基于多元线性回归分析的页岩气有利区评价新方法——以上扬子地区五峰组—龙马溪组海相页岩为例

本文以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气评价为例,总结了页岩气有利区优选的储层参数、保存参数和压力系数等参数,量化了各关键参数平面分布,运用多元线性回归分析方法计算了参数权重,通过多参数加权叠加公式建立了多元线性回归模型：有利区=-0.317+0.75×埋深+0.285×TOC+0.148×R_O+0.093×孔隙度-0.128×渗透率+0.201×脆性矿物-0.199×压力系数,并开展了定量化优选评价页岩气有利区工作。分析结果表明,各参数权重由大到小排序为：埋深、TOC、脆性矿物和压力系数、R_O、孔隙度、渗透率,代表对含气性的影响作用依次减小。经过量化优选的有利区主要集中于四川盆地内,包括威远-自贡一线、宜宾-泸州-涪陵一线和川东区域为主,盆外的昭通、金沙、道真和黔江区域为相对有利区。该预测评价结果与四川盆地页岩气勘探实际基本相符,有利区表现形式较传统综合地质方法更清晰、直观。     

四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组富有机质页岩沉积演化模式

四川盆地及周缘地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组富有机质页岩是我国页岩气勘探开发的主要层位,厚度20~60 m,该套富有机质页岩的时空展布差异明显。通过对重点剖面及钻井的岩芯观察、笔石生物地层划分、地化及矿物分析,明确了四川盆地及周缘不同地区富有机质页岩的时空展布特征,建立了3种富有机质页岩沉积演化模式:1）长宁-威远"三隆夹二洼"沉积演化模式:长宁地区富有机质页岩主要沉积于WF2-LM5,威远地区为LM1-LM8,隆起区域富有机质页岩沉积受到不利影响。2）黔渝地区的"渐进式"沉积演化模式:该区域呈现越靠近盆地内部,富有机质页岩沉积结束的时间越晚的趋势,焦石坝区域是富有机质页岩的沉积中心,其他区域厚度相对较薄。3）川东北地区的"稳定抬升型"沉积演化模式:位于盆地中心的巫溪2井区域的富有机质页岩厚度大,沉积持续时间长（WF2-LM9）,盆地边缘区域富有机质页岩厚度明显变薄,区域呈现整体抬升趋势,随时间推移,富有机质页岩沉积范围越来越小。总体而言,富有机质页岩的沉积主要受广西运动的影响,富有机质页岩沉积中心有逐渐向北迁移的趋势,埃隆阶后仅威远和巫溪区域沉积富有机质页岩。研究成果对该地区页岩地层的精细对比具有重要的指导意义。     

正安地区五峰组—龙马溪组页岩储层特征及控制因素

四川盆地以东的复杂构造变形带拥有巨大的页岩气资源潜力,但目前勘探开发不足。为了支撑复杂构造变形带的页岩气勘探开发,针对复杂构造变形带内正安地区五峰组-龙马溪组页岩钻井岩心,开展了矿物学、有机地球化学、岩石学分析测试,探讨了页岩储层特征及主控因素。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层石英质量分数高达60%～80%,以硅质页岩为主,脆性程度高。石英主要是无机成因,包括原生碎屑石英沉积和黏土矿物转化而成的次生石英。原生碎屑石英、层状黏土颗粒的压实脆裂增大了孔隙空间,但次生石英的沉淀、充填减小了矿物颗粒间的骨架孔隙。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层总w(TOC)高达5.8%,有机质中无定形腐泥组大于80%,沥青反射率介于2.6%～3.1%,有机质热解而成的有机孔显著增大了孔隙度,但有机孔隙后期遭受构造挤压变形,多坍塌成狭长的多边形。     

