渝东北地区五峰组-龙马溪组黑色页岩储层特征

以渝东北地区浅海陆棚相沉积的五峰组-龙马溪组泥页岩为研究对象,通过岩石薄片鉴定、矿物含量分析、扫描电镜、物性分析、有机地球化学分析等手段,剖析了泥页岩的岩相学、矿物学特征、储集空间类型。结果表明,五峰组-龙马溪组主要有炭质页岩、泥岩、泥质粉砂岩、硅质岩、泥灰岩和斑脱岩6种岩相类型。黑色页岩的有机质类型为Ⅰ型干酪根,有机碳含量较高,TOC普遍大于2%,最大达7.56%,平均为3.09%;有机质成熟度比较高,Ro值为1.65%~2.33%,基本上处于高成熟-过成熟阶段。矿物成分以石英矿物和黏土矿物为主,黏土矿物主要为伊利石和伊蒙间层。扫描电镜下观察,微孔隙主要包括矿物晶间孔、晶内孔、微裂缝以及有机质内微孔等。平均孔隙度为2.90%,平均渗透率为0.005×10-3μm2。     

川东南武隆地区五峰组—龙马溪组页岩气形成条件及富集区分析

通过野外地质调查资料及样品测试分析,结合前人研究的结果,对川东南武隆地区五峰组—龙马溪组页岩气形成的基础地质条件进行了研究,指出五峰组与龙马溪组底部富有机质页岩形成于深水陆棚环境,富有机质页岩厚度大,分布广,埋深适中(300~3 500 m),脆性矿物含量较高,TOC主要分布于2%~5%之间,热演化程度处于高成熟—过成熟早期阶段,发育溶蚀(微)孔、粒间微孔、粒内微孔、有机质孔及微裂缝等,并通过综合信息叠合分析,提出了5个页岩气富集区。     

沉积环境对页岩气储层的控制作用——以渝东北地区五峰组-龙马溪组为例

以"沉积控相,相控储层"为研究思路,基于野外露头剖面实测与室内实验测试,以及前人的研究成果,探讨渝东北地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组沉积环境对页岩气储层的控制作用。研究表明,渝东北地区五峰组-龙马溪组富有机质泥页岩主要发育于滞留浅海陆棚相中,沉积中心页岩厚度可达70~80m,有机碳含量(TOC)最高可达7.56%,平均3.09%。静水缺氧还原沉积环境岩石类型主要以富含有机质的含碳质含粉砂泥(页)岩、含碳质含硅质泥(页)岩、含硅质泥(页)岩、含碳质泥(页)岩、含粉砂泥(页)岩及硅质泥(页)岩为主。页岩矿物成分以石英(平均达62.76%)和黏土矿物(平均达22.61%)为主。缺氧还原环境下沉积的大量黄铁矿形成的黄铁矿晶间孔、黏土矿物层间微孔隙、有机质生烃形成的微孔隙以及脆性矿物控制形成的微裂缝为页岩气提供了良好的储集空间。沉积环境控制的储层发育特征的研究可为页岩展布、有机质丰度、储集空间及其之后有利区评价等研究提供基础。     

渝东五峰组-龙马溪组页岩矿物成分与孔隙特征分析

页岩的矿物成分和孔隙特征对页岩气成藏和开采具有重要意义。四川盆地渝东石柱县打风坳地区五峰组-龙马溪组富有机质页岩广泛发育,应用X射线衍射技术对其矿物成分特征进行研究,发现五峰组-龙马溪组页岩矿物成分包含石英、长石、方解石、白云石、黄铁矿、伊利石、伊/蒙混层和绿泥石。脆性矿物含量(50%)和黏土矿物组合特征表明五峰组-龙马溪组是宜于页岩气形成与开采的有利层位。应用氩离子抛光-扫描电镜方法对页岩微纳孔隙特征展开研究,发现无机孔、微裂缝和有机孔3种孔隙类型。无机孔主要包括粒间孔、黄铁矿晶间孔、黏土矿物层间孔和溶蚀孔,孔径数百纳米至数微米;微裂缝包括构造裂缝和解理缝,缝长集中于3~10μm,缝宽数百纳米。有机孔主要发育在有机质内部,呈片麻状或蜂窝状,孔径30~200 nm,连通性较好。总体而言,五峰组页岩中最主要的孔隙类型是溶蚀孔,龙马溪组页岩中主要发育粒间孔和有机孔。     

