涪陵焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩古氧相研究

焦石坝五峰组—龙马溪组页岩下段与龙马溪组页岩上段两类页岩层开发效果迥异,为了探索其产生差异的根本原因,以地球化学特征分析为依据,结合晚奥陶世—早志留世的沉积学和古生态学资料,研究了焦石坝五峰组—龙马溪组页岩古氧相。五峰组—龙马溪组页岩下段地层Fe、Mn含量低,U含量高,w(U)/w(Th)0.75,Uau(即自生U质量分数)大于5×10-6,生物化石和沉积纹层保存完好,表现为典型的贫氧-厌氧沉积环境,有利于生物遗体的富集和保存,有机质含量高;随深度增加,龙马溪组页岩上段地层Fe、Mn含量逐渐降低,U、S含量增高,沉积水体还原性逐渐增强,S含量与TOC含量呈明显的正相关关系,地层上部为典型的富氧沉积环境,生物遗体难以保存,有机碳含量低,地层下部为贫氧—富氧过渡性沉积环境,TOC含量较高,具有一定的勘探潜力。古氧化-还原环境的差异是导致两类页岩品质差异的根本原因。     

川南地区龙马溪组沉积亚相精细划分及地质意义

为查明川南地区下志留统龙马溪组富有机质页岩的沉积演化特征,通过岩性、岩相、沉积构造、有机质含量、矿物组成、生物化石和测井响应等特征,对龙马溪组页岩的岩相及沉积亚相类型进行精细划分,并建立四川盆地南部龙马溪组页岩沉积演化模式。结果表明:研究区龙马溪组页岩发育笔石页岩相、碳质页岩相、硅质页岩相、钙质页岩相、泥质灰岩相、粉砂质页岩相、黏土岩相7种岩石相类型;沉积亚相类型可划分为深水陆棚亚相、半深水陆棚亚相及浅水陆棚亚相3种类型;从笔石的生存环境来看,不同地质时代沉积水深存在差异;龙马溪组沉积时期从鲁丹阶到特列奇阶,沉积中心从长宁地区逐渐向北西方向迁移到威远地区,威远地区经历了3期沉积,长宁地区经历了2期沉积;川南地区受古沉积环境和古构造演化的影响,龙马溪组页岩在岩相、沉积亚相分布上具有较大差异,表现出极强的非均质性;深水陆棚亚相沉积为页岩气富集的最有利沉积相带。     

四川盆地西南雷波地区五峰组——龙马溪组页岩储层特征

通过野外实测剖面,运用岩石学、地球化学、岩石物理学等手段,探讨了四川盆地西南雷波地区上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组页岩的储层特征。研究结果表明:(1)五峰组-龙马溪组下段由黑色(富有机质)泥/页岩、粉砂质泥/页岩、泥质粉砂岩、钙化含放射虫微晶灰岩结核、白云质泥/页岩、钙质泥/页岩6种岩相组成。(2)雷波剖面TOC质量分数(wTOC)平均值为3.81%,有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型,Ro平均值为2.16%,有机质演化程度高,有利于页岩气的生成,黑色页岩有效厚度约为60m。(3)泥/页岩中脆性矿物含量高,五峰组-龙马溪组下段wTOC>2%的岩层以石英和黏土含量居多,五峰组上段和龙马溪组上段wTOC<2%的岩层碳酸盐岩和黏土含量高。石英有2种来源:陆源粉砂碎屑和生物成因。(4)泥页岩微观孔隙主要可以分为4大类型:微裂缝、有机质孔、粒间孔和粒内孔。(5)wTOC与石英、碳酸盐岩呈正相关关系,与黏土呈负相关关系;wTOC、石英含量对于比表面积起主要的控制作用。     

