川东南南川地区构造变形与页岩气富集

南川地区自下古生界海相页岩成气以来,遭受了强烈的构造改造作用,致使页岩气富集规律复杂。为揭示南川地区中新生代构造变形对页岩气富集的制约,通过构造精细解析,以及对演化时序和页岩气富集主控因素的分析,构建了结构模式,恢复了中新生代构造演化过程,厘定了页岩气富集主控因素,进而分析了构造样式与页岩气富集模式的响应关系。研究表明,南川地区整体构造变形自东向西逐渐减弱,存在北段强烈冲断褶皱-断展-断滑、南段强烈冲断褶皱-断滑两种前展式结构模式。中燕山期,主体NE向构造发育,平桥、东胜构造形成,至中燕山期末期,受金佛山隆起以及南川-遵义断层的作用,南段发生构造叠加与改造,早期NE向构造演化为北倾单斜,并在南川-遵义断层东侧发育近南北向阳春沟背斜。受差异构造变形作用,北段断褶带发育背斜型富页岩气构造样式,外缘带为单斜型构造样式,而南段构造叠加带则发育单斜型和背斜型构造样式。页岩气整体保存条件受构造变形方式制约,北段页岩气保存条件由东向西逐渐变好,而南段页岩气保存条件较为复杂,其中北段的低角度单斜、宽缓背斜、较宽缓背斜3类构造样式为有利的页岩气富集构造。     

我国南方海相页岩气富集高产主控因素及前景预测

近年来我国在四川盆地率先实现了页岩气商业开发,奥陶系五峰组-志留系龙马溪组成为南方海相页岩气开发的主力层系.通过梳理页岩气沉积与分布特征、构造演化特征、构造样式及保存特征、页岩储层特征,提出了我国南方海相页岩气富集高产的主控因素:深水陆棚相富有机质优质页岩是物质基础;构造抬升时间和构造样式是页岩气富集保存的关键因素,总结了构造保存完整型、残留型、破坏型3大类页岩气构造样式;地层超压是页岩气高产的必要条件.最终展望了页岩气发展前景,预测了我国南方几个古隆起的边缘和滇黔桂地区是未来页岩气勘探开发的有利区.      

川东南下志留统与Appalachian泥盆系典型常压页岩气藏富集特征对比

经各国持续攻关,超压页岩气在大多国家实现了商业化开发,但常压页岩气仅美国实现了商业化开发.为了摆脱我国高天然气对外依存度的现状,应尽快实现常压页岩气的商业化开发,亟需对其富集特征展开研究,期望对勘探开发方案的制定提供指导.从川东南下志留统与Appalachian泥盆系典型常压页岩气储层的构造沉积差异演化开始,分析了储层地球化学与页岩气赋存特征差异,明确中美常压页岩气藏富集的差异性.相较于Appalachian泥盆系Marcellus页岩、Ohio页岩的较简单构造改造、富含II-III型干酪根、高含气孔隙度以及气藏远出露区,川东南下志留统五峰-龙马溪组页岩层虽富含高过熟I型干酪根,但经历多期复杂构造运动,底板较破碎、地层倾角较大,页岩气易顺层运移至破碎底板处和露头区逸散,其含气性略低于Marcellus页岩.Ohio页岩虽含气性较低、富集程度不高,但由于其埋藏浅、温压低,更易降压解吸形成工业气流.     

