黔北绥页1井牛蹄塘组页岩气地质特征及资源潜力分析

黔北地区位于上扬子地台区,断裂构造发育。该地区下寒武统牛蹄塘组海相沉积发育,以陆棚沉积为主,尤以深水陆棚沉积对页岩气形成有利。目标层位牛蹄塘组绥页1井资料分析的结果表明: 牛蹄塘组有利潜质页岩主要位于该组下部,有机质丰度高、成熟度高、微裂隙发育、含气性好,页岩气的保存条件好,牛蹄塘组上段成为保存页岩气的良好盖层。牛蹄塘组页岩气地质特征分析表明,牛蹄塘组页岩气资源潜力较大。     

湖北寒武系牛蹄塘组页岩气成藏条件与综合评价

牛蹄塘组是湖北省重要的海相页岩气层系之一,对其深入研究有助于预测资源潜力并指明勘探方向.利用露头及探井资料对区内牛蹄塘组的储层特征、资源潜力等进行了研究.结果表明,牛蹄塘组依据岩性组合可以分为一段和二段,鄂西宜昌?恩施、神农架西侧深水陆棚相以及鄂东南盆地边缘相富有机质页岩厚度大,TOC含量高,以硅质类页岩为主,页岩气成藏物质基础良好.气显较好的地区集中分布在鄂西黄陵背斜东南缘,分析认为较弱的变形、有效的顶底板和适中的热演化是牛蹄塘组页岩气富集成藏的关键.除宜昌局部地区具有勘探开发前景外,秭归、鹤峰等地区仍值得探索,鄂东南及鄂西北地区由于构造变形和岩浆活动强烈,保存条件极差,基本无页岩气勘探前景.      

黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏条件及有利区评价

为评估黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气资源潜力,根据井下岩心和露头岩样的地球化学实验分析结果,对黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏条件进行了研究,并评价了该区页岩气成藏的有利区。研究表明:黔北地区牛蹄塘组页岩主要形成于深水陆棚相沉积,页岩埋深适中(<3 000 m),富有机质页岩厚度较大(30~110 m),有机碳含量高(平均TOC>3.0%),有机质类型主要为Ⅰ型,热演化程度高(R_o>2.0%,为过成熟),页岩储层物性为低孔渗,发育大量的微米-纳米级孔裂隙,富含石英等脆性矿物(平均含量>40%),页岩含气量较高(平均1.5 m3/t),具备良好的页岩气成藏条件。在上述基础上,提出东南部的石阡-余庆-施秉一带为黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏有利区。      

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     

重庆黔江地区下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件

下寒武统牛蹄塘组是重庆黔江地区继下志留统龙马溪组之后,最有望取得页岩气勘探突破的重点层系之一,但其页岩气勘探方向仍不明确。通过钻井岩心和野外露头剖面观察,采用显微薄片、扫描电镜、全矿物-黏土矿物X衍射、有机地球化学参数等多项实验测试方法,系统分析了区内牛蹄塘组沉积环境、富有机质页岩的分布与埋深及其有机地球化学指标、储集性特征、保存条件与含气性特征等页岩气成藏条件。研究表明区内牛蹄塘组处于浅水陆棚-深水陆棚过渡沉积环境,富有机质页岩分布于地层下部,沉积厚度40~80m;有机碳质量分数介于2.0%~6.0%,热演化程度达过成熟阶段,有机质类型以Ⅰ型为主,生烃强度5×10~8~20×10~8 m~3/km~2,生烃潜力较大;脆性矿物含量较高,黏土矿物以伊利石和伊/蒙混层为主,页岩储层储集空间类型多样,具低孔-超低渗特征,具备了页岩气藏发育的良好地质条件。综合各种页岩气选区评价指标表明,黔江-濯水-酉阳以西、彭水以东、北抵郁山-黔江、南至洪渡-酉阳等区域的牛蹄塘组页岩气成藏条件优越,为区内页岩气勘探有利区带。     

