川南下志留统龙马溪组页岩岩相表征

页岩岩相表征是页岩气地质评价和选层、选区的基础性研究工作。本文以露头和钻井资料为基础,依据岩矿、薄片、地化和测井资料,建立了海相页岩岩相划分方法,对川南上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组主要岩相进行了精细表征,并形成4点认识：(1)应用岩石矿物三端员法+沉积微相划分页岩岩相类型及其组合,是开展海相页岩岩相表征的有效方法;(2)川南五峰组龙马溪组页岩发育6种岩相类型和3种典型岩相组合,其中硅质页岩和钙质硅质混合页岩是(半)深水环境的特有岩相,黏土质页岩和黏土质钙质混合页岩是半深水浅水环境的主要岩相,黏土质硅质混合页岩是浅水深水环境下的共有岩相;(3)随着水体由深变浅和水动力条件逐渐增强以及陆源物质输入量增大,不同成因岩相组合的页岩矿物成分、基质组构、古生物和有机质富集程度、测井响应等基本特征均发生重大变化;(4)受海平面变化控制,主力产层为深水陆棚沉积的硅质页岩、钙质硅质混合页岩和黏土质硅质混合页岩组合,产层顶板为半深水浅水陆棚沉积的黏土质页岩、黏土质硅质混合页岩和黏土质钙质混合页岩组合;前者因富含硅质和有机质,具有良好的脆性和物性,是形成页岩气产层的优质岩相;后者因富含黏土和贫有机质,脆性和渗透性差,是形成页岩气藏区域封盖层的优质岩相;两者自下而上构成良好的自封自储型储盖组合。     

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)。     

滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段页岩岩相与沉积环境

滇黔北坳陷为南方海相地层的有利研究区域,发育多套海相页岩。上奥陶统五峰组与下志留统龙马溪组地层,尤其是五峰组-龙马溪组下段页岩作为优质烃源岩而备受重视。通过岩芯观察、薄片鉴定、X衍射分析及微量元素地球化学指标判识,对其进行页岩岩相划分与沉积环境分析。结果显示:滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段地层共划分出六种页岩岩相:硅质页岩、黏土质页岩、钙质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩、钙质硅质混合页岩,其中硅质页岩和黏土质页岩的TOC含量明显高于其余四种岩相。V/（V+Ni）、V/Cr、Ni/Co和U/Th指标指示五峰组-龙马溪组下段总体处于低能、滞留、局限条件,与深水陆棚环境匹配,Mo元素含量与四川盆地均值相当。五峰早期与龙马溪早期海侵的发生形成了以深水陆棚占主导的沉积格局,低能、滞留、局限的厌氧环境与快速海侵是有机质富集与保存的重要条件。     

鄂西宜昌斜坡带五峰组—龙马溪组页岩优势岩相及其生气潜力

【研究目的】不同页岩岩相的矿物组分、含气性和可压性等的差异,决定不同岩相的开发潜力不同,页岩岩相的划分及评价对找寻页岩气勘探开发甜点具有重要指导意义。【研究方法】基于钻井、岩心和分析测试资料,综合利用地质理论结合硅质矿物-黏土矿物-碳酸盐矿物含量三端元图解,对鄂西宜昌斜坡带上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组下段含气页岩岩相进行划分,结合有机碳含量、含气量、岩心镜下特征等划分优势岩相。优选有机质丰度、硅质矿物含量、黏土矿物含量3项指标与页岩含气量进行相关性分析,建立了五峰组—龙马溪组含气页岩优势岩相的分级标准。【研究结果】研究区优势岩相均为II类优势岩相,II₁类（最优）优势岩相为S-2混合硅质页岩相和S-3含黏土硅质页岩相,位于龙马溪组一亚段和五峰组上段,厚6 m;II₂类（次优）优势岩相为S硅质页岩相,位于五峰组下段,厚4 m。【结论】宜昌斜坡带和涪陵地区具有相似的岩相垂向演化序列,优势岩相均位于五峰组—龙马溪组一亚段,但同一岩相组合的页岩厚度和品质差异较大,发生在鲁丹阶早期的湘鄂西水下隆起和鲁丹阶晚期的水下隆起是造成宜昌地区优势岩相的厚度和品质均要差于涪陵地区的主要原因。创新点：建立五峰组—龙马溪组含气页岩优势岩相的分级标准,提出龙马溪组一亚段和五峰组是优势岩相发育层位。     

