湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机地球化学与矿物组成特征

文章以湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩为研究对象,分析其有机地球化学及无机矿物特征,重点对其烃源岩生物标志化合物特征进行分析。结果表明:该套页岩残余有机碳（TOC）含量高、氯仿沥青"A"含量低、生烃潜量"S₁+S₂"较小,镜质组反射率R_o在2.3%~3.19%之间,达到了过成熟阶段,以生成干气为主。分子生物标志化合物结果显示正构烷烃呈双峰型,碳数大于C₂₂的中-高碳数烃占优势;Pr/Ph平均值为0.31,植烷优势明显,指示强还原的海相沉积环境;萜烷丰度顺序为五环三萜烷>三环萜烷>四环萜烷,γ-环蜡烷与C₃₀霍烷的比值普遍大于0.3,指示其沉积母质以浮游生物及海洋性自养菌为主,含有部分藻类;Ts/（Ts+Tm）在0.35~0.38之间,与镜质组反射率对成熟度的检测结果相互印证;规则甾烷C₂₇ > C₂₉ > C₂₈,指示其母质来源以浅海生物来源为主,所有样品中均检测出孕甾烷、升孕甾烷、重排甾烷及4-甲基甾烷,表明其经历过微生物降解作用。全岩矿物组分分析显示该套页岩具备较好的开发物性条件和较强的吸附性能。综合以上分析结果,提出研究区牛蹄塘组页岩具备较好的页岩气成烃成藏的物质条件,并为该区深入开展页岩气勘探目标区优选奠定了很好的工作基础。      

湘西北牛蹄塘组页岩可压裂性评价

为了深入了解湘西北下寒武统牛蹄塘组的页岩气资源潜力,需对该地区牛蹄塘组中下部硅质页岩和碳质页岩层段进行可压裂性评价。通过室内实验等手段分析了影响页岩可压裂性的4类关键物理和力学因素。结果显示:牛蹄塘组中下部硅质页岩的脆性矿物平均含量(51.58%)高于碳质页岩(40.55%),而其黏土矿物平均含量(14.13%)低于碳质页岩(24.49%);硅质页岩的脆性系数(基于泊松比和弹性模量)比碳质页岩高34%;硅质页岩的内摩擦角较大,碳质页岩的黏聚力较小;碳质页岩的孔隙度(平均3.67%)较大,但硅质页岩充填性天然裂缝发育程度较高。结合影响因素分析和前人经验,构建了涉及6项指标的页岩可压裂性评价体系。分别求得硅质页岩、碳质页岩和北美Barnett页岩的可压裂系数为0.59、0.29、0.62~0.64。从可压裂系数可以看出,湘西北牛蹄塘组中下部硅质页岩层段的压裂预期效果与北美Barnett页岩相当,且高出碳质页岩1倍,具有较高的开发潜力。     

湖南省保靖地区下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件分析

为评价湖南省保靖地区寒武系牛蹄塘组页岩气勘探潜力,利用野外地质调查及页岩气井勘探成果资料,结合钻井岩芯样品测试结果,研究了保靖地区牛蹄塘组页岩储层发育特征及其分布规律.保靖下寒武统牛蹄塘组发育被动大陆边缘浅海深水碎屑岩陆棚相黑色碳质页岩、深灰色泥岩、深灰色钙质粉砂岩.该页岩层系分布稳定,厚度较大(90 m),有机质丰度较高(1.48%~3.49%),为I型干酪根,成熟度较高(3.90%~4.86%),处于过成熟阶段;脆性矿物含量较高(38.4%~50.5%),具较好的破裂潜力;成岩作用较深,黏土矿物以伊利石和伊蒙混层为主;页岩孔隙度中等(0.50%~4.24%),渗透率极低(0.0005×10-3~0.0146×10-3μm2).储集空间有晶体矿物晶面溶蚀孔、矿物边缘溶蚀孔、有机质溶蚀孔、黄铁矿晶间孔、成岩作用解理缝和构造裂缝.综合分析认为,湖南省保靖地区下寒武统牛蹄塘组具有较好的页岩气成藏地质条件,裂缝发育区可促进页岩气聚集,在保靖县东部昂洞—泽碧一带可以加大勘探力度.     

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。     

鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩气保存条件研究

下寒武统牛蹄塘组是鄂西地区重要的页岩气勘探目的层系。利用鄂西地区调查井及野外露头资料,对牛蹄塘组岩石地层及沉积相特征、含气性特征及页岩气保存条件等进行了分析,并对页岩气成藏有利区进行了综合评价。研究表明:鄂西地区牛蹄塘组纵向上可以分为2段,其中下部的牛蹄塘组一段发育深水泥质陆棚相黑色碳质页岩,是主要的页岩气含气层段。纵向上,牛蹄塘组一段现场解吸气含量从顶到底逐渐增加,往下至岩家河组又急剧变小。平面上,含气性较好的地区主要位于黄陵背斜东南缘深水陆棚相区。指出页岩气富集成藏必须满足以下条件:深水陆棚相区,褶皱宽缓;距离区域性正断层超过5km;岩心裂隙密度小且高角度裂隙不发育;顶底板封闭性良好,地层连续无沉积缺失;R_o小于3.0%;埋深大于500m。评价预测的有利区块主要分布在黄陵背斜东南缘,仙女山断裂以东、雾渡河断裂西南、通城河断裂以西的区域。     

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.      

