鄂尔多斯盆地东缘临兴地区海陆过渡相页岩气地质特征及成藏潜力

海陆过渡相页岩气是我国页岩气增储上产的重要接替领域,基于鄂尔多斯盆地东缘临兴地区海陆过渡相页岩实验和研究资料,选取山西组、太原组和本溪组页岩层系为研究对象,从沉积环境、页岩展布、有机地球化学特征、矿物学特征、物性特征和含气性特征等方面,系统总结解剖研究区海陆过渡相页岩气地质特征,分析其富集成藏潜力。结果表明:鄂尔多斯盆地在晚石炭世–早二叠世受区域内部构造活动影响,水体环境变化频繁,形成多期次的滨浅海–三角洲前缘–滨浅湖组合的沉积旋回,沉积多套海陆过渡相富有机质页岩;临兴地区位于鄂尔多斯盆地东部晋西挠折带的中北地区,区内沉积环境稳定,海陆过渡相富有机质页岩广泛分布;岩性主要为灰白色–浅灰色细粒砂岩和暗色泥页岩互层发育,垂向上页岩累计厚度大,为60~180 m;页岩有机质类型为Ⅱ₂–Ⅲ型干酪根,总有机质碳含量较高,平均TOC质量分数为3.07%,处于成熟生气阶段;页岩矿物成分以石英和黏土类矿物为主,长石和碳酸盐岩类矿物含量较少;宏观上主要孔隙类型为无机孔隙和有机质孔隙,裂缝不发育,微观上孔隙受黏土矿物控制,孔隙形态多为开放狭缝状的微孔和介孔。研究区海陆过渡相页岩具有低孔低渗的物性特征,但平均含气量为1.15 m3/t,具有较好的含气特征,确定研究区内山西组北部、太原组东北部、本溪组东部和北部为页岩气潜力区。研究认识为该区后期页岩气勘探开发提供理论据。      

柴达木盆地东部石炭系海陆过渡相煤系页岩气地球化学特征及成因

为了弄清柴达木盆地东部石炭系海陆过渡相页岩气特征和成因,选取柴页2井石炭系克鲁克组泥页岩和页岩气样品展开地球化学研究。通过对泥页岩样品热解和镜检实验,页岩气现场解析、室内气体组分测试和碳同位素分析,取得以下认识：柴达木盆地上石炭统海陆过渡相煤系地层发育暗色泥页岩、碳质泥页岩、煤和泥灰岩4类富有机质沉积,TOC含量平均值分别为3.46%、12.34%、77.62%和1.89%,以Ⅲ型和Ⅱ2型干酪根为主,处于高成熟演化阶段,具备生成大量页岩气的物质基础。柴页2井现场解析气中氮气含量较高,含极少量Ar和He,烃类气体以甲烷为主,总体为干气;甲烷稳定碳同位素组成主要分布在-48.6‰～-39.8‰,介于海相和陆相页岩气之间,随深度增大,呈现碳同位素偏重的现象;页岩气以热成因气为主,其次是生物成因气。     

临兴地区海陆过渡相页岩及页岩气地球化学特征

为揭示鄂尔多斯盆地东缘上古生界海陆过渡相页岩及页岩气地球化学特征,选取临兴地区页岩样,开展薄片鉴定、全岩和黏土含量、扫描电镜、有机碳、岩石热解、干酪根显微组分和干酪根碳同位素测试,分析页岩解吸气的气体组分和碳同位素组成。结果表明:临兴地区过渡相页岩矿物组分主要是石英和黏土矿物,含少量方解石、斜长石、钾长石、白云石和黄铁矿等。受矿物成因、沉积环境等多方面的影响,不同矿物组分与有机质赋存方式各异。石英与有机质存在2种赋存方式,黏土矿物存在3种赋存方式,黄铁矿存在4种赋存方式。有机质类型为Ⅱ₂–Ⅲ型,有机碳含量平均值大于2.0%,干酪根碳同位素介于–24.5‰~–23.2‰。镜质体反射率介于0.92%~1.30%,t_max值介于427~494℃,有机质热演化达到成熟阶段。页岩气中烃类气以甲烷为主,含有少量乙烷、丙烷,总体属于干气。甲烷碳同位素均值为–40.0‰,介于海相页岩气和陆相页岩气甲烷碳同位素之间;乙烷碳同位素值介于–26.8‰~–22.56‰,均大于–29‰,整体呈现出δ13C₁＜δ13C₂＜δ13C₃正碳序列。研究认为,该区页岩具备大量生成页岩气的潜力,页岩气主要来源于上古生界偏腐殖型页岩,属于由干酪根裂解而生成的有机热成因煤成气。      