川南长宁地区下古生界五峰组—龙马溪组一段页岩岩相与含气性特征

页岩岩相的研究是页岩气地质评价与选层的基础性工作。本文以四川盆地长宁地区五峰组—龙马溪组一段为研究对象,利用露头、钻井和测井资料,结合岩矿、薄片和地球化学数据分析,对页岩的矿物组成、岩相特征及其对含气性的影响进行了系统研究,确定有利岩相,刻画长宁地区页岩岩相的空间分布特征。研究表明：该区共发育黏土质硅质混合页岩、混合质页岩、硅质页岩、钙质硅质混合页岩和钙质页岩等5种岩相;纵向上,由下至上碳酸盐岩矿物体积分数逐渐降低,黏土矿物体积分数逐渐增加,岩相呈钙质硅质混合页岩—硅质页岩—黏土质硅质混合页岩过渡。研究区的沉降中心位于长宁地区东北部,在横向上硅质页岩岩相的厚度表现为由西南至东北呈增大的趋势。硅质页岩具有高生物成因φ(硅质)、高w(TOC)、高脆性及高孔隙结构参数等特征,因此含气性最好;而黏土质硅质混合页岩中黏土矿物虽能通过成岩转化生成次生孔隙,但其塑性较高,孔隙受压实作用难以保存。此外,较高的塑性导致页岩裂缝不发育,进一步降低了储层物性,黏土质硅质混合页岩含气性较差。     

鄂尔多斯盆地华池地区三叠系延长组长7段富有机质页岩岩相特征

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组发育富有机质页岩和泥岩,目前已成为鄂尔多斯盆地页岩油气勘探的重要层位。综合岩心精细描述、薄片微观结构观察和粒度分析结果,将富有机质页岩和泥岩划分为黑色页岩岩相、纹层状泥岩岩相、粉砂质泥岩岩相。粉砂质泥岩岩相的脆性矿物含量高于黑色页岩岩相和纹层状泥岩岩相,后者比前者具有更高的黄铁矿含量,3种岩相的黏土矿物含量较接近。黑色页岩岩相有机质丰度高,有机质类型以I型干酪根为主,是最有利的富有机质岩相类型,其次为纹层状泥岩岩相。长7油层组沉积时期水体为分层的厌氧环境,有利于有机质的保存,低等水生生物是主要的母质来源。黑色页岩岩相和纹层状泥岩岩相形成于安静、缺少陆源碎屑影响的深湖环境下;粉砂质泥岩岩相形成于受陆源碎屑频繁影响的环境,有较多的陆源高等物质输入湖盆中,造成有机质类型复杂。将岩心精细描述和测井信息紧密结合,揭示了各类岩相纵向发育特征。受基准面变化和沉积物供给能力影响,长73以黑色页岩岩相和纹层状泥岩岩相为主,长72和长71以纹层状泥岩岩相和粉砂质泥岩岩相为主。长73暗色泥岩和页岩的岩相类型好,发育页理缝和纹层缝,有机质类型好、丰度高,是最有利的页岩油气勘探目的层系。     

