鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩储层特征及其脆性评价

依据鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩X射线衍射全岩分析、X射线衍射黏土矿物分析、物性分析、含气性测试和地球物理测井等资料,对区内页岩储层发育特征和页岩脆性特征进行了研究和综合评价。结果表明:宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩依次主要由石英、黏土矿物、长石、白云石、方解石、黄铁矿等组成;具有自底部“高硅、低黏土”页岩向上过渡为“低硅、高黏土”页岩的发育特征。页岩孔隙度主要为1.01%~1.77%,平均1.29%,渗透率主要为0.001×10-3~0.843×10-3 μm2,平均0.234×10-3 μm2,属于低孔特低渗储层;五峰组-龙马溪组下部页岩含气量普遍大于1 m3/t,厚度可达20 m。脆性矿物含量法脆性分析结果显示,页岩脆性指数分布于39.6%~89.6%之间,平均55.4%,其中底部10 m厚的页岩脆性指数均大于60%,利于储层压裂改造后形成复杂的裂缝网络系统。弹性参数法脆性分析结果显示,五峰组-龙马溪组页岩杨氏模量主要为25.2~67.5 GPa,平均38.9 GPa;泊松比主要为0.177~0.327,平均0.297;脆性指数主要介于8.5%~97.3%之间,平均33.2%;其中底部13 m厚的页岩具有典型高杨氏模量、低泊松比和高脆性指数的特征。页岩脆性综合评价结果表明,五峰组-龙马溪组底部9 m厚的页岩发育相对最优杨氏模量和泊松比条件,脆性属于中-高等程度,造缝能力强,可压裂性好。将页岩段划分为4类可改造储层,其中底部2 714.4~2 723.4 m段页岩具有泊松比相对最小、含气性最好、脆性最优和有机质含量高等特征,构成研究区最优改造层段。      

焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩孔隙结构特征及其主控因素

孔隙结构是评价页岩储气能力、渗流能力以及是否具有商业开采价值的关键。以重庆焦石坝JY1井五峰组-龙马溪组底部富有机质页岩为研究对象,选取了15块页岩样品开展了有机碳含量、X射线衍射、压汞、氦气孔隙度测定,低温氮吸附、氩离子抛光电镜观察,并结合沥青反射率测定、天然气碳同位素等资料表征页岩孔隙体积、大小和分布特征;从外部和内部两方面探讨了孔隙结构的主要控制因素。研究表明:①JY1井五峰组-龙马溪组页岩孔隙类型主要为无机孔(黏土矿物晶间孔、粒间孔和粒内孔)、有机质孔和微裂缝;②压汞和吸附实验显示页岩孔隙结构相对较复杂,以孔径小于50nm的孔隙为主,微孔提供了大部分的比表面积(约占65%),中孔提供了大部分的比孔容(约占57%),且以四面开放的平行板状孔隙为主,兼有多种其他形态的孔隙;③自白垩纪以来的多次挤压抬升剥蚀过程中,构造应力或温压的变化可能形成了大量微裂缝,沉积环境的差异制约了富有机质页岩发育的厚度、分布以及有机碳的富集程度;④相关性分析表明,微孔、中孔的比表面积和比孔容与有机碳质量分数关系密切,其中中孔体积和微孔的比表面积表现最明显;黏土矿物和石英质量分数对孔隙结构的影响呈现此消彼长的效果;当R_o<3.0%时,微孔和中孔的比表面积、比孔容与R_o值呈弱的负相关,反之呈现增大趋势,这与过高热演化阶段,生气速率变慢反而制约了纳米级孔隙发育,导致微孔数量减少有关。      

