川南地区龙马溪组有机质特征及其对页岩气富集规律的影响研究

四川盆地南部（简称“川南”） 广泛发育多套下古生界海相泥页岩层系,其中龙马溪组为该区一套优良的烃源岩 层,具备优越的页岩气形成条件。根据长宁和威远页岩气探区的钻井岩心、露头样品分析资料,对川南地区下志留统龙马 溪组页岩有机质特征及其对页岩气富集规律的影响进行研究后表明,川南龙马溪组页岩的有机质类型为Ⅰ～Ⅱ1型,有机 碳含量较高（平均为2.52%）,热演化程度为2.0%～3.8%,达到了高-过成熟阶段;研究区的有机质特征对页岩气的富集具 有重要的影响,干酪根的类型决定着甲烷吸附能力强弱,有机质丰度和有机演化程度决定了页岩的生气量和含气量,同时 高TOC和Ro也能促进有机质微孔隙的发育,为页岩气的富集提供更多有利空间。因此,研究认为川南地区龙马溪组有机质 特征较好,有利于页岩气的富集成藏。     

柴达木盆地西部地区古近系下干柴沟组咸化湖相泥页岩储集层特征

中国已获得湖相页岩气勘探开发的重要突破,但对于咸化湖盆环境泥页岩储集层特征的研究较少。作者对柴达木盆地西部地区古近系下干柴沟组湖相泥页岩储集层开展有机地化、岩矿组成、储集层孔隙结构等特征的研究。(1)研究区泥页岩有机质丰度在0.12％～1.35％之间,具有强烈的非均质性,有机质类型以Ⅱ型为主,氯仿沥青“A”含量较高。(2)泥页岩中碳酸盐岩矿物含量最高,平均27.8％,黏土矿物和石英含量次之,有38.2％的样品检测出硬石膏,反映典型的咸化环境特征。(3)扫描电镜观察有机质孔隙发育较少,形状不规则且孔径较大,粒(晶)间孔隙直径多以微米级为主,微裂缝宽多小于1μm;低温气体吸附测试显示,中孔提供了主要的孔比表面积和孔隙体积,氯仿沥青“A”的存在对样品孔隙结构产生影响。(4)研究区泥页岩储集层中黏土矿物含量低而脆性矿物含量高,与北美页岩气产层及四川盆地龙马溪组页岩储集层岩矿特征类似,易于产生裂缝,有利于页岩气的后期开采。     

海相和湖相页岩气富集机理分析与思考:以四川盆地龙马溪组和自流井组大安寨段为例

本文关注四川盆地龙马溪组和自流井组大安寨段两个页岩气代表层段,以涪陵页岩气田龙马溪组和元坝、涪陵自流井组大安寨段比较系统的实验分析资料为基础,从页岩储层的岩性、物性、电性及含气性、有机地球化学特性、脆性等"六性"对比的角度,对海相和湖相页岩气形成基本条件、富集机理和潜力层段进行分析和讨论,认为有机孔隙的发育程度是造成其含气性差异的主要原因,受TOC含量、热演化程度和有机质类型的影响,海相页岩有机质孔隙更加发育。两套页岩层系都具有较好的勘探前景,发育条带状或纹层状灰岩的浅湖-半深湖相富有机质泥页岩是湖相页岩气勘探的有利相带;龙马溪组底部深水陆棚含骨针放射虫笔石页岩岩相是龙马溪组勘探最有利的页岩岩相,另外富含有机质的浅水陆棚相带泥页岩发育的区域、保存条件受到一定程度破坏但吸附气含量仍较高的区域同样具有一定勘探潜力。     

四川盆地西南缘五峰组-龙马溪组页岩气形成条件与有利区优选

利用四川盆地西南缘志留系龙马溪组最新钻井、露头资料及样品分析结果,从富有机质泥页岩区域分布、岩性、有机地球化学特征、储层特征、含气性、地层压力等方面,重点研究四川盆地西南缘龙马溪组页岩气形成条件与有利区优选。研究发现,五峰组—龙马溪组页岩具有有机质含量高(TOC 0.12%~6.49%,平均2.06%)、有效厚度大(普遍大于30m)、热演化程度高(Ro2.62%~2.80%)、脆性矿物含量高(56%~92%)、孔隙度较高(0.50%~11.36%,平均3.85%)等特征,钻井岩心现场解析气量最大值达3.38 m3/t、埋深适中(浅于3500m),这些条件均有利于页岩气的形成与富集。综合对比研究结果表明,云南云荞、木杆、高桥地区是四川盆地西南缘页岩气勘探的3个有利区。     

