古隆起边缘页岩气富集规律与选区——以雪峰西南缘下寒武统牛蹄塘组为例

为进一步明确古隆起边缘页岩气富集主控因素,有效指导相似地质条件地区的页岩气选区评价,以雪峰西南缘下寒武统牛蹄塘组为例,结合最新勘探资料和前期认识,通过沉积相、演化历史和保存条件等综合研究,探讨了该区页岩气富集规律。结果表明：（1）牛蹄塘组下段页岩沉积于深水陆棚相,在热液活动参与下,发育高丰度、I型、富热成因硅的优质页岩,脆性矿物含量高,具有页岩气富集的基础;（2）热演化程度虽处于过成熟阶段,但有机质尚未碳化,生烃演化与储层演化相匹配,具备页岩气富集的前提;（3）燕山期以来的构造改造作用是否破坏了早期的保存条件,是页岩气富集的关键。基于上述富集规律认识,建立了雪峰西南缘页岩气选区评价标准,并指出在岑巩—施秉—黄平—麻江—都匀—独山一带,下寒武统牛蹄塘组优质页岩厚度大（50~140m）、有机碳含量高（TOC≥2.0%）、热演化适度（R_O平均2.63%）、埋深适中（1500~4000m）、构造相对稳定,是雪峰古隆起边缘页岩气勘探有利区带。     

雪峰古隆起边缘下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏地质特征及有利区预测

雪峰古隆起边缘下寒武统牛蹄塘组页岩具有良好的生烃和储集条件,是重要的页岩气勘探层位,但受多期构造运动改造,页岩气保存条件复杂,页岩气勘探一直未获突破.基于野外地质调查、钻探资料,结合有机地化分析测试等手段,对雪峰古隆起边缘即沅麻盆地及周缘下寒武统牛蹄塘组页岩气地质条件和勘探前景进行综合评价.研究表明:牛蹄塘组沉积于深水陆棚相,页岩有机碳含量TOC值普遍大于2.0%,一般在3.0%~5.0%之间;有机质类型为Ⅰ型;有机质成熟度2.17%~3.38%之间,平均为2.79%;页岩碎屑矿物平均含量77.25%;粘土矿物平均含量22.71%,硅质含量高,脆性较大,易于储层改造.综合地化、储层物性及保存条件等评价指标,提出沅麻盆地草堂凹陷及古隆起北缘凤凰-吉首-张家界一带为牛蹄塘组页岩气勘探有利区带.      

雪峰隆起西缘湘张地1井牛蹄塘组页岩含气性特征及控制因素

雪峰隆起周缘是四川盆地外围页岩气勘探的重要区域,下寒武统牛蹄塘组为该区主要的页岩气层位,为深入研究页岩含气性特征,以隆起西缘湘张地1井钻井资料为基础,借助现场含气测试数据,对页岩纵向含气性进行精细描述,并以此探讨牛蹄塘组页岩气分布规律与控制因素.湘张地1井牛蹄塘组页岩气整体呈上低下高、局部富集的分布规律,受有机质含量、矿物组分、孔隙与裂缝、物性、滑脱构造等因素共同控制.下部页岩有机质和脆性矿物含量高、裂缝与孔隙较发育,气体吸附的比表面积主要由有机质孔隙提供,脆性矿物有利于孔缝的形成与保存,裂缝与孔隙的发育有效改善了储层物性,为游离气提供大量储集空间,配合存在的滑脱构造带,使下部总含气量较高,且以游离气为主,占比58%~82%,尤其底部滑脱带内吸附气含量极低,孔缝发育程度对总含气量的影响大于有机质含量,同时,孔缝分布的不均也导致气体在局部较为富集;上部页岩孔缝欠发育,有机质与脆性矿物含量均低于下部,整体含气性较差,吸附气占比略大,主要受有机质含量控制,可作为下部含气段直接有效的盖层.此外,下部页岩岩石力学脆性强、成岩作用晚、热演化程度高、抗压强度与主应力差低,具备较强的可压裂性,有利于后期改造.      

