黔北下古生界烃源层系特征与页岩气成藏初探

为详细查明黔北及邻区牛蹄塘组、五峰组—龙马溪组烃源层系分布规律及有机地球化学特征,进行了详细的野外地质调查,结合前人已有研究成果分析表明,牛蹄塘组烃源层系分布受控于早寒武世沉积洼陷或裂陷槽,黔北地区发育两个生烃洼陷,分别位于在大方—黔西—清镇及桐梓—绥阳—湄潭以东地区,烃源岩(TOC1.0%)厚度80~110 m,黔北牛蹄塘组平均有机碳1.36%~10.01%,有机碳同位素-34.90‰~-28.19‰,Ⅰ型有机质,Ro为1.77%~4.53%。五峰组—龙马溪组烃源岩厚度大于20 m区域主要分布于桐梓—仁怀—椒园—下水以北区域,平均有机碳3.0%~5.0%,有机碳同位素-31.92‰~28.97‰,Ⅰ-Ⅱ1型有机质,Ro为1.73%~2.38%。综合分析表明五峰组—龙马溪组页岩气受控于富有机质页岩的分布及一定的保存条件,具有中等埋藏深度的正向构造及宽缓的向斜区是五峰组—龙马溪组页岩气勘探的有利区域。牛蹄塘组页岩气成藏受控于烃源岩层系厚度,震旦系晚期古岩溶发育部位、灯影组岩石物性的好坏、牛蹄塘组页理缝及保存条件等因素,黔西坳陷若干背斜牛蹄塘组烃源岩厚度大于80 m,埋藏深度为1500~2000 m,背斜两翼地层产状平缓,断裂普遍不发育,具有一定的保存条件,为牛蹄塘组页岩气勘探的有利目标区。     

川东南—鄂西渝东地区下古生界页岩气勘探前景

中上扬子地台发育2套重要的海相深灰色—黑色页岩,分别为下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组,主要由富含黄铁矿、有机质或生物化石的黑色炭质页岩组成,厚度大、分布广。牛蹄塘组页岩有机质演化程度高、埋藏相对较深、钻井无天然气显示; 龙马溪组页岩有机质演化程度相对中等、埋藏深度适度、钻井天然气显示丰度高,特别是志留系其它粉砂岩层段可产工业性气流。因此,下志留统页岩更有利于研究区页岩气的勘探和开发,更加适合作为中国南方页岩气战略先导区的重点目标勘探层位。总体上,两套页岩在川东南—鄂西渝东地区出露范围广,有利于针对页岩展开相关研究,特别是背斜和向斜的翼部区是页岩气勘探最为有利的地区。     

中扬子地区下古生界海相泥-页岩含气勘探远景

利用中扬子区下古生界页岩的野外露头地质剖面、有机地球化学分析数据和钻井显示资料,分析中扬子下古生界页岩气资源勘探远景。研究表明,中扬子区下古生界海相泥-页岩主要以下寒武统水井沱组(或牛蹄塘组)和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为主。上述2套泥质岩和页岩有机质含量丰富、有机质类型好、热演化程度高,多数已达到成熟—过成熟阶段,是有效页岩气气源岩。中扬子区自加里东以来经历了多期构造运动、构造隆升和挤压作用,改善了页岩储层的储集性能,提高页岩气聚集量。湘鄂西区和江汉平原区南部下寒武统泥-页岩可作为有利页岩气勘探选区,而鄂西渝东区钻井揭示志留系见工业性气流,表明该区志留系页岩气潜力较大。     

川东南-鄂西渝东地区下古生界页岩气勘探前景

中上扬子地台发育2套重要的海相深灰色-黑色页岩,分别为下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组,主要由富含黄铁矿、有机质或生物化石的黑色炭质页岩组成,厚度大、分布广.牛蹄塘组页岩有机质演化程度高、埋藏相对较深、钻井无天然气显示;龙马溪组页岩有机质演化程度相对中等、埋藏深度适度、钻井天然气显示丰度高,特别是志留系其它粉砂岩层段可产工业性气流.因此,下志留统页岩更有利于研究区页岩气的勘探和开发,更加适合作为中国南方页岩气战略先导区的重点目标勘探层位.总体上,两套页岩在川东南-鄂西渝东地区出露范围广,有利于针对页岩展开相关研究,特别是背斜和向斜的翼部区是页岩气勘探最为有利的地区.     