湘鄂西地区五峰—龙马溪组页岩地层与沉积特征

以湘鄂西及周缘地区晚奥陶世至早志留世沉积的泥页岩为研究对象,本文通过钻井取心测井、野外观察和分析化验等资料,分析了研究区五峰-龙马溪组页岩的发育和沉积特征.结果表明,湘鄂西地区页岩普遍厚40-60 m,纵向上可划分为三亚段,九小层,其中1亚段对应底部①-⑤小层,为高伽马值(GR),低密度,高有机质丰度的页岩段,以灰黑色—黑色硅质-炭质页岩为主,湘鄂西古隆起及周缘①-⑤小层页岩段有不同程度的缺失.页岩纵向上发育深水硅质陆棚、深水砂质陆棚、深水混积陆棚和深水泥质陆棚4种沉积微相,其中①-⑤小层页岩段对应深水硅质陆棚微相,为缺氧的强还原沉积环境,沉积了富含笔石、黄铁矿的富硅、富碳页岩,其硅质多为自生成因,对应焦石坝目前的主力产气页岩段.     

南川地区南页1井五峰组—龙马溪组页岩特征与生物地层

南川区块为国内首个页岩气招拍挂区块,生产实践表明该区具有较大的页岩气勘探开发潜力。为了进一步分析南川地区五峰组―龙马溪组页岩气成藏条件,对该区岩芯资料较全的南页1井开展了系统的笔石鉴定和笔石带划分对比,建立了从凯迪阶的Dicellograptus complexus带(WF2带)至埃隆阶上部的Lituigraptus convolutus带(LM7带)连续的生物地层序列。同时利用薄片、有机地化、全岩X衍射、氩离子抛光扫描电镜等分析测试资料和测井资料,对五峰组―龙马溪组下部优质页岩段进行了精细岩石地层划分,发现①-③小层为深水陆棚亚相细粒沉积,富有机质纹层和含有机质纹层发育,海水富营养,古生物繁盛,有机质富集程度高,有机成因硅质含量高,储层物性好,页岩气成藏物质基础和富集条件优于④-⑤小层,是页岩气勘探开发甜点段。与威202井和宁211井生物地层对比表明,宁211井WF2―LM4带页岩气最富集层段沉积速率最快、厚度最大、页岩气成藏物质基础最好,南页1井、威202井沉积速率较慢、厚度较薄、页岩气成藏物质基础略差。     

上扬子地区五峰组-龙马溪组页岩层序地层及演化模式

学者们在页岩层序划分与构成等方面还存在较大分歧;其次,现有研究中针对页岩非均质性在层序格架内的变化特征及成因规律方面亦有不足.五峰组-龙马溪组页岩是上扬子地区重要的页岩气勘探层位之一,通过钻井岩心、露头剖面、常规测井、能谱测井和地球化学参数等资料,对上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色页岩层序地层学进行了定量分析.在五峰组-龙马溪组识别出3个三级层序,其中五峰组为一个三级层序,进一步划分出海侵体系域（五峰组下部黑色页岩）和高位体系域（五峰组上部观音桥段）;龙马溪组一段作为一个三级层序,进一步划分出海侵体系域、早期高位和晚期高位体系域;龙马溪组二段和三段为一个三级层序,进一步划分出低位体系域、海侵体系域和高位体系域.以不同体系域为单元分析了五峰组-龙马溪组层序发育与沉积环境特征,揭示了各体系域内古生产力与水体氧化还原条件对有机质富集的控制机理,总结并提出了系统的五峰组-龙马溪组黑色页岩层序地层垂向演化模式.      

四川盆地五峰-龙马溪组页岩成熟度研究

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组海相页岩是四川盆地下古生界主要的烃源岩和页岩气勘探目标,有机质成熟度不仅是油气生成评价的关键,也是页岩品质评价的重要指标之一.下古生界页岩有机质成熟度一直以来是有机岩石学研究的难点与热点问题.由于下古生界缺乏镜质体,先前的研究多是采用沥青反射率转换为等效镜质体反射率的方法,并且由于沥青的局限性和不确定性,使得五峰-龙马溪组页岩的成熟度缺乏统一的认识和系统研究.通过采集四川盆地及其周缘的岩心和露头样品,系统分析了页岩有机显微组分光学反射率特征.结果表明笔石和固体沥青是最主要的两类有机显微组分.根据固体沥青的显微结构形态和光性特征,将固体沥青大体上分为两类:（1）颗粒状-棱角状的充填在孔隙和微裂缝中高反射率焦沥青;（2）以细小不规则表面的有机质颗粒大量分散于粘土矿物基质中的低反射率基质固体沥青.焦沥青与笔石随机反射率均可以表征下古生界页岩有机质成熟度.但焦沥青反射率略低于笔石反射率,并且随着成熟度的增高,笔石反射率的增速大于焦沥青,各向异性也显著增强.相对于固体沥青反射率,笔石随机反射率分布更为集中,更适合作为含笔石页岩有机质成熟度指标.但是笔石反射率与等效镜质体反射率在过成熟阶段的换算关系需要进一步研究.      

