南方海相页岩气“二元富集”规律——四川盆地及周缘龙马溪组页岩气勘探实践认识

继JY1井龙马溪组页岩测试获得高产工业气流,实现南方海相页岩气的战略突破之后,近期焦石坝地区多口开发井获得高产天然气流,展现出四川盆地海相页岩气勘探的良好前景。通过对四川盆地及周缘多口井的岩性、有机地球化学、岩石矿物含量、物性、储集类型、微观孔隙结构特征、裂缝发育程度、含气量和气井产量、压力等钻探成果及分析测试资料进行深入解剖研究,探索并提出了复杂构造区海相页岩气"二元富集"规律,即:深水陆棚优质泥页岩发育是页岩气"成烃控储"的基础;良好的保存条件是页岩气"成藏控产"的关键。本文对中国南方海相页岩气的高效勘探开发具有重要的借鉴、指导意义。     

中国南方海相页岩气勘探理论：回顾与展望

自重庆涪陵焦石坝焦页1井实现我国南方海相页岩气勘探突破后，通过解剖和探索提出了复杂构造区海相页岩气“二元富集”规律的认识。通过“十三五”科技攻关的持续深化研究，进一步阐明了深水陆棚相优质页岩是页岩气“成烃控储”的基础和保存条件是页岩气富集高产的关键的深刻内涵。该套页岩浮游藻类与浮游硅质生物共生、繁盛，硅质生物骨屑的成岩多孔性有利于藻类所生成烃类的原位滞留和后期裂解形成有机孔隙的大量发育与保存，而顶底板封堵条件与后期构造运动强弱是页岩气富集保存的关键要素，揭示了海相页岩气“源储一体，早期滞留，原位富集，晚期改造”的富集保存机理，明确了复杂构造区海相页岩气勘探的目标与方向。深层、常压和陆相页岩气将是四川盆地及周缘页岩气勘探开发的重要接替领域，“十四五”期间四川盆地页岩气勘探将有望得到更大的快速发展。     

滇东北DD1井五峰-龙马溪组页岩气地质特征及其勘探启示

四川盆地南缘五峰-龙马溪组页岩气勘探难度大。以滇东北彝良县DD1井页岩气调查井为例,利用钻测井、岩心分析测试等资料评价其页岩气地质条件。滇东北彝良县DD1井的五峰-龙马溪组富有机质页岩厚度较小、有机质丰度低、热演化程度高、含气性差、N₂含量高,其主要评价指标与盆地内JY1、N203等盆内页岩气高产井差异明显。在页岩气核心评价参数对比基础之上,对DD1井五峰-龙马溪组页岩气勘探失利的地质因素进行深入分析,认为其原因主要在于3个方面：1）五峰-龙马溪期距离黔中古隆起较近,五峰-龙马溪组下段为浅水潮坪相沉积,缺乏黑色富有机质页岩的物质基础;2）五峰-龙马溪组页岩热演化程度高,导致页岩孔隙度变差;3）五峰-龙马溪组埋深较浅,多种尺度裂缝发育,页岩气逸散严重,页岩气构造保存条件差。对滇东北彝良县DD1井页岩气钻探失利的分析,为盆外五峰-龙马溪组页岩气勘探提供了启示意义。     

南方复杂地区页岩气差异富集机理及其关键技术

针对我国南方海相富有机质页岩时空非均质强、热演化程度高、构造演化历史复杂、页岩气具差异富集和保存条件多样等特点,采用多学科方法对南方五峰组-龙马溪组海相页岩气区进行精细解剖,形成了针对南方复杂地区海相高过成熟页岩气评价参数表征的多项关键技术.研究结果显示富泥硅质页岩和富泥/硅混合质页岩是五峰组-龙马溪组的优质岩相;页岩中孔和宏孔提供了主要的孔体积,微-纳米孔隙结构特征受页岩组分及其孔隙发育程度双重控制;页岩气富集演化具二高、三复杂特点（古温度高,热演化程度高,温压演化复杂,页岩气赋存方式复杂及保存条件复杂）.研究中所提出的页岩岩相表征和优选技术、多尺度储集空间全息表征技术、海相页岩复杂演化改造过程表征技术、初步形成的甜点评价参数体系表征方法可有效地应用于南方五峰组-龙马溪组海相页岩气评价.研究成果可为南方页岩气基础地质调查工程提供技术支撑.      