海相页岩优势储集相划分—以重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩为例

页岩岩相划分在中国南方海相页岩气的勘探开发过程中曾得到广泛研究,但由于在岩相划分过程中未考虑控制页岩有机质孔隙发育的热演化程度这一关键参数,从目前针对演化程度过高的海相页岩气的开发成果来看并不理想,因此页岩岩相划分并不适用于演化程度过高的海相页岩。提出基于页岩有机碳含量、储层热演化程度及有机质孔隙有效赋存空间组合的优势储集相概念及划分。页岩优势储集相是指储层的热演化程度、有机碳含量与有机质孔隙的组合。此次研究以重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩为研究对象,选取岩心样品进行有机碳含量测试、等效镜质体反射率测定及聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)等实验,明确龙马溪组和牛蹄塘组页岩的总有机碳(TOC)含量、镜质体反射率(Ro)及不同岩相页岩内有机质孔隙发育等特征。结果表明:龙马溪组页岩的富泥硅质页岩和硅质页岩均发育大量有机质孔隙,而同样岩相的牛蹄塘组页岩样品均不发育有机质孔隙。页岩中的有机质孔隙发育受控于储层的热演化程度,与页岩的岩相特征并无关系。优势储集相划分结果表明:研究区龙马溪组页岩属于适宜演化富有机质储集相(RC-1),由于热演化程度适宜,TOC含量高,储层内部发育大量有机质孔隙,使烃类气体得到有效赋存;而牛蹄塘组页岩属于过演化富有机质储集相,虽然TOC含量高,但热演化程度过高,导致储层内部有机质孔隙大量消失,烃类气体无法有效赋存。页岩优势储集相概念的提出与划分可进一步为南方高—过成熟度海相页岩气的高效勘探开发提供更准确的参数指标。     

东营凹陷细粒沉积岩岩相组合特征

综合应用岩芯、薄片、全岩X射线衍射等资料,根据岩石组分、沉积构造、TOC和碳酸盐晶体结构等指标划分东营凹陷沙四上-沙三下亚段细粒沉积岩岩相,该段主要发育富有机质纹层状隐晶泥质灰岩、富有机质纹层状微晶泥质灰岩、富有机质纹层状灰质泥岩、富有机质层状泥质灰岩、富有机质层状灰质泥岩、富有机质块状灰质泥岩、含有机质层状灰质泥岩和含有机质层状膏质泥岩相等8种岩相。结合地球化学元素资料恢复的古气候、古盐度、古水深及古水体的氧化还原性和古物源等指标恢复细粒沉积岩的沉积环境,进而明确不同沉积环境细粒沉积岩岩相组合特征及成因。在此基础上,建立了东营凹陷沙四上-沙三下亚段细粒沉积岩的沉积模式。该成果对陆相页岩油勘探有重要指导作用。     

湘鄂西地区五峰-龙马溪组泥页岩黄铁矿粒径特征

湘鄂西地区位于中扬子板块,该地区五峰-龙马溪组富有机质页岩有机质类型以Ⅱ1型为主,Ⅱ2型次之,具有高TOC含量(0.55%~4.28%)、高成熟度(2.4%~3.2%)的特征;且富有机质页岩中黄铁矿普遍发育。通过岩心样品及扫描电镜观察发现,龙马溪组黑色页岩常发育自形-半自形黄铁矿,扫描电镜下常见草莓状黄铁矿;五峰组黑色页岩岩心观察无明显晶形,扫描电镜下常现呈微晶黄铁矿颗粒,以细小颗粒状分布在有机质中。草莓状黄铁矿通常由微晶颗粒聚集而来,其草莓状直径大小由硫复铁矿的形成和沉积水动力控制。根据草莓状黄铁矿直径D与深度关系分析出湘鄂西地区黑色页岩的沉积环境表现为五峰组闭塞环境、龙马溪组闭塞环境、龙马溪组贫氧-缺氧环境三种。由草莓状黄铁矿直径D与微晶黄铁矿直径d建立D/d的关系表明:从沉积期到成岩期,五峰组闭塞环境的还原性比龙马溪组闭塞环境的还原性强;且五峰组闭塞环境的沉积水动力要比龙马溪组闭塞环境的沉积水动力要弱,水体更稳定。此外,D与d之间的关系能侧面反映该地区五峰-龙马溪组富有机质页岩孔隙度的变化趋势。D/d值与页岩解吸气量也有良好的对应关系,龙马溪组D/d值越大,解吸气量越少。五峰组D/d值较龙马溪组普遍偏小,解吸气量远大于龙马溪组。上述结果表明水体还原环境的强弱是湘鄂西烃源岩有机质形成和保存的重要因素,从而影响页岩气的富集。     