咸丰地区咸地2井上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩岩石学特征分析

湖北咸丰地区咸地2井在上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩获得较好的页岩气显示。咸地2井五峰组-龙马溪组页岩具有有机碳含量高、沉积厚度大、含气性高等特点。通过系统观察与描述咸地2井岩心,采集样品和开展薄片鉴定、X衍射实验,然后进行矿物成分和岩石学分析。研究结果表明,五峰组-龙马溪组岩性可划分为四段,即五峰组、龙马溪组一段、二段、三段。沉积水体由下往上在五峰组时期为快速海侵阶段,至龙马溪组一段处于稳定期,龙马溪组二段处于动荡期,龙马溪组三段处于海退期,水体变浅。五峰组-龙马溪组矿物组分以石英、长石和黏土矿物为主,其次为碳酸盐矿物和黄铁矿,总体上脆性矿物含量高。五峰组-龙马溪组岩相呈现由硅质岩-硅质页岩-炭质页岩变化规律,总体上具有硅质含量逐渐减少、炭质含量逐渐增加的特点。     

黔北习水地区五峰-龙马溪组页岩地球化学与热演化特征及页岩气前景展望

黔北习水地区在五峰-龙马溪组广泛发育优质页岩。本文对习科1井和习科2井五峰-龙马溪组页岩岩芯样品的地球化学特征、孔隙发育特征和含气量进行了分析,并评价了该地区的页岩气资源潜力。研究结果表明:习水地区五峰-龙马溪组优质页岩(TOC 2%)的厚度约为30 m,成熟度较高,脆性矿物含量高,孔隙发育,含气量大。另外,我们运用PetroMod软件恢复了习科1井的埋藏史和热演化史,模拟结果显示习水地区主要经历了4期剥蚀事件和1期热异常事件;该地区五峰-龙马溪组页岩的最大埋深约为5300 m,现今成熟度约为2.20%。总体上讲,习水背斜北西翼地区的构造稳定,五峰-龙马溪组页岩的埋藏适中,容易形成超压的保存条件,拥有良好的页岩气勘探开发前景。     

渝东北地区五峰组—龙马溪组页岩气地质特征及其勘探方向探讨

渝东北地区五峰组—龙马溪组暗色泥页岩沉积厚度介于30.92~164.47m之间,其中在朝阳镇咸池剖面及田坝一带厚度最大,往研究区东西两侧具有减薄的趋势。全区总有机碳含量平均3.32%,中部(平均3.93%)和西部(平均3.59%)相对东部(平均2.77%)具有更高的有机质丰度。有机质以I型腐泥型为主,西部个别剖面及东部栗子坪一带夹少量Ⅱ_1—Ⅱ_2型干酪根,其成熟度普遍处于高成熟—过成熟阶段,呈现自北向南升高的趋势。石英、脆性矿物含量普遍较高(尤其是中西部区块),黏土矿物较低,更易产生储气裂缝及利于后期压裂。储层特征方面,中部地区泥页岩具有更高的孔隙度和较低的渗透率,同时比表面积也相对更高,以有机质孔隙为主。中部区块田坝—朝阳—文峰一带含气性最好,结合页岩厚度、总有机碳含量分布、储层条件及构造保存条件分析,本区中部区块田坝—朝阳—文峰一带具有更好的页岩气勘探前景,是该区下一步勘探的重点区域。     

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。     

湘西北地区下志留统龙马溪组页岩矿物成分特征及意义

运用X射线全岩衍射和扫描电镜等技术,对湘西北地区下志留统龙马溪组的页岩矿物组成进行了定性和定量分析。龙马溪组页岩主要矿物成分是石英(48.1%)、黏土矿物(34.0%)和长石(11.5%),且含有少量方解石、白云石和黄铁矿等;黏土矿物呈伊利石、有序的伊/蒙混层和少量绿泥石以及微量高岭石的组合特征,其中伊利石和伊/蒙混层含量较高,分别达到64.7%和21.7%,反映出龙马溪组页岩达到晚成岩作用阶段。龙马溪组处于浅水陆棚向深水陆棚过渡的沉积环境,页岩有机质易于富集和保存。页岩岩心样品脆性矿物含量分布在34.4%～79.6%之间,平均脆性指数达65.4%,具备较好的压裂改造条件。与周边焦石坝页岩气田等相比,龙马溪组页岩矿物组成具有相似性,反映湘西北具备页岩气勘探开发的地质潜力。     

