现今地应力对富有机质页岩断层封闭性的研究——以川东南丁山地区龙马溪组为例

断层的封闭性研究对油气藏的保存、评价工作及探索油气的分布规律具有重要的参考价值与指导意义。以川东南丁山地区龙马溪组页岩为例,利用FMI成像测井、震源机制解、现场水力压裂、三轴力学实验、有限元2D-σ方法等技术与方法分别对其现今地应力的方向、大小及岩石力学性质进行了分析,最后对井位附近断层封闭性进行了初步的评价。结果表明:丁山地区龙马溪组页岩现今地应力方向总体处于北东东-南西西（55°±5°）至南东东-北西西（110±5°）范围。DY2井龙马溪组页岩层现今最大主应力约145.0 MPa,断层面叠合正应力约188.4~218.3 MPa,岩石处于塑性变形阶段,破裂模式较为单一,脆性指数约41.6%~49.0%,破裂系数约0.197~0.355,断层封闭性总体较好,含气性与试气效果较好。DY1井龙马溪组页岩层现今最大主应力约52.0 MPa,断层面叠合正应力约75.8~83.1 MPa,岩石处于弹性变形阶段,破裂模式较为复杂,脆性指数约48.5%~55.0%,破裂系数约0.355~0.671,断层封闭性总体较差,含气性与试气效果较差。DY3井和DY4井龙马溪组附近断层封闭性一般。      

四川盆地龙马溪组页岩各向异性影响因素

四川盆地下志留统的龙马溪组黑色页岩是国内页岩气勘探开发的重点区域,但是有关龙马溪页岩各向异性性质的研究还较少。在实验室开展模拟页岩储层压力条件下的超声波速度测试,研究龙马溪组页岩在不同方向的纵、横波速度以及各向异性参数随压力的变化规律。用矿物分析、X射线扫描的方法,分析页岩各向异性的影响因素,指出黏土含量、层理和有机质是引起龙马溪页岩各向异性的主要原因。     

烷烃碳同位素对页岩含气性的指示意义——以四川盆地及周缘龙马溪组为例

以四川盆地及周缘龙马溪组为例,分析了烷烃碳同位素平面分布特征以及倒转情况,定量研究了烷烃碳同位素值与热演化程度、埋藏深度及含气量之间的关系,并探讨了造成不同区块烷烃碳同位素倒转程度差异的主要原因。结果表明:(1)龙马溪组页岩气组分具有典型的干气特征:CH4含量介于95.32%～99.59%,平均为98.44%;C2H6含量较少,介于0.09%～0.74%,平均为0.52%;C3H8含量普遍很低。(2)烷烃碳同位素表现为自盆地边缘向盆地中心逐渐变轻的特征,δ13C1值介于-36.9‰～-26.7‰,平均为-30.27‰;δ13C2值介于-42.8‰～-31‰,平均为-34.9‰;δ13C3值介于-50.5‰～-33.1‰,平均为-37.28‰。(3)整体上,四川盆地及周缘龙马溪组页岩气烷烃碳同位素具有完全倒转(δ13C1δ13C2δ13C3)的特征,页岩气成藏过程中干酪根裂解气与滞留烃裂解气的混合可能是导致烷烃碳同位素发生倒转的主要原因。(4)同位素定量分馏模型显示滞留烃裂解气在页岩气中的占比多大于60%,指示两种裂解气混合比不同是造成烷烃碳同位素倒转程度差异的主要原因;整体上,随滞留烃裂解气含量的增多,δ13C2值减小,烷烃碳同位素倒转程度增大,页岩的含气量也逐渐增加。     