四川盆地五峰组—龙马溪组笔石与页岩气关系探讨

前人对笔石的研究主要用于地层划分和沉积环境分析,对笔石与页岩气之间的关系研究甚少。充分利用取心井岩心分析资料、钻井地质资料、实验分析资料和测录井资料,结合不同沉积环境的笔石类型,将JYDA-E井奥陶系五峰组分成4个笔石带(WF1-WF4)、志留系龙马溪组划成6个笔石带(LM1-LM7,LM2缺失),其中WF2-LM4的TOC含量高、有机孔隙发育,属于页岩气有利开发层段。研究发现:笔石的演化和有机质的富集具有相同的沉积环境;笔石的丰度和TOC、有机孔隙度以及气测全烃含量具有正相关关系,笔石的演化对页岩有机质丰度、有机孔的形成具有一定贡献,并在一定程度上影响其含气性,属于页岩气储层评价的一项重要指标。四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气形成和笔石的形成演化存在成因上的关联,这对页岩气储层研究具有借鉴意义。     

海相页岩综合层序地层划分及垂向分布特征 ——以川东南地区五峰组—龙马溪组为例

为探讨海相页岩中层序边界的识别、层序划分以及垂向上的演变特征,并给页岩中标准化层序地层的研究以及页岩气的勘探开发提供参考,以川东南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组黑色富有机质海相页岩为例,综合利用野外剖面、岩芯、岩石薄片、古生物化石、测井、地球化学资料,结合层序地层学理论对海相页岩进行层序界面的识别和层序的划分。研究建立了以岩性界面直观反映物理特征,以测井反映地层叠加样式,以古生物笔石限定时间概念,以地球化学参数TH/U反映氧化还原环境和TOC反映有机质旋回性的海相页岩多参数层序边界识别方法;进而分析了垂向的层序发育特征以及连井层序特征,明确了五峰组—龙马溪组龙一段先后经历了三次较大规模的海侵—海退旋回,划分出3个三级层序和7个体系域;探讨了海退—海侵事件以及冰期气候对相对海平面升降的控制作用,建立了在冰期气候、古陆抬升、上升洋流以及浊流等影响因素下以体系域为单元海侵—海退的海相页岩垂向层序演化模式;体系域SQ1-TST、SQ2-TST以及SQ2-EHST为有机质富集的重点层位,SQ3-TST为次一级的有机质富集层位。     

中国南方五峰组-龙马溪组页岩中笔石与有机质富集关系探讨

中国南方奥陶纪-志留纪之交广泛沉积了以五峰组和龙马溪组为代表的笔石页岩。基于对重庆巫溪地区五峰组-龙马溪组底部页岩段中近400件页岩样品中笔石丰度的统计及100件页岩样品有机碳含量（TOC,%）的分析测试结果,选择其中23件不同笔石丰度与TOC的页岩样品开展页岩中笔石体与围岩（非笔石体部分）TOC的对比实验,并结合能谱分析测试结果,探讨笔石与有机质富集的关系。初步研究认为:①五峰组-龙马溪组页岩中笔石体的C、O等元素含量较高,其TOC明显高于围岩,是页岩有机质的贡献者之一;②五峰组-龙马溪组页岩全岩TOC与笔石丰度及笔石体TOC相关性均较差,而与围岩TOC相关性较好,这指示着页岩中笔石丰度对有机质富集影响较小。     

