渝南-黔北五峰组-龙马溪组页岩气地质特征

通过大量野外露头、钻井岩芯观察,以下古生界五峰组-龙马溪组富有机质泥岩为研究对象,结合有机地化、显微薄片、X-衍射、孔渗、比表面积、扫描电镜等实验测试分析手段,综合分析了五峰组-龙马溪组页岩气基本地质特征。研究表明,在浅水陆棚-深水陆棚的沉积格局控制下,研究区富有机质页岩具有南薄北厚（10~80 m）的分布特征;富有机质页岩总体平均有机碳含量大于2.0%,为腐泥型I型干酪根,有机质成熟度程度高（R_o为0.82%~3.04%）;富有机质泥岩物性特征为低孔-低渗型,发育多种微观孔隙结构。在此基础上,通过页岩气区块优选和评价,认为安场-道真向斜区具备良好的页岩气富集基础地质条件,具有良好的页岩气勘探前景。     

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。     

黔西北五峰-龙马溪组页岩气成藏条件综合评价

通过黔西北五峰-龙马溪组页岩岩心样品地球化学、岩石矿物学、储层孔隙和含气量等成藏条件分析发现,五峰-龙马溪组有机质产率高,还原环境强,有机碳含量4.15%～8.46%,古生物以甲藻等水生生物占优势,有机质类型以I型为主,有机质成熟度2.34%～3.96%,处于成熟-高成熟阶段。页岩矿物成分以黏土矿物和石英为主,平均含量分别为42.6%和27.9%,具有良好的脆性。页岩孔隙类型主要为粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝,孔隙表面粗糙程度中等,吸附能力中等,孔隙结构复杂。现场解析实验数据测得五峰-龙马溪组的含气量为0.04～2.81m3/t,气体主要成分为CH4。黔西北五峰-龙马溪组虽然具有良好的页岩气成藏条件,但不同地区页岩含气性差异较大,后期保存条件是影响页岩气能否富集的关键因素。     

蜀南地区五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构及分形特征

南方上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组海相页岩是中国页岩气主力开发层位,页岩微观孔隙结构特征的研究对于页岩含气性和开发储量的评价有重要意义。采用场发射扫描电镜和低温氮气吸附实验方法对蜀南地区长宁区块五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构进行了定性评价和定量表征。实验结果表明,蜀南地区五峰-龙马溪组页岩以有机质孔隙为主,局部可见粒间孔和粒内孔发育。氮气吸附回滞环属于H4型,对应纳米级孔隙类型为狭缝型;五峰-龙马溪组页岩平均比表面积17.35 m~2/g,平均孔体积16.70 mm~3/g,平均孔径9.82 nm;页岩纳米级孔隙表面具有分形特征,分形维数平均值为2.681;有机碳含量的增加使得纳米级孔隙数量增多,页岩分形维数增大,孔隙表面粗糙程度增大,页岩比表面积增大,页岩吸附能力增强。     

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.     

贵州下志留统龙马溪组页岩气成藏条件分析

针对贵州地区页岩气成藏条件复杂的问题,从钻井、岩芯、露头样品等实验测试资料出发,以下志留统龙马溪组页岩为研究对象,对贵州地区龙马溪组海相页岩气成藏条件进行研究。研究结果表明:贵州地区龙马溪组潜质页岩主要形成于深水陆棚沉积环境,其特点为潜质页岩厚度大,有机碳质量分数高(潜质页岩段平均w(TOC)4%),有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型,有机质热演化程度处于成熟—过成熟阶段,页岩中脆性矿物质量分数高,孔隙度中等,含气量高。通过与成功勘探开发页岩气的北美以及四川盆地的成藏条件相比,认为贵州地区下志留统龙马溪组具有良好的页岩气成藏条件,且龙马溪底部炭质页岩段是页岩勘探的目标层系,并预测了其页岩气富集有利区。     

