐岩和黄铁矿,由下至上,石英、碳酸盐岩和黄铁矿含量降低,长石和黏土含量增加。页岩孔隙度为2.39%～8.53%,横向渗透率（0.000 01～15.0）×10^-3 μm²,以中等孔隙为主,低—特低渗透率,孔隙类型主要为有机质演化形成的介孔和微孔。木杆向斜五峰组—龙马溪组页岩埋深约1 500～2 300 m,含气面积125.55 km²,资源量999.93×10⁸ m³,主力含气层段位于五峰组上段—龙一段1亚段,厚度38～43 m,平均总含气量2.95～4.31 m³/t。木杆向斜五峰组—龙马溪组页岩厚度大,横向上和纵向上连续分布,埋藏适中,具有良好的页岩气资源潜力。     

四川盆地长宁、焦石坝志留系龙马溪组页岩气刻度区精细解剖

长宁和焦石坝气田为2种不同类型的海相页岩气"甜点"区。针对两大刻度区开展了8项关键参数分析,揭示了两大"甜点"区的共性和差异,主要表现为:12个气田均具有正向构造背景、富有机质页岩厚度大(30m)、有机质丰度高(平均TOC3%)、岩相组合有利(硅质页岩和钙质硅质页岩为主)、基质孔隙发育(孔隙度4%)、气层压力高(压力系数1.4)、单井产量高(水平井初试产量一般在10×10~4m~3/d以上)等地质特征,但在裂缝发育程度、孔隙类型和地应力方面存在差异;2长宁气田总体为层间缝发育、基质孔隙为主、两向应力差大(10MPa)的高产气区,开发难度相对较大,在四川盆地承压区具有广泛代表性,可以成为盆地内向斜区和燕山—喜马拉雅期断褶区资源评价类比取值的重要参考对象;3焦石坝气田总体为特殊构造背景下的裂缝型页岩气藏,在四川盆地承压区具有特殊的构造背景、宏观网状缝和裂缝孔隙十分发育、两向地应力小(10MPa)、资源丰度高、开发难度小、产量高等独特性,其页岩气赋存的基本地质参数可以作为川东局部地区页岩气资源评价的参考对象。研究证实,五峰组—龙马溪组存在基质孔隙+裂缝型和基质孔隙型等2种页岩气藏类型,为页岩气资源评价提供了2种重要的刻度区。     

四川盆地志留系龙马溪组优质页岩储层特征与开发评价

随着页岩气国家级示范区的建设,中国页岩气进入规模开发阶段;到2016年12月,长宁-威远、昭通和涪陵国家级页岩气示范区实现年产气量79×10⁸m,到2030年页岩气规划年产量达到(800~1 000)×10⁸m,展现出良好的发展前景。四川盆地龙马溪组地层厚达300m左右,进一步识别出优质页岩段,评价优质页岩储层特征是开发阶段的首要任务。依据笔石带特征和沉积相演化,将龙马溪组划分为龙一、龙二2个层段;志留纪早期深水陆棚沉积环境控制了优质页岩的空间分布,岩心观察识别出龙一段底部黑色炭质页岩和硅质页岩是优质页岩发育的有利岩相,优质页岩具有高有机碳含量、高脆性矿物含量、高含气量的特征;优质页岩段地质储量丰度集中,平均储量丰度达到1.85×10⁸m/km²,是页岩气规模化开发的有利层位。     

页岩不同类型孔隙的含气性差异——以四川盆地焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

作为中国第一个具备商业性开发价值的大型整装页岩气田,四川盆地涪陵焦石坝页岩气田的发现,极大地推动了中国页岩气产业的发展。为此,以该页岩气田上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用氩离子抛光扫描电镜、TRA等实验分析数据,在对该区页岩孔隙类型和特征进行研究的基础上,重点对不同类型孔隙的含气性差异进行了探讨。结果表明:页岩的孔隙包含了有机质孔、黏土矿物间孔以及脆性矿物孔(晶间孔、次生溶蚀孔等)等孔隙类型,以有机质孔和黏土矿物间孔为主,占总孔隙比例的90%左右。有机质孔隙是页岩气最重要的储集空间,高有机碳含量与高孔隙度、高有效含气饱和度呈良好的耦合关系,表明有机质孔隙含气性好;黏土矿物间孔隙由于具有亲水性,表现出黏土矿物含量与含水饱和度呈明显的正相关关系,其含气性较差。这些成果为该区域页岩气勘探提供了技术支撑,也可供类似区域借鉴。     