黔西北燕子口地区五峰-龙马溪组页岩气源岩评价

黔西北上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组具有巨大的页岩气资源潜力,是我国南方页岩气勘探主攻目的层位和地区之一。本文研究了黔西北燕子口地区该套地层横向范围和厚度以及埋藏深度、岩相特征、矿物组成、总有机碳含量、热成熟度、储集空间和物性等页岩气成藏关键特征,结果表明:五峰组在燕子口西部的以勒地区厚度可达20 m,而龙马溪组自黔中隆起往北厚度逐渐增大,至四川丁木坳—大坪一线厚度达250 m以上;有效烃源岩主要分布在五峰组-龙马溪组下段,包括粘土页岩、粉砂质页岩和钙质页岩几种岩相类型,主要由粘土矿物、石英、碳酸盐矿物组成,其高岩石脆性指数(47.3%～76.8%)显示良好的可压裂性;可识别出裂缝、溶蚀孔、粒间孔、晶间孔等储集空间,其中溶蚀孔隙和裂缝占主导,储层孔隙度高,比表面积(13.4～24.9 m2/g)与总有机碳含量之间呈现良好的正相关性;地球化学分析表明,富有机质页岩段有机质类型好(Ⅰ型-Ⅱ1型),具有高有机质丰度(TOC平均值为2.56%)和有机质成熟度(Ro值为2.5%)。综合研究认为,燕子口地区以北与川东南古蔺—叙永一线接壤区带为五峰组-龙马溪组页岩气较为有利的勘探潜力区域。     

川南地区下古生界页岩气储层矿物组成与脆性特征研究

应用X射线衍射(XRD)分析技术,对川南地区下古生界下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套海相页岩气储层岩心样品进行了矿物组成与脆性特征研究。结果表明,川南地区筇竹寺组和龙马溪组海相页岩具有差异的矿物组成和含量特征。筇竹寺组页岩中,石英含量最高(28.4%~42.8%,平均35.7%),黏土矿物含量次之(25%~35.3%,平均28.7%),碳酸盐矿物含量较低(1.4%~21.7%,平均11.2%)。龙马溪组页岩中,黏土矿物和碳酸盐矿物含量高,前者为13.4%~66.1%(平均34.7%),后者为14.6%~80.0%(平均35.9%),石英含量相对较低(5.2%~41.4%,平均21.0%)。另外,这些页岩中还含有少量黄铁矿、长石、白云石等其他矿物。总的来说,该区下古生界海相页岩的矿物组成特征与北美海相页岩比较相似。川南地区筇竹寺组和龙马溪组页岩中脆性矿物丰富、含量高,前者为55.6%~73.9%(平均64.1%),后者为26.9%~86.6%(平均62.5%),整体上具有良好的脆性和可压性,有利于该区海相页岩气的压裂改造。     

川南马边上奥陶统—下志留统黑色页岩铂族元素地球化学特征及成因分析

通过野外地质调查资料、X衍射、主量及铂族元素测试分析,研究川南马边地区五峰-龙马溪组页岩的矿物学、主量元素地球化学特征和铂族元素组成特征。川南马边长河碥五峰-龙马溪组页岩有机碳TOC平均含量为2.47%;矿物成分主要由石英和黏土矿物两大类构成,石英平均含量37.95%,黏土矿物平均含量为40.2%;页岩SiO₂平均含量为52.90%,Al₂O₃平均含量为11.47%;铂族元素总量在1.5～11.9 ng/g之间,平均值为5.16 ng/g。川南马边地区五峰-龙马溪组页岩铂族元素均以Pt与Pd含量高为特征,其中Pd平均含量为3.15 ng/g,Pt平均含量为1.48 ng/g。铂族元素碳质球粒陨石配分模式为Pt-Pd型,Pd含量约为Pt含量的2.12倍。剖面中富有机质页岩比贫有机质页岩更加富集铂族元素,铂族元素的富集可能与生物活动有关;黏土矿物含量与铂族元素含量呈负相关关系,铂族元素并未呈吸附态吸附在颗粒表面,黏土矿物的增加反而稀释了铂族元素含量。川南马边长河碥五峰-龙马溪组铂族元素并非来源于地外物质,可能来自地幔,且发生了明显分异,其富集程度在正常海洋沉积物范围内。     

石英矿物类型及其对页岩气富集开采的控制:以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

页岩矿物组成控制着页岩的储层类型和岩石力学性质,并影响着页岩气的富集和开发.为了分析不同类型石英矿物的纵向变化特征及其对页岩气富集开采的控制作用,以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组WF2-LM4和LM5-LM8两个笔石带页岩为主要研究对象,利用普通薄片观察、扫描电镜、矿物成岩世代关系、能谱分析等手段,识别出陆源碎屑石英、生物成因石英和黏土矿物转化过程中形成的3种石英类型.结果表明不同的页岩层段,3种成因的石英含量不同.生物成因石英在WF2-LM4笔石带页岩最为富集,向上到LM5-LM8笔石带页岩逐渐减少.在WF2-LM4笔石带页岩,生物成因石英与有机碳含量呈明显的正相关性,有利于页岩优质储层的形成,对页岩储层的压裂改造具有积极作用,实现了页岩赋气和改造的有机统一.研究认为四川盆地及其周缘地区五峰组-龙马溪组一段下部黑色页岩（WF2-LM4笔石带页岩）具有生物成因石英含量高,页岩生烃、储集能力和可压裂性最优的特点,是页岩气富集开采的有利层段.      

