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。     

中国海相页岩岩相精细划分及测井预测:以四川盆地南部威远地区龙马溪组为例

开展海相页岩岩相精细划分及预测研究对页岩气勘探开发层位选择具有重要意义。本文基于页岩储层品质及压裂品质两个要素,提出以TOC含量、矿物组成为基础的"两步法"页岩岩相划分方案。在岩心观察描述的基础上,利用岩石薄片分析、X全岩衍射分析及TOC含量测量等资料,以川南威远地区龙马溪组页岩为例,开展了页岩岩相划分,分析了不同岩相的属性差异。结合测井资料,根据概率神经网络原理,建立了页岩岩相预测模型,开展了该地区单井岩相预测,揭示了威远地区龙马溪组页岩岩相组合及分布特征:(1)威远地区龙马溪组发育11种岩相类型,其中5种富有机质页岩岩相,6种贫有机质岩相;(2)富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相及富有机质硅质-碳酸盐质页岩相因具有高TOC含量和高脆性特征,保证了页岩良好的生气能力及可压裂性,为最有利岩相类型;(3)有利岩相组合主要分布在龙马溪组底部,平面上自威远地区北西向南东方向,组合厚度增大,组合类型变化。北西部W1井,以富有机质硅质页岩岩相与富有机质碳酸盐质-硅质页岩相组合为主,厚20m;往南东至W2井,以富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相、富有机质硅质-碳酸盐质页岩相夹薄层状富有机质黏土质页岩相为主,厚30m;至南东部W4井,为富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相、富有机质硅质-碳酸盐质页岩相夹厚层状富有机质黏土质页岩相组合,厚35m。     

鄂西宜昌斜坡带五峰组—龙马溪组页岩优势岩相及其生气潜力

【研究目的】不同页岩岩相的矿物组分、含气性和可压性等的差异,决定不同岩相的开发潜力不同,页岩岩相的划分及评价对找寻页岩气勘探开发甜点具有重要指导意义。【研究方法】基于钻井、岩心和分析测试资料,综合利用地质理论结合硅质矿物-黏土矿物-碳酸盐矿物含量三端元图解,对鄂西宜昌斜坡带上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组下段含气页岩岩相进行划分,结合有机碳含量、含气量、岩心镜下特征等划分优势岩相。优选有机质丰度、硅质矿物含量、黏土矿物含量3项指标与页岩含气量进行相关性分析,建立了五峰组—龙马溪组含气页岩优势岩相的分级标准。【研究结果】研究区优势岩相均为II类优势岩相,II₁类（最优）优势岩相为S-2混合硅质页岩相和S-3含黏土硅质页岩相,位于龙马溪组一亚段和五峰组上段,厚6 m;II₂类（次优）优势岩相为S硅质页岩相,位于五峰组下段,厚4 m。【结论】宜昌斜坡带和涪陵地区具有相似的岩相垂向演化序列,优势岩相均位于五峰组—龙马溪组一亚段,但同一岩相组合的页岩厚度和品质差异较大,发生在鲁丹阶早期的湘鄂西水下隆起和鲁丹阶晚期的水下隆起是造成宜昌地区优势岩相的厚度和品质均要差于涪陵地区的主要原因。创新点：建立五峰组—龙马溪组含气页岩优势岩相的分级标准,提出龙马溪组一亚段和五峰组是优势岩相发育层位。     

