湖北省上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气地质条件分析及有利区带预测

本文在调查和总结湖北省页岩气地质调查成果资料基础上,分析了湖北省上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气地质条件。湖北省O3w-S1l富有机质页岩分布和TOC主要受到古隆起的控制,富有机质页岩在古隆起边缘或古隆起之间的坳陷区发育,其中鄂西水下古隆起西部、黄陵隆起东北部、神农架古隆起北部富有机质页岩厚度多大于40m,TOC大于2%,页岩成熟度一般为2%~3%。O3w-S1l富有机质页岩孔隙度多小于5%,石英矿物含量较高。页岩含气性受保存条件的影响较大,湖北地区页岩气保存条件相对较差,局部构造稳定地区含气性较好。综合分析利川复向斜、秭归盆地西部、当阳复向斜为页岩气勘探的有利区带。     

渝东南地区五峰组－龙马溪组页岩气成藏地质条件与有利区预测

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是四川盆地页岩气勘探的重要层位。通过地层厚度、地层埋深、总有机碳含量、有机质类型、有机质成熟度及储层含气量等参数的综合分析,表明渝东南地区五峰组—龙马溪组具有泥页岩厚度大(40~210m)、地层埋深较浅(4500m)、总有机碳含量较高(TOC一般1.5%)、有机质成熟度高(Ro为1.9%~2.7%)等特点,有机质类型多以Ⅰ型为主,现场解吸含气量在五峰组及龙马溪组中下部具有较好的水平。综合分析认为,五峰组—龙马溪组具有较好的页岩气成藏地质潜力。运用多因素叠加及综合地质分析技术,选取总有机碳含量、热成熟度、地层埋深、地层厚度、地表条件5个参数作为核心评价指标对渝东南地区五峰组—龙马溪组的成藏有利区进行了预测,共预测出Ⅰ类有利区6个,Ⅱ类有利区2个,有利区预测结果与目前已有钻井的含气量水平相一致。最后,提出了"有重点、有先后、分层次"的勘探开发部署建议。     

滇东北DD1井五峰-龙马溪组页岩气地质特征及其勘探启示

四川盆地南缘五峰-龙马溪组页岩气勘探难度大。以滇东北彝良县DD1井页岩气调查井为例，利用钻测井、岩心分析测试等资料评价其页岩气地质条件。滇东北彝良县DD1井的五峰-龙马溪组富有机质页岩厚度较小、有机质丰度低、热演化程度高、含气性差、N₂含量高，其主要评价指标与盆地内JY1、N203等盆内页岩气高产井差异明显。在页岩气核心评价参数对比基础之上，对DD1井五峰-龙马溪组页岩气勘探失利的地质因素进行深入分析，认为其原因主要在于3个方面：1）五峰-龙马溪期距离黔中古隆起较近，五峰-龙马溪组下段为浅水潮坪相沉积，缺乏黑色富有机质页岩的物质基础；2）五峰-龙马溪组页岩热演化程度高，导致页岩孔隙度变差；3）五峰-龙马溪组埋深较浅，多种尺度裂缝发育，页岩气逸散严重，页岩气构造保存条件差。对滇东北彝良县DD1井页岩气钻探失利的分析，为盆外五峰-龙马溪组页岩气勘探提供了启示意义。     

黔西北上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气聚集条件分析

根据野外露头地质调查、最新钻井及样品测试等基础资料,以富有机质页岩形成的地质背景及展布特征——页岩气聚集条件—勘探有利区预测为主线,对黔西北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气成藏条件进行分析,并采用综合信息叠合法对黔西北地区有利区进行预测。研究发现,页岩气发育的富有机质页岩段主要位于五峰组和龙马溪组底部,具有分布面积广、厚度大、有机质含量高、有机质类型好等特点,且具有充足的储集空间和运移通道。现场解吸实验表明,该套富有机质页岩具有良好的含气性能。总体分析,该区域与北美典型页岩气盆地具有良好的地质对比性,具有良好的页岩气聚集条件,是页岩气勘探研究以及后期页岩气开发的重要领域。     

