四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

利用钻井、地震及样品实验数据资料,首先对焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩气的形成条件进行了评价,然后探讨了四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素。研究认为:焦石坝地区五峰组—龙马溪组泥页岩具有厚度大、有机质丰度高、类型好、热演化程度较高、储集物性以及含气性好、以及良好保存条件和可压性等特点;四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素是富有机质泥页岩的发育程度、保存条件、天然裂缝的发育和泥页岩的可压裂性等,因为富有机质泥页岩的发育为页岩气的生成和储集提供了丰富的物质基础,良好的保存条件是页岩气富集的关键,天然裂缝和可压裂性是高产的重要保证。     

南方页岩气基础地质调查黔普地1井钻井施工技术

页岩气基础地质调查项目黔普地1井是部署在黔西南凹陷青山向斜的一口页岩气地质调查井。介绍了该井的工程与地层概况,重点阐述了该井的钻探施工技术;结合实钻地层及测井数据对钻井施工质量进行了分析评价。通过合理的钻探设备选型、井身结构优化、钻进取心工艺配合、泥页岩抑制性钻井液体系优化和钻进参数的合理搭配,提高了钻进效率,钻井质量满足地质要求,有效地完成了钻井施工任务,以期为同类型页岩气调查井的钻井施工提供技术参考。     

川南古叙地区LD1井龙潭组海陆过渡相泥页岩地质特征及其含气性

扬子地区二叠系龙潭组海陆过渡相煤系泥页岩广泛发育.本文以川南古蔺—叙永地区页岩气调查井LD1井为例,利用测录井、岩心样品测试等资料评价其页岩气地质条件.LD1井龙潭组富有机质泥页岩与盆内JY1、N203等高产井五峰—龙马溪组海相页岩相比较,主要地质参数差异明显.LD1井龙潭组优质泥页岩单层厚度一般小于5m,累计厚度可达...     

下扬子地区下寒武统页岩特征及有利勘探方向探讨

下寒武统荷塘组是下扬子地区重要的页岩气勘探层位之一,通过野外地质考察,并结合区域构造演化背景分析,以下扬子地区下寒武统荷塘组富有机质泥页岩为主要研究对象,结合实钻井宣页1井、皖宁2井等分析了下寒武统页岩特征,探讨了其有利勘探方向,认为黄桥—无锡低褶带是下扬子地区下寒武统页岩气勘探的较有利方向。     

山东省主要页岩气储层特征与资源潜力

山东省富有机质泥页岩发育层系多、类型多、分布范围广,为探寻页岩气有利储集层系和分布范围,以富有机质泥页岩为研究对象,通过分析富有机质泥页岩岩性特征,有机碳含量、生烃潜量、氯仿沥青“A”、干酪根类型、镜质组反射率等有机地化特征,孔隙度、渗透率、矿物成分、岩石密度等岩石物性特征,含气性特征等,对山东省页岩气赋存层位、生成的物质基础、热演化程度、储层特征等形成了系统认识。认为：古生界石炭系—二叠系山西组—太原组、新生界古近系孔店组和沙河街组富有机质泥页岩发育厚度大、分布面积广、有机质丰度高,热演化程度适中、岩石脆性矿物含量高,为页岩气有利储层;利用页岩气储层分布面积、泥页岩厚度、有机碳含量、镜质组反射率、含气性等相关评价参数,计算了山东全省页岩气资源潜力为1417797×108m3,优选了9个页岩气有利区,其中鲁西南有利区、阳谷 茌平有利区、黄河北有利区、贾镇潜凹陷有利区属海陆交互相泥页岩储层,泥页岩层系分布于石炭系—二叠系山西组—太原组;潍北凹陷有利区、东营凹陷有利区、沾化凹陷有利区、车镇 沾化凹陷有利区、临邑有利区属湖相泥页岩储层,泥页岩层系分别分布于古近系孔店组和沙河街组,为今后页岩气勘查工作提供了依据。     

