长宁地区富有机质页岩脆性及与裂缝发育关系

页岩的脆性控制着裂缝的形成和演化,对页岩气层的体积改造和页岩气的增产极为关键。以川南长宁地区龙马溪组页岩为例,通过岩石矿物、地球化学和岩石力学等实验对龙一₁亚段的矿物组分、有机地球化学、孔隙-裂缝结构以及力学性质进行测试,分析不同脆性矿物、有机质以及埋深的页岩脆性特征及其与裂缝发育的关系。结果表明,龙一₁亚段脆性最高者为富有机质硅质页岩岩相,石英、长石和黄铁矿等脆性矿物的总含量大于50%,它们能够调节岩石断块的剪切滑移,所积累的能量大于完成岩石整体剪切破坏过程所需的能量;有机质及其在成熟过程中所产生的有机孔隙与微裂缝可促进裂缝的拓展、贯通以及连接,有机碳含量越高,裂缝系统越发育;随着埋深增加,页岩的脆性下降,岩石破裂模式由复杂的劈裂型向单一的剪切型转变;龙一₁¹、龙一₁²小层脆性矿物和有机碳含量最高,脆性指数分别达到了61.31%和60.70%,为压裂甜点层段。     

楚雄盆地上三叠统舍资组泥页岩储层特征分析 ——以滇禄地3井为例

海陆过渡相泥页岩是页岩气勘探开发的重要领域,以楚雄盆地滇禄地3井上三叠统舍资组泥页岩为研究对象,结合泥页岩的有机地化特征,运用扫描电子显微镜、全岩X-射线衍射分析、孔隙度与渗透率测量实验、现场解析实验、核磁共振等技术对滇禄地3井岩心样品进行分析测试,进而分析泥页岩储层特征。结果表明:滇禄地3井上三叠统舍资组泥页岩干酪根类型均为Ⅱ_2型,舍资组下段泥页岩有机碳(total organic carbon, TOC)含量相对较高,主要集中在0.4%～2.25%,有机质成熟度主要处于过成熟阶段,矿物主要由脆性矿物、碳酸盐矿物、黏土矿物组成,其中脆性矿物含量相对较高,平均为40.87%,有利于页岩气的压裂,孔隙度在0.6%～1.6%,平均为1.01%,渗透率在0.000 965 2×10~(-3)～0.033 542 1×10~(-3)μm~2,平均为0.007 027×10~(-3)μm~2,表现出低孔、低渗特征;储集空间类型以黏土矿物层间缝、颗粒粒缘缝为主,孔隙以微孔、小孔为主,含少量中孔,孔隙之间连通性较差,含气量在0.06～1.00 m~3/t,平均值为0.564 m~3/t。与中国已取得突破的海陆过渡相页岩气勘探区进行页岩气地质条件对比可见:楚雄盆地上三叠统舍资组泥页岩具有良好的页岩气勘探潜力。     

四川盆地富有机质页岩硅质生物成因及对页岩气开发的意义

通过岩石学、有机碳含量、主量元素和力学性质分析, 对四川盆地长宁双河剖面上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组页岩进行硅质成因研究。长宁双河剖面底部页岩过量硅含量为40%~62.7%, 具有高SiO₂, P₂O₅和Fe₂O₃, 低Al₂O₃, TiO₂, FeO和MgO的特征。Al/(Fe+Al+Mn)比值为0.67~0.71, Si/(Si+Al+Fe)比值为0.89~0.93, 在Al?Fe?Mn图解上落在生物成因区。五峰组有机碳含量(TOC)为2%~7.55%, 平均3.73%。龙马溪组页岩有机碳含量为0.23%~8.36%, 平均1.16%, TOC>2%段集中在剖面底部21 m, TOC与硅质含量具有正相关关系。页岩中发现大量放射虫、海绵骨针等微体化石, 证实硅质为生物成因, 指示页岩沉积环境为深水陆棚, 有利于形成自然裂缝和后期压裂改造, 对页岩气勘探开发具有重要意义。     

加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层特征

西加盆地作为加拿大最重要页岩气产地,其中尤以泥盆纪页岩最为著名,针对该页岩气储层特征的研究对于页岩气富集规律研究、开发方案设计以及有利区优选意义重大。在岩心分析、测井识别、岩心观察以及实验室分析基础上,采用薄片鉴定、XRD全岩分析、储层物性分析、有机地球化学分析、含气量测定以及页岩三轴应力分析等手段,开展岩石学、矿物学、储层物性、有机地球化学、含气性以及岩石力学等页岩气储层特征相关研究。研究结果表明目的页岩气储层为灰色、黑灰色硅质、钙质泥岩;骨架矿物为石英、方解石;孔隙类型则以裂缝、有机孔为主,岩心分析孔隙度为1.32-6.88%;总有机碳含量百分数为0.23%～8.37%;含气量为0.76～2.95 m~3/t;页岩的静态杨氏模量与泊松比分别为32.4～41.2 GPa,0.24～0.28.表明西加盆地泥盆纪页岩储层具有脆性矿物含量高、物性良好、有机质成熟度高、含气量高且易于压裂的特点。综合认为加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层具有很好的勘探开发潜力。     

