层序格架中富有机质页岩发育模式及差异分布:以上扬子下寒武统为例

以岩石地层分区多、名称复杂多变的上扬子下寒武统为例,并以高分辨率层序地层学理论为指导,通过露头、岩心、钻（测）井及岩矿测试等资料综合研究,识别出6个层序划分依据、5种沉积旋回叠加组合样式,认为页岩层系中层序界面厘定困难,不同级次沉积旋回的识别是层序划分的关键。以此为依据,结合研究区构造、岩相、有机碳含量等研究,建立了等时层序地层格架及其富有机质页岩的沉积发育模式,并以层序为单元,开展了富有机质页岩分布的精细编图。富有机质页岩主要发育于不同级次的海侵-海退作用早期,不同地区时空分布特征差异明显：四川盆地内部富有机质页岩主要分布在资阳长宁一线近南北向带状展布的区域,其受基底断裂早寒武世多幕堑垒式活动控制,纵向上发育4套富有机质页岩段;四川盆地之外鄂西—渝东、黔北、黔东南及宜昌等地区主要受早寒武世早期上升洋流作用控制,以下部层序发育大套富有机质页岩段为特征。今后应考虑不同地区富有机质页岩的时空分布特点,进行页岩气勘探与开发部署。     

上扬子地区寒武系牛蹄塘组页岩有机质孔隙发育特征及主控因素

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩气勘探开发程度较低,且不同沉积区域有机质孔隙发育具有明显的差异性。本文针对位于上扬子板块东部鄂西裂陷槽的EYY1井、板块西部浅水陆棚相的W001-4井以及板块北部汉南古陆的SNY1井3个不同沉积区域的钻井样品进行分析,根据矿物组成划分了岩性;利用扫描电镜观察分析了有机质类型及有机质孔隙发育特征,并在此基础上讨论了有机质孔隙发育的主控因素。研究发现：(1)不同区域牛蹄塘组页岩矿物及岩性组成有差异,EYY1井、W001-4井页岩取样段岩性包括硅质页岩、钙质页岩和过渡型页岩3类,而SNY1井取样段岩性均为硅质页岩;(2)牛蹄塘组有机质分为原生有机质和运移有机质,原生有机质均具有较高的C/O比值,平均为6.74;运移有机质C/O值相对较低,平均为2.71;(3)EYY1井与SNY1井有机质孔隙发育较好,面孔率达到6%～28%,而W001-4井有机孔发育较差,面孔率为3%～10%。牛蹄塘组有机孔孔径分布均为单峰型,EYY1井和SNY1井有机质孔隙直径主要分布在2～50 nm, W001-4井样品有机质孔隙大小普遍在5～25 nm;硅质页岩有机质面孔率普遍高于钙质页岩...     

上扬子地区不同构造位置牛蹄塘组页岩孔隙特征的对比研究

对位于不同构造位置的两条下寒武统牛蹄塘组页岩采石场剖面进行了垂向系统采样研究,并进行了有机地球化学、矿物学及孔隙度测试。酉阳丹泉剖面富有机质层段集中在牛蹄塘组下部,厚度在25 m以上,总有机碳含量(TOC)均大于5.65%,遵义松林剖面仅对下部富有机质页岩进行采样,但基于富有机质层段地球化学垂向变化趋势可进行对比研究。结果表明,页岩微孔体积主要由有机孔提供,且基本不受构造作用影响。松林剖面TOC值越高,伊利石含量越低,介孔体积越小;而构造稳定区页岩介孔体积除部分样品与松林剖面重合外,仍有部分样品介孔体积明显偏高,说明构造位置的差异对页岩介孔具有明显的影响。宏孔体积在TOC大于6.4%时有减小的趋势,但不同构造位置的两剖面样品受构造应力差异影响不明显。构造应力对孔隙的影响主要与岩石的力学性质及伊利石矿物孔的保存能力有关。     