上扬子区下寒武统海相页岩岩相类型及沉积模式

上扬子区下寒武统牛蹄塘组页岩是我国南方地区页岩气重要勘探层系之一。通过露头、岩心、薄片、实验测试等资料综合分析,识别了该套页岩岩相类型及相关沉积作用方式,在水体氧化还原条件演变规律分析基础上总结了其沉积演化模式。牛蹄塘组页岩共包含6类岩相：富有机质硅质页岩、含粉砂硅质页岩、粉砂质页岩、黏土质页岩、泥质钙质页岩及粉砂质钙质页岩,主要体现为5种沉积作用方式：砂质机械沉积、钙质化学沉积、硅质生物沉积、泥质絮凝沉积及底流改造沉积。从底到顶,该套页岩表现为一套水体变浅的进积型演化序列,水体还原程度减弱,有机质保存条件变差。牛蹄塘组下段沉积期,盆地相区和陆棚相区分别以硅质生物沉积和钙质化学沉积为主,主体岩相类型为硅质页岩和钙质页岩;上段沉积期,盆地相区和陆棚相区分别以泥质絮凝沉积和砂质机械沉积为主,主体岩相类型为黏土质页岩和粉砂质混合质页岩。提出的牛蹄塘组页岩岩相发育模式及沉积演化规律能为研究区优质页岩的分布预测及页岩气勘探选区评价提供理论依据。     

川南地区五峰组—龙马溪组黑色页岩纹层特征及其储集意义

以四川盆地南部长宁双河剖面五峰组-龙马溪组为例,通过常规标准薄片及大薄片镜下观察、X射线衍射全岩分析、TOC及物性测试等方法,对黑色页岩纹层特征及储层物性和可压裂性进行了研究。结果表明,五峰组-龙马溪组纹层具有富硅质纹层、富钙质纹层及富黏土纹层三种类型,主要呈板状、断续、平行等几何形态,以毫米级纹层为主,富硅质纹层发育大量天然微裂缝。通过组合叠置可形成硅质-黏土纹层组合和碳酸盐-黏土纹层组合,其中硅质-黏土纹层组合物性和可压裂性均优于碳酸盐-黏土纹层组合。五峰组以碳酸盐-黏土纹层组合为主,天然裂缝整体不发育,由底至顶, TOC值逐渐增加,至观音桥段TOC值下降,物性变差;龙马溪组LM1-LM5以硅质-黏土纹层组合为主,低角度裂缝发育,由底至顶,逐渐过渡为碳酸盐-黏土纹层组合, TOC值降低,物性变差。     

陆相断陷盆地页岩岩相组合类型及特征：以济阳坳陷东营凹陷沙四上亚段页岩为例

目前尚未有划分陆相断陷盆地页岩岩相组合的研究成果和技术方法,不同页岩岩相组合的基本特征还需要进一步明确.在页岩油井取心井段岩心精细观察描述的基础上,利用岩石薄片观察和X射线-全岩矿物衍射分析明确取心段页岩的基本岩石和岩相类型,通过主要矿物成分及主微量元素测试分析,提取济阳坳陷古近系页岩沉积古环境信息;依据四古环境（古气候、古物源、古盐度、古水深）基本特征,按照沉积环境相似性以及内部结构均一性等原则对东营凹陷沙四上亚段页岩层系进行岩相组合划分,建立了基于沉积环境主控的页岩岩相组合分级划分方案,并结合储层和有机地化分析测试明确了主要岩相组合的储集性和含油性特征.结果表明：（1）东营凹陷沙四上页岩是典型的富碳酸盐页岩（碳酸盐质页岩）和混积型页岩,纹层特征显著,孔隙类型多样,层理缝和构造缝较发育,有机质丰度高,演化程度中等-低,埋藏深、压力系数高.（2）依据沉积构造部位、古环境,东营凹陷沙四上亚段页岩可划分为8类岩相组合,在盆地中心以发育基质型碳酸盐质页岩岩相组合为主、块状白云岩夹层型页岩岩相组合为辅,在北部陡斜坡带主要发育砂岩夹层型页岩岩相组合,在南部缓斜坡带主要发育块状白云岩夹层型以及纹层...     