中扬子地区下古生界海相泥-页岩含气勘探远景

利用中扬子区下古生界页岩的野外露头地质剖面、有机地球化学分析数据和钻井显示资料,分析中扬子下古生界页岩气资源勘探远景.研究表明,中扬子区下古生界海相泥-页岩主要以下寒武统水井沱组(或牛蹄塘组)和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组为主.上述2套泥质岩和页岩有机质含量丰富、有机质类型好、热演化程度高,多数已达到成熟-过成熟阶段.是有效页岩气气源岩.中扬子区自加里东以来经历了多期构造运动、构造隆升和挤压作用,改善了页岩储层的储集性能,提高页岩气聚集量.湘鄂西区和江汉平原区南部下寒武统泥-页岩可作为有利页岩气勘探选区,而鄂西渝东区钻井揭示志留系见工业性气流,表明该区志留系页岩气潜力较大.     

南方复杂地区页岩气差异富集机理及其关键技术

针对我国南方海相富有机质页岩时空非均质强、热演化程度高、构造演化历史复杂、页岩气具差异富集和保存条件多样等特点,采用多学科方法对南方五峰组-龙马溪组海相页岩气区进行精细解剖,形成了针对南方复杂地区海相高过成熟页岩气评价参数表征的多项关键技术.研究结果显示富泥硅质页岩和富泥/硅混合质页岩是五峰组-龙马溪组的优质岩相;页岩中孔和宏孔提供了主要的孔体积,微-纳米孔隙结构特征受页岩组分及其孔隙发育程度双重控制;页岩气富集演化具二高、三复杂特点（古温度高,热演化程度高,温压演化复杂,页岩气赋存方式复杂及保存条件复杂）.研究中所提出的页岩岩相表征和优选技术、多尺度储集空间全息表征技术、海相页岩复杂演化改造过程表征技术、初步形成的甜点评价参数体系表征方法可有效地应用于南方五峰组-龙马溪组海相页岩气评价.研究成果可为南方页岩气基础地质调查工程提供技术支撑.      

海相页岩有机质石墨化特征研究:以渝东南地区牛蹄塘组为例

我国南方上扬子地区广泛发育上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组2套烃源岩,为近年来的页岩气勘探事业提供了坚实的物质保障。四川盆地及周缘牛蹄塘组具有富有机质页岩厚度大、TOC丰度高、岩石脆性较好等特点,整体具备页岩气发育的有利条件,但其含气性明显不及上部的五峰组-龙马溪组。从渝东南地区YY1井牛蹄塘组的极低电阻率测井响应入手,基于干岩样岩电实验、全岩X射线衍射定量分析等测试成果的分析初步认为:在测井曲线和岩电数据中出现的极低电阻率值是由高演化有机质中的高导矿物——石墨引起;石墨为生烃进入高温生气阶段的标志性产物之一,预示着有机质炭化程度达到区域高值。另外,通过对比牛蹄塘组和五峰组-龙马溪组的电性参数、地球化学数据与测井曲线可知,YY1井牛蹄塘组富有机质泥页岩层已发生石墨化,其生气能力、基质孔隙发育等方面均不及上部五峰组-龙马溪组,属于研究区页岩气勘探相对不利层位;此外,电阻率测井可作为页岩气勘探前期预判的重要指标之一,极低电阻率可指示对应层位有机质演化成熟度过高,含气性和生烃能力欠佳,不利于后期页岩气的勘探开发。     