川东南地区五峰组-龙马溪组页岩气富集与高产控制因素

中美页岩气地质和地表条件的对比分析表明,中国南方海相页岩与北美典型页岩的主要评价指标相近,是页岩气勘探的主攻层系。其中,四川盆地及周缘地区是有利勘探地区。中国石油化工股份有限公司2006年以来,经历6年的研究与勘探探索,2012年在四川盆地涪陵焦石坝地区龙马溪组页岩气获得重大突破,发现了涪陵页岩气田,取得了中国页岩气的首个商业发现。五峰组-龙马溪组页岩气富集与高产的地质因素包括原始沉积条件和后期保存条件,台内坳陷控制优质页岩的形成分布,页岩厚度大、有机质含量高是页岩气选区的首要评价指标。保存条件影响页岩气的富集程度,四川盆地内部总体保存条件较好,有三叠系膏盐岩分布的地区保存条件好,页岩气层段压力系数高,页岩气富集程度高。在选区评价中,原始沉积条件和后期保存条件均有利的地区是页岩气勘探的有利区。通过对典型探井五峰组-龙马溪组页岩气富集条件的分析表明,有机质提供了页岩气富集的物质基础,有机质孔是页岩气富集的主要储集空间,层理(缝)是页岩气水平渗流的高效通道,高硅质含量具有良好的可压性,高压力系数指示页岩气富集程度高。有机质、有机质孔、层理(缝)、硅质含量和压力系数等表征页岩气富集与高产的5种关键参数具有成因联系和统计相关的特征,纵向上又具有"五性一体"的分布特征,从而决定了五峰组-龙马溪组下部富含有机质的优质页岩层段既可以富集页岩气,又有利于页岩气的开发,是开发页岩气的主要层段和水平井轨迹的关键目标层。     

我国南方海相页岩气富集高产主控因素及前景预测

近年来我国在四川盆地率先实现了页岩气商业开发,奥陶系五峰组-志留系龙马溪组成为南方海相页岩气开发的主力层系.通过梳理页岩气沉积与分布特征、构造演化特征、构造样式及保存特征、页岩储层特征,提出了我国南方海相页岩气富集高产的主控因素:深水陆棚相富有机质优质页岩是物质基础;构造抬升时间和构造样式是页岩气富集保存的关键因素,总结了构造保存完整型、残留型、破坏型3大类页岩气构造样式;地层超压是页岩气高产的必要条件.最终展望了页岩气发展前景,预测了我国南方几个古隆起的边缘和滇黔桂地区是未来页岩气勘探开发的有利区.      

四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

利用钻井、地震及样品实验数据资料,首先对焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩气的形成条件进行了评价,然后探讨了四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素。研究认为:焦石坝地区五峰组—龙马溪组泥页岩具有厚度大、有机质丰度高、类型好、热演化程度较高、储集物性以及含气性好、以及良好保存条件和可压性等特点;四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素是富有机质泥页岩的发育程度、保存条件、天然裂缝的发育和泥页岩的可压裂性等,因为富有机质泥页岩的发育为页岩气的生成和储集提供了丰富的物质基础,良好的保存条件是页岩气富集的关键,天然裂缝和可压裂性是高产的重要保证。     

论海相页岩气富集机理——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

深入探究页岩气富集机理是保障勘探开发高效推进的基础。本研究通过对四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探开发实践的系统分析,梳理总结前人研究成果,从生成机理、运移机理、赋存机理和保存机理四个方面对海相页岩气富集机理进行了深入分析,并讨论了深层和常压页岩气的勘探开发潜力。结果表明：在生成机理方面,埋藏史和热演化史控制了页岩生排烃史、生排烃量和现今含气量;页岩气运移机理涉及运移动力、运移相态、运移方式和运移通道四方面内容,页岩气运移主要是烃源岩内的初次运移,同时讨论了初次运移的影响因素;在赋存机理方面,甲烷—页岩间表现出单/多分子层吸附和微孔充填等多种赋存机制,组分润湿性和孔隙有效性是决定甲烷吸附赋存和解吸运移的关键;在保存机理方面,盖层和物性自封闭是主要的保存机理,构造运动引起的裂缝—流体活动是页岩气保存条件遭到破坏的主要原因,流体活动时间和期次研究是页岩气保存条件和含气量定量评价的重要内容。页岩气富集机理的系统分析和创新认识为页岩气勘探开发评价提供了重要依据,建议加强页岩气演化历史全过程的动态评价。结合深层和常压页岩气勘探实践,分析了深层和常压页岩气的成因机制及主要特征,指出了下一步攻关内容及勘探方向。     