黔北地区牛蹄塘组富有机质泥岩储层特征

为全面研究黔北地区牛蹄塘组富有机质泥岩储层特征,对该组7口页岩气调查井和4口地质浅钻的岩芯进行了系统采样,并做了矿物学分析、地球化学分析、孔隙度和渗透率测定、含气性分析等实验。结果表明,牛蹄塘组富有机质泥岩主要发育于深水陆棚相带,岩性以含粉砂炭质泥岩、粉砂质炭质泥岩为主,脆性矿物以石英+长石组合为主,方解石、白云石、黄铁矿等自生脆性矿物含量总体较低;黏土矿物含量较低,变化范围较大,成分以伊利石为主。有机碳含量普遍较高,在1.5%~15.7%,有机质成熟度1.74%~3.40%,总体演化程度较高;平均岩石密度2.52 g/cm³,BET比表面积0.33~33.76 m²/g;微观储集空间以粒间（晶间）孔为主,其次为粒内孔,有机质孔发育较差,微裂缝总体不发育,具有低孔低渗低孔超低渗的储层特征;总含气量0.02~2.05 m³/t,现场解析气中N₂、H₂含量异常,CH₄等烃类气体含量较低。     

川东南新元古界南华系大塘坡组页岩气勘探潜力分析

针对南华系大塘坡组页岩的厚度和分布范围、有机地化特征、矿物成分和页岩物性以及页岩的吸附性做了分析研究。该地区大塘坡组分布范围较广,评价区内厚度多大于100 m;分析证明页岩的有机质主要为Ⅰ型干酪根,原始有机碳含量多为1.00%左右,属于较好烃源岩。由于地质演化程度高,有机质已经达到高过成熟阶段。页岩的脆性矿物成分含量较高,孔渗特性较好,页岩的吸附特性较好,有利于页岩气的储集。总结相关参数的分析大塘坡组页岩具有较好的页岩气勘探前景。     

鄂尔多斯盆地中生界页岩气形成条件及勘探潜力

为了研究鄂尔多斯盆地中生界页岩气的勘探潜力,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段陆相泥页岩开展了有机地球化学测试、扫描电镜及X射线衍射分析、孔渗特征分析等测试工作。结果表明:长7段泥页岩中有机质类型以Ⅰ型~Ⅱ2型为主,有机碳含量分布在0.32%~18.40%,一般大于1.0%;镜质体平均反射率分布在0.54%~1.17%,平均值为0.88%,表明该区中生界泥页岩处于低成熟-成熟阶段,具备页岩气聚集成藏的地质条件。在泥页岩矿物组成方面,石英、长石等脆性矿物的含量介于29.1%~89.6%,平均含量为53.6%,而黏土矿物含量分布在9.1%~65.5%,含量一般低于50%,以伊利石占主导;储集空间包括粒间孔、粒内孔及有机质孔等多种基质孔隙以微裂缝,总体上,该区泥页岩表现为低孔隙度(平均为4.69%)、低微渗透率(平均为0.157×10~(-3)μm~2)的特点。通过与国内外典型页岩相比,鄂尔多斯盆地长7段具有良好的页岩气资源潜力。     

渝东和渝东南地区页岩的储层特征及孔隙结构

以重庆地区下志留统龙马溪组及下侏罗统自流井组页岩为研究对象, 采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)技术、气体吸附法(N₂吸附, CO₂吸附)、场发射扫描电镜(field emission-scanning electron microscope, FE-SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectrascopy, XPS)和岩石单轴压缩实验等手段从页岩的元素组成、矿物组成、储集空间类型以及岩石力学性质等方面对研究区的页岩储层特征进行了综合研究. 结果表明: 研究区页岩的脆性指数高, 具有较高的弹性模量和较低的泊松比, 有利于人工压裂改造; 页岩中的石英含量超过45%, 黏土矿物含量为24.4%~32.5%; 页岩的矿物成分以绿泥石、伊利石、高岭石为主,还含有长石、方解石、白云石、黄铁矿和块磷铝矿等; 页岩的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔隙和微裂缝; 微孔隙度在5%左右, 主孔区位于0~20 nm, 以介孔为主; 页岩的孔隙度、BET比表面积、孔体积等与总有机碳(total organic carbon, TOC)含量、黏土含量呈正线性相关, 与脆性矿物含量呈负相关.     