川南下志留统龙马溪组页岩岩相表征

页岩岩相表征是页岩气地质评价和选层、选区的基础性研究工作。本文以露头和钻井资料为基础,依据岩矿、薄片、地化和测井资料,建立了海相页岩岩相划分方法,对川南上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组主要岩相进行了精细表征,并形成4点认识：(1)应用岩石矿物三端员法+沉积微相划分页岩岩相类型及其组合,是开展海相页岩岩相表征的有效方法;(2)川南五峰组龙马溪组页岩发育6种岩相类型和3种典型岩相组合,其中硅质页岩和钙质硅质混合页岩是(半)深水环境的特有岩相,黏土质页岩和黏土质钙质混合页岩是半深水浅水环境的主要岩相,黏土质硅质混合页岩是浅水深水环境下的共有岩相;(3)随着水体由深变浅和水动力条件逐渐增强以及陆源物质输入量增大,不同成因岩相组合的页岩矿物成分、基质组构、古生物和有机质富集程度、测井响应等基本特征均发生重大变化;(4)受海平面变化控制,主力产层为深水陆棚沉积的硅质页岩、钙质硅质混合页岩和黏土质硅质混合页岩组合,产层顶板为半深水浅水陆棚沉积的黏土质页岩、黏土质硅质混合页岩和黏土质钙质混合页岩组合;前者因富含硅质和有机质,具有良好的脆性和物性,是形成页岩气产层的优质岩相;后者因富含黏土和贫有机质,脆性和渗透性差,是形成页岩气藏区域封盖层的优质岩相;两者自下而上构成良好的自封自储型储盖组合。     

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.      

上扬子地区五峰组-龙马溪组主要地质事件及岩相沉积响应

上扬子地区广泛发育上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组富有机质页岩,前人研究较少涉及其岩相类型和沉积过程对主要地质事件的响应.细粒沉积物高精度层序地层学研究表明,晚奥陶世至龙一段充填沉积期,经历了3次大的地质事件,形成了2个三级层序（五峰组层序Sq1和龙一段层序Sq2）、12个准层序组和13个笔石带.在生物地层约束的等时格架中,识别出火山喷发事件形成的富碳、富有机硅的硅质页岩相,底流侵入事件及陆源输入浊流事件沉积的贫碳、贫有机硅的混合质页岩相和泥质页岩相,建立了五峰组-龙马溪组富有机质页岩的成因模式,该套页岩主要为该时期的火山喷发（包括冰期和生物绝灭）、底流侵入和陆源输入等地质事件导致的古气候、古海洋等各要素协同作用的结果.      

上扬子区下寒武统海相页岩岩相类型及沉积模式

上扬子区下寒武统牛蹄塘组页岩是我国南方地区页岩气重要勘探层系之一。通过露头、岩心、薄片、实验测试等资料综合分析,识别了该套页岩岩相类型及相关沉积作用方式,在水体氧化还原条件演变规律分析基础上总结了其沉积演化模式。牛蹄塘组页岩共包含6类岩相：富有机质硅质页岩、含粉砂硅质页岩、粉砂质页岩、黏土质页岩、泥质钙质页岩及粉砂质钙质页岩,主要体现为5种沉积作用方式：砂质机械沉积、钙质化学沉积、硅质生物沉积、泥质絮凝沉积及底流改造沉积。从底到顶,该套页岩表现为一套水体变浅的进积型演化序列,水体还原程度减弱,有机质保存条件变差。牛蹄塘组下段沉积期,盆地相区和陆棚相区分别以硅质生物沉积和钙质化学沉积为主,主体岩相类型为硅质页岩和钙质页岩;上段沉积期,盆地相区和陆棚相区分别以泥质絮凝沉积和砂质机械沉积为主,主体岩相类型为黏土质页岩和粉砂质混合质页岩。提出的牛蹄塘组页岩岩相发育模式及沉积演化规律能为研究区优质页岩的分布预测及页岩气勘探选区评价提供理论依据。     

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.      

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。     

滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段页岩岩相与沉积环境

滇黔北坳陷为南方海相地层的有利研究区域,发育多套海相页岩。上奥陶统五峰组与下志留统龙马溪组地层,尤其是五峰组-龙马溪组下段页岩作为优质烃源岩而备受重视。通过岩芯观察、薄片鉴定、X衍射分析及微量元素地球化学指标判识,对其进行页岩岩相划分与沉积环境分析。结果显示:滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段地层共划分出六种页岩岩相:硅质页岩、黏土质页岩、钙质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩、钙质硅质混合页岩,其中硅质页岩和黏土质页岩的TOC含量明显高于其余四种岩相。V/（V+Ni）、V/Cr、Ni/Co和U/Th指标指示五峰组-龙马溪组下段总体处于低能、滞留、局限条件,与深水陆棚环境匹配,Mo元素含量与四川盆地均值相当。五峰早期与龙马溪早期海侵的发生形成了以深水陆棚占主导的沉积格局,低能、滞留、局限的厌氧环境与快速海侵是有机质富集与保存的重要条件。     

