正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层特征及控制因素

四川盆地以东的复杂构造变形带拥有巨大的页岩气资源潜力，但目前勘探开发不足。为了支撑复杂构造变形带的页岩气勘探开发，针对复杂构造变形带内正安地区五峰组-龙马溪组页岩钻井岩心，开展了矿物学、有机地球化学、岩石学分析测试，探讨了页岩储层特征及主控因素。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层石英质量分数高达60%~80%，以硅质页岩为主，脆性程度高。石英主要是无机成因，包括原生碎屑石英沉积和黏土矿物转化而成的次生石英。原生碎屑石英、层状黏土颗粒的压实脆裂增大了孔隙空间，但次生石英的沉淀、充填减小了矿物颗粒间的骨架孔隙。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层总w（TOC）高达5.8%，有机质中无定形腐泥组大于80%，沥青反射率介于2.6%~3.1%，有机质热解而成的有机孔显著增大了孔隙度，但有机孔隙后期遭受构造挤压变形，多坍塌成狭长的多边形。      

鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩储层特征及其脆性评价

依据鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩X射线衍射全岩分析、X射线衍射黏土矿物分析、物性分析、含气性测试和地球物理测井等资料,对区内页岩储层发育特征和页岩脆性特征进行了研究和综合评价。结果表明:宜昌地区五峰组-龙马溪组页岩依次主要由石英、黏土矿物、长石、白云石、方解石、黄铁矿等组成;具有自底部“高硅、低黏土”页岩向上过渡为“低硅、高黏土”页岩的发育特征。页岩孔隙度主要为1.01%~1.77%,平均1.29%,渗透率主要为0.001×10-3~0.843×10-3 μm2,平均0.234×10-3 μm2,属于低孔特低渗储层;五峰组-龙马溪组下部页岩含气量普遍大于1 m3/t,厚度可达20 m。脆性矿物含量法脆性分析结果显示,页岩脆性指数分布于39.6%~89.6%之间,平均55.4%,其中底部10 m厚的页岩脆性指数均大于60%,利于储层压裂改造后形成复杂的裂缝网络系统。弹性参数法脆性分析结果显示,五峰组-龙马溪组页岩杨氏模量主要为25.2~67.5 GPa,平均38.9 GPa;泊松比主要为0.177~0.327,平均0.297;脆性指数主要介于8.5%~97.3%之间,平均33.2%;其中底部13 m厚的页岩具有典型高杨氏模量、低泊松比和高脆性指数的特征。页岩脆性综合评价结果表明,五峰组-龙马溪组底部9 m厚的页岩发育相对最优杨氏模量和泊松比条件,脆性属于中-高等程度,造缝能力强,可压裂性好。将页岩段划分为4类可改造储层,其中底部2 714.4~2 723.4 m段页岩具有泊松比相对最小、含气性最好、脆性最优和有机质含量高等特征,构成研究区最优改造层段。      

焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩孔隙结构特征及其主控因素

孔隙结构是评价页岩储气能力、渗流能力以及是否具有商业开采价值的关键。以重庆焦石坝JY1井五峰组-龙马溪组底部富有机质页岩为研究对象,选取了15块页岩样品开展了有机碳含量、X射线衍射、压汞、氦气孔隙度测定,低温氮吸附、氩离子抛光电镜观察,并结合沥青反射率测定、天然气碳同位素等资料表征页岩孔隙体积、大小和分布特征;从外部和内部两方面探讨了孔隙结构的主要控制因素。研究表明:①JY1井五峰组-龙马溪组页岩孔隙类型主要为无机孔(黏土矿物晶间孔、粒间孔和粒内孔)、有机质孔和微裂缝;②压汞和吸附实验显示页岩孔隙结构相对较复杂,以孔径小于50nm的孔隙为主,微孔提供了大部分的比表面积(约占65%),中孔提供了大部分的比孔容(约占57%),且以四面开放的平行板状孔隙为主,兼有多种其他形态的孔隙;③自白垩纪以来的多次挤压抬升剥蚀过程中,构造应力或温压的变化可能形成了大量微裂缝,沉积环境的差异制约了富有机质页岩发育的厚度、分布以及有机碳的富集程度;④相关性分析表明,微孔、中孔的比表面积和比孔容与有机碳质量分数关系密切,其中中孔体积和微孔的比表面积表现最明显;黏土矿物和石英质量分数对孔隙结构的影响呈现此消彼长的效果;当R_o<3.0%时,微孔和中孔的比表面积、比孔容与R_o值呈弱的负相关,反之呈现增大趋势,这与过高热演化阶段,生气速率变慢反而制约了纳米级孔隙发育,导致微孔数量减少有关。      