鄂尔多斯盆地东部太原组页岩气吸附特征及影响因素

鄂尔多斯盆地东部太原组在绥德地区发育一套潜在的烃源岩,总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量为0.75%~5.71%(平均2.75%);镜质体反射率(Ro)为1.43%~2.12%(平均1.80%),处在高成熟-过成熟阶段,具有很好的生气潜力。为了探讨鄂尔多斯盆地东部太原组泥页岩的吸附特征,选取了研究区SSD1井10个泥页岩样品进行等温吸附、总有机碳含量、镜质体反射率、X-射线衍射和比表面积等测试分析,在此基础上探讨了盆地东部太原组富有机质泥页岩的吸附能力及其影响因素。结果表明:研究区SSD1井太原组10个泥页岩样品的兰氏体积为1.11~2.41m3/t,随着压力的增加,吸附能力迅速增加,当达到一定压力后达到饱和;泥页岩的吸附能力与总有机碳含量和黏土矿物含量有正相关关系;页岩比表面积与兰氏体积相关性不明显,推测样品孔隙大小及形态对气体的扩散和吸附有一定的影响。综合评价认为,总有机碳含量、黏土矿物含量是影响太原组泥页岩吸附能力的重要因素,这为盆地东部页岩气勘探提供参考。     

鄂尔多斯盆地东部太原组页岩气吸附特征及影响因素

鄂尔多斯盆地东部太原组在绥德地区发育一套潜在的烃源岩,总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量为0.75%~5.71%(平均2.75%); 镜质体反射率(R_o)为1.43%~2.12%(平均1.80%),处在高成熟—过成熟阶段,具有很好的生气潜力。为了探讨鄂尔多斯盆地东部太原组泥页岩的吸附特征,选取了研究区SSD1井10个泥页岩样品进行等温吸附、总有机碳含量、镜质体反射率、X-射线衍射和比表面积等测试分析,在此基础上探讨了盆地东部太原组富有机质泥页岩的吸附能力及其影响因素。结果表明: 研究区SSD1井太原组10个泥页岩样品的兰氏体积为1.11~2.41 m³/t,随着压力的增加,吸附能力迅速增加,当达到一定压力后达到饱和; 泥页岩的吸附能力与总有机碳含量和黏土矿物含量有正相关关系; 页岩比表面积与兰氏体积相关性不明显,推测样品孔隙大小及形态对气体的扩散和吸附有一定的影响。综合评价认为,总有机碳含量、黏土矿物含量是影响太原组泥页岩吸附能力的重要因素,这为盆地东部页岩气勘探提供参考。     

鄂尔多斯盆地长7段泥页岩系孔隙特征及其演化规律

鄂尔多斯盆地延长组长7段泥页岩既是盆内优质烃源岩,又是有利的页岩气储层。页岩气储层孔隙特征和演化规律的研究,能够为分析页岩气储层储集性能、探讨页岩气赋存成藏过程和机理、预测页岩气"甜点区"提供指导。在总结国内外学者研究成果的基础上,采用氩离子抛光-场发射扫描电镜观察、高压压汞、气体吸附等分析测试方法,优化了前人对于页岩气储层孔隙的划分方案,将长7段泥页岩孔隙分为基质孔隙和裂缝孔隙两大类,进一步将基质孔隙分为粒间孔、粒内孔、晶间孔和有机质孔隙4个亚类;定性和定量地分析了研究区长7段泥页岩孔隙特征,孔隙形态复杂,以狭缝形和楔形为主,孔径分布范围宽泛(0.1~10 000nm),孔隙度为0.5%~6.6%,中孔(2~50nm)和宏孔(50nm)是孔隙度的主要贡献者;提出泥页岩岩相类型、成岩作用、生烃作用和构造作用是影响泥页岩孔隙发育及演化的4个主控因素,建立了鄂尔多斯盆地长7段泥页岩孔隙演化模式。     