西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩沉积岩相古地理与孔隙特征

海陆过渡相富有机质泥页岩是页岩气勘查开发的重要领域。本文以西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩为研究对象,对研究区内富有机质泥页岩的沉积岩相古地理特征、微观孔隙类型、孔隙结构特征进行研究。白果湾组富有机质泥页岩段沉积相主要为湖泊相、三角洲相、河流相。发育不同类型的微孔隙,孔隙主要以小孔为主,微孔次之,平均孔径分布在5.56~56.89nm之间,比表面积平均为9.44m²/g,总孔体积平均为0.0187cm³/g。页岩气主要形成于滨浅湖亚相及半深湖亚相中,并主要吸附于富有机质泥页岩的小孔、微孔内;西昌盆地白果湾组富有机质泥页岩储集空间较好,具有良好的勘探潜力。     

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。     

柴达木盆地北缘侏罗系页岩气地质特征及控制因素

柴达木盆地侏罗系赋存着丰富的煤炭和油气资源,已有钻井和近年施工的页岩气参数井多次证实有页岩气存在。文中在柴达木盆地北缘侏罗系共识别出9个富有机质泥页岩段,对这些泥页岩的岩性、厚度、分布、有机质组成和热演化程度等特征进行研究,分析了柴北缘侏罗系页岩气地质特征。富有机质泥页岩层发育5种岩相类型,包括油页岩、黑色页岩、碳质泥岩、灰黑色泥岩和黑灰色粉砂岩,主要形成于冲积扇辫状河、辫状河三角洲泥炭沼泽、扇三角洲和湖泊沉积体系,而最有利的富有机质泥页岩成因环境是湖泊、辫状河三角洲泥炭沼泽。柴北缘侏罗系富有机质泥页岩层厚度大(平均累计厚度10～916 m);TOC含量为1.24％～8.6％,总体大于4％;有机质类型较好（H1-H4段和H6-H8段为Ⅱ2 Ⅲ型,H5和H9段为Ⅰ Ⅱ1型）,热演化程度整体处于未成熟成熟阶段。从古气候、盆地构造演化和沉积古环境3个方面探讨了柴北缘侏罗系页岩气层的控制作用。研究表明,富有机质泥页岩主体形成于古气候潮湿温暖的早、中侏罗世,早侏罗世末和晚侏罗世气候干热化阻断富有机质泥页岩的发育;侏罗纪5个阶段的断陷盆地演化控制着泥页岩层的形成发育,湖西山组沉积期为形成于潜西-冷湖-南八仙地区的快速断陷盆地,沉积了H1-H3富有机质泥页岩段,有机质丰度高,厚度大,结构稳定性较好;小煤沟组沉积期主要为局限发育在潜西和大煤沟地区的断陷速率快慢周期变化盆地,形成了局限分布的H4-H6泥页岩;大煤沟组沉积期为以鱼卡和大煤沟地区为沉积中心的缓慢断陷盆地,形成了与煤层共生的H7泥页岩,有机碳含量高,厚度大,分布稳定;石门沟组沉积期为向东不断迁移的缓慢快速断陷盆地,沉积了分布不稳定厚度中等的H8泥岩和厚度大,有机质丰度高,区域连续分布的H9泥页岩;采石岭组和红水沟组沉积期为干旱气候条件下的前陆挠曲盆地,没有富有机质泥页岩形成。因此,下侏罗统H1-H3泥页岩,中侏罗统H7、H9泥页岩是柴达木盆地北缘侏罗系页岩气勘探开发的重点层位。     

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。     

基于贝叶斯判别的页岩气储层总有机碳含量分类预测方法

页岩气属于非常规能源,储量非常丰富,主要赋存于富有机质泥页岩及其夹层中。总有机碳（TOC）含量是页岩气储层评价的重要参数之一,综合利用富有机质泥页岩的典型测井响应特征,提出利用测井曲线预测TOC分类,进而识别富有机质泥页岩的方法,并以江苏南京汤地1井为例,通过相关性分析优选出自然伽马、深侧向电阻率、中子孔隙度、自然电位4个测井参数,建立了总有机碳含量的贝叶斯自动判别分类模型。实际资料的处理结果显示,样品回判正确率为71.43%,表明该方法可有效弥补实验室测定总有机碳含量的不足,能够快速评价富有机质泥页岩层段。     

