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。     

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区山西组山2 3亚段海陆过渡相页岩岩相与沉积环境变化

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区二叠系山西组山₂ 3亚段海陆过渡相页岩是未来非常规油气勘探的重点目标,通过野外露头观察、岩心描述、薄片鉴定,结合全岩衍射、特征微量元素测试等手段,划分出硅质页岩相、硅质黏土质页岩相、钙质硅质(或硅质钙质)页岩相、黏土质页岩相4种页岩岩相类型。岩石学特征、地球化学指标表明,山₂ 3亚段继承了太原组沉积晚期地形平缓的陆表海格局,大规模海侵导致本区在山₂ 3沉积早期快速演化为海湾环境,沉积环境由氧化转为还原,水体盐度接近正常海水,有机质保存有利,形成了该亚段下部富有机质页岩相,其中钙质硅质(或硅质钙质)页岩相是相对优质的富有机质页岩岩相,具有高有机质含量、高脆性矿物含量、低黏土含量的特点,为页岩气开发有利层段。进入山₂ 3沉积晚期,区内逐渐演化为障壁岛沉积体系,在潟湖、滨岸沼泽环境中发育硅质黏土质页岩相、黏土质页岩相,虽多次受海侵影响,但海水影响程度总体上逐渐减弱,水体盐度呈降低趋势,沉积环境趋于氧化,有机质的保存条件变差,导致有机质含量总体偏低,同时脆性矿物含量偏少,不利于勘探开发。      

中上扬子地区下志留统沉积演化与页岩气勘探方向*

通过录井、测井、地震、野外剖面与岩心资料的深入剖析, 探讨中上扬子地区下志留统页岩段的沉积相与总有机碳的关系, 预测页岩气有利勘探区。中上扬子地区下志留统龙马溪组为一套20～268 m厚的黑色页岩夹灰绿色泥质粉砂岩沉积, 在等时框架内自下而上可识别出2个三级层序即SQ1与SQ2, 它们分布稳定、可对比性好。下部层序(SQ1) 的海侵体系域(TST)发育一套有利于页岩气形成的富有机质页岩, 此时期呈现出“北面向次深海敞开、东西南三面受古陆围限、陆棚广布”的沉积格局, 深水陆棚相广泛发育, 面积为255000 km², 平均厚度35 m。受海平面下降的影响, 从下部层序至上部层序水体变浅, 岩相从深水陆棚相黑色页岩向中-浅水陆棚相沙纹层理粉砂质页岩转变。岩相的发育受海平面升降、古陆、海底地形、物源供给等因素的影响, 岩相类型有碳质或硅质或钙质页岩、纹层状页岩、生物扰动粉砂质页岩、沙纹层理的粉砂质页岩、块状砂岩或介壳灰岩薄夹层5类。研究表明, 沉积相对富有机质页岩的形成具有内在的控制作用, 高TOC含量页岩发育于深水陆棚相、中陆棚相和潟湖相中。目前, 已有多口井在龙马溪组页岩获得工业气流, 揭示了该区良好的页岩气勘探前景;综合分析认为涪陵-赤水-仁怀、威远-长宁、鄂西-渝东为中上扬子地区下志留统页岩气勘探的主要方向和有利目标区。     

黔北镇远牛蹄塘组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系

通过矿物组分、主量元素、微量元素、碳氧同位素等特征,分析了黔北地区镇远县ZX井牛蹄塘组黑色页岩的岩相类型和不同岩相页岩的沉积环境及其与有机质富集间的关系。结果表明,牛蹄塘组下段以硅质页岩为主,TOC含量4. 96%~10. 10%;上段以富泥硅质页岩为主,TOC含量1. 43%~9. 04%。下段硅质页岩沉积于水流停滞的深水陆棚环境,沉积古水体为贫氧的还原状态;上段富泥硅质页岩沉积时期,仍为贫氧的还原环境,但水体滞留程度、还原性较下段硅质页岩沉积期弱。贫氧的还原环境是影响牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的主要因素,热液作用和陆源碎屑对牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的影响较小。     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育"钙质页岩+含碳泥质灰岩",有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系*

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育“钙质页岩+含碳泥质灰岩”,有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