湘西北地区牛蹄塘组页岩气有利地质条件及成藏区带优选

在对湘西北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩露头观察和取样分析基础上,对黑色页岩的平面展布、岩性特征、有机质类型、有机碳质量分数、页岩成熟度、储层矿物特征、页岩气储盖特征等参数进行评价。应用地质类比法评价研究区的各地质参数。研究结果表明:区内页岩厚度大,平面分布稳定,有机质类型以Ⅰ和Ⅱ1型为主,有机碳质量分数高,成熟度高,脆性矿物丰富,储盖条件较好;研究区与沃斯堡盆地Barnett页岩较相似;评价区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩的评价参数的地质风险得分为0.052,下寒武统牛蹄塘组页岩气地质资源量为(2.54~3.38)×1012 m3;温塘—大庸—慈利一带为页岩气勘探目标区,花垣—保靖—永顺及龙山茨岩塘一带为勘探有利区,桑植—石门复向斜南翼为勘探远景区。     

鄂尔多斯盆地中生界页岩气形成条件及勘探潜力研究

为了研究鄂尔多斯盆地中生界页岩气的勘探潜力,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段陆相泥页岩开展了有机地球化学测试、扫描电镜及X射线衍射分析、孔渗特征分析等测试工作。结果表明：长7段泥页岩中有机质类型以Ⅰ型~Ⅱ2型为主,有机碳含量分布在0.32%~18.40%,一般大于1.0%;镜质体平均反射率分布在0.54%~1.17%,平均值为0.88%,表明该区中生界泥页岩处于低成熟-成熟阶段,具备页岩气聚集成藏的地质条件。在泥页岩矿物组成方面,石英、长石等脆性矿物的含量介于29.1%~89.6%,平均含量为53.6%,而粘土矿物含量分布在9.1%~65.5%,含量一般低于50%,以伊利石占主导;储集空间包括粒间孔、粒内孔及有机质孔等多种基质孔隙以微裂缝,总体上,该区泥页岩表现为低孔隙度(平均为4.69%)、低微渗透率(平均为0.157×10-3μm2)的特点。通过与国内外典型页岩相比,鄂尔多斯盆地长7段具有良好的页岩气资源潜力。     

长宁地区优质页岩储层非均质性及主控因素

通过大量实验测试数据的统计分析,明确了川南地区长宁区块优质页岩各小层间存在较强的非均质性,分析了优质页岩储层发育的控制因素。五峰组-龙马溪组下部储层的脆性矿物含量高,黏土矿物含量相对较低（平均为24.5%）;储层的储集空间类型多样,以有机质孔隙为主,储层物性在纵向上具较强的非均质性,孔隙度主要在0.73%~10.25%,平均约为4.19%;五峰组和龙一₁亚段5个小层的总含气量在1.27~4.19 m³/t,平均达到2.74 m³/t,龙一₁亚段1小层含气量最高,其次为2小层和3小层,4小层含气量最低。沉积条件是优质页岩发育的物质基础,石英含量高和有机质发育有利于优质页岩储层的形成;压实作用与胶结作用是页岩储层发生致密化的主要机制,而溶蚀作用和有机质热成熟在一定程度上可改善页岩储层质量。     

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。     

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。     

鄂尔多斯盆地东南部延长组长7页岩气储层裂缝特征及其控制因素

鄂尔多斯盆地三叠系延长组发育多套富含有机质泥页岩,勘探实践表明页岩气勘探前景良好。裂缝研究是页岩气勘探开发研究的重要内容,其对页岩气勘探选区、压力造缝等具有指导作用。笔者通过野外地质调查、岩心观察、铸体薄片等手段,对鄂尔多斯盆地东南部三叠系延长组长7段裂缝特征进行了研究,分析了裂缝控制因素。分析了研究区三种不同尺度的裂缝：露头节理（裂缝）、岩心裂缝、微裂缝。研究结果表明,有机质丰度、矿物成分、岩性是裂缝发育的控制因素。     