中扬子地区上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩纵向非均质性及主控因素

中扬子地区上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩在纵向上具有较强的非均质性, 影响着页岩储层含气性以及后期的可压裂性。本研究综合测井曲线、钻井岩心、薄片观察、有机碳测试、X衍射矿物测试以及主微量元素测试, 在建立研究区页岩等时地层层序格架的基础上, 剖析该套页岩在有机质丰度、矿物组分、页岩岩相等方面的非均质性特征, 结合恢复的古气候和古环境信息, 揭示控制非均质性的主控因素。研究结果表明: 五峰组-龙马溪组一段页岩识别出2个三级层序, 其中五峰组划分出海侵体系域(TST1)和高位体系域(HST), 龙马溪组一段划分出海侵体系域(TST2)和早期高位体系域(EHST)。海侵期页岩硅质含量高, 黏土含量较低, 有机碳含量高, 主要发育硅质页岩相和含黏土硅质页岩相; 早期高位域期, 页岩发育粉砂质条带和透镜状层理, 黏土含量较高, 有机碳含量较低, 主要发育含硅黏土质页岩相。古气候指标(CIA、Rb/Sr)、古生产力指标(Cu/Al、P/Al)、氧化还原条件指标(Mo_EF、U_EF)以及陆源输入(Ti)指标在垂向上的变化表明研究区在海侵期具有较高古生产力, 缺氧的沉积环境、低陆源输入以及相对干燥寒冷的气候条件, 而高位体系域期, 研究区表现为古生产力较低、弱还原-氧化的沉积环境、高陆源输入以及相对温暖潮湿的气候条件。火山活动、底流作用、古气候、古生产力、氧化还原条件以及陆源输入是研究区五峰组-龙马溪一段页岩纵向非均质性的主控因素。最后通过与上扬子地区页岩层段参数对比, 发现研究区主要具有埋藏深度较深、富机质页岩层段明显偏薄、含气量偏低, 脆性矿物含量偏多等特征。      

鄂西宜昌地区五峰—龙马溪组古环境演化及其对页岩储层的影响

鄂西宜昌地区夷陵区块五峰—龙马溪组获重大页岩气发现。以研究区夷地1井为研究对象,根据总有机碳(TOC)质量分数、主微量元素、扫描电镜等测试,分析五峰—龙马溪组页岩沉积环境特征及其页岩气地质意义。结果表明：五峰组和龙马溪组下段TOC质量分数平均大于2.00%,为富有机质页岩,相对富集Si、Ca、Vr、Co、Ni、Zn、Mo、Ba和U。五峰—龙马溪组属于强滞留环境,五峰组和龙马溪组下段主要沉积于底水缺氧铁化环境,古生产力较高,是有机质富集的主要原因。鲁丹阶向埃隆阶过渡期,广西运动导致的构造剧烈抬升,底水氧化,洋流上涌较弱,导致水体贫营养化,是笔石带由LM5转变为LM6的主要原因。富有机质页岩特别是龙马溪组下段储层物性较好,含气量高。与川东南礁石坝区块相比,五峰—龙马溪组富有机质页岩厚度较薄(10～20 m),总含气量较低,TOC质量分数较高,且受黄陵刚性基底保护构造改造弱,在研究区北东靠近秦岭洋方向,具备较好的页岩气勘探潜力。该结果对鄂西宜昌地区页岩气勘探开发具有指导意义。     

川渝鄂地区龙马溪组页岩沉积环境及储集特征

根据8条野外油气地质基干剖面调查、测井资料、岩心观察,以及薄片分析、X线衍射和扫描电镜等,分析川渝鄂地区龙马溪组黑色页岩沉积环境、分布规律及储集空间特征。结果表明:早志留世龙马溪组为受古隆起围限的浅海深水沉积的古地理格局,主要为深水陆棚相、浅海陆棚相、潮坪潟湖相沉积环境。优质黑色页岩主要发育于陆棚相,厚度为20~120m,呈北东向展布。龙马溪组页岩段黏土矿物质量分数分布在18.80%~30.19%之间,平均为26.50%,以伊/蒙混层为主,对CH4吸附性强。泥页岩孔隙度分布在0.47%~16.50%之间,平均为4.57%,渗透率为(0.004~0.917)×10~(-3)μm~2,页岩储集空间主要包括微孔隙和微裂缝2种类型,有机质孔最为发育,与含气量呈正相关关系。该结果为川渝鄂地区页岩气勘探和开发提供依据。     

