川东南地区五峰组-龙马溪组页岩气富集与高产控制因素

中美页岩气地质和地表条件的对比分析表明,中国南方海相页岩与北美典型页岩的主要评价指标相近,是页岩气勘探的主攻层系。其中,四川盆地及周缘地区是有利勘探地区。中国石油化工股份有限公司2006年以来,经历6年的研究与勘探探索,2012年在四川盆地涪陵焦石坝地区龙马溪组页岩气获得重大突破,发现了涪陵页岩气田,取得了中国页岩气的首个商业发现。五峰组-龙马溪组页岩气富集与高产的地质因素包括原始沉积条件和后期保存条件,台内坳陷控制优质页岩的形成分布,页岩厚度大、有机质含量高是页岩气选区的首要评价指标。保存条件影响页岩气的富集程度,四川盆地内部总体保存条件较好,有三叠系膏盐岩分布的地区保存条件好,页岩气层段压力系数高,页岩气富集程度高。在选区评价中,原始沉积条件和后期保存条件均有利的地区是页岩气勘探的有利区。通过对典型探井五峰组-龙马溪组页岩气富集条件的分析表明,有机质提供了页岩气富集的物质基础,有机质孔是页岩气富集的主要储集空间,层理(缝)是页岩气水平渗流的高效通道,高硅质含量具有良好的可压性,高压力系数指示页岩气富集程度高。有机质、有机质孔、层理(缝)、硅质含量和压力系数等表征页岩气富集与高产的5种关键参数具有成因联系和统计相关的特征,纵向上又具有"五性一体"的分布特征,从而决定了五峰组-龙马溪组下部富含有机质的优质页岩层段既可以富集页岩气,又有利于页岩气的开发,是开发页岩气的主要层段和水平井轨迹的关键目标层。     

同位素热年代学在页岩气勘探开发中的应用:以华南地区为例

随着同位素热年代学理论体系、分析测试和模拟技术的不断完善,同位素热年代学已成为基础地质和常规油气勘探领域研究不可或缺的热点学科,但对于其在页岩气勘探开发地质评价领域中的系统应用还关注较少.通过对页岩气勘探开发综合评价体系及同位素热年代学相关理论分析,结合近年来华南地区多套页岩层系的勘探开发实践,指出同位素热年代学在页岩地层对比,页岩烃源评价中的生排烃史和构造热演化史、储集特征、保存条件评价中的核心指标（抬升剥蚀时间、剥蚀量的恢复及断裂活动期次）以及页岩可压性等多个方面的研究均可作为有效技术手段,研究表明同位素热年代学在页岩气勘探开发领域应用前景极为广阔.      

页岩气地质综合评价和目标优选

页岩气为烃源岩层系的油气聚集,属于源岩滞留气,以游离和吸附状态为主存在。中国页岩气资源调查和勘探开发刚刚起步,工作基础差别较大。在含油气盆地,由于有以往油气勘探开发资料,对含气页岩发育层系、有机质热演化程度、气显示等基本资料,具有一定的工作基础;在含油气盆地外以及油气勘探程度很低的沉积区,以上基础资料缺乏,仅有地表和部分固体矿产探井资料可供参照,工作基础薄弱。在不同工作基础的地区,页岩气地质综合评价所处阶段不同,主要评价指标也不同;随着工作程度的提高,资料的不断丰富,评价指标也逐步增加。页岩气地质评价以区域地质演化分析为基础,主要涉及以下几方面内容：（1）含气页岩评价。主要研究划定含气页岩层段,页岩的TOC、Ro、岩石和矿物成分,页岩分布、厚度、埋深、纵向和横向变化规律等,优选页岩气富集远景区。（2）页岩含气性和资源潜力评价。主要研究页岩的含气量、吸附能力、储集空间类型、储层物性、储层裂缝及其变化规律,预测页岩气资源潜力等。（3）页岩气开发条件和开发经济性评价。研究储层温度、流体压力、流体饱和度及流体性质,研究页岩的敏感性,页岩的岩石力学参数、区域现今应力场特征,地表条件和开发保障条件,通过试验井产量数据分析开发经济条件。综合各方面因素,优选有利开发区。     