东营凹陷沙三下—沙四上亚段泥页岩岩相沉积环境分析

根据岩心及其分析化验资料,从岩石的颜色、成分、结构、有机质丰度等方面划分泥页岩岩相类型;从古气候、古物源、古水深、古盐度和古水体的氧化还原性5个方面分析古环境,建立环境指标分级量化标准。研究结果表明,东营凹陷沙四上亚段—沙三下亚段沉积环境特征具有气候由干燥—半干燥—半潮湿,水体由半深水到深水、从强还原性逐渐到还原性、盐度从盐水到咸水到半咸水,物源从较少到较多的规律变化,共划分了6个环境组合;并建立了沉积环境与泥页岩岩相之间的关系,即有机质丰度主要受盐度控制,盐水区为含有机质的岩相,咸水区和半咸水区为富有机质的岩相;结构主要受气候和水深控制,气候干燥—半干燥、半深水环境发育纹层状的岩相,气候半潮湿、深水环境发育层状的岩相;岩性主要受气候和物源控制,气候干燥、物源少的环境发育泥质灰(云)岩和灰(云)岩的岩相,气候半潮湿、物源较多的环境发育灰质泥岩的岩相。     

四川盆地周缘筇竹寺组泥页岩储层特征

通过地表地质和井下地质相结合,运用岩石学和岩石物理学方法,探讨了四川盆地周缘下寒武统筇竹寺组泥页岩储层特征.结果表明,四川盆地周缘下寒武统筇竹寺组厚40～400m,为一套黑色碳质泥页岩、灰色含粉砂泥岩、粉砂岩、细砂岩、灰岩及含泥灰岩建造.筇竹寺组下部岩性主要由富有机质(碳质)非纹层状泥页岩、泥岩、钙质泥岩、粉砂岩、纹层...     

川南地区五峰组-龙马溪组黑色页岩储层特征

通过岩心、薄片、X-衍射、扫描电镜、测井等分析测试,对川南地区威远、长宁、昭通三区块五峰组-龙马溪组黑色页岩矿物组分、有机地化、储集空间、物性和含气性特征进行研究,制定页岩岩相划分方案,分析黑色页岩储层控制因素,优选研究区有利储层。结果表明:根据有机组分和无机组分相结合原则制定的岩相划分方案在研究区识别出14种岩相;目的层黑色页岩有机质含量高,均值大于2%,有机质成熟度高,等效镜质体反射率均值为2.5%,处于高成熟阶段;硅质页岩物性和含气性较好,游离气组分含量较高,混合型页岩次之,钙质页岩物性和含气性最差,几乎不含游离气,游离气是导致硅质页岩含气性较好的重要因素;粒间孔隙主要沿石英颗粒发育,多为宏孔,主要发育于硅质页岩中,是造成硅质页岩物性及含气性好、游离气组分含量较高的主要原因;长宁地区主要发育Ⅰ类储层,Ⅰ类和Ⅱ类储层累计厚度可达44.7 m,是研究区页岩气储层最有利区块。     