康滇古陆西侧龙马溪组黑色页岩地球化学特征及其地质意义

为查明康滇古陆西侧龙马溪组黑色岩系的地质成因及沉积环境,指导区域页岩气勘探开发,对宁蒗盆地东南缘李子河地区龙马溪组岩层开展了详细的元素地球化学研究。结果表明,研究区硅质含量较高(SiO₂值为64.78%~96.89%),Al₂O₃与TiO₂呈正相关,SiO₂/A1₂O₃与A1₂O₃呈负相关,这种相关关系表明该区硅质岩系为非纯硅质岩,含有较高比例的陆源泥质沉积物。Al/(Al+Fe+Mn)值(0.53~0.75)、Fe/Ti值(6.38~14.96)、(Fe+Mn)/Ti值(6.40~18.20)、Si/(Si+Al+Fe)值(0.82~0.99)及Al-Fe-Mn三角图解综合显示出生物沉积硅质岩的特点。MnO₂/TiO₂值(0.005~1.20)、δCe值(0.46~0.92)、相关构造判别图解以及稀土元素分布形式特点均说明源区形成于接近大陆边缘的深水-半深水沉积环境。沉积期水体盐度指标m值(4.96~36.88)、CaO/(Fe+CaO)值(0.017~0.83)以及氧化还原指标δCe负异常、δEu正异常、Ce/La值(1.04~2.09)等元素特征指示其沉积于还原条件下低中等盐度海水环境,这种环境下适合有机质的富集和保存。高有机碳(TOC)与高硅质含量显示弱的负相关,说明生物成因硅质岩是造成高TOC的主要原因,而陆源物质硅对有机质进行稀释和破坏反而降低了TOC含量。受上述成因构造及沉积环境的影响,在宁蒗盆地李子河地区龙马溪组形成一套品质较好的富有机质烃源岩储层,具有一定的页岩气地质评价意义。     

川东南丁山地区龙马溪组富有机质页岩脆性评价

开展页岩储层的脆性评价对优选页岩气藏有利层段具有重要意义。综合利用岩心、测井、X射线衍射、岩石力学实验等资料,采用岩石矿物组分法和弹性参数法对丁山地区龙马溪组页岩脆性特征进行了综合研究,进而开展了页岩储层可压裂性评价。结果表明:研究区龙马溪组页岩矿物脆性主要受石英、长石、黄铁矿等矿物的影响,矿物脆性指数为36.2%~62.7%,平均48.1%;不同围压条件下,页岩受力破坏主要有劈裂型、双剪切型、单剪切型3种模式,力学脆性指数为40.7%~61.6%,平均52.6%。与国内外其他页岩产气区相比,研究区页岩脆性指数级别为中等偏上,脆性矿物、脆性指数与TOC含量具有较好的相关性,岩石可压裂性较好。DY1井龙马溪组脆性较强井段位于2 027.0~2 054.2m,脆性指数均超过50%,可实施压裂求取产能,与实际生产情况匹配性较好。     

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。     

川南龙马溪组页岩储层特征及主控因素

以川南长宁页岩气示范区A井页岩气优质产层龙一1小层与非优质产层龙一2小层及龙二段为主要研究对象,从储层矿物组成、纳米孔隙发育特征和赋存载体组合样式及其主控因素等微观层面进行系统对比,进一步明确了两者的差异及相互关系.研究结果显示:1)龙一1小层富含有机质、石英和黄铁矿,页岩孔径分布呈前峰型,纳米孔隙发育主要受TOC含量...     

四川盆地J地区志留系龙马溪组页岩裂缝地震预测与评价

利用三维地震资料进行相干体分析﹑应力场分析﹑P波各向异性分析,对四川盆地J地区龙马溪组优质页岩层段不同规模裂缝的优势发育带进行预测,对比分析表明,对于大型裂缝的预测,相干体分析相对较好;对于中小型裂缝的检测,采用P波各向异性技术的效果相对较好。龙马溪组页岩段底部在构造主体部位上主要发育中小型裂缝,是优质页岩储层的主要分布层段。JY1井区两口水平井的测试结果证实,对龙马溪组优质页岩段开展三维地震裂缝预测是可行的,预测结果可有效地指导该区的页岩气勘探。     

四川盆地志留系龙马溪组页岩与美国Fort Worth盆地石炭系Barnett组页岩地质特征对比

从沉积学、地球化学、生烃演化、构造演化等方面,对美国Fort Worth盆地石炭系Barnett页岩和四川盆地下志留统龙马溪组页岩进行了对比性研究,发现四川盆地志留系,特别是川南志留系页岩气具有较好的勘探前景.2套烃源岩共性与个性共存,具有相似的沉积背景、厚度、有机质类型(Ⅰ～Ⅱ)和生烃演化史.但是,Barnett页岩TOC值较高(30%-13%)、相对富集脆性矿物、页岩的微孔隙发育;龙马溪组页岩埋藏较深(一般2000-4000m)、相对富集粘土矿物,且具有较高的成熟度(普遍Ro>2%)、较大的隆升幅度和较快的隆升速率(3000m/80Ma).     

