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。     

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。     

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。     

顶底板封闭性对四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组页岩气差异富集的影响

在对6条野外剖面共6组顶底板样品进行高压压汞分析、排替压力测试及突破压力测试的基础上,开展了四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组顶底板封闭性及其对页岩气差异富集的影响的研究。结果表明:①五峰组—龙马溪组顶底板岩性致密,均表现出低孔-低渗的特征。②顶板样品排替压力分布在11.027～16.677 MPa之间,平均为13.637 MPa;底板排替压力大多分布在13.766～13.798 MPa之间。③顶板突破压力为5～33 MPa,不同地区顶板突破压力差异性较明显;底板突破压力在21～42 MPa之间,普遍大于顶板突破压力,具有好的封闭性。④排替压力、突破压力与孔渗均具有良好的负相关性;含气量与顶板微观封闭参数具有良好的正相关性,与底板微观封闭参数具有一定的正相关性。⑤相比于底板,顶板的微观封闭能力更能影响页岩气的垂向散失,不同地区顶板微观封闭能力的差异性导致了页岩气的差异富集。初步建立了研究区下古生界海相页岩气3大类、9项参数的顶底板封闭性评价参数指标体系,可依据其对顶底板封闭性做出较为准确和合理的评价。     

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。     

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。     

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。     

威远五峰组—龙马溪组页岩岩相展布及对水平井产量的影响

通过对威远地区14口评价井或导眼井五峰组—龙马溪组地层开展系统的笔石生物地层、岩相地层、测井响应、地球化学、元素地球化学等特征分析,证实了威远地区五峰组—龙马溪组古隆起的发育,指出古隆起发育控制页岩的厚度及岩相展布,明确优质页岩展布受古隆起发育控制,并提出水平井井位优化部署建议。主要结论如下:1）从生物地层、岩性地层、电性特征、地层厚度等方面证实在Z4-Z1—WY1—W5—WX井一带存在（水下）古隆起;2）不同时期地层分布及岩相主要受古隆起发育控制,隆起区及周边地层厚度薄,黏土矿物或碳酸盐矿物含量高,坳陷区沉积厚度大,硅质矿物含量高;3）威远地区五峰组页岩沉积期物源多来自其西部或北部,鲁丹阶早期以生物成因石英为主,物源较少,鲁丹阶晚期物源可能来自川南的黔中古陆,不同的物源方向意味着沉积体系的变化;4）鲁丹阶早期（LM1~LM3）地层储层品质最优,产量高,其储层参数平面展布受隆起发育控制,拗陷区域储层品质最好。建议以鲁丹阶早期地层为目标靶体实施水平井,优先部署该层段厚度较大区域水平井,尽量避开隆起发育区。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩U-Mo协变模式与古海盆水体滞留程度的判识

古海盆海水的氧化还原条件和滞留状况可通过沉积物中微量元素的富集程度来指示。本文利用页岩中U、Mo微量元素含量,研究了五峰组和龙马溪组沉积时期四川盆地的水体滞留情况。龙马溪组页岩在厌氧环境中Mo/TOC平均值为15,接近于半滞留海盆。且随着还原程度的增强,U、Mo富集系数趋于增加,但海水中较低的Mo浓度限制了Mo/U比值的继续增加,稳定在1倍海水值左右,指示龙马溪期四川盆地属于半滞留海盆。五峰组页岩Mo/TOC平均值为4.7,接近于黑海(4.5)这样的强滞留环境。U、Mo富集系数明显小于龙马溪组,在缺氧的环境中未表现出随富集系数增大Mo/U比值增大的趋势,且Mo/U比值低于正常海水值,表明五峰组沉积时期海盆的滞留程度要比龙马溪组沉积时期强烈,属于强滞留环境。五峰组沉积时期强烈的海盆滞留导致水体交换速度缓慢,形成了有利于有机质保存的缺氧环境,而龙马溪组沉积时期海平面上升造成的缺氧环境控制了半滞留海盆有机质的富集。     

Differential Characteristics of the Upper Ordovician-Lower Silurian Wufeng-Longmaxi Shale Reservoir and its Implications for Exploration and Development of Shale Gas in/around the Sichuan Basin

The Upper Ordovician Wufeng-Lower Silurian Longmaxi shale is widely distributed in the Sichuan Basin and its periphery, which is the key stratum for marine shale gas exploration and development(ED) in China. Based on sedimentary environment, material basis, storage space, fracability and reservoir evolution data, the reservoir characteristics of the Wufeng-Longmaxi shale and their significance for shale gas ED are systematically compared and analyzed in this paper. The results show that(1) the depocenter of the Wufeng(WF)-Longmaxi(LM) shale gradually migrates from east to west. The high-quality shale reservoirs in the eastern Sichuan Basin are mainly siliceous shales, which are primarily distributed in the graptolite shale interval of WF2-LM5. The high-quality reservoirs in the southern Sichuan Basin are mainly calcareous-siliceous and organic-rich argillaceous shales, which are distributed in the graptolite shale interval of WF2-LM7.(2) Deep shale gas(the burial depth 3500 m) in the Sichuan Basin has high-ultrahigh pressure and superior physical properties. The organic-rich siliceous, calcareous-siliceous and organic-rich argillaceous shales have suitable reservoir properties. The marginal area of the Sichuan Basin has a higher degree of pressure relief, which leads to the argillaceous and silty shales evolving into direct cap rocks with poor reservoir/good sealing capacity.(3) Combining shale gas exploration practices and impacts of lithofacies, depth, pressure coefficient and brittle-ductile transition on the reservoir properties, it is concluded that the favorable depth interval of the Wufeng-Longmaxi shale gas is 2200～4000 m under current technical conditions.(4) Aiming at the differential reservoir properties of the Wufeng-Longmaxi shale in the Sichuan Basin and its periphery, several suggestions for future research directions and ED of shale gas are formulated.     