渝东南盆缘转换带五峰组-龙马溪组常压页岩气保存条件评价

四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩广泛发育,页岩气资源丰富,盆地内五峰组-龙马溪组页岩气已获得大规模商业突破。渝东南盆缘转换带处于构造变形强烈区域,相对于盆内五峰组-龙马溪组页岩气富集过程,需要对保存条件的评价提出更高的要求。为此,针对渝东南盆缘转换带复杂的构造格局,通过对构造演化、抬升剥蚀、断裂发育、构造样式、顶底板条件、地层压力等多因素叠合分析,开展了保存条件的研究。结果表明,盆缘转换带抬升剥蚀严重,断裂发育,形成了一系列残留构造样式;距离剥蚀边界、大断层近的区域内,五峰组-龙马溪组均有天然气逸散的情况,地层压力系数普遍小于1.2;桑拓坪向斜、武隆向斜大断裂发育较少,五峰组-龙马溪组在远离剥蚀区具有良好的页岩气保存条件。因此后期抬升剥蚀和断裂发育是天然气散失后常压形成的主要原因;尽管由盆内向盆外地层压力系数由超压转变为常压,但构造形成了窄陡残留背斜、宽缓残留向斜和残留斜坡的页岩气保存形式。最后建立了渝东南盆缘转换带常压页岩气保存条件的评价标准,划分了3类有利目标区。     

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色岩系笔石赋存特征与堆积模式

在总结前人研究的基础上,综合岩石矿物、地球化学等分析测试资料对宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色页岩层系中笔石的赋存状态及其沉积环境进行了深入研究。结果显示:五峰组-龙马溪组黑色页岩中笔石的赋存状态存在显著差异,笔石的丰度由下至上呈现由高到低的变化趋势,硅质炭质页岩中的笔石丰度最高,以杂乱堆积为主,部分可见弱定向排列特征;灰绿色泥岩与黑色硅质页岩中笔石丰度低,以碎片为主,且硅质页岩中的笔石碎片细小。笔石的分异度在纵向上也呈现出规律性变化,赫南特阶笔石分异度最低,埃隆阶与凯迪阶对应的笔石分异度高。综合研究表明,不同笔石赋存状态所对应的有机碳质量分数w(TOC)、围岩性质、氧化还原条件、古海洋环境与水动力条件均有所差异:高笔石丰度的页岩往往对应着较高的w(TOC);石英质量分数在40%~60%的黑色页岩中笔石最为发育;笔石在弱氧化和还原环境中均能保存,但还原环境更有利于笔石的大规模富集;纵向上笔石丰度与分异度变化均受到了古环境的显著影响, 赫南特冰期造成了笔石的大量死亡和分异度的显著降低;笔石的大量混杂堆积显示悬浮沉积是主要的沉积作用方式,而定向排列的笔石应是深水底流作用的结果。基于上述页岩中笔石赋存状态差异及其沉积地质指示,深入分析了不同笔石赋存状态的沉积环境并建立了五峰组-龙马溪组沉积期的笔石堆积模式。      