沁水盆地阳泉区块太原组煤系页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构是影响页岩气赋存与储集的基本因素之一。为研究高演化海陆过渡相煤系页岩的孔隙结构和评价页岩气储集能力,主要运用扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和CO₂气体吸附实验方法,对沁水盆地阳泉区块太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙微观特征与孔隙结构进行了研究,并分析了太原组煤系页岩孔隙发育的影响因素。研究结果表明:沁水盆地阳泉区块太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙度介于2.54%~12.03%之间,平均为6.61%;发育多种类型的孔隙,常见粒间孔、粒内孔和微裂缝,有机质孔不发育;太原组煤系页岩孔隙总孔容介于0.025 5~0.054 7 mL/g之间(平均0.040 1 mL/g),总比表面积介于12.34~43.38 m²/g之间(平均28.74 m²/g),微孔(<2 nm)和介孔(2~50 nm)是页岩气储集的主要载体;有机碳含量、成熟度R_o和黏土矿物含量均对煤系页岩孔隙发育产生积极影响。     

基于统计学方法的页岩孔容预测

页岩气储集空间与储层矿物特征关系密切,以四川盆地东缘龙马溪组页岩为研究对象,利用矿物组成、微量元素、地球化学等测试结果,结合低温氮气吸附法和高分辨率成像技术,采用多元统计分析方法,建立了页岩孔容预测方程,并分析孔隙分布特征和影响因素。结果表明,龙马溪组中部和底部页岩组分含量差异较大,生物成因的自生石英发育是龙马溪组底部石英含量高的主要原因;页岩纳米级孔隙以2~5 nm为主,对孔容贡献率介于64.2%~70.1%;建立的页岩组分含量与孔容的预测模型高度显著。脆性矿物孔、黏土矿物片间孔及其粒内孔是富黏土矿物页岩的主要孔隙类型,孔隙呈微缝状,小于2 nm孔隙不发育;有机质含量是富有机质页岩孔容大小的主控因素,有机质孔的面孔率介于8.8%~12.5%;有机质含量及成熟度是小于2 nm微孔发育的主控因素,大于50 nm孔隙的发育则受控于黏土矿物、石英及长石含量。      

福建二叠系中统文笔山组页岩气储层条件分析

为丰富福建省页岩气资源调查评价的基础研究工作,以有机地球化学、岩石矿物成分和储层物性分析等实验为重点,结合野外地质调查、露头及钻井等资料,分析研究了福建省二叠系中统文笔山组页岩气储层地质条件。结果表明:福建二叠系中统文笔山组泥页岩干酪根为Ⅲ型;有机碳质量分数普遍在1%~2%,有机质丰度中等;R_ran值介于3.76%~4.91%,泥页岩处于过成熟演化阶段;岩石脆性矿物普遍较低;泥页岩孔隙度中等,渗透率极低,微孔和中孔提供了气体吸附的主要场所。与国内外典型含气泥页岩相比,福建文笔山组具有形成页岩气的物质基础和埋藏条件,初步认为福建省中部龙岩一带可以作为下一步工作的重点区域。后期需要加强有机质成熟度和微观孔隙结构对储气性能的研究,了解研究区内泥页岩的吸附能力、孔隙形态及发育特征,为福建地区页岩气勘探开发提供指导作用。      

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气储层特征

结合我国陆相页岩分布特征,以鄂尔多斯盆地延长探区为例,对钻孔岩心样品进行有机地球化学、X射线衍射、孔隙度测定、扫描电镜、气体吸附等多种实验分析,研究陆相页岩气储层特征。结果表明,延长探区延长组陆相页岩厚度较大（平均50 m）,有机质丰度高（平均TOC为4.86%）,有机质类型主要为Ⅱ型,热演化程度处于成熟阶段（R_ran为0.84%~1.10%）;页岩中黏土矿物质量分数高（21.8%~71.5%,平均47.3%）,石英质量分数较低（10.8%~44.9%,平均22.3%）,脆性指数相对较小（27.1%~77.2%,平均49.6%）,表明页岩储层具有脆性和可压裂性;延长组页岩孔隙度主要分布在1%~3%,孔隙类型多样,以粒间孔和粒内孔为主,其次是晶间孔、微裂缝、溶蚀孔和有机质孔,为页岩气赋存提供了储集空间;延长组页岩总含气量为1.60~6.67 m3/t,显示出较好的含气性。      