渝东北城口地区Y1井页岩有机地球化学特征及勘探前景

基于钻井资料,以总有机碳(TOC)、干酪根显微组分、等效镜质体反射率(Ro)及碳同位素等测试数据系统分析了渝东北城口地区Y1井五峰组—龙马溪组页岩的有机地球化学特征,利用页岩流体包裹体的显微特征、均一温度及激光拉曼数据深入分析了Y1井页岩气成藏特征。结果表明:Y1井上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组炭质页岩发育,TOC含量2%的富含有机质页岩厚度达83 m,干酪根类型以Ⅰ型干酪根为主,处于湿气生烃阶段。页岩裂缝脉体中大量烃包裹体和富含甲烷气体的含烃盐水包裹体证实城口地区五峰组—龙马溪组页岩发生了充足页岩气供给,具有高均一温度、高盐度的伴生盐水包裹体表明城口地区页岩气成藏时期的保存条件良好。这些Y1井页岩有机地球化学特征研究成果揭示了城口地区下古生界具备良好的页岩气勘探前景。     

川东南地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏条件分析

上奥陶统五峰组(O_3w)—下志留统龙马溪组(S_ll)是川东南地区页岩气勘探开发的重要层系。利用钻井、测井、地震及分析化验等资料,明确了川东南地区具有较好的页岩气成藏条件。该区位于深水陆棚有利沉积相带,优质页岩(TOC2.0%)厚度大,介于20~50 m之间,呈北东—南西向展布,有宜宾—泸州和石柱—建南两个厚度中心,有机质丰度高(平均TOC2.0%),热演化程度适中(2.0%Ro3.0%),脆性矿物含量高(平均65.4%),有机质孔发育,以微孔—中孔为主,含气量高(大于2 m~3/t),盆内压力系数普遍高于1.2,保存条件好,页岩埋深普遍在1500~4500 m。综合以上分析,选取优质页岩厚度、页岩埋深及页岩气保存条件3个参数作为核心评价指标,孔隙度、总有机碳含量和含气量作为辅助评价指标,建立了页岩气有利区评价标准,评价出涪陵—武隆—彭水、丁山—松坎、五指山—昭通—长宁及威远—富顺—永川共4个有利区带,为川东南地区五峰组—龙马溪组页岩气下一步勘探指明了方向。     

滇黔北昭通示范区龙马溪组页岩气资源潜力评价

研究区位于滇黔北坳陷威信凹陷的中西部区域——川南低陡褶皱带南缘带,本文利用钻井、野外露头、区域地质等资料,对研究区龙马溪组页岩气基本地质特征进行了分析,并采用体积法对页岩气资源量进行了评价。研究成果表明,区内龙马溪组下段暗色页岩有机质含量及成熟度较高,有机质类型偏腐泥型;岩石脆性矿物含量高,物性一般,总含气量中等,总体与长宁、威远等邻区同层位产气页岩较为相似,并与北美主要产气页岩具有一定可比性。初步估算研究区龙马溪组页岩气资源量24871.8×10~8m~3,展现出良好的勘探前景,但受储层发育、保存条件等影响,页岩气资源分布严重不均,纵向上质量较好的页岩气资源主要集中在龙马溪组底部第1小层,平面上主要分布于研究区北部的川南低陡褶皱带内,该区内保存条件好的宽缓复向斜带和箱状背斜构造带是下步勘探的有利区。     

