中国西北地区页岩气形成地质条件分析

长期以来,对西北地区盆地常规石油勘探已经取得了巨大突破,但页岩气的勘探仍处于起步阶段。页岩气具有自身的成藏机理,需要特殊的地质条件。通过分析我国西北地区塔里木盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地、银-额盆地和焉耆盆地页岩分布情况、厚度、面积、总有机碳含量、热演化程度、有机质类型、矿物岩石成分等因素,认为中国西北地区页岩分布面积广泛、厚度大,许多盆地或地区页岩有机碳含量高、热演化程度高、有机质类型好,具备页岩气大规模成藏的地质条件。其中吐哈盆地页岩与塔里木盆地页岩中黏土矿物含量低,石英等脆性矿物含量高,易受外力作用影响形成天然裂缝与诱导裂缝网络结构,有利于页岩气开采。与美国产气页岩的各项指标比较发现,塔里木盆地与准噶尔盆地古生界海相及海陆交互相页岩厚度大、脆性矿物种类多且含量高,但有机质丰度较美国海相产气页岩低,且热演化程度高(大部分处于高-过成熟热解气阶段)。与埋深超过3 000m的古生界过成熟(Ro为0.51%～3%)页岩和浅埋深但有机碳含量偏低(普遍小于2%)的新生界陆相页岩相比,中生界湖相和湖-沼相高有机碳含量(最高值达15.6%)页岩更具有勘探价值。     

三江盆地下白垩统穆棱组页岩气成藏地质条件研究

采用有机地球化学分析测试、X衍射荧光分析、高压压汞、扫描电镜、低温氮气吸附等方法,对三江盆地下白垩统穆棱组暗色泥页岩页岩气成藏地质条件开展系统研究,研究结果表明穆棱组暗色泥页岩分布面积较广泛、累积厚度大、TOC含量中等,有机质主要处于成熟-过熟阶段,以Ⅱ2型干酪根为主,说明有机质已进入大量产气阶段;泥页岩中石英、长石及碳酸盐等脆性矿物含量较高;存在一定量的中孔、大孔和微裂缝,为低孔隙度、低渗透率的孔隙结构类型。据现有钻探资料,充分显示了下白垩穆棱组统暗色泥页岩较好的含气性,与美国主要页岩油气产区和中国发现的陆相页岩气层段相对比,三江盆地穆棱组各项参数达标,具有较好的页岩气勘探潜力。     

和什托洛盖盆地石炭系太勒古拉组泥页岩岩矿特征

和什托洛盖盆地上石炭统太勒古拉组具有页岩气勘探潜力。为详细了解太勒古拉组泥页岩岩矿特征及其对页岩气勘探开发的影响,采用X射线衍射仪定量分析法,对其中的泥页岩岩矿特征进行了较全面的系统分析,结果表明太勒古拉组泥页岩具以下特征:(1)脆性矿物百分含量均值超过50%,表明可压裂性较好;(2)黏土矿物以伊利石和绿泥石为主,且随着伊利石含量的增多,伊/蒙间层含量大致呈相应降低的规律;(3)太三段泥页岩黏土矿物组合为高岭石+伊蒙混层+绿泥石+伊利石,加之其有机质镜质体反射率深部平均为1.15%,地表平均为1.20%,表明太三段已进入中成岩阶段;(4)黏土矿物、石英+长石及碳酸盐岩含量与井深相关性较差;盆地西南缘及东南缘脆性矿物含量略高于南缘,盆地北缘脆性矿物含量略低于盆地南缘,黏土矿物反之;(5)该组沉积于滨海环境,与川南筇竹寺组和龙马溪组海相泥页岩的形成环境不同。     