东营凹陷古近系泥页岩储层微观结构特征研究

以济阳坳陷东营凹陷沙河街组三段-四段为研究对象,对重点取心井进行厘米级岩心观察描述。结合薄片鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜观察、激光共聚焦分析、地球化学测试等方法明确了东营凹陷古近系泥页岩矿物组成、岩石类型、有机地球化学等基本特征。对古近系泥页岩进行岩相类型划分;对储层微观结构特征进行分析。结果表明:1研究区泥页岩岩相划分为4个大类,11个亚类;2研究层段主要发育贫有机质块状混合细粒沉积岩、中有机质纹层状灰岩、中有机质纹层状混合细粒沉积岩、富有机质夹层状灰岩、富有机质页岩黏土岩、层状细粉砂岩和层状白云岩7类岩相;3综合孔隙、裂缝发育程度和储集空间连通性等特征,认为富有机质的夹层状灰岩及富有机质页状黏土岩为最有利岩相类型。     

中国南方页岩气牛蹄塘组与龙马溪组成藏条件对比研究——以渝东南地区为例

下寒武统牛蹄塘组与下志留统龙马溪组页岩是我国南方下古生界发育的两套富有机质黑色页岩,由于其分布面积广、厚度大、有机质丰度高的特点而成为页岩气勘探的重点层位。涪陵礁石坝页岩气田的发现标志着龙马溪组页岩气已取得了重大突破,但是牛蹄塘组页岩气至今还未取得实质性的突破。通过对渝东南两套富有机质黑色页岩的沉积环境、厚度、埋深、有机质丰度、类型、成熟度、岩矿特征,孔渗物性等方面的对比分析,发现两套页岩的差别主要体现在三个方面——孔渗物性、伊/蒙混层黏土矿物(I/S)的相对含量和热成熟度,其中成熟度的高低起着决定性的作用。在漫长的地质历史过程中,过高的热演化程度已严重影响了牛蹄塘组的微观孔隙结构和成岩作用,出现孔隙体积和比表面积均明显小于龙马溪组页岩的情况,不利于页岩气的吸附富集,从而导致了牛蹄塘组页岩的富气程度不如龙马溪组的结果。     

焦石坝五峰组-龙马溪组页岩硅质生物成因的证据及其地质意义

以页岩露头样品和钻井岩屑样品元素测量结果为依据,结合岩心和薄片观察,分析焦石坝五峰组-龙马溪组页岩的硅质生物成因的证据,并探讨其地质意义。结果表明:焦石坝五峰组—龙马溪组页岩中存在大量的笔石、角石、珊瑚等古生物化石和放射虫微体生物化石;SiO_2含量介于40%~80%,平均达63%;过量硅含量为2.6%~55.31%,其中五峰组和龙马溪组页岩下段过量硅含量较高,平均分别为41.3%和25.5%;Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.62~0.87,与纯生物成因硅质岩相近,Al-Fe-Mn三角图上,研究区页岩样品绝大部分落在生物成因区,表明页岩硅质成分属于生物成因;深水陆棚贫氧、缺氧沉积环境有利于页岩有机质的富集和有机孔隙的发育,对于页岩天然裂缝的形成和后期人工压裂都具有重要意义。     

下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组页岩特征及其沉积环境

下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组发育富有机质页岩,前期对该套页岩的关注和研究较为薄弱。为探索大陈岭组页岩特征及其沉积环境,以该区页岩气探井WY1井为研究对象,基于岩心、测井资料,通过全岩X射线衍射、氩离子抛光扫描电镜、有机地球化学、元素地球化学等测试手段,重点分析页岩岩石矿物组成特征、有机地球化学特征、孔隙特征,讨论其沉积环境。结果表明：大陈岭组页岩矿物组成以石英、黏土矿物为主,为生物成因硅质页岩,过量硅含量为33.77%～61.79%,占总硅质含量的46%～75%;页岩有机质丰度高,TOC分布在2.27%～7.42%之间,平均值为4.06%,等效镜质体反射率（Ro,eqv）为3.37％～5.53％,均处于过成熟演化阶段,有机质严重碳化,测井电阻率普遍低于1 ?·m;发育无机孔隙、有机质孔隙和微裂缝3种孔隙空间类型,有机质孔隙较发育,但主要为孔径10～20 nm的小孔,有效孔隙度平均为1.25%;大陈岭组形成于深海至滞流浅海,自下而上水体滞留程度增强,整体处于贫氧—厌氧的古水体环境,沉积期气候温暖湿润,古生物繁盛,古生产力较高,生物Ba含量为1 738.15～5 687.74 ug/g,平均值为3 309.63 ug/g,沉积环境有利于有机质的富集保存;皖南地区大陈岭组富有机质页岩发育,具备页岩气形成的基本条件,深化过热演化程度页岩气富集主控因素研究,评价优选保存条件较好的稳定区,有望实现勘探新突破。     