四川盆地长宁构造地区龙马溪组页岩孔隙结构及其分形特征

以四川盆地长宁构造地区古生界下志留统龙马溪组页岩为例,利用低压氮气吸附测试手段和分形法理论,分析了页岩的孔隙结构参数及分形维数,结合有机质含量和矿物组成分析,研究了页岩孔隙结构特征及其分形特征的影响因素。结果表明:龙马溪组页岩孔隙结构复杂,孔隙主要以两端开口的圆筒状孔、墨水瓶状孔等开放性孔为主,孔径主要在1~10nm之间,孔径主峰位于1.86nm附近;页岩平均孔径在1.807~4.343nm之间,与w(TOC)、石英含量呈负相关,与黏土矿物含量呈正相关,其中w(TOC)对其影响显著;页岩总孔容在0.010 76~0.025 04cm3/g之间,比表面积在5.416~25.958m2/g之间,页岩总孔容、比表面积与w(TOC)、石英含量呈正相关,与黏土矿物、碳酸盐含量呈负相关;页岩具有双重分形特征,大孔隙分形维数D₁为2.091 8~2.653 7,小孔隙分形维数D₂为2.724 8~2.857 5,说明大孔隙结构的复杂程度大于小孔隙;页岩孔隙的分形维数与比表面积和总孔容呈正相关,而与平均孔径呈负相关;与w(TOC)、石英含量呈正相关,与黏土矿物、碳酸盐含量呈负相关,其中w(TOC)、石英和黏土矿物含量对页岩孔隙结构复杂性影响较大。      

龙马溪组层状页岩微观非均质性及力学各向异性特征

层状页岩的微观非均质性及力学各向异性对研究井壁稳定以及水力裂缝扩展形态具有重要意义。为了向页岩优化钻井、压裂工艺参数提供一定的理论和试验依据,对沿不同角度取心的页岩试样开展单轴压缩实验,配合场发射扫描电镜、原子力显微镜观测实验和波速测试等,研究龙马溪组层状页岩微观非均质性及力学各向异性特征,并讨论这些物理力学特征对水力裂缝形态的影响规律。结果表明:受层理面的影响,龙马溪组页岩呈现出较强的微观非均质性和宏观力学各向异性特征。具体的,微观孔隙结构特征方面,随着观测方向与层理方向之间夹角β的增大,微观孔隙结构的发育程度逐渐增加,说明气体的储集和空间呈增加趋势;宏观力学特征方面,单轴压缩条件下,随着加载方向与层理方向间夹角θ的增加,页岩试样的破坏模式从贯穿层理面的张拉破坏,先转变为剪切破坏,再变为劈裂-剪切混合破坏;龙马溪组层状页岩的单轴抗压强度、泊松比随着θ的增加呈现出先减小后增大的"U"形各向异性模式,弹性模量、横纵波速则逐渐减小,胶结程度较弱的页岩层理面会先于基质体发生破坏,进而显著影响岩石整体的力学性质;页岩微观非均质性及力学各向异性特征在一定程度上影响压裂过程中水力裂缝的扩展行为,以及停泵后压裂液的渗流路径。研究结果可为页岩压裂工艺参数优选提供一定依据。      

渝东石柱地区龙马溪组页岩纤维状脉体成因

渝东石柱地区志留系龙马溪组页岩地层发育特殊的纤维状方解石脉体。为揭示其流体来源及形成机理，结合岩石学及地球化学特征等开展系统分析。研究表明，纤维状方解石脉（FCV）以顺层或近平行层面充填于黑色粉砂质页岩和泥质粉砂岩微裂缝中，脉体宽0.1~4.0 cm、横向延伸一般为0.5~8.0 m。纤维状方解石晶体以柱状、纤维状垂直裂缝壁生长为主，多与石英共生产出。晶体表面洁净，局部见方解石压力影、机械双晶及晶体间锯齿状晶界。阴极发光下纤维状方解石呈暗红色-橘红色；碳-氧同位素分析表明δ13C_PDB略偏负、δ18O_PDB负异常明显（δ13C_PDB、δ18O_PDB平均值分别为-1.549‰及-12.654‰），指示其形成过程中受温度升高影响明显；流体包裹体均一温度平均值为159.5℃。结合区域构造-热演化史分析，结果表明石柱地区龙马溪组FCV形成流体具造山带同构造期超高压有机流体性质特征，为中-晚三叠世印支期同构造作用驱动深部流体叠加生烃超高压释放导致水力压裂所致，裂缝的开启导致孔隙流体的过饱和及纤维状方解石的快速沉淀。      