湖南扬子地区志留系龙马溪组页岩气成藏条件及前景评价

湖南地处扬子陆块和华夏古陆过渡区,湘西北地区至雪峰山东南缘基本位于扬子地台,此区域属南方海相页岩气远景区。本文主要选取地质构造条件优越、页岩气特征较为明显的龙马溪组黑色页岩层作为主要研究对象。研究表明,龙马溪组黑色页岩分布面积广、有机碳含量高(TOC平均值为2.0%)、热演化程度高(Ro平均值为2.59%)、低孔低渗(孔隙度平均值为2.3%、渗透率小于0.04×10-3μm2);黑色页岩产出厚度在石门-桑植复向斜至龙山、来凤一带较厚,基本大于30 m。而其整体埋深范围在1000~2000m之间为主,产出较为平缓。总体认为,此套含气页岩有待进一步详细勘探和研究,也是十分有开发潜力的页岩气目标层。优选区集中在石门-桑植复向斜至雪峰山东南缘。     

四川盆地东部地区下志留统龙马溪组页岩储层特征

四川盆地是中国西南部重要的含油气盆地,在东部和南部地区下志留统龙马溪组页岩广泛发育。在川东南、鄂西渝东地区的勘探井中志留系具有良好的气显示。研究区龙马溪组厚65~516m,底部为一套海侵沉积的富含笔石的黑色页岩,龙马溪组向上和向东砂质和钙质含量增加,演变为浅水陆棚沉积。龙马溪组主要由层状-非层状泥/页岩、白云质粉砂岩、层状钙质泥/页岩、泥质粉砂岩、层状-非层状粉砂质泥/页岩、粉-细粒砂岩、钙质结核、富含有机质非层状页岩8种岩相组成。总有机碳含量(TOC)为0.2%~6.7%。有机质以II型干酪根为主,Ro为2.4%~3.6%。页岩中石英矿物含量在2%~93%,主要呈纹层状或分散状分布,主要为陆源碎屑外源成因。龙马溪组页岩岩心孔隙度为0.58%~0.67%,渗透率为0.01×10^-3μm²~0.93×10^-3μm²。扫描电镜下龙马溪组页岩微孔隙度为2%左右,主要包括晶间孔和粒内孔,孔隙直径为100nm~50μm。页岩储层的形成机理主要为有利矿物组合、成岩作用和有机质热裂解作用。龙马溪组与美国Barnett页岩具有一定差异,主要表现在龙马溪组页岩埋藏较深、热演化程度较高、含气量较低、储层较致密、以陆源成因石英为主。对于评价下志留统龙马溪组页岩气勘探前景而言,今后须重点加强针对龙马溪组底部黑色硅质岩系石英成因、成熟度、埋藏史、含气量等方面的研究,以及进行详细的古地貌和古环境恢复。     

川东南地区龙马溪组页岩孔隙结构全孔径表征及其对含气性的控制

页岩气主要赋存于页岩孔隙中,研究页岩孔隙结构特征是深入认识页岩气富集机理的关键。通过CO2吸附、N2吸附、CH4等温吸附和高压压汞实验,对川东南地区龙马溪组页岩的孔隙结构进行了全孔径表征,并阐明了孔隙结构对页岩含气性的控制作用。页岩的微孔(＜2.0 nm)、中孔(2.0~50.0 nm)和宏孔(＞50.0 nm)都十分发育,且分布特征变化较大。在孔体积方面,中孔提供的孔体积最多,约40.8%,其次是微孔,约34.7%,宏孔的孔体积最少,只提供24.5%。在孔隙比表面积方面,微孔占有绝对优势,约提供76.87%,其次是中孔,约23.05%,宏孔只有0.07%。中孔和微孔提供了页岩中主要的孔体积,控制了游离气的含量。微孔的比表面积与CH4最大吸附量具有很好的正相关关系,且提供了页岩中主要的比表面积,控制了吸附气的含量。宏孔提供的孔体积和比表面积在页岩中不占优势,对吸附气和游离气含量的影响较弱,但可作为页岩气渗流的主要运移通道。因此,明确页岩的微孔、中孔和宏孔的分布特征,尤其是微孔对页岩中吸附气和游离气富集的贡献,对页岩气勘探与开发具有重要指导意义。     