四川盆地外复杂构造区页岩气地质条件及含气性特征:以湘西北五峰组—龙马溪组为例

以永页2井页岩气地质条件分析为基础,结合其他钻井及前人成果,对比国内外页岩气田地质特征,系统研究四川盆地外复杂构造区湘西北五峰组—龙马溪组页岩气地质特征及含气性,指出未来勘探方向。研究结果表明湘西北五峰组—龙马溪组与四川盆地涪陵地区的页岩气聚集条件相近,具有4个显著特征:1)深水陆棚相发育富有机质页岩厚度超过20 m,富含有机质、硅质、黄铁矿以及笔石化石;2)有机质属于Ⅰ型干酪根,有机碳质量分数w(TOC)普遍大于2.0%,自西向东逐渐减小,镜体反射率Ro主要在2.0%~3.0%之间,热演化达到过成熟阶段;3)矿物成分以石英为主,平均质量分数为47.9%,黏土矿物(主要是伊/蒙混层)次之,平均质量分数为26.9%,碳酸盐岩矿物质量分数低于10%,页岩普遍发育微孔隙(主要为有机质孔、晶间孔、溶蚀孔)和微裂缝,储层吸附能力强;4)五峰组—龙马溪组页岩含气量为1.0~3.5 m3/t,以解吸气为主,甲烷体积分数超过90%。深水陆棚相发育丰富有机质,奠定了五峰组—龙马溪组页岩气聚集基础,但含气性受控于盖层、埋深及断裂等保存条件。未来勘探方向应集中于桑植—石门复向斜内龙山—永顺一带向斜核部。     

四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组黑色页岩特征

从源岩到储层的思路,探讨了四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组沉积特征、储层特征及含气性特征。通过对野外露头样品进行地球化学分析、矿物学分析和等温吸附实验,表明五峰组-龙马溪组:①下段黑色页岩段沉积环境为深水陆棚;②岩性有硅质岩、黑色页岩、粉砂岩、生物灰岩及斑脱岩等5种;③下段黑色页岩段有效页岩厚度达到50m,TOC质量分数平均值为3.81%,成熟度平均值为1.62%,脆性矿物中石英的质量分数平均值为54.94%,从底到顶石英含量与TOC含量成正相关;④微孔可分为粒间孔、粒内孔、有机质孔及微裂缝4类,最具油气意义的是有机质孔和黏土片间孔;⑤吸附量Langmuir体积参数介于1.52～3.01cm3/g之间,均值为2.33cm3/g,黑色页岩中的有机质微孔是控制含气量的主要因素。     

川东南地区龙马溪组页岩笔石与沉积环境关系的探讨

通过总结研究川东南龙马溪组富笔石页岩沉积环境与笔石种类、结构、分布、分带特征来探讨页岩笔石与沉积环境的关系,进而分析笔石的页岩气地质意义。研究区龙马溪组划分8个笔石带,早期(G.persculptus-Pr.leei)主要发育局限的深水陆棚,晚期(D.triangulatus-M.sedgwicki)以较强水动力及开放性、富氧的浅水陆棚为主;笔石呈厚约10μm的薄细条状并发育微纳米级孔隙,高笔石丰度带与富有机质页岩层段对应良好;沉积环境影响笔石有机质赋存并控制其在层理面的叠加分布,富笔石纹层丰富的层间缝可以为储层提供渗流通道及一定储集空间。笔石、富笔石水平层理、笔石有机质、笔石沉积环境的进一步研究,将为龙马溪组优质页岩储层发育机理、成藏富集机理及页岩气勘探开发等提供科学依据。     