鄂西地区震旦系—寒武系页岩气成藏模式

通过对鄂西震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组页岩气勘查大量实际资料总结研究,创新性地提出了针对鄂西地区震旦系和寒武系"岩相控炭、成岩控烃、构造控藏"的页岩气成藏理论认识。震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组富有机质页岩沉积受控于鄂西裂陷海槽,富有机质页岩甜点层段主要形成于海侵体系域和早期高水位体系域。黄陵古隆起周缘震旦纪—三叠纪长期浅埋,为生油提供了充足时间,三叠纪短暂快速深埋,为页岩气生成的主峰期。古隆起刚性基底、区域性泥页岩盖层以及后期逆冲推覆构造,为页岩气保存提供了良好的条件。从而建立了鄂西震旦—寒武系"深水海槽控炭、古隆起浅埋控烃、古隆起+逆冲断裂控藏"的页岩气成藏模式。      

鄂西地区陡山沱组页岩气成藏地质条件研究

在野外地质露头观察的基础上,通过地球化学分析测试、扫描电镜、X-衍射、低温氮气吸附、等温吸附等分析测试,对鄂西地区陡山沱组暗色泥页岩的发育分布、有机地球化学特征、储层特征及吸附性能等页岩气成藏地质条件进行了研究。结果表明,研究区陡山沱组发育厚层暗色泥页岩,且区域分布稳定,具有有机质丰度较高,有机质类型好,热演化程度高,脆性矿物丰富,物性良好,储层孔隙空间发育,吸附性能好等特点,且具有较好的保存条件,具备页岩气聚集成藏的有利地质条件。通过综合信息叠合法,认为鄂西地区黄陵背斜南翼及长阳背斜地区为页岩气勘探有利区带,陡山沱组陡二段中下段为页岩气勘探有利目的层段。     

主成分分析法在页岩气有利区优选中的应用

在多因素叠合法优选页岩气发育有利区的基础上,构建了涵盖地质背景、页岩生烃、储集、保存、资源和开采条件6个方面17项指标的页岩气发育有利区综合评价原始指标体系,并运用主成分分析法对湘鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩气发育有利区进行了实例分析。结果表明,主要影响湘鄂西地区牛蹄塘组页岩气发育有利区分布的因子为页岩品质的优劣、资源规模的大小和保存条件的好坏,通过定量评价,综合得分排在前3位的有利区分别为中央复背斜有利区、桑植—石门复向斜南有利区和宜都—鹤峰复背斜有利区。     

上扬子黔北地区下寒武统海相黑色泥页岩特征及页岩气远景区评价

依据大量野外页岩实测地质剖面和2口页岩气钻井、样品岩石矿物组分分析、有机地球化学实验等大量分析测试资料,系统研究了上扬子黔北地区下寒武统牛蹄塘组黑色泥页岩的发育特征与分布,并结合北美海相页岩气形成地质条件及我国页岩气选区评价标准,预测了黔北地区页岩气勘探的有利区。结果表明:黔北地区下寒武统牛蹄塘组海相黑色泥页岩厚度大、分布广泛,早期海侵体系域水体相对较深,沉积和沉降中心位于研究区的东南部,主要的物源来自西北部,沉积相类型主要为砂质陆棚、浅水陆棚和深水陆棚相沉积,深水陆棚相分布在东南部地区,呈北西-南东向带状展布。晚期高位体系域,水体深度逐渐降低,随着相对海平面的下降,研究区陆棚砂体范围进一步扩大,浅水陆棚和深水陆棚向东南迁移,范围缩小。黑色页岩的有机质类型为Ⅲ型干酪根,有机碳含量很高,平均值为4.880%,普遍大于2%;有机质成熟度平均值为2.7%,总体演化程度较高; 黑色页岩的矿物成分主要为碎屑矿物和粘土矿物,碎屑矿物含量平均值为61.3%,成分主要为石英和少量的长石;粘土矿物含量平均值为31.1%,主要为伊利石和伊蒙混层矿物。与美国产气页岩的各项指标相比较,黔北地区下寒武统海相黑色页岩具有厚度较大、有机质丰度平均值高、热演化成熟度高、脆性矿物含量低、粘土矿物含量中等,页岩孔隙度低的特征。具备了页岩气形成的基本地质条件,是我国海相页岩气勘探的主要地区之一。综合评价预测了黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气的有利、较有利远景区。     