武陵山复杂构造区古生界海相油气实现重大突破

在对武陵山复杂构造带主要残留向斜油气地质条件调查的基础上,通过油气成藏主要参数的对比,提出了注重沉积与构造保存的选区评价思路,优选了安场向斜有利区并布署实施安页1井钻探工程。该井二叠系栖霞组油气显示活跃,含气层厚147 m;在志留系石牛栏组钻遇多个高压气层,首次在南方该层系海相灰岩获得高产天然气流,并见到少量稠油;在上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组钻获高含气黑色页岩近20 m,达到了页岩气商业勘探的标准,进一步扩大了我国南方页岩气商业勘探范围;在奥陶系宝塔组钻遇高压气层,首次在南方该层系获得天然气发现。     

黔北正安地区五峰组—龙马溪组页岩气地质特征及有利区预测

为明确黔北正安地区上奥陶统五峰组至下志留统龙马溪组的页岩气地质特征,充分应用页岩气地质调查、重磁电、二维地震、地质调查井及测试分析等工作方法,开展黔北正安地区1:5万页岩气基础地质调查,对五峰组至龙马溪组富有机质页岩的分布、沉积环境、有机地球化学、岩石矿物、储集性能及含气性等特征进行分析研究,结果表明: 研究区五峰组—龙马溪组富有机质页岩为深水陆棚相沉积,主要分布有安场向斜、斑竹向斜和泥高向斜,厚度14.5~55 m,埋深0~3 200 m; 有机碳(TOC)含量1.0%~4.0%,有机质镜质体反射率(R_o)为1.82%~2.23%,有机质类型以Ⅰ型干酪根为主; 岩石主要由石英、长石和黏土矿物组成,脆性矿物含量高,一般大于50%; 孔隙度为2.03%~3.89%,渗透率为0.35×10^-5~1.86×10^-5μm²,表现为低孔、特低渗的特征; 最高含气量为2.88 m³/t,显示出较好的含气性特征。综合分析和评价圈出3个页岩气聚集有利区,分别为安场区块、斑竹区块和泥高区块,这为研究区页岩气进一步勘探开发指明了方向。     

正安地区五峰组—龙马溪组页岩储层特征及控制因素

四川盆地以东的复杂构造变形带拥有巨大的页岩气资源潜力,但目前勘探开发不足。为了支撑复杂构造变形带的页岩气勘探开发,针对复杂构造变形带内正安地区五峰组-龙马溪组页岩钻井岩心,开展了矿物学、有机地球化学、岩石学分析测试,探讨了页岩储层特征及主控因素。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层石英质量分数高达60%～80%,以硅质页岩为主,脆性程度高。石英主要是无机成因,包括原生碎屑石英沉积和黏土矿物转化而成的次生石英。原生碎屑石英、层状黏土颗粒的压实脆裂增大了孔隙空间,但次生石英的沉淀、充填减小了矿物颗粒间的骨架孔隙。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层总w(TOC)高达5.8%,有机质中无定形腐泥组大于80%,沥青反射率介于2.6%～3.1%,有机质热解而成的有机孔显著增大了孔隙度,但有机孔隙后期遭受构造挤压变形,多坍塌成狭长的多边形。     

页岩能源共生矿产成矿（藏）地质条件研究--以松辽盆地上白垩统青山口组为例

页岩能源矿产已成为国内外研究热点,并掀起一场“页岩革命”,其主要包括油页岩、页岩油、页岩气等非常规页岩能源资源。这套页岩能源矿产与富有机质泥岩密切相关,其在成因上存在一定的联系和共生规律,但成矿（藏）条件又存在明显的不同。松辽盆地上白垩统青山口组发育厚层的暗色泥岩,由于其面积巨大,泥岩中有机质丰度高,埋藏深度差异明显,具备形成页岩能源共生矿产成矿（藏）的地质条件。初步分析认为,松辽盆地青山口组下部暗色泥岩有机质丰度较高,有机质类型主要为I~II₁型,为油页岩成矿,页岩油、页岩气成藏提供足够的有机质来源,其中在松辽盆地东南隆起区,青山口组埋藏较浅（深度＜1 000 m）,有机质热演化程度较低（Ro＜0.7%）,为良好的油页岩成矿场所。埋藏浅的富有机质泥岩可能因微生物活动而形成生物成因页岩气,较弱的成岩压实作用和极为丰富的有机质为页岩气成藏提供足够的空间（孔隙度4%~14%）。从盆地东部的隆起带到中央凹陷区,随着埋深加大（深度＞1 000 m）,热演化程度逐渐增强（Ro:0.7%~1.2%）,基本处于成熟-过熟阶段,有机质大量排烃,为页岩油、页岩气成藏提供足够的来源。异常高压和排烃造孔形成良好的储层,使泥页岩具备页岩油、气成藏的良好条件。因此,松辽盆地可能存在呈环形的页岩能源矿产成矿（藏）规律,其中在东南隆起区和中央凹陷隆起地区为油页岩成矿和生物型页岩气有利成藏带;中央凹陷大部分地区可能为页岩油、热解型页岩气有利成藏带;中央凹陷埋藏最深部位可能发育热裂解型页岩气有利成藏带。     