南方复杂地区页岩气差异富集机理及其关键技术

针对我国南方海相富有机质页岩时空非均质强、热演化程度高、构造演化历史复杂、页岩气具差异富集和保存条件多样等特点,采用多学科方法对南方五峰组-龙马溪组海相页岩气区进行精细解剖,形成了针对南方复杂地区海相高过成熟页岩气评价参数表征的多项关键技术.研究结果显示富泥硅质页岩和富泥/硅混合质页岩是五峰组-龙马溪组的优质岩相;页岩中孔和宏孔提供了主要的孔体积,微-纳米孔隙结构特征受页岩组分及其孔隙发育程度双重控制;页岩气富集演化具二高、三复杂特点（古温度高,热演化程度高,温压演化复杂,页岩气赋存方式复杂及保存条件复杂）.研究中所提出的页岩岩相表征和优选技术、多尺度储集空间全息表征技术、海相页岩复杂演化改造过程表征技术、初步形成的甜点评价参数体系表征方法可有效地应用于南方五峰组-龙马溪组海相页岩气评价.研究成果可为南方页岩气基础地质调查工程提供技术支撑.      

延安地区长7段页岩气成藏富集条件及发育模式

【研究目的】鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段页岩具有岩性岩相、沉积厚度变化快、有机质丰度高但成熟度偏低、黏土含量高、地层普遍低压—常压的特点,对长7段页岩开展页岩气富集条件及发育模式的研究,利于探寻适合长7页岩气勘探开发的地质理论,以期对该地区下一步勘探工作提供指导,进一步完善陆相页岩气地质理论。【研究方法】基于钻井、岩心和分析测试资料,从生烃条件、储集条件、保存条件等方面,对长7段页岩气成藏富集条件进行了系统研究,建立页岩气富集发育模式。【研究结果】研究认为：（1）研究区长7页岩有机质丰度高,TOC基本大于1.5%,且处于大量生油气阶段,Ro基本在0.8%～1.3%,生气潜力较大;（2）黏土矿物含量高,基本在40%～60%,利于页岩气吸附,具有吸附气产出的特征;（3）相对稳定的构造背景是页岩气得以保存的重要条件;（4）页岩气富集模式可分为页岩与砂质纹层互层式和厚层富有机质页岩式两种模式,砂质纹层有效改善页岩储层物性,连续沉积的厚层富有机质页岩是气保存的重要形式。【结论】依据对长7页岩气富集特征的解剖,将长7页岩气富集规律总结为“两大一多”的特征：生气潜力大、连续厚度大、砂质纹层多。     

川东盆缘带龙马溪组关键保存要素对页岩气富集的控制作用

川东盆缘带是南方地区龙马溪组页岩气勘探的重点地区,已经在涪陵地区建成我国第一个页岩气大气田。研究区页岩气原始地质条件优越,但由于后期构造改造强烈,保存条件十分复杂,直接影响到页岩气的富集程度,除涪陵地区外的其他地区尚未取得产能建设的重大突破。笔者等利用钻井、野外、测井、地震及分析测试资料分析了研究区构造及演化特征、抬升剥蚀、构造样式、断裂、裂缝等对页岩气富集的影响,结合区域间接盖层、直接盖层及底板条件、地层压力、含气量、测试产量等对研究区的保存条件及判别指标进行了分析,研究认为具有正向构造背景、地层宽缓t、埋深适中及抬升剥蚀时间较晚的地区有利于页岩气的富集;断层不发育或断层封堵性好、距剥蚀区或控盆断裂越远越有利于页岩气的保存;区域性间接盖层特别是膏盐岩盖层的发育、良好的直接盖层和底板条件是页岩气能够保存的重要因素;盆内地层压力系数高,平均在1.5以上,保存条件好,页岩气富集程度高,向盆缘、盆外地区地层压力系数变低,保存条件变差,不利于页岩气的富集。综合评价川东盆缘带靠近盆内一侧为Ⅰ类保存有利区,盆内高陡背斜、盆缘斜坡及盆外残留向斜区为Ⅱ类保存有利区,盆外向斜与背斜间的区域为Ⅲ类保存有利区。     