盐源地区古生界页岩气地质条件分析

为了进一步探索我国西南地区的页岩气资源潜力,中国地质调查局成都中心对盐源地区开展公益性页岩气基础地质调查。在系统的地质调查和沉积学、石油地质学研究的基础上,对盐源地区进行页岩气地质条件分析。发现盐源地区早古生代发育志留系龙马溪组和泥盆系坡脚组两套富有机质页岩层系。志留系龙马溪组以碳质硅质泥页岩和碳质粉砂质泥页岩为主,以富有机质、硅质含量高、笔石发育为主要特征,发育于深水陆棚环境中。泥盆系坡脚组以含钙质碳质泥岩和钙质碳质粉砂质泥岩为主,以富有机质、黏土含量高、竹节石发育为主要特征,主要发育于潟湖环境中。两套富有机质页岩层系均具有有机质含量高,沉积厚度大,热演化程度高,脆性指数较高,低孔低渗的特征。盐源地区发育大量宽缓向斜,具备较好的页岩气保存条件。在志留系稗子田组和泥盆系坡脚组的勘探获得了油气显示,表明盐源地区页岩气具备良好的勘探潜力,研究成果为区域油气勘探评价提供借鉴与参考。     

中国海相页岩岩相精细划分及测井预测:以四川盆地南部威远地区龙马溪组为例

开展海相页岩岩相精细划分及预测研究对页岩气勘探开发层位选择具有重要意义。本文基于页岩储层品质及压裂品质两个要素,提出以TOC含量、矿物组成为基础的"两步法"页岩岩相划分方案。在岩心观察描述的基础上,利用岩石薄片分析、X全岩衍射分析及TOC含量测量等资料,以川南威远地区龙马溪组页岩为例,开展了页岩岩相划分,分析了不同岩相的属性差异。结合测井资料,根据概率神经网络原理,建立了页岩岩相预测模型,开展了该地区单井岩相预测,揭示了威远地区龙马溪组页岩岩相组合及分布特征:(1)威远地区龙马溪组发育11种岩相类型,其中5种富有机质页岩岩相,6种贫有机质岩相;(2)富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相及富有机质硅质-碳酸盐质页岩相因具有高TOC含量和高脆性特征,保证了页岩良好的生气能力及可压裂性,为最有利岩相类型;(3)有利岩相组合主要分布在龙马溪组底部,平面上自威远地区北西向南东方向,组合厚度增大,组合类型变化。北西部W1井,以富有机质硅质页岩岩相与富有机质碳酸盐质-硅质页岩相组合为主,厚20m;往南东至W2井,以富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相、富有机质硅质-碳酸盐质页岩相夹薄层状富有机质黏土质页岩相为主,厚30m;至南东部W4井,为富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相、富有机质硅质-碳酸盐质页岩相夹厚层状富有机质黏土质页岩相组合,厚35m。     

滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段页岩岩相与沉积环境

滇黔北坳陷为南方海相地层的有利研究区域,发育多套海相页岩。上奥陶统五峰组与下志留统龙马溪组地层,尤其是五峰组-龙马溪组下段页岩作为优质烃源岩而备受重视。通过岩芯观察、薄片鉴定、X衍射分析及微量元素地球化学指标判识,对其进行页岩岩相划分与沉积环境分析。结果显示:滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段地层共划分出六种页岩岩相:硅质页岩、黏土质页岩、钙质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩、钙质硅质混合页岩,其中硅质页岩和黏土质页岩的TOC含量明显高于其余四种岩相。V/（V+Ni）、V/Cr、Ni/Co和U/Th指标指示五峰组-龙马溪组下段总体处于低能、滞留、局限条件,与深水陆棚环境匹配,Mo元素含量与四川盆地均值相当。五峰早期与龙马溪早期海侵的发生形成了以深水陆棚占主导的沉积格局,低能、滞留、局限的厌氧环境与快速海侵是有机质富集与保存的重要条件。     

黔西北下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件与有利勘探区预测

以野外露头调查、老井复查和岩心样品测试等为基础,通过现场解吸实验和等温吸附模拟的含气性分析,认为黔西北下寒武统牛蹄塘组岩性主要为深水陆棚黑色碳质页岩和浅水陆棚粉砂质页岩,其中富有机质页岩段为牛蹄塘组底部的碳质页岩。页岩沉积厚度大(大于39m)、分布稳定。有机质类型主要为Ⅰ型干酪根,有机碳含量较高(富有机质页岩段平均大于5%),有机质热演化程度处于高—过成熟阶段;页岩储层中微裂缝、微孔隙发育,具较好的孔隙度(平均5.14%)和渗透率(0.011 4×10-3μm2),含气量大(平均1.3 m3/t),具有良好的气资源潜力。预测金沙—息烽以及仁怀两个地区为页岩气勘探有利区。     