页岩气富集带地质控制因素及地震预测方法

首先对页岩气富集带的地质控制因素及各家的评价指标进行了探讨,认为页岩气的评价指标可以分为两大类：一类是评价页岩气量的多少,即资源因素,它决定了该区页岩气资源潜力及储量的多少,是页岩气资源评价、有利区块优选的关键指标。主要包括页岩厚度、有机质（TOC）丰度、干酪根类型、成熟度(Ro)、天然气含量及状态（游离、吸附）等。另一类决定了页岩气能否经济地开采出来,以及产量的高低,即所谓的“核心区”或“甜点”区。包括埋藏深度、页岩本身的矿物成分、脆度、孔隙度（裂缝）、渗透率以及原始地应力大小、方向及差异等。这两类指标共同控制了页岩气的富集和最终产量。因此,在页岩气勘探开发过程中,应首先利用地质和地球化学方法对第一类指标进行评价,从中优选出有利区块。在有利区块内,可以利用地震相关技术对第二类指标预测和评价,从中优选出适合钻井和开采的页岩气富集带或“甜点”区。根据对页岩气富集带（甜点）地质控制因素的讨论,可以将页岩气划分为“裂隙” 型页岩气藏及“脆性”型页岩气,两种类型均需位于弱应力各向异性区,以便于压裂过程中得到理想的复杂网状裂缝系统。笔者认为,对于“裂隙”型页岩气藏,几何地震属性分析技术（包括相干体、蚂蚁体、曲率体等）可以很好地刻画断层、隐伏断层及裂缝发育带,对这些成果的解释可以以玫瑰图的方式展示,从而可以揭示该区域的裂缝的主要发育方向及次要方向,进而推断该区的局部主应力方向,为水平井位部署提供依据。而对于“脆性”型页岩气藏,叠前反演技术、叠后反演技术可以揭示低泊松比(υ),纵横波速比等来进行有利目标（甜点）识别。曾经在常规油气勘探中发挥重要作用的地震技术,在页岩气等非常规油气资源勘探开发中,仍然是一种不可或缺的关键技术。     

地球物理技术在页岩气勘探开发中的应用和前景

我国页岩气勘探开发技术还处于探索阶段,对页岩气的研究主要集中在页岩气的成藏模式、地质特征等方面。针对地球物理技术在页岩气勘探和开发中所能发挥的作用及页岩气勘探和开发对地球物理方法提出的新要求,简述了我国页岩气资源分布及美国页岩气的勘探开发情况;从页岩气资源评价参数出发,系统地阐述了地球物理方法在页岩气勘探和开发中能解决的一些问题;提出了针对页岩气的地球物理方法的发展建议。      

页岩气及其勘探研究意义

与传统意义上的泥页岩裂缝气并不完全相同,现代概念的页岩气是主体上以吸附和游离状态同时赋存于具有生烃能力泥岩及页岩等地层中的天然气聚集,具有自生自储、吸附成藏、隐蔽聚集等地质特点。美国的页岩气勘探取得巨大成功,是投入工业性勘探开发的三大非常规天然气类型之一,目前已形成了区域性页岩气勘探开发局面。中国的页岩气研究正在起步,许多盆地及研究区具有页岩气成藏的地质条件。与美国东部地区页岩气成藏地质条件进行初步对比,中国南方具有有利的页岩气发育条件,开展页岩气研究具有重要意义。     

论海相页岩气富集机理——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

深入探究页岩气富集机理是保障勘探开发高效推进的基础。本研究通过对四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探开发实践的系统分析,梳理总结前人研究成果,从生成机理、运移机理、赋存机理和保存机理四个方面对海相页岩气富集机理进行了深入分析,并讨论了深层和常压页岩气的勘探开发潜力。结果表明：在生成机理方面,埋藏史和热演化史控制了页岩生排烃史、生排烃量和现今含气量;页岩气运移机理涉及运移动力、运移相态、运移方式和运移通道四方面内容,页岩气运移主要是烃源岩内的初次运移,同时讨论了初次运移的影响因素;在赋存机理方面,甲烷—页岩间表现出单/多分子层吸附和微孔充填等多种赋存机制,组分润湿性和孔隙有效性是决定甲烷吸附赋存和解吸运移的关键;在保存机理方面,盖层和物性自封闭是主要的保存机理,构造运动引起的裂缝—流体活动是页岩气保存条件遭到破坏的主要原因,流体活动时间和期次研究是页岩气保存条件和含气量定量评价的重要内容。页岩气富集机理的系统分析和创新认识为页岩气勘探开发评价提供了重要依据,建议加强页岩气演化历史全过程的动态评价。结合深层和常压页岩气勘探实践,分析了深层和常压页岩气的成因机制及主要特征,指出了下一步攻关内容及勘探方向。     

