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。     

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。     

富有机质页岩有机质孔发育差异性探讨——以四川盆地五峰组-龙马溪组笔石页岩为例

探讨富有机质页岩有机质孔发育的差异性,为页岩气勘探开发提供理论依据。在1 500倍和25 000倍电镜下,对四川盆地南部上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组富有机质笔石页岩进行观察。结果表明,页岩中笔石、干酪根、固体沥青等有机显微组分丰富,有机质孔总体发育;但不同有机显微组分、同一有机显微组分的有机质孔发育均存在差异,个体较大的固体沥青有机质孔最为发育,干酪根有机质孔较为发育,笔石碎片有机质孔不发育。有机质孔是随着有机碳向烃类和碳质残渣转化而形成的,笔石富碳贫氢的特征导致其有机质孔不发育;不同母质来源的干酪根生烃潜力存在差异决定了其有机质孔发育存在差异;固体沥青有机质孔是在原油裂解过程中形成的,其发育程度可能主要与原油赋存的粒间孔隙空间大小相关。     

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。     

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。     

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...     

四川盆地及周缘地区五峰—龙马溪组页岩气概况及前景评价

探讨四川盆地及周缘地区上奥陶统-下志留统五峰-龙马溪组黑色页岩的基础地质特征,并对该层页岩气前景进行评价。通过野外露头、钻井和地震剖面资料研究表明,四川盆地及周缘地区五峰-龙马溪组泥页岩分布于环乐山-龙女寺和黔中加里东古隆起地区,向川南、川北和川东方向逐渐变厚,厚度达200～500m;其中黑色页岩厚度的分布趋势与之相似,一般为20～80m。有机碳质量分数>1%,属腐泥型Ⅰ型干酪根,一般Ro>2%。黑色页岩段为海侵至最大海平面时的沉积产物,现今埋藏较浅,盆地内川南地区埋深1.5～3km,鄂西渝东地区埋深1.5～3km。川东及鄂西渝东过渡带埋深2～3.5km的黑色页岩段将是页岩气勘探的主要目标区,大巴山前缘是未来勘探的潜在有利区。     

四川盆地南缘骑龙村剖面五峰——龙马溪组黑色页岩孔隙大小特征的重新厘定

以四川盆地南缘习水骑龙村剖面的上奥陶统—下志留统五峰-龙马溪组页岩气储层为例,探讨黑色页岩的孔隙大小特征与气体赋存的相关性。运用氮气吸附法对储层的微观孔隙进行定量测定,通过扫描电镜对页岩孔隙的微观特征进行定性分析,再结合页岩有机碳含量、Si/Al比值,对页岩的孔隙结构特征进行表征:(1)在排除SiO2质量分数>70%的页岩样品(孔隙主要以>1μm的宏孔为主)基础上,SiO2质量分数≤70%的页岩样品的孔隙中3～10nm的微孔,占孔隙总体积的50%～83%(平均值为71%),占比表面积的范围为86%～97%(平均值为94%);(2)甲烷吸附量、Si/Al和有机碳含量分别与3～10nm微孔的孔隙体积、比表面积成明显的正相关。综合表明四川盆地南缘五峰-龙马溪组页岩中孔隙<10nm的微孔才是主要气体存储空间。     

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。     

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。     

川南盆地长宁页岩气田五峰组-龙马溪组成藏动力学过程及其意义

川南地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色页岩层系是我国南方海相页岩气勘探开发最具代表性和示范性的地区,但其油气成藏过程及特征研究相对薄弱.基于含油气系统成藏动力学过程的基本原理,结合量化构造地质学、低温热年代学和盆地数值模拟等研究,以多期构造变形过程中五峰组-龙马溪组生烃动力学及其压力体系变化特征为载体,实现对其成藏过程的模拟表征和再现.以川南长宁页岩气田五峰组-龙马溪组页岩层系为研究对象,流体包裹体测试揭示其均一温度呈双峰分布特征,分别为120～140℃和160～180℃,捕获压力压力系数为1. 0～1. 1和1. 1～1. 3;低温热年代学定年和热史模拟揭示该区新生代地表抬升剥蚀量达2. 0～2. 5 km,五峰组-龙马溪组页岩热史模拟表明,中志留纪-中二叠世、晚二叠世-晚三叠世、早侏罗世-早白垩世和早白垩世以来烃源岩分别进入低成熟、中等成熟、高成熟和过成熟阶段.压力模拟结果显示,长宁地区五峰组-龙马溪组页岩层系早期长时间属于常压系统,至晚侏罗世地层持续埋深增温导致五峰组-龙马溪组生气速率达到高峰,地层压力剧增,逐步形成超压,早-中白垩世埋深达到最大,地层压力系数达2. 0左右...     