黔西北寒武系牛蹄塘组与志留系龙马溪组页岩生烃和储集能力差异分析

以黔西北牛蹄塘组和龙马溪组页岩为研究对象,在对钻井岩心样品进行有机地球化学和储层分析实验的基础上,对牛蹄塘组和龙马溪组页岩气成藏条件进行了对比。牛蹄塘组和龙马溪组原始TOC分别为8.68%～10.50%和0.60%～9.45%,原始生烃潜量分别为62.77～75.20 mg/g和4.44～69.70 mg/g,演化至成熟时平均产气量分别为93.35 cm3/g和58.58 cm3/g,证明了牛蹄塘组页岩原始生烃能力远好于龙马溪组页岩。牛蹄塘组和龙马溪组页岩最大吸附气含量分别为1.81～9.07m3/t和2.24～2.49 m3/t,孔隙大小主要分布在3.48～3.65 nm范围内,牛蹄塘组页岩总孔体积和比表面积总体上小于龙马溪组页岩。综合研究认为:牛蹄塘组页岩与龙马溪组页岩相比,更有利于富集吸附态天然气,但牛蹄塘组页岩天然气生成时期早、演化时间长,导致大部分天然气散失,加之页岩孔隙度降低也导致游离气富集能力下降,最终使得牛蹄塘组页岩气成藏能力弱于龙马溪组。     

贵州陡山沱组和牛蹄塘组中黑层的地质特征与找矿前景

贵州陡山沱组顶部和牛蹄塘组底部的黑层,是贵州最主要的沉积型黑色岩系,赋存有钒、银、钼、镍、钴、铂、铀和稀土元素等矿产资源.本文分别从岩相古地理环境、岩性组合特征和黑层发育程度等方面概述了省内陡山沱组和牛蹄塘组中黑层的地质特征,通过与代表性黑色页岩中的矿床对比,分析了两套地层中黑层的找矿前景.     

黔西纳雍地区下寒武统牛蹄塘组黑色岩系生物标志物的特征

以贵州纳雍地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩为研究对象,分析其中的生物标志化合物。结果表明：奇偶优势(OEP)均值为1.08,接近平衡值1.00,无明显奇偶优势,姥鲛烷与植烷比(Pr/Ph)均值小于1,具明显的植烷优势;萜烷丰度顺序为五环三萜烷>三环萜烷>四环萜烷,规则甾烷以C27略占优势,ΣC27/ΣC29的均值为1.41,大于1,显示有机质来源以浅海相菌藻类等低等水生生物为主;C32αβ22S/(22S+22R)平均值为0.59, Ts/(Ts+Tm)值为0.43,βα-莫烷/αβ-藿烷平均值为0.124,C29甾烷的20S/(20S+20R)平均值为0.39,C29甾烷αββ/(αββ+ααα)平均值为0.41,均表明纳雍地区黑色岩系中的有机质均接近或达到成熟阶段。根据这些特征可以推断,该区域早寒武世牛蹄塘组黑色岩系形成于浅海还原环境,有机质热演化程度较高,其母质主要来源于细菌、藻类等低等水生物。     

黔西纳雍地区下寒武统牛蹄塘组黑色岩系生物标志物的特征

以贵州纳雍地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩为研究对象,分析其中的生物标志化合物。结果表明：奇偶优势(OEP)均值为1.08,接近平衡值1.00,无明显奇偶优势,姥鲛烷与植烷比(Pr/Ph)均值小于1,具明显的植烷优势;萜烷丰度顺序为五环三萜烷>三环萜烷>四环萜烷,规则甾烷以C27略占优势,ΣC27/ΣC29的均值为1.41,大于1,显示有机质来源以浅海相菌藻类等低等水生生物为主;C32αβ22S/(22S+22R)平均值为0.59, Ts/(Ts+Tm)值为0.43,βα-莫烷/αβ-藿烷平均值为0.124,C29甾烷的20S/(20S+20R)平均值为0.39,C29甾烷αββ/(αββ+ααα)平均值为0.41,均表明纳雍地区黑色岩系中的有机质均接近或达到成熟阶段。根据这些特征可以推断,该区域早寒武世牛蹄塘组黑色岩系形成于浅海还原环境,有机质热演化程度较高,其母质主要来源于细菌、藻类等低等水生物。     