湘鄂西地区五峰组——龙马溪组页岩孔隙结构特征

页岩储层的孔隙结构对页岩的含气性评价和勘探开发具有重要意义。采用氩离子抛光结合扫描电子显微镜(FIB-SEM)、低温氮气吸附实验和高压压汞实验对湘鄂西地区五峰组—龙马溪组页岩储层的微观孔隙结构进行了定性及定量分析。研究结果表明,湘鄂西地区页岩储层孔隙为纳米量级,孔隙类型主要为有机孔隙、粒内孔隙和次生溶蚀孔隙,局部可见少量矿物层间收缩缝。页岩孔径分布复杂,既含有大量的中孔,又含有一定量的微孔和大孔。微孔和中孔提供了大部分比表面积和孔体积,是气体吸附和存储的主要场所。     

页岩微观孔隙模型构建——以滇黔北地区志留系龙马溪组页岩为例

基于扫描电镜、低温氮气吸附实验分析,对滇黔北地区志留系龙马溪组页岩孔隙类型与孔隙结构进行分析,并开展分子模型搭建,利用数理统计理论将模型验证问题转变为数学问题进行求证。通过镜下分析发现页岩孔隙类型以黏土矿物层间孔和有机质孔为主,氮气吸附实验指示孔隙以似片状颗粒组成的槽状孔与微孔为主要类型,二者具有良好的一致性。利用伊利石分子模型与石墨烯分子模型对页岩进行分子模型搭建并基于分形理论与分形Frenkel-Halsey-Hill公式,提出Modified Frenkel-Halsey-Hill公式的模型验证方法。通过对分形维数、置换率、分形修正系数的求取与数学计算,验证模型基本可靠。模型验证方法的提出为页岩储集层定量化研究提供了理论依据。     

四川盆地南缘昭通示范区罗布向斜志留系龙马溪组页岩储层裂缝建模

基于岩心分析、成像测井分析和三维地震资料,对四川盆地南缘昭通示范区罗布向斜龙一1亚段和五峰组的多尺度离散裂缝网络建模方法进行了研究。研究结果表明：(1)将蚂蚁体属性中的强响应部分确定性提取成面,可得到大尺度离散裂缝网络模型;用蚂蚁体沿层切片显示的带走向趋势的裂缝参与小尺度离散裂缝网络建模,降低了小尺度裂缝走向模拟的不确定性。(2)罗布向斜龙一1亚段和五峰组裂缝以高角度剪切缝为主,多被方解石充填,裂缝走向为北东—南西向,成像测井解释的裂缝走向与附近地震解释的断层走向一致。(3)大尺度离散裂缝网络模型与钻井的断层位置相符,小尺度裂缝发育部位与钻井液漏失部位吻合,多尺度离散裂缝网络模型可较好地表征罗布向斜龙一1亚段和五峰组的裂缝发育特征。(4)罗布向斜Y12H井应用多尺度离散裂缝网络模型优化压裂方案,压裂缝网复杂度高,试气产量较邻井提高了近41%,优化小尺度裂缝走向后的多尺度离散裂缝网络模型实际应用效果较好。     

页岩水力裂缝扩展形态与声发射解释——以四川盆地志留系龙马溪组页岩为例

采用真三轴压裂模拟系统对四川盆地志留系龙马溪组露头页岩开展了压裂模拟实验,将通过岩样剖分和CT扫描获得的水力裂缝扩展形态与声发射监测解释结果进行对比以揭示裂缝扩展过程中的声发射响应特征,并分析水力裂缝连通区域与未连通区域在声发射事件类型上的差异。研究表明,声发射事件点的空间分布能够反映岩样内部水力裂缝扩展形态。水力裂缝起裂的位置声发射事件点较多、分布集中;水力裂缝激活的层理面附近声发射事件点稀疏;裂缝密度越大,声发射事件点的分布越密集。水力裂缝沟通范围与声发射事件点的分布范围存在差别,基于声发射事件的改造体积解释结果偏大。水力裂缝沟通范围内声发射事件以剪切事件和张性事件为主,未被水力裂缝沟通的原始开启层理面附近以剪切事件为主,将二者进行区分可以提高储集层改造体积解释结果的准确性。     

页岩吸附性能及孔隙结构特征——以四川盆地龙马溪组页岩为例

四川盆地昭通区块龙马溪组页岩的TOC含量和现场含气量测试显示,下段页岩含气性好,储层也具有可改造性。利用全岩及黏土矿物分析、等温吸附实验、比表面及孔径分布等实验研究,发现页岩中干酪根纳米级孔隙发育,孔径主要分布在2~60 nm,是页岩比表面的主要贡献者。页岩与干酪根的吸附-脱附曲线形态也说明了这一现象,两者基本相似,都具有明显的滞后环。而页岩中黏土也具有一定比表面积,其含量与页岩的比表面不存在相关性。因此,TOC含量增加,页岩的比表面积增大,吸附能力增强,饱和吸附量变大,使得含气量增加。     

