页岩气储层的形成条件与储层的地质研究内容

应用沉积学和层序地层学的理论和方法,综合考虑页岩气系统形成的有利条件,结合国内争国外的实例,总结了有利于泥页岩,特别是可作为页岩气储层的富有机质暗色泥页岩形成的时期和沉积环境,认为富有机质暗色泥页岩主要形成在相对海(湖)平面上升时期的海侵(湖侵)体系域,特别是密集段附近的位置;陆相盆地中的湖湾、半深湖一深湖与海相盆地中的半深海一深海盆地、台地边缘深缓坡和半闭塞一闭塞的欠补偿海湾地区是富有机质暗色泥页岩发育的有利地区.通过对美国Bar-nett等页岩气系统的分析,认为制作暗色泥岩等厚图、TOC等值线图、R.等值线图、暗色泥岩埋深图等单因素基础地质图件,对其进行叠加综合分析,对页岩气的勘探具有很好的指导意义.     

柴达木盆地东部石炭系页岩三维裂缝网络模型研究

裂缝既是页岩气的聚集空间,同时也是页岩气的运移通道, 对页岩气成藏起着重要控制作用。裂缝的产状、密度、组合特征等很大程度上决定了页岩气是否具有开发价值。该研究对柴达木盆地东部的13个露头的岩石裂缝进行了野外观测统计,实测裂缝1 000多条,选取了三个具有代表性的页岩露头进行统计分析建模。通过野外观测和室内统计分析发现,工作区页岩裂缝发育有三组(某些地段一组不发育),各组裂缝的方向满足Fisher分布,迹线长度满足对数正态分布。确定了各组裂缝方向、长度的均值和方差,以及各组裂缝的密度,建立了三维裂缝网络模型,绘出了模拟的三维裂缝网络图。裂缝三维模型为圆盘模型,即假设单个裂缝三维空间上具有圆盘形状。建模过程采用了逆建模方法,其基本原则是通过拟合实测的二维露头观测数据,优化裂缝三维大小和密度参数,使模型能够准确再现野外所观测到的实际现象,包括露头面上不同裂缝的数量、密度和长度。该研究对柴达木盆地东部石炭系页岩裂缝描述达到了定量化,为研究页岩中油气运移提供了很好的基础数据。     

黑色页岩风化过程中元素的活动性及参照系的选取初探--以湖南省麻田、桃花江剖面为例

系统考察了湖南省麻田和桃花江两个不同发育程度的下寒武统黑色页岩风化剖面,并提出了元素在理想剖面中的分布模式(概念模型);通过对比分析这两个剖面中元素的分布特征与理想分布模式的关系,并结合元素相关性研究、等质量图解的判别分析、微量元素的赋存状态及地球化学性质的探讨,认为在黑色页岩风化过程中,Ti为不活动元素,可作为参照系来计算其它元素的相对迁移性,Nb、Ta的活动性较小,Zr与Hf之间存在着共迁移现象;研究表明化学风化程度是影响元素活动性的重要因素.     

中国南方古生界碳酸盐岩发育对页岩气成藏和开发控制问题

中国南方古生界有利暗色页岩发育,但现页岩气勘探取得突破较少,主要原因是南方地质条件复杂,尤其是南方暗色页岩与碳酸盐岩间互发育,页岩气勘探开发面临复杂的碳酸盐岩地质问题。文章从国外勘探经验及近年来南方地区页岩气勘探实践中总结并详细分析了碳酸盐岩发育对页岩气成藏和开发控制的5大问题:（1）地表或近地表岩溶地质问题对开采的影响;（2）页岩目的层顶底板及其内部碳酸盐岩层对成藏和开采的影响;（3）页岩中碳酸盐类矿物含量对开采压裂的影响;（4）页岩层中天然裂缝被方解石充填对成藏的影响问题;（5）常规碳酸盐岩储层与非常规页岩共同成藏问题。建议在南方古生界开展页岩气勘探开发中,把碳酸盐岩本身储集成藏和碳酸盐岩对页岩气成藏、开采、钻井施工等的影响综合考虑,以总含油气系统的思路,综合选井,以促进南方古生界页岩气的勘探开发。      