西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素

海陆过渡相富有机质泥页岩已在国内多个区块取得重要突破,以西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩为研究对象,基于岩性特征,运用铸体薄片观察、厚度对比、有机地化、全岩X射线衍射、孔隙度、渗透率、扫描电镜、高压压汞、低温N₂吸附等技术手段,综合分析西昌盆地上三叠统泥页岩储层特征及其主控因素。结果表明：西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机碳含量介于0.3%～2.21%,平均为1.02%,有机质类型为Ⅱ₂型和Ⅲ型;有机质成熟度介于1.02%～3.87%。富有机质泥页岩的厚度介于30～110 m,脆性矿物含量较高,为11%～77%,平均为40.5%。孔隙度介于1.28%～9.02%,平均为4.03%,渗透率在(0.001 7～0.146)×10^-3 μm²之间,平均为0.03×10-3μm²。比表面积介于6.25～13.7 m²/g,平均为10.17 m²/g,平均孔径为6.66～9.79 nm。有机碳含量与孔隙度具正相关性,研究区内泥页岩...     

四川盆地南部上二叠统龙潭组页岩气储集层矿物组成特征及意义

为探讨海陆过渡相页岩储集层海陆过渡相页岩储集层矿物对煤系页岩气生成、赋存的影响作用,对四川盆地南部龙潭组富有机质页岩样品,进行了X射线衍射分析、有机地球化学分析、孔隙度测试等。结果表明,龙潭组页岩有机质丰度较高(TOC含量为0.85%~35.7%),有机质成熟度达高-过成熟度阶段(Ro=1.96%~2.40%),页岩孔隙发育良好(孔隙度为3.14%~9.95%);龙潭组页岩富含黏土矿物(含量为20.3%~92.3%),其次是石英(含量为4.2%~46.2%)和方解石(含量为0~40.3%),还含有少量长石、白云石、黄铁矿、石膏等矿物,脆性矿物含量为6.3%~65.7%,多为20%~50%,脆性指数Ⅰ、脆性指数Ⅱ平均值为24.2%、32.32%,达北美工业性开采页岩压裂下限。黏土矿物含量与页岩孔隙度发育有密切相关性,两者呈正相关关系,脆性矿物则相反。反映在龙潭组页岩具有良好的页岩气形成的成热条件。     

准噶尔盆地南缘上二叠统芦草沟组碳质页岩岩矿特征及页岩气意义

准噶尔盆地南缘上二叠统芦草沟组具页岩气勘探潜力。为了详细了解与评价芦草沟组页岩气地质特征,对其中的碳质页岩岩矿特征进行了较为全面的系统分析研究,结果表明:(1)芦草沟组上、中、下三段碳质页岩中的脆性矿物百分含量均值均超过50%,但以中段最高,其次为下段,上段则显著低于中、下段;(2)各段碳质页岩中的脆性矿物均以石英+长石为主,且石英+长石含量与总的脆性矿物含量变化规律具有相似性,即中段碳质页岩中石英+长石含量最高,其次为下段,而上段明显偏低;(3)由下段往上至上段,碳质页岩中碳酸盐岩矿物含量渐次减少;(4)在上、中、下三段中,上段碳质页岩中的黏土矿物含量远高于中、下段;各段碳质页岩中的黏土矿物组分皆以伊利石及伊/蒙间层为主;(5)在准噶尔盆地南缘博格达山北缘西段,由西往东至阜康,碳质页岩中的脆性矿物含量大致呈现为减小的趋势。     

柴达木盆地北缘中段侏罗系页岩气关键参数研究及资源前景评价

通过对柴北缘中部侏罗系泥页岩样品进行系统采样和测试分析,综合评价影响页岩气形成和富集的关键参数,认为柴北缘中部主要发育下侏罗统小煤沟组二段和中侏罗统石门沟组上段两套页岩气有利层段,以石门沟组上段最为有利,具有泥页岩有效厚度大、横向展布连续、有机碳平均含量大于4.0%、有机质类型以I-II型为主等有利页岩气形成的物质条件。同时泥页岩中多样储集空间类型和微裂缝为页岩气存储提供了有利场所,而矿物组成中30%左右的石英、长石等脆性矿物的存在,为后期压裂提供了有利条件。研究表明,柴达木盆地北缘具有一定的页岩气资源前景,但研究区的样品成熟度并不高,建议在页岩气研究的同时兼顾页岩油的调查评价。该项目的研究成果为今后柴达木盆地页岩油气的勘探开发提供了基础资料。     