川南龙马溪组储层分级综合评价技术及应用——以四川盆地威荣页岩气田为例

较之于盆缘浅层页岩储层,四川盆地南部（以下简称川南）下志留统龙马溪组页岩储层的演化更为复杂,其核心优质储层不明确,制约了对该区超高压深层页岩气的高效勘探。为此,围绕深层龙马溪组页岩进行了储层分级综合评价：①基于矿物组分的小层精细划分开展三端元矿物组分分析和储层微观特征精细描述;②结合有机质含量和储层宏观参数描述,建立川南上奥陶统五峰组-龙马溪组一段页岩储层地质模型,并结合多参数的灰色关联度分析,细化了川南威荣地区各储层类型特征的差异性,建立了7种储层地质模型。评价认为,2-31-1小层的生物硅质储层及含钙黏土质硅质储层为核心优质储层,在该套储层部署A3-1HF、A9-1HF井测试获得高产工业气流,在埋深大于3 800 m的负向构造内获得页岩气商业突破。结论认为,所形成的“以三端元岩石相分类为基础,储层地质模型为核心,储层分级评价为关键”的深层页岩气储层分级综合评价技术,有效地指导了川南深层龙马溪组页岩气藏的高质量勘探。     

川东南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气异常压力封存箱剖析与形成机制

川东南地区焦石坝构造、丁山构造以及南部长宁黄金坝构造页岩气普遍存在超压现象,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气存在由3个隔板构成的2个页岩气异常压力封存箱。下封存箱位置与五峰组—龙马溪组优质页岩层段相当,由上奥陶统临湘组与宝塔组致密含泥灰岩、瘤状灰岩形成页岩气封存箱的底部封隔层;顶板位于龙马溪组龙一段一亚段的中部,由火山灰蚀变黏土岩夹层、薄层碳酸盐岩及泥岩互层组成,同时形成上封存箱的底板;上封存箱顶板位于龙马溪组二段与龙一段分界处,由泥岩或泥岩夹薄层碳酸盐岩互层组成。研究认为页岩气封存箱顶、底板封隔层含致密碳酸盐岩或碳酸盐岩薄层并与泥岩互层时具有更好的封盖能力。封存箱顶底板与封存箱内部在测井曲线上(如声波、电阻率、自然伽马等)存在差异。上、下封存箱内部特征也不同：上封存箱内页岩微观结构显示强的各向异性,石英含量低、黏土含量高,有机质含量低,有机质孔隙连通性差,全烃含量低,孔隙度低;下封存箱内页岩微观结构显示各向同性,石英含量高、黏土含量低,有机质含量高,有机质相连,有机孔相通,连通性好,全烃含量高,孔隙度高。该页岩气异常压力封存箱经历了早期快速埋藏、有机质未熟低熟、以正常流体压力系统为主的封存箱雏形阶段,快速深埋大量生烃的液态烃类流体超压封存箱形成阶段,深埋及高过成熟大量生气的超压封存箱形成阶段,以及晚期页岩气异常压力封存箱改造定型阶段,最终形成由3个隔板组成页岩气底封顶盖、地层侧向倾伏及逆断层侧向封堵、空间上相互叠置的上、下2个互相独立的页岩气异常压力封存箱。孔隙度高、有机质含量高、连通性好及压力系数高的下封存箱是页岩气高效开发的优先目标。     

上扬子区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组沉积期火山活动对页岩有机质富集程度的影响

利用等时地层格架内建立的火山活动事件与海洋古生产力及氧化还原环境的对应关系,对上扬子区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组沉积期火山活动及其对页岩有机质富集程度的影响进行研究。结果表明,研究区斑脱岩主要发育在五峰组沉积期海侵体系域(TST1)与龙马溪组沉积期海侵体系域(TST2)中,这两个体系域均对应高硅高炭的优质页岩相。根据斑脱岩发育的分段性特征,将TST1划为斑脱岩密集段,TST2划为斑脱岩稀疏段,前者斑脱岩发育频次大于1.5层/Ma且斑脱岩累计厚度比(斑脱岩厚度/页岩厚度)大于1%,后者斑脱岩发育频次小于1.5层/Ma且累计厚度比小于1%。TST1(密集段)较TST2(稀疏段)火山活动强度大且频次高,造成TST1有机质含量普遍较TST2高。剧烈且频繁的火山活动对页岩有机质富集具有双重促进作用,一方面火山灰提供营养物质促进海洋生物生产力,另一方面火山作用产生极度缺氧的环境提高有机质的埋藏量和保存率。     

