鄂西咸丰地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩非均质性特征

页岩非均质性特征对页岩气的聚集、保存以及后期生产压裂等均有重大影响,因此在研究咸地2井五峰组-龙马溪组页岩非均质性特征基础上,分析探讨其对本区页岩气富集的影响。以咸地2井层序识别为基础,从宏观和微观两个方面阐述了本区页岩非均质性的特征。宏观非均质性特征为:砂质条带发育情况和黄铁矿发育情况具有一定的负相关性;页理发育多少与黄铁矿发育含量之间大致呈正相关性、与砂质条带发育情况基本呈现负相关性。砂质条带代表的陆源供给增大、水动力环境增强的沉积环境,不利于黄铁矿以及页理的发育。微观非均质性特征为:TOC含量自下而上为先增加后急剧减少到平稳减少,然后逐渐略微增大;五峰组-龙马溪组脆性矿物海侵体系域较高位体系域发育,石英含量海侵体系域较高位体系域发育,五峰组脆性矿物(石英+长石+碳酸盐+黄铁矿)自下而上含量增大,龙马溪组脆性矿物从下往上总体呈减小趋势,但在龙马溪组中部呈现两个阶段的脆性矿物含量变大过程。石英含量与TOC之间有较好的正相关关系,而与黏土含量的相关性不明显,这种相关性由五峰组-龙马溪组环境所控制。     

四川盆地东部地区下志留统龙马溪组页岩储层特征

四川盆地是中国西南部重要的含油气盆地,在东部和南部地区下志留统龙马溪组页岩广泛发育。在川东南、鄂西渝东地区的勘探井中志留系具有良好的气显示。研究区龙马溪组厚65~516m,底部为一套海侵沉积的富含笔石的黑色页岩,龙马溪组向上和向东砂质和钙质含量增加,演变为浅水陆棚沉积。龙马溪组主要由层状-非层状泥/页岩、白云质粉砂岩、层状钙质泥/页岩、泥质粉砂岩、层状-非层状粉砂质泥/页岩、粉-细粒砂岩、钙质结核、富含有机质非层状页岩8种岩相组成。总有机碳含量(TOC)为0.2%~6.7%。有机质以II型干酪根为主,Ro为2.4%~3.6%。页岩中石英矿物含量在2%~93%,主要呈纹层状或分散状分布,主要为陆源碎屑外源成因。龙马溪组页岩岩心孔隙度为0.58%~0.67%,渗透率为0.01×10^-3μm²~0.93×10^-3μm²。扫描电镜下龙马溪组页岩微孔隙度为2%左右,主要包括晶间孔和粒内孔,孔隙直径为100nm~50μm。页岩储层的形成机理主要为有利矿物组合、成岩作用和有机质热裂解作用。龙马溪组与美国Barnett页岩具有一定差异,主要表现在龙马溪组页岩埋藏较深、热演化程度较高、含气量较低、储层较致密、以陆源成因石英为主。对于评价下志留统龙马溪组页岩气勘探前景而言,今后须重点加强针对龙马溪组底部黑色硅质岩系石英成因、成熟度、埋藏史、含气量等方面的研究,以及进行详细的古地貌和古环境恢复。     

荆门探区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气地化特征

基于荆门地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩的沉积特征和有机地化特征在评价有利生油气层中的重要性,采用有机质丰度、类型、热演化程度对荆门探区的地化特征进行了综合评价,结果表明,荆门五峰组—龙马溪组页岩有机质丰度较高,有机碳(TOC)平均值五峰组为2.9%,龙马溪组为3.51%;有机质类型主要为II型;有机质演化程度整体较高,五峰组平均为2.85%,龙马溪组平均为2.61%,探区南北部较中心页岩品质更优,为有利区。单从页岩有机地球化学特征分析,总体上为好的烃源岩,具有良好的页岩气资源前景。     

黔北道真地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组沉积微相研究

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是我国南方地区页岩气勘探开发的主要目标层系之一,但对其沉积微相的研究较为薄弱.文章以黔北道真地区为例,通过多条野外剖面和钻孔资料对比研究,结果显示上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组整体属于陆棚相,分属深水陆棚、半深水陆棚两个亚相.其中五峰组及龙马溪组下部属于粉砂质碳泥棚微相,龙马溪组中部属...     

