鄂尔多斯盆地东缘上古生界煤系页岩气成藏地质条件

鄂尔多斯盆地煤系页岩气储量巨大,主要赋存在盆地东缘的上古生界地层中。总结前人的研究成果,分析了该地区上古生界煤系泥页岩的空间分布特征（沉积环境和空间分布）,有机地球化学特征（总有机碳含量、干酪根类型和有机质成熟度）,储层物性特征（矿物种类及含量、孔隙度和渗透率、微裂缝发育情况）以及含气性特征等成藏条件。结果表明：鄂尔多斯盆地东缘上古生界页岩分布广泛,累计厚度＞30 m,整体上TOC质量分数＞2.0%,镜质组反射率为1.00%～2.25%,有机质类型以Ⅲ型为主、Ⅱ型次之,石英等脆性矿物含量高,属于低孔低渗储层,同时微裂缝较发育,这些地质条件有利于页岩气的形成与富集成藏。认为鄂尔多斯盆地东缘上古生界煤系页岩具有巨大的页岩气资源潜力,其中山西组的页岩气成藏潜力最大,在后期的地质研究中应予以重视。     

鄂尔多斯盆地上古生界非常规天然气综合勘探前景

在充分调研国内外页岩气研究方法及早期页岩气研究成果的基础上,综合利用钻(测)井资料及样品分析测试资料,分析了鄂尔多斯盆地上古生界页岩气成藏地质特征。研究结果表明:鄂尔多斯盆地上古生界富有机质泥页岩、砂岩及煤层交互发育,泥页岩单层厚度小,但层数多,累积厚度大,有机质干酪根类型以Ⅱ型和Ⅲ型为主,有机质成熟度高,保存条件好,形成页岩气资源潜力巨大;泥页岩全岩矿物中石英、长石含量较高,泥页岩层脆性大,压裂后容易形成裂缝,有利于页岩气开发;页岩气资源有利区域与致密砂岩、煤层厚度叠合图显示,盆地内非常规天然气资源丰富,垂向分布相对集中,有利于未来非常规天然气集中高效开发。该研究成果为非常规天然气深入勘探开发提供了有益借鉴。     

鄂尔多斯盆地东部山西组页岩气成藏特征及勘探对策

我国海陆过渡相页岩气资源量约占全国资源总量的三分之一,勘探开发前景广阔。鄂尔多斯盆地过渡相页岩分布范围广、厚度大,受到广泛关注,勘探开发一直未能获得突破。为查明过渡相页岩地质特征与海相页岩储层特征及成藏规律的差异,本文以鄂尔多斯盆地东部山西组页岩为例,通过总有机碳、镜质组反射率、矿物组成、微观孔隙和含气量分析开展页岩气生成、储集和成藏过程的对比研究,分析认为山西组页岩成藏过程有其特殊性,其干酪根来源于Ⅲ型高等植物,液态烃产量很少,缺乏气泡成孔过程,有机质纳米孔数量少,砂泥煤互层的沉积特征排烃效率高,影响页岩含气性。山西组页岩气形成后,大部分页岩气已运移到附近砂岩中形成致密气,致密砂岩、煤层和页岩呈三明治式成藏。预测研究区内东南部为有利区域。在勘探山西组页岩气时考虑煤系“含气带”,通过立体勘探寻找有利的富气层段。     

鲁西地区上古生界页岩气成藏条件研究

以鲁西地区上古生界海陆过渡相暗色泥页岩为研究对象,通过获取分析暗色泥页岩有机地球化学及岩石物性等资料,认为鲁西地区上古生界暗色泥页岩具备形成页岩气的物质基础,且成藏条件优越。暗色泥页岩厚度大,有机质丰度高,有机质类型以Ⅲ型为主,热演化程度适中,储层微孔隙-纳米孔发育,泥页岩中脆性矿物丰富,有利于页岩气的形成、富集和后期改造。在鲁西地区上古生界山西组、太原组有机质泥页岩发育的凹陷盆地中部,盖层保存完整,后期改造活动弱,有利于页岩气成藏,为鲁西地区上古生界的页岩气勘探潜力区。     