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。     

四川盆地五峰组-龙马溪组有机质类型与有机孔配置的放射虫硅质页岩岩石学证据

通过氩离子抛光结合扫描电镜技术对四川盆地五峰组-龙马溪组放射虫硅质页岩有机质类型与有机孔的配置关系进行研究。结果表明：3种类型的过成熟有机质与有机孔的配置关系清晰地记录沉积有机黏粒复合体的成岩演化历程;岩化阶段,沉积有机黏粒复合体转化为干酪根黏粒复合体;低熟阶段,干酪根黏粒复合体转化为油前沥青黏粒复合体和迁移油前沥青;成熟阶段,油前沥青降解生成石油,相应地油前沥青黏粒复合体转化为固体沥青黏粒复合体,迁移油前沥青转化为固体沥青;高—过成熟阶段,有机质裂解产生湿气和干气,固体沥青黏粒复合体转化为焦沥青黏粒复合体,固体沥青化迁移油前沥青转化为焦沥青,石油也转化为焦沥青;焦沥青黏粒复合体和焦沥青化迁移油前沥青发育有机孔,即Ⅰ类和Ⅱ类有机质;焦沥青化石油缺乏有机孔,即Ⅲ类有机质;建议推广利用放射虫硅质页岩的岩石学特征研究页岩储层有机质类型和有机孔配置关系,并将有机黏粒复合体作为沉积有机质的重要赋存形式来判识原地有机质与迁移有机质。     

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。     

川南长宁地区龙马溪组页岩裂缝发育特征

四川盆地南部下志留统龙马溪组黑色页岩广泛发育,通过对川南长宁地区龙马溪组页岩的系统观察、分析,发现该地区龙马溪组裂缝非常发育,并且多为中-高角度缝,裂缝的展布规律在不同的构造部位差别较大,同一地点的不同层段裂缝的发育特征也有所不同。根据川南地区区域构造背景、构造应力场及长宁构造几何学特征初步分析,控制长宁地区裂缝发育的主要因素为多期复合、联合的构造应力场和构造部位,岩石中脆性矿物的含量也是影响因素之一。长宁地区龙马溪组页岩裂缝发育特征的研究对于日后该地区页岩气的勘探开发具有借鉴意义。     

涪陵地区五峰-龙马溪组页岩气储层裂缝特征及其控制因素

黑色含炭富泥硅质页岩作为页岩气储层的优质岩相在中国南方广泛分布,尤其是奥陶系五峰组和志留系龙马溪组黑色页岩在部分地区已经实现了工业化开采.页岩低孔隙度、低渗透率的特征决定了天然裂缝和压裂改造产生的诱导裂缝对于实现增产至关重要.通过对涪陵地区五峰-龙马溪组典型钻井的测井资料进行分析、对岩芯裂缝特征观察,结合薄片的镜下观察...     

川南地区龙马溪组页岩孔隙结构的分形特征

分形维数是多孔介质不规则程度的度量。对川南下志留统龙马溪组页岩的氮气吸附法测量结果分析,采用基于FHH模型的分形维数计算模型,得到龙马溪组页岩孔隙的分形维数。川南龙马溪组页岩具有明显的分形特征及较大的分形维数,分形维数变化范围在2.600 5~2.648,平均为2.625 2。页岩分形维数与页岩比表面积和孔容呈正相关,且页岩中的微孔对页岩分形维数有重要影响。有机质、石英和黏土矿物对页岩分形维数影响较大,长石和碳酸盐对页岩分形维数影响较小;页岩分形维数与有机碳含量和石英含量呈正相关,而与黏土矿物含量呈负相关,其中黏土矿物中伊利石和绿泥石对页岩孔隙结构影响不同。页岩分形维数越大,页岩孔隙结构越复杂或孔隙表面越粗糙,页岩的吸附气体能力越强,但页岩气的解吸、扩散及渗流变得越困难。     

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.     

四川盆地长宁地区龙马溪组上、下段页岩储层差异研究

以四川盆地宜宾长宁地区露头页岩为研究对象,综合利用矿物组成测试、有机碳含量测试、阳离子交换容量测试、低压氮气吸附测试、分形理论等方法,对比分析龙马溪组页岩上段和下段的矿物组成分布、有机碳含量分布及孔隙结构的差异,并讨论这种差异对龙马溪组页岩储层特征的影响。研究结果表明,四川盆地长宁地区龙马溪组页岩上段和下段的矿物组成主要以石英和黏土矿物为主,其中上段石英含量低于下段石英含量,上段黏土矿物含量高于下段黏土矿物含量,下段有机碳含量高于上段有机碳含量;相比龙马溪组页岩上段,龙马溪组页岩下段有较低的黏土矿物含量和较高的石英含量,使其水化膨胀能力较低及其有较高的脆性特征;相比龙马溪组页岩上段,龙马溪组页岩下段富含更多的有机质,使其比表面积和总孔容较高,分形维数较大,孔隙结构复杂,吸附气体能力强。