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层脆性评价:以贵州岑巩区块为例

页岩的脆性决定页岩储层的可压裂性,对页岩气的勘探开发影响重大。南方地区发育多套高脆性海相富有机质页岩,是我国页岩气勘探部署的重要战略地区。与已获得页岩气突破的龙马溪组页岩相比,下寒武统牛蹄塘组具有更大的沉积厚度与更广泛的分布面积,是我国页岩气勘探开发亟待突破的另一重点层系。为此,利用研究区牛蹄塘组岩心岩石力学实验、阵列声波测井、矿物组分和裂缝发育程度等资料,运用弹性参数法与脆性矿物含量法对牛蹄塘组页岩脆性特征与主控因素进行评价与分析。研究表明:牛蹄塘组页岩脆性与以石英为主的脆性矿物含量间并非呈单一正相关关系。页岩脆性与可压裂性受控于页岩的脆性矿物含量、TOC含量、热演化程度(成岩阶段)和天然裂缝发育程度。由于石英与TOC含量具有正相关性,当TOC含量小于6.5%时,牛蹄塘组页岩脆性与石英和TOC含量呈正相关关系;当TOC含量大于6.5%时,TOC对塑性贡献速率大于石英对脆性贡献速率,页岩脆性随石英与TOC含量的增加出现降低趋势。此外,岩心裂缝发育程度与页岩岩石力学脆性特征相关性较好,在过高TOC含量层段页岩脆性较低,岩心裂缝发育程度较差。对于中国南方海相页岩脆性评价,应结合不同地区、不同层位的实际地质条件进行多因素综合评价,以优选出最佳钻井与压裂层段。     

柴北缘石炭系克鲁克组泥页岩岩相特征与沉积环境分析

柴北缘石炭系克鲁克组发育了一套厚层富有机质细粒沉积岩,是研究区页岩气勘探的主力层系。克鲁克组泥页岩形成于陆表海沉积环境,与深海富硅质泥页岩和湖相富碳酸盐泥页岩具有显著差异,目前研究程度相对较低,因此对其开展岩相与沉积环境研究具有十分重要的沉积学与油气地质学意义。通过野外露头和岩心观察,薄片鉴定、X射线衍射分析等技术,以区分标志明显、易于识别为主要原则,综合矿物组成、沉积构造、化石组合及其他混入物等因素,将柴北缘石炭系克鲁克组泥页岩划分出10种主要岩相类型,分别指示不同的沉积微环境。其中,煤岩、水平层理碳质黏土岩、透镜状层理粉砂质黏土岩、波状层理黏土质粉砂岩、脉状层理粉砂岩均属于潮坪沉积;富含菱铁矿结核的块状黏土岩为潟湖沉积;块状泥灰岩和块状生屑灰岩属碳酸盐台地沉积;而含介壳粉砂型泥岩和介壳型泥岩则属于潟湖与局限台地之间的过渡沉积,具有原地混积的特点。由于陆表海平缓的古坡脚,致使区内沉积体系受短期海平面升降变化影响显著,随滨线快速迁移,不同沉积环境的泥页岩在垂向上频繁叠置,交互出现,可总结出3种主要的岩相组合类型,分别形成于局限台地相潟湖相潮坪相组合,局限台地相潟湖相组合和局限台地相生物碎屑浅滩相组合。在泥页岩的岩相类型、特征、沉积环境及垂向演化序列研究的基础上,最终建立了陆表海泥页岩沉积模式。     

四川盆地及周缘下古生界五峰组龙马溪组页岩岩相分类

基于涪陵焦石坝地区页岩气高产工业气流的推动,四川盆地及其周缘下古生界五峰组龙马溪组页岩已经成为了中国页岩气研究的重点,至今已取得大量相关研究成果,这进一步推动了页岩气研究工作的深入。但作为页岩及页岩气研究的基础--页岩岩相分类这个问题却一直存在明显争议,为此本文全面梳理了国内外页岩岩相分类方案及相关研究,有机结合了国内五峰组龙马溪组页岩的研究和勘探实例,确定了页岩岩相分类的两个核心指标(石英百分含量、纹层发育程度),构建了五峰组龙马溪组页岩岩相的分类流程,建立了9种不同类型的页岩岩相：(1)贫硅不平行纹层页岩;(2)中硅不平行纹层页岩;(3)富硅不平行纹层页岩;(4)贫硅平行纹层页岩;(5)中硅平行纹层页岩;(6)富硅平行纹层页岩;(7)贫硅不明显纹层页岩;(8)中硅不明显纹层页岩;(9)富硅不明显纹层页岩。在系统的页岩岩相分类基础上进一步提出了四川盆地及周缘进行页岩气勘探最有利层段的页岩岩相的三高特征：高石英含量、高TOC含量及高压裂性。     