鄂尔多斯盆地上古生界煤层气与致密气联合优选区评价

鄂尔多斯盆地上古生界具有煤层气和致密砂岩气成藏的有利条件。上古生界煤层气与致密砂岩气具有相同的烃源岩,且煤层与致密储层垂向上相互叠置,为二者联合勘探开发奠定了地质基础。在综合考虑煤层气与致密砂岩气成藏地质条件的基础上,建立了鄂尔多斯盆地煤层气与致密砂岩气共同勘探选区的评价指标体系,包括煤层厚度、烃源岩热演化程度、生气强度以及致密储层厚度4个指标。依据建立的评价指标体系,对鄂尔多斯盆地内5个区块进行煤层气与致密砂岩气共同选区评价,评价结果为区块Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ为勘探目标区,主要分布在盆地的东西缘,煤层厚度大、烃源岩生气强度大,勘探前景好;区块Ⅰ和Ⅳ为勘探有利区,呈条带状分布在盆地的东北部和西北部,煤层气与致密砂岩气协同勘探潜力较大。     

滇东宣威地区宣威组“三气兼探”储层地质条件初步分析

以煤层气、页岩气、致密砂岩气为主的煤系"三气"在非常规油气资源中具有重要的地位。通过滇东宣威地区野外地质调查,发现宣威组煤系地层以河流及三角洲相煤、泥页岩、粉砂岩等岩性为主,地层厚100～270 m,含煤25～60层。结合钻井地震资料,岩性及岩相分析,优选出四个"三气"连续储层;储层煤层气含量较大,泥页岩瓦斯含量最高可达4 m3/t,具备较好的地质和资源潜力。通过分析煤层气、页岩气、致密砂岩气勘探开发特点,结合滇东宣威地区煤炭开发现状,认为在本区进行"三气共探共采",能够实现地质资源的最大价值,大大提高生产效益,成为云南省非常规天然气勘探开发的新突破口。     

河西走廊中东部地区上古生界太原组页岩气资源潜力评价

甘肃河西走廊地区上古生界太原组发育了一套海陆交互相煤系泥页岩,选取有机质丰度及种类、成熟度、有效页岩单层厚度、埋深、储层物性、页岩含气性6项指标对页岩气成藏前景进行评价。研究发现:研究区有效页岩单层厚度平均大于50m,最厚可达120m;TOC平均为3.76%;有机质类型以Ⅱ型为主,含少量Ⅲ型;镜质体反射率(Ro)平均为2.77%,属于过成熟阶段,有利于有机质热解生气,具备页岩气成藏的基本地质条件。页岩中粘土矿物含量平均为24.6%,脆性矿物含量平均为69.5%;孔隙度平均为2.88%,渗透率平均为0.094×10-3μm2。泥页岩吸附含气量平均为1.33m3/t。综合分析认为河西走廊中东部地区上古生界太原组页岩具有较好的页岩气勘探潜力。     

川南上二叠统煤系泥页岩气与煤层气合采前景探讨

四川上二叠统龙潭组煤层及其顶底板泥页岩含气性及其合采对煤系气勘探开发意义重大。为改变煤层气产业低产低效长周期的现状,达到提升煤层气井产量、稳定产能的目的,实现综合效益的目标,将龙潭组当成一个整体研究对象;重点对煤系泥页岩气的储层组合类型进行分析,并初步探讨了含气煤层及其顶底板含气泥页岩合探合采的前景,该地区煤系气合采的必要性、条件等,提出未来开展综合勘探开采的几点原则建议。     

川南上二叠统煤系泥页岩气与煤层气合采前景探讨

四川上二叠统龙潭组煤层及其顶底板泥页岩含气性及其合采对煤系气勘探开发意义重大。为改变煤层气产业低产低效长周期的现状,达到提升煤层气井产量、稳定产能的目的,实现综合效益的目标,将龙潭组当成一个整体研究对象;重点对煤系泥页岩气的储层组合类型进行分析,并初步探讨了含气煤层及其顶底板含气泥页岩合探合采的前景,该地区煤系气合采的必要性、条件等,提出未来开展综合勘探开采的几点原则建议。     

鄂尔多斯盆地晚古生代以来构造-沉积演化与致密砂岩气成藏

鄂尔多斯盆地上古生界主要发育致密砂岩气藏,已发现地质储量超过5万亿m3,勘探潜力大。文中通过盆地构造演化史分析,结合包裹体测温、锆石U Pb定年、自生伊利石K Ar测年等分析方法,明确了晚古生代以来构造演化对上古生界致密砂岩气藏的控制作用。研究表明：石炭纪-二叠纪沉积古地形平缓,构造沉降缓慢,形成了大面积分布的煤系烃源岩和砂岩储层;三叠纪-中侏罗世快速沉降,压实作用及硅质胶结作用明显,水岩作用强,致密砂岩储层形成;晚侏罗世-早白垩世构造活动强烈,伴随构造热事件的发生,天然气大量生成并运聚成藏,致密气藏形成;早白垩世末-现今地层抬升剥蚀,天然气散失,低压气藏形成。     

