页岩气成气过程的流体包裹体证据——以重庆秀山剖面下寒武统牛蹄塘组为例

页岩气的成气过程一直以来难以获得直接的地质证据,而厘清页岩何时生油何时生气以及这些过程对应的温度、成熟度指标对未来的南方页岩气勘探意义重大。脉体中的流体包裹体可以记录地质历史时期流体活动的特征,为恢复流体演化历史提供依据。本次研究选取了重庆秀山剖面下寒武统牛蹄塘组的页岩样品,采用流体包裹体系统分析的技术方法对页岩脉体中捕获的各类包裹体进行研究,共检测到3种类型的烃类包裹体,分别为沥青+气包裹体、沥青包裹体和烃气包裹体。这3种类型的烃类包裹体指示了页岩生气过程中的不同演化阶段。研究结果表明,重庆秀山剖面下寒武统牛蹄塘组页岩气演化可以划分为初次生油阶段、原油裂解为湿气阶段、湿气二次裂解为干气阶段和页岩气散失阶段4个阶段。与酸性流体活动伴随的异常高温对页岩油向页岩气的快速转化起到了关键作用,对牛蹄塘组进一步的页岩气勘探应寻找曾经有过异常高温热流体活动并且在后期构造变形较弱的地区。     

湘西北HY1井下寒武统牛蹄塘组页岩储层可压性评价

为系统深入研究湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层可压裂性,以HY1井为依托,通过密集取心采样、实验测试分析、测井综合解释等多种方法手段,系统分析了牛蹄塘组页岩储层有机地球化学特征、储集物性、裂缝发育特征、脆性矿物组成、岩石力学性质,进而探讨了牛蹄塘组富有机质页岩可压裂性.结果表明:HY1井牛蹄塘组有机碳含量高(0.25...     

湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩气储集条件研究

为客观评价湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气资源勘探潜力,本研究利用X射线衍射仪（XRD）、高倍扫描电镜、扫描探针显微镜等系统研究了其页岩气储集条件。XRD分析结果表明, 泥页岩中脆性矿物含量为53.8%-98.1%, 平均77.9%,脆性矿物含量丰富,其高值区主要分布在张家界柑子坪、三岔及其周边地区。高倍扫描电镜分析结果显示,湘西北下寒武统牛蹄塘组泥页岩中发育残余原生孔隙、有机质微孔隙、不稳定矿物溶蚀孔、矿物层间微裂隙和构造裂缝,其中构造裂缝、有机质微孔隙和不稳定矿物溶蚀孔是页岩基质孔裂隙的主要组成部分。扫描探针显微镜分析结果显示,湘西北下寒武统牛蹄塘组泥页岩中蜂窝状的有机质丰富,主要呈分散状和条带状分布,其内部纳米级孔隙发育。Ultrapore-200A氦孔隙仪测试结果显示,湘西北下寒武统牛蹄塘组泥页岩孔隙度较低,为0.6%～11.7%,平均4.6%,其影响因素主要是构造裂缝,其次是泥页岩有机碳含量和长石含量。ULTRA-PERMTM200渗透率仪测试结果显示,湘西北下寒武统牛蹄塘组泥页岩的渗透率度较低,为 0.002mD~0.06mD,平均0.014mD,其影响因素主要是构造裂缝,其次是矿物层间微裂隙。等温吸附实验结果表明,湘西北下寒武统牛蹄塘组泥页岩具有较好的吸附气性能,其影响因素主要是有机碳含量,其次是粘土矿物含量。     

