鄂西黄陵隆起东缘鄂宜页2井五峰组—龙马溪组页岩气储层特征与含气性

鄂西地区五峰组-龙马溪组已成为中国南方页岩气勘探的热点领域。为深化该区页岩储层及含气性特征认识,本文以鄂宜页2井钻井及测试分析资料为基础,以笔石带为标尺,对五峰组-龙马溪组下部黑色富有机质页岩的岩石学特征、有机地化特征、储集空间类型及结构特征进行深入研究,分析总结了页岩储层含气性特征及影响因素,并对页岩储层开展了综合评价。结果表明：鄂宜页2井五峰组-龙马溪组下部黑色岩系缺失LM5-LM6笔石带,富有机质页岩上延至LM7笔石带,总厚度约16 m;岩性以硅质页岩夹少量硅质岩、混合质页岩和黏土质页岩为主,有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型,Ro为1.88%~2.03%,显示黑色页岩已过大量生气阶段;页岩储集空间主要为小于100 nm的有机质纳米孔、直径大于5 μm的微米孔和构造微裂缝,其中纳米孔占比超过50%,孔隙容积、比表面积与有机碳含量存在显著正相关性;现场解析总含气量为0.068~3.33 m³/t,平均1.13 m³/t,高含气量段集中于凯迪阶WF2-WF3与鲁丹阶LM2-LM4,含气量与TOC、脆性矿物含量之间具有明显的正相关性;根据TOC、含气性、脆性矿物含量以及页岩沉积环境等参数进行综合评价,Ⅰ类储层主要对应于凯迪阶WF2-WF3笔石带以及鲁丹阶LM2-LM4笔石带以深水环境下形成的硅质页岩和硅质岩层段,总厚度约9 m,是该区五峰-龙马溪组水平钻井的最佳甜点段。     

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.     

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。     

鄂西宜昌地区五峰组——龙马溪组黑色岩系硅质来源及其油气地质意义

为了查明鄂西五峰组—龙马溪组富有机质页岩的硅质来源,明确不同硅质来源的页岩气地质意义,促进页岩气勘探开发,本文通过系统的样品采集与分析测试,对宜昌地区五峰组—龙马溪组下部黑色岩系的硅质来源、特征及其对有机质富集和储层特征的影响进行了深入研究。结果表明,鄂西宜昌地区五峰组—龙马溪组黑色岩系硅质矿物含量高,过量硅含量在2.59%～88.31%,平均27.91%,且过量硅主要发育于凯迪阶与鲁丹阶的深水陆棚环境;显微镜下可见大量棱角状陆源碎屑石英,硅质岩中可见具有溶蚀边的硅质生物化石,如放射虫、海绵骨针等;页岩样品TiO₂与Al₂O₃平均含量只有0.63%和12.41%,且SiO₂与TiO₂、Al₂O₃呈现明显的负相关,Si/(Si+Al+Fe)和A1/(A1+Fe+Mn)比值分别为0.81和0.77,Eu/Eu^*具有明显的负异常,过量硅与U/Th、Ni含量之间相关性不明显,表明鄂西宜昌地区五峰组—龙马溪组黑色岩系硅质来...     

渝东南盆缘转换带五峰组—龙马溪组页岩压力体系与有机孔发育关系

四川盆地东南部及其盆缘转换带（以下简称渝东南盆缘转换带）是中国常压页岩气勘探的热点地区。为了厘清渝东南地区页岩气富集规律、优选水平井穿层层段及指导多层系立体开发建设,本文基于扫描电镜的图像定量表征技术,结合三轴力学、液氮吸附等实验分析结果,研究了页岩压力体系与有机孔的发育关系。结果表明：渝东南盆缘转换带五峰组—龙马溪组页岩下部①—②小层有机孔孔径小（1~30 nm）,孔隙发育的密集程度高（55.55~808.03个/μm²）;其上部③—⑤小层有机孔孔径变大（30~50 nm）,孔隙发育的密集程度低（47.31~466.42个/μm²）;压力系数与有机孔圆度有明显的正相关性。基于液氮吸附实验的孔隙体积分形维数结果表明,研究区龙马溪组页岩孔隙内流体压力的增加,能够对孔隙进行更好的支撑作用,保证孔隙不会因为上覆地层压力而造成变形,使得孔隙能够得到更好的保存。因此,有机孔发育差异是上覆地层压力和孔隙内流体压力共同造成的结果。对于常压区,上覆地层的压力对孔隙发育有着更为重要的影响;对于超压区,孔隙内流体压力的增加会减缓孔隙的变形和消失。三轴力学实验表明,①小层上部观音桥段的存在使得岩石的抗压强度变大,由此在纵向上形成一种压力隔断,引起了上下压力系数的差异,形成了不同的亚压力体系,从而导致了孔隙发育特征的差异。     