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。     

南华北盆地太康隆起煤系页岩气地质特征及勘探潜力

基于南华北盆地上古生界煤系页岩气勘探实践及认识,通过研究该区页岩气烃源岩地球化学特征、储集层特征、含气性特征,总结页岩气地质特征,分析勘探潜力。页岩气主要发育于太原组、山西组,烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主,镜质体反射率为2.1%~3.4%,处于过成熟阶段;太原组、山西组泥页岩有机碳含量均值分别为2.34%、1.66%;页岩气储集层矿物成分以石英、黏土矿物为主,主要储集空间类型为矿物质孔和微裂缝;太原组、山西组页岩含气量均值分别为1.73 m³/t、1.55 m³/t,相对于海相页岩含气特征属于中等—偏高的范围;采用容积法计算页岩气地质资源量为7112×10⁸m³,资源丰度为2.54×10⁸m³。经综合对比评价认为庄头斜坡、杞县凹陷是南华北盆地太康隆起页岩气较为有利的勘探目标区。     

Reservoir Characteristics and Preservation Conditions of Longmaxi Shale in the Upper Yangtze Block, South China

The Upper Ordovician-Lower Silurian Longmaxi Shale in the Upper Yangtze block represents one of the most important shale gas plays in China. The shale composition, porosity, organic thermal maturity, and methane sorption were investigated at the Qilongcun section in the Dingshan area, southeastern Sichuan Basin. The results show that the Upper Ordovician-Lower Silurian Longmaxi Shale contains: (1) sapropelic I organic matter; (2) a 40-m thick bedded sequence where total organic carbon (TOC) content is > 2%; (3) a 30-m thick layer at the base of the Longmaxi Shale with a brittle mineral content higher than 50%; and (4) a mean methane adsorption capacity of 1.80 cm3/g (7 MPa pressure). A positive correlation between TOC and sorbed gas indicates that organic matter content exerts an important control on methane storage capacity. Based on the analysis of the shale reservoir characteristics, the lower member of the Longmaxi Shale can thus be considered a favorable stratum for shale gas exploration and exploitation. It has similar reservoir characteristics with the Longmaxi Shale in the Jiaoshiba area tested with a high-yield industrial gas flow. However, based on tectonic analysis, differences in the level of industrial gas flow between the low-yield study area and the high-yield Jiaoshiba area may result from different tectonic preservation conditions. Evidence from these studies indicates the shale gas potential of the Longmaxi Shale is constrained by the reservoir and preservation conditions.     

鄂尔多斯盆地黄陵北部延安组页岩气勘探潜力分析

鄂尔多斯盆地中南部发育有侏罗系延安组第二段和第三段陆相暗色厚层泥岩层系,矿物成分以石英、黏土为主,石英43%~56%,黏土矿物29%~33%。总有机碳(TOC)1.63%~3.89%,有机质成熟度R_o为0.59%~0.60%,含气量(CH₄)0.25~0.85 m3/t,等温吸附实验表明延安组泥岩的甲烷吸附能力与总有机碳含量呈正相关关系。泥岩处于生物成因气阶段,具备页岩气形成的基本地质条件,并可对比美国密歇根盆地Antrim页岩和伊利诺斯盆地的New Albany页岩的地质条件。为查清黄陵北部侏罗系延安组页岩气的勘探潜力,通过分析勘查和化验测试资料,对其页岩气勘探潜力进一步评价认为:黄陵北部延安组泥岩分布范围和厚度较大,已进入生物成因气和热催化生气的中间阶段,有机质丰度较高,具备形成页岩气的成藏条件,页岩气潜力巨大。      

辽河东部地区页岩气成藏地质条件

页岩气主要是以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及其夹层中的天然气。辽河东部地区包括东部凹陷和东部凸起,历经基底和陆块形成阶段、地台发育阶段、裂谷发育阶段和坳陷发育阶段,是一个典型的改造型的叠合盆地。辽东地区发育多套烃源岩,它们各自具有独立性。这些烃源岩不仅为常规油气藏提供物质基础,也是页岩气成藏及勘探的主要对象。综合分析可知,东部地区有3 套页岩具备页岩气成藏条件,生烃条件优越,页岩厚度大,有机质丰度高。泥岩储集性能良好,微孔、微裂缝发育,脆性矿物含量较高,利于后期压裂改造。对储层含气性进行测试可知,古近系中的页岩气以游离态为主,东部凸起则以吸附态为主;因此东部凸起古生界页岩气对构造保存条件要求相对低。东部凹陷古近系热演化程度低,页岩气以游离态为主,且页岩油气共生,保存条件较好。对东部地区进行优选可知： 中生界3井区,东部凹陷青龙台地区、桃园、黄于热地区是页岩气勘探有利区;东部凸起佟3井区、王参1井南部井区是近期页岩气勘探的首选地区。     