页岩气资源评价方法及评价参数赋值——以中扬子地区五峰组—龙马溪组为例

页岩气是一种重要的非常规油气资源,其评价方法不同于常规油气资源。以页岩气聚集机理及形成过程为依据,结合中国页岩气勘探开发现状,认为体积法是适合中国现阶段页岩气资源评价的最优方法。结合财政部对页岩气的界定标准及中扬子地区五峰组—龙马溪组泥页岩有机质成熟度、埋深、含气量、保存、地表条件等因素,认为研究区目的层页岩气勘探开发有利区位于出恩施—彭水地区;以体积法计算页岩气资源量的原理为依据,对有利区含气页岩面积、有效页岩厚度、密度等参数采用确定性赋值,其值分别为5174 km2、57 m、2.71 t/m3;并采用条件概率赋值法分别对有机碳含量、总孔隙度、含气饱和度等不确定性参数进行条件概率赋值。最终估算出了有利区内五峰组—龙马溪组页岩气地质资源量为5434.7×108m3。     

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。     

Graptolite‐Derived Organic Matter and Pore Characteristics in the Wufeng‐Longmaxi Black Shale of the Sichuan Basin and its Periphery

A key target of shale gas exploration and production in China is the organic-rich black shale of the Wufeng Formation-Longmaxi Formation in the Sichuan Basin and its periphery. The set of black shale contains abundant graptolites, which are mainly preserved as flattened rhabdosomes with carbonized periderms, is an important organic component of the shale. However, few previous studies had focused on the organic matter (OM) which is derived from graptolite and its pore structure. In particular, the contributions of graptolites to gas generation, storage, and flow have not yet been examined. In this study, focused ion beam-scanning electron microscope (FIB-SEM) was used to investigate the characteristics of the graptolite-derived OM and the micro-nanopores of graptolite periderms. The results suggested that the proportion of OM in the graptolite was between 19.7% and 30.2%, and between 8.9% and 14.4% in the surrounding rock. The total organic carbon (TOC) content of the graptolite was found to be higher than that of the surrounding rock, which indicated that the graptolite played a significant role in the dispersed organic matter. Four types of pores were developed in the graptolite periderm, including organic gas pores, pyrite moulage pores, authigenic quartz moldic pores, and micro-fractures. These well-developed micro-nano pores and fractures had formed an interconnected system within the graptolites which provided storage spaces for shale gas. The stacked layers and large accumulation of graptolites resulted in lamellation fractures openning easily, and provided effective pathways for the gas flow. A few nanoscale gas pores were observed in the graptolite-derived OM, with surface porosity lie in 1.5%–2.4%, and pore diameters of 5–20 nm. The sapropel detritus was determined to be rich in nanometer-sized pores with surface porosity of 3.1%–6.2%, and pore diameters of 20–80 nm. Due to the small amount of hydrocarbon generation of the graptolite, supporting the overlying pressure was difficult, which caused the pores to become compacted or collapsed.     

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。     

云南永善-大关地区五峰-龙马溪组页岩气聚集条件及有利区预测

为深入探讨永善-大关地区五峰-龙马溪组页岩气聚集条件、有利区分布和资源潜力,从页岩空间展布、有机地化特征、储层特征、含气性等多方面进行了全面分析。结果表明：五峰-龙马溪组泥页岩发育于海相浅水-深水陆棚沉积环境,具有埋深适中（1000~3000 m）、厚度大（40~120 m）、有机碳含量适中（1.0%~3.0%）、热演化程度高（>2.5%）的特征,页岩储层主要以脆性矿物为主（石英+长石+碳酸盐岩类矿物占35.8%~92.0%）,微米-纳米级孔缝发育,具备页岩气生成所需的物质基础和储集空间;五峰-龙马溪组页岩具有较强的吸附能力（平均最大吸附气量2.12 m3/t）和较高的含气量（现场解析气量0.5~3.38 m3/t）;以此为基础,采用多因素叠合法优选了页岩气发育有利区,分布在高桥-新场-天宁寺-木杆向斜所围区域,面积480.58 km2,并采用条件概率体积法初步评价了有利区页岩气资源量为1256.4×108 m3,具有一定的页岩气资源潜力。     