川南长宁地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气储层低电阻率响应特征及主控因素

以川南长宁地区NX22井五峰组—龙马溪组低电阻率页岩气储层为例,利用岩心矿物组分、扫描电镜、总有机碳（TOC）含量、含水饱和度测试及测井曲线等资料,确立了低电阻率页岩气储层岩石体积物理模型,采用随机法构建了三维数字岩心模型,进而利用有限元数值模拟方法模拟计算各矿物组分含量、含水饱和度及有机质石墨化的电阻率响应特征,并分析其主控因素。研究结果表明：(1)长宁地区五峰组—龙马溪组低电阻率页岩气储层岩石体积物理模型由骨架（石英、长石、方解石和白云石等）、黏土矿物、黄铁矿、未石墨化有机质以及石墨化有机质、孔隙6个部分组成。(2)三维数字岩心模型的长、宽、高分别为100×100×100像素,融入了上述物理模型中的6个部分,并采用不同的颜色对导电组分进行标识,可以显示不同方向上的切片,表征低电阻率页岩气储层的组分特性。(3)黏土矿物含量、黄铁矿含量、含水饱和度以及有机质石墨化程度等4个参数增大都会造成页岩气储层的电阻率下降,而有机质的高石墨化程度（25%）和高含水饱和度（88.0%）使页岩气储层的电阻率从正常电阻率（大于15Ω·m）降到低阻甚至超低阻（小于5Ω·m）,是导致研究区页岩气储层超低阻响...     

川西南缘天宫堂构造奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气富集主控因素

综合利用地震、钻井、测井及岩心分析化验资料,分析了四川盆地西南缘天宫堂构造奥陶系五峰组—志留系龙马溪组的构造、沉积、储层及可改造性等基本地质特征,探讨了页岩气富集主控因素及成藏模式。研究结果表明：(1)天宫堂构造优质页岩集中分布在五峰组—龙马溪组龙一₁亚段,Ⅰ类储层主要发育于龙一₁¹—龙一₁³小层,厚度为0.8～17.0 m,具典型的高TOC含量、含气性好、高脆性矿物的特征。(2)天宫堂构造经历了晚白垩世前快速沉降、深埋藏和大量排烃阶段,形成早期富集型超压页岩气藏;晚白垩世后经2期抬升改造,早期富集型超压页岩气藏逐步向高压—常压页岩气藏调整。(3)研究区保存条件受地层倾角与宫1号断层的影响,造成不同构造部位页岩气差异富集。(4)研究区为“早期深埋藏促富集,后期隆升调富集、保存条件控富集”的背斜构造型成藏模式,构造南西翼是下步页岩气勘探开发的潜在有利区。     

四川盆地及周缘志留系龙马溪组一段深层页岩储层特征及其成因

深层页岩储层是页岩气勘探开发的重要接替领域。针对四川盆地及周缘龙马溪组一段深层页岩,系统开展了X-衍射全岩(XRD)、总有机碳(TOC)、大薄片及氩离子抛光大片成像研究。结果表明,相对于浅层页岩,深层页岩储层具有高硅质和低TOC含量、低粉砂纹层含量、高孔隙度和更有效的孔隙网络特征。由浅层至深层,页岩硅质含量由30%增至62%。相应地,碳酸盐含量由32%降至14.3%,粘土矿物含量由33%降至7.8%,TOC含量由7.1%降至4.25%。深层页岩储层发育条带状粉砂纹理,与浅层页岩相比,其粉砂纹层含量减少、单层厚度减薄。黑色页岩发育有机孔、无机孔和微裂缝,由浅层至深层,页岩总面孔率由1.6%增至10.8%,有机孔和无机孔均明显增加,且微裂缝占比由1%增至12%。深层页岩储层有机孔、无机孔和微裂缝相互连通,形成有效的孔隙网络。深层高硅质含量、高孔隙度和更有效的孔隙网络与生物成因硅有关,低TOC含量与远离物源有关,低粉砂纹层含量与水深较大有关。生物成因硅在成岩过程中可形成大量有机孔、无机孔和微裂缝,且其可有效保存孔隙。有机质的生成受营养物质供给影响,远离物源区营养供给较少。粉砂纹层主要由碳酸盐...