基于过程分析法的页岩原位含气性评价

为了确定页岩中总含气量、吸附气/游离气含量及其比例,建立了一种新的页岩原位含气性定量评价方法,即过程分析法。该方法将钻井取芯及现场解析全过程拆分为5个阶段,依次评价不同阶段气体（吸附气、游离气）逸散量。在获取钻井取芯、储层物性、吸附/扩散、气体特性及岩芯现场解析等数据之后,使用该方法可正演计算获得全过程的气体解析量,同时获得原位总含气量、吸附气/游离气含量及其比例等数据。应用该方法对焦石坝区块JY182-6井五峰组-龙马溪组海相页岩原位含气性进行了评价。过程分析法所得总含气量是USBM直接法结果的0.8~5.4倍（平均2.0倍）;两者之间的差值为-1.27~1.58 m³/t（平均0.39 m³/t）,且随吸附气比例的增加而逐渐减小。吸附气含量及其比例主要受控于总有机碳含量（正相关）,游离气含量受控于孔隙度（正相关）和含水饱和度（负相关）,同时受黏土矿物含量的影响（弱正相关）。     

四川盆地J区块五峰组页岩储层及吸附气特征研究

中国页岩气资源丰富,借助美国页岩气勘探开发经验,中石油、中石化两大石油巨头在四川盆地率先取得突破,中石化在J区块已建成10×108m3/年页岩气产能。为深化认识J区块五峰组页岩储层特征与吸附气特征,通过岩心显微图像、CT扫描和3D FIB图像观察、矿物成分分析、压汞测试、解吸气和吸附气量测量实验及测录井资料进行分析研究。结果表明,页岩代表岩性为灰黑色富含有机质硅质炭质页岩,黏土矿物以伊蒙混层(I/S)为主,脆性矿物以石英、长石为主,含量介于67.5%~85.0%;孔隙度分布在2.0%~7.1%之间,水平渗透率介于0.005~0.545 m D,孔喉半径主要集中分布于4~16 nm;TOC介于1.3%~5.9%,Ro介于2.2%~2.8%;页岩解析气量不低于3.0 m3/t,甲烷饱和吸附体积为2.77 m3/t,总解析气以吸附为主,散失气校正量偏小。研究结果为今后在四川盆地及中上扬子地区寻找页岩气勘探有利区块提供了借鉴。     

准噶尔盆地下侏罗统页岩气形成条件

准噶尔盆地是中国西部的大型含油气盆地之一,沉积了多套烃源岩层,其中,侏罗系是盆地最重要的气源岩, 蕴含巨大的页岩气资源。通过钻井、录井、露头、岩芯资料及样品分析结果,从泥页岩的展布及埋藏条件、有机地球化 学特征、储层条件和含气特征几方面,研究下侏罗统页岩气的形成条件并对页岩气有利的勘探层位和区带进行了预 测。准噶尔盆地下侏罗统泥页岩广泛发育,以盆地西北缘及南缘沉积厚度最大;埋藏深度1 000～9 000 m,整体上具有 自北向南逐渐增加趋势;泥页岩有机碳含量较高,有机质类型以III 和II2 为主,具有倾气特征,有机质演化处于未成 熟高成熟阶段。泥页岩储层具有孔隙度低、黏土含量高的特点,储集空间以微裂缝为主。实验测得下侏罗统泥页岩 平均吸附含气量为1.42 m3/t。泥页岩段气测显示活跃,通过现场解吸试验证实了泥页岩中有天然气赋存。综合对比研 究认为,准噶尔盆地下侏罗统八道湾组为页岩气最有利的勘探层位,达巴松中拐地区为页岩气勘探最有利目标区。     

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。     

牟页1井海陆过渡相页岩发育特征及其含气性?

南华北盆地广泛发育了以上古生界山西组、太原组为代表的海陆过渡相页岩;但是针对该地区的页岩气资源调查存在较多的空白方面。该地区第一口页岩气地质调查井——牟页1井的成功钻探对于获取南华北地区上古生界山西组、太原组泥页岩发育特征及含气量等重要参数有重要意义。通过对岩心样品进行有机地球化学、岩石矿物等实验,确定了牟页1井山西、太原组泥页岩具有中-高含量有机碳(山西组0.44%~5.10%、太原组0.92%~5.06%)、热演化程度高(镜质体反射率Ro2.0),有机质孔受有机质类型影响而不发育的特点。解吸法对岩心进行含气量测试,牟页1井山西组、太原组页岩地层具有较高的含气量,分别介于0.71~3.70 m~3/t、1.09~4.30 m~3/t之间,显示出南华北地区上古生界山西组、太原组具有良好的页岩气勘探开发潜力。同时数据拟合显示含气量与TOC和黏土矿物含量直接相关,说明有机质和矿物组分是影响该地区海陆过渡相页岩含气量的重要因素。     

鄂尔多斯盆地东缘上古生界