黔西北上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气聚集条件分析

根据野外露头地质调查、最新钻井及样品测试等基础资料,以富有机质页岩形成的地质背景及展布特征——页岩气聚集条件—勘探有利区预测为主线,对黔西北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气成藏条件进行分析,并采用综合信息叠合法对黔西北地区有利区进行预测。研究发现,页岩气发育的富有机质页岩段主要位于五峰组和龙马溪组底部,具有分布面积广、厚度大、有机质含量高、有机质类型好等特点,且具有充足的储集空间和运移通道。现场解吸实验表明,该套富有机质页岩具有良好的含气性能。总体分析,该区域与北美典型页岩气盆地具有良好的地质对比性,具有良好的页岩气聚集条件,是页岩气勘探研究以及后期页岩气开发的重要领域。     

四川盆地东南缘下志留统龙马溪组页岩基本特征

下志留统龙马溪组是四川盆地东南缘最为重要的烃源岩和页岩气勘探层位之一.在岩石学研究的基础上,利用岩石热解、色谱-质谱等分析技术,对研究区龙马溪组页岩地球化学特征进行了系统分析.龙马溪组厚为60 ～ 420 m,主要由8种岩性构成:层状-非层状泥/页岩、白云质粉砂岩、层状钙质泥页岩、泥质粉砂岩、层状-非层状粉砂质泥/页岩...     

南大巴山上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组泥岩元素地球化学特征

元素地球化学在沉积环境判别中发挥重要的作用,尤其是沉积物形成时的氧化-还原环境和底层水体状况。本文对南大巴山上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组泥岩开展了元素地球化学分析,结果表明：临湘组Al₂O₃含量高于五峰组,五峰组-龙马溪组向上逐渐增加,TiO₂和Al₂O₃具有相似的特征,二者与TOC呈负相关;氧化-还原敏感元素U、V和Mo较为富集,表明沉积时处于缺氧环境,不同剖面不同层位存在两次强烈富集异常,指示其为硫化环境;稀土元素均表现为轻稀土富集、重稀土亏损,略微右倾的稀土元素配分模式,具有明显Eu负异常,其中五峰组-龙马溪组Ce负异常,缺氧环境,栗子坪少数Eu正异常,可能存在热液活动;氧化-还原敏感元素比值、Mo/TOC及Mo_EF-U_EF的协变模式揭示了南大巴山奥陶纪-志留纪之交主体上处于弱滞留贫氧-中等滞留缺氧的开阔海环境,主要受控于海平面升降变化和沉积时古海底地形,局部受北侧秦岭洋盆内洋流影响。     

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。     

大巴山西段上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组斑脱岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

扬子板块北缘大巴山地区上奥陶统-下志留统地层中斑脱岩较发育。笔者对大巴山西段陕西紫阳麻柳和四川万源皮窝乡上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组剖面的斑脱岩进行采样,开展了高精度锆石U-Pb测年,首次在该地区获得了445.1±3.5Ma和446.1±7.2Ma的锆石U-Pb年龄,限定了五峰组-龙马溪组地层沉积年龄,为扬子板块北缘大巴山地区奥陶系-志留系界线附近火山喷发事件、地层年代学研究提供了依据。本文所获得的年龄数据与秦岭-大别山造山带奥陶纪岩浆弧形成时间同步,略晚于华北克拉通西南缘奥陶系斑脱岩(449.0~465.8Ma),其火山活动可能与古秦岭洋壳向北的俯冲有关,火山凝灰质可能源自沿古秦岭洋盆北缘的火山弧喷发。中奥陶世晚期至早志留世早期,多幕次的高频火山喷发事件影响了当时海洋化学条件、碳循环波动、气候变冷和生物辐射脉动,造成了晚奥陶世末期的冰川启动和生物集群绝灭。     

湘西北地区下志留统龙马溪组页岩矿物成分特征及意义

运用X射线全岩衍射和扫描电镜等技术,对湘西北地区下志留统龙马溪组的页岩矿物组成进行了定性和定量分析。龙马溪组页岩主要矿物成分是石英(48.1%)、黏土矿物(34.0%)和长石(11.5%),且含有少量方解石、白云石和黄铁矿等;黏土矿物呈伊利石、有序的伊/蒙混层和少量绿泥石以及微量高岭石的组合特征,其中伊利石和伊/蒙混层含量较高,分别达到64.7%和21.7%,反映出龙马溪组页岩达到晚成岩作用阶段。龙马溪组处于浅水陆棚向深水陆棚过渡的沉积环境,页岩有机质易于富集和保存。页岩岩心样品脆性矿物含量分布在34.4%～79.6%之间,平均脆性指数达65.4%,具备较好的压裂改造条件。与周边焦石坝页岩气田等相比,龙马溪组页岩矿物组成具有相似性,反映湘西北具备页岩气勘探开发的地质潜力。     