鄂西宜昌地区页岩气勘探发现对MVT铅锌矿成矿的指示意义

油气成藏和有机质参与金属成矿的内在联系是近年来国内外地学界关注的热点问题.根据流体包裹体岩相学观察和激光拉曼光谱分析,在鄂西宜昌地区震旦系陡山沱组和下寒武统牛蹄塘组页岩储层及震旦系灯影组MVT（Mississippi Valley type）铅锌矿床中发现了高密度甲烷包裹体,并利用甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v₁计算了甲烷包裹体的密度;同时采用Rb-Sr、Sm-Nd同位素定年确定了MVT铅锌矿成矿年代.鄂阳页1井陡山沱组页岩石英脉和何家坪MVT铅锌矿方解石样品中甲烷包裹体密度分别为0.237~0.278 g/cm3和0.213~0.271 g/cm3,属于高密度甲烷包裹体.何家坪铅锌矿共生矿物闪锌矿和方铅矿的Rb-Sr等时线年龄为189.1±1.8 Ma,方解石的Sm-Nd等时线年龄为189.9±2.0 Ma,指示铅锌矿形成于燕山早期的构造挤压运动;共生矿物的初始87Sr/86Sr值（0.711 92）和方解石的初始87Sr/86Sr值（0.712 03~0.712 27）指示何家坪铅锌矿成矿流体的Sr同位素主要来源于页岩层.何家坪铅锌矿中捕获的以流体包裹体形式存在的高密度甲烷流体最有可能来源于陡山沱组页岩和/或牛蹄塘组页岩内高密度超压甲烷流体.页岩气层和MVT铅锌矿中高密度甲烷包裹体的发现及MVT铅锌矿成矿时间的确定为探讨有机质参与MVT铅锌矿成矿提供了新证据.      

黔中隆起及周缘下寒武统牛蹄塘组页岩气勘探前景

文章基于黔中隆起及周缘地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩的野外露头,并与周边钻井资料类比,通过野外地质观测、样品显微薄片等多项实验测试,以地层沉积、岩石学、有机地球化学和泥页岩含气性等为重点,对其下寒武统牛蹄塘组页岩气形成的成藏条件与勘探前景进行了分析。结果表明黔中隆起及其周缘地区下寒武统牛蹄塘组主要发育以盆地相—深水陆棚沉积环境控制的富有机质泥页岩,富有机质泥页岩厚度大(80~160 m),有机质丰度高(平均TOC含量3.63%),有机质类型好(Ⅰ-Ⅱ1型),热演化程度高成熟―过成熟(Ro1.55%),石英等脆性矿物含量丰富(平均46%),泥页岩中发育微米至纳米级微孔隙和微裂缝,且有较好的保存条件,有利于页岩气的形成与富集,具有较好的勘探前景。     

川东—武陵山地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机质富集模式

有机质富集、保存对页岩气资源评价、勘探选区和开发具有重大的指导意义。以川东—武陵山地区下寒武统牛蹄塘组页岩为例,利用岩石地球化学、油气地球化学和沉积岩石学方法和技术对牛蹄塘组有机质丰度、有机质来源及古环境演化进行了分析,对川东—武陵山地区页岩有机质富集和保存条件进行了评价。结果表明:牛蹄塘组页岩有机质主要来自于蓝藻、红藻、褐藻等自生海洋藻类;相比于牛蹄塘组高位体系域,在牛蹄塘组海侵体系域页岩沉积期,温暖湿润的古气候和大规模海侵使得海平面快速上升,海侵导致深水陆棚、斜坡甚至部浅水陆棚处于贫氧—缺氧环境,该深水贫氧—缺氧还原环境（部分硫化还原环境）有利于有机质保存,在川东—武陵山地区上形成大面积富有机质页岩。      

吉首斜坡带寒武系牛蹄塘组层序地层划分对比及有机碳含量变化探讨

以吉首2条斜坡带寒武系牛蹄塘组实测地层剖面和2口地质调查井为基础,获取牛蹄塘组黑色页岩有机碳含量参数,结合剖面上沉积岩石学特征,分析海平面变化,在牛蹄塘组内部识别出3个三级层序,并进行区域对比,为区域上页岩气有利目标区的圈定及勘探提供依据。     

湖南省下寒武统牛蹄塘组页岩孔隙结构特征

选取下寒武统牛蹄塘组作为湖南省页岩气勘探开发的目标层位,通过对典型页岩样品的有机碳含量、有机质成熟度、矿物形态、裂缝形态、孔隙结构特征等进行测试分析,结果表明:1从采集的65块黑色页岩样品的有机碳值分析,有机碳含量普遍较高,最高值达到17.7%。其中湘西北高值区主要在大庸、慈利、桃源和常德县等地,含量在6%~15%;湘南高值区主要分布在衡阳、郴州及江永;湘西、常德部分地区、龙山地区等热演化已达到成熟及过成熟阶段。2牛蹄塘组裂缝发育,孔隙类型有原生孔、外生孔、矿物质孔,矿物质含量高,矿物自形程度高。3牛蹄塘组储层微孔较多,且孔隙体积较大,具有较好的储气性。研究认为:湖南省下寒武统牛蹄塘组页岩储层微孔较多,且孔隙体积较大,具有较好的储气性;孔隙和喉道分布均匀,孔隙分布较均匀,有利于页岩气的排出;页岩吸附能力较强。据此得出牛蹄塘组是湖南省页岩气勘探开发的重点目标层位。     

