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。     

黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层发育特征:以岑巩区块为例

依据矿物学、有机地球化学、孔隙结构、甲烷吸附性、岩石力学性质、裂缝发育特征和保存条件等方面的资料,对研究区下寒武统牛蹄塘组页岩储层发育特征进行了系统研究。结果表明,牛蹄塘组页岩具有较高的有机质丰度、脆性矿物含量、热演化程度和甲烷吸附能力。与北美主要产气页岩及龙马溪组页岩相比,牛蹄塘组页岩以Ⅰ型有机质为主,有机孔发育规模较小,孔径多小于5nm,甲烷吸附/脱附能力强。矿物粒间与粒内孔缝是牛蹄塘组页岩储集空间与渗流通道的主要来源,高TOC含量伴随的高石英(刚性矿物)含量有利于微观孔缝的发育、保存及游离气的富集。牛蹄塘组宏观裂缝以构造缝为主,其次为层间缝,微观上主要为层间、粒间和粒内缝;方解石与石英等裂缝充填物内部发育开启的次级微裂缝、解理和溶蚀孔隙,滑脱缝与压扭/张扭性裂缝面糜棱化矿物粒间孔缝发育,增加了充填裂缝的有效性。在良好保存条件下,裂缝的发育对牛蹄塘组页岩含气性与渗透性均具有贡献,而对渗透性的改善是其最主要贡献。当TOC含量低于6.5%,TOC含量与孔隙度、总孔体积、脆性、兰氏压力、裂缝密度和游离气含量等储层参数具有正相关关系;当TOC含量大于6.5%时,正相关关系逐渐变为负相关。有机质类型、含量、成熟度及成岩作用对页岩储层宏观(脆性、裂缝发育程度)与微观(孔隙类型、孔隙结构、甲烷吸附性)性质均有重要影响。     

湘鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩气储层特征

湘鄂西地区下寒武统发育一套有利的页岩气储层.选择不同沉积-构造单元内的典型页岩气井,通过有机地化测试、矿物X衍射、场发射扫描电镜及核磁共振等技术方法,对牛蹄塘组页岩气储层特征进行了对比分析.研究表明,页岩矿物组成受沉积相控制明显,浅水陆棚区页岩矿物组成表现出"低硅高钙"特征,盆地相区页岩矿物组成表现出"高硅低钙"特征;...     

湖南省下寒武统牛蹄塘组页岩孔隙结构特征

选取下寒武统牛蹄塘组作为湖南省页岩气勘探开发的目标层位,通过对典型页岩样品的有机碳含量、有机质成熟度、矿物形态、裂缝形态、孔隙结构特征等进行测试分析,结果表明:1从采集的65块黑色页岩样品的有机碳值分析,有机碳含量普遍较高,最高值达到17.7%。其中湘西北高值区主要在大庸、慈利、桃源和常德县等地,含量在6%~15%;湘南高值区主要分布在衡阳、郴州及江永;湘西、常德部分地区、龙山地区等热演化已达到成熟及过成熟阶段。2牛蹄塘组裂缝发育,孔隙类型有原生孔、外生孔、矿物质孔,矿物质含量高,矿物自形程度高。3牛蹄塘组储层微孔较多,且孔隙体积较大,具有较好的储气性。研究认为:湖南省下寒武统牛蹄塘组页岩储层微孔较多,且孔隙体积较大,具有较好的储气性;孔隙和喉道分布均匀,孔隙分布较均匀,有利于页岩气的排出;页岩吸附能力较强。据此得出牛蹄塘组是湖南省页岩气勘探开发的重点目标层位。     