上扬子下寒武统龙王庙组沉积模式与油气勘探方向

在黔东湘西一带,龙王庙组中上部发育大规模、连续分布的浅滩和藻礁以及多种浅水成因的重力流沉积,表明龙王庙组沉积中、晚期上扬子碳酸盐岩台地初具镶边台地沉积模式特征。受古地理和古气候控制,潮坪—泻湖—局限台地相带宽广;龙王庙组沉积中、晚期上扬子海域发生区域性海退,泻湖以及咸化泻湖规模扩大,台地边缘礁滩快速向上增长并向东迁移,斜坡带上发育多种重力流沉积。叠合于加里东期古隆起之上的龙王庙组台内滩,以及巨厚膏盐岩成因的盐构造上下的圈闭都具有良好的油气勘探潜力。     

鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩元素地球化学特征及沉积古环境恢复

目前关于牛蹄塘组页岩沉积古环境及其对有机质富集影响的认识尚显不足。为此,基于总有机碳（TOC）含量测定、XRD矿物组分分析、沉积地球化学分析等方法,以鄂西地区X井和Y井牛蹄塘组页岩为研究对象,揭示了页岩的沉积古环境,并探究了其对页岩有机质富集的影响。研究结果表明牛蹄塘组牛二段下部为富有机质层段,石英含量最高。牛一段页岩的Ca、P富集显著,牛二段以及牛三段页岩的Ca、Fe富集显著,其中牛二段页岩中的氧化还原敏感元素Mo、U富集程度最高。牛蹄塘组页岩无明显的Eu异常,轻稀土元素（LREE）比重稀土元素（HREE）更加富集。硅质页岩沉积于高的古生产力、较低的碎屑输入以及缺氧的底水环境;钙质页岩沉积于较高的古生产力、相对较低的碎屑输入以及贫氧—氧化的底水环境;而黏土质页岩和硅质—黏土质页岩沉积于较低的古生产力、较高的碎屑输入以及氧化的底水环境。此外,Ba_bio、Si_bio、U/Th、C_org/P_tot、Al、Ti/Al等古环境指标在垂向上的变化表明牛蹄塘组从沉积的早期到晚期,水深逐渐变浅,水动力条件变强,沉积底水的氧含量逐渐增加,表层水体的古生产力逐渐降低。缺氧的底水条件是控制牛蹄塘组富有机质页岩发育的关键因素。     

川南下志留统龙马溪组页岩岩相表征

页岩岩相表征是页岩气地质评价和选层、选区的基础性研究工作。本文以露头和钻井资料为基础,依据岩矿、薄片、地化和测井资料,建立了海相页岩岩相划分方法,对川南上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组主要岩相进行了精细表征,并形成4点认识：(1)应用岩石矿物三端员法+沉积微相划分页岩岩相类型及其组合,是开展海相页岩岩相表征的有效方法;(2)川南五峰组龙马溪组页岩发育6种岩相类型和3种典型岩相组合,其中硅质页岩和钙质硅质混合页岩是(半)深水环境的特有岩相,黏土质页岩和黏土质钙质混合页岩是半深水浅水环境的主要岩相,黏土质硅质混合页岩是浅水深水环境下的共有岩相;(3)随着水体由深变浅和水动力条件逐渐增强以及陆源物质输入量增大,不同成因岩相组合的页岩矿物成分、基质组构、古生物和有机质富集程度、测井响应等基本特征均发生重大变化;(4)受海平面变化控制,主力产层为深水陆棚沉积的硅质页岩、钙质硅质混合页岩和黏土质硅质混合页岩组合,产层顶板为半深水浅水陆棚沉积的黏土质页岩、黏土质硅质混合页岩和黏土质钙质混合页岩组合;前者因富含硅质和有机质,具有良好的脆性和物性,是形成页岩气产层的优质岩相;后者因富含黏土和贫有机质,脆性和渗透性差,是形成页岩气藏区域封盖层的优质岩相;两者自下而上构成良好的自封自储型储盖组合。     

