鄂尔多斯盆地延长探区山西组泥页岩沉积地球化学特征及有机质保存条件分析

摘 要:通过主量元素和微量元素分析,应用沉积地球化学方法对采自于鄂尔多斯盆地中部两口页岩气探井的泥页岩沉积地球化学特征和有机质保存条件进行了研究。结果表明:①化学蚀变指数(ＣＩＡ)和Ｓｒ/Ｃｕ比值反映本区山西期为温湿气候,Ｒｂ/Ｚｒ 比值反映本区山西组泥页岩沉积水体较浅;② (Ｔｈ)－(Ｚｒ)、(Ｔｈ)－Ｙ/ Ｈｏ相关性图解以及Ｙ/ Ｈｏ比值更接近于陆源碎屑物质,表明本区山西组泥页岩沉积时主要来源为陆源碎屑物质;③Ｖ/ Ｃｒ 比值、Ｖ/ (Ｖ＋Ｎｉ)比值、δＵ 和Ｔｈ/ Ｕ比值表明山西组泥页岩形成于以弱还原环境为主的弱氧化－弱还原环境;④Ｓｒ/Ｂａ和ＴＯＣ/Ｓ比值反映本区山西组沉积水体以淡水为主,并兼有少量混合水;⑤地球化学综合分析表明,山西组泥页岩沉积水体富氧,缺少有机质保存的还原条件,有机质被氧化分解,不利于后期生烃。      

陇东地区延长组细粒沉积物特征

在大量钻井、测井资料的基础上,采用岩心分析、地球化学测试等方法,从湖泊演化过程中水体盐度、氧化还原条件、生产力变化及地球化学特征等方面,对鄂尔多斯盆地陇东地区细粒沉积物特征、分面规律及其主控因素进行了研究,取得的主要认识有:鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长7段沉积期,气候温暖潮湿,半深湖-深湖大面积分布,富有机质细粒沉积物发育,该期形成的富有机质页岩主要受湖盆底形、砂体沉积模式的影响。尤其长7₃亚段沉积期为细粒沉积物主要发育期,快速湖侵,湖水深度和范围急剧增加,湖泊表层水体与底层水体存在盐度分层,形成大面积缺氧环境,有利于大规模发育富有机质页岩。深湖区平缓地带,陆源碎屑供给不足,有机碳含量高,有机质类型好(以Ⅰ、Ⅱ型为主),半深湖区斜坡带发育物源来自于陆地的粉砂质泥岩,干酪根以Ⅱ型为主,同时发育Ⅲ型干酪根。      

武威盆地上石炭统羊虎沟组页岩气成藏条件

武威盆地上石炭统羊虎沟组是中小盆地海陆过渡相泥页岩层系的典型代表,分析其页岩气成藏条件对揭示该区页岩气潜力和勘探方向具有重要意义.对野外露头和钻井样品进行了采集,并分析了泥页岩的发育特征、有机地球化学、储层物性和含气性.结果表明,羊虎沟组泥页岩单层厚度薄、累计厚度大、连续性差;有机质丰度高、热成熟度适中、类型以Ⅱ１~Ⅱ２ 型为主.Pr/nC１７和 Ph/nC１８相关性揭示羊虎沟组泥页岩形成于还原性较强的沉积环境.矿物组成以黏土矿物为主,质量分数为２８．５％~７３．４％,平均为５３．０７％,其次是石英和少量的菱铁矿.孔隙类型主要为有机质孔和微裂缝,钻井样品的平均孔隙度为４．８９％,渗透率主要分布在０．００１×１０－３ ~０．１×１０－３ μm２,比表面积介于４．７４~２２．２９m２/g.２个钻井样品的解析气含量分别为２．１９cm３/g和２．３９cm３/g,气体组成以 CH４ 为主;泥页岩甲烷等温吸附量为０．６８~８．５７cm３/g.TOC和 Ro 是武威地区海陆过渡相泥页岩物性和含气能力的主控因素,伊蒙混层含量的增加也可使泥页岩孔隙度和含气能力轻微增加.      