古隆起边缘页岩气富集规律与选区——以雪峰西南缘下寒武统牛蹄塘组为例

为进一步明确古隆起边缘页岩气富集主控因素,有效指导相似地质条件地区的页岩气选区评价,以雪峰西南缘下寒武统牛蹄塘组为例,结合最新勘探资料和前期认识,通过沉积相、演化历史和保存条件等综合研究,探讨了该区页岩气富集规律。结果表明：（1）牛蹄塘组下段页岩沉积于深水陆棚相,在热液活动参与下,发育高丰度、I型、富热成因硅的优质页岩,脆性矿物含量高,具有页岩气富集的基础;（2）热演化程度虽处于过成熟阶段,但有机质尚未碳化,生烃演化与储层演化相匹配,具备页岩气富集的前提;（3）燕山期以来的构造改造作用是否破坏了早期的保存条件,是页岩气富集的关键。基于上述富集规律认识,建立了雪峰西南缘页岩气选区评价标准,并指出在岑巩—施秉—黄平—麻江—都匀—独山一带,下寒武统牛蹄塘组优质页岩厚度大（50~140m）、有机碳含量高（TOC≥2.0%）、热演化适度（R_O平均2.63%）、埋深适中（1500~4000m）、构造相对稳定,是雪峰古隆起边缘页岩气勘探有利区带。     

中国华南陡山沱组烃源岩的形成机制与分布预测

震旦系(埃迪卡拉系)陡山沱组是成冰系(南华系)极端冰期事件结束后首次沉积的泥岩和碳酸盐岩地层,大规模的海侵活动导致在全球广泛发育富有机质黑色页岩,可能是未来深层油气和页岩气勘探的重要烃源岩层.中国华南陡山沱组烃源岩分布广泛,由于受古构造格局、沉积相带等因素影响,烃源岩非均质性强、平面上分布差异大.本文在前人研究基础上,结合3个剖面的有机地球化学、古生物学和沉积地球化学等分析,对比华南10个典型剖面,分别对陡二段和陡四段烃源岩的沉积环境开展分析对比,认为陡二段烃源岩形成于海侵背景下的贫氧环境,陡四段烃源岩形成于海退背景下的缺氧滞留环境;多细胞藻类和疑源类是主要有机质母源.不同相带对比研究表明,台地相烃源岩主要发育在陡四段(TOC平均值为3.61％),斜坡相烃源岩在陡二段(TOC均值为2.20％)和陡四段均发育(TOC平均值为3.66％).烃源岩质量和厚度明显受控于沉积环境和古裂陷地质结构等.结合露头和钻井资料,对华南陡山沱组烃源岩分布及厚度开展预测和编图,提出了优质烃源岩分布的有利区域,为深层油气勘探和页岩气富集区预测提供了依据.     

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...     