下扬子皖南宣泾地区二叠系海相页岩特征及其沉积环境

为评价下扬子地区二叠系海相页岩层段页岩气勘探潜力,以皖南宣泾地区3口钻井岩心为例,通过岩心照片、薄片、X射线衍射、总有机碳等测试来分析页岩特征及其沉积环境.结果显示宣泾地区孤峰组中上部为富有机质层段,银屏组为贫有机质层段;宣泾东南地区大隆组中下部为高-富有机质层段,西北地区中上部为富有机质层段.孤峰组早期随着构造沉降和...     

Shale Lithofacies and Sedimentary Environment of the Third Member, Shahejie Formation, Zhanhua Sag, Eastern China

Researches into shale lithofacies, their sedimentary environments and relationship benefit understanding both of sedimentary cycle division and unconventional hydrocarbon exploration in lacustrine basins. Based on a 100~300-m-thick dark shale, mudstone and limestone encountered in the lower third member of the Eocene Shahejie Formation (Es3l member) in Zhanhua Sag, Bohai Bay Basin, eastern China, routine core analysis, thin sectioning, scanning electron microscopy (SEM), mineralogical and geochemical measurements were used to understand detailed facies characterization and paleoclimate in the member. This Es3l shale sediment includes three sedimentary cycles (C3, C2 and C1), from bottom to top, with complex sedimentary characters and spatial distribution. In terms of the composition, texture, bedding and thickness, six lithofacies are recognized in this succession. Some geochemical parameters, such as trace elements (Sr/Ba, Na/Al, V/Ni, V/(V + Ni), U/Th), carbon and oxygen isotopes (δ18O, δ13C), and total organic carbon content (TOC) indicate that the shales were deposited in a deep to semi-deep lake, with the water column being salty, stratified, enclosed and reductive. During cycles C3 and C2 of the middle-lower sections, the climate was arid, and the water was salty and stratified. Laminated and laminar mudstone–limestone was deposited with moderate organic matter (average TOC 1.8%) and good reservoir quality (average porosity 6.5%), which can be regarded as favorable reservoir. During the C1 cycle, a large amount of organic matter was input from outside the basin and this led to high productivity with a more humid climate. Massive calcareous mudstone was deposited, and this is characterized by high TOC (average 3.6%) and moderate porosity (average 4%), and provides favorable source rocks.     

上扬子地区下寒武统海相富有机质页岩形成环境与主控因素分析

对上扬子地区下寒武统富有机质页岩发育主控因素的研究是进行该区页岩气勘探有利区预测的基础问题之一。通过对上扬子地区下寒武统黑色页岩典型露头剖面样品特征的分析,运用岩石、矿物、有机质特点、特征元素等指标对该区海相富有机质页岩在早寒武世时的古环境进行恢复,建立上扬子地区下寒武统海相富有机质页岩沉积环境判别综合表,认为该套黑色页岩在早寒武世是典型的缺氧环境。上扬子地区下寒武统富有机质页岩的发育是古构造、古气候和古海平面变化、古洋流及海底热液活动等因素综合作用的结果。建立了上扬子地区古海平面上升―上升洋流―热液活动―水体分层―缺氧环境的页岩发育模式,指出海底热液活动和上升洋流促进生物体的勃发,为富有机质页岩形成提供物质基础;海平面上升和上升洋流不仅造成水体分层,而且共同影响富有机质页岩的分布范围。     

海南儋州长坡组油页岩矿沉积特征及形成环境

长坡油页岩矿区位于海南岛的北部,是北部湾盆地南部坳陷的一个次级单元。区内沉积盖层主要为新近系的陆相和海相地层。长坡组地层自上而下按岩性分为5段,油页岩主要赋存在第四段中,与褐煤互层产出。油页岩矿层产状平缓,构造简单,按产出位置分为上、中、下3层。通过对油页岩矿沉积特征及形成环境研究,表明油页岩形成于气候温暖湿润陆相湖泊沼泽相环境。     