下扬子地区下寒武统富有机质页岩的岩相与沉积环境

识别不同的页岩岩相是非常规页岩油气勘探开发的关键步骤。下扬子地区下寒武统海相页岩沉积于深水的被动大陆边缘盆地,为潜在的页岩气勘探目的层系。划分出下扬子地区XY1井下寒武统富有机质页岩的岩相类型,并确定了岩相与有机质丰度(TOC)的关系。根据沉积物的岩性、沉积构造、矿物组分、含有物、伽马测井等特征,识别出下寒武统富有机质页岩段的4种岩相:①纹层状硅岩岩相;②含海绵骨针硅质页岩岩相;③灰质泥岩岩相;④纹层状灰岩岩相。XY1井下寒武统富有机质页岩形成于深水下斜坡相-盆地相。纹层状硅岩岩相和含海绵骨针硅质页岩岩相沉积于盆地相,沉积界面位于风暴浪基面和碳酸盐岩补偿深度(CCD)之下,缺氧的还原环境有利于有机质保存,纹层状硅岩w(TOC)>10%,含海绵骨针硅质页岩w(TOC)为2%～10%。纹层状灰岩岩相和灰质泥岩岩相沉积于下斜坡相,其沉积界面位于碳酸盐岩补偿深度(CCD)附近或之上,不利于有机质富集,w(TOC)一般小于2%,表明岩相控制了有机质丰度(TOC)。      

辽河盆地东部凸起太原组页岩气聚集条件及有利区预测

从辽河盆地东部凸起太原组泥页岩发育的沉积背景、地球化学条件、储集物性及含气性等方面分析页岩气聚集的基础条件,采用多信息叠合法对该区太原组页岩气富集有利区进行预测.结果表明:太原组地层发育潮坪、沼泽及泻湖相,富有机质暗色泥页岩、碳质泥页岩,单层厚度大,分布面积广,连续性好,有机碳平均质量分数为3.3%,有机质类型以Ⅲ型为主的混合型,生烃潜力较大,热演化程度高,处于大量生气的阶段;泥页岩脆性较好,孔隙和裂缝发育,含气性好,具备页岩气聚集的地质、地球化学条件及储集物性条件,有利于页岩气的生成、富集及后期储层改造.根据页岩气富集的多种因素分析结果,认为王家南部地区页岩气聚集条件和储集性能较优越,是辽河盆地东部凸起太原组页岩气勘探开发的有利区域.     

中元古代鄂尔多斯盆地南缘裂谷沉积相与震积岩序列

鄂尔多斯盆地南缘中元古代处于拉张期,发育多裂谷系.分析鄂尔多斯盆地野外地质调查、物探和钻井等资料,划分沉积相剖面,研究沉积演化及相类型.结果表明:盆地南缘中元古代沉积陆相三角洲至海陆过渡相的长城系与滨浅海至深海盆地相的蓟县系,并于蓟县系中发现液化底劈构造、震褶岩、震裂岩、震浊积岩、津浪丘状层和风暴岩等震积岩序列单元;沉积水体逐渐加深,为裂谷非补偿型沉积,蓟县系中存在震积岩序列,反映该区中元古代盆地南缘处于裂谷带内,受裂陷作用持续影响.通过沉积相及震积岩序列划分耦合裂谷说,为区域构造研究提供佐证.     