Reservoir Characteristics and Preservation Conditions of Longmaxi Shale in the Upper Yangtze Block, South China

The Upper Ordovician-Lower Silurian Longmaxi Shale in the Upper Yangtze block represents one of the most important shale gas plays in China. The shale composition, porosity, organic thermal maturity, and methane sorption were investigated at the Qilongcun section in the Dingshan area, southeastern Sichuan Basin. The results show that the Upper Ordovician-Lower Silurian Longmaxi Shale contains: (1) sapropelic I organic matter; (2) a 40-m thick bedded sequence where total organic carbon (TOC) content is > 2%; (3) a 30-m thick layer at the base of the Longmaxi Shale with a brittle mineral content higher than 50%; and (4) a mean methane adsorption capacity of 1.80 cm3/g (7 MPa pressure). A positive correlation between TOC and sorbed gas indicates that organic matter content exerts an important control on methane storage capacity. Based on the analysis of the shale reservoir characteristics, the lower member of the Longmaxi Shale can thus be considered a favorable stratum for shale gas exploration and exploitation. It has similar reservoir characteristics with the Longmaxi Shale in the Jiaoshiba area tested with a high-yield industrial gas flow. However, based on tectonic analysis, differences in the level of industrial gas flow between the low-yield study area and the high-yield Jiaoshiba area may result from different tectonic preservation conditions. Evidence from these studies indicates the shale gas potential of the Longmaxi Shale is constrained by the reservoir and preservation conditions.     

四川盆地东南缘丁山地区页岩气成藏富集的关键控制因素

川东南丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组实施的两口页岩气探井,优质页岩段(一般TOC≥2.0%)实测总含气量,DY1井平均3.07 m~3/t,DY2井平均6.79 m~3/t。对比发现,优质页岩段烃源条件相似:丁山地区五峰组—龙马溪组沉积早期处于深水陆棚沉积环境,优质页岩段总体厚度较大,一般在30~35.5 m之间;平均TOC基本相当,在3.42%~3.95%之间;热演化程度适中,R_o值一般大于2.0%。研究认为保存条件差异是造成丁山地区页岩含气性差异的关键因素:距离齐岳山断裂较近的DY1井区,页岩高角度缝发育,加上埋藏浅,页岩气侧向逸散严重,页岩含气性相对变差;远离齐岳山断裂的深埋藏平缓带是有利的页岩气藏发育带。     

湖南省保靖地区龙马溪组页岩气地质特征与成藏模式研究

湖南保靖地区为页岩气勘探新区块,其页岩气地质特征和富集规律有待进一步研究。通过对区内沉积环境、储层孔渗、地球化学特征及地层含气性等研究,总结区内龙马溪组页岩气的地质特征; 根据生烃发育史、裂缝发育特征、滑脱层运移特征以及断裂作用等研究,探索页岩气的成藏模式。研究结果表明: 湖南保靖地区龙马溪组页岩有机质丰度较高,热演化程度适中,脆性矿物含量较高,物性特征较好,具备页岩气富集成藏条件; 页岩从二叠纪开始进入生气阶段,并持续到中侏罗世; 中侏罗世末期研究区形成隔槽式断裂褶皱冲断带,龙马溪组储层中形成垂直层面多组网状裂缝及顺层滑脱层; 湖南保靖地区龙马溪组具有“滑脱层运移、裂缝聚集、孔隙残留、断层封堵、高位富集、箱状成藏”的页岩气富集成藏模式。     

The effects of clay minerals and organic matter on nanoscale pores in Lower Paleozoic shale gas reservoirs,Guizhou, China