滇东地区马龙区块筇竹寺组海相页岩储层特征及对比研究

利用最新钻探的马页1井的井下资料和大量岩心样品的测试分析数据,并结合野外地质调查资料,从富有机质页岩的有机地化、矿物组分、储集特性和裂缝特征等方面,系统地研究了滇东地区马龙区块下寒武统筇竹寺组黑色页岩的储层特征。研究区筇竹寺组黑色页岩有机碳丰度较高,TOC含量普遍大于2%;由于筇竹寺组地层较老,黑色页岩的有机质均处于高成熟过成熟阶段;黑色页岩的矿物组分主要为碎屑矿物、碳酸盐矿物和黏土矿物。脆性矿物含量较高,脆性指数平均值为0.62。黏土矿物主要以伊利石为主,其次为伊蒙混层和绿泥石,高岭石含量较低;该区筇竹寺组页岩的孔、渗较低,孔隙类型复杂多样,主要包括“墨水瓶”孔、板状孔和狭缝型孔。页岩主要发育纳米级中孔,且比表面积和总孔体积偏小,平均值分别为9.18 m2/g和10.38×10-3cm3/g;储层裂缝以高角度缝为主,上部碳质页岩裂缝发育,下部粉砂质页岩裂缝不发育。有机碳含量和脆性矿物含量促进了页岩裂缝的发育;与国内外典型海相页岩储层对比,滇东地区马龙区块筇竹寺组页岩以粉砂质页岩为主,碳质页岩层较薄,而Fort Worth盆地Barnett页岩、焦石坝地区龙马溪组页岩和岑巩区块牛蹄塘组页岩主要为硅质页岩和碳质页岩,筇竹寺组页岩的岩相与这3组海相页岩相比较差;筇竹寺组页岩有机碳含量低于其他3组海相页岩,有机质丰度中等;筇竹寺组页岩脆性矿物含量与龙马溪组页岩相当,稍低于牛蹄塘组页岩,脆性较好;Barnett页岩和龙马溪组页岩无论在储集物性上还是有机质孔隙发育程度上都要优于筇竹寺组页岩和牛蹄塘组页岩,筇竹寺组页岩有机质孔隙主要发育于有机质与黏土的混合物中;筇竹寺组页岩裂缝发育程度低于Barnett页岩、龙马溪组页岩和牛蹄塘组页岩。此外,筇竹寺组页岩含气量低于其他3组海相页岩,但吸附能力较强。     

柴北缘东段克鲁克组泥页岩储层特征

柴北缘东段石炭系克鲁克组为一套海陆过渡相碎屑岩和碳酸盐岩混合沉积,其中泥页岩较为发育。通过野外剖面踏勘和实测对克鲁克组泥页岩纵向发育特征进行了研究,发现克鲁克组一段泥页岩累计厚度为60 m,泥地比达92.6%,是泥页岩发育最好的层段。通过精细岩心观察描述、全岩X射线衍射分析、岩石薄片鉴定、扫描电镜观察及物性分析等,对泥页岩矿物组成、岩相、储集空间类型及物性特征进行了研究,结果表明,泥页岩矿物组成以石英和黏土矿物为主;黑色纹层状泥质中粉砂岩相、灰黑色条带状泥质粗粉砂岩相、灰黑色条带状含灰灰质泥质粗粉砂岩相和黑色纹层状含生物碎屑泥质中粉砂岩相为主要的岩相类型;储集空间主要发育顺层裂缝、溶蚀孔隙、黏土矿物晶间孔、有机质粒内孔隙及生物碎屑粒内孔;孔隙度在1%~3%,渗透率分布在0.01~1 mD。储层的发育主要受沉积环境、矿物组成和成岩作用的影响,黑色纹层状泥质中粉砂岩相和灰黑色条带状泥质粗粉砂岩相由于沉积厚度大、碳酸盐胶结作用弱、脆性指数较高、储集性能良好,有利于泥页岩储层的发育。     