页岩组分对五峰-龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙发育差异的影响——以渝东南焦页1井与湘西北慈页1井为例

根据页岩样品不同孔径范围的累计孔体积与累计比表面积,结合焦页1井五峰-龙马溪组与慈页1井牛蹄塘组页岩样品的地球化学参数与岩样各矿物组分百分含量,分析页岩组分对两套地层孔隙发育差异的影响.结果显示,TOC与微孔呈正相关关系,表明有机质微孔对页岩孔隙发育提供了一定的贡献,五峰-龙马溪组页岩较牛蹄塘组更为发育有机质微孔.石英、黄铁矿含量与微孔的正相关关系表明,矿物支撑的原生孔与发育的边缘孔为页岩孔隙发育提供了有利贡献.石英与中孔、大孔的不同相关性表明石英根据其生物成因贡献的石英含量对中孔、大孔的保护程度不一.黄铁矿含量与大孔的正相关关系表明黄铁矿可以根据其含量的多寡为大孔提供一定程度的保护,长石与孔隙的负相关关系表明其对孔隙的支撑作用受到了压实作用、复杂构造的影响而不明显.碳酸盐矿物与孔隙的相关性不明显表示基于其较弱刚性、不稳的化学性质与较低含量未对孔隙发育产生明显影响.五峰-龙马溪组页岩较高的刚性矿物含量对储层矿物粒间孔、边缘孔等微孔与中孔、大孔的发育起到了较牛蹄塘组更为有利的影响.黏土矿物与微孔、中孔的负相关关系表明在较强压实作用下黏土矿物间孔隙易收缩,对储层孔隙发育产生不利影响,表明牛蹄塘组经历的更深历史埋藏对牛蹄塘组黏土矿物间孔隙发育起到了更加不利的影响.     

东营凹陷泥页岩矿物组成及脆度分析

对东营凹陷泥页岩矿物组成、脆度进行了系统研究,并与北美页岩进行了对比。研究表明:东营凹陷沙三下和沙四上亚段泥页岩主要由黏土矿物、陆源碎屑矿物（主要指石英和长石）和自生非黏土矿物（主要指碳酸盐和黄铁矿）三部分组成;泥页岩黏土矿物含量平均只有25％左右,远低于海相泥岩和传统观点;石英含量平均为29%,远低于海相页岩;长石含量平均约5％,高于海相泥岩;自生的碳酸盐矿物含量较高,平均约37％;分析认为,陆相盆地面积较小、距物源区近以及相变快是导致研究区泥页岩矿物组成特征的主要原因。鉴于此,提出了新的脆度计算方法并计算了东营凹陷泥页岩的石英脆度、碳酸盐脆度和总脆度。对比发现,碳酸矿物盐含量与泥页岩脆度相关性较好,是影响泥页岩脆度的主要因素。最后指出:研究区泥页岩脆性较好,易于形成天然裂缝或被压裂,是页岩气潜在的有利储层。     

潍北凹陷孔店组二段含页岩气层矿物特征及其意义——以昌页参1井为例

运用X射线衍射技术,对潍北凹陷昌页参1井孔店组二段泥(页)岩岩芯样品进行了分析。结果表明,孔店组二段泥(页)岩中矿物主要有：黏土矿物、石英、方解石,平均含量分别为517%、293%、96%;还有长石及少量白云石、黄铁矿等矿物。该矿物组成反映出孔店组二段属潮湿气候条件下的深湖 半深湖相沉积环境,为页岩气藏的形成与储存提供了一定的沉积条件;黏土矿物特征反映出孔店组有机质演化进入成熟—高成熟阶段,具有页岩气形成的成熟度条件。孔店组二段两层含页岩气岩层厚分别为6048m、6809m,伊利石和绿泥石含量低、相应孔隙率高且颗粒状矿物(石英+方解石)含量多在30%～50%之间,是较理想的页岩气重点勘探开发层位。     