鄂尔多斯盆地上古生界非常规天然气综合勘探前景

在充分调研国内外页岩气研究方法及早期页岩气研究成果的基础上,综合利用钻(测)井资料及样品分析测试资料,分析了鄂尔多斯盆地上古生界页岩气成藏地质特征。研究结果表明:鄂尔多斯盆地上古生界富有机质泥页岩、砂岩及煤层交互发育,泥页岩单层厚度小,但层数多,累积厚度大,有机质干酪根类型以Ⅱ型和Ⅲ型为主,有机质成熟度高,保存条件好,形成页岩气资源潜力巨大;泥页岩全岩矿物中石英、长石含量较高,泥页岩层脆性大,压裂后容易形成裂缝,有利于页岩气开发;页岩气资源有利区域与致密砂岩、煤层厚度叠合图显示,盆地内非常规天然气资源丰富,垂向分布相对集中,有利于未来非常规天然气集中高效开发。该研究成果为非常规天然气深入勘探开发提供了有益借鉴。      

陆相页岩气的泥页岩评价——以延长下寺湾区上三叠统延长组长7段为例

以鄂尔多斯盆地的延长下寺湾区中生界延长组长7段陆相泥页岩为研究对象,在样品实验数据分析和单井岩心观察的基础上,根据泥页岩的发育与分布特点和有机地球化学特征对陆相页岩气的泥页岩进行评价.结果表明:延长下寺湾区延长组长7段泥页岩主要为浅湖—深湖相沉积,泥页岩累计厚度适宜,有机质类型以Ⅱ1为主,有机质丰度较高,具备页岩气生成的物质基础,有机质演化主要处于成熟阶段.分析美国海相产气页岩与中国陆相产气页岩的综合特征,长7段泥页岩脆性矿物质量分数大于25%,有利于储层的后期改造.相对美国储层物性较好的页岩,根据现场解析法测得的长7段泥页岩含气量较高(平均为4.5m3/t),埋深适中,分布稳定,具有勘探潜力和开发前景.     

阳谷——茌平煤田上古生界生烃潜力研究——以聊页参1井为例

阳谷-茌平煤田是山东省晚古生代石炭-二叠纪地层保留较好的地区,发育有本溪组、太原组、山西组和残存的石盒子群,其中太原组和山西组沉积了厚度较大的暗色泥页岩。通过沉积环境分析和泥页岩发育厚度统计,认为山西组泥页岩主要发育在煤3以下,可与太原组泥页岩一起分析研究,太原组暗色泥页岩层段发育厚度占该组地层厚度的68.82%;山西组和太原组暗色泥页岩有机碳含量一般大于1.5%,以中等—极好烃源岩为主;有机质类型为生气型(Ⅲ型)干酪根,镜质体反射率一般在0.6%～1.5%之间,大部分处于成熟阶段。分析认为,山西组下部和太原组暗色泥页岩具备页岩气生成的沉积环境、物质基础、有机质类型和演化条件,明确了山西组下部和太原组暗色泥页岩是区内勘探的目标层位,为进一步工作提供了依据。     

基于测井方法的辽河坳陷沙河街组页岩发育特征评价

以辽河坳陷沙四段—沙三段富有机质页岩为研究对象,根据测井、录井和有机地球化学实验分析等资料,采用多元线性回归及Δlg R方法,识别富有机质页岩;从纵向发育、横向分布和平面展布等方面,对页岩发育特征进行综合评价.结果表明:研究区富有机质泥页岩呈现"展布面积广、连续厚度大"特点,其中西部凹陷沙三下亚段富有机质页岩平均厚度约为75.20m,且厚度大于90m的富有机质页岩分布面积达到210.26km2,为页岩油气勘探的首选层位.该结果为研究区乃至东部渤海湾地区寻找新的天然气勘探领域具有指导作用.     

彰武断陷九佛堂组页岩油气潜力分析

松辽盆地南部彰武断陷九佛堂组发育大套半深湖—深湖相暗色泥页岩夹油页岩层.在岩心观察、薄片鉴定和扫描电镜分析基础上,结合泥页岩的分布、电性和地化特征、含油气性、储集和保存条件等,研究九佛堂组富有机质的暗色泥页岩的页岩油气资源潜力.结果表明:九佛堂组暗色泥页岩在测井曲线上具有“三高一低”的响应特征,纵向上厚度大,可识别上、下两段泥页岩层系,横向上展布较广;有机质丰度高,达到好的烃源岩标准,干酪根以Ⅰ型和Ⅱ1型为主,镜质体反射率(Ro)为0.54%~1.10%;泥页岩含油气性较好,晶间、粒间微孔隙和微裂缝较发育;脆性矿物平均质量分数高达51.4%,易于储层压裂改造.九佛堂组沉积后期构造活动较弱,有利于页岩油气的保存.运用概率体积法估算页岩油资源量为12 442.0×104 t.     