四川盆地周缘五峰组-龙马溪组黑色页岩微孔特征

下古生界上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组黑色页岩是中国页岩气勘探领域的重要层位,其中的微孔类型多样。将五峰组-龙马溪组黑色页岩微孔划分为粒间格架孔、黏土片间孔、粒缘孔、表生溶孔、莓球状黄铁矿粒内晶间孔、黏土粒内孔、成岩溶孔、有机质孔以及微裂隙9类,并讨论了各类微孔特征和成因,认为沉积阶段主要发育黏土片间孔、黏土粒内孔以及莓球状黄铁矿粒内晶间孔,成岩阶段主要发育微裂隙、有机质孔、成岩溶孔、粒缘孔以及粒间格架孔,表生阶段主要发育表生溶孔。研究认为最具油气意义的是有机质孔和黏土片间孔。      

塔中—巴楚地区东河砂岩储层发育特征及其主控因素

东河砂岩是一套优质储集层和富油层,也是塔里木盆地重要勘探目的层系.以砂岩储层特征为基础,观察研究区岩心、镜下薄片,研究沉积相在空间分布规律.结果表明:研究区东河砂岩经历压实、石英次生加大、碳酸盐胶结和溶解等多种成岩作用,压实和胶结作用为导致孔隙度下降的主要因素;溶解作用对储层空间形成起建设性作用.塔中—巴楚地区东河砂岩储层特征差异明显,塔中地区储层物性较好,为中高孔中高渗储层,目前处于中成岩阶段AⅠ亚期;巴楚地区储层物性较差,为低孔低渗储层,目前处于中成岩阶段AⅡ亚期.研究区东河砂岩储层发育的主控因素为沉积环境和成岩作用,优质储层主要分布于颗粒成分较纯、泥质含量较低的前滨相及上临滨亚相地区.     

巴什托油气田石炭系巴楚组碳酸盐岩储层特征及控制因素

根据薄片鉴定、扫描电镜观察、压汞实验、物性参数测定,结合岩心、测井资料对储层进行精细描述,分析巴什托油气田石炭系巴楚组碳酸盐岩储层特征及主控因素。结果表明:巴楚组为碳酸盐台地沉积,主要发育局限台地和蒸发台地两种亚相,巴楚组上段生屑灰岩段为巴什托石炭系油藏主要储层,岩石类型以泥晶云岩、粉晶云岩等碳酸盐岩为主;储集空间类型主要有孔隙、孔洞、裂缝三大类,其中白云岩段为细喉、中孔—中渗孔隙型储层,灰岩段为微细喉、低孔—低渗裂缝型储层。储层发育受多种因素影响,沉积相是储层发育的物质基础,优质储集相带集中在白云岩段的局限台地云坪、灰云坪微相中;溶蚀作用、白云石化作用形成大量次生溶孔,改善白云岩段储层储集性能;构造作用产生的裂缝为溶蚀作用提供渗流通道,提高储层渗透性。研究结果为巴什托碳酸盐岩储层勘探提供指导。     

川东北元坝西部须家河组致密砂岩裂缝发育特征及控制因素

川东北元坝西部上三叠统须家河组受晚期构造活动影响小,裂缝发育程度较中东部低,前人对其重视不够,裂缝发育控制因素不清楚。通过岩心观察、薄片鉴定、测井解释、裂缝充填物包裹体分析等多种技术手段,对元坝西部须家河组致密砂岩裂缝发育特征及控制因素开展了系统研究,明确了裂缝类型和特征参数,建立了裂缝发育模式。结果表明：(1)元坝西部须家河组以低角度剪切缝和成岩收缩缝为主;须三段裂缝多为方解石充填,须二段裂缝以泥质充填为主。(2)元坝西部须家河组裂缝可划分为3期,分别对应晚侏罗世、早白垩世晚期和晚喜山期,前2期裂缝全充填-半充填,第三期未充填。(3)研究区裂缝发育程度受地层变形强度、至断裂距离、单层砂岩厚度和砂岩类型的控制。九龙山背斜枢纽部位和东南翼地层曲率较大部位以褶皱相关裂缝为主,在东南翼断裂附近以断层相关裂缝为主,2类裂缝区为开发评价有利区。须三段砾岩区发育由砾缘缝和穿砾平缝组合而成的、开度小、未充填的网状缝,须二段石英砂岩发育沿层理破裂的低角度剪切缝及微裂缝,也是元坝西部须家河组气藏下一步开发评价需关注的有利区。     