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。     

川东南地区五峰组-龙马溪组页岩气富集与高产控制因素

中美页岩气地质和地表条件的对比分析表明,中国南方海相页岩与北美典型页岩的主要评价指标相近,是页岩气勘探的主攻层系。其中,四川盆地及周缘地区是有利勘探地区。中国石油化工股份有限公司2006年以来,经历6年的研究与勘探探索,2012年在四川盆地涪陵焦石坝地区龙马溪组页岩气获得重大突破,发现了涪陵页岩气田,取得了中国页岩气的首个商业发现。五峰组-龙马溪组页岩气富集与高产的地质因素包括原始沉积条件和后期保存条件,台内坳陷控制优质页岩的形成分布,页岩厚度大、有机质含量高是页岩气选区的首要评价指标。保存条件影响页岩气的富集程度,四川盆地内部总体保存条件较好,有三叠系膏盐岩分布的地区保存条件好,页岩气层段压力系数高,页岩气富集程度高。在选区评价中,原始沉积条件和后期保存条件均有利的地区是页岩气勘探的有利区。通过对典型探井五峰组-龙马溪组页岩气富集条件的分析表明,有机质提供了页岩气富集的物质基础,有机质孔是页岩气富集的主要储集空间,层理(缝)是页岩气水平渗流的高效通道,高硅质含量具有良好的可压性,高压力系数指示页岩气富集程度高。有机质、有机质孔、层理(缝)、硅质含量和压力系数等表征页岩气富集与高产的5种关键参数具有成因联系和统计相关的特征,纵向上又具有"五性一体"的分布特征,从而决定了五峰组-龙马溪组下部富含有机质的优质页岩层段既可以富集页岩气,又有利于页岩气的开发,是开发页岩气的主要层段和水平井轨迹的关键目标层。     

湖北当阳复向斜北部页岩气地质评价与有利区优选

以露头、钻井、地震等资料为基础,对湖北当阳复向斜北部上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气成藏条件和勘探潜力展开评价。研究表明,当阳复向斜五峰组—龙马溪组具备良好的页岩气成藏地质条件:五峰组—龙马溪组沉积期以深水陆棚沉积环境为主,页岩广泛发育,优质页岩层厚度约50 m;有机质类型为Ⅱ_2型,有机碳含量一般大于2%,有机质成熟度R_o在3.0%左右,已进入过成熟阶段;页岩中的矿物以石英和黏土为主,有利于后期压裂改造和吸附气的大量富集;储层具有低孔特低渗特征;当阳复向斜构造简单,区域上盖层连续分布,保存条件较好。通过地质评价和资源量计算,当阳复向斜页岩气资源量较为丰富,优选巡检—溪前向斜带和龙坪—肖堰—栗溪背斜带为页岩气勘探有利区。     

武陵山复杂构造区古生界海相油气实现重大突破

在对武陵山复杂构造带主要残留向斜油气地质条件调查的基础上,通过油气成藏主要参数的对比,提出了注重沉积与构造保存的选区评价思路,优选了安场向斜有利区并布署实施安页1井钻探工程。该井二叠系栖霞组油气显示活跃,含气层厚147 m;在志留系石牛栏组钻遇多个高压气层,首次在南方该层系海相灰岩获得高产天然气流,并见到少量稠油;在上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组钻获高含气黑色页岩近20 m,达到了页岩气商业勘探的标准,进一步扩大了我国南方页岩气商业勘探范围;在奥陶系宝塔组钻遇高压气层,首次在南方该层系获得天然气发现。     