贵州丹寨南皋下寒武统牛蹄塘组黑色页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构特征研究对页岩含气性评价具有重要意义。以上扬子东南缘南皋剖面下寒武统牛蹄塘组页岩储层为例,应用场发射环境扫描电子显微镜观察了页岩纳米级孔隙微观形态,通过低温氮气吸附法测定了页岩的氮气吸附等温线,并结合X-衍射矿物定量分析和有机碳含量测定,探讨了纳米级孔隙发育的控制因素。研究结果表明:矿物成分主要为黏土矿物(伊利石和少量绿泥石)、石英、长石、重晶石和石膏等。石英含量相对较高且沿剖面向上降低,wB平均为53%;相反,黏土矿物含量较低且沿剖面向上增加,wB平均为34%;碳酸盐矿物较少,仅在顶部可见。页岩主要发育粒内孔、粒间孔、裂缝和有机质孔4种孔隙类型,其中前两者较为常见。根据氮气吸附-脱附曲线、孔径分布特征、孔体积和比表面积可将样品划分为4类黑色页岩,孔隙以似片状颗粒组成的非刚性聚合物的槽状孔为主,前3类黑色页岩的孔径分布呈双峰形态,第4类黑色页岩的孔径分布呈单峰形态,最可几孔径分别为d≈0.9nm和d≈3.5nm。孔体积在0.002 8~0.024 3cm3/g之间,平均为0.014 7cm3/g,比表面积在1.056 8~28.825 0m2/g之间,平均为17.541 8m2/g,4类黑色页岩微孔频率分布依次减小,而介孔和宏孔频率分布逐渐增加,即微孔性逐渐变差,至第4类黑色页岩几乎只有宏孔孔隙。有机质丰度和矿物组分控制丹寨南皋牛蹄塘组黑色页岩的孔隙发育,其中有机质有利于孔隙发育且有机质微孔是孔体积和比表面积的主要贡献者;石英有利于孔隙发育,而黏土矿物则降低黑色页岩的孔隙性;它们均主要通过控制微孔和介孔的发育来控制黑色页岩的孔隙发育。     

贵州岑巩TX 1井牛蹄塘组页岩压裂效果评价

TX1井是四川盆地外围第一口针对牛蹄塘组页岩压裂的井,岩心现场解析含气量为1.00~3.06m3/t,含气性较好,展现了较好的勘探前景.但复杂构造以及下部含水层对后期储层改造提供了挑战.对TX1井进行了压裂改造,返排过程中气体点火2~3m,但后期一直出水,返排率大于100%.利用Meyer软件进行压裂拟合评价,结果显示TX1井在压裂过程中因沟通了底部高含水层,导致压后出水严重;压裂改造未形成复杂的裂缝网络,限制了储层改造的效果.因此认为直井压裂改造受体积的限制,只能作为对页岩储层含气性与产能的评价手段,页岩气商业性开发还需通过水平井钻井和大规模的分段压裂改造来实现.该井的钻探施工与压裂改造经验为本地区下一步勘探开发指明了方向.      

湘西北HY1井下寒武统牛蹄塘组页岩储层可压性评价

为系统深入研究湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层可压裂性,以HY1井为依托,通过密集取心采样、实验测试分析、测井综合解释等多种方法手段,系统分析了牛蹄塘组页岩储层有机地球化学特征、储集物性、裂缝发育特征、脆性矿物组成、岩石力学性质,进而探讨了牛蹄塘组富有机质页岩可压裂性.结果表明:HY1井牛蹄塘组有机碳含量高(0.25...     

渝东南-黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩裂缝有效性研究

基于对研究区下寒武统牛蹄塘组页岩岩心裂缝观察描述,利用测井、区域地质资料定量研究裂缝有效性,对其主控因素进行定性分析,结合页岩岩心现场解吸实验,探讨页岩含气量与裂缝有效性关系。结果表明:牛蹄塘组页岩岩心裂缝发育,当裂缝开度大、角度陡倾、延伸较远时,深、浅侧向电阻率值差异明显,裂缝有效性高;若裂缝角度平缓、纵向上延伸较浅、开度小,深、浅侧向电阻率值无明显差异,裂缝有效性差,且多为矿物所封堵。页岩裂缝有效性主要受充填程度、溶蚀作用、异常流体高压、构造活动等因素控制。其中矿物封堵对裂缝有效性造成破坏较大;溶蚀作用和页岩中的异常流体高压对改善页岩孔渗、提高裂缝有效性有积极效果,区域构造活动对不同构造部位裂缝的有效性产生不同影响。有效裂缝有助于吸附态页岩气的解吸,增加游离气含量,成为天然气运移、开采的通道,特别对改善页岩储层渗透率作用更大。然而过大规模尺寸的裂缝会破坏页岩密封性和超压,使天然气散失,不利于页岩气保存。     