页岩气成藏富集主控因素研究及目标优选

中国页岩气勘探取得了显著的成果,并建立了涪陵焦石坝、长宁—威远、昭通和延长4个国家级页岩气示范区。近年来,页岩气钻井近400口,其中探井143口(直井)、评价井130口(水平井),页岩气产量相差巨大,充分反应出对页岩气的富集条件、机理及其主控因素认识依然不够深入,这也从根本上制约了页岩气勘探开发的进程。为此本文采用页岩样品地球化学分析、薄片鉴定、X-射线衍射、N2吸附实验、CO2吸附实验、压汞实验、扫描电镜实验和现场解析等方法,对川东南及其周缘地区龙马溪组、牛蹄塘组页岩开展了与页岩气富集密切相关的页岩岩相、微纳米孔隙结构、页岩气赋存状态及保存条件等方面的研究,以期揭示页岩气成藏富集的主控因素。结果表明:1岩相控制了页岩的有机质丰度和脆性矿物含量。页岩岩相(lithic facies)是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合,它是沉积相的主要组成部分。有机质丰度、矿物组成和岩石力学特征是表征页岩岩相的重要指标。根据有机质丰度和矿物组成可划分出12种页岩岩相,不同页岩岩相在有机质丰度、脆性矿物含量和含气性等方面都具有较大的差异。涪陵地区龙马溪组底部深水陆棚以发育富有机质硅质页岩岩相为主,具有有机碳含量、脆性指数、有效孔隙度和含气量均较高的特征,有机碳含量高使其生烃潜力大,脆性指数高使其可压裂性好,有利于页岩气富集成藏及后期开发压裂。2多尺度孔隙结构控制了页岩气的赋存状态和含气量。涪陵地区龙马溪组和牛蹄塘组页岩主要发育原生和次生孔隙,原生孔隙主要包括原生晶间孔和原生粒间孔,次生孔隙主要有次生晶间孔、溶蚀孔和有机质孔。孔隙以微纳米孔为主,其中有机质对微孔和中孔(50nm)贡献最大,二者对孔比表面积贡献占总孔贡献的90%以上,主要影响页岩气的吸附作用;石英等脆性矿物主要控制宏孔(50nm)的发育,中孔和宏孔贡献了孔体积的90%以上,对页岩中游离气的富集和页岩气的渗流具有决定作用。3不同演化阶段页岩气赋存状态随地质条件改变而发生转变。结合埋藏史及有机质生烃过程,将涪陵和渝东南地区页岩气赋存演化过程划分为早期生物游离气、热解吸附气、热解游离气和晚期游离气吸附4个阶段。不同阶段页岩气赋存状态可发生转化,后期构造抬升幅度决定了页岩气赋存状态和含气量的大小,抬升幅度越大,游离气和总含气量含量越少,深度越大,游离气含量越大。明确页岩气赋存状态对于资源潜力评价、开发方案制定及产能评价均具有重要的作用。4构造保存条件是页岩气有利区块优选关键要素之一。一般盆内抬升幅度小,盆内保存条件好与盆缘。有利于页岩气富集的区域构造样式主要为宽缓向斜和小倾角单斜,裂缝密度低、剥蚀厚度小、单层厚度大和扩散系数低等因素控制着页岩气的保存,进而影响页岩气成藏和富集,页岩气保存条件是南方页岩气有利区块优选的重要指标之一。利用资源潜力指数和地质风险系数双因素对川东南及其周缘地区龙马溪组页岩气进行了评价,优选了游离目标区,成果对指导川东南及其周缘地区龙马溪组勘探开发有重要参考价值。     

“Source-Diagenesis-Accumulation” enrichment and accumulation regularity of marine shale gas in southern China

After the breakthrough of shale gas exploration and development in the Ordovician Wufeng Formation (Fm.) and Silurian Longmaxi Fm. of Chongqing Jiaoshiba area, Changning-Weiyuan area, etc. in Sichuan basin, a series of discovery and breakthrough were obtained by China Geological Survey in the Cambrian Niutitang Fm. and Sinian Doushantuo Fm. shale of the areas with complicated structure outside Sichuan basin. Based on the understanding of the law of shale gas enrichment in Longmaxi Fm. in the basin, this paper puts forward three elements of the formation and enrichment of shale gas, which are the “Source”, the “Diagenesis” and the “Accumulation”, after deeply studying the law shale gas enrichment and accumulation in Sinian-Cambrian reservoir of the complex structure area outside the basin. The “Source” means the sedimentary environment and petrological characteristics of organic shale. The “Diagenesis” means the basin tectonic subsidence and hydrocarbon generation and expulsion process of organic matter. The “Accumulation” means the tectonic uplift and shale gas preservation. It is proposed that the Sinian-Cambrian and Ordovician-Silurian black shale series in the middle and upper Yangtze region of southern China were both formed in the deep-water shelf environment of rift trough and foreland basin respectively. The dessert intervals were formed in the strong reduction environment under transgressive system tract. The shale lithology belongs to calcium-siliceous and charcoal-siliceous respectively. Based on the summary of structural evolution in Yangtze area, the correlation of structural burial depth with shale diagenesis and the coupling evolution of organic matter with pore structure are discussed. Combining with structural styles, the preservation conditions of shale gas are discussed. Five types of shale gas reservoir control models are further described. Two types of future exploration directions, which are reverse fault syncline and paleo-uplift margin in complex structural area outside the basin, are proposed.     