黔西北大方地区龙潭组海陆过渡相烃源岩特征及评价

黔西北大方地区龙潭组以泥页岩、煤层与砂岩交替互层发育为特点,具有典型的海陆过渡相特征。文章在剖面实测和样品采集的基础上,结合全岩和黏土矿物XRD分析、总有机碳(TOC)含量测定、岩石热解、干酪根显微组分及镜质体反射率(R_O)等分析,对研究区龙潭组烃源岩发育特征进行了研究和评价。结果表明: ① 龙潭组矿物以黏土矿物为主,具有较强的吸附能力,但黏土矿物含量与石英含量呈明显的负相关关系(R>0.8),尤其是泥页岩中70%以上的黏土含量以及较低的脆性指数增加了压裂开发的难度。 ② 龙潭组有机质丰度受岩性变化控制明显。煤层具有最高的TOC含量(平均值42.9%)和生烃潜量(平均值为2.68 mg/g),显示强大的煤层气生烃潜力;泥页岩生烃潜量均小于2 mg/g,但约有80%样品的TOC含量超过2%,页岩气资源潜力不及煤层气;粉砂岩生烃潜力最差,生烃潜量平均值为0.13 mg/g,TOC含量为1.4%~5.6%,显示一定的致密气潜力。 ③ 龙潭组有机显微组以壳质组和镜质组占主导,干酪根以Ⅲ型为主,Ⅱ₂型为辅,热演化程度高,处于高-过成熟的生干气阶段。 ④ 煤层更为发育的龙潭组中段是大方地区煤层气、页岩气和致密砂岩气联合勘探的有利层段。     

鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气储层孔隙特征及影响因素

为了研究鄂尔多斯盆地石炭—二叠系海陆过渡相页岩气储层孔隙特征,选取页4井、页1井和DT803井海陆过渡相泥页岩样品进行了扫描电镜、低温液氮吸附实验以及相关的地球化学实验,分析了海陆过渡相页岩气储层的孔隙类型、特征及其影响因素。实验结果表明:研究区页岩孔隙以粒间孔和有机质孔最为发育;页岩孔形态以狭窄的平行板状为主,孔隙微观孔径分布范围为1~60 nm,主孔径分布介于1~6 nm和40~60 nm,介孔为孔体积和比表面积的主要贡献者,但微孔对比表面积的贡献不容忽视;有机碳和黏土矿物含量是海陆过渡相页岩孔隙发育的主要影响因素,脆性矿物对孔隙发育影响不明显。     

川南海陆过渡相页岩气地质特征及其意义——以石宝向斜为例

川南地区是我国页岩气资源最富集的区域,经过十余年的系统性研究,已在下志留统龙马溪组获得页岩气勘探开发的成功。四川盆地发育多套富有机质炭质泥页岩含气层系,且具备较好的页岩气资源潜力。在综合前人研究成果的基础上,以川南地区石宝向斜上二叠统龙潭组炭质泥页岩为研究对象,利用典型剖面和钻井资料,结合岩心、露头观察和样品分析测试结果,系统分析了沉积环境、炭质泥页岩分布、岩石学、地球化学指标、储集性参数、岩石力学、含气性等特征,结果表明:该炭质泥页岩主要发育于分流间湾沉积,累计厚度超过50m,满足页岩气成藏条件,具备良好的页岩气资源潜力,是未来关注的重要方向。     

海陆过渡相页岩储层研究现状与展望

中国广泛分布石炭系—二叠系海陆过渡相富有机质页岩,开发利用其中赋存的页岩气对于缓解巨大的能源和环境压力具有重要意义。从沉积环境、地球化学、矿物学、岩石物理学等方面概述了不同区域、不同层位代表性海陆过渡相页岩的关键属性,并与典型海相和陆相页岩进行了对比和总结。结果表明,对于过渡相富有机质页岩,三角洲体系中的沼泽相及障壁-潟湖体系中的潟湖和沼泽相具备更优越的页岩气成藏条件。过渡相页岩与煤层、砂岩层频繁互层,岩相垂向上变化极其复杂,意味着其具有高度的非均质性。同时,TOC含量垂向变化较大,高低值交互出现,平均TOC含量总体高于海相和陆相页岩,表明其巨大的页岩气勘探开发潜力。海陆过渡相页岩有机质类型以Ⅲ型为主,Ⅱ型为辅,腐殖质显微组分约占70%,热演化程度普遍处于成熟—高成熟阶段,少数达到过成熟,总体介于陆相和海相页岩之间。过渡相页岩粘土含量较高,给压裂开发带来了较大的挑战。储集空间以粒间孔和粒内孔为主,有机质中可能普遍存在大量的不可见有机孔,但受有机质类型及成熟度的影响,它们理论上不是过渡相页岩的主要孔隙类型。高的粘土含量可能导致海陆过渡相页岩最低的孔隙度及较低的渗透率。海陆过渡相页岩的甲烷吸附能力分布范围较大,存在甲烷吸附能力较强的页岩,可能是受煤层的影响。目前,海陆过渡相页岩气储层的研究已经取得了很多重要的研究成果,但资源评价方法的不完善、“甜点”识别与预测技术不成熟、优势成藏环境研究不深入及“多气共采”可行性不确定,仍然是当前过渡相页岩气勘探开发面临的主要问题。     