渝东南地区下古生界富有机质页岩有机岩石学特征

渝东南下古生界主要发育牛蹄塘组和五峰-龙马溪组两套富有机质页岩:五峰-龙马溪组岩心样品显微组分总含量TMC值为0.6%~1.2%,牛蹄塘组岩样TMC值为0.7%~2.2%。页岩富氢显微组分主要为腐泥组和壳质组,其中矿物沥青基质、藻类体和壳屑体是下古生界页岩主要生烃组分,对油气生成贡献最大渝东南下古生界富有机质页岩热演化程度处于过成熟—极高过成熟阶段,等效镜质体反射率(VR_O)为2.25%~5.18%。本文应用全岩有机岩石学分析技术,系统研究了2套页岩的显微组分组成、分布特征、主要组分对生烃的贡献以及有机质热演化程度,希望为该区页岩气的勘探与开发提供进一步的证据支持。     

贵州正安奥陶-志留纪之交五峰——龙马溪组黑色页岩的划分与对比北大核心CSCD

近年来我国南方下古生界海相页岩气勘探开发取得重要进展,国土资源部已在黔北地区建立了页岩气综合勘查试验区。根据贵州正安安场向斜安页1井井下奥陶系-志留系之交的五峰组—龙马溪组的笔石划分了笔石带,同时对焦页1井等有良好页岩气产量的井进行了井下地层对比,确定了正安可能成为页岩气储层的五峰组和龙马溪组下部WF2~LM5笔石带序列。同时还对安场向斜的堡上村剖面进行了观察,结果显示,该剖面龙马溪组黑色页岩顶部LM5带的笔石,可作为安页1井黑色页岩层段顶界的参照。     

渝东南地区五峰组－龙马溪组页岩气成藏地质条件与有利区预测

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是四川盆地页岩气勘探的重要层位。通过地层厚度、地层埋深、总有机碳含量、有机质类型、有机质成熟度及储层含气量等参数的综合分析,表明渝东南地区五峰组—龙马溪组具有泥页岩厚度大(40~210m)、地层埋深较浅(4500m)、总有机碳含量较高(TOC一般1.5%)、有机质成熟度高(Ro为1.9%~2.7%)等特点,有机质类型多以Ⅰ型为主,现场解吸含气量在五峰组及龙马溪组中下部具有较好的水平。综合分析认为,五峰组—龙马溪组具有较好的页岩气成藏地质潜力。运用多因素叠加及综合地质分析技术,选取总有机碳含量、热成熟度、地层埋深、地层厚度、地表条件5个参数作为核心评价指标对渝东南地区五峰组—龙马溪组的成藏有利区进行了预测,共预测出Ⅰ类有利区6个,Ⅱ类有利区2个,有利区预测结果与目前已有钻井的含气量水平相一致。最后,提出了"有重点、有先后、分层次"的勘探开发部署建议。     

荆门探区五峰组–龙马溪组页岩储层特征及甜点层段评价

为进一步明确荆门探区五峰组—龙马溪组页岩气资源潜力,优选甜点层段,以X井五峰组–龙马溪组一段页岩为主要研究对象,利用干酪根薄片、X衍射、核磁共振、微纳米CT扫描及地化分析等多种测试手段,结合测井解释成果,从岩石学、有机地球化学、矿物组成、孔隙类型及结构、物性及含气性等方面,系统评价五峰组—龙一段各小层储层特征,以优选甜点层段。结果表明:五峰组—龙一段以硅质页岩为主,主要形成于深水陆棚相还原环境,优质页岩段页岩气品质较高,有机地化特征优越;多手段测试孔隙率与渗透率均具有正相关特征,饱和水页岩核磁共振T2谱可分为2类5型,不同类型T2谱所反映的页岩孔径分布特征具有差异性,孤立孔主要存在于小于2 nm的微孔中,占比非常小;基于储层特征评价,优选出龙一$_1^1$—龙一$_1^2$小层为一类储层,五峰组上段和龙一$_1^3$小层为二类储层,龙一$_1^4$小层为三类储层,富碳高硅页岩段的五峰组上段—龙一$_1^3$小层(厚度约17.7 m)为页岩气甜点层段,研究成果可为荆门探区页岩气勘探开发确定水平井的靶体层段提供参考依据。      