Exploration and research progress of shale gas in China

There are three types of shale gas resources in China. The resources are present in large amounts and are widely distributed. Marine facies, transitional facies and continental facies resources each account for a third. Based on resource distributions, there are many wells penetrated into the Sinian, Cambrian, Ordovician, Silurian, Devonian, Carboniferous and Permian strata of the Yangtze plate and its periphery, the North China Craton and the Tarim Basin. Many years of exploration have indicated that the marine Silurian Longmaxi shale gas is widely distributed in south China and has been industrialized in its production in the Sichuan basin. The shale gas from the Cambrian Niutitang Formation and the Sinian Doushantuo Formation are important discoveries in Yichang, Hubei and Zhenba, Shanxi. There are also shale gas resources found within transitional facies and continental facies in different areas in China. The “two element enrichment theory” has been summarized during the exploration process of Silurian marine shale gas in the Sichuan Basin. In addition, horizontal drilling and fracturing technologies up to 3500 m in depth have been developed. Based on the understanding of shale gas accumulation in a complex tectonic zone outside the Sichuan basin, a preliminary summary of the formation of the “converse fault syncline control reservoir” and “paleo uplift control reservoir” model has been constructed. The dominant theory of “Trinity” shale gas enrichment and the high yield of the “deep water Lu Pengxiang sedimentary facies belt, structural preservation conditions and overpressure” is summarized. Guided by the above theories. Anye1 well in Guizhou and Eyangye1 well in Hubei were drilled. “Four storey” oil and shale gas is found in the Permian Qixia group, the Silurian Shiniulan Formation, the Longmaxi Formation and the Ordovician Baota Formation in Anye1 well. Good shale gas has been gound in the Cambrian Niutitang formation inian Doushantuo formation in Eyangye 1well. This paper aims to summarize and review the main progress, theoretical technology and problems of shale gas exploration and development in recent years in China, and predicts the future exploration and development direction for shale gas and possible exploration areas.     

中国二叠系海陆交互相页岩气富集成藏特征及前景分析

我国二叠系海陆交互相富有机质泥页岩层系分布广泛，主要有以山西组、太原组和龙潭组为代表的形成于滨浅海环境的含煤建造型和以孤峰组、大隆组为代表的含硅质建造型。本文通过大量页岩气富集评价参数资料对比和综合评价，得出两种层系富有机质页岩具有“有机质含量高、热演化适中、含气量高、孔隙度高”等特点，可与四川盆地已经开发的志留系龙马溪组海相页岩参数相媲美。按照页岩气形成富集成藏“岩相控碳、成岩控烃、构造控藏”的三大主控因素，综合评价和优选了鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地、南华北盆地、开江-梁平裂陷槽、城口-鄂西裂陷槽、皖江裂陷槽及湘中、川南-黔西等页岩气勘查远景区，期待对我国二叠系海陆交互相页岩气勘查开发提供支持。     

页岩油气富集的主控因素及误辩:以美国、阿根廷和中国典型页岩为例

页岩气富集不均匀,无论对于不同页岩油气藏还是同一页岩油气藏不同地方,产量都是有高有低.有必要系统分析和对比全球不同页岩油气的地质、石油系统与油气富集的关系,总结页岩油气富集的主控因素,从而采取合理的勘探和开发技术.以美国、阿根廷和中国典型页岩为例,基于野外和岩心观察、样品属性测试分析、储层表征、石油系统分析及油气测试,探究了页岩油气富集的主控因素及存在的认识误区.结果表明,富含有机质和脆性矿物的页岩主要分布于远离造山带物源的非深水的沉积和构造背景,富含石英和高伽马页岩并非判断优质储层的矿物和岩石物理标准,优质碳酸盐页岩应以富含碳酸盐和低伽马值为标准.页岩油气藏实际是细粒富含有机质的自生自储或与富含有机质烃源岩相邻的贫有机质细粒沉积储层.天然裂缝对页岩油气富集具有有利和不利的双重作用.因此,页岩油气富集同时受到沉积和构造环境、岩相及矿物组成、天然裂缝的耦合影响,且对不同沉积盆地、不同属性页岩的影响差异明显.      