鄂尔多斯盆地晚三叠世构造活动及对优质烃源岩发育的影响

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段发育一套优质烃源岩,然而关于这套优质烃源岩发育的控制因素的研究相对有限,通过对这套优质烃源岩岩心观察与薄片分析,结合有关延长组岩石学、湖盆底形、沉积环境等方面的研究,确定鄂尔多斯盆地晚三叠世存在构造活动并探讨了这次构造对长7段优质烃源岩发育的影响。结果表明,鄂尔多斯盆地晚三叠世长8末-长7初存在一次构造活动,此次构造活动引起湖盆快速扩张,在湖盆内产生了多种响应,如盆地西南部湖盆底形变陡,沉积体系由曲流河体系变为辫状河-三角洲-湖泊体系,沉积物源发生改变,沉积中心向西南方向迁移,事件沉积丰富等。此次构造活动对长7段优质烃源岩的形成具有重要影响,主要体现在:①构造活动使得湖盆扩张,浮游生物生存空间增加,火山物质为生物繁盛提供了养分,极大地提高了生物生产力;②构造活动导致湖盆水体加深并分层,底层水体形成还原环境有利于有机质保存;③火山物质形成的凝灰岩与优质烃源岩互层沉积,可能为烃源岩提供大量U元素作为催化剂,促进烃源岩生烃演化。      

西非下刚果盆地Madingo组烃源岩地球物理综合评价

下刚果盆地Madingo组海相烃源岩发育于海平面快速上升时期,Madingo组地层沉积速度极其缓慢,沉积厚度薄,沉积时间跨度大,属于典型的凝缩段沉积。以ΔlgR技术、GR曲线旋回分析法为手段,对照地球化学方法的研究结果对下刚果盆地烃源岩进行了研究。研究表明,下刚果盆地Madingo组烃源岩发育期与有机质的勃发期和最大海泛期相对应,发育3段富有机质硅质混合细粒岩相,其中Madingo组中段和上段为有机质富集段,有效烃源岩总厚度为200～600 m,且干酪根类型多为Ⅰ型-Ⅱ1型,以倾油为主。      

下扬子地区海陆过渡相页岩气成藏条件与主控因素:以萍乐坳陷二叠系乐平组为例

萍乐坳陷二叠系乐平组是典型的下扬子地区海陆过渡相泥页岩的发育层系。通过野外地质调查、样品采集和分析测试等对萍乐坳陷二叠系乐平组泥页岩的发育特征、有机地球化学特征、储层特征和含气性等页岩气成藏地质条件进行了分析。结果表明:萍乐坳陷二叠系乐平组页岩单层厚度小、累积厚度大，横向、纵向连续性差；有机质丰度较高，w(TOC)以1.0%~2.5%为主，有机质类型以Ⅲ型和Ⅱ2型为主，有机质成熟度R_o分布在0.6%~4.5%之间，以高成熟-过成熟为主。页岩矿物组成中黏土矿物较为富集，[JP2]储层孔隙类型主要为微孔隙和微裂缝，储层物性较差；总含气量和最大吸附气含量都较小。在页岩气成藏地质条件研究的基础上，结合区域沉积-构造背景的分析表明，页岩气成藏控制因素为:沉积环境、构造运动和保存条件。综合分析表明萍乐坳陷二叠系乐平组页岩气成藏条件一般，但在有机质丰度高、物性较好、埋藏适中的构造稳定地区仍然有较好的页岩气资源前景。      

