四川盆地西南缘五峰—龙马溪组页岩气资源潜力分析

为深化认识四川盆地西南缘五峰—龙马溪组页岩储层参数特征及其资源潜力,通过地球化学、矿物组分、物性、扫描电镜、比表面-孔径和等温吸附等研究,测试分析结果表明,富有机质泥页岩(TOC1%)厚度一般为54～162 m,优质段(TOC2%)厚度26～70 m,有机碳平均2.99%～3.78%,硅质含量27.96%～37.0%,长石2.87%～4.85%,碳酸盐岩44.2%～54.2%,黏土9.9%～27.80%,具有低硅质、高钙质及普遍含黄铁矿等特点。埋藏环境下页岩孔隙度明显与含气性呈正相关关系,含气性越好,孔隙度越高。主要孔隙类型为有机质孔、黏土矿物晶间孔和黄铁矿晶间孔。孔隙演化可以划分为埋藏阶段有机质孔的形成、气藏破坏阶段有机质孔隙的破坏和表生岩溶3个阶段。Ro为2.38%～3.37%,古地温梯度32.57～37.55℃/km,大地热流值为84.32～97.21 mW/m2,受晚海西期岩浆活动影响,热演化程度、古地温梯度和大地热流值较高相对较高,不同地区差异较大。四川盆地西南缘五峰—龙马溪组页岩沉积相有利、页岩厚度大,各项参数良好,该区五峰—龙马溪组页岩气影响因素为有利岩相组合、较好的保存条件和相对适中的热演化程度(Ro3.0%)。该区页岩气勘探应由"正向构造"向"稳定向斜"进行拓展,其中木杆、高桥、永盛、大谷堆等4个稳定向斜区是下一步页岩气勘探与突破的最有利区。     

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。     

四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组有机质差异富集的主控因素探讨

近些年来,四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发实践表明页岩气具有差异富集特征。基于四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩TOC、XRD及元素等分析数据,结合前人已发表的相关数据资料,对川南、川东及川东北地区开展了有机质差异富集特征初步分析,并从矿物组分（黏土矿物含量）、保存条件及古生产力3个方面探讨其控制因素。研究表明：1）有机质差异富集特征表现为：五峰组沉积时期,四川盆地及其周缘有机质富集程度差异相对较小,川东地区有机质富集程度略高于川南地区和川东北地区;而龙马溪组沉积早期,有机质富集程度差异相对较大,川东北地区有机质富集程度明显高于川东地区和川南地区;2）差异的保存（氧化还原）条件是造成四川盆地及其周缘不同地区五峰组-龙马溪组有机质差异富集的主控因素。     

渝东南地区五峰-龙马溪组层序地层特征及地质意义

在野外露头观察与实测的基础上,将钻井、录井及实测资料相结合,运用沉积学与层序地层学相关理论方法,对渝东南地区五峰-龙马溪组沉积特征和层序充填特征进行深入研究,并探索油气地质意义。五峰-龙马溪组页岩野外沉积特征明显,识别度高,厚度60~130 m,下部为硅质页岩,向上砂质含量逐渐增加,岩性过渡为泥质粉砂岩。通过测井曲线特征、岩性、沉积构造响应及海平面升降,可将五峰-龙马溪组划分为4个三级层序,海侵体系域和高位体系域对称发育,横向上连续性较好,纵向上特征明显;Sq1海侵体系域在研究区内广泛发育,沉积一套硅质页岩,Sq2上部开始发育高位体系域沉积,对应为泥质粉砂岩沉积,Sq3下部发育海侵体系域泥岩沉积,Sq4以高位体系域为主,发育泥质陆棚相炭质页岩沉积。五峰-龙马溪组在整个层序充填过程中受到构造运动和海平面升降的控制,物源主要来自东南缘雪峰古隆起,早期的火山热事件为页岩中大范围硅化现象提供硅质来源的同时,为该时期浮游生物提供了生存条件,促进了五峰-龙马溪组页岩中有机质的发育,为页岩气富集成藏提供了充足的气源。     

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.      

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。     

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。     

四川盆地东部五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质富集规律探讨

奥陶-志留交替时期是地球历史时期中的关键时期,该时期华南地区沉积的五峰组-龙马溪组黑色页岩是现阶段我国页岩气勘探的重点层位,多套斑脱岩存在于黑色页岩内,指示该时期研究区经历过多期连续的火山活动。本文选取了四川盆地东部华地1井和武隆黄莺乡五峰组-龙马溪组剖面,以黑色页岩和斑脱岩为研究对象,通过野外考察、元素地球化学等分析方法,系统地分析了有机质富集的主控因素（陆源输入、古生产力、古氧化还原条件）,并在此基础上分析斑脱岩与页岩有机质富集间的关系。结果显示,研究区五峰组-龙马溪组黑色页岩TOC呈高-低-高模式,氧化还原指标（V/V+Ni、V/Cr、Ni/Co）表明水体经历了厌氧-富氧-厌氧的过程,生产力指标（Cu、Ba_bio、Si_bio）、陆源输入指标（Ti/Al、Zr/Al、Th/Al）表明五峰和龙马溪组具较高的生产力和陆源输入,观音桥组较两者均低,三者与有机碳的相关关系反映氧化还原条件对有机质富集作用最大,生产力次之,陆源输入最弱。从斑脱岩发育特征与有机碳、生产力和氧化还原条件的关系看,频繁的火山活动可能对五峰和龙马溪组有机质的保存产生双促作用,一是为海洋提供营养物质,提升其生物生产力;二是火山灰飘落至海水表面阻止了部分光照进入,海底缺氧环境加剧,造成生物大量死亡并落入海底,作为有机质埋藏。     

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.     