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。     

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。     

川南长宁地区下古生界五峰组—龙马溪组一段页岩岩相与含气性特征

页岩岩相的研究是页岩气地质评价与选层的基础性工作。本文以四川盆地长宁地区五峰组—龙马溪组一段为研究对象,利用露头、钻井和测井资料,结合岩矿、薄片和地球化学数据分析,对页岩的矿物组成、岩相特征及其对含气性的影响进行了系统研究,确定有利岩相,刻画长宁地区页岩岩相的空间分布特征。研究表明：该区共发育黏土质硅质混合页岩、混合质页岩、硅质页岩、钙质硅质混合页岩和钙质页岩等5种岩相;纵向上,由下至上碳酸盐岩矿物体积分数逐渐降低,黏土矿物体积分数逐渐增加,岩相呈钙质硅质混合页岩—硅质页岩—黏土质硅质混合页岩过渡。研究区的沉降中心位于长宁地区东北部,在横向上硅质页岩岩相的厚度表现为由西南至东北呈增大的趋势。硅质页岩具有高生物成因φ(硅质)、高w(TOC)、高脆性及高孔隙结构参数等特征,因此含气性最好;而黏土质硅质混合页岩中黏土矿物虽能通过成岩转化生成次生孔隙,但其塑性较高,孔隙受压实作用难以保存。此外,较高的塑性导致页岩裂缝不发育,进一步降低了储层物性,黏土质硅质混合页岩含气性较差。     

鄂西地区震旦系陡山沱组二段页岩气储层测井评价初探

鄂西地区震旦系陡山沱组是中国页岩气勘查的新层系,其页岩储层矿物成分以白云石为主,测井响应特征与奥陶系五峰组—志留系龙马溪组、寒武系牛蹄塘组硅质页岩明显不同,原有储层"七性"关系测井评价对于陡山沱组页岩储层精细刻画和压裂施工解释评价存在一定的不适用性。本文以鄂阳页1井为例,综合利用常规测井、特殊测井和样品测试分析资料,研究发现不同于五峰组—龙马溪组和牛蹄塘组硅质页岩"四高四低"测井响应特征,陡山沱组二段云质页岩具有低伽马、低铀、低声波时差、低中子,高电阻率、高密度"四低两高"测井响应特征,认为元素测井是评价陡山沱组二段页岩地层总有机碳含量最直接和有效的方法,MRIL-P型核磁测井适用于该地层孔隙度参数评价。通过拟合计算完善了适用于该地层的含气量估算方法,获取了有利页岩储层评价参数,研究成果将为同类型页岩储层测井评价提供参考依据。     

四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩气不同传输类型的临界孔径与传输能力

页岩气的扩散和渗流是页岩气富集过程中非常重要的地质作用,在地层条件下页岩气以扩散和渗流形式在微—纳米孔隙网络中进行传输。本文以四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩气藏为研究对象,基于克努森数与气体吸附机理,明确了页岩气扩散和渗流的主要类型;进一步结合气体微观分子动力学模拟,明确了剖面上不同页岩气扩散和渗流类型的临界条件;基于达西公式与菲克公式基本物理定义,建立了扩散系数与渗透率的关系,结合焦石坝地区龙马溪组页岩不同孔径下孔隙体积权重,查明了页岩全孔径视测渗透率的分布特征。研究表明,页岩气在地下主要存在三种扩散与两种渗流形式,包括吸附气表面扩散、克努森扩散、菲克扩散、滑脱渗流和达西渗流,现今焦石坝地区5种扩散和渗流类型临界孔径依次为1.2 nm、1.6 nm、25.0 nm、225.0 nm,不同扩散和渗流形式对应的孔隙体积占比依次为15.3%、5.6%、60.7%、6.4%、12.0%;宏孔主要提供了气体渗流空间、微孔与中孔主要提供了气体扩散空间,渗流传输能力约为扩散传输能力的10⁶倍。     