鄂尔多斯盆地东南部下寺湾—云岩区二叠系山西组页岩气形成条件

鄂尔多斯盆地东南部下寺湾—云岩区页岩气资源量较大,二叠系山西组作为主要的目的层系之一.基于钻井资料和暗色泥页岩样品化验资料,从暗色泥页岩生烃条件、储层特征、含气性等方面研究研究区山西组暗色泥页岩中页岩气的形成条件.结果表明:山西组暗色泥页岩分布广泛,且厚度大,平均厚度为80m,有机碳质量分数较高(平均为2.37%),有机质类型以Ⅰ、Ⅱ型为主,成熟度处于成熟—过成熟阶段,具有很强生烃潜力.矿物组成以石英和黏土矿物为主,黏土矿物中主要为伊蒙混层,吸附能力强.硅质、碳酸盐岩等矿物较多,岩石脆性大,造缝能力强.研究区山西组泥页岩中裂缝极为发育,储集条件优越,泥页岩段气测显示活跃,结合页岩含气层显著的测井响应,显示暗色泥页岩段含气性好,页岩气资源潜力较大.鄂尔多斯盆地东南部下寺湾—云岩区二叠系山西组具有良好的页岩气形成地质条件,厚层泥页岩分布区如下寺湾区、云岩区北部黑家堡、关庄及研究区中部延安等,是页岩气成藏的有利发育区.     

山东省上古生界页岩气资源潜力评价

以山东省上古生界海陆过渡相富有机质泥页岩为研究对象,对泥页岩的沉积环境、厚度及分布、有机质类型及含量、有机质演化程度等资料进行分析,认为石炭-二叠纪山西组和太原组泥页岩发育厚度大而稳定,有机质类型以Ⅲ型为主,镜质体反射率一般在0.7%~1.7%之间,有机碳含量一般在1.5%~9.0%之间,是页岩气主要富集层位。以含气量不小于0.5m3/t、镜质体反射率不小于0.5%、有机碳含量平均不小于2.0%等为资源量评价标准,建立有机碳含量与含气量关系模型,估算山东省上古生界页岩气潜在地质资源总量为5 736.75×108 m~3,明确了具有勘查价值的区域有鲁西南含煤区、黄河北含煤区、阳谷-茌平含煤区和临清坳陷,为山东省上古生界页岩气下一步勘查指明了方向。     

广西页岩气勘查现状、存在问题及建议

广西富有机质泥页岩发育,据2013年国土资源部预测数据显示,广西页岩气地质资源量为4.44×10~(12)m~3,在全国排名第八。广西页岩气勘查工作起步较晚,2014年之后主要针对中—下泥盆统、下石炭统富有机质泥页岩开展了页岩气基础地质调查,并在东塘1井下石炭统鹿寨组和丹页2井的中泥盆统罗富组富有机质泥页岩中发现有较好的页岩气显示。然而,广西的泥页岩存在着有机质成熟度(Ro)高、沉积相变化快、保存条件复杂、含气性不稳定等问题,因此页岩气勘查需要增加工作投入、加强关键地质问题的研究、加强人才队伍建设及与科研院所的合作,从而更好地推动页岩气勘查工作的深入开展。     