超压对川东南地区五峰组-龙马溪组页岩储层影响分析

四川盆地东南部保存条件较好的五峰组-龙马溪组页岩普遍存在超压,且在其他地质条件相同的情况下,超压页岩储层相对于常压、低压储层具有更高的孔隙度.研究表明,富有机质页岩在适中的热演化过程中,由于烃类的大量生成,形成较多有机质孔隙,增加了页岩储层储集空间;另一方面,烃类大量生成造成的超压对页岩储层储集空间保存具有至关重要的作用.川东南五峰组-龙马溪组优质页岩储层孔隙以有机质孔、黏土矿物孔等塑性孔为主,且缺少刚性矿物颗粒支撑,易被上覆地层有效应力压实.但超压的存在对于页岩储层具有保护作用,抵消了上覆地层有效应力对页岩储层的机械压实,从而使已形成的页岩孔隙保存下来,使页岩储集空间得以保留.研究超压对页岩储层孔隙度影响机制以及超压页岩储层发育模式对于四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气勘探、开发具有重要意义.     

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...     

大巴山前缘五峰组-龙马溪组干酪根碳同位素特征与有机质类型

大巴山前缘五峰组-龙马溪组有机质类型组成存在较大争议。在万源曹家、城口周溪、巫溪田坝、巫溪白鹿和巴东两河口等地区采集代表性样品进行有机碳含量、成熟度和干酪根碳同位素分析。五峰组-龙马溪组δ¹³C组成分布为-31.1‰~-28.2‰,田坝地区δ¹³C最轻,两河口地区δ¹³C最重。大巴山前缘干酪根类型是碳同位素组成的主要控制因素,有机质成熟度和有机碳含量影响较小。当有机质处于高成熟演化阶段,有机碳含量越高,δ¹³C组成偏轻;有机质处于过成熟演化阶段,有机碳含量越高,δ¹³C组成偏重,变化幅度小于1.2‰。按照干酪根碳同位素组成划分干酪根类型原则,大巴山前缘五峰组-龙马溪组有机质类型为I型(腐泥型)和Ⅱ₁型(腐殖腐泥型)。     

四川盆地西南缘五峰组-龙马溪组页岩气形成条件与有利区优选

利用四川盆地西南缘志留系龙马溪组最新钻井、露头资料及样品分析结果,从富有机质泥页岩区域分布、岩性、有机地球化学特征、储层特征、含气性、地层压力等方面,重点研究四川盆地西南缘龙马溪组页岩气形成条件与有利区优选。研究发现,五峰组-龙马溪组页岩具有有机质含量高(TOC 0.12%~6.49%,平均2.06%)、有效厚度大(普遍大于30m)、热演化程度高(R_o 2.62%~2.80%)、脆性矿物含量高(56%~92%)、孔隙度较高(0.50%~11.36%,平均3.85%)等特征,钻井岩心现场解析气量最大值达3.38 m³/t、埋深适中(浅于3500m),这些条件均有利于页岩气的形成与富集。综合对比研究结果表明,云南云荞、木杆、高桥地区是四川盆地西南缘页岩气勘探的3个有利区。     

四川盆地五峰组—龙马溪组重点井含气页岩孔隙类型与孔径分布

针对四川盆地五峰组-龙马溪组过成熟海相页岩,开展普通薄片观察、SEM成像、X-衍射全岩组分和黏土矿物分析、TOC含量测定、N2-CO2联合吸附实验和RG测定.结果表明,海相页岩发育有机孔、无机孔和微裂缝.有机孔多呈气孔状或海绵孔状,大、小混杂;无机孔多呈三角状、棱角状或长方形状;微裂缝多呈条带状,能有效沟通有机孔和无机...     

四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组钾质斑脱岩特征及其地质意义

四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组黑色页岩地层中斑脱岩广泛分布,蕴含着丰富的地球化学信息。开展相关矿物学（XRD）、主量元素（XRF）,以及微量元素（ICP-MS）等分析,结合野外露头观察,对四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组黑色页岩地层中斑脱岩进行了分析。研究结果表明：1）斑脱岩主要由伊利石、斜长石、石英等矿物组成;2）主量元素以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O 为主,其中K₂O/Na₂O介于15.54～270之间;3）微量元素富集Th、U、Pb、Zr、Hf、Ta等高场强元素（HFSE）和Rb、Cs、Ba等大离子亲石元素,亏损La、Ce、Sr、Sm、Eu等元素;4）稀土元素∑REE介于19.58×10^-6～383.88×10^-6之间,平均值为105.43×10^-6,LREE/ HREE介于0.74～12.67之间,平均值为3.93,总体表现为轻稀土（LREE）富集,而重稀土（HREE）亏损,轻、重稀土元素分异明显,Eu表现出一定的负异常,而Ce未出现明显异常。综合分析认为：1）四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组斑脱岩具有高钾低钠的特点,与钾质斑脱岩特征相符,且五峰组与龙马溪组斑脱岩特征相似,火山灰物质来源相近;2）原岩构造环境主要为岛弧环境,同时也存在板内环境,火山灰主要来源于北部秦岭地区;3）火山灰可以提高海洋表层初级生产力,为优质页岩有机质形成提供物质基础。     

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。     

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。