南方海相页岩气“二元富集”规律——四川盆地及周缘龙马溪组页岩气勘探实践认识

继JY1井龙马溪组页岩测试获得高产工业气流,实现南方海相页岩气的战略突破之后,近期焦石坝地区多口开发井获得高产天然气流,展现出四川盆地海相页岩气勘探的良好前景。通过对四川盆地及周缘多口井的岩性、有机地球化学、岩石矿物含量、物性、储集类型、微观孔隙结构特征、裂缝发育程度、含气量和气井产量、压力等钻探成果及分析测试资料进行深入解剖研究,探索并提出了复杂构造区海相页岩气"二元富集"规律,即:深水陆棚优质泥页岩发育是页岩气"成烃控储"的基础;良好的保存条件是页岩气"成藏控产"的关键。本文对中国南方海相页岩气的高效勘探开发具有重要的借鉴、指导意义。     

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。     

煤系页岩气储层研究进展

煤系页岩气是煤系非常规天然气的重要类型。储层研究可为煤系页岩气开发提供理论基础。基于国内外文献调研分析,从煤系页岩分布与地化特征、储层特征与含气性、煤系页岩气赋存状态、富集影响因素、有利储层优选方面,阐述了煤系页岩气储层研究进展。研究表明:煤系页岩单层厚度薄,累计厚度大,有机质类型以Ⅲ型为主,储层矿物中黏土矿物含量相对较高,含气量具备商业开发所需条件。煤系页岩气赋存状态本质上取决于储层孔隙结构,页岩气在微孔中主要以吸附态的形式存在,而在中孔和宏孔中游离态是其主要存在形式。煤系页岩气富集主要受到有机质特征、储层矿物组成、储层结构特征、岩性组合的影响。有机质含量高有利于页岩气赋存;黏土矿物具有较强的吸附能力,多发育微孔和中孔,有利于页岩气富集;储层孔隙度的增加有利于页岩气富集;煤系页岩与煤层互层时,存在压力封闭和煤层气充注,利于富集。煤系页岩气有利储层优选为:TOC含量>2%,R o>0.7%,孔隙度>2%,脆性矿物含量>30%,黏土矿物含量<50%,含气量>1 m 3/t,煤系页岩有效厚度定为>30m、埋深>1000m,同时应考虑气藏封闭性及构造稳定性。     

下扬子页岩气地质调查新进展及突破难点思考

围绕长江经济带清洁能源体系建设对页岩气突破的重大需求，在充分整合长江下游地区以往地质和物探资料的基础上，系统开展了1:25万页岩气基础地质调查，在苏皖南沿江坳陷带、江西萍乐-浙江钱塘坳陷带、南华北地区"两带一区"实施了10口页岩气调查井，基本查明了主要工作区古生界二叠系、志留系、奥陶系、寒武系富有机质泥页岩成藏地质条件，有9口井分别在三叠、二叠、志留、寒武系4套层系获得页岩气、致密砂岩气、煤层气、页岩油、裂缝性砂岩油、裂缝性灰岩油"三气三油"的重要新发现，深化了二叠系和志留系成藏地质认识，探索了三叠系、奥陶系和寒武系含油气性，开辟了新区新层系，揭示了下扬子及南华北中—古生界油气页岩气资源勘查潜力。圈定了10个远景区，初步评价了9个远景区主要目标层的远景资源量，解决了资源前景问题；讨论了制约下扬子页岩气调查突破的卡脖子问题，提出了下一步突破的方向。