牛蹄塘组页岩矿物的成因类型及其地质指示意义

以场发射扫描电镜为主要研究手段,在微米级-纳米级尺度上观测南方下古生界牛蹄塘组（包括相当层位）页岩的主要组成矿物。通过揭示矿物质与有机质的生长发育形貌特征,从而获得判断矿物成因的直观依据。研究结果表明,牛蹄塘组页岩矿物的成因类型有陆源碎屑成因、自生成因（包括蚀变成因、生物成因等）、后生成因、热液成因、表生成因等,其中以陆源碎屑和自生成因为主。不同成因的矿物具有不同的地质指示意义,对页岩储层物性也有不同的影响。生物成因石英（包括硅质）与有机质的交互共生关系指示页岩气勘探的甜点层位。     

黔北下寒武统牛蹄塘组烃源岩的生物标志物特征和沉积环境

为研究黔北地区下寒武统牛蹄塘组烃源岩母质来源和沉积环境,开展了生物标志化合物分析,结果表明：④正构烷烃OEP接近1．0,无明显奇偶优势,受轻微生物降解影响,正构烷烃多表现为双峰型（c18／c25）,（nC2＋nC22）／（nC28＋nC29）值为0．54～1．01,显示重烃组分占绝对优势;Pr／Ph值范围在0．51-0．82之间,具有植烷优势。②烃源岩样品组成相对丰度五环三萜烷〉5-g,萜烷〉四环萜烷,三环萜烷中C21、C23、C24呈倒V字形分布,Ts／（Tm＋Ts）为0．45-0．50。⑧C27规则甾烷／c∞规则甾烷略小于1或者接近1．芳烃化合物DBT／P为0．05-0．09。根据这些特征并结合干酪根同位素及正构烷烃同位素组成和变化规律,认为该区域下寒武统牛蹄塘组烃源岩形成于浅海还原环境,且有机质主要来源于细菌、藻类等低等水生生物,有机质热演化程度较高。根据常量、微量元素指标并结合有机地化指标刻划出从灯影组到牛蹄塘组和明心寺组沉积时期的水体环境,将牛蹄塘组烃源岩的形成分为3个阶段。第一阶段为早寒武世初始快速海侵阶段,第二阶段为深水还原高有机质产力阶段,第三阶段为海水缓慢变浅高有机质产力阶段,而到了明心寺组沉积时期为浅水氧化非烃源岩阶段。     

黔北下寒武统牛蹄塘组烃源岩的生物标志物 特征和沉积环境

为研究黔北地区下寒武统牛蹄塘组烃源岩母质来源和沉积环境,开展了生物标志化合物分析,结果表明：①正构烷烃OEP接近1.0,无明显奇偶优势,受轻微生物降解影响,正构烷烃多表现为双峰型(C18/C25),(nC21+nC22)/(nC28+nC29)值为0.54~1.01,显示重烃组分占绝对优势;Pr/Ph值范围在0.51~0.82之间,具有植烷优势。②烃源岩样品组成相对丰度五环三萜烷>三环萜烷>四环萜烷,三环萜烷中C21、C23、C24呈倒V字形分布,Ts/(Tm+Ts)为0.45~0.50。③C27规则甾烷/C29规则甾烷略小于1或者接近1,芳烃化合物DBT/P为0.05~0.09。根据这些特征并结合干酪根同位素及正构烷烃同位素组成和变化规律,认为该区域下寒武统牛蹄塘组烃源岩形成于浅海还原环境,且有机质主要来源于细菌、藻类等低等水生生物,有机质热演化程度较高。根据常量、微量元素指标并结合有机地化指标刻划出从灯影组到牛蹄塘组和明心寺组沉积时期的水体环境,将牛蹄塘组烃源岩的形成分为3个阶段,第一阶段为早寒武世初始快速海侵阶段,第二阶段为深水还原高有机质产力阶段,第三阶段为海水缓慢变浅高有机质产力阶段,而到了明心寺组沉积时期为浅水氧化非烃源岩阶段。     