贵州金沙下寒武统牛蹄塘组中的高肌虫

描述了贵州金沙岩孔镇长岩沟下寒武统(纽芬兰统一寒武系2统)牛蹄塘组底部黑色页岩中呈碳质薄膜保存的高肌虫化石,共2属1种1相似种和1未定种:朵氏昆明虫Kunmingella douvillei,昆明虫(未定种)Kunmingella sp.和新月形遵义虫相似种Tsunyiella of luna.这些高肌虫化石与最古老的三叶虫Tsunyidiscus(Mianxiiandiscus)共生,其层位可与云南的Abadiella带对比,表明Kunmingella和Tsunyiella的下限层位已下延至筇竹寺阶的底部.本应属于早寒武世高肌虫分布中区的金沙一带却发现了两区的典型分子Kunmingella和中区的Tsunyiella,说明两区与中区间的混生区的范嗣应从长宁-镇雄小区扩大至贵州的金沙和织金一带.贵州寒武系底部大量高肌虫的发现丰富了牛蹄塘生物群的组成,对研究寒武纪早期生物的演化具有一定的意义.     

黔西北下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件与有利勘探区预测

以野外露头调查、老井复查和岩心样品测试等为基础,通过现场解吸实验和等温吸附模拟的含气性分析,认为黔西北下寒武统牛蹄塘组岩性主要为深水陆棚黑色碳质页岩和浅水陆棚粉砂质页岩,其中富有机质页岩段为牛蹄塘组底部的碳质页岩。页岩沉积厚度大(大于39m)、分布稳定。有机质类型主要为Ⅰ型干酪根,有机碳含量较高(富有机质页岩段平均大于5%),有机质热演化程度处于高—过成熟阶段;页岩储层中微裂缝、微孔隙发育,具较好的孔隙度(平均5.14%)和渗透率(0.011 4×10-3μm2),含气量大(平均1.3 m3/t),具有良好的气资源潜力。预测金沙—息烽以及仁怀两个地区为页岩气勘探有利区。     

湘鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩气储层特征

湘鄂西地区下寒武统发育一套有利的页岩气储层.选择不同沉积-构造单元内的典型页岩气井,通过有机地化测试、矿物X衍射、场发射扫描电镜及核磁共振等技术方法,对牛蹄塘组页岩气储层特征进行了对比分析.研究表明,页岩矿物组成受沉积相控制明显,浅水陆棚区页岩矿物组成表现出"低硅高钙"特征,盆地相区页岩矿物组成表现出"高硅低钙"特征;...     

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...     

黔东北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气特征及主控因素分析*

黔东北地区页岩气资源丰富,其下寒武统牛蹄塘组具有巨大的勘探潜力。在对几口探井分析的基础上,结合露头资料及地球化学特征,认为研究区牛蹄塘组页岩具有厚度大、分布广、有机碳含量高、热演化程度相对较高、储集条件较好等特征。但由于大部分针对牛蹄塘组页岩气的钻井遇到的都是含气量低、甲烷含量低、氮气含量高的页岩,因此对黔东北地区页岩气富集的主控因素进行了系统分析,认为该地区牛蹄塘组页岩气具有沉积控带、断裂控藏的明显特征。     

湘西北地区五峰-龙马溪组页岩物质组成特征与页岩气潜力分析

为了研究湘西北龙山-永顺地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气资源勘探潜力,利用野外典型露头地质剖面资料,通过对典型剖面页岩样品的系统观测、采样、利用有机地球化学和矿物组成特征研究,评价研究区目标地层页岩的成烃成藏物质基础。研究结果表明,研究区五峰-龙马溪组黑色泥页岩普遍具有有机碳含量高、残留可溶有机质氯仿沥青"A"低、生烃潜能S₁+S₂指数略低。分子生物标志化合物分析显示,正构烷烃无明显奇偶优势,受一定程度的微生物降解影响,多表现为双峰型（C₁₈/C₂₅）,∑C₂₁-/∑C₂₂₊值为0.45~1.11,显示轻烃组分缺失,重烃组分占绝对优势;Pr/Ph值范围在0.27~0.44,具有植烷优势,显示原始有机质发育于较强还原沉积环境。烃源岩样品饱和烃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为0.39~0.66。C₂₇规则甾烷含量略大于C₂₉规则甾烷,显示沉积母质以浮游生物及海洋型自养菌为主,亦含有部分藻类为主的有机质输入。镜质组反射率Ro均在2.57%~3.01%,普遍小于3%,已经达到了过成熟阶段。全岩矿物组成成分分析显示,页岩中脆性矿物为主要组成成分,其次为黏土矿物。综合页岩有机和无机物质组成分析结果,提出研究区湘西北五峰-龙马溪组页岩具备页岩气成烃成藏的物质条件基础,有机质含量高、热演化程度适中、脆性和吸附性较好,为深入开展页岩气勘探目标区优选奠定了工作基础。     