The evolution of the Huangling uplift and its control on the accumulation and preservation of shale gas

There are plenty of Sinian and Cambrian potential shale gas resources in South China, which is characterized by high thermal evolution degrees, poor drilling performances and only occurs in local areas. Taking the principle “high to find low” is the key issue to achieving a breakthrough in older shale. China Geological Survey drilled in the periphery of the Proterozoic basement, i.e. the Huangling anticline, in the western Hubei, and Hannan paleocontinent in the southern Shanxi. It received high-quality gas-bearing shale with relatively low Ro in the in Lower Cambrian Niutitang formation and Sinian Doushantuo formation. Based on geological conditions of shale gas reservoirs in the Huangling anticline, this paper puts forward the new model named “Control over reservoirs by periphery of basement” about shale gas accumulation, suggesting that the shale deposited in a deepwater continental shelf in the periphery of the basement is characterized by shallow burial, a short burial time, stable tectonics, relatively low thermal evolution degrees, and shale gas reservoirs in a good condition. The shale of the Sinian-Cambrian strata deposited in deepwater continental shelves in the periphery of Chuanzhong paleo-uplift in Sichuan, Hannan paleocontinent in the southern Shanxi, Huangling anticline in western Hubei and Jiangnang-Xuefeng paleo-uplift in Hunan and Guizhou province have good shale gas exploration potential.     

沁水盆地煤系地层页岩气储层特征及评价

沁水盆地是我国重要的含煤盆地,不仅其煤炭及煤层气资源丰富,在上古生界石炭纪-二叠纪地层中还有大量页岩发育。而目前,针对该地区页岩地层的相关研究极少,该地区页岩气资源是否具有勘探开发潜力有待深入而细致的研究。本文以沁水盆地上古生界石炭系-二叠系海陆交互相页岩储层为研究对象,通过薄片鉴定、X线衍射分析、氩离子抛光扫描电镜分析、核磁共振、氦气吸附等实验方法,研究了富有机质页岩储层有机质含量、类型、成熟度等有机地化特征以及储集空间类型、物性、矿物组成、孔隙结构等储层特征。在此基础上,对研究区页岩储层的勘探开发潜力进行了评价。结果表明：沁水盆地石炭纪-二叠纪富有机质页岩储层中发育形态各异的不同类型孔隙及微裂缝。其中,矿物基质孔十分发育,主要包括有呈片状、三角形及不规则形态的粒间孔和晶间孔等;而有机质孔不发育,呈点状,偶见椭圆型。从孔隙结构上看,孔隙具有较大的比表面积,主要分布在2.84~6.44 m2/g,平均值为4.26 m2/g。平均孔径分布在3.64~10.34 nm,以中孔隙发育为主。从矿物组成来看,各矿物含量比例适中,黏土矿物含量较高,达到57.5%,有利于微孔隙发育和页岩气的吸附;以石英及长石为代表的脆性矿物含量较高,达到41.3%,易于后期压裂造缝。从有机地化特征来看,有机碳含量高,有机质类型以腐泥腐殖型为主,且受中生代异常地温场控制,有机质热成熟度高,有利于页岩气的生成和吸附存储。总体来说,虽然研究区石炭纪-二叠纪页岩储层埋深浅,但有机地化参数、矿物组成、孔隙发育及结构特征都有利于页岩生烃和页岩气储存,具有较大的勘探与开发潜力。     