四川盆地东南部南川地区五峰组—龙马溪组页岩特征

通过野外地质调查及样品的实验分析,研究了四川盆地东南部南川地区五峰组-龙马溪组页岩沉积相特征、有机地球化学特征、储层特征等。五峰组下段至上段由深水陆棚相过渡到浅水陆棚相,龙马溪组下段与上段同样表现为由深水陆棚相过渡到浅水陆棚相。页岩有机质类型主要为Ⅱ1型和Ⅱ2型,总有机碳含量(质量分数)介于0.22%～4.59%,热演化程度已达过成熟-高成熟阶段,Ro介于1.99%～2.74%。页岩中矿物组成主要以脆性矿物石英为主,黏土矿物次之。扫描电镜结果显示南川地区页岩发育了大量微孔隙,其中以溶蚀孔与有机质微孔居多,为页岩气的储集提供了空间。     

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。     

川南地区五峰-龙马溪组页岩沉积环境及风化作用对页岩含气性指标的影响

通过对四川盆地南部兴文县僰王山镇上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组露头剖面的61个样品进行有机碳质量分数w(TOC)、硫质量分数w(S)和有机质碳同位素(δ~(13)C_(org-PDB))组成分析,并与长宁剖面和长芯一井的分析结果进行对比,研究了w(TOC)、w(S)、δ~(13)C_(org-PDB)等页岩含气性评价指标受风化作用的影响程度.分析结果显示兴文地区五峰-龙马溪组底部约25 m的层段w(TOC)较高,达2.28%~5.06%,平均4.01%,向上残余w(TOC)变低(0.83%~1.93%)并趋于稳定.δ~(13)C_(org-PDB)=-31.5‰~-28.8‰,平均-30.3‰.w(TOC)的分布范围及垂向上的变化特征与长宁剖面和长芯一井有良好的可对比性,表明五峰-龙马溪组页岩中高演化的残余有机质芳构化程度高、抗风化能力强,基本没有受到风化作用的影响.兴文地区五峰-马溪组页岩w(S)=0.02%~3.15%,剖面底部20m层段的w(S)远低于长宁剖面,表明底部高有机质层段页岩中的黄铁矿受风化作用的影响已基本流失(0.1%),w(S)普遍很低,用于反演有机质沉积环境已失去了有效性.兴文地区五峰-龙马溪组页岩w(TOC)与δ~(13)C_(org-PDB)总体上呈负相关关系,随着w(TOC)增大,δ~(13)C_(org-PDB)变小,显示有利于有机质保存的还原条件增强.通过长宁剖面、长芯一井和兴文剖面对比研究,结合五峰组-龙马溪页岩的岩石学和地球化学特征,认为控制龙马溪组烃源岩有机质富集的主要原因是海平面升高和深水还原环境导致有机质保存较好.川南沉积中心五峰组和龙马溪组底部高有机质海相泥岩,是页岩气富集的最有利层段.     

五峰-龙马溪组页岩有机质赋存特征及其对孔隙结构的影响

有机质是页岩气富集成藏的物质基础,是选区评价的重要参数。本文选择上扬子地台东南缘的YY-1井五峰-龙马溪组为研究对象,基于岩心观察、扫描电镜观测（自然断面及氩离子剖光面）、低温氮气吸附等测试手段,研究了五峰-龙马溪组有机质赋存特征（显微组分、形态、孔隙）及其对页岩气储层储集能力（孔隙度、孔隙结构参数）的影响。结果表明：五峰-龙马溪组有机质以菌藻体和固体沥青为主,呈现四种形态,发育四种类型的有机质孔隙。有机质丰度是影响页岩储层储集能力的关键因素。在适宜的有机质丰度范围内,孔隙度随着有机碳含量的增加而逐渐增大,孔隙结构的非均质性逐渐增强。     