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区山西组山2 3亚段海陆过渡相页岩岩相与沉积环境变化

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区二叠系山西组山₂ 3亚段海陆过渡相页岩是未来非常规油气勘探的重点目标,通过野外露头观察、岩心描述、薄片鉴定,结合全岩衍射、特征微量元素测试等手段,划分出硅质页岩相、硅质黏土质页岩相、钙质硅质(或硅质钙质)页岩相、黏土质页岩相4种页岩岩相类型。岩石学特征、地球化学指标表明,山₂ 3亚段继承了太原组沉积晚期地形平缓的陆表海格局,大规模海侵导致本区在山₂ 3沉积早期快速演化为海湾环境,沉积环境由氧化转为还原,水体盐度接近正常海水,有机质保存有利,形成了该亚段下部富有机质页岩相,其中钙质硅质(或硅质钙质)页岩相是相对优质的富有机质页岩岩相,具有高有机质含量、高脆性矿物含量、低黏土含量的特点,为页岩气开发有利层段。进入山₂ 3沉积晚期,区内逐渐演化为障壁岛沉积体系,在潟湖、滨岸沼泽环境中发育硅质黏土质页岩相、黏土质页岩相,虽多次受海侵影响,但海水影响程度总体上逐渐减弱,水体盐度呈降低趋势,沉积环境趋于氧化,有机质的保存条件变差,导致有机质含量总体偏低,同时脆性矿物含量偏少,不利于勘探开发。      

黔西北海相、海陆过渡相页岩孔隙分形特征对比研究

本文以黔西北地区海相页岩层系牛蹄塘组、龙马溪组及海陆过渡相页岩层系龙潭组为研究对象,在孔隙特征分析和低温氮气吸附-脱附实验的基础上,对比研究深海陆棚相、浅海陆棚相以及潮坪-泻湖相泥页岩的孔隙分形维数特征,结果显示：深海陆棚相泥页岩D1适中,D2较大;浅水陆棚相D1偏小,D2适中;潮坪-泻湖相D1、D2均较大。通过将分形维数D1、D2与主要地质参数进行相关关系研究认为：D1能够较好的区别各种沉积相孔隙结构的整体特征,能够表征泥页岩的均值性、孔隙体积、吸附能力等宏观特征,D2则能够较好表征泥页岩结构复杂程度等微观特征。综合研究成果认为：浅海陆棚相泥页岩岩石均质性较好,吸附能力一般,微孔不很发育,不利于页岩气富集,资源潜力较小;潮坪-泻湖相泥页岩岩石非均质性强,吸附能力强,微孔发育,有利于游离态、吸附态页岩气富集,孔隙结构复杂,但开采难度最大;深海陆棚相泥页岩均质性较好,吸附能力适中,微孔发育,有利于游离态页岩气富集,但孔隙结构复杂,开采难度偏大。深海陆棚相为目前研究价值最高,经济开发潜力最高的层系。     

湖南保靖区块海相页岩气快速钻探技术

湖南保靖页岩气勘查区块黑色页岩沉积发育,是页岩气勘探开发的有利区带。由于储层埋藏深、地层高陡、地层倾角变化大、岩石可钻性差,导致钻井周期长、成本高等问题。钻前对已有的地震、测井、岩心实验等资料的处理和分析,通过优化井身结构、钻头选型、钻具组合优选和中长筒取心等,实现了保靖区块海相页岩气快速钻探。     

藏北托纳木地区发现上侏罗统海相油页岩

西藏地区是中国大陆上油气勘探程度最低的含油气大区，近些年来随着研究程度的不断深入，该区油气调查与勘探越来越受到重视，其中中生代羌塘盆地被认为是该区油气资源潜力最大和最有希望取得勘探突破的酋选盆地。2004年，笔者参加了由中国地质调查局承担的国家财政部专项计划《青藏高原油气资源战略选区调查与评价》科技工程项目，在羌塘盆地托纳木地区进行1：5万石油地质调查时，     