渤南洼陷沙三下亚段泥页岩储集空间研究:以罗69井为例

济阳坳陷渤南洼陷沙三下亚段泥页岩厚度大、分布广,主要发育了深灰色泥岩、灰质泥岩、油泥岩、泥质灰岩和黄褐色—灰褐色油页岩。泥页岩的有机碳含量高,最高可达9.0%;生烃潜量高,最高可达82.6mg/g;演化程度高,最高可达3.0%;该区泥页岩既是良好的烃源岩,也是页岩油气赋存的有利场所。为研究该区沙三下亚段页岩油气储集空间,文中通过岩心观察、偏光显微镜、扫描电镜等手段,认为研究区泥页岩储集空间中裂缝包括构造裂缝、层间微裂缝、超压破裂缝;空隙主要为微孔隙,包括黄铁矿晶间孔、粘土矿物晶间孔、方解石晶间孔。总体上来讲,储集空间以构造张裂缝、层间微裂缝、粘土矿物晶间孔及方解石晶间孔为主导。通过对比不同岩相间储集空间的类型与特征,认为沙三下12下、13上砂组纹层状泥质灰岩为储集性能最好的岩相。     

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。     

四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩气不同传输类型的临界孔径与传输能力

页岩气的扩散和渗流是页岩气富集过程中非常重要的地质作用,在地层条件下页岩气以扩散和渗流形式在微—纳米孔隙网络中进行传输。本文以四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩气藏为研究对象,基于克努森数与气体吸附机理,明确了页岩气扩散和渗流的主要类型;进一步结合气体微观分子动力学模拟,明确了剖面上不同页岩气扩散和渗流类型的临界条件;基于达西公式与菲克公式基本物理定义,建立了扩散系数与渗透率的关系,结合焦石坝地区龙马溪组页岩不同孔径下孔隙体积权重,查明了页岩全孔径视测渗透率的分布特征。研究表明,页岩气在地下主要存在三种扩散与两种渗流形式,包括吸附气表面扩散、克努森扩散、菲克扩散、滑脱渗流和达西渗流,现今焦石坝地区5种扩散和渗流类型临界孔径依次为1.2 nm、1.6 nm、25.0 nm、225.0 nm,不同扩散和渗流形式对应的孔隙体积占比依次为15.3%、5.6%、60.7%、6.4%、12.0%;宏孔主要提供了气体渗流空间、微孔与中孔主要提供了气体扩散空间,渗流传输能力约为扩散传输能力的10⁶倍。     

中国页岩气开发的实质性突破

页岩气是指吸附在页岩中的天然气或自生自储在页岩纳米孔隙中连续聚集的天然气。新世纪以来,美国发生的页岩气革命影响了世界油气资源格局; 中国的非常规油气储存量非常可观,是世界上具有页岩气可采储量最大的国家; 但页岩气地质条件、水平钻井、分段压裂等技术储备和页岩气管理经验等还面临很大挑战。近年来,中国大力推进页岩气的开发利用,中石化、中石油和延长油田三家公司在示范区块开发的成功,以及短时间内在勘探开发方面取得的技术突破,标志着中国页岩气的开发已取得了实质性突破。但中国今后是否采取页岩气开发对多元资本开放的模式,还需要进一步研讨。     

N2-CH4（CO2）混合气体在线标样制备及其拉曼定量因子测定

利用混合气体的标准样品对激光拉曼探针进行标定,可以快速准确地对包裹体中的无机及有机气相组分进行定量分析。而常用的商用钢瓶装混合气体标样,存在费用高、气体组成单一固定等缺点。本文设计了一套在线标样制备装置,提出一种在线配置不同浓度和压力条件下混合气体标样的方法。利用高纯度(纯度99.999%)的N2、CH4以及CO2钢瓶气,经过在线混合增压,在5 MPa和10 MPa条件下制备了N2摩尔分数为30%、50%和70%的N2-CH4以及N2-CO2混合气体在线标样。该方法制备的标样与70%N2+30%CO2的商用钢瓶气标样对比表明,CO2与N2的拉曼相对峰高以及相对峰面积值的误差在4%以内,具有较高的准确度和重现性。通过不同压力和浓度条件下CH4以及CO2的拉曼相对定量因子测定表明,气体的相对定量因子在5~10 MPa压力条件下与压力及组成无关。地质样品应用结果表明,本方法可以方便、灵活、准确地按任意比例将两瓶及两瓶以上纯气体钢瓶样品进行混合及增压,为激光拉曼标定、气体组成原位测量等提供了一种新的技术思路。     