黔中隆起北部上奥陶统—下志留统页岩特征

探讨黔中隆起北部五峰组-龙马溪组黑色页岩沉积特征.通过野外露头及结合前人资料,分析表明研究区上奥陶统五峰组、下志留统龙马溪组沉积环境为浅水陆棚与深水陆棚的交替:五峰组黑色页岩段为深水陆棚;五峰组观音桥段为浅水陆棚;龙马溪组黑色页岩段为深水陆棚;龙马溪组泥岩-灰岩段为浅水陆棚.沉积环境的明显差异直接导致五峰组和龙马溪组黑色页岩主要有机地化参数(如TOC)的不同,TOC质量分数较高的黑色页岩段集中在五峰组下段与龙马溪组下段,为页岩气发育的有利层段.     

四川长宁地区龙马溪组-五峰组页岩有机质热演化史

研究四川盆地长宁地区龙马溪组第一段下亚段-五峰组主力产气层的有机质演化历史.在15口钻井岩心薄片的沥青反射率测定和地层厚度趋势法估算喜马拉雅期的地层剥蚀厚度基础上,应用盆地模拟软件对20口完钻评价井和24口人工虚拟井的埋藏史和有机质的热演化史进行模拟计算,结果显示:(1)页岩的沥青反射率在2.15％～4.57％,平均等效镜质体反射率为2.41％;(2)页岩有机质在中二叠世-早三叠世达到生油高峰,中三叠世-早白垩世处于大量生气期;(3)古近纪以来,受喜马拉雅构造抬升与地层剥蚀作用影响,地层温度大幅度降低,页岩有机质生烃作用趋于停止.长宁地区龙马溪组第一段下亚段-五峰组页岩生气高峰较早,保存条件对页岩气富集具有重要影响.     

盐津--珙县地区五峰组--龙马溪组页岩气富集成藏条件

利用野外观察及实验数据资料,对盐津-珙县地区五峰组-龙马溪组页岩气形成条件进行分析,并探讨其富集成藏的主控因素.研究结果表明盐津-珙县地区五峰组-龙马溪组下部黑色页岩是深水陆棚沉积产物,该区页岩气“甜点段”五峰组—段—四段和龙马溪组一段—五段发育完整,有机碳质量分数在2.7%~6.0%之间,主要为中高-高有机碳含量,富有机质黑色页岩厚度分布在30~50 m.在高含气层位,纳米级有机质孔和黄铁矿晶间孔大量发育,平均孔隙度为2.28%~3.48%,为吸附气和游离气提供良好的储集空间.研究区内构造强度较弱,通天断层少,具有良好的顶底板条件,压力系数平均大于1.0,因而保存条件良好.分析表明,高有机碳含量、纳米级孔隙发育、高脆性矿物含量、高压力系数是盐津-珙县地区页岩气富集成藏的主控因素.     

川南地区五峰-龙马溪组页岩储层微观储集空间特征

为了探究四川盆地南部五峰-龙马溪组页岩气产层段微观储集空间,运用X射线衍射技术(XRD)、氩离子抛光-扫描电镜和低压氮气吸附-脱附等实验方法,发现川南页岩储层中脆性矿物以石英和碳酸盐为主,主要发育有机质孔、粒间孔、微裂缝和粒内孔四种类型孔隙。结果表明该地区页岩储层主要沉积于钙质半深水-深水陆棚相,有利于后期水力压裂改造;产层段孔隙类型主要以有机质孔和粒间孔为主,伴随少量的微裂缝和粒内孔。页岩吸附曲线以H2和H3型为主,主要以墨水瓶型和狭缝型孔隙为主,具有较高的比表面积和孔体积,孔隙直径主要集中在微孔和介孔区域。基于以上研究,综合对比分析了川南地区与焦石坝地区优质页岩储层。