湖北省上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气地质条件分析及有利区带预测

本文在调查和总结湖北省页岩气地质调查成果资料基础上,分析了湖北省上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气地质条件.湖北省O3w-S1I富有机质页岩分布和TOC主要受到古隆起的控制,富有机质页岩在古隆起边缘或古隆起之间的坳陷区发育,其中鄂西水下古隆起西部、黄陵隆起东北部、神农架古隆起北部富有机质页岩厚度多大于40 m,TOC大于2%,页岩成熟度一般为2% ~ 3%.O3w-S11富有机质页岩孔隙度多小于5%,石英矿物含量较高.页岩含气性受保存条件的影响较大,湖北地区页岩气保存条件相对较差,局部构造稳定地区含气性较好.综合分析利川复向斜、秭归盆地西部、当阳复向斜为页岩气勘探的有利区带.     

黔北地区下志留统龙马溪组烃源岩生物标志物

应用气相色谱和色谱-质谱分析技术,对黔北地区下志留统龙马溪组烃源岩的甾烷和萜烷进行测试分析。结果表明,正构烷烃为后单峰型,主峰碳为C22～C30,Pr/Ph值为0.48～0.64,Pr/nC17为1.35～4.22,Ph/nC18为0.92～0.97。甾烷中,具孕烷系列的异常高值,C27、C28和C29呈规则甾烷"V"字型分布(C27C28C29),具明显的C27优势,甾烷/藿烷比值为0.57～0.71。萜烷类中具三环萜烷高值,低升藿烷,高伽马蜡烷指数特征。成熟度方面,OPE1,Ts/(Ts+Tm)分布在0.42～0.48之间,C3122S/(S+R)值为0.6～0.66,C29ββ/(ββ+αα)在0.56～0.58之间,反映出龙马溪期具明显的水体分层和高还原环境。有机质主要来源于浮游水生生物和藻类,并经历了一定的生物降解过程。烃源岩的热演化已进入高成熟-过成熟阶段。     

川东南綦江丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气地质条件综合评价

本文综合利用钻井、测井、地震及分析化验等资料,在对川东南綦江丁山地区DY1井、DY2井上奥陶统五峰组一下志留统龙马溪组页岩气层含气性分析基础上,探讨了各地质要素对气藏富集和产量的影响。结果表明:丁山地区页岩气地质条件好,具有TOC高、热演化程度适中、储集性能好、含气性较好等特点;构造样式是控制页岩气富集的一个重要因素,正向构造是四川盆地内最有利于页岩气富集的构造类型,而位于盆缘、靠近齐岳山断裂的丁山鼻状断背斜构造,同样有利于页岩气富集,但齐岳山断裂决定了其不同构造部位的含气性;在离齐岳山断裂距离较近、埋深较浅的构造部位,裂缝更加发育,页岩横、纵向渗透性增大,页岩气更容易发生大规模逸散,最终造成页岩气层含气性差。在此基础上,综合页岩埋深、构造特征,将丁山构造划分为浅埋平缓区、西部高角度斜坡区、中部低缓区、东部高角度斜坡区、深埋平缓区5个区带;以优质页岩厚度为基础,"构造与保存条件"为关键,并结合页岩埋深,优选出丁山地区中部低缓斜坡区为最有利区带。     