四川盆地长芯1井下志留统龙马溪组页岩气储层特征研究

四川盆地东南部地区长宁构造长芯1井下志留统龙马溪组泥(页)岩,厚度约147m.该套泥(页)岩组合以纹层状泥(页)岩、纹层状含灰质泥(页)岩、纹层状粉砂质泥(页)岩为主,见钙质结核及黄铁矿条带.龙马溪组底部30m以富有机质的黑色纹层状泥(页)岩为主,其石英、长石和黄铁矿总量平均51.9％,粘土矿物含量平均24.7％,方解石和白云石含量平均23.4％,与美国典型页岩储层有相似性.总有机碳含量底部为3.9％ ～6.7％,上部为1.0％ ～2.1％.龙马溪组页岩岩心平均孔隙度为5.68％,平均渗透率为5.96×10-3 μm2,与孔隙度成明显正相关.扫描电镜下龙马溪组泥(页)岩微孔隙主要包括矿物晶间(溶)孔、晶间隙、晶内孔,有机质内微孔和微裂缝等.根据压汞分析,泥(页)岩孔喉中值半径最大为33nm,平均为10nm.研究表明,长芯1井龙马溪组海相页岩气储层微孔隙发育的受控因素有岩性、成岩演化程度和有机质发育特征等.富有机质泥(页)岩的物性好于粉砂质泥(页)岩和钙质泥(页)岩;成岩阶段晚期,矿物组合发生变化,蒙脱石向伊利石转变,形成新的微孔隙,增加了储层孔隙度;TOC是控制龙马溪组页岩气储层的主要内在因素,也是提供页岩气储存空间的重要物质.     

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。     

Development Phases and Mechanisms of Tectonic Fractures in the Longmaxi Formation Shale of the Dingshan Area in Southeast Sichuan Basin, China

Shale gas has currently attracted much attention during oil and gas exploration and development. Fractures in shale have an important influence on the enrichment and preservation of shale gas. This work studied the developmental period and formation mechanism of tectonic fractures in the Longmaxi Formation shale in the Dingshan area of ??southeastern Sichuan Basin based on extensive observations of outcrops and cores, rock acoustic emission (Kaiser) experiments, homogenization temperature of fracture fill inclusions, apatite fission track, thermal burial history. The research shows that the fracture types of the Longmaxi Formation include tectonic fractures, diagenetic fractures and horizontal slip fractures. The main types are tectonic high-angle shear and horizontal slip fractures, with small openings, large spacing, low densities, and high degrees of filling. Six dominant directions of the fractures after correction by plane included NWW, nearly SN, NNW, NEE, nearly EW and NW. The analysis of field fracture stage and fracture system of the borehole suggests that the fractures in the Longmaxi Formation could be paired with two sets of plane X-shaped conjugate shear fractures, i.e., profile X-shaped conjugate shear fractures and extension fractures. The combination of qualitative geological analysis and quantitative experimental testing techniques indicates that the tectonic fractures in the Longmaxi Formation have undergone three periods of tectonic movement, namely mid-late Yanshanian movement (82–71.1 Ma), late Yanshanian and middle Himalaya movements (71.1–22.3 Ma), and the late Himalayan movement (22.3–0 Ma). The middle-late period of the Yanshanian movement and end of the Yanshanian movement-middle period of the Himalayan movement were the main fracture-forming periods. The fractures were mostly filled with minerals, such as calcite and siliceous. The homogenization temperature of fracture fill inclusions was high, and the paleo-stress value was large; the tectonic movement from the late to present period was mainly a slight transformation and superposition of existing fractures and tectonic systems. Based on the principle of tectonic analysis and theory of geomechanics, we clarified the mechanism of the fractures in the Longmaxi Formation, and established the genetic model of the Longmaxi Formation. The research on the qualitative and quantitative techniques of the fracture-phase study could be effectively used to analyze the causes of the marine shale gas fractures in the Sichuan Basin. The research findings and results provide important references and technical support for further exploration and development of marine shale gas in South China.     