黔北下古生界烃源层系特征与页岩气成藏初探

为详细查明黔北及邻区牛蹄塘组、五峰组—龙马溪组烃源层系分布规律及有机地球化学特征,进行了详细的野外地质调查,结合前人已有研究成果分析表明,牛蹄塘组烃源层系分布受控于早寒武世沉积洼陷或裂陷槽,黔北地区发育两个生烃洼陷,分别位于在大方—黔西—清镇及桐梓—绥阳—湄潭以东地区,烃源岩(TOC1.0%)厚度80~110 m,黔北牛蹄塘组平均有机碳1.36%~10.01%,有机碳同位素-34.90‰~-28.19‰,Ⅰ型有机质,Ro为1.77%~4.53%。五峰组—龙马溪组烃源岩厚度大于20 m区域主要分布于桐梓—仁怀—椒园—下水以北区域,平均有机碳3.0%~5.0%,有机碳同位素-31.92‰~28.97‰,Ⅰ-Ⅱ1型有机质,Ro为1.73%~2.38%。综合分析表明五峰组—龙马溪组页岩气受控于富有机质页岩的分布及一定的保存条件,具有中等埋藏深度的正向构造及宽缓的向斜区是五峰组—龙马溪组页岩气勘探的有利区域。牛蹄塘组页岩气成藏受控于烃源岩层系厚度,震旦系晚期古岩溶发育部位、灯影组岩石物性的好坏、牛蹄塘组页理缝及保存条件等因素,黔西坳陷若干背斜牛蹄塘组烃源岩厚度大于80 m,埋藏深度为1500~2000 m,背斜两翼地层产状平缓,断裂普遍不发育,具有一定的保存条件,为牛蹄塘组页岩气勘探的有利目标区。     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育"钙质页岩+含碳泥质灰岩",有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

扬子陆块下古生界页岩发育特征与沉积模式

为了深入探讨扬子陆块下古生界页岩发育与分布特征、建立沉积模式,系统收集与整理了扬子陆块下寒武统牛蹄塘组与上奥陶统-下志留统五峰-龙马溪组两套富有机质页岩大量数据,选取贵州省三都县渣拉沟及四川省筠连县昭104井两个典型剖面与井岩芯进行了系统观察与采样,对扬子陆块范围内两套富有机质页岩岩性与沉积相发育特征进行了系统分析.研究表明,早古生代以来,扬子陆块受被动大陆边缘扩张与陆缘造山挠曲坳陷两类成盆环境影响[1-2],牛蹄塘组页岩沉积于被动大陆边缘扩张环境,缘于上升洋流与缺氧事件复合沉积模式,富有机质页岩以扬子陆块东南缘深水陆棚-斜坡相区最为发育、厚度最大、有机碳含量最高;五峰-龙马溪组页岩沉积于加里东期周缘前陆造山环境,缘于浅水陆棚-闭塞滞留海湾沉积模式,富有机质页岩以中上扬子陆块东南缘深水陆棚区最为发育、厚度最大、有机碳含量最高.     

黔西北下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件与有利勘探区预测

以野外露头调查、老井复查和岩心样品测试等为基础,通过现场解吸实验和等温吸附模拟的含气性分析,认为黔西北下寒武统牛蹄塘组岩性主要为深水陆棚黑色碳质页岩和浅水陆棚粉砂质页岩,其中富有机质页岩段为牛蹄塘组底部的碳质页岩。页岩沉积厚度大(大于39m)、分布稳定。有机质类型主要为Ⅰ型干酪根,有机碳含量较高(富有机质页岩段平均大于5%),有机质热演化程度处于高—过成熟阶段;页岩储层中微裂缝、微孔隙发育,具较好的孔隙度(平均5.14%)和渗透率(0.011 4×10-3μm2),含气量大(平均1.3 m3/t),具有良好的气资源潜力。预测金沙—息烽以及仁怀两个地区为页岩气勘探有利区。     

渝东南地区黑色岩系储集层特征及含气性评价

基于野外地质成果和页岩气调查评价资料,笔者对渝东南下寒武统牛蹄塘组黑色岩系进行了研究,并对其中黑色页岩的储集层特征及含气性进行了初步评价。该区牛蹄塘组黑色岩系主要可分为黑色碳质页岩、薄层黑色含粉砂页岩、中薄层黑色含粉砂碳质页岩及黑色薄层硅质岩等4种岩性。研究认为,黑色岩系中泥页岩储集层具有含气量大、有机碳含量高、成熟度高等特点,并且纳米孔隙、微裂隙十分发育,有利于页岩气的勘探开发。研究区东南部为下寒武统牛蹄塘组页岩气开发有利区块。     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系*