四川盆地南缘五峰组—龙马溪组沉积地球化学及有机质富集模式——以叙永地区田林剖面为例

晚奥陶—早志留世转折期是一个重要的地质历史时期,在这一相对短暂时间内(440～453 Ma),全球板块构造形态、古气候条件、古海洋环境、生物群类型等都发生了巨大的改变。扬子地区在这一全球大背景之下沉积了五峰组和龙马溪组两套富有机质泥页岩,是页岩气勘探的重点层位。有机质丰度决定着页岩生烃能力的强弱,同时还影响着储层吸附能力及储集空间的大小,是储层含气性的决定因素。有机质富集所涉及的因素较多,过程复杂,古海洋初级生产力、古氧相及沉积速率、成岩降解等对其都有影响,其中古生产力决定有机质数量,古氧相是有机质保存的决定性条件,这两者是富有机质泥页岩主要影响因素。然而五峰组—龙马溪组纵向上有机质丰度差异较大,具有很强的非均质性。因此,为厘清五峰组—龙马溪组垂向沉积环境演化及有机质丰度差异原因,对四川盆地南缘叙永地区田林剖面上奥陶统临湘组—下志留统龙马溪组地层剖面进行实测及连续采样,并开展了岩石矿物学及详细沉积地球化学(主量、微量及稀土元素)研究。结果表明:田林剖面五峰组—龙马溪组Al/(Al+Fe+Mn)值、Ce异常、Eu异常指示非陆源硅主要为生物成因,SiO_2、Si_(xs)与CaO、TiO_2含量的强负相关性表明硅质含量受陆源输入量及古水深控制;Mo/TOC值与Mo/U值指示五峰组沉积初期具有强滞留环境,而有机质富集层段主要在半滞留环境下沉积形成;斑脱岩密集层段较高古生产力表明火山活动对古生产力有提升作用;总有机碳与古氧相代替系数的高相关性表明有机质富集整体主要受古氧相控制;而古生产力代替系数整体与总有机碳相关性不高是由于生境类型的差异及陆源输入量与古生产力、古氧相的利弊关系导致对古生产力有利的沉积环境往往对应较差的还原条件。综合分析认为,五峰组—龙马溪组不同沉积阶段有机质富集模式不同。非灭绝期为低陆源输入量的深水环境产生的良好缺氧条件;第一幕灭绝期(五峰组沉积末期),成烃母质生物勃发、强"海洋雪"作用以及高成烃母质生物沉降速率致使有机质十分富集;第二幕灭绝期(龙马溪组沉积初期),高成烃母质生物沉降速率加之大量有机质在水底分解消耗氧化剂的同时,分层水体阻碍O_2补给造就的水底长期极度缺氧环境,致使该时期有机质极为富集。     

渤海湾盆地济阳拗陷沙三段页岩气地质条件分析

沙河街组三段的湖相富有机质泥页岩是济阳拗陷常规油气的主力烃源岩,也是该拗陷页岩气勘探的重点研究层系.分析沙三段暗色泥页岩的地球化学指标、页岩储层特征、含气性等,探讨济阳拗陷沙河街组湖相泥页岩形成页岩气的地质条件.结果表明:沙河街组湖相泥页岩沉积厚度大,平均大于200m;有机碳含量高,干酪根类型好,以Ⅰ型为主,Ⅱ1和Ⅱ2为辅;成熟度以成熟—高熟为主,与美国产气页岩和中国南方上扬子地区海相富有机质页岩地球化学特征具有可比性.湖相泥页岩脆性矿物质量分数高,石英与碳酸盐岩所占比例大,黏土矿物质量分数为10%～30%,页岩储层裂缝类型多样.由于砂泥岩互层频繁,粉砂或砂质夹层孔隙可以有效改善页岩储层储集性能,为页岩气提供有效的储集空间.泥页岩层段气测显示异常,指示其良好的含气性.沙三段富有机质泥页岩是济阳拗陷页岩气勘探的优选层系,具有良好的页岩气勘探潜力.     

黄陵背斜东南缘埃迪卡拉系碳稳定同位素组成特征及有机质发育关系讨论

通过在黄陵背斜东南缘部署实施的一口页岩气调查井(EYD5),获取了埃迪卡拉系碳同位素参数和相关有机碳数据,建立了该区埃迪卡拉系陡山沱组-灯影组蛤蟆井段碳同位素曲线,在陡山沱组识别出4次负漂移,2次正漂移区间,在灯影组蛤蟆井段识别出1次负漂移,1次正漂移区间,并可在区域范围内有效对比。探讨了该区陡山沱组四段至灯影组蛤蟆井段在区域上的对比标志,明确了该区陡山沱组碳同位素异常与有机碳含量无相关性,碳同位素的正、负漂移区间均可发育富有机质层段,持续的δ13C负值区间对应富有机质页岩层段发育。