桂中坳陷早石炭世泥页岩地球化学特征及近源气成藏模式

目前针对桂中坳陷早石炭世富有机质泥页岩的生烃潜力方面研究很少,严重制约了该区以页岩气为主的非常规油气勘探.本研究对鹿寨县城西石炭系鹿寨组泥页岩系统取样分析,从有机碳含量、岩石热解、有机碳同位素组成、抽提物正构烷烃组成特征及泥岩镜质体反射率多个方面讨论了该套泥页岩的生烃潜力;结合区域构造演化史总结了与下石炭统岩关阶泥页岩密切相关的3种近源气藏赋存模式.研究结果表明:泥页岩的TOC值分布于0.25%~15.67%,其中强制海退前沉积的泥页岩富含有机质,TOC值均大于2%,TOC值与氯仿沥青"A"、生烃潜量及总烃呈弱正相关关系.泥页岩的有机质类型主体为Ⅱ型;泥页岩的R_o值分布于1.72%~2.78%,处于过成熟阶段.泥页岩上下岩性组合特征及桂中坳陷现今所处的构造位置表明,坳陷中部对冲构造区为有利的近源气藏形成区,背冲构造区为较差区;坳陷边缘逆冲推覆构造区为存在岩性圈闭的近源气藏形成区.      

柴达木盆地鱼卡凹陷页岩气资源潜力评价

柴达木盆地北缘柴页1井揭示,鱼卡凹陷中侏罗统大煤沟组具有页岩气形成的地质条件,但资源潜力不明。结合钻井和地震资料,识别和优选含气页岩厚度、面积、含气量等参数,采用体积法计算鱼卡凹陷页岩气地质资源量。结果表明,埋深1500~3000m的页岩气资源最为富集,占鱼卡凹陷总地质资源量的38.95%,其中游离气占38%,展示了鱼卡凹陷良好的页岩气资源前景。     

Discovery and Analysis of Shale Gas in a Carboniferous Reservoir and its Enrichment Characteristics in the Northern Nanpanjiang Depression,Guizhou Province,China

Shale gas resources are considered to be extremely abundant in southern China, which has dedicated considerable attention to shale gas exploration in recent years. Exploration of shale gas has considerably progressed and several breakthroughs have been made in China. However, shale gas explorations are still scarce. Summary and detailed analysis studies on black shale reservoirs are still to be performed for many areas. This lack of information slows the progress of shale gas explorations and results in low quantities of stored black shale. The Carboniferous Dawuba Formation, which is widely distributed and considerably thick, is one of the black shale formations targeted for shale gas exploration in southern China in the recent years. The acquisition and analysis of total organic carbon, vitrinite reflectance,types of organic matter, mineral composition, porosity, and permeability are basic but important processes. In addition, we analyzed the microscopic pores present in the shale. This study also showesd the good gas content of the Dawuba Formation, as well as the geological factors affecting its gas content and other characteristics. To understand the prospect of exploration, we compared this with other shale reservoirs which have been already successfully explored for gas. Our comparison showesd that those shale reservoirs have similar but not identical geological characteristics.     