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。     

黔北地区二叠系龙潭组页岩微观孔隙特征及其储气性

为了深入研究黔北地区海陆过渡相页岩储层微观孔隙结构特征,选取了二叠系龙潭组钻井岩心页岩样品进行氩离子抛光-场发射扫描电镜实验、氮气吸脱附实验、及相关地化和等温吸附等测试,研究页岩微观孔隙类型及孔隙结构特征,并探讨微观孔隙对页岩储气性能的影响。研究结果表明,龙潭组页岩储层的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、微裂缝4种,以矿物颗粒粒间孔和黏土矿物粒内孔最为发育,有机质孔发育较少,这主要是因为Ⅲ型干酪根显微组分为结构稳定的镜质组和惰质组在生烃过程中不易产生有机质孔;氮气吸附实验结果显示龙潭组页岩孔隙类型复杂,主要表现为两类：细颈广体的墨水瓶孔隙和四边开口的平行狭缝型孔隙,孔径主要介于3～5nm,以发育中孔为主,BET比表面积平均为15.846m2/g,BIH总孔体积平均为0.01258ml/g;龙潭组页岩样品吸附气含量较高（平均为2.37m3/t）,页岩储层微观孔隙对吸附性能有重要的影响,其中吸附气含量与页岩的孔径呈负相关关系,与页岩的比表面积、孔体积呈较好的正相关关系,页岩的纳米级孔隙为烃类气体的赋存和运移提供了有利条件。     

四川盆地北部大隆组页岩气地质条件及勘探潜力

以最新钻井LB1井、7个野外露头剖面及部分老井资料为依托,探讨了四川盆地北部大隆组优质页岩的平面及纵向展布规律,认为优质页岩的展布受沉积相控制,呈NW—SE走向。在广元—旺苍地区发育盆地相,泥页岩厚度较小（10~20 m）;盆地相两边发育深水陆棚相,泥页岩厚度较大（20~45 m）;外围依次发育浅水陆棚或斜坡相,泥页岩厚度逐渐变小（0~15 m）。从斜坡相到陆棚相,再到盆地相,呈现出灰质逐步减少,硅质含量逐渐增加的特征,泥页岩厚度呈先大（深水陆棚相）后小（盆地）的趋势。另外,对LB1井地化特征、储层微观特征开展研究,并与已突破的焦石坝、丁山、东溪地区志留系页岩对比,分析认为,四川盆地北部大隆组优质页岩具有高有机碳、高含气量、有机质类型好、成熟度适中及可压性好等特点。根据高有机碳的特点,认为无定形体有机质的广泛发育是高有机碳含量的基础,缺氧硫化环境是保存的关键。根据高含气量的特点,认为含气性和比表面积具有较好的相关性,而对比表面积贡献较大的主要是有机质含量。最后评价了中国石化矿权内大隆组勘探潜力,认为资源量较大,值得进一步开展工作。     

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。     

阜新沙海组页岩特征及页岩气资源潜力评价

在阜新刘家区以往钻井勘探等方面地质工作的基础上,发现阜新盆地埋藏大面积页岩,页岩气成藏与开发潜力巨大。利用阜新刘家区沙海组页岩实验室岩芯测试数据,分析了沙海组页岩的分布、有机碳含量、R_o、孔隙度、脆性矿物含量、裂隙特征等重要参数。得出刘家区沙海组页岩厚度为500~600 m,有机碳含量为2.14%,热成熟度为0.634%,平均孔隙度为3.46%,脆性矿物中,石英含量达37.21%,裂隙发育好,存在多种形式的纳米级孔隙和天然裂缝。根据有机碳含量、R_o等参数,采用资源丰度类比法估算出刘家区页岩含气量为（72.8~89.05）×10⁸ m³。通过对刘家区沙海组页岩气的分析和资源评价,可为刘家区页岩气的勘探开发提供必要的基础参数,确定阜新刘家区为页岩气勘探开发的有利区域。     