Electron paramagnetic resonance studies of oil shale,shale oil,and spent shale

Electron paramagnetic resonance (EPR) reveals the presence of free radicals in raw shale, shale oil, and spent shale. Thirty-four samples of raw shale, and the spent shale and shale oil produced in the Fischer assay of these raw shale samples were studied. There is a significant correlation between the gallons per ton oil yield as estimated by Fischer assay and the spin density in the raw oil shale. However, the scatter in the data (due to uncertainties in sample preparation, Fischer assay results, and estimation of spins per gram of sample) limits the analytical utility of this finding. Sample preparation techniques affect the EPR signal.     

构造变形对海相页岩储层渗透率演化的影响

与北美不同,中国南方海相页岩层经历了多期构造改造,页岩储层物性受构造变形作用的影响较大。为了研究构造变形对南方海相页岩储层渗透率的影响特征和机理,以雪峰山西侧地区五峰-龙马溪组页岩为研究对象,利用气体脉冲衰减法、压汞法和扫描电子显微镜等手段对不同变形页岩样品的渗透率、孔隙结构及孔隙形貌特征进行了测试分析,探讨构造变形页岩的渗透率演化特征及其对孔隙结构演化的响应机理。测试结果显示,强烈构造变形页岩的渗透性较原生页岩和弱变形页岩的渗透性显著提高,强变形页岩样品的渗透率在0.2 mD和2.69 mD之间,比未变形和弱变形页岩样品的渗透率(在1.5×10-4 mD和1.7×10-3 mD之间)高三个数量级,表明强构造变形作用对页岩渗透率具有显著促进作用;同时,不同有效压力条件下页岩渗透率的演化特征显示,强变形页岩气体渗透率的压力敏感性比原生页岩和弱变形页岩显著降低。构造变形条件下页岩孔隙结构与渗透率相关性的进一步分析认为,强变形页岩的孔隙结构变化特别是大孔和裂隙的发育,是促进其渗透率增加的主要原因。这些研究结果表明,伴随强烈的构造变形,南方海相页岩易形成大孔和微裂隙发育的孔隙结构特征,有助于强变形页岩层渗透性的显著提高。构造变形页岩渗透率的提高有利于地质条件下气体的运移,一方面,将有利于页岩气往构造高点的迁移和富集从而形成游离气型或外源型页岩气甜点;另一方面,也可能导致页岩气在盖层条件不佳和断裂发育区的散失。      

川南地区海相页岩气中发现微量硫化氢

正1研究目的(Objective)自2011年在四川南部地区下古生界海相地层中获得页岩气工业性突破以来,在四川盆地进行的海相页岩气开发得到多方的重视和迅速发展,随之而来的是人们对页岩气勘探开发过程中对环境影响的关注。页岩气,它以吸附或游离状态为主要方式赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,是一种非常规天然气。与常规天然气相比,页岩气气质优良,甲烷含量更高。页岩气化学成分主要为甲烷(CH4),一般含量在85%以上,最高达到99.8%,另外还含有少量的乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)。一般认为我国页岩气中可以存在少量氮     

中国南方海相页岩气保存机理及模式

保存条件是控制页岩气富集和高产的关键因素,我国四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气已实现了商业化开发,但受到保存条件的影响,页岩气富集差异性明显,对勘探开发目标优选提出了挑战。因此,深化中国南方海相页岩气保存机理及模式研究对扩大页岩气勘探开发成效、提高页岩气产量具有重要意义。本文以四川盆地及周缘地区五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,应用盆地模拟、流体包裹体分析、覆压孔隙度和渗透率实验、页岩三轴岩石力学测试等技术方法,取得了3方面认识：(1)揭示了页岩气构造保存机理,构造演化控制了页岩微裂缝开启、游离气富集和地层超压发育,差异构造演化过程及强度控制了页岩气赋存状态及含气量,构造抬升开始晚、强度小对页岩气保存有利;(2)阐明了页岩气顶底板封闭机理为岩性和物性封闭,岩性致密、页岩厚度、微观孔隙结构是顶底板封闭的关键控制因素,页岩气自封闭机理为毛管力和分子间作用力封闭,受控于孔隙连通性和甲烷吸附作用;(3)基于埋深和构造变形强度,建立了海相页岩气正向构造高部位和负向构造低部位保存模式。正向构造页岩气保存受控于裂缝发育程度,埋深大于页岩破裂深度、背斜两翼夹角大于120°有利于页岩气保存,负向构造页岩气保...     