渝东南-黔北地区赫南特期冰川事件的沉积响应

奥陶纪末的赫南特期爆发全球冰川事件,渝东南-黔北地区赫南特期沉积的观音桥组,从岩相、古生物组合、古环境等方面表现出该地区对赫南特期冰川事件的响应。通过对观音桥组沉积特征的分析,发现其主要分为3类:一类为颗粒灰岩,细分为泥晶生屑砂屑灰岩和亮晶鲕粒灰岩、亮晶砂屑灰岩等,含珊瑚等化石,代表了中高能量的浅滩环境;一类主要为粉砂质灰岩、粉砂质泥灰岩组合,含腕足类及三叶虫动物群,沉积环境为潮坪。这两类是近岸沉积,主要受相对海平面下降的影响。另一类为形成于浅海陆棚环境的混合岩相,包括泥灰岩与钙质泥岩组合、粉砂质泥岩与泥质粉砂岩组合及含炭泥灰岩;生物包括三叶虫、笔石及腕足等,尤其是标志性冷水型Hirnantia动物群的短暂繁盛,表明其受海水温度变凉的影响较大。潮坪靠近黔中古陆分布,局部发育浅滩,远离古陆变为浅海陆棚环境。总体上,观音桥组沉积环境比五峰组与龙马溪组黑色笔石相页岩的缺氧滞留深水陆棚环境更浅、相对海平面及水温更低,是赫南特期冰川事件直接影响的结果。     

东营凹陷细粒混积岩发育环境及其岩相组合:以沙四上亚段泥页岩细粒沉积为例

为了进行陆相断陷湖盆泥页岩细粒混积岩有利岩相预测,以指导页岩油气有利目标优选,综合运用岩心、薄片、全岩衍射、元素、古生物等资料,系统进行了东营凹陷沙四上亚段泥页岩细粒混积岩沉积环境恢复、岩相精细表征,揭示了沉积环境对岩相及其组合、分布的控制作用.研究表明,东营凹陷沙四上亚段泥页岩细粒混积岩沉积期整体上表现为气候由半湿润向湿润转化,自下而上显示碎屑物源输入量在增加、水体水深加大、盐度降低、还原性减弱的过程;有序复杂多变的沉积环境一定程度上控制了泥页岩细粒混积岩沉积组构复杂性,进而控制了细粒混积岩相的多样性、组合和分布规律性.建立基于“岩石组分、沉积构造、灰质结构和有机质丰度”四端元划分方案,将东营凹陷沙四上亚段泥页岩细粒混积岩划分为20类,实现了复杂细粒混积岩岩相划分;半湿润少物源条件下,浅湖强还原盐水环境主要发育膏盐、含有机质层状膏质泥岩和含有机质层状泥质灰（云）岩相组合,半深湖强还原咸水环境主要发育富有机质纹层状微晶泥质灰岩和富有机质纹层状灰质泥岩频繁互层岩相组合,半深湖强还原半咸水环境主要发育富有机质水平泥晶纹层泥质灰岩和富有机质纹层灰质泥岩频繁互层岩相组合,深湖还原半咸水环境主要发育富有机质层状泥质灰岩夹富有机质层状灰质泥岩相组合;湿润多物源条件下,深湖强还原半咸水环境主要发育富有机质层状泥质灰岩和富有机质层状灰质泥岩频繁互层岩相组合,深湖还原半咸水环境主要发育富有机质层状灰质泥岩夹富有机质层状泥质灰岩相组合.      

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。     

沉积环境对页岩气储层的控制作用——以渝东北地区五峰组-龙马溪组为例

以"沉积控相,相控储层"为研究思路,基于野外露头剖面实测与室内实验测试,以及前人的研究成果,探讨渝东北地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组沉积环境对页岩气储层的控制作用。研究表明,渝东北地区五峰组-龙马溪组富有机质泥页岩主要发育于滞留浅海陆棚相中,沉积中心页岩厚度可达70~80m,有机碳含量(TOC)最高可达7.56%,平均3.09%。静水缺氧还原沉积环境岩石类型主要以富含有机质的含碳质含粉砂泥(页)岩、含碳质含硅质泥(页)岩、含硅质泥(页)岩、含碳质泥(页)岩、含粉砂泥(页)岩及硅质泥(页)岩为主。页岩矿物成分以石英(平均达62.76%)和黏土矿物(平均达22.61%)为主。缺氧还原环境下沉积的大量黄铁矿形成的黄铁矿晶间孔、黏土矿物层间微孔隙、有机质生烃形成的微孔隙以及脆性矿物控制形成的微裂缝为页岩气提供了良好的储集空间。沉积环境控制的储层发育特征的研究可为页岩展布、有机质丰度、储集空间及其之后有利区评价等研究提供基础。