中国南方海相页岩气选区关键参数探讨

中国南方海相页岩具有热演化程度高和经历过多期构造运动等特征,基于多个页岩气区块的勘探开发实践,提出了以保存条件为核心、地质评价为重点,兼顾经济评价的页岩气有利区选区思路,筛选出了有机质含量、有机质成熟度和压力系数3项中国南方海相页岩气选区的关键评价指标。有机质含量是页岩气富集成藏的物质基础,在选区时应本着"高中找厚"的原则,即在TOC含量平均较高的页岩层段(系)寻找富有机质页岩连续厚度大的页岩层段;成熟度过高对页岩气的富集成藏有消极的影响,在选区时应本着"高中找低"的原则;压力系数可以直观反映页岩气的保存程度,压力系数越高,表明页岩气的保存程度越好,在选区时应本着"强中找高"的原则,即在强构造的地质背景下寻找压力系数高的区块。以湘西北牛蹄塘组页岩气的实际勘探情况为例,认为湘西北地区牛蹄塘组页岩气具有较好的勘探开发前景,但是成熟度过高和保存条件差(压力系数低)是影响湘西北地区页岩气富集与高产的主要潜在风险。     

中国页岩气地质调查评价研究现状与存在问题

美国页岩气大规模商业性开发促进了中国页岩气地质调查评价和研究工作的开展.经过近10年的探索实践,认识到中国页岩气地质条件复杂,地质理论和开发技术有待突破.从中国富有机质页岩特征及分布规律、生气机理与富集规律、页岩气储层物性及微结构、保存条件、资源评价与选区评价等方面对目前中国页岩气地质理论研究进展进行了综述分析,讨论了中国在页岩气地质理论研究中存在的问题,并对今后中国页岩气地质研究工作进行了展望.认为沉积、构造对页岩层段分布规律的控制作用研究需加强,页岩气吸附机理的理论认识需深入,微结构定性定量测试分析技术需提高,评价现今页岩气保存条件的指标体系需建立,选区参数体系和标准需进一步完善.     

岩相古地理研究可作为页岩气地质调查之指南

得益于水平井和压裂技术的发展,页岩气已成为中国油气勘探开发的热点。沉积环境决定了有机质的含量、类型、矿物组成和含量、厚度、埋深等页岩气基本地质要素的特征。在开展区域沉积相研究的基础上,通过岩相古地理编图方法,可以明确烃源岩有利相带的时空分布,从而为页岩气勘探提供基础和方向。以四川盆地南部及邻区志留系龙马溪组为例,通过详细的沉积相及岩相古地理研究,确定了烃源岩的有利相带和空间展布特征。在岩相古地理图的基础上,叠加矿物组成、有机碳含量、成熟度、厚度等页岩气评价参数,预测了四川盆地南部及邻区志留系龙马溪组页岩气远景区和有利区。页岩气地质调查的根本目标是寻找页岩气的远景区和有利区,为页岩气勘探开发提供科学依据。因此,岩相古地理研究与编图可作为基本方法及关键的技术,为页岩气的地质调查工作提供指南。     

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。     

页岩油富集可采主控因素分析: 以泌阳凹陷为例

页岩油能否有效聚集并具可采性主要受控于6个方面因素, 即生烃基础、存储空间、保存条件、储层改造条件、原油物性和开发方式.目前已取得页岩油突破的安深1井、泌页1井开发层段有机质丰度高、有机质类型好, 页理、纹理及构造裂缝发育, 脆性矿物含量较高等有利条件, 但其泥页岩有机质成熟度较低, 在影响泥页岩含油率的同时, 对原油的物性也有较大影响, 且保存条件不佳, 地层无超压, 能量较低, 不利于页岩油的产出.今后, 泥页岩埋深较大的东南部地区可能是下步页岩油勘探开发的有利区.另外, 考虑到原油溶解气量对其物性的影响以及低渗储层的应力敏感性, 生产方面应尽量延缓储层压力的降低.      