四川盆地威远地区龙马溪组页岩储层特征

基于威远地区龙马溪组的大量测录井和分析测试资料,从泥页岩的地球化学特征、岩石学特征、储层物性特征和含气性特征4个方面对龙马溪组页岩气储层进行研究。结果表明:威远地区龙马溪组有机质丰度较高,平均为2.72%;有机质类型以Ⅰ型为主,成熟度较高,达到热裂解生干气阶段;泥页岩埋藏深度适中,厚度较大,达到页岩气成藏的基本条件;页岩中黏土矿物质量分数适中,脆性矿物质量分数高,平均可达59.6%,具有高脆性、低泊松比和高杨氏模量的特征,满足页岩可压裂性评价指标;储层中广泛发育黏土矿物转化缝、次生溶蚀孔隙和残余粒间原生孔隙等储集空间,受分辨率的限制和未进行离子抛光,故未见到大量的有机质孔隙,孔隙度平均值为6.06%,其中充气孔隙度平均值为2.7%,渗透率受微裂缝的影响较大,分布范围较广;储层含气量高,均大于2 m3/t的标准,最高可达13.016 m3/t,其中游离气占70%~80%。综合研究认为,威远地区龙马溪组页岩为优质页岩气储层段,适合大规模开发。     

川西南盐津地区志留系龙马溪组页岩地球化学特征及地质意义*

In order to find out the element geochemical characteristics of Silurian Longmaxi Formation shale in Yanjin area,southwestern Sichuan Basin,as well as the material source and structural background of shale formation,the petromineralogy and geochemistry of 19 shale samples from Niuzhai section of Yanjin area were tested and analyzed. Combined with the previous research results and adjacent areas,the rare earth elements were mainly applied to discuss the sedimentary environment, the accumulation rate,material source and tectonic setting of the Longmaxi Formation shale in the study area. The results show that the mineral composition of the Longmaxi Formation in Niuzhai section of Yanjin is mainly quartz,carbonate minerals and clay minerals. The mineral triangle diagram shows that the Longmaxi Formation shale is mainly a combination of clay shale and mixed shale. The normalized partition pattern of rare earth elements is characterized by Ce deficit and weak Eu enrichment. The δCe values,Ni/Co and V/Cr values of the samples indicate that the paleo-water depth increases suddenly in the early stage and becomes shallow gradually in the later stage. Oxygen content gradually changes from anoxic reduction state in the early stage to weak oxidation state in the later stage. La_N/Yb_N values show that the shale deposition rate increases firstly and then decreases under the influence of sea level and terrigenous debris input. Provenance analysis shows that the source rocks area are mainly felsic igneous rocks and intermediate-acid geological bodies of granitoids. The La-Th-Sc diagram and tectonic setting characteristics show that the main tectonic setting of the source rocks is passive continental margin. Combined with previous studies and tectonic setting,it is inferred that the main source of the Longmaxi Formation shale is formed in the Passive continental margin of hypoxia,and the provenance is mainly from the Kang-Dian ancient land to the west of the study area,followed by the Central Guizhou uplift.     

四川盆地下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气勘探优选区预测

四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组为盆地内重要的气源岩,在常规气田勘探中发现广泛的油气显示,表明其具有页岩气勘探的良好前景。在页岩气勘探初期,应该先进行优先层段优先区块的深入研究。目前,多名学者对筇竹寺组、龙马溪组的特征和页岩气发育的有利区位做出了预测,但使用方法不完善、不统一,评价指标比较混乱。在系统分析Fort Worth盆地Barnett页岩优选区块特征的基础上,参照美国地质调查局对Barnett页岩的选区原则,结合四川盆地自身的特征,选取页岩层总厚度、TOC、Ro、埋藏深度4个指标确定了2套岩层的页岩气优选区与延展区。研究认为,筇竹寺组有利区与外围延展区均在成都—乐山—资阳—内江为界的区域内部,龙马溪组有利区与外围延展区均在自贡—宜宾一带。     

四川盆地下古生界筇竹寺组与龙马溪组页岩气勘探优选区预测

四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组为盆地内重要的气源岩,在常规气田勘探中发现广泛的油气显示,表明其具有页岩气勘探的良好前景。在页岩气勘探初期,应该先进行优先层段优先区块的深入研究。目前,多名学者对筇竹寺组、龙马溪组的特征和页岩气发育的有利区位做出了预测,但使用方法不完善、不统一,评价指标比较混乱。在系统分析Fort Worth盆地Barnett页岩优选区块特征的基础上,参照美国地质调查局对Barnett页岩的选区原则,结合四川盆地自身的特征,选取页岩层总厚度、TOC、Ro、埋藏深度4个指标确定了2套岩层的页岩气优选区与延展区。研究认为,筇竹寺组有利区与外围延展区均在成都—乐山—资阳—内江为界的区域内部,龙马溪组有利区与外围延展区均在自贡—宜宾一带。