米仓山—大巴山地区赫兰特期岩相古地理及其页岩气地质意义

上扬子地区赫兰特期发育一套含赫兰特贝和达尔曼虫化石的独特的沉积单元,其沉积环境长期以来存在争议,还缺乏更为精细的沉积相时空变化研究。本文以米仓山—大巴山地区赫兰特期地层为研究目标,通过系统资料收集,野外详细观测和室内镜下分析等手段,采用“点-线-面”的岩相古地理分析方法,重建了研究区赫兰特期岩相古地理。剖面沉积相分析表明,观音桥段发育于不同沉积环境之中,因而具有不同的岩相特征,总体上为赫兰特期海平面下降的产物,但经历了不只一次的海平面升降变化,海退过程的沉积记录相对明显,海侵记录仅在盆地边缘或水下高地边缘有所响应。复原的岩相古地理显示,该时期呈现北西高、北东和南西低,中间多个水下高地的沉积古地理格局,这种格局有利于扬子克拉通盆地内形成优质的富有机质页岩;研究区内观音桥段沉积相主要以浅海陆棚相（浅水陆棚亚相）为主,局部发育孤立台地和碳酸盐缓坡,滨海相局限于盆地西北古陆边缘。页岩气勘探开发中,区内粉砂质泥岩、碳质泥岩发育的浅海陆棚相区为页岩气优质储集层和勘探有利区,但应尽量远离物源区和水下隆起区;白云岩、泥质灰岩发育的孤立台地和碳酸盐缓坡区,压裂过程中,应选择合适层位,尽可能压穿白云岩、泥质灰岩,连通五峰组—龙马溪组含气页岩段,提高页岩气产量。     

鄂西宜昌地区寒武系常规、非常规天然气显示及勘探意义

鄂西寒武系具有良好的油气成藏条件,但由于地层时代早、经历构造运动次数多,勘探成果不理想。近期在宜昌地区寒武系水井沱组获得页岩气流,并在寒武系天河板组、石龙洞组等多套层系获得了天然气显示,表明鄂西宜昌地区是寒武系页岩气、天然气的有利勘探区。以储集层为核心划分出水井沱组页岩气、天河板组-石龙洞组常规天然气成藏组合。寒武系水井沱组页岩生烃潜力大、含气性高,以页岩中的有机质孔和微裂缝作为储集空间,构成自生自储的页岩气藏;水井沱组页岩气测试获工业气流,气体组分中甲烷含量超过90%。宜地2井天河板组发生井喷,气体成分以甲烷为主,储集空间主要为半充填状裂缝和溶孔,地层水为氯化镁型,保存条件中等。石龙洞组砂屑云岩储层具有累计厚度大、低孔中低渗并局部发育高孔渗段的特点。以水井沱组富有机质页岩为烃源岩,以天河板组灰岩裂缝和石龙洞组白云岩孔洞为储集空间,以覃家庙组含膏云岩和云质膏岩为盖层,组成垂向供烃的生储盖组合。油气成藏演化史分析表明,寒武系烃源岩在早志留世开始生油,早二叠世开始生气,晚三叠世达到生气高峰期,经历了多期次构造运动的改造,现全部转化为气态烃。宜昌地区为页岩气有利区,也是天河板组-石龙洞组常规天然气勘探的有利区。上述认识对鄂西地区寒武系天然气勘探领域的拓展具有重要指导意义。     

川西坳陷东坡地区沙溪庙组断裂对天然气富集的控制作用

【研究目的】川西坳陷东坡侏罗系沙溪庙组气藏常规构造优势区挖掘潜力已不大、对于勘探程度较低的复杂断裂夹持区的气藏地质认识明显滞后。【研究方法】基于近年来的勘探开发资料和数据,运用构造控藏理论,本文研究了断裂断面形态类型和流体势差对油气成藏的控制,探讨了断裂夹持区内的油气分布规律,总结了南北断裂系统油气富集的差异性。【研究结果】断裂断面形态中以坡坪式断裂所控制的河道油气充注程度高、有利于高效成藏,低角度铲式断裂次之,高角度平直-铲式断裂成藏性最差;流体势差使得烃源岩天然气途径高势区向远距离砂体充注困难;断裂夹持区虽然在较窄的两端裂缝网络发育导致油气逸散很难成藏,但较宽的中部若由坡坪式断裂和低角度铲状断裂夹持输导则可形成相对较好的油气富集带。【结论】综合认为南部构造总体上优于北部、中部夹持区具有一定潜力,成藏的关键因素仍然受断裂形态特征和输导能力的控制。创新点：针对川西坳陷东坡地区沙溪庙组不同断裂,按照断面形态研究其对油气成藏的控制、流体势差对油气运移的影响;探讨了“垒式、堑式”断裂夹持区内的油气分布规律、明确了南北断裂系统油气富集的差异性。     