富有机质页岩有机质孔隙度研究——以黔西北下志留统五峰—龙马溪组为例

黔西北下志留统五峰—龙马溪组是我国南方海相页岩气勘探的重要目的层,其孔隙类型除了与常规储层相似的粒间孔、粒内孔、溶蚀孔等孔隙外,还发育了大量的有机质孔。近年来,越来越多的研究发现,页岩气储层中有机质孔占有十分重要的地位。本次研究中发现页岩岩石样品中占主要体积的孔隙类型是中孔(2 nm～50 nm)占比44.16%～82.39%,其次是微孔(<2 nm)占比8.57%～41.23%,宏孔(>50 nm)最少,占比4.02%～16.41%;从场发射扫描电子显微镜照片中可以看出,许多宏孔、中孔有明显的挤压变形现象,说明岩石经历了较长时间的压实作用,并可能伴随着部分孔隙被其他矿物充填的过程。由回归分析可以看出:总有机碳(TOC)含量强烈影响微孔和中孔的发育和演化,尤其是对中孔的影响明显,TOC与这两种孔隙体积之间都存在着明显的正相关关系;石英对中孔发育有一定影响,但不如前者明显,同时石英与微孔之间存在一定的负相关关系;黏土矿物与中孔发育之间存在负相关关系;Ro与微孔、中孔占总孔隙体积的百分比有着良好的正相关关系,而与宏孔占总孔隙百分比有着良好的负相关关系。     

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.      

渝东五峰组-龙马溪组页岩矿物成分与孔隙特征分析

页岩的矿物成分和孔隙特征对页岩气成藏和开采具有重要意义。四川盆地渝东石柱县打风坳地区五峰组-龙马溪组富有机质页岩广泛发育,应用X射线衍射技术对其矿物成分特征进行研究,发现五峰组-龙马溪组页岩矿物成分包含石英、长石、方解石、白云石、黄铁矿、伊利石、伊/蒙混层和绿泥石。脆性矿物含量(50%)和黏土矿物组合特征表明五峰组-龙马溪组是宜于页岩气形成与开采的有利层位。应用氩离子抛光-扫描电镜方法对页岩微纳孔隙特征展开研究,发现无机孔、微裂缝和有机孔3种孔隙类型。无机孔主要包括粒间孔、黄铁矿晶间孔、黏土矿物层间孔和溶蚀孔,孔径数百纳米至数微米;微裂缝包括构造裂缝和解理缝,缝长集中于3~10μm,缝宽数百纳米。有机孔主要发育在有机质内部,呈片麻状或蜂窝状,孔径30~200 nm,连通性较好。总体而言,五峰组页岩中最主要的孔隙类型是溶蚀孔,龙马溪组页岩中主要发育粒间孔和有机孔。     

南大巴山东段上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组钾质斑脱岩锆石U- Pb年龄及其构造意义

奥陶系-志留系之交的钾质斑脱岩分布范围广,发育层位多,是研究该时期地层年代学、事件地层对比、生物大灭绝和冰期事件及源区构造背景分析的理想对象。本文对南大巴山东段鄂渝交界上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组地层中的斑脱岩开展了锆石U-Pb测年,栗子坪剖面(LZP)黑色泥岩中钾质斑脱岩获得了447.9±2.9Ma年龄,燕子剖面(YZ)黑色硅质岩中钾质斑脱岩年龄为450.9±1.6Ma,间接地限定和约束了地层的沉积年龄。岩石地球化学特征显示,燕子剖面斑脱岩SiO_2为53.61%～56.34%,而栗子坪剖面SiO_2为35.56%～43.81%,其低值可能与高铁含量和高烧失量有关;K_2O含量为5.61%～5.47%,且K_2ONa_2O,属钾质斑脱岩。燕子剖面和栗子坪剖面钾质斑脱岩稀土元素含量变化较大,前者ΣREE为46.48×10~(-6)～73.70×10~(-6),平均值63.08×10~(-6),后者ΣREE介于113.34×10~(-6)～356.98×10~(-6)之间,平均值164.08×10~(-6),LREE/HREE和La_N/Yb_N均显示轻、重稀土元素分异不太明显,轻稀土轻微富集的特点;两者均具有明显的Eu负异常,Ba、U、Nb和Ti微量元素分异明显,前者微量元素明显亏损Nb、Ta和Ti(TNT异常)。原岩恢复结果表明LZP钾质斑脱岩的原始岩浆为过碱性粗面安山岩,YZ钾质斑脱岩为高钾碱性流纹岩,表明两者可能属不同期次或不同来源的岩浆岩。构造背景判别图解显示,LZP样品主要落入板内花岗岩内;YZ样品落在火山弧花岗岩/同碰撞花岗岩内。结合大巴山区域地质构造背景,笔者认为～450.9Ma钾质斑脱岩可能与古秦岭洋壳向北的俯冲有关,其火山凝灰质可能源自沿古秦岭洋盆北缘的火山弧喷发;～447.9Ma钾质斑脱岩与板内拉张有关,火山物质可能主要以板内火山喷发为主。