下扬子地区奥陶纪页岩气地质条件及远景区优选

由于下扬子地区中奥陶世胡乐组和早奥陶世宁国组是具有页岩气勘探潜力的新层系,进而开展了该区页岩气地质条件分析和远景区优选工作.从胡乐组和宁国组黑色页岩构造及沉积背景入手,利用区域地质调查和钻井资料,分析奥陶纪页岩的地球化学、储层及展布特征.下扬子地区中奥陶世胡乐组和早奥陶世宁国组泥页岩有效厚度大,单层厚普遍>30 m,有机质含量高且热演化程度存在适中区,脆性矿物含量高.下扬子地区奥陶纪页岩具备页岩气形成、富集的地质条件,具有较好的资源潜力,划分出安徽宁国奥陶纪页岩气远景区和浙江淳安—桐庐奥陶纪页岩气远景区.     

中上扬子地区寒武纪第三世—芙蓉世古地理

中上扬子寒武纪第三世—芙蓉世台地相与滩相分布区是中上扬子地区重要的油气勘探目标区。利用野外露头资料、钻井资料和区域地质资料,识别出潮坪相、台地相、台地边缘相、浅海陆棚相和深水盆地相5种沉积相类型。在此基础上,编制了寒武纪第三世—芙蓉世古地理图,并探讨了储盖层的沉积地质条件。(1)第三世,发育大规模潟湖的局限台地广阔分布,西部为混积潮坪,台内及台缘发育滩相沉积。东南缘未形成完整的台缘带,湘西北一带为混积陆棚环境。东南缘向东,碳酸盐沉积物减少。(2)芙蓉世,随着海退的持续,隆起区扩大,深水盆地范围减小。中上扬子地区形成了镶边碳酸盐台地,浅滩沉积大量发育。(3)第三世—芙蓉世,以大套的厚层至块状的白云岩为主、分布广阔的局限台地与开阔台地,发育鲕粒及砂屑浅滩沉积的台地内部及边缘,均是有利的储集层沉积区。第三世广泛发育的潟湖沉积白云岩夹膏质白云岩、白云质膏岩、膏岩和粉砂岩,厚度较大,是中上扬子地区寒武纪重要的盖层沉积区。     

扬子区西南缘奥陶纪末—志留纪初笔石生物地层对比及意义

利用扬子西南缘天全、汉源、甘洛、布拖、金阳、永善、绥江、大关地区五峰组—龙马溪组重点剖面露头点和钻井岩心资料,通过笔石生物地层划分,建立了五峰组—龙马溪组黑色页岩的等时地层格架。通过对比纵横向黑色页岩的TOC含量、沉积厚度、优质页岩厚度等数据变化,探讨笔石带的分布与沉积环境、优质页岩的关系。结果表明,各剖面和钻井中WF2—LM4笔石带优质页岩普遍发育。其中布拖、金阳靠近康滇古陆边缘的地区,LM5笔石带、LM6笔石带岩石地层明显增厚;永善—绥江云永地2井、新地2井、绥江B井等地区,笔石带分布和沉积环境相似,优质页岩沉积上界由LM4笔石带逐步上延至LM6笔石带。五峰组—龙马溪组优质页岩在靠近康滇古陆一侧沉积时限为WF2—LM4及以下笔石带,远离古陆一侧沉积时限呈逐渐变长的趋势。天全大井坪、汉源轿顶山一带WF2—LM5笔石带优质页岩发育,轿顶山地区岩石地层厚度明显减薄,天全大井坪地区明显增厚,受特殊环境影响可能仍具有良好的勘探潜力。研究成果对扬子西南缘页岩气沉积有利区优选提供了依据。     

重庆焦页143-5井五峰组-龙马溪组黑色页岩有机质富集机理

上扬子地区五峰组-龙马溪组黑色岩系是我国南方重要的海相烃源岩,也是目前我国页岩气勘探开发的重要层位之一,前人对其有机质富集因素的综合分析和富集因素之间的关系研究较少.以渝东南武隆地区焦页143-5井为例,对五峰组-龙马溪组下段黑色岩系进行了地层学及古海洋环境的研究,探讨了古气候、火山活动、古海洋生产力和氧化还原特征及其...