川南泸州区块五峰-龙马溪组现今地应力特征与页岩气开发

川南泸州区块是中国重要的页岩气产区,其内五峰-龙马溪组页岩气资源丰富,勘探-开发潜力巨大。现今地应力在页岩气运移与富集规律分析、钻完井工程、储层压裂改造以及井网部署等方面均具有重要应用。分析泸州区块五峰-龙马溪组深层页岩气储层现今地应力状态,并探讨在其影响下的天然裂缝活动性与压裂裂缝扩展。结果表明:五峰-龙马溪组页岩气储层现今地应力方向呈现WNW-ESE的优势方位;现今地应力值大小为:水平最大主应力最大、垂向主应力居中、水平最小主应力最小,指示走滑型地应力机制。五峰组和龙一₁¹小层水平主应力差分别介于11.90～15.76 MPa和11.80～16.75 MPa范围内,具备形成复杂压裂缝网的地应力条件。在现今地应力条件下,川南泸州区块五峰-龙马溪组页岩气储层天然裂缝不活动,随着开发流体的注入,天然裂缝逐渐活化,其压力增量的临界值为15～23 MPa;压裂后主要形成垂向延伸的裂缝系统。研究成果可为川南泸州区块深层页岩气效益开发提供现今地应力分析的基础与科学依据。     

淮南潘谢矿区石盒子组煤系页岩气储层孔隙结构特征及影响因素

页岩储层孔隙结构对于页岩气富集和开采具有重要影响。应用高压压汞、低温N2和CO2吸附实验结果,对淮南潘谢矿区石盒子组煤系页岩气储层的孔隙结构进行定量表征,并结合有机地球化学特征、矿物组成和成熟度探讨了其影响因素。结果表明:潘谢矿区石盒子组页岩孔隙度为1.21%~11.00%,平均3.58%;孔隙类型主要为平行板状孔、楔状半封闭孔及墨水瓶孔。潘谢矿区石盒子组页岩的总孔容为（12.77~36.66）×10-3 cm3/g,总比表面积为（10.27~26.01） m2/g,平均孔径为9.59 nm,介孔对孔隙结构的贡献最大,其次是微孔和宏孔。孔径为0.5~0.85 nm,2.1~3.5 nm及71~150 nm的孔隙对潘谢矿区石盒子组页岩孔容起主导作用,孔径为0.4~0.85 nm和2.5~5.0 nm 的孔隙提供了主要的比表面积。有机碳含量（TOC）、矿物组分和成熟度均会影响石盒子组页岩孔隙结构的发育。TOC的富集有利于拓展孔隙空间和孔隙结构的发育;黏土矿物含量的增加会抑制孔隙结构的发育,脆性矿物则相反;石盒子组页岩成熟度达成熟-高成熟,处于有机质第一次裂解后孔隙减小阶段。该研究成果为深入认识该区页岩气赋存富集提供基础资料。     

川东南盆缘复杂构造区龙马溪组页岩孔隙结构及分形特征

川东南盆缘复杂构造区龙马溪组页岩总有机碳(total organic carbon, TOC)含量高、热演化成熟度高,但构造条件复杂,其微观孔隙结构特征及分形特征相关研究较少且与四川盆内页岩存在差异,亟需进一步深入研究。为更好地表征页岩孔隙结构非均质性及其对页岩气富集的影响,综合运用核磁共振、高压压汞及扫描电镜等技术,定量表征复杂构造区页岩微观孔隙结构特征。基于分形理论,利用高压压汞、核磁共振方法获得不同尺度孔隙的分形维数,并探讨分形维数与孔喉结构参数、TOC含量、矿物组分含量的关系及其地质意义。结果表明：川东南盆缘复杂构造区页岩主要发育有机孔、粒间孔和微裂缝。孔隙结构具有多重分形特征,不同尺度孔喉分形维数存在差异,大孔喉复杂程度高于小孔喉,孔隙总分形维数为2.470 2～2.819 1,均值为2.625 6,反映复杂构造区页岩发育更为复杂的孔隙结构,为页岩气提供大量吸附点位,对页岩气聚集具有积极作用。TOC含量和石英含量等因素的共同影响,造成研究区页岩的强非均质性和复杂的孔隙结构特征。与四川盆内页岩相比,研究区页岩孔径分布较广、分形维数偏低。综合分析页岩孔隙结构及分形特征可为昭通示范...