湘西北下古生界黑色页岩扫描电镜孔隙特征

利用扫描电镜对湘西北下古生界下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组的黑色页岩样品进行了观察,进一步分析了黑色页岩中的微观孔隙类型、特征及其形成演化过程。区内两套黑色页岩内部发育多种储集空间类型,可概括分为3大类:矿物基质孔、有机质孔、微裂缝,其中矿物基质孔又可细分为粒间骨架孔、凝絮成因孔、溶蚀孔和基质晶间孔,有机质孔主要包括生物骨架孔和生烃残留孔。原始的沉积环境与成岩过程决定了泥页岩中的孔隙和微裂缝系统,不同的成岩阶段控制着页岩中孔隙结构的演化过程,进而影响着页岩气的赋存状态。泥页岩中这种复杂的微观孔隙网络系统为油气储集提供了有效空间,也为页岩气的渗流提供了主要通道,对页岩气的成藏和开发有重要意义。     

湘西北下古生界黑色页岩扫描电镜孔隙特征*

利用扫描电镜对湘西北下古生界下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组的黑色页岩样品进行了观察,进一步分析了黑色页岩中的微观孔隙类型、特征及其形成演化过程。区内两套黑色页岩内部发育多种储集空间类型,可概括分为3大类:矿物基质孔、有机质孔、微裂缝,其中矿物基质孔又可细分为粒间骨架孔、凝絮成因孔、溶蚀孔和基质晶间孔,有机质孔主要包括生物骨架孔和生烃残留孔。原始的沉积环境与成岩过程决定了泥页岩中的孔隙和微裂缝系统,不同的成岩阶段控制着页岩中孔隙结构的演化过程,进而影响着页岩气的赋存状态。泥页岩中这种复杂的微观孔隙网络系统为油气储集提供了有效空间,也为页岩气的渗流提供了主要通道,对页岩气的成藏和开发有重要意义。     

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。     

Characteristics of Shale Reservoir and Sweet Spot Identification of the Lower Cambrian Niutitang Formation in Northwestern Hunan Province,China

The accumulation and productivity of shale gas are mainly controlled by the characteristics of shale reservoirs;study of these characteristics forms the basis for the shale gas exploitation of the Lower Cambrian Niutitang Formation(Fm),Southern China.In this study,core observation and lithology study were conducted along with X-ray diffraction(XRD)and electronic scanning microscopy(SEM)examinations and liquid nitrogen(N_2)adsorption/desorption and CH_4 isothermal adsorption experiments for several exploration wells in northwestern Hunan Province,China.The results show that one or two intervals with high-quality source rocks(TOC2 wt%)were deposited in the deep-shelf facies.The source rocks,which were mainly composed of carbonaceous shales and siliceous shales,had high quartz contents(40 wt%)and low clay mineral(30 wt%,mainly illites)and carbonate mineral(20 wt%)contents.The SEM observations and liquid nitrogen(N_2)adsorption/desorption experiments showed that the shale is tight,and nanoscale pores and microscale fractures are well developed.BJH volume(V_(BJH))of shale ranged from 2.144×10~(-3) to 20.07×10~(-3) cm~3/g,with an average of11.752×10~(-3) cm~3/g.Pores mainly consisted of opened and interconnected mesopores(2–50 nm in diameter)or macropores(50 nm in diameter).The shale reservoir has strong adsorption capacity for CH_4.The Langmuir volume(V_L)varied from1.63 to 7.39 cm~3/g,with an average of 3.95 cm~3/g.The characteristics of shale reservoir are controlled by several factors:(1)A deep muddy continental shelf is the most favorable environment for the development of shale reservoirs,which is controlled by the development of basic materials.(2)The storage capacity of the shale reservoir is positively related to the TOC contents and plastic minerals and negatively related to cement minerals.(3)High maturity or overmaturity leads to the growth of organic pores and microfractures,thereby improving the reservoir storage capacity.It can be deduced that the high percentage of residual gas in Niutitang Fm results from the strong reservoir storage capacity of adsorbed gas.Two layers of sweet spots with strong storage capacity of free gas,and they are characterized by the relatively high TOCcontents ranging from 4 wt%to 8 wt%.