中国南方海相页岩气超压机制及选区指标研究

在页岩气勘探开发选区的过程中,首先要寻找含气量较高的地区作为开发区块,含气量高的地区其资源丰度高,在同样的增产改造规模下单井EUR也较高,经济性也好。由于页岩含气量等于吸附气加上游离气,再加上溶解气,游离气、吸附气和溶解气都与压力系数关系密切。在美国开展页岩气地质选区过程中,由于地质条件稳定,认为超压对于页岩气田没有那么重要,正常压力、甚至欠压都可以实现开发,因此美国页岩气地质选区指标中没有压力系数的概念,并没有将超压作为一个关键指标。但是由于中国与北美地质成藏背景不同,北美页岩气主要位于环加拿大克拉通盆地,背景非常稳定,而我国是由多个地块拼接而成,构造复杂,同时页岩形成的时代较久,因此,我国与北美地质条件最大的差别为页岩成熟度高低和构造运动的强弱。因为我国海相成熟度高,导致孔隙压实,孔隙度降低;我国构造运动相对活跃,断裂发育,保存条件相对差。对于高成熟、低孔隙度的页岩,要达到同样的含气量需要较大的地层压力系数,这样单井最终可采储量才能达到经济极限,才能实现商业开发。我国南方分布有丰富的海相页岩气,具有厚度大、分布稳定的特点,普遍经历了高成熟演化和强烈地质构造运动。在油气生成过程中由于排烃作用的发生形成了广泛发育超低含水饱和度的特征,超低含水饱和度存在为形成超压富集区创造了条件,这种超压核心区是南方海相页岩气近期主要的勘探目标。扬子地区已经发现的超压页岩气田的增压机制主要包括构造抬升型增压、水热型增压、黏土矿物脱水型增压、生烃型增压。焦石坝海相页岩气田主要为构造型增压所形成的超压页岩气田,长宁页岩气田主要为生烃增压型页岩气田。页岩气选区指标应该是核心区/富集区优选指标,指标取值依据必须与超压气田地质特征参数匹配才有意义。北美地区页岩气地质选区需要考虑埋深、页岩厚度、TOC含量、含气量、硅质矿物含量。由于北美地质条件简单、成熟度适中,在低压、欠压条件下可实现商业化,但在高成熟、断裂发育背景下,地层压力系数尤其重要,应该考虑地层层压力系数。因此,本文认为页岩气地质选区中,除了考虑页岩埋深(1 500~4 500 m)、页岩厚度(>30 m)、总有机碳含量(>2%)、硅质矿物含量(>30%)等基本参数外,应把地层压力系数大于1.3以上作为我国南方海相页岩气选区的重要指标之一,才能体现我国南方海相页岩气特点,同时提高页岩气选区的准确性和科学性。     

再论岩相古地理可作为页岩气地质调查之指南

在页岩气的区域地质调查阶段,主要通过有机质含量（TOC）与类型、有机质热演化程度、含气页岩厚度、矿物组分类型与含量以及储集层特征等基本地质条件参数,对页岩气有利区进行评价,而以上页岩气基本地质因素均受沉积相的控制。以详细的沉积相研究为基础,通过岩相古地理编图,可以明确富有机质页岩的展布特征,所以岩相古地理控制了页岩气的发育特征。通过利用主要基本地质条件参数,对川南及邻区志留系龙马溪组黑色岩系页岩气有利区进行初步评价,认为川南及邻区志留系龙马溪组,只要已进入中成岩阶段的浅海陆棚相黑色岩系,就能形成页岩气储层。在前人研究的基础上,进一步实例论证并提出沉积相或岩相古地理研究应为页岩气地质调查和选区评价的关键和基础。     

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.      

Geological Factors Controlling the Accumulation and High Yield of Marine-Facies Shale Gas: Case Study of the Wufeng-Longmaxi Formation in the Dingshan Area of Southeast Sichuan,China