贵州龙马溪组页岩气储层特征及其分布规律

为了评价贵州省志留系下统龙马溪组页岩气资源开发潜力,开展了野外地质调查及页岩气井勘探工作,研究了龙马溪组页岩气储层特征及其分布规律。研究表明:贵州龙马溪组地层主要分布于遵义-余庆一线以北,页岩干酪根类型以I型和II₁型为主,有机碳质量分数普遍小于2%,R_o值为1.5%~3.39%,且下部有机质成熟度明显高于上部;页岩矿物组成以碎屑矿物及黏土矿物为主,表现出较强脆性;页岩孔隙相对发育,以孔隙型、孔隙-裂缝型储集空间为主,主缝、微缝、粘土矿物层间孔缝形成理想的解吸-渗流通道;页岩抗压、抗张强度差异较大,但水介质对页岩强度的影响不大;页岩含气量范围0.63~2.81 m3/t,表现出随深度增加而增大的趋势;扬子地台所历经的多期次构造活动对区域页岩气保存产生了重要影响,正安-务川-沿河以北是贵州龙马溪组页岩气保存的有利区。      

页岩储层成岩作用及其对储层脆性的影响 ——以渝西地区五峰组—龙马溪组深层页岩为例

页岩粒度细小、岩石致密、微观非均质性显著,在成岩作用改造下发育形成页岩气储层,成岩作用的研究可以为优质页岩储层发育机理提供依据。以渝西地区綦江观音桥剖面、南川泉浅1井、南川三泉剖面、大足Z-203井等代表性剖面、钻孔为例,通过X射线衍射、氩离子抛光—场发射扫描电镜、能谱、岩石薄片/光片显微观察、有机地球化学测试、力学特征测试等手段,对储层成岩作用及其对储层力学脆性的影响展开系统研究。结果表明,研究区五峰组—龙马溪组页岩物质组分、岩石结构、力学性质存在层段性差异,成岩作用阶段介于晚成岩作用阶段至极低级变质作用阶段之间;储层主要成岩作用类型可以划分为压实作用等物理性成岩作用、矿物溶蚀作用等矿物相关化学性成岩作用和有机质生烃作用等有机质相关化学性成岩作用三类。研究区五峰组—龙马溪组底部存在部分脆性矿物高于80%的超高脆性矿物含量层段,碳质—硅质富层理页岩在特殊储层成岩作用的影响下形成大量自生微晶石英,构成以微晶石英+赋孔有机质为主的显微物相组合,兼具良好的力学脆性与储集能力,而其他层段缺乏持续演化不断形成微晶石英的物质基础。储层成岩作用发生的物质基础、岩石结构、类型、作用强度在层段间的差异,是储层脆性矿物与力学性质差异的关键影响因素,应纳入储层评价与优质储层机理研究的关注范畴。     

Mineral characteristics and their geological significance of black shales in southeastern Ordos Basin by X-ray diffraction analysis

X-ray diffraction analysis of black shale of Upper Triassic Member Chang 7 of the Yanchang Formation in southeastern Ordos Basin showed that black shales were deposited in brackish, strongly reducing, semi-deep-deep lacustrine facies, and mainly composed of quartz, feldspar, carbonate （dolomite）, clay minerals （illite and il- lite/smectite） and a certain amount of pyrite. The mineral composition characteristics of this set of black shales are similar to those of highly productive shale gas in North America, for example shallow burial, low clay mineral and abundant brittle mineral, so the strata are conducive to the development of cracks and fractures. Thus, this area is favorable for shale oil/gas exploration and development.     

湘西北下古生界海相页岩储层特征与含气性分析

基于野外地质和钻井资料,结合相关实验测试结果,对湘西北地区下古生界海相页岩储层特征进行了深入研究,并探讨了页岩甲烷含气性及影响因素。结果表明：牛蹄塘组黑色页岩以深水陆棚斜坡相沉积为主,厚度范围为50~250 m;龙马溪组为闭塞海湾沉积,底部黑色页岩发育。两组页岩有机质类型均属于Ⅰ型,有机碳含量平均为3.57%和1.16%,热演化程度较高,平均达2.61%和2.08%。受沉积环境和成岩作用影响,两组页岩均具有高石英、低黏土、少量碳酸盐矿物的组成特征。页岩储集空间可划分为3大类：矿物基质孔、有机质孔、微裂缝。受有机质和黏土矿物等因素影响,页岩内部孔隙结构参数各不同,但主体上孔径小于50 nm的微孔和中孔提供了大部分比表面积和孔体积,为气体存储主要场所。牛蹄塘组页岩甲烷最大吸附量平均为1.98 cm3/g;龙马溪组页岩甲烷最大吸附量较低,为1.16 cm3/g。其中有机质与黏土矿物对页岩甲烷吸附量均有一定的贡献,而过高的成熟度和含水量可导致页岩吸附能力下降。