川西坳陷上三叠统须五段陆相页岩气储集层矿物成分特征及其意义

为探讨川西坳陷陆相泥页岩矿物成分特征,采用X射线衍射仪,对采自上三叠统须五段7个样品进行了定性和定量分析。结果表明,须五段泥页岩矿物成分以黏土矿物(43.2%)和石英(38.6%)为主,其次为长石(3.9%),含有少量的文石、方解石、白云石等。须五段为滨浅湖相沉积,对有机质的富集和保存有利,为页岩气藏的形成提供了良好的沉积条件;黏土矿物组合特征反映须五段已经历晚成岩阶段,对应有机质演化的成熟阶段,同时有机质类型主要为Ⅲ型,具有适宜页岩气形成的条件。须五段伊利石和绿泥石含量低,相应孔隙率可能较高且脆性矿物含量大于45%,是理想的页岩气重点勘探开发层位。     

柴北缘中侏罗统湖相泥页岩储层矿物组成与脆性特征

运用X射线衍射技术,对柴北缘中侏罗统46块岩心泥页岩样品和15块露头泥页岩样品进行了定性和定量分析。结果表明研究区泥页岩矿物成分中黏土矿物含量最高,介于33%~79.7%之间,平均54.3%;其次为石英,含量介于14.5%~57.8%之间,平均35.4%;碳酸盐矿物含量较少,总量一般介于0~13%之间,个别样品大于15%,露头样品与岩心样品矿物成分有差别。黏土矿物组合特征反映出研究区进入中成岩阶段,对应有机质演化的成熟阶段,具有适宜页岩油气形成的成熟度条件。扫描电镜显示,研究区泥页岩发育3种孔隙类型。与海相页岩相比,柴北缘中侏罗统泥页岩黏土矿物含量高但敏感性矿物含量低,石英、长石等脆性矿物含量偏低但达到湖相泥页岩开发标准,脆性指数平均为42.6%,整体上具有较好的脆性和可压性,有利于该区湖相页岩的压裂改造。     

羌塘盆地中生界含油气系统特征

羌塘盆地位于青藏高原中北部,具有广泛的中生代海相沉积。羌塘盆地中生代具有发育良好、分布广泛的烃源岩,其中上三叠统的肖茶卡组、中侏罗统布曲组和夏里组有机质类型好,丰度高,成熟度高,埋藏较好,其生油量巨大,是盆地油气的主要来源之一。羌塘盆地储集层和盖层发育,储盖层性能优越。根据Magoon的含油气系统理论,把羌塘盆地含油气系统分为3套:肖茶卡组(T3x)、布曲组(J2 b)和索瓦组(J3s)含油气系统,其关键时刻主要有:a.侏罗纪末—早白垩世早期;b.新近纪沉积之后,生储盖时空配置好。      

Geological Conditions and Prospect Forecast of Shale Gas Formation in Qiangtang Basin,Qinghai-Tibet Plateau