The main geological factors controlling the accumulation and yield of marine-facies shale gas reservoirs are the focus of the current shale gas exploration and development research. In this study, the Wufeng-Longmaxi Formation in the Dingshan area of southeast Sichuan was investigated. Shale cores underwent laboratory testing, which included the evaluation of total organic carbon(TOC), vitrinite reflectance(Ro), whole-rock X-ray diffraction(XRD), pore permeability,and imaging through field emission scanning electron microscopy(FE-SEM). Based on the results of natural gamma ray spectrum logging, conventional logging, imaging logging, and seismic coherence properties, the exploration and development potential of shale gas in the Dingshan area have been discussed comprehensively. The results showed that(1)layer No. 4(WF2-LM4) of the Wufeng-Longmaxi Formation has a Th/U ratio 2 and a Th/K ratio of 3.5–12. Graptolites and pyrite are relatively abundant in the shale core, indicating sub-high-energy and low-energy marine-facies anoxic reducing environments.(2) The organic matter is mainly I-type kerogen with a small amount of II1-type kerogen. There is a good correlation among TOC, Ro, gas content, and brittle minerals; the fracturing property(brittleness) is 57.3%. Organic and inorganic pores are moderately developed. A higher pressure coefficient is correlated with the increase in porosity and the decrease in permeability.(3) The DY1 well of the shale gas reservoir was affected by natural defects and important latestage double destructive effects, and it is poorly preserved. The DY2 well is located far from the Qiyueshan Fault. Large faults are absent, and upward fractures in the Longmaxi Formation are poorly developed. The well is affected by low tectonic deformation intensity, and it is well preserved.(4) The Dingshan area is located at the junction of the two sedimentary centers of Jiaoshiba and Changning. The thickness of the high-quality shale interval(WF2-LM4) is relatively small, which may be an important reason for the unstable production of shale gas thus far. Based on the systematic analysis of the geological factors controlling high-yield shale gas enrichment in the Dingshan area, and the comparative analysis with the surrounding typical exploration areas, the geological understanding of marine shale gas enrichment in southern China has been improved. Therefore, this study can provide a useful reference for shale gas exploration and further development.     

湖南省保靖地区龙马溪组页岩气地质特征与成藏模式研究

湖南保靖地区为页岩气勘探新区块,其页岩气地质特征和富集规律有待进一步研究。通过对区内沉积环境、储层孔渗、地球化学特征及地层含气性等研究,总结区内龙马溪组页岩气的地质特征; 根据生烃发育史、裂缝发育特征、滑脱层运移特征以及断裂作用等研究,探索页岩气的成藏模式。研究结果表明: 湖南保靖地区龙马溪组页岩有机质丰度较高,热演化程度适中,脆性矿物含量较高,物性特征较好,具备页岩气富集成藏条件; 页岩从二叠纪开始进入生气阶段,并持续到中侏罗世; 中侏罗世末期研究区形成隔槽式断裂褶皱冲断带,龙马溪组储层中形成垂直层面多组网状裂缝及顺层滑脱层; 湖南保靖地区龙马溪组具有“滑脱层运移、裂缝聚集、孔隙残留、断层封堵、高位富集、箱状成藏”的页岩气富集成藏模式。     

多旋回盆地叠合-复合控藏在常规非常规天然气勘探中的实践

四川盆地是我国典型的多旋回盆地,更是最重要的天然气基地,发现了大量的常规、致密砂岩、页岩气田。具有海相、海陆过渡相、陆相垂向叠加与平面分区明显、纵向多期构造运动叠加改造的特点,形成了全盆地、全层系含气。本文以普光气田、涪陵页岩气田和中江致密砂岩气为实例,阐述了叠合-复合控藏的概念,即叠合盆地油气成藏和富集的各种要素均受相互关联的多种因素的控制,不同要素间既有时间上的累加和空间上的叠置,也有横向上地质体因某种原因而结合在一起,比如构造与岩性体、构造与地层等。叠合控制油气的形成与演化,复合控制油气的富集与定位,进一步论述明确多旋回盆地叠合-复合控藏研究内容对油气勘探研究与实践具有重要的指导意义。通过对四川盆地典型大型气田实例剖析,表明四川盆地大型气田均是受多旋回盆地叠合-复合控藏的结果,即叠合控制油气的形成与演化,复合控制油气的富集与定位。本文系统分析总结四川盆地大型气田油气形成、成藏与富集规律,结合四川盆地勘探开发现状,针对四川盆地多旋特征提出油气勘探三个方面的重点研究内容:(1)构造古地理研究,厘清构造格局、储层、烃源和圈闭空间的叠合、复合关系以及对油气形成的控制作用;(2)区域地质构造演化研究,明确不同期次构造叠合关系以及对成油、成气、油气富集的控制作用;(3)构造分级与控藏研究,精细构造分级明确不同级次构造对气水关系、富集、储层改造控制作用。     

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.