渝东南地区下寒武统牛蹄塘组页岩孔径分布测试方法研究

低温氮气吸附法已普遍用于评价页岩的孔隙结构,但是文献中报道的脱气温度和脱气时间等测试条件不尽相同,此外测试结果中经常出现滞后环不闭合的情况,严重影响了孔径分布等结构参数测试的准确性。为了评价和探索有效的页岩孔径分布测试方法,本文选取渝科1井下寒武统牛蹄塘组黑色页岩,重点研究应用低温氮气吸附法分析其孔径分布的测试条件,系统探讨了样品质量、脱气温度、升温速率和脱气时间对测试结果的影响,通过进一步优化参数建立了可靠的孔径分布测试方法,并成功用于测定其他页岩样品。结果表明:吸附-脱附等温线呈反C型,属于Brunauer等提出的BDDT等温吸附曲线分类中的V型,滞后环完全闭合,属于IUPAC分类中的H4型,对应狭窄的狭缝型孔隙,说明此类页岩中除了含有峰值孔径主要集中在3.5~4.5 nm的中孔和一定数量的大孔外,还存在大量微孔。研究认为脱气温度是影响测试结果的主要因素。该研究是页岩孔径分布测试方法的一项补充,为我国页岩气的深入研究提供了关键参数支持。     

贵州金沙下寒武统牛蹄塘组中的高肌虫

描述了贵州金沙岩孔镇长岩沟下寒武统(纽芬兰统一寒武系2统)牛蹄塘组底部黑色页岩中呈碳质薄膜保存的高肌虫化石,共2属1种1相似种和1未定种:朵氏昆明虫Kunmingella douvillei,昆明虫(未定种)Kunmingella sp.和新月形遵义虫相似种Tsunyiella of luna.这些高肌虫化石与最古老的三叶虫Tsunyidiscus(Mianxiiandiscus)共生,其层位可与云南的Abadiella带对比,表明Kunmingella和Tsunyiella的下限层位已下延至筇竹寺阶的底部.本应属于早寒武世高肌虫分布中区的金沙一带却发现了两区的典型分子Kunmingella和中区的Tsunyiella,说明两区与中区间的混生区的范嗣应从长宁-镇雄小区扩大至贵州的金沙和织金一带.贵州寒武系底部大量高肌虫的发现丰富了牛蹄塘生物群的组成,对研究寒武纪早期生物的演化具有一定的意义.     

渝东北下寒武统牛蹄塘组页岩微纳米孔隙结构特征

中国南方下寒武统牛蹄塘组页岩是目前页岩气勘探的主要目的层位之一,然而在渝东北地区其勘探效果不尽如人意,原因在于其孔隙结构特征并未清楚.采用聚焦离子束扫描电子显微镜、纳米C和气体吸附实验等方法对渝东北地区下寒武统牛蹄塘组页岩微纳米孔隙结构进行了定量表征.结果表明,牛蹄塘组页岩的微纳米孔隙类型主要为无机质孔隙,包括粒间孔和粒内孔,而N₂吸附滞后环类型属于4型,对应孔隙类型为单边狭缝型孔隙;牛蹄塘组页岩的平均总孔体积为0.0317mL/g,平均总比表面积为34.7m2/g.牛蹄塘组页岩过高的演化程度导致有机质孔隙不发育,进而导致其微纳米孔隙具有较差的连通性;中孔贡献了绝大部分的孔体积,而微孔则贡献了相对较多的比表面积.      