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。     

238U/235U分馏及其地质应用

铀是自然界中天然存在的最重的放射性元素。传统观点认为²³⁸U/²³⁵U是不分馏的,但近些年的研究发现自然界中铀同位素分馏δ^238/235U可达1.3‰,远大于多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICPMS）的测试精度±0.2‰（2σ）。铀同位素的分馏机制与核场效应有关,自然界中最大的δ^238/235U分馏发生在氧化性沉积物（形成于氧化环境下的大洋锰结核富集轻铀同位素）和还原性沉积物（形成于还原环境下的黑色页岩富集重铀同位素）中,次氧化性沉积物和海水中δ^238/235U的分馏则小于前两者。由于具有对氧化-还原环境较敏感的特性,铀同位素被认为是理想的反演古海洋及古大气氧化还原环境变化的手段之一。δ^238/235U在形成于不同氧化-还原环境的高温型铀矿床（比如岩浆型）和低温型铀矿床（比如砂岩型）之间存在明显的同位素分馏,此特征可以作为确定铀矿床类型的重要依据。铀同位素分馏现象的发现,提示人们在应用Pb-Pb体系进行年轻地质体高精度测年时需要考虑到铀同位素分馏对测年精确度的影响。文章对近年来有关²³⁸U/²³⁵U的研究成果做了详细介绍,以推动铀同位素体系在地球科学领域的研究和应用。     

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。     

川东地区东岳庙段沉积环境演化及其页岩油气富集主控因素分析

川东地区下侏罗统自流井组东岳庙段富有机质泥页岩发育，且在局部地区已获工业页岩油气流，但尚未实现规模开发，其页岩油气富集机理研究滞后于生产实践。本文在野外调查和测试分析的基础上，对其沉积环境演化及页岩油气地质条件进行分析，并探讨其页岩油气富集主控因素，以期为实现东岳庙段页岩油气突破提供有益借鉴。结果显示：川东地区东岳庙段发育一个完整的水进水退沉积旋回，富有机质泥页岩主要发育于中部半深湖相，厚约15~30m，TOC平均为1.79%，以II型有机质为主，热演化程度较高，达凝析油—湿气阶段。以黏土矿物粒间孔和有机质孔为主，脆性矿物含量中等，脆性指数平均为62.1%。平均孔隙度为8.85%，而渗透率极低，均值仅0.239mD，呈现出“高孔低渗”特征，层内油气以侧向运移为主。其页岩油气的富集主要受富有机质泥页岩分布、热演化程度和裂缝发育条件的控制。推论垂向富有机质泥页岩连续发育的现今油气低势区是川东地区东岳庙段潜在的页岩油气高产区。     

准噶尔盆地南缘柴窝堡凹陷泥页岩地球化学和矿物学特征研究

利用XRD、Rock-eval和气相色谱—质谱仪对准格尔南缘柴窝堡凹陷上石炭统、上二叠统及下侏罗统的泥页岩进行了地球化学和矿物学特征分析。有机地球化学实验结果指示,柴窝堡凹陷石炭纪至二叠纪经历了较长时期的淡水—微咸水沉积环境,有机质来源具有相似的母源输入特征,干酪根类型具有II型混合母质特征;有机质热演化特征表明,下侏罗统泥页岩处于低熟阶段,上石炭统与上二叠统泥页岩具有机质丰度较高、有机质类型丰富、热演化处于成熟—高成熟阶段等特点;矿物学特征显示,上二叠统泥页岩长石、石英等脆性矿物含量为73%,粘土矿物次之,指示其脆性指数较高,具有较好的可压裂性和粘土表面吸附性。结合前人认识,预测该段泥页岩中可能蕴藏着一定规模的页岩气资源,具有较好的页岩气资源前景和勘探潜力。