Sedimentary lithofacies characteristics and sweet-spot interval characterization of the Sinian Doushantuo Formation in Upper Yangtze Platform,South China

The Sinian Doushantuo Formation is the oldest shale gas reservoir discovered in the world, which contains good shale gas shows as the Eyangye-1 and Zidi-1 wells in the Yichang Region of western Hubei province, China. The shales in the Doushantuo Formation feature considerable thickness (135 m), high gas content (4.83 m³/t) and high fragile mineral content (up to 75%). Due to the influences of the sedimentary environment, the shale reservoirs here have high dolomitic content (54%) and abruptly changes in vertical lithofacies. Moreover, the characteristics of the shale sweet-spot differ significantly from that in the Wufeng Formation and Longmaxi Formation in southeast Sichuan Basin. A high-resolution sequence stratigraphic correlation was performed on the shales of the Doushantuo Formation at the Eyangye-1 well, Zidi-1 well, Zidi-2 well and some outcrop profiles in Yichang area for the identification of their sedimentary microfacies characteristics. A comprehensive comparative analysis was made by incorporating the elemental geochemistry, wireline and mud logging data of the well to further identify the sweet-spot interval therein. With the analysis of Eyangye-1 well, the sweet-spot interval of the Doushantuo Formation is 3360−3408 m, of which sedimentary microfacies is deepwater reduced environment with many pyrite laminaes, and the TOC is high to 3.42%, the Ro is 3.3%, the organic and matrix pore are well developed and the aperture more than 50 nm, the porosity is 2.7%, the desorption gas content average is 2.16%, and the main mineral is dolomitic (54%) and siliceous quartz (21%). Additionally, these parameters combined with previous studies will shed light on evaluating and characterizing the layers therein, also provide referential geological data for the following exploration and development activities of this shale system.     

湘中—湘南烟溪组沉积特征及页岩气勘探潜力

湖南地区,尤其是湘中—湘南区域奥陶系烟溪组是我国新发现的页岩气勘探层位,该地层具有岩性变化大、有机碳含量高、成熟度高的特点。通过野外露头资料、钻井资料分析表明烟溪组岩性以硅质岩和碳质页岩为主,砂质页岩和砂岩次之。根据岩性、沉积构造以及纵向上岩石组合特征分析,认为烟溪组沉积相类型多样,包括深水盆地相、浅水盆地相、浅水陆棚相和浊积扇相等。研究表明:深水盆地相分布在湘南,浅水盆地和浅水陆棚相分布在湘中中部,而浊积扇相分布在湘中西北部、北部和东部等区域,沉积相的分布规律决定了烟溪组页岩气的勘探方向。横向上,湘南深水盆地硅质岩和碳质页岩TOC含量较低,而湘中浅水盆地相碳质页岩TOC含量高、厚度大,是烟溪组最有利的勘探区域;纵向上,烟溪组第三岩性段碳质页岩有机质丰度最高,脆性矿物含量高,是页岩气勘探的“甜点”层位。     

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。      

盐源地区古生界页岩气地质条件分析

为了进一步探索我国西南地区的页岩气资源潜力,中国地质调查局成都中心对盐源地区开展公益性页岩气基础地质调查。在系统的地质调查和沉积学、石油地质学研究的基础上,对盐源地区进行页岩气地质条件分析。发现盐源地区早古生代发育志留系龙马溪组和泥盆系坡脚组两套富有机质页岩层系。志留系龙马溪组以碳质硅质泥页岩和碳质粉砂质泥页岩为主,以富有机质、硅质含量高、笔石发育为主要特征,发育于深水陆棚环境中。泥盆系坡脚组以含钙质碳质泥岩和钙质碳质粉砂质泥岩为主,以富有机质、黏土含量高、竹节石发育为主要特征,主要发育于潟湖环境中。两套富有机质页岩层系均具有有机质含量高,沉积厚度大,热演化程度高,脆性指数较高,低孔低渗的特征。盐源地区发育大量宽缓向斜,具备较好的页岩气保存条件。在志留系稗子田组和泥盆系坡脚组的勘探获得了油气显示,表明盐源地区页岩气具备良好的勘探潜力,研究成果为区域油气勘探评价提供借鉴与参考。     