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。     

Characteristics of black shale in the Upper Ordovician Wufeng and lower Silurian Longmaxi formations in the Sichuan Basin and its periphery,China

Geochemical and mineralogical analyses, in addition to isothermal adsorption experiments on field samples, are used to characterise the sedimentary environments, reservoirs and adsorbed gas of the Upper Ordovician Wufeng–lower Silurian Longmaxi formations in the Sichuan Basin and its peripheral areas. The sedimentary environment of the Wufeng and the lower part of Longmaxi formations is a deep-water shelf with five different lithologies identified: siliceous shale, black shale, siltstone, biolithite limestone and bentonite. The black shale in the Wufeng and the lower part of Longmaxi formations is 50 m thick, with an average organic carbon content (TOC) of 3.81 wt% and a maturity (Ro) of 1.62%. Quartz comprises 54.94 vol% of the shale and positively correlates with the TOC. Micropores in the black shale include intergranular pores, intragranular pores, organic matter pores and microfractures. Among these pores, spaces between clay sheets and organic molecules represent a favourable storage space for the accumulation and preservation of oil and gas. The Langmuir volume parameter ranges between 1.52 and 3.01 cm³/g, with an average value of 2.33 cm³/g. The presence of organic matter pores and pores between clay sheets in the black shale is the main and controlling factor for accumulated gas.     

Lithofacies and depositional characteristics of gas shales in the western area of the Lower Yangtze,China

The Lower Yangtze is considered as a potentially productive shale gas area in China, but only limited research has thus far been carried out there. On the basis of a detailed investigation of fourteen outcrops, eight lithofacies in the Hetang Formation (510–541 Ma), the Gaojiabian Formation (430–443.4 Ma), the Gufeng Formation (270–281 Ma) and the Dalong Formation (252–263 Ma) have been identified: silicalite, siliceous non‐calcareous mudstone, siliceous shale, carbonaceous shale, calcareous mudstone, silty–shaly interlaminated mudstone, siltstone and limestone. Three types of fossils were also found in the four formations: sponge spicules, radiolarians and graptolites. Moreover, four key outcrops of the fourteen were suitable for more additional detailed analyses and interpretation of their depositional environments and plausible sequence of the stratigraphic system tracts. As a result, the four potential shale gas formations were all divided into third‐order sea‐level sequences. Every third‐order sequence was further divided into four system tracts, corresponding to an early transgressive system tract (ETST), a late transgressive system tract (LTST), an early highstand system tract (EHST) and a late highstand system tract (LHST). On the basis of the interpretation of the lithofacies and depositional environments in the western area of the Lower Yangtze, sediments can be related to hydrothermal and biological processes, terrigenous clastic input and calcium compensation. These processes were interpreted to occur in a sequential order that we divide into three stages. The ETST period was the first stage, in which hydrothermal upwelling from the open ocean produced a siliceous lithological combination. During the second stage corresponding to the LTST + EHST, our results suggest that some biological communities in the stable deep water provided plenty of organic‐rich matter. The LHST period was the third stage, in which terrigenous clastic material was deposited close to the land, and some carbonate sediments began appearing near the platform. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

四川盆地及其周缘下古生界页岩气保存条件研究

页岩气的勘探表明,页岩含气已成为一个不争的事实,但是含气的规模以及是否具有工业价值需要进一步研究。与美国相比,中国页岩气具有独特的地质条件,页岩气保存条件可能是中国南方下古生界页岩气勘探研究的重点。文中以四川盆地及其周缘下古生界下寒武统和上奥陶统-下志留统页岩层系为研究对象,从物质基础、构造作用和演化历史、地层水条件、盖层及其微观性质、天然气组分和压力系数等几个方面对页岩气的保存条件进行研究,并综合分析各种指标,提出页岩气保存条件综合评价指标体系,以期对四川盆地及其周缘下古生界页岩气勘探提供更进一步的参考资料。     

川东南武隆地区五峰组—龙马溪组页岩气形成条件及富集区分析

通过野外地质调查资料及样品测试分析,结合前人研究的结果,对川东南武隆地区五峰组—龙马溪组页岩气形成的基础地质条件进行了研究,指出五峰组与龙马溪组底部富有机质页岩形成于深水陆棚环境,富有机质页岩厚度大,分布广,埋深适中(300~3 500 m),脆性矿物含量较高,TOC主要分布于2%~5%之间,热演化程度处于高成熟—过成熟早期阶段,发育溶蚀(微)孔、粒间微孔、粒内微孔、有机质孔及微裂缝等,并通过综合信息叠合分析,提出了5个页岩气富集区。     

四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

利用钻井、地震及样品实验数据资料,首先对焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩气的形成条件进行了评价,然后探讨了四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素。研究认为:焦石坝地区五峰组—龙马溪组泥页岩具有厚度大、有机质丰度高、类型好、热演化程度较高、储集物性以及含气性好、以及良好保存条件和可压性等特点;四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素是富有机质泥页岩的发育程度、保存条件、天然裂缝的发育和泥页岩的可压裂性等,因为富有机质泥页岩的发育为页岩气的生成和储集提供了丰富的物质基础,良好的保存条件是页岩气富集的关键,天然裂缝和可压裂性是高产的重要保证。