In organic-rich gas shales, clay minerals and organic matter (OM) have significant influences on the origin, preservation, and production of shale gas. Because of the substantial role of nanoscale pores in the generation, storage, and seepage of shale gas, we examined the effects of clay minerals and OM on nanoscale pore distribution characteristics in Lower Paleozoic shale gas reservoirs. Using the Niutitang and Longmaxi shales as examples, we determined the effects of clay minerals and OM on pores through sedimentation experiments. Field emission–scanning electron microscopy combined with low-pressure N₂ adsorption of the samples before and after sedimentation showed significant differences in pore location and pore size distribution between the Niutitang and Longmaxi shales. Nanoscale pores mostly existed in OM in the Longmaxi shale and in clay minerals or OM–clay composites in the Niutitang shale. The distribution differences were attributed largely to variability in thermal evolution and tectonic development and might account for the difference in gas-bearing capacity between the Niutitang and Longmaxi reservoirs. In the nanoscale range, mesopores accounted for 61–76% of total nanoscale pore volume. Considerably developed nanoscale pores in OM were distributed in a broad size range in the Longmaxi shale, which led to good pore connectivity and gas production. Numerous narrow pores (i.e., pores?<?20 nm) in OM–clay composites were found in the Niutitang shale, and might account for this shale’s poor pore connectivity and low gas production efficiency. Enhancing the connectivity of the mesopores (especially pores?<?20 nm and those developed in OM–clay composites) might be the key to improving development of the Niutitang shale. The findings provide new insight into the formation and evolutionary mechanism of nanoscale pores developed in OM and clay minerals.     

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。     

浙西南—赣东北地区寒武系荷塘组页岩气成藏地质条件及有利区带优选

【研究目的】浙西南—赣东北地区寒武系荷塘组广泛发育暗色泥页岩,是下扬子地区页岩气调查的重点层位。目前该区勘探程度低,导致对该区页岩气成藏条件认识不清。【研究方法】通过寒武系荷塘组暗色泥页岩发育的地质背景、有机地球化学参数以及野外调查等方面研究,对该区页岩气资源潜力进行了评价,对有利区进行了优选。【研究结果】浙西南—赣东北地区寒武系荷塘组炭质硅质页岩在研究区内分布广泛,沉积厚度达35~200 m,其中在开化—常山—玉山地区的平均厚度超过50 m;有机质丰度高（1.48%～23.53%）,镜质体反射率适中（2.01%～3.0%）,有机质处于成熟—过成熟阶段。研究区荷塘组地层发育微孔隙、微裂缝等孔隙类型,储集性能较好。等温吸附实验测得炭质硅质页岩吸附气含量平均为5.93 kg/t,表明荷塘组炭质硅质页岩具有较好的吸附能力,有一定的吸附性。【结论】以在高热演化程度环境中找热演化程度较低的区域和在复杂的构造背景中寻找相对稳定的区域为准则,研究认为开化—常山—玉山地区寒武系荷塘组炭质硅质页岩分布厚度适中,有机质丰度高,成熟度相对较低,页岩气保存地质条件较好。创新点：浙西南—赣东北地区寒武系荷塘组页岩具备页岩气富集的物质基础;热演化程度是下扬子地区寒武系荷塘组页岩气能否富集的关键。     

Geological Features and Reservoiring Mode of Shale Gas Reservoirs in Longmaxi Formation of the Jiaoshiba Area

Abstract: This study is based on the sedimentation conditions, organic geochemistry, storage spaces, physical properties, lithology and gas content of the shale gas reservoirs in Longmaxi Formation of the Jiaoshiba area and the gas accumulation mode is summarized and then compared with that in northern America. The shale gas reservoirs in the Longmaxi Formation in Jiaoshiba have good geological conditions, great thickness of quality shales, high organic content, high gas content, good physical properties, suitable depth, good preservation conditions and good reservoir types. The quality shales at the bottom of the deep shelf are the main target interval for shale gas exploration and development. Shale gas in the Longmaxi Formation has undergone three main reservoiring stages: the early stage of hydrocarbon generation and compaction when shale gas reservoirs were first formed; the middle stage of deep burial and large-scale hydrocarbon generation, which caused the enrichment of reservoirs with shale gas; the late stage of uplift, erosion and fracture development when shale gas reservoirs were finally formed.