湘鄂西页岩非均质性研究——以Ld1井龙马溪组为例

页岩非均质性直接决定了页岩的储层可改造性和含气量,是页岩气勘探开发基础研究的内容之一。以湘鄂西Ld1井龙马溪组页岩为研究对象,在矿物岩石、显微薄片、地球化学和低温N2吸附-脱附实验的基础上,分析了研究区龙马溪组页岩的非均质性。研究发现Ld1井龙马溪组页岩主要发育硅质页岩、混合质页岩和黏土质页岩三大类,三大类页岩在有机质的赋存状态、有机质含量、矿物组成、显微结构和构造、脆性以及微观孔隙类型等方面具有较强非均质性,沉积作用、后期成岩作用和陆源输入是影响页岩非均质性的主要因素。硅质页岩具有有机碳含量高、脆性和孔渗条件好等成藏条件,是后期重点勘探开发层段,但通过FHH分形维数定量研究发现,硅质页岩段孔喉细小且非均质性强,孔隙结构复杂且联通性差,需要进行有效的储层改造才能够适应开采。     

浙西南—赣东北地区寒武系荷塘组页岩气成藏地质条件及有利区带优选

【研究目的】浙西南—赣东北地区寒武系荷塘组广泛发育暗色泥页岩,是下扬子地区页岩气调查的重点层位。目前该区勘探程度低,导致对该区页岩气成藏条件认识不清。【研究方法】通过寒武系荷塘组暗色泥页岩发育的地质背景、有机地球化学参数以及野外调查等方面研究,对该区页岩气资源潜力进行了评价,对有利区进行了优选。【研究结果】浙西南—赣东北地区寒武系荷塘组炭质硅质页岩在研究区内分布广泛,沉积厚度达35~200 m,其中在开化—常山—玉山地区的平均厚度超过50 m;有机质丰度高（1.48%～23.53%）,镜质体反射率适中（2.01%～3.0%）,有机质处于成熟—过成熟阶段。研究区荷塘组地层发育微孔隙、微裂缝等孔隙类型,储集性能较好。等温吸附实验测得炭质硅质页岩吸附气含量平均为5.93 kg/t,表明荷塘组炭质硅质页岩具有较好的吸附能力,有一定的吸附性。【结论】以在高热演化程度环境中找热演化程度较低的区域和在复杂的构造背景中寻找相对稳定的区域为准则,研究认为开化—常山—玉山地区寒武系荷塘组炭质硅质页岩分布厚度适中,有机质丰度高,成熟度相对较低,页岩气保存地质条件较好。创新点：浙西南—赣东北地区寒武系荷塘组页岩具备页岩气富集的物质基础;热演化程度是下扬子地区寒武系荷塘组页岩气能否富集的关键。     

鄂西地区陡山沱组页岩储层孔隙特征及影响因素

页岩储层孔隙结构是评价页岩气资源潜力的基础。本文基于有机碳含量、沥青反射率、X射线衍射、场发射扫描电镜(FE-SEM)及低温氮气吸附等方法,探讨鄂西地区震旦系陡山沱组页岩沉积组成、孔隙结构及其控制因素。结果表明:(1)陡山沱组为硅质和钙质页岩,TOC介于3.29%～6%,主要为I型干酪根,处于高-过成熟阶段;(2)陡山沱组页岩有机孔发育程度较低,无机孔提供主要储集空间,包括脆性矿物和黏土矿物的粒间孔、层间孔和部分溶蚀孔,以及少量微裂缝;(3)孔径分布范围为1.1～284nm,总孔体积平均为0.034ml/g,微孔、介孔和大孔体积分别为0.005ml/g、0.023ml/g和0.006ml/g,以介孔为主;(4)陡山沱组页岩TOC与孔体积无明显相关性,表明有机孔对孔体积贡献较小。硅质矿物和黏土矿物含量与页岩孔体积正相关性较好,表明矿物组成是陡山陀组页岩孔隙发育的主要控制因素。鄂西地区陡山沱组页岩具有良好的物质条件、生烃条件和页岩气储集空间,是潜在的页岩气勘探开发层系。