湖北宜昌寒武系水井沱组页岩气藏主控地质因素和富集模式

湖北宜昌地区埃迪卡拉纪—寒武纪界线附近地层格架显示宜昌地区埃迪卡拉纪晚期—早寒武世时期的构造古地理格局具有隆、凹相间的特点。凹陷区是寒武系水井沱组下段富有机质页岩发育的有利区带。凹陷区内水井沱组下段页岩微量元素V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)的比值和化学蚀变指数(CIA)指示水井沱组下段页岩总体上形成于缺氧或硫化环境,但自下而上氧化还原条件有逐步改善的趋势。与氧化还原环境变化对应,出现了总有机碳(TOC)和生源钼(Moxs)的同步减小,证明TOC受氧化还原环境和海底有机碳通量的双重影响。TOC与Moxs的相关性明显高于TOC与生源镍(Nixs)的相关性,据此,并结合同期地层有机碳同位素组成特征,推测寒武纪早期海底可能发生了天然气水合物的溶解和甲烷释放。宜昌地区寒武系水井沱组页岩TOC与页岩的含气量、石英和黄铁矿等脆性矿物含量的高度相关性证明TOC是页岩气储层品质评价的最重要参数之一,具有相对较高TOC含量的水井沱组下段中—下部无疑是水井沱组页岩气的最优质储层。宜昌地区海相地层埋藏演化史研究,揭示宜昌地区下寒武统储层中的有机质在晚三叠世中期进入生气高峰之后,再未发生二次生烃,黄陵隆起及其演化有效防止了有机质的过度热演化和页岩气储层的破坏。寒武系水井沱组页岩气富集受控于总有机碳含量和黄陵隆起及其演化。     

鄂西宜昌地区寒武系页岩测井评价及优质储层识别

中扬子地区下寒武统是我国页岩气勘探开发的热点层系,页岩测井是评价页岩气储层的重要手段。宜昌地区寒武系处于浅水陆棚相带,页岩中碳酸盐岩组分含量高,大量发育灰质条带和灰岩透镜体,岩性非均质性强,识别优质储层是页岩气评价的基础。本文利用常规测井、特殊测井以及岩心样品分析化验资料,综合分析了宜页1井寒武系水井沱组页岩岩性密度、自然伽马、电阻率、声波时差、补偿中子、核磁共振以及岩性扫描测井特征,获得了富有机质页岩测井的识别方法。研究显示：（1）宜页1井中水井沱组富有机质页岩厚度为68.3m,具有 “五高两低”的地球物理响应特征,水井沱组页岩自上而下,密度测井可划分为指状波动段、中部稳定段、下部低密度段“三段式”特征,电阻率测井可划分为尖峰状高电阻灰质泥岩段、电阻率千欧段,低电阻率含气页岩段;（2）富有机质页岩的密度与TOC呈较好的负相关性,随着深度增加、TOC含量增大,声波时差、补偿中子逐渐增大,元素测井上Si、S含量增加,Ca含量降低;（3）利用孔隙度曲线和U、Th/U等反映TOC的曲线叠合,以及U与RD、DEN、中子、AC的交汇图,可有效区分出优质页岩（TOC>2.0%）、贫有机质页岩和灰质页岩。     

鄂西地区震旦系—寒武系页岩气成藏模式

通过对鄂西震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组页岩气勘查大量实际资料总结研究,创新性地提出了针对鄂西地区震旦系和寒武系"岩相控炭、成岩控烃、构造控藏"的页岩气成藏理论认识。震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组富有机质页岩沉积受控于鄂西裂陷海槽,富有机质页岩甜点层段主要形成于海侵体系域和早期高水位体系域。黄陵古隆起周缘震旦纪—三叠纪长期浅埋,为生油提供了充足时间,三叠纪短暂快速深埋,为页岩气生成的主峰期。古隆起刚性基底、区域性泥页岩盖层以及后期逆冲推覆构造,为页岩气保存提供了良好的条件。从而建立了鄂西震旦—寒武系"深水海槽控炭、古隆起浅埋控烃、古隆起+逆冲断裂控藏"的页岩气成藏模式。