湘鄂西地区晚埃迪卡拉世-早寒武世硅质岩成因及其页岩气地质意义

湖北宜昌地区在寒武系水井沱组取得页岩气重大突破后,中扬子地区下寒武统富有机质页岩受到了更加广泛的关注。为了查明这套富有机质页岩的成因及其与下伏硅质岩之间的内在联系,系统采集了鄂西宜昌地区鄂宜地2井岩家河组和湘西桃源、张家界地区留茶坡组-牛蹄塘组的硅质岩,利用主量元素和稀土元素数据分析了硅质岩成因,并探讨了不同地区、不同沉积模式及其对下寒武统富有机质页岩形成的意义。结果表明:①鄂宜地2井岩家河组硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.30～0.68,在Al-Fe-Mn三角判别图和Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解上集中分布在沉积成因区;稀土元素Eu异常不明显,配分曲线为平坦模式,且(La/Yb)_N介于1.01～1.81,指示岩家河组硅质岩为沉积成因。②湘西桃源和张家界地区的硅质岩明显分为两种成因。留茶坡组硅质岩Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.03～0.19,在Al-Fe-Mn三角图上靠近Fe一端,稀土元素表现明显的Eu正异常,且配分曲线以重稀土元素相对富集的左倾斜为主,指示明显的热液成因;牛蹄塘组硅质岩则表现相反,指示沉积成因。③埃迪卡拉纪末期,湘西斜坡地区靠近热液喷流中心,因此留茶坡组硅质岩以热液成因为主,而宜昌地区位于局限台地附近,富硅热液因受到阻隔而无法进入,因此硅质岩为沉积成因;至寒武纪早期,随着气候变暖、海平面上升,湘西和鄂西地区海水连通,因此该时期硅质岩均为沉积成因。埃迪卡拉纪末期的热液活动为海洋生物的繁盛提供了大量的磷等无机营养元素,对下寒武统水井沱组/牛蹄塘组富有机质页岩的形成具有重要的意义。沉积成因的硅质页岩相很可能是页岩气的有利相带,这或许能为页岩气勘探提供一个新的思路。     

黔北灯影组自生石英流体包裹体特征及油气成藏演化

系统分析了黔北仁怀县震旦系灯影组储层孔洞充填自生石英、方解石流体包裹体特征及氧同位素组成,采用下寒武统牛蹄塘组沥青反射率并结合灯影组自生石英流体包裹体均一温度进行古地温场恢复。研究结果表明,自生石英流体包裹体可以分为三期,均一温度分别为87.1~98.8℃、109.4~126.8℃和171.3~190.2℃,晚期充填方解石流体包裹体均一温度为95.3~116.4℃,下寒武统牛蹄塘组等效镜质体反射率为3.11%~3.43%。结合包裹体均一温度分析,认为加里东晚期—燕山期古地温梯度为2.61~2.76℃/100m,各期埋藏阶段充填白云石和晚期充填方解石δ18O(PDB)分别为-15.0‰~-7.8‰和-16.1‰~-14.2‰,估算其形成的温度分别为92.0~212.5℃和74.5~86.3℃。黔北仁怀灯影组发生了三期油气成藏及一期天然气藏破坏,分别为加里东中晚期浅埋藏首次石油成藏(442~428Ma)、海西晚期—印支早期中等埋深二次石油成藏(252~232Ma)及燕山早期深埋天然气成藏(170Ma~155Ma),喜马拉雅早期天然气藏破坏时间约为42~30Ma,破坏深度为2963~3741m。本研究对于该区"下组合"油气勘探部署具有重要意义。     