The presence of shale gas has been confirmed in almost every marine shale distribution area in North America.Formation conditions of shale gas in China are the most favorable for marine,organic-rich shale as well.But there has been little research focusing on shale gas in Qiangtang Basin,Qinghai-Tibet Plateau,where a lot of Mesozoic marine shale formations developed.Based on the survey results of petroleum geology and comprehensive test analysis data for Qinghai-Tibet Plateau,for the first time,this paper discusses characteristics of sedimentary development,thickness distribution,geochemistry,reservoir and burial depth of organic-rich shale,and geological conditions for shale gas formation in Qiangtang Basin.There are four sets of marine shale strata in Qiangtang Basin including Upper Triassic Xiaochaka Formation （T3x）,Middle Jurassic Buqu Formation （J2b）,Xiali Formation （J2x） and Upper Jurassic Suowa Formation （J3s）,the sedimentary types of which are mainly bathyal-basin facies,open platform-platform margin slope facies,lagoon and tidal-fiat facies,as well as delta facies.By comparing it with the indicators of gas shale in the main U.S.basins,it was found that the four marine shale formations in Qiangtang Basin constitute a multi-layer distribution of organic-rich shale,featuring a high degree of thickness and low abundance of organic matter,high thermal evolution maturity,many kinds of brittle minerals,an equivalent content of quartz and clay minerals,a high content of feldspar and low porosity,which provide basic conditions for an accumulation of shale gas resources.Xiaochaka Formation shale is widely distributed,with big thickness and the best gas generating indicators.It is the main gas source layer.Xiali Formation shale is of intermediate thickness and coverage area,with relatively good gas generating indicators and moderate gas formation potential.Buqu Formation shale and Suowa Formation shale are of relatively large thickness,and covering a small area,with poor gas generating indicators,and limited gas formation potential.The shale gas geological resources and technically recoverable resources were estimated by using geologic analogy method,and the prospective areas and potentially favorable areas for Mesozoic marine shale gas in Qiangtang Basin are forecast and analyzed.It is relatively favorable in a tectonic setting and indication of oil and gas,shale maturity,sedimentary thickness and gypsum-salt beds,and in terms of mineral association for shale gas accumulation.But the challenge lies in overcoming the harsh natural conditions which contributes to great difficulties in ground engineering and exploration,and high exploration costs.     

Mineral characteristics and their geological significance of black shales in southeastern Ordos Basin by X-ray diffraction analysis

X-ray diffraction analysis of black shale of Upper Triassic Member Chang 7 of the Yanchang Formation in southeastern Ordos Basin showed that black shales were deposited in brackish, strongly reducing, semi-deep-deep lacustrine facies, and mainly composed of quartz, feldspar, carbonate （dolomite）, clay minerals （illite and il- lite/smectite） and a certain amount of pyrite. The mineral composition characteristics of this set of black shales are similar to those of highly productive shale gas in North America, for example shallow burial, low clay mineral and abundant brittle mineral, so the strata are conducive to the development of cracks and fractures. Thus, this area is favorable for shale oil/gas exploration and development.     

藏北羌塘地区地层新资料

新的牙形石化石资料证实在羌塘北部地区有泥盆纪查桑组地层，它是该盆地保存的最古老海相沉积地层，羌塘地区中西部广大地区上侏罗统索瓦组顶部产有丰富的以Virgatosphinctes和Aulacosphinctes两属为主的菊石化石，可初步建立5个菊石组合，其中Berriasella和Blanfordiceras菊石的出现使最高海相层位上延至提塘阶顶部或贝利阿斯阶，而圆笠虫(Orbitolina)、似异卷虫（Heterohelix）出现可能反映有海相白垩纪地层的存在，在晚三叠世肖茶卡组中发现有Epigondolella牙形石动物群，这是我国晚三叠世最高位牙形石带又一产地，首次在双湖比隆组油页岩剖面顶部发现产Harploceras sp.菊石化石的层位，时代属早上托阿尔斯（Toarcian）。解决了这一特殊沉积地层单位长期争论的时代归属问题，并指出它与早侏罗世海侵高峰期全球缺氧事件有关。     

羌塘中生代(T3-K1)盆地演化新模式

在羌塘盆地上三叠统那底岗日组陆相火山岩—沉火山碎屑岩及冲洪积相砂砾岩之下,作者发现了一个十分重要的古风化壳。该风化壳穿时超覆于肖茶卡组(T3上三叠统?)及其以下的二叠系及石炭系地层之上,沉积超覆于古风化壳之上的那底岗日组陆相火山岩—沉火山碎屑岩及冲洪积相砂砾岩代表了羌塘中生代(T3—K1,晚三叠世卡尼期至早白垩世时期)新一轮沉积作用的开启。采用SHRIMP锆石U-Pb同位素定年方法,作者在羌塘盆地胜利河地区和望湖岭地区分别获得了一组那底岗日组玻屑凝灰岩和晶屑凝灰岩的年龄,其值为216.8±2.1 Ma和217.3±2.5 Ma;这些同沉积年龄证据证实了羌塘中生代盆地的开启时间应该为晚三叠世卡尼—若利期。羌塘中生代盆地早期沉积作用经历了一个由陆相至海相的沉积超覆过程。伴随着岩浆侵入、火山爆发及火山碎屑沉积作用,沉积超覆作用是从冲洪积相开始。总体上,表现为一个向上由浅变深的海侵序列,显示为被动陆缘裂陷盆地特征。     