海陆过渡相页岩气成藏特征初探:以湘中坳陷二叠系为例

通过对湘中坳陷邵阳市泉塘村、隆回县北山和邵阳市黄亭等地露头观察及涟源县龙场建新村和涟源县七星街龙潭组、大隆组页岩露头剖面实测、取样和测试分析,重点研究了二叠系页岩龙潭组和大隆组页岩的地化特征、储层特征、含气特征,建立了页岩岩性-岩矿-地化-物性-含气性综合剖面。研究区龙潭组和大隆组页岩干酪根显微组分以壳质组为主,镜质组和惰质组含量较少,有机碳含量大于2%的占样品总数的40%以上,纵向上主要分布在龙潭组上部和大隆组下部,成熟度分布在1.10%~2.22%,平均为1.42%,处在成熟-高成熟阶段。储层微观类型主要有矿物质孔和微裂缝,次要类型为有机质气孔,其中矿物质孔包括残留粒间孔隙、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔和粒内孔隙。综合分析上二叠统龙潭组-大隆组泥页岩层系厚度、有机碳含量等指标,结合油气显示分析认为,页岩气有利的富集层段为大隆组下部-龙潭组上部厚约80m的优质泥页岩,具备良好的页岩气勘探潜力。值得注意的是,在四川盆地内部的二叠系页岩在地化指标、矿物组成、储层特征和含气量等页岩气成藏条件与湘中地区大致相同,且具有生烃高峰期晚,抬升幅度小等特征,发现了以二叠系泥页岩为源岩的普光等大气田,是海陆过渡相页岩气勘探研究需要注意的地区和领域。     

黔西北海相、海陆过渡相页岩孔隙分形特征对比研究

本文以黔西北地区海相页岩层系牛蹄塘组、龙马溪组及海陆过渡相页岩层系龙潭组为研究对象,在孔隙特征分析和低温氮气吸附-脱附实验的基础上,对比研究深海陆棚相、浅海陆棚相以及潮坪-泻湖相泥页岩的孔隙分形维数特征,结果显示：深海陆棚相泥页岩D1适中,D2较大;浅水陆棚相D1偏小,D2适中;潮坪-泻湖相D1、D2均较大。通过将分形维数D1、D2与主要地质参数进行相关关系研究认为：D1能够较好的区别各种沉积相孔隙结构的整体特征,能够表征泥页岩的均值性、孔隙体积、吸附能力等宏观特征,D2则能够较好表征泥页岩结构复杂程度等微观特征。综合研究成果认为：浅海陆棚相泥页岩岩石均质性较好,吸附能力一般,微孔不很发育,不利于页岩气富集,资源潜力较小;潮坪-泻湖相泥页岩岩石非均质性强,吸附能力强,微孔发育,有利于游离态、吸附态页岩气富集,孔隙结构复杂,但开采难度最大;深海陆棚相泥页岩均质性较好,吸附能力适中,微孔发育,有利于游离态页岩气富集,但孔隙结构复杂,开采难度偏大。深海陆棚相为目前研究价值最高,经济开发潜力最高的层系。     

海陆过渡相泥页岩储层特征研究——以沁水盆地为例

通过扫描电镜、X射线衍射、压汞实验及等温吸附实验等对沁水盆地太原组泥页岩进行了实验分析,从地球化学特征、岩石学特征、物性与储集空间特征等方面对泥页岩储层特征进行了研究。结果表明,研究区太原组页岩气储层泥页岩厚50~70 m,储层有利层段为太原组上段,最大连续厚度为10.7~25.13 m;有机碳质量分数为0.12%~22.78%,平均为2.5%以上;成熟度为1.72%~3.6%,总体偏高,处于高-过成熟阶段;矿物成分以黏土矿物和石英为主,脆性矿物平均为32.12%~45.25%;微孔裂隙发育,类型多样。孔隙结构以微孔、小孔和超大孔为主,孔隙间连通性比较好。沁水盆地太原组泥页岩具有储层埋藏深度适中,泥页岩累计厚度大,有机碳含量高,脆性矿物含量高,微孔裂隙发育,孔隙间连通性好等特征,是页岩气的有利储集层。其不利条件主要表现在单层厚度小,黏土矿物含量高,成熟度较高等。     