石英矿物类型及其对页岩气富集开采的控制:以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

页岩矿物组成控制着页岩的储层类型和岩石力学性质,并影响着页岩气的富集和开发.为了分析不同类型石英矿物的纵向变化特征及其对页岩气富集开采的控制作用,以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组WF2-LM4和LM5-LM8两个笔石带页岩为主要研究对象,利用普通薄片观察、扫描电镜、矿物成岩世代关系、能谱分析等手段,识别出陆源碎屑石英、生物成因石英和黏土矿物转化过程中形成的3种石英类型.结果表明不同的页岩层段,3种成因的石英含量不同.生物成因石英在WF2-LM4笔石带页岩最为富集,向上到LM5-LM8笔石带页岩逐渐减少.在WF2-LM4笔石带页岩,生物成因石英与有机碳含量呈明显的正相关性,有利于页岩优质储层的形成,对页岩储层的压裂改造具有积极作用,实现了页岩赋气和改造的有机统一.研究认为四川盆地及其周缘地区五峰组-龙马溪组一段下部黑色页岩（WF2-LM4笔石带页岩）具有生物成因石英含量高,页岩生烃、储集能力和可压裂性最优的特点,是页岩气富集开采的有利层段.      

云南永善-大关地区五峰-龙马溪组页岩气聚集条件及有利区预测

为深入探讨永善-大关地区五峰-龙马溪组页岩气聚集条件、有利区分布和资源潜力,从页岩空间展布、有机地化特征、储层特征、含气性等多方面进行了全面分析。结果表明：五峰-龙马溪组泥页岩发育于海相浅水-深水陆棚沉积环境,具有埋深适中（1000~3000 m）、厚度大（40~120 m）、有机碳含量适中（1.0%~3.0%）、热演化程度高（>2.5%）的特征,页岩储层主要以脆性矿物为主（石英+长石+碳酸盐岩类矿物占35.8%~92.0%）,微米-纳米级孔缝发育,具备页岩气生成所需的物质基础和储集空间;五峰-龙马溪组页岩具有较强的吸附能力（平均最大吸附气量2.12 m3/t）和较高的含气量（现场解析气量0.5~3.38 m3/t）;以此为基础,采用多因素叠合法优选了页岩气发育有利区,分布在高桥-新场-天宁寺-木杆向斜所围区域,面积480.58 km2,并采用条件概率体积法初步评价了有利区页岩气资源量为1256.4×108 m3,具有一定的页岩气资源潜力。     

超临界二氧化碳喷射破碎页岩试验

高效开发页岩气有利于满足日益增长的能源需求,但页岩储层的开发极为困难,超临界二氧化碳作为一种新型页岩气钻采流体,可以有效保护页岩储层,置换吸附提高页岩气采收率,并同时实现二氧化碳的埋存.研发了一套超临界二氧化碳喷射开发页岩气装置,并开展了超临界二氧化碳喷射破碎页岩室内试验.发现超临界二氧化碳射流喷射后岩石强度降低,且射流压力和温度越高,降低幅度越大;本实验条件下超临界二氧化碳射流破岩体积是水射流的1.73~6.51倍,破岩优势显著,井底环境温度对超临界二氧化碳射流的破岩性能有较大影响.表明超临界二氧化碳可显著提高页岩气钻井速度,有望形成一种高效的页岩气开发方法,应用潜力广阔.      

重庆及其周缘地区下古生界页岩气成藏条件及有利区预测

从野外地表露头、井下岩心及典型剖面等基础资料出发,以富有机质页岩形成地质背景及其展布特征-页岩气成藏条件-有利区预测为主线,对重庆及周缘地区下古生界页岩气成藏条件进行分析,并采用综合信息叠合法对该区有利区进行预测。指出研究区下寒武统筇竹寺组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组两套富有机质页岩普遍发育,分布广,厚度大,埋藏适中,有机质类型好,有机质含量高,具有充足的储集空间和运移通道,并且等温吸附模拟和现场解析实验也表明,这两套页岩均具有较强的气体吸附、较好的含气性能;多口井钻遇黑色页岩段气显异常普遍,也为页岩气的存在提供证据。总之,该区与美国东部典型页岩气盆地有诸多地质可比性,具有形成页岩气藏的有利地质条件,是页岩气勘探研究值得关注的重要领域。