四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组有机质差异富集的主控因素探讨

近些年来,四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发实践表明页岩气具有差异富集特征。基于四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩TOC、XRD及元素等分析数据,结合前人已发表的相关数据资料,对川南、川东及川东北地区开展了有机质差异富集特征初步分析,并从矿物组分（黏土矿物含量）、保存条件及古生产力3个方面探讨其控制因素。研究表明：1）有机质差异富集特征表现为：五峰组沉积时期,四川盆地及其周缘有机质富集程度差异相对较小,川东地区有机质富集程度略高于川南地区和川东北地区;而龙马溪组沉积早期,有机质富集程度差异相对较大,川东北地区有机质富集程度明显高于川东地区和川南地区;2）差异的保存（氧化还原）条件是造成四川盆地及其周缘不同地区五峰组-龙马溪组有机质差异富集的主控因素。     

神农架及其周缘地区五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及其含气性评价

近年来随着我国页岩气勘探领域从上扬子地区逐步扩展到中扬子地区,位于中扬子的宜昌、神农架地区由于广泛发育五峰-龙马溪组黑色页岩而受到了较多的关注。本次研究通过对比鄂西宜昌、神农架地区与川东焦石坝地区五峰-龙马溪组黑色页岩的地球化学特征、孔隙结构特征和构造保存条件等因素,综合评价宜昌、神农架地区五峰-龙马溪组富有机质页岩的含气性。结果表明,神农架背斜北翼八角庙剖面五峰-龙马溪组黑色页岩发育以微孔和介孔为主的有机质孔隙,与宜昌和焦石坝地区五峰-龙马溪组黑色页岩孔隙特征相似,具备良好的页岩气储集空间。宜昌、神农架地区与焦石坝地区的五峰-龙马溪组黑色页岩在厚度、热演化程度、矿物组成、页岩孔隙类型和分布特征上有很大的相似性,但在页岩的分布范围、有机质丰度及类型上均存在差异。另外,宜昌、神农架地区受宜昌上升运动等构造活动的影响,在古隆起中心部位的五峰-龙马溪组遭受严重剥蚀破坏,页岩气保存条件较差,仅在古隆起周缘地区还发育保存条件较好的富有机质页岩。综合认为位于黄陵隆起东缘的宜昌斜坡带是今后鄂西、渝东地区页岩气勘探开发的有利地区。     

断层封闭性研究进展

对断层封闭性的研究现状进行了总结,概述了断层封闭性理论机理,影响因素和评价方法,对其中存在的一些问题如封闭机理及与有关的评价方法,构造反转与断层封闭的关系以及断层封闭性的三维研究问题进行了讨论。     

油气运移的断层封闭因素探讨

断层圈闭在油气勘可是非常重要的构造,断层封闭机制已成为近年来断民支理论研究的新重点。在解释封闭层封闭原理的基础上,详述了国内应用较多的利用断面正应力评价断层封闭的分析方法,指出其在断层垂向方面的特定适应性,及在研究断层侧向封闭方面的研究中存在的不足之处。针对目前对断层封闭的研究大都限于断层垂向封闭机制的状况,阐明了断层泥、对置岩层毛细管压力差异、断层伴生变形构造及成岩愈合作用的断层侧向封闭机理,最     

南方海相天然气保存机理及保存条件初探

地下地质条件下天然气主要以游离气、溶解气、吸附气的形式保存,压力封闭和水(油)溶保存是天然气的主要保存方式。含气系统的保存需要一个立体空间上的封闭保存体系,区域盖层和直接盖层的封存保存功能不同,前者主要是构建一个封闭保存体系,后者直接遮挡或抑制天然气的扩散与渗漏。异常高压带的存在与否和水文地质条件是衡量区域封闭保存体系的两个重要标志。根据南方海相不同区块油气保存特性,划分出持续型(四川盆地型)、重建型(中、下扬子型)和残余型(秧坝型)三类不同的油气保存单元。     

新型分层抽水管内止水装置的研制

为满足分层抽水试验止水及观测要求,设计加工制做了一种新型管内分层抽水止水装置。此新型止水装置结构简单,方便现场取材及加工制作,且止水效果可靠,克服了以往止水方法存在的缺陷,能有效地隔离上下含水层,防止上下含水层串通,从而能够在同一井孔内实现快速地管内分层止水,保证了分层抽水试验工作的实施。     

地下水监测工程承压-自流监测井密封技术

针对地下水监测工程施工中面临的承压-自流监测井密封、监测、取样、洗井等紧迫难题,研发了承压-自流监测井密封技术。该技术是在监测井管口安装一个具有多个功能组件的密封不锈钢盖板来实现自流监测井长期监测的各项需求。本文介绍了承压-自流监测井密封技术原理、系统组成和安装流程及方法。通过山西忻州市地下水监测井现场示范及其他地区50余口井的工程应用,证实该技术可有效解决自流监测井井口密封、水样采集、洗井清淤和维护探头等一系列问题,具有密封效果好、不污染水质、操作便捷和成本低等优点,可实现不同特征自流监测井地下水数据长期自动采集与传输,并可为类似井的封孔工作提供解决思路。     