湘中涟源凹陷上二叠统龙潭组和大隆组海陆过渡相泥页岩孔隙结构特征及对比

以湘中坳陷涟源凹陷上二叠统龙潭组和大隆组海陆过渡相泥页岩为研究对象,重点选取12块典型泥页岩钻井岩心样品开展有机碳含量、岩石热解、X射线衍射、密度法孔隙度、高压压汞、二氧化碳和氮气吸附等测试分析,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜（FE-SEM）观察了泥页岩孔隙特征,通过定性描述和定量测定相结合的方法研究了海陆过渡相泥页岩纳-微米级孔隙结构特征及孔隙发育影响因素.研究结果表明:龙潭组和大隆组泥页岩有机碳含量均较高,热演化程度处在凝析油和湿气生成阶段早期,对应R_o为1.22%~1.43%;泥页岩孔隙类型主要为粒间孔、粒内孔、有机孔和微纳米缝.龙潭组与大隆组样品在孔隙形态、孔隙大小和影响因素上均有差异:龙潭组样品氮气吸附滞回环开口宽,有机孔形态多为圆形和椭圆形,孔径较大;大隆组样品氮气吸附滞回环开口窄,有机孔形态多为不规则状,孔径较小;龙潭组泥岩和大隆组泥页岩样品有机碳含量与黏土矿物含量呈正相关关系,2套样品的微孔孔隙积体与有机碳和黏土矿物含量均呈正相关性;龙潭组样品介孔+宏孔的孔隙体积与有机碳和黏土矿物含量呈正相关性,与石英+长石含量呈负相关性;大隆组样品中的碳酸盐矿物对其孔隙性有明显影响,大隆组样品介孔+宏孔孔隙体积与有机碳、黏土矿物和石英+长石含量相关性不明显.      

华南 Pc－C 过渡期深水相剖面的碳、氧同位素记录

本文对湘西三岔、杆子坪与贵州织金3个震旦纪－早寒武世深水相剖面进行了系统的碳氧同位素研究，研究表明，这3个剖面下寒武统底部都出现明显的δ13C负漂移。其δ13C在剖面上的变化规律与全球浅海相碳酸盐部面相似。这可能是下寒武统海洋生物产率的降代而导致沉积碳酸盐的δ13C负漂移。     

东昆仑南缘晚古生代地层组合、大地构造相及大地构造意义

现代大陆边缘盆地研究结果显示,仅根据蛇绿岩分布划分大地构造单元、分析构造演化可能得出误导性结果.而详细的沉积建造分析、结合其他地质资料可以得到更可靠的结论.东昆仑南缘西段1∶25万区域地质调查显示,该区晚古生代地层为一套不含火山岩的碎屑岩-碳酸盐岩组合,从石炭系到三叠系,由北往南沉积建造由陆缘碎屑岩逐步转化为深海浊积岩,显示典型被动陆缘构造环境.这种特点表明,东昆仑南缘蛇绿岩并不代表成熟大洋地壳残片,而是发育于夭折裂谷环境的初始洋盆;其代表位于研究区以南地区的金沙江古特提斯洋盆的北部被动陆缘(现代地理方位).研究区内不整合覆盖在晚古生代地层之上的侏罗系磨拉石建造代表碰撞造山晚期的上叠前陆盆地,表明印支期造山旋回的结束.     

热模拟实验中煤岩显微组分烷烃系列化合物地球化学特征

塔里木盆地侏罗系煤岩显微组分在封闭体系热模拟产物的色质分析表明,各显微组分的正构烷烃系列化合物的碳数均呈双峰型分布。随着温度的升高,后峰相对强度逐渐降低,表明正构烷烃系列化合物在热作用下易发生降解。由于各显微组分化学组成和结构的不同,它们的生烃过程也各不相同。镜质组热降解排烃需要较高热能,以产气为主;壳质组热效应作用下可以有效排烃,为好生烃组分;惰质组虽然生烃潜力有限,但产出烃类的稳定性较好,不易受热降解效应的影响,可以作为气源岩。在整个热模拟实验中,煤岩各显微组分表现为姥鲛烷优势,随着热模拟温度生高,Pr/Ph值表现为先增加后逐渐降低的变化趋势。     