松辽盆地北部热史恢复及烃源岩生烃史

根据镜质体反射率、粘土矿物分析和包裹体测试数据对松辽盆地北部齐家-古龙凹陷、三肇凹陷、黑鱼泡凹陷和双城向斜的古地温进行了研究并恢复了其热历史.它们都是在明水组沉积末期达到最高古地温,从古近纪到现今古地温持续降低.各个凹陷经历的古地温高低顺序依次为：古龙凹陷 >双城向斜 >三肇凹陷 >黑鱼泡凹陷,对应最高古地温为160℃至120℃不等.成烃史研究表明：松辽盆地中-浅层主力烃源岩青山口组-段泥岩随着嫩江组的快速沉积迅速进入生烃阶段,但各地所处成烃阶段不同;齐家-古龙凹陷烃源岩在嫩江组沉积初期进入生油门限,在嫩江组-明水组沉积期为快速生烃期,现为成熟-高熟阶段;双城向斜和三肇凹陷烃源岩在嫩江组沉积中期进入生油门限,于嫩江组-明水组沉积末期为快速生烃期,现为成熟阶段;黑鱼泡凹陷烃源岩在嫩江组沉积期末进入生油门限,于四方台组-明水组沉积期为快速生烃期,现为低熟-成熟阶段.     

雪峰山西侧地区下寒武统牛蹄塘组烃源岩特征与油气地质意义

通过对雪峰山西侧地区下寒武统牛蹄塘组烃源岩的系统观测、采样和有机地球化学研究,总结了烃源岩的分布规律、有机质母质类型、烃源岩形成与沉积环境的关系、有机质成熟度等。牛蹄塘组烃源岩具有高有机碳、低氯仿沥青“A”、低生烃潜能的特征,有利烃源岩主要分布在黔北遵义、黔东天柱—城步、渝东南—湘西酉阳—麻阳一带及鄂西咸丰—张家界一带。干酪根镜下鉴定表明,有机质以腐泥组为主(75%~93%),饱和烃/芳烃占0.84%~27%,平均5.77%,牛蹄塘组烃源岩有机质类型为Ⅰ型。干酪根δ13Corg较轻,为-34.99‰~-25.36‰,平均-31.80‰,显示沉积母质以浮游生物及海洋性自养菌为主,部分样品有机质来源以藻类为主,结合Pr/ph分析,烃源岩主要形成于缺氧且通常是超盐度的环境中。沥青反射率为2.23%~4.32%,平均3.45%,等效镜质体反射率为1.84%~3.23%,平均2.43%,表明大部分样品已达到过成熟阶段。     

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。     

低熟页岩生烃特征的热模拟实验研究

采用高压釜热模拟实验方式对页岩样品的成熟度进行改变,并对成熟度改变过程中页岩的生烃情况及热解参数进行了分析。研究表明:Ro随着温度的增高,分为三个阶段:缓慢变化阶段、中等增加阶段和快速增加阶段。随着R_o的升高,气态烃的产率一直是上升的,而液态烃的产率后期是下降的,裂解烃量(S_2)则由于转化为气态烃等含量迅速降低,但总烃增加量是有变化的。当R_o为0.65%和1.0%时出现二个生烃高峰,这反映了低成熟页岩在生烃演化过程中的三个阶段,即初期热降解阶段、热降解-热裂解阶段和热裂解阶段。而R_o与总烃产率在热模拟过程中则近似呈一条指数曲线关系,根据二个生烃高峰,进而确定了我国陆相盆地页岩气远景区R_o的下限为0.65%,页岩气有利区R_o的下限为1.0%。     