滇东曲靖地区下寒武统筇竹寺组泥页岩储层特征研究

下寒武统筇竹寺组页岩是南方页岩气勘查开发重点关注的层位之一,但滇东地区下寒武统筇竹寺组黑色页岩储层研究程度较低。样品采自2014年新钻的曲页1井,对下寒武统筇竹寺组黑色泥页岩进行全岩和粘土矿物X衍射分析、TOC、岩石物性、比表面积等测试和扫描电镜实验,综合分析了滇东曲靖地区筇竹寺组泥页岩储层特征及孔隙类型。结果表明:滇东曲靖地区下寒武统筇竹寺组泥页岩矿物组成主要是石英(44.75%)、粘土矿物(25.47%)、长石(16.44%);发育粒间孔、粒内孔和有机孔3种类型孔隙;有机质孔隙发育,以中孔为主,具有一定的页岩气勘探开发潜力;页岩储层自上而下孔隙体积有逐渐变小的趋势,但在井深400 m~500 m发育高孔隙体积;泥页岩储集性能的重要指标——孔隙度主要受有机质含量及发育程度的制约。     

黔南坳陷下寒武统牛蹄塘组泥页岩埋藏史与热史研究——以贵都地1井为例

下寒武统牛蹄塘组是黔南坳陷最重要的页岩气目标层之一.为探究牛蹄塘组泥页岩的生烃演化史,文章以黔南坳陷贵都地1井为研究对象,通过对该区油气地质、地球化学分析,运用盆地模拟技术等方法,对贵都地1井牛蹄塘组埋藏史与热史进行重建.结果表明:牛蹄塘组泥页岩具有较高的有机质丰度,有机质类型为I型,已达到过成熟阶段,整体具有一定的生...     

贵州绥阳地区下寒武统牛蹄塘组页岩气地质特征及勘探方向

贵州绥阳地区广泛发育下寒武统牛蹄塘组海相黑色碳质页岩。页岩的厚度在30~50 m,埋藏深度小于3 000 m,具有较好的区域性封盖层,保存条件良好,是区内主要的页岩气目的层。页岩的有机质丰度TOC为1.5%~3.0%,成熟度Ro为1.0%~3.5%。推测总含气量为0.3~1.2 m3/t,地质资源量为639.5×108m3,资源潜力较大。页岩气可在区内隆起的低部位等处富集成藏。综合页岩气的区域地质特征和保存条件,提出了绥阳地区东北部是今后页岩气的重点勘探区域。     

黔南地区下寒武统牛蹄塘组页岩气顶底板特征研究

下寒武统牛蹄塘组顶底板条件是评价区域页岩气保存条件的重要因素之一。本研究在对黔南地区地表剖面和钻井资料分析的基础上,将该区域牛蹄塘组底板按岩性分为溶孔白云岩区、硅质岩-白云岩混合区和硅质岩区三个岩性组合类型区。硅质岩区具有超低孔、超低渗、高突破压力的特征,对页岩气的封存效果好,底板条件好;硅质岩-白云岩混合区由于白云岩具有溶蚀孔洞且低突破压力的特征,对上部页岩气封堵效果较差,底板条件较差;溶孔白云岩之上存在的暴露不整合面是页岩气散失重要通道,底板条件差。顶板按岩性分为泥岩区和灰岩区,其中泥岩区具有低孔、低渗、高突破压力的特征,顶板条件好,灰岩区次之。以底板为主控因素,综合顶板条件,综合研究结果认为岑巩-三都以东地区顶底板条件好,瓮安-福泉以西顶底板条件较差。黔南地区经历多期次构造运动,泥岩、硅质岩、灰岩在构造抬升改造后易产生裂缝,使得其对页岩气封盖能力变差,提出瓮安-福泉以东构造稳定区是牛蹄塘组页岩气顶底板条件较有利区。     

川东—武陵山地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机质富集模式

有机质富集、保存对页岩气资源评价、勘探选区和开发具有重大的指导意义。以川东—武陵山地区下寒武统牛蹄塘组页岩为例,利用岩石地球化学、油气地球化学和沉积岩石学方法和技术对牛蹄塘组有机质丰度、有机质来源及古环境演化进行了分析,对川东—武陵山地区页岩有机质富集和保存条件进行了评价。结果表明:牛蹄塘组页岩有机质主要来自于蓝藻、红藻、褐藻等自生海洋藻类;相比于牛蹄塘组高位体系域,在牛蹄塘组海侵体系域页岩沉积期,温暖湿润的古气候和大规模海侵使得海平面快速上升,海侵导致深水陆棚、斜坡甚至部浅水陆棚处于贫氧—缺氧环境,该深水贫氧—缺氧还原环境（部分硫化还原环境）有利于有机质保存,在川东—武陵山地区上形成大面积富有机质页岩。      