陕西汉中梁山二叠系乐平统底部吴家坪组王坡页岩新认识

陕西汉中梁山瓜德鲁普统—乐平统界线(GLB)附近的吴家坪组底部王坡页岩段长期以来被认为是古风化壳沉积,代表了茅口期后暴露于地表风化剥蚀的产物。最近对该地层进行了重新研究,采集了系列岩石和化石样品,进行了X射线衍射、古生物学、岩相学和岩石学分析。X射线衍射分析表明该粘土层主要矿物成分为蒙脱石71%,片沸石23%,石英6%,暗示其物质来源于火山玻璃。岩相学分析显示岩石主要由蚀变矿物组成,具有蚀变残留玻屑凝灰质结构,其中蒙脱石、片沸石保留了原岩中的玻屑的塑性形态。粘土层中大量腕足动物化石暗示其为海相环境。研究结果表明王坡页岩是典型的斑脱岩,并非风化壳和长期剥蚀的产物,而是峨眉山大火成岩省火山喷发时火山灰在海相环境下沉积、蚀变的产物。火山灰在正常浅海沉积时对海洋生态系统造成严重破坏,导致了包括腕足动物在内的海洋生物的生存危机。     

基于广域电磁法的页岩气有利区预测——以渝东北巫山地区为例

渝东北巫山地区是重要的页岩气勘探远景区,勘探程度较低。本次研究以岩石物理和测井数据为基础,以广域电磁法为手段,开展该区的页岩气有利区评价。通过对地表样品及井孔电阻率测井资料的分析,揭示研究区目的层富有机质页岩层电阻率表现为明显低阻特征,与上覆下伏地层电性差异明显,表明本区分布的上奥陶统五峰—下志留统龙马溪组富有机质页岩具备开展电法勘探工作的物性条件。在对电磁资料处理解释的基础上,查明了重庆巫山地区"隆凹相间"的构造格局,断裂性质主要为逆断层;目的层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质泥页岩连续稳定分布,低阻特征明显,埋深范围在800~4 800 m之间。综合考虑目的层页岩电阻率、极化率、埋深等因素,预测出页岩气有利区3个,区内富有机质页岩发育,页岩气勘探前景较好。     

基于元素Mn、Co、Cd、Mo的海相沉积岩有机质 富集因素判别指标在四川盆地北缘的应用

基于金属元素Mn、Co、Cd、Mo的海洋富有机质沉积岩沉积环境和有机质富集主控因素判别指标Al—Co·Mn和Co·Mn—Cd/Mo,能够有效地区分促进有机碳埋藏的两种海洋端元沉积环境:大陆边缘开放/上升洋流环境和滞留的边缘海盆环境。利用这种方法研究了四川盆地北缘城口县月亮坪剖面五峰组和龙马溪组页岩沉积时期的水体环境和有机质富集的主控因素。研究表明五峰组Mn、Co富集程度低,Mo富集程度自下而上明显增大;龙马溪组Mn整体亏损,Co富集程度低,Mo富集程度自下而上明显减小。Al—Co·Mn方法的使用发现滞留环境主要出现在五峰组早期和龙马溪组晚期,以及观音桥段附近,而五峰组中晚期和龙马溪组早—中期水体主要处于开放/上升洋流区。剖面[w(Co)/(μg/g)]·[w(Mn)/(%)]值均小于平均页岩值1.615;五峰组Cd/Mo值整体大于正常海水值0.006,全部小于平均页岩值0.308,龙马溪组整体小于正常海水值。Co·Mn—Cd/Mo联合图版的使用发现月亮坪剖面五峰组和龙马溪组有机质富集主要受到保存条件控制,与使用U/Th、V/Cr、P/Ti、Ba/Al与TOC相关性分析得出的结论一致。基于金属元素Mn、Co、Cd、Mo的判别指标对于判断古生代大陆边缘地区富有机质页岩沉积环境及有机质富集主控因素有较好的效果。     

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。