松辽盆地民东地区差异成藏及主控因素

民东地区是吉林油田低渗油藏效益储量提交的重点区块,成藏条件、成藏过程和成藏特征认识不充分。以新民油田350口开发井、民东地区82口探井、评价井和长春岭气田30口探井资料为基础,根据成藏条件评价和成藏过程解剖,揭示民东地区的油气差异成藏特征和主控因素,并进行现场实践。结果表明:新民、民东和长春岭地区油气来源具有差异性,造成沿江一带差异成藏;研究区成藏经历"沿源断裂垂向倒灌—沿断砂输导体侧向长距离运移—沿断裂垂向运移—构造脊圈闭聚集"的过程。断裂控制油气的运聚、成藏及分布,圈闭条件不足是造成油气过路的主因,它们与供烃条件共同耦合,造成新民、民东、长春岭地区在含油气程度上的差异。复查T29、T24老井试油及3处剩余出油点,对完善民东地区及沿江一带的成藏规律具有指导意义。     

玉北地区奥陶系碳酸盐岩风化壳岩溶储层特征及其主控因素

利用测井解释数据、岩心及薄片观察结果,分析塔里木盆地玉北地区奥陶系碳酸盐岩风化壳岩溶储层特征、分布规律及其主控因素。结果表明:玉北地区奥陶系碳酸盐岩主要发育加里东中期和海西早期风化壳岩溶,鹰山组是风化壳岩溶最为发育的地层。储层垂向分布于水平潜流带高角度溶缝、半充填的溶蚀孔洞、粒间溶孔和晶间溶孔,以及垂直渗流带半充填的高角度溶缝和中小型溶蚀孔洞;储层平面分布于岩溶高地和岩溶斜坡古地貌单元,发育滑塌堆积物、溶洞、溶孔和溶缝等储集空间。研究区裂缝发育,与溶蚀孔洞相互沟通,明显改善碳酸盐岩储层的渗透性能。加里东中期—海西早期构造运动导致的地层长期暴露剥蚀、断裂活动和裂缝发育是风化壳岩溶储层形成的主要原因,东部断裂带鹰山组碳酸盐岩为勘探首选目标。     

雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组页岩裂缝发育特征及主控因素

要:基于雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组页岩地表露头、岩心、薄片和扫描电镜下天然裂缝特征参数的观察与统计,并借助相应样品的实验测试数据,对牛蹄塘组页岩裂缝的发育特征与主控因素进行了深入分析,并探讨了裂缝发育与含气性之间的关系。结果表明:研究区牛蹄塘组页岩宏观裂缝以构造缝为主,成岩缝次之,构造缝包括高、中角度剪切缝,低角度滑脱缝及少量张裂缝,主要为6期形成,其中第1期高角度剪切缝最为发育,裂缝优势方位为NWW向、NNW-近SN向与NE向。微裂缝主要为层间缝和顺层缝。岩心宏观裂缝多被充填,后期裂缝的充填程度低于前期裂缝。裂缝的发育受构造作用、岩性和矿物组分、岩层厚度、有机碳含量、成岩作用及异常流体高压等多种因素影响,其中构造应力与构造部位是裂缝发育的主要控制因素,区域构造应力决定了裂缝的性质与整体发育特征,局部构造应力与构造部位使裂缝的分布具有差异性,应力相对集中且变化梯度大、地层变形强烈的构造部位更易形成裂缝。此外,页岩在脆性矿物含量高、单层厚度小、成岩阶段晚、有机碳含量高、存在异常高流体压力时,裂缝更发育。研究区牛蹄塘组天然裂缝的发育及伴生的大量微裂缝有效改善了页岩的储渗性能,对提高含气量起重要作用。