湖南石门地区下寒武统牛蹄塘组页岩气储层特征及储集条件分析

主要从岩性组合特征、岩石学特征、孔渗特征、比表面积、储集空间及其吸附性能等方面系统分析了湖南石门地区下寒武统牛蹄塘组页岩气储层特征及储集条件。该地区牛蹄塘组页岩脆性矿物质量分数为40. 8%~79. 6%,平均60. 15%,脆性矿物含量丰富;脆性指数分布在0. 41~0. 82,平均0. 61,脆性指数高。页岩有效孔隙度为0. 69%~16. 07%,平均10. 16%,孔隙度中等偏高,且差异较大;渗透率为0. 27×10-6~5. 7×10-6μm2,平均0. 92×10-6μm2(0. 000 92mD),渗透率相对较低。页岩中发育基质晶间孔、粒间孔、溶蚀孔以及有机质纳米孔等,且页岩原生孔隙系统的渗透率相当低,但原生孔隙内表面积大,拥有较多潜在的吸附空间。等温吸附试验结果表明,石门地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩的吸附含气量范围为0~6. 504 8cm3/g,含气量推测值0. 06~3. 32m3/t,具有较好的吸附气性能,具备较好的页岩气资源前景。     

鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩气保存条件研究

下寒武统牛蹄塘组是鄂西地区重要的页岩气勘探目的层系。利用鄂西地区调查井及野外露头资料,对牛蹄塘组岩石地层及沉积相特征、含气性特征及页岩气保存条件等进行了分析,并对页岩气成藏有利区进行了综合评价。研究表明:鄂西地区牛蹄塘组纵向上可以分为2段,其中下部的牛蹄塘组一段发育深水泥质陆棚相黑色碳质页岩,是主要的页岩气含气层段。纵向上,牛蹄塘组一段现场解吸气含量从顶到底逐渐增加,往下至岩家河组又急剧变小。平面上,含气性较好的地区主要位于黄陵背斜东南缘深水陆棚相区。指出页岩气富集成藏必须满足以下条件:深水陆棚相区,褶皱宽缓;距离区域性正断层超过5km;岩心裂隙密度小且高角度裂隙不发育;顶底板封闭性良好,地层连续无沉积缺失;R_o小于3.0%;埋深大于500m。评价预测的有利区块主要分布在黄陵背斜东南缘,仙女山断裂以东、雾渡河断裂西南、通城河断裂以西的区域。     

湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机地球化学与矿物组成特征

文章以湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩为研究对象,分析其有机地球化学及无机矿物特征,重点对其烃源岩生物标志化合物特征进行分析。结果表明:该套页岩残余有机碳（TOC）含量高、氯仿沥青"A"含量低、生烃潜量"S₁+S₂"较小,镜质组反射率R_o在2.3%~3.19%之间,达到了过成熟阶段,以生成干气为主。分子生物标志化合物结果显示正构烷烃呈双峰型,碳数大于C₂₂的中-高碳数烃占优势;Pr/Ph平均值为0.31,植烷优势明显,指示强还原的海相沉积环境;萜烷丰度顺序为五环三萜烷>三环萜烷>四环萜烷,γ-环蜡烷与C₃₀霍烷的比值普遍大于0.3,指示其沉积母质以浮游生物及海洋性自养菌为主,含有部分藻类;Ts/（Ts+Tm）在0.35~0.38之间,与镜质组反射率对成熟度的检测结果相互印证;规则甾烷C₂₇ > C₂₉ > C₂₈,指示其母质来源以浅海生物来源为主,所有样品中均检测出孕甾烷、升孕甾烷、重排甾烷及4-甲基甾烷,表明其经历过微生物降解作用。全岩矿物组分分析显示该套页岩具备较好的开发物性条件和较强的吸附性能。综合以上分析结果,提出研究区牛蹄塘组页岩具备较好的页岩气成烃成藏的物质条件,并为该区深入开展页岩气勘探目标区优选奠定了很好的工作基础。