黔北地区牛蹄塘组页岩有机质富集及有机质孔隙发育机制研究

基于上扬子黔北地区下寒武统牛蹄塘组典型钻孔剖面,通过对代表性样品TOC含量、矿物组成、主量元素、微量元素、孔隙特征等测试分析,对黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机质特征、沉积环境以及孔隙发育机制开展了系统研究,为黔北地区牛蹄塘组页岩气的勘探提供参考。黔北地区牛蹄塘组中、下段发育富有机质页岩,TOC含量平均值为2.53%,TOC含量大于2.0%的富有机质页岩累积厚度约80 m。对氧化-还原环境敏感参数U/Th、Mo/Al和U/Al的研究表明,富有机质页岩形成于强还原性的沉积环境。牛蹄塘组中段富含黏土矿物的中等TOC含量页岩段较底部贫黏土矿物的高TOC含量页岩段孔体积和孔比表面积更高,有机质孔发育更好,可能与剖面下段排烃效率较高有关。富含黏土矿物的中等TOC含量页岩黏土矿物粒间孔较为发育,为生烃期原油或者运移沥青提供了一定的储集空间,并在更高热演化条件下二次裂解成气产生有机质孔。牛蹄塘组中段中等TOC含量页岩段较底部的高TOC含量页岩段为更有利的页岩气富集层段。     

黔北绥页1井牛蹄塘组页岩气地质特征及资源潜力分析

黔北地区位于上扬子地台区,断裂构造发育。该地区下寒武统牛蹄塘组海相沉积发育,以陆棚沉积为主,尤以深水陆棚沉积对页岩气形成有利。目标层位牛蹄塘组绥页1井资料分析的结果表明: 牛蹄塘组有利潜质页岩主要位于该组下部,有机质丰度高、成熟度高、微裂隙发育、含气性好,页岩气的保存条件好,牛蹄塘组上段成为保存页岩气的良好盖层。牛蹄塘组页岩气地质特征分析表明,牛蹄塘组页岩气资源潜力较大。     

贵州寒武纪系列生物群及其研究意义

由牛蹄塘组生物群、台江生物群、凯里生物群组成贵州寒武纪布尔吉斯页岩型生物群。牛蹄塘组生物群由德国柏林工业大学和贵州工业大学于１９９８年在贵州北部下寒武统牛蹄塘组黑色泥页岩中发现,计有海绵、节肢、刺细胞、软体等动物、藻类等化石１４属。台江生物群位于台江...     

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.      

渝东南地区黑色岩系储集层特征及含气性评价

基于野外地质成果和页岩气调查评价资料,笔者对渝东南下寒武统牛蹄塘组黑色岩系进行了研究,并对其中黑色页岩的储集层特征及含气性进行了初步评价。该区牛蹄塘组黑色岩系主要可分为黑色碳质页岩、薄层黑色含粉砂页岩、中薄层黑色含粉砂碳质页岩及黑色薄层硅质岩等4种岩性。研究认为,黑色岩系中泥页岩储集层具有含气量大、有机碳含量高、成熟度高等特点,并且纳米孔隙、微裂隙十分发育,有利于页岩气的勘探开发。研究区东南部为下寒武统牛蹄塘组页岩气开发有利区块。     

湖南省桑植地区下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件分析

桑植地区发育了牛蹄塘组海相黑色页岩,前人对该区古生界下寒武统页岩气成藏条件研究相对较少。在文献调研的基础上,结合野外实地勘查和试验分析,对桑植下寒武统牛蹄塘组页岩储层地质要素和成藏条件进行研究,以期为该区页岩气下一步勘探开发提供借鉴与参考。结果表明: 沉积环境方面,桑植牛蹄塘组页岩沉积相类型为陆棚相和斜坡相,埋深条件好,厚度大; 有机地化特征方面,有机质丰度在2%以上,干酪根类型主要为Ⅱ₁型,少见Ⅰ型,有机质成熟度3.5%,为较好烃源岩; 有机质演化与黏土矿物成岩阶段有较好的对应关系,其成岩矿物转化阶段与有机质生油、生气门限基本一致,源岩处于大量生成干气和裂解气阶段; 储集条件方面,孔隙度为9%,发育了原生孔、次生孔、矿物质孔及天然裂缝、构造裂缝,为页岩气富集提供了空间; 脆性矿物含量高,易造缝造储。整体而言,牛蹄塘组页岩为优质页岩,页岩气的成藏条件为较好—好,其勘探、开发潜力较大。     

黔中隆起及其周缘地区“下组合”油气地质特征

黔中隆起及其周缘地区包括滇黔北部坳陷、黔中隆起、滇东隆起、黔西南坳陷、黔南坳陷和武陵坳陷等六个一级构造单元。“下组合”包括震旦系、寒武系、奥陶系和志留系,具有丰富的油气资源和较好的油气成藏条件。两套区域性海相烃源岩,包括下寒武统牛蹄塘组碳质页岩和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组石灰岩和碳质页岩,Ro值普遍在2%以上,主体处于高成熟晚期—过成熟早期。上震旦统陡山沱组发育地区性黑色页岩和碳质灰岩等烃源岩。主力储层包括上震旦统灯影组、中—上寒武统、下奥陶统桐梓组—红花园组及下志留统石牛栏组。区域盖层发育于下寒武统下部和下志留统下部,皆以泥质岩为主。各区块海相“下组合”纵向生储盖组合发育情况有所差异,黔中隆起区和黔南坳陷有两套组合,滇黔北部坳陷则有四套组合。以下寒武统牛蹄塘组为烃源岩、上震旦统灯影组白云岩为储层、下寒武统泥岩为盖层的生储盖组合,是黔中隆起及其周缘地区“下组合”勘探的主要目的层系。     

湘西—黔东下寒武统铅锌矿床流体包裹体和硫、铅、碳同位素地球化学特征

湘西—黔东下寒武统铅锌矿床位于湘西—鄂西成矿带西南部湘黔边境地区,是一类产于寒武系清虚洞组藻灰岩中的铅锌矿床。对李梅、狮子山、嗅脑、卜口场4个矿床开展了流体包裹体及硫、铅、碳同位素地球化学分析,分析结果表明:铅锌矿石流体包裹体具有低温、中-高盐度特点;硫化物δ34S值较高;围岩及方解石的δ13C、δ18O组成均为正常海相碳酸盐的碳、氧同位素组成;矿石与围岩的铅同位素组成变化范围不大,所有铅同位素数据在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb图中呈线性分布。综合分析认为,湘西—黔东下寒武统铅锌矿床成矿流体可能为区域迁移流体与地层封存水构成的混合流体,成矿物质大部分来源于碳酸盐岩围岩地层,可能有部分Pb、Zn等金属元素随区域迁移流体带入,矿床的形成可能为两种来源流体混合后Pb、Zn等金属元素因物理化学条件的改变而沉淀成矿,矿床成因类型应为密西西比型铅锌矿床。     

黔中隆起及其周缘地区下古生界油气勘探前景与方向

黔中隆起位于上扬子板块东南缘,经历了前震旦纪基底形成、早震旦世裂谷、晚震旦世—志留纪被动大陆边缘、泥盆纪—中三叠世陆内裂谷与克拉通盆地和晚三叠世—第三纪陆内盆地5大演化阶段。该区具有较好的成油气地质条件;发育上震旦统陡山沱组泥页岩和下寒武统牛蹄塘组泥页岩两套区域烃源岩及下奥陶统湄潭组和下志留统龙马溪组局部泥页岩烃源岩,具有很强的生烃潜力;发育上震旦统灯影组白云岩、寒武系金顶山组碎屑岩、高台组—娄山关组碳酸盐岩和下奥陶统—下志留统储层;而牛蹄塘组泥岩和娄山关组膏盐白云岩与上二叠统龙潭组含煤泥岩是该区区域性盖层,湄潭组、龙马溪组为局部盖层;该区保存条件复杂,燕山、喜山构造运动对早期油气藏的改造和破坏较大,是该区油气成藏的主要控制因素,也是该区油气勘探的主要风险所在。研究认为该区油气勘探潜力较大,而安顺凹陷、三塘—百兴凹陷和黔西凹陷整体油气保存条件较好,为最有利天然气勘探区带。     

湘鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩气聚集条件及含气性影响因素

以钻井、野外露头测量、实验测试数据为资料依据,通过对湘鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机碳含量、热演化程度、矿物含量、储集特征等的分析,认为牛蹄塘组页岩全区分布,富有机质页岩发育于牛蹄塘组中下部,分布稳定,厚度介于40~150m之间;有机碳含量高,介于2.0%~14.64%之间;热演化程度高,主体大于2.0%以上,综合评价页岩品质好。等温吸附实验表明,牛蹄塘组页岩具有较强的天然气吸附能力。现场解吸实验表明,牛蹄塘组含气量整体偏低且氮气含量高。多期构造运动的改造和大型通天断层的发育是影响牛蹄塘组页岩含气性的主要因素,过高的热演化程度对含气性亦有一定影响。