华北中南部博山地区上古生界沉积相与沉积演化特征

随着中浅层油气勘探进入中高成熟阶段,华北地区上古生界已成为油气勘探和储量接替的重要领域,对上古生界沉积相类型及沉积演化过程进行深入研究对于油气勘探具有一定的指导意义。以沉积学理论为指导,以华北中南部淄博博山上古生界露头剖面为基础,通过详细踏勘实测,识别其发育的沉积相类型与沉积序列,明确其沉积演化过程。研究结果表明:淄博博山地区上古生界自下而上可分为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组,共识别出障壁海岸、潮流、碳酸盐台地、三角洲和曲流河5种沉积相及8种典型沉积序列;本溪组-太原组发育障壁海岸相和碳酸盐台地相,山西组发育三角洲相,下石盒子组-石千峰组发育河流相和潮流相;研究区上古生界经历了由障壁海岸-台地复合沉积体系过渡为三角洲相,最终转变为河流相的沉积演化过程。     

Evaluation and Prediction of the Swelling Characteristics of Nigerian Black Clays

The swelling characteristics of black clays from two major areas of occurrence in Borno State, Nigeria, were investigated in the laboratory. Clay samples derived from lagoonal clay deposits showed high swelling tendencies while those samples derived from Olivine basalts showed medium to high swelling tendencies. Although interparticle swelling was the dominant swelling mechanism, soil samples with higher clay contents exhibited higher swelling tendencies. The developed predictive models show that the free swell percentage as well as the swelling pressure can be predicted from measured values of electrical conductivity, specific gravity, clay content and plasticity index. On the other hand, swell percent can be predicted from measured values of electrical conductivity and specific gravity only.     

山东阳谷茌平煤田阿城井田山西组煤岩层对比研究

通过对山西组沉积特征及聚煤变化规律的研究,采用煤岩层组合特征、标志层、层间距、测井曲线形态和地震物性特征等方法,对井田内山西组的煤、岩层进行综合对比。确定了山西组主采煤层的赋存层位、形态及区内的构造方案,对周边地区找煤工作具有指导作用。     

鄂尔多斯盆地上古生界标志层特征及形成机制

根据大量的钻探、测井、露头数据,对鄂尔多斯盆地上古生界标志层的岩电特征、层序地层意义及形成的沉积环境进行研究。结果表明：研究区主要发育灰岩、砂岩、泥岩及煤层标志层,依据层序界面的特点将研究区上古生界划分为5个二级层序、12个三级层序,其中SQ1—SQ5属于海相地层层序,SQ6—SQ12为陆相层序。鄂尔多斯盆地上古生界总体上经历了海相—海陆过渡相—陆相的沉积演化过程,标志层受沉积相横向变化的影响,主要形成于三角洲、辫状河三角洲、河流、湖泊、障壁海岸以及浅海陆棚沉积体系。在划分地层及地层对比过程中,可通过控制标志层、对比相邻井、参考厚度变化等,合理、准确地划分地层。     

物源与沉积相对鄂尔多斯盆地东南部上古生界砂体展布的控制

近几年鄂尔多斯盆地东南部上古生界陆续发现新的天然气区带,显示出巨大的勘探潜力,因此在盆地东南部上古生界进行物源、沉积相、砂体展布规律的研究具有重要价值。以钻测井、岩芯及周边露头资料为基础,通过露头剖面古流向测定、重矿物分析及相带分析的方法,确定了研究区二叠系的物源方向;分析了上古生界沉积相类型,揭示了骨架砂体平面展布特征。研究认为:山西组与石盒子组物源可分为北北东、北北西及南部三个方向;本溪组主要发育障壁岛—潟湖及潮坪沉积,海侵方向来自东部,由沉积相控制的本溪组障壁岛砂体呈北北东向展布;山2、山1、盒8段主体发育不同来源方向的三角洲前缘沉积,受物源方向及沉积相控制,以延安为中心区域主体属于汇水区,骨架砂体分别由四个向延安区域汇聚的北北西、北北东、南南东向及南部三角洲前缘水下分流河道朵体组成,在汇水区不同方向来源砂体在不同层段具有相互叠置特征;山2段南部物源砂体较发育,盒8段北部物源砂体较发育,反映研究区古构造从南高北低转换为北高南低,指示鄂尔多斯盆地在山西组与石盒子组之间发生了南北向构造反转。     

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。