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育“钙质页岩+含碳泥质灰岩”,有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

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。     

鄂西地区二叠系孤峰组—大隆组沉积演化及其页岩气地质意义

鄂西地区二叠系发育孤峰组、吴家坪组和大隆组三套黑色岩系,为页岩气探勘新主力层系,其沉积背景、沉积环境及时空分布却不尽一致.本次在前人的研究基础上,通过野外剖面和最新的钻井资料综合分析,对该地区二叠系孤峰组—大隆组沉积演化进行了深入解剖,并通过岩相古地理图约束了富有机质页岩的空间分布特征,旨在为鄂西地区二叠系页岩气地质调查和选区评价提供基础资料.研究认为,鄂西地区孤峰组主要发育盆地相碳质硅质泥岩,局部地区发育外缓坡相富有机质泥质灰岩;吴家坪组炭山湾段主要发育潮坪相泥质粉砂岩夹煤层,并在利川地区发育陆棚相的碳质硅质泥岩;吴家坪组灰岩段主要为内缓坡相的生屑泥晶灰岩.大隆组主要发育盆地相碳质硅质泥岩,其次为外缓坡相富有机质泥质灰岩,利川见天坝可见发育内缓坡边缘点礁.综合前人对各层位研究的页岩气参数认为,鄂西地区孤峰组和大隆组具有有机质含量高(＞2％)、厚度大(＞20 m)、脆性矿物含量高(＞60％)等形成页岩气的基本地质条件,深水盆地相为有利相带;吴家坪组炭山湾段潮坪相的黑色泥岩较薄(＜10 m),连续性差,但利川地区吴家坪组炭山湾段深水陆棚相黑色泥岩厚度较大(～30 m),为潜在的页岩气勘探区域.     

鄂西地区二叠系孤峰组—大隆组沉积演化及其页岩气地质意义

鄂西地区二叠系发育孤峰组、吴家坪组和大隆组三套黑色岩系,为页岩气探勘新主力层系,其沉积背景、沉积环境及时空分布却不尽一致.本次在前人的研究基础上,通过野外剖面和最新的钻井资料综合分析,对该地区二叠系孤峰组—大隆组沉积演化进行了深入解剖,并通过岩相古地理图约束了富有机质页岩的空间分布特征,旨在为鄂西地区二叠系页岩气地质调查和选区评价提供基础资料.研究认为,鄂西地区孤峰组主要发育盆地相碳质硅质泥岩,局部地区发育外缓坡相富有机质泥质灰岩;吴家坪组炭山湾段主要发育潮坪相泥质粉砂岩夹煤层,并在利川地区发育陆棚相的碳质硅质泥岩;吴家坪组灰岩段主要为内缓坡相的生屑泥晶灰岩.大隆组主要发育盆地相碳质硅质泥岩,其次为外缓坡相富有机质泥质灰岩,利川见天坝可见发育内缓坡边缘点礁.综合前人对各层位研究的页岩气参数认为,鄂西地区孤峰组和大隆组具有有机质含量高(＞2％)、厚度大(＞20 m)、脆性矿物含量高(＞60％)等形成页岩气的基本地质条件,深水盆地相为有利相带;吴家坪组炭山湾段潮坪相的黑色泥岩较薄(＜10 m),连续性差,但利川地区吴家坪组炭山湾段深水陆棚相黑色泥岩厚度较大(～30 m),为潜在的页岩气勘探区域.     

黔东北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气特征及主控因素分析*

黔东北地区页岩气资源丰富,其下寒武统牛蹄塘组具有巨大的勘探潜力。在对几口探井分析的基础上,结合露头资料及地球化学特征,认为研究区牛蹄塘组页岩具有厚度大、分布广、有机碳含量高、热演化程度相对较高、储集条件较好等特征。但由于大部分针对牛蹄塘组页岩气的钻井遇到的都是含气量低、甲烷含量低、氮气含量高的页岩,因此对黔东北地区页岩气富集的主控因素进行了系统分析,认为该地区牛蹄塘组页岩气具有沉积控带、断裂控藏的明显特征。     

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。