煤矿井下水力压裂钻孔封孔力学模型及试验研究

针对目前煤矿井下水力压裂钻孔封孔理论缺乏,封孔材料密封效果差、成本高,封孔长度不合理等问题,建立了水力压裂钻孔封孔力学模型,得出封孔材料能够承受的最大水压与封孔材料性质、封孔长度等参数之间的关系。综合分析了密封条件、抽采条件以及施工条件下压裂孔的合理封孔长度,并进行现场试验验证。结果表明：封孔材料性质和封孔长度是影响封孔材料能够承受最大水压的主要因素,封孔材料能够承受的最大水压随封孔材料强度、弹性模量以及封孔长度的增大而增大;当封孔长度达到某一定值后,封孔材料能够承受的最大水压随封孔长度的增大而趋于定值。以重庆松藻矿区为例,确定出穿层压裂孔的合理封孔长度为10 m,本煤层压裂孔的合理封孔长度为13 m,现场试验结果与理论分析基本一致。     

基于SGR算法的断层侧向封闭性评价方法改进及其应用

利用Yielding断层侧向封闭性评价方法预测油柱高度过程中,发现断层侧向封闭油气能力与油气分布呈现部分不吻合现象,经过深入研究表明:是由于未考虑断层侧向封闭油气下限以及封闭区域造成的。当断面上某一深度范围内最小断层泥化率(SGR值)大于断层侧向封闭油气下限时,整条断层在该深度范围内对油气具有侧向封闭能力,Yielding断层侧向评价方法可直接应用,其预测结果与油气吻合度较好;而当断面上某一深度范围内最小SGR值小于断层侧向封闭油气下限时,该点在封闭区域之外,按照Yielding预测方法可能会低估或高估断层的侧向封闭能力。为了更准确研究断层侧向封闭性评价方法,因此针对这种情况对断层侧向封闭评价方法进行了改进,并选取冀中坳陷文安斜坡断层型圈闭为例,利用改进后的断层侧向评价方法对断圈侧向封闭能力进行定量评价,结果表明:沙一段1~2号断圈的预测结果与井含油气性相吻合,表明该方法用于定量评价断层侧向封闭性是可行的,更正了Yielding评价方法低估或高估封闭断圈侧向封闭油气的能力,提高了断层侧向封闭能力预测的准确度。     

试论动物非矿化组织的保存

动物非矿物化组织在特异埋葬条件下可保存为化石。缺氧和快速埋葬有利于非矿化组织的保存，但不能阻止微生物的破坏作用。无菌环境下可保存软躯体组织，但在构造变动和古气候变迁等因素的影响下会彻底破坏，不可能在地质历史时期长期存在。最稳定的保存形式是与成岩作用有关的保存类型和以碳化有机质薄膜形式的保存类型。与动物非矿化组织保存有关的常见成岩自生矿物有磷酸盐矿物、碳酸盐矿物和黄铁矿等。其中，磷酸盐矿物在成岩作用过程中结晶最早，可以保存动物的微细构造。这些矿物可以矿化交代动物的肉质和角质使其成为矿化实体；也可以呈假形、铸型或铸模等形式保存。布尔吉斯页岩保存类型中，非矿化组织以碳化有机质薄膜或含水的颧硅酸盐矿物两种形式保存。前可能与粘土矿物吸附有机质、阻止酶的降解作用有关，后可能由自生粘土矿物的交代作用造成。     

粘土水泥浆在井筒地面预注浆中的应用

粘土水泥浆注浆材料是一种新型的较理想的注浆材料，在平顶山十三矿主，副井井筒地面预注浆中应用了粘土水泥浆注浆法，取得了良好效果，并积累了一定的经验。     

延吉盆地东部坳陷油气运聚系统及有利探区预测

从微观到宏观研究了盖层封闭特征,从垂向和侧向两个方面研究了断层的封闭特征,通过古流体势场恢复,研究了本区油气运聚形式。根据封盖条件、生储特征、运移特征,将延吉盆地东部坳陷划分了三个油气运聚系统,即德新地区封闭型运聚成藏系统、广兴—东风地区半封闭型油气运聚系统、延吉—东盛涌地区油气逸散系统。在油气运聚系统划分的基础上,对有利探区进行了预测。