羌塘盆地中生代古油藏油源问题探讨

对羌塘盆地中生界共242个露头烃源岩样品以及6个油苗样品进行了正构烷烃碳数分布模式,多环芳烃系列相对含量组成,甾烷组成,甾、萜系列相对含量等多项测试对比研究。岩样分布于侏罗系索瓦组、夏里组、布曲组、色哇组、曲色组以及上三叠统肖查卡组这六套主要烃源岩层系,油样分布于雪山组、索瓦组、夏里组以及布曲组。布曲组烃源岩是多个不同地层古油藏的主要贡献者,是羌塘盆地的主力烃源岩层系之一;雪山组古油藏很可能另有主力油源层,它与所述的六套烃源岩均无可比性。     

东营凹陷泥页岩矿物组成及脆度分析

对东营凹陷泥页岩矿物组成、脆度进行了系统研究,并与北美页岩进行了对比。研究表明:东营凹陷沙三下和沙四上亚段泥页岩主要由黏土矿物、陆源碎屑矿物（主要指石英和长石）和自生非黏土矿物（主要指碳酸盐和黄铁矿）三部分组成;泥页岩黏土矿物含量平均只有25％左右,远低于海相泥岩和传统观点;石英含量平均为29%,远低于海相页岩;长石含量平均约5％,高于海相泥岩;自生的碳酸盐矿物含量较高,平均约37％;分析认为,陆相盆地面积较小、距物源区近以及相变快是导致研究区泥页岩矿物组成特征的主要原因。鉴于此,提出了新的脆度计算方法并计算了东营凹陷泥页岩的石英脆度、碳酸盐脆度和总脆度。对比发现,碳酸矿物盐含量与泥页岩脆度相关性较好,是影响泥页岩脆度的主要因素。最后指出:研究区泥页岩脆性较好,易于形成天然裂缝或被压裂,是页岩气潜在的有利储层。     

西藏羌塘盆地中生界烃源岩探讨

羌塘盆地位于青藏高原中北部全球油气产量最高、储量最丰的特提斯构造域中段，是一复合对称型前陆盆地，具有广泛的中生界海相沉积和中国最年轻的海相地层，沉积厚度可达万米，其中侏罗系占一半以上。盆地经历了晚古生代大陆边缘沉积阶段、三叠纪陆间裂谷阶段、侏罗纪大陆边缘沉积阶段和侏罗纪末班公湖—怒江缝合带闭合以来的构造反转挤压一长期剥蚀阶段。羌塘盆地中生代具有广泛分布且发育良好的烃源岩，烃源岩厚度大，最厚处可达3000m以上，其中上三叠统的肖茶卡组、中侏罗统布曲组和夏里组有机质类型好，丰度高，成熟度从成熟到过成熟均有分布。埋藏较好，其生油量巨大，是盆地油气的主要来源之一。     

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。     

藏北羌塘盆地晚三叠世地层特征与对比

羌塘盆地上三叠统日干配错组、土门各拉组和肖茶卡组、那底岗日组分别分布于南、北羌塘凹陷。在以往研究和笔者在中国地质调查局青藏重点沉积盆地油气资源潜力分析项目工作基础上,通过对各地层单元的详细研究和区域对比,从古生物、岩石组合、沉积系列、地层单元的接触关系、年代地层进行了综合分析。结果显示北羌塘凹陷那底岗日组与南羌塘凹陷日干配错组和土门各拉组的时代主要为晚三叠世诺利期—瑞替期,三者为羌塘晚三叠世诺利期—瑞替期裂陷盆地形成过程中的同期异相的火山-沉积系列。北羌塘凹陷肖茶卡组的是残留陆表海沉积产物,其时代主要为晚三叠世卡尼期-诺利期早期,与那底岗日组、日干配错组和土门各拉组均为上下对比关系。