汉南古隆起周缘下寒武统(陕南地1井)发现海相页岩气

正1研究目的(Objective)近几年来随着我国页岩气勘探开发的不断推进,志留系五峰—龙马溪组页岩气在四川盆地已基本实现页岩气商业开发。而寒武系牛蹄塘组是另一套重要页岩层系,但由于构造活动强、整体热演化程度高,目前仅在威远、鄂西、城口等个别地区获得突破和发现。陕南地区寒武系牛蹄塘组页岩围绕汉南古隆起     

中国南方海相页岩气选区关键参数探讨

中国南方海相页岩具有热演化程度高和经历过多期构造运动等特征,基于多个页岩气区块的勘探开发实践,提出了以保存条件为核心、地质评价为重点,兼顾经济评价的页岩气有利区选区思路,筛选出了有机质含量、有机质成熟度和压力系数3项中国南方海相页岩气选区的关键评价指标。有机质含量是页岩气富集成藏的物质基础,在选区时应本着"高中找厚"的原则,即在TOC含量平均较高的页岩层段(系)寻找富有机质页岩连续厚度大的页岩层段;成熟度过高对页岩气的富集成藏有消极的影响,在选区时应本着"高中找低"的原则;压力系数可以直观反映页岩气的保存程度,压力系数越高,表明页岩气的保存程度越好,在选区时应本着"强中找高"的原则,即在强构造的地质背景下寻找压力系数高的区块。以湘西北牛蹄塘组页岩气的实际勘探情况为例,认为湘西北地区牛蹄塘组页岩气具有较好的勘探开发前景,但是成熟度过高和保存条件差(压力系数低)是影响湘西北地区页岩气富集与高产的主要潜在风险。     

四川盆地下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气勘探优选区预测

四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组为盆地内重要的气源岩,在常规气田勘探中发现广泛的油气显示,表明其具有页岩气勘探的良好前景。在页岩气勘探初期,应该先进行优先层段优先区块的深入研究。目前,多名学者对筇竹寺组、龙马溪组的特征和页岩气发育的有利区位做出了预测,但使用方法不完善、不统一,评价指标比较混乱。在系统分析Fort Worth盆地Barnett页岩优选区块特征的基础上,参照美国地质调查局对Barnett页岩的选区原则,结合四川盆地自身的特征,选取页岩层总厚度、TOC、Ro、埋藏深度4个指标确定了2套岩层的页岩气优选区与延展区。研究认为,筇竹寺组有利区与外围延展区均在成都—乐山—资阳—内江为界的区域内部,龙马溪组有利区与外围延展区均在自贡—宜宾一带。     

川滇黔邻区龙马溪组页岩气富集主控因素与勘探方向

中国的页岩气资源评价必须立足于中国主要陆块的地质条件与构造演化特点之上,对于不同层系、不同地区的页岩气选区评价,也必须抓住关键因素。川滇黔邻区的五峰组-龙马溪组富有机质页岩发育,但保存条件较渝东南地区更为复杂。印支期以来,该区经历了多期次构造应力场转换,断裂、褶皱发育,因此,建立针对性的页岩气选区评价参数体系是该区页岩气勘探走出困局的当务之急。本文在分析该区已有页岩气钻井成效的基础上,立足于扬子海相层系页岩气勘探应是基于保存条件的"连续型甜点区"的选区评价基本思路,结合前人研究成果,系统梳理出一套评价指标体系。该体系涵盖5大因素(区域盖层、直接盖层、底板条件、页岩层自身条件、构造改造强度)、4个等级、17个选区评价参数。另外,根据已有相关钻井数据,总结提出了5个页岩气层评价表征参数(含气量、孔隙度、电阻率、氮气组分含量和压力系数)。根据该指标体系,对川滇黔邻区的主要构造单元进行了梳理分析,优选出5个有利区,提出了各有利区的首选可能突破点。本研究对复杂构造区页岩气有利区带优选具有一定的指导意义。     

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。