海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型

在南方下古生界海相页岩矿物种类识别和成因判断的基础上,研究矿物质孔隙的成因类型及其对页岩储层物性的影响。以场发射扫描电镜微观形貌观测结果为主要依据,立足于页岩的矿物组成,综合考虑沉积、成岩、地质构造等因素,将南方下古生界海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型划分为3大类:主要孔隙（顺层缝隙、泥粒孔、组分间隙、层间裂隙等）,镜下常见,数量多,对页岩储层有一定的影响;其他孔隙（晶间孔、溶蚀孔、气液包体孔、片间缝隙等）,镜下少见,局限性大,对页岩储层影响微弱;构造孔隙（构造裂隙、碎粒孔等）是地质构造活动的记录,对页岩储层具有双刃剑的作用。页岩岩性不同,主要孔隙类型不同,不同的孔隙在页岩储层中有不同的作用。      

Nanoscale mechanical property variations concerning mineral composition and contact of marine shale

Mechanical properties of shales are key parameters influencing hydrocarbon production – impacting borehole stability, hydraulic fracture extension and microscale variations in in situ stress. We use Ordovician shale (Sichuan Basin, China) as a type-example to characterize variations in mineral particle properties at microscale including particle morphology, form of contact and spatial distribution via mineral liberation analysis (MLA) and scanning electron microscopy (SEM). Deformation-based constitutive models are then built using finite element methods to define the impact of various architectures of fracture and mineral distributions at nanometer scale on the deformation characteristics at macroscale. Relative compositions of siliceous, calcareous and clay mineral particles are shown to be the key factors influencing brittleness. Shales with similar mineral composition show a spectrum of equivalent medium mechanical properties due to differing particle morphology and mineral heterogeneity. The predominance of small particles and/or point-point contacts are conducive to brittle failure, in general, and especially so when quartz-rich. Fracture morphology, length and extent of filling all influence shale deformability. High aspect-ratio fractures concentrate stress at fracture tips and are conducive to extension, as when part-filled by carbonate minerals. As fracture spacing increases, stress transfer between adjacent fractures weakens, stress concentrations are amplified and fracture extension is favored. The higher the fractal dimension of the fracture and heterogeneity of the host the more pervasive the fractures. Moreover, when fractures extend, their potential for intersection and interconnection contributes to a reduction in strength and the promotion of brittle failure. Thus, these results provide important theoretical insights into the role of heterogeneity on the deformability and strength of shale reservoirs with practical implications for their stimulation and in the recovery of hydrocarbons from them.     

黔北黄平地区黄地1井下寒武统发现海相页岩气

正1研究目的(Objective)中国南方下寒武统牛蹄塘组广泛发育暗色页岩,有机质含量丰富,沉积厚度大,但普遍存在有机质成熟度过高导致页岩气赋存不利等因素。贵州黄平地区牛蹄塘组为一套深水陆棚相沉积,以炭质页岩为主,具有页岩厚度大、有机质含量高、成熟度适中且构造保存较好等有利条件,目前尚未获得页岩气调查突破。在前期研究的基础上,为摸清牛蹄塘组在该区地层发育,力争获得页岩气发现,在武陵山褶皱带南部贵州黄平地区上塘复背斜东翼南段部署实施了黄地1井,钻遇牛蹄塘组见良好油气