Coupled accumulation characteristics of Carboniferous-Permian coal measure gases in the Northern Ordos Basin,China

The northern Ordos Basin provides a favorable geological environment for the accumulation and development of coal measure gases (CMG). The hydrocarbon generation potential and reservoir systems of the coal measures have been studied based on data from experimental tests and production and exploration wells, respectively. Further, the coupled accumulation characteristics were determined. The results show that the source rocks are characterized by favorable hydrocarbon generation potential, high thermal evolution (Ro%?=?1.3–2.3%), and mainly type III kerogen. Coals, typically aggregated organic matter, with a huge hydrocarbon generation potential (avg. 89.11 mg/g) and total organic content (TOC) (avg. 65.52%), are predominantly involved in gaseous hydrocarbon generation. Shales with good TOC contents (avg. 2.36%) and large cumulative thicknesses have an important role in gaseous hydrocarbon generation. Coal seams, shale layers, and sandstone layers occur as variably interbedded deposits, which form a favorable environment for CMG coupled accumulation. The porosity and permeability are ranked as follows: sandstone?>?coal?>?shale, with significant stress sensitivity and anisotropy. Two continuous gas generation peaks occurred in the Late Jurassic and Late Cretaceous, with an abundant amount of coal-derived and thermogenic gas generation, respectively. Potential gas-bearing sandstone layers can be formed by gas migration via short distances from nearby coal seams and shale layers. Coupled accumulation of CMG occurred in three stages: (1) stacked and interbedded reservoirs formation stage; (2) gas generating and charging stage; and (3) coupled accumulation adjustment stage. Coalbed methane (CBM)–tight sandstone gas (TSG) assemblage is a favorable target for CMG accumulation and development.     

鄂尔多斯盆地上古生界山西组页岩气成藏条件及勘探潜力

为了研究鄂尔多斯盆地上古生界页岩气的勘探潜力,对鄂尔多斯盆地二叠系山西组富有机质泥页岩样品有机地球化学、物性特征及等温吸附等方面测试获得的参数进行了数理统计和测井响应特征分析。研究发现：有效泥页岩单层厚度变化较大,最厚可达15 m以上,盆地主体部位w(TOC)一般大于1.0%,有机质类型主要为Ⅱ₂型及Ⅲ型,镜质体反射率平均为1.66%,属于成熟-高成熟阶段,有利于有机质热解生气,具备页岩气成藏的基本地质条件。黏土矿物主要以伊利石（44.9%）和高岭石（33.6%）为主,泥页岩孔隙度平均为3.98%,渗透率平均为0.133×10^-3 μm²。泥页岩吸附含气量平均为1.94 m³/t。综合考虑泥页岩有效厚度、有机质丰度、有机质类型、热演化程度以及含气量等因素,预测鄂尔多斯盆地山西组页岩气有利区主要位于天环坳陷西北角、陕北斜坡带东北角及盆地中南部等区域。     

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。     

地震勘探技术在煤系非常规气富集区预测中的应用

为了预测鄂尔多斯盆地东缘某勘探区煤系非常规气的资源富集区,采用地震勘探方法在这一新领域进行预测。首先,利用叠后波阻抗反演技术对储层进行岩性预测,通过波阻抗阈值得到样点个数,再与采样率计算出时间厚度,然后乘以岩层速度得到岩层厚度;其次,采用叠前AVO反演技术对储层进行含气性预测,经过分析含气饱和度与AVO相关属性参数之间的关系,得出与有利含气区敏感性最高的属性特征。最后,把储层厚度较厚和呈低拟泊松比属性特征的区域划定为各层含气有利区,并对勘探区下石盒子组八段、山西组和本溪组的砂岩气和页岩气进行了富集区预测,钻井验证效果较好。资源富集区的预测结果表明,地震勘探技术在该区域对煤系非常规气这一新领域的预测是可行的,此方法对其他区域煤系非常规气资源富集区的预测有借鉴意义。