四川盆地北缘震旦纪—早寒武世隆—坳格局及其油气勘探意义

四川盆地北部震旦系-下寒武统是继安岳气田发现和绵阳-长宁裂陷提出之后备受关注的另一重点勘探领域,但对其沉积构造格局的认识存在严重分歧。文中基于露头剖面、地震、钻井和地球化学分析资料并结合前人研究成果,提出四川盆地北缘震旦纪-早寒武世期间存在隆坳并存的格局。四川盆地北缘震旦系-下寒武统厚度、岩相、地震反射和地球化学等指标的详细分析表明：(1)沉积构造格局表现为隆坳相间的特点,即自西向东依次为绵阳-长宁裂陷→汉南-米仓山隆起→万源-通江裂坳陷→达州-开江隆起→城口-开县裂坳陷→东安-巫溪隆起→巴东-恩施裂陷→神农架-黄陵隆起;(2)发育台地、斜坡和盆地三种沉积环境,其中斜坡环境以发育大量风暴、重力流、滑塌角砾沉积及同沉积滑移变形等为主要识别标志;(3)经历了三个“隆坳”旋回,即陡二段末期-灯二段早期、灯二段晚期-灯四段早期、灯四段晚期-筇竹寺组晚期。四川盆地北缘震旦纪-早寒武世隆坳格局的形成受控于震旦纪基底构造薄弱带、南秦岭地幔上隆底侵和原特提斯洋壳板片拖拽三者的联合作用,与罗迪尼亚大陆裂解和冈瓦纳大陆聚合的全球构造背景密切相关。四川盆地北缘震旦纪-早寒武世隆坳并存格局的提出不仅有助于进一步认识该时期扬子克拉通区域沉积构造格局和演化,也为川东北地区下一步油气勘探决策提供了参考依据。川东北地区震旦纪-早寒武世隆坳格局控制了烃源岩和储集层的发育及源储配置关系,建议首先将裂坳陷边缘带作为下一步勘探的重点。     

黔北黄平地区黄地1井下寒武统发现海相页岩气

正1研究目的(Objective)中国南方下寒武统牛蹄塘组广泛发育暗色页岩,有机质含量丰富,沉积厚度大,但普遍存在有机质成熟度过高导致页岩气赋存不利等因素。贵州黄平地区牛蹄塘组为一套深水陆棚相沉积,以炭质页岩为主,具有页岩厚度大、有机质含量高、成熟度适中且构造保存较好等有利条件,目前尚未获得页岩气调查突破。在前期研究的基础上,为摸清牛蹄塘组在该区地层发育,力争获得页岩气发现,在武陵山褶皱带南部贵州黄平地区上塘复背斜东翼南段部署实施了黄地1井,钻遇牛蹄塘组见良好油气     

西昆仑山北缘下更新统西域组中上部泥石流沉积 的发现及其意义

报道了在西昆仑山北缘的恰哈、桑株、柯克亚等地的西域组中上部地层中发现数十层泥石流沉积。容重测量表明,泥石流以粘性泥石流为主,典型沉积相组合为AC、AA1C、DAA1BC、AA1BC、AA1B、A1BC,反映泥石流沉积从上游向下游由扇顶向扇缘环境演化,泥石流沉积时代对比为早更新世早中期。青藏高原西北缘西域组中上部泥石流沉积的发现,为分析该区西域组沉积时期的构造背景、地貌条件、气候特征提供了重要的新资料,为研究青藏高原隆升及其引发的地质灾害效应提供了新的证据,对泥石流地质灾害的防治提出了预警。     

西昆仑山北缘下更新统西域组中上部泥石流沉积的发现及其意义

报道了在西昆仑山北缘的恰哈、桑株、柯克亚等地的西域组中上部地层中发现数十层泥石流沉积。容重测量表明,泥石流以粘性泥石流为主,典型沉积相组合为AC、AA1C、DAA1BC、AA1BC、AA1B、A1BC,反映泥石流沉积从上游向下游由扇顶向扇缘环境演化,泥石流沉积时代对比为早更新世早中期。青藏高原西北缘西域组中上部泥石流沉积的发现,为分析该区西域组沉积时期的构造背景、地貌条件、气候特征提供了重要的新资料,为研究青藏高原隆升及其引发的地质灾害效应提供了新的证据,对泥石流地质灾害的防治提出了预警。