黔中隆起及周缘下寒武统牛蹄塘组页岩气勘探前景

文章基于黔中隆起及周缘地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩的野外露头,并与周边钻井资料类比,通过野外地质观测、样品显微薄片等多项实验测试,以地层沉积、岩石学、有机地球化学和泥页岩含气性等为重点,对其下寒武统牛蹄塘组页岩气形成的成藏条件与勘探前景进行了分析。结果表明黔中隆起及其周缘地区下寒武统牛蹄塘组主要发育以盆地相—深水陆棚沉积环境控制的富有机质泥页岩,富有机质泥页岩厚度大(80~160 m),有机质丰度高(平均TOC含量3.63%),有机质类型好(Ⅰ-Ⅱ1型),热演化程度高成熟―过成熟(Ro1.55%),石英等脆性矿物含量丰富(平均46%),泥页岩中发育微米至纳米级微孔隙和微裂缝,且有较好的保存条件,有利于页岩气的形成与富集,具有较好的勘探前景。     

湘西北HY1井下寒武统牛蹄塘组页岩储层可压性评价

为系统深入研究湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层可压裂性,以HY1井为依托,通过密集取心采样、实验测试分析、测井综合解释等多种方法手段,系统分析了牛蹄塘组页岩储层有机地球化学特征、储集物性、裂缝发育特征、脆性矿物组成、岩石力学性质,进而探讨了牛蹄塘组富有机质页岩可压裂性.结果表明:HY1井牛蹄塘组有机碳含量高(0.25...     

黑龙江省依兰盆地古近系达连河组油页岩沉积特征

达连河油页岩含矿区位于黑龙江省依兰地区,该区是一个半地堑式断陷盆地。古近系达连河组为一个完整的三级层序,油页岩形成于水进体系域和高水位体系域发育时期。油页岩沉积相类型为半深湖相沉积,与泥炭沼泽相煤层伴生,为煤层的顶板,含油率为3.75%~8.37%,有较高的开采价值。煤层顶部发育的巨厚湖相劣质油页岩,分布广,层位稳定,含油率<3.5%。研究区油页岩成因类型为混合型和腐殖型。根据油页岩工业划分标准,达连河油页岩属于中灰分、低含油率的油页岩。     

湘西下寒武统牛蹄塘组地球化学特征及其对沉积-构造环境的响应

为深入探讨湘西地区下寒武统牛蹄塘组黑色岩系沉积-构造环境,对三岔剖面黑色岩系进行了详细采样测试,并重点分析了主量、微量及稀土元素地球化学特征。研究结果表明,牛蹄塘组黑色岩系不仅有机碳含量高,而且相比于北美页岩更富集V、Ni、Cr等微量元素。δ~(13)C_(org)及微量元素判别指标V/(V+Ni)、V/Cr、Ni/Co、δU、Ce/La、Ce_(anom)等特征的变化均反映牛蹄塘组沉积期水体属缺氧还原的浅水环境,且Mo/TOC与U_(EF)-Mo_(EF)协同模式表明沉积区当时为一局限海盆环境。稀土元素(REE)中轻稀土相对重稀土富集,且北美页岩标准化分布模式呈近水平略微左倾状,结合元素比值特征和La/YbCe/Yb、La/Yb-ΣREE图解,牛蹄塘组黑色岩系的母岩以长英质岩石为主,但沉积过程也受到海底热液作用影响。同时,根据δCe、δEu的特征与K_2O/Na_2O-SiO_2图解,认为沉积区在早寒武世为被动大陆边缘构造背景。     

Depositional Environment and Lithofacies Analyses of Eocene Lacustrine Shale in the Bohai Bay Basin: Insights from Mineralogy and Elemental Geochemistry

The effect of various depositional parameters including paleoclimate, paleosalinity and provenance, on the depositional mechanism of lacustrine shale is very important in reconstructing the depositional environment. The classification of shale lithofacies and the interpretation of shale depositional environment are key features used in shale oil and gas exploration and development activity. The lower 3^rd member of the Eocene Shahejie Formation(Es₃^x shale) was sel...