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色岩系笔石赋存特征与堆积模式

在总结前人研究的基础上,综合岩石矿物、地球化学等分析测试资料对宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色页岩层系中笔石的赋存状态及其沉积环境进行了深入研究。结果显示:五峰组-龙马溪组黑色页岩中笔石的赋存状态存在显著差异,笔石的丰度由下至上呈现由高到低的变化趋势,硅质炭质页岩中的笔石丰度最高,以杂乱堆积为主,部分可见弱定向排列特征;灰绿色泥岩与黑色硅质页岩中笔石丰度低,以碎片为主,且硅质页岩中的笔石碎片细小。笔石的分异度在纵向上也呈现出规律性变化,赫南特阶笔石分异度最低,埃隆阶与凯迪阶对应的笔石分异度高。综合研究表明,不同笔石赋存状态所对应的有机碳质量分数w(TOC)、围岩性质、氧化还原条件、古海洋环境与水动力条件均有所差异:高笔石丰度的页岩往往对应着较高的w(TOC);石英质量分数在40%~60%的黑色页岩中笔石最为发育;笔石在弱氧化和还原环境中均能保存,但还原环境更有利于笔石的大规模富集;纵向上笔石丰度与分异度变化均受到了古环境的显著影响, 赫南特冰期造成了笔石的大量死亡和分异度的显著降低;笔石的大量混杂堆积显示悬浮沉积是主要的沉积作用方式,而定向排列的笔石应是深水底流作用的结果。基于上述页岩中笔石赋存状态差异及其沉积地质指示,深入分析了不同笔石赋存状态的沉积环境并建立了五峰组-龙马溪组沉积期的笔石堆积模式。      

中扬子地区上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩纵向非均质性及主控因素

中扬子地区上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩在纵向上具有较强的非均质性, 影响着页岩储层含气性以及后期的可压裂性。本研究综合测井曲线、钻井岩心、薄片观察、有机碳测试、X衍射矿物测试以及主微量元素测试, 在建立研究区页岩等时地层层序格架的基础上, 剖析该套页岩在有机质丰度、矿物组分、页岩岩相等方面的非均质性特征, 结合恢复的古气候和古环境信息, 揭示控制非均质性的主控因素。研究结果表明: 五峰组-龙马溪组一段页岩识别出2个三级层序, 其中五峰组划分出海侵体系域(TST1)和高位体系域(HST), 龙马溪组一段划分出海侵体系域(TST2)和早期高位体系域(EHST)。海侵期页岩硅质含量高, 黏土含量较低, 有机碳含量高, 主要发育硅质页岩相和含黏土硅质页岩相; 早期高位域期, 页岩发育粉砂质条带和透镜状层理, 黏土含量较高, 有机碳含量较低, 主要发育含硅黏土质页岩相。古气候指标(CIA、Rb/Sr)、古生产力指标(Cu/Al、P/Al)、氧化还原条件指标(Mo_EF、U_EF)以及陆源输入(Ti)指标在垂向上的变化表明研究区在海侵期具有较高古生产力, 缺氧的沉积环境、低陆源输入以及相对干燥寒冷的气候条件, 而高位体系域期, 研究区表现为古生产力较低、弱还原-氧化的沉积环境、高陆源输入以及相对温暖潮湿的气候条件。火山活动、底流作用、古气候、古生产力、氧化还原条件以及陆源输入是研究区五峰组-龙马溪一段页岩纵向非均质性的主控因素。最后通过与上扬子地区页岩层段参数对比, 发现研究区主要具有埋藏深度较深、富机质页岩层段明显偏薄、含气量偏低, 脆性矿物含量偏多等特征。      

鄂西地区深层页岩气储层岩相孔隙结构特征差异及其控制因素——以YT1和YT3井五峰—龙马溪组页岩为例

岩相页岩孔隙结构是影响页岩气储集及运移能力的重要因素。以鄂西地区五峰—龙马溪组深层页岩为例,采用小角中子散射、高压压汞和场发射扫描电镜等实验方法,对比不同岩相页岩孔隙结构特征,明确不同岩相页岩孔隙结构特征差异及其控制因素。结果表明：鄂西地区五峰—龙马溪组页岩划分为高有机质硅质页岩岩相、中有机质硅质页岩岩相和低有机质黏土/混合质页岩岩相,不同岩相总孔隙度为1.76%～4.27%;高有机质硅质页岩和中有机质硅质页岩储集空间以有机孔为主,低有机质黏土/混合质页岩储集空间以无机孔为主,微裂缝发育程度为高有机质硅质页岩>中有机质硅质页岩>低有机质黏土/混合质页岩;有机质丰度和矿物组分是不同岩相页岩孔隙结构差异主控因素,随总有机碳质量分数和硅质矿物质量分数降低,有机孔密度和孔径显著下降,孔隙结构非均质性减弱,微裂缝发育程度逐渐降低。高有机质硅质页岩相具有较强生烃潜力,微裂缝发育程度较高,为研究区段最优页岩相。总有机碳质量分数和矿物组分是五峰—龙马溪组深层页岩气储层不同岩相孔隙结构特征差异关键因素,高有机质硅质页岩相为研究区段最优页岩相。该结果为鄂西地区下寒武统五峰—龙马溪组深层页岩气储...     

页岩气成藏主控因素与成藏模式研究:以渝东南地区五峰组-龙马溪组为例

渝东南地区地处四川盆地东南缘,前人研究表明其五峰组-龙马溪组具有较好的页岩气成藏地质条件,但对其页岩气成藏的主控地质因素不同学者有不同的认识,对其成藏模式则少见报道。通过对该地区3口单井的储层有机地球化学资料、物性测试资料及现场解吸含气量数据进行了分析,发现储层的含气量跟储层物性之间没有明显的相关性,而主要与总有机碳含量呈良好的正相关关系,表明总有机碳含量是该地区五峰组-龙马溪组页岩气富集成藏最关键的控制因素。通过该地区某三维地震工区叠后流体检测与裂缝预测技术,发现平缓构造区的页岩气聚集主要呈顺层分布,并主要聚集在五峰组和龙马溪组中下部总有机碳含量较高的部位,与裂缝发育之间没有明显的相关性;但在靠近背斜轴部、应力集中的地区,裂缝发育与页岩气藏的分布具有较好的吻合性。最后提出渝东南地区五峰组-龙马溪组具有3种成藏模式类型,即:原地型成藏模式、裂缝型成藏模式及原地-裂缝型成藏模式。      

松辽盆地南部白垩系青山口组页岩气储层评价及生储有利区预测

以松辽盆地南部为研究区,以白垩系青山口组为研究目的层,采用烃源岩质量、储层特征和资源潜力分析的/三位一体0页岩气储层综合评价方法,分析青山口组页岩气形成条件,评价青山口组的有机质丰度、储层特征和产能,得出白垩系青山口组烃源岩质量好,储层优良,生气条件良好,具页岩气生储潜能.根据青山口组页岩气生储条件评价,预测松辽盆地南部青山口组页岩气生储有利区,认为青山口组一段页岩气生储最有利区位于长岭凹陷中偏南部,位于长岭凹陷中部、长岭凹陷中部以北部分地区和德惠凹陷中部的青山口组二+三段为页岩气成藏发育最有利区带.     

川渝鄂地区龙马溪组页岩沉积环境及储集特征

根据8条野外油气地质基干剖面调查、测井资料、岩心观察,以及薄片分析、X线衍射和扫描电镜等,分析川渝鄂地区龙马溪组黑色页岩沉积环境、分布规律及储集空间特征。结果表明:早志留世龙马溪组为受古隆起围限的浅海深水沉积的古地理格局,主要为深水陆棚相、浅海陆棚相、潮坪潟湖相沉积环境。优质黑色页岩主要发育于陆棚相,厚度为20~120m,呈北东向展布。龙马溪组页岩段黏土矿物质量分数分布在18.80%~30.19%之间,平均为26.50%,以伊/蒙混层为主,对CH4吸附性强。泥页岩孔隙度分布在0.47%~16.50%之间,平均为4.57%,渗透率为(0.004~0.917)×10~(-3)μm~2,页岩储集空间主要包括微孔隙和微裂缝2种类型,有机质孔最为发育,与含气量呈正相关关系。该结果为川渝鄂地区页岩气勘探和开发提供依据。     

鄂尔多斯盆地三叠系陆相页岩含气性及页岩气赋存状态

鄂尔多斯盆地三叠系陆相页岩具有高黏土矿物质量分数(41.4%)、高有机碳质量分数(3.0%~7.0%)、低热演化程度(0.5%~1.4%)、低孔隙度(1.0%~3.0%)、低渗透率(低于0.05×10-3μm2)和强非均质性等特点,页岩含气性及页岩气赋存状态成为资源评价的关键。基于页岩生气模拟实验,获得研究区页岩生气过程、天然气累计转化率及生气总量;基于甲烷等温吸附实验及现场解析实验,完成页岩对甲烷的吸附能力及页岩气总含气量测试。结果表明,鄂尔多斯盆地三叠系延长组页岩生气时期为距今130~90Ma,生气高峰期为距今100Ma,CH4及C2~C5的累计转化率分别为35%及71%,烃类气体总产率为53.5mL/gTOC,页岩总生气量在1.23~4.01m3/t之间,平均可达2.30m3/t,页岩对甲烷的吸附能力在1.04~3.20m3/t之间,平均为1.96m3/t,现场解析气(不含损失气)含量在1.20~1.90m3/t之间,平均为1.61m3/t。研究区页岩气以吸附态为主,含少量游离态及溶解态天然气,页岩总含气量为1.96~2.30m3/t。     

龙马溪组层状页岩微观非均质性及力学各向异性特征

层状页岩的微观非均质性及力学各向异性对研究井壁稳定以及水力裂缝扩展形态具有重要意义。为了向页岩优化钻井、压裂工艺参数提供一定的理论和试验依据,对沿不同角度取心的页岩试样开展单轴压缩实验,配合场发射扫描电镜、原子力显微镜观测实验和波速测试等,研究龙马溪组层状页岩微观非均质性及力学各向异性特征,并讨论这些物理力学特征对水力裂缝形态的影响规律。结果表明:受层理面的影响,龙马溪组页岩呈现出较强的微观非均质性和宏观力学各向异性特征。具体的,微观孔隙结构特征方面,随着观测方向与层理方向之间夹角β的增大,微观孔隙结构的发育程度逐渐增加,说明气体的储集和空间呈增加趋势;宏观力学特征方面,单轴压缩条件下,随着加载方向与层理方向间夹角θ的增加,页岩试样的破坏模式从贯穿层理面的张拉破坏,先转变为剪切破坏,再变为劈裂-剪切混合破坏;龙马溪组层状页岩的单轴抗压强度、泊松比随着θ的增加呈现出先减小后增大的"U"形各向异性模式,弹性模量、横纵波速则逐渐减小,胶结程度较弱的页岩层理面会先于基质体发生破坏,进而显著影响岩石整体的力学性质;页岩微观非均质性及力学各向异性特征在一定程度上影响压裂过程中水力裂缝的扩展行为,以及停泵后压裂液的渗流路径。研究结果可为页岩压裂工艺参数优选提供一定依据。      

川东南—黔北地区龙马溪组地球化学特征与古环境恢复

在综合国内外研究成果的基础上,结合川东南-黔北地区志留系龙马溪组的地球化学分析测试资料,着重讨论了微量
元素、稀土元素、有机碳同位素与有机碳含量等地球化学特征,并根据这些地球化学指标恢复当时的古环境,认为龙马溪组优质烃
源岩主要发育在龙马溪初期的缺氧还原环境,龙马溪后期缺氧环境遭受破坏,有机质保存条件变差,印证了龙马溪早期为深水陆
棚和晚期为浅水陆棚的沉积环境。      

渝东石柱地区龙马溪组页岩纤维状脉体成因

渝东石柱地区志留系龙马溪组页岩地层发育特殊的纤维状方解石脉体。为揭示其流体来源及形成机理，结合岩石学及地球化学特征等开展系统分析。研究表明，纤维状方解石脉（FCV）以顺层或近平行层面充填于黑色粉砂质页岩和泥质粉砂岩微裂缝中，脉体宽0.1~4.0 cm、横向延伸一般为0.5~8.0 m。纤维状方解石晶体以柱状、纤维状垂直裂缝壁生长为主，多与石英共生产出。晶体表面洁净，局部见方解石压力影、机械双晶及晶体间锯齿状晶界。阴极发光下纤维状方解石呈暗红色-橘红色；碳-氧同位素分析表明δ13C_PDB略偏负、δ18O_PDB负异常明显（δ13C_PDB、δ18O_PDB平均值分别为-1.549‰及-12.654‰），指示其形成过程中受温度升高影响明显；流体包裹体均一温度平均值为159.5℃。结合区域构造-热演化史分析，结果表明石柱地区龙马溪组FCV形成流体具造山带同构造期超高压有机流体性质特征，为中-晚三叠世印支期同构造作用驱动深部流体叠加生烃超高压释放导致水力压裂所致，裂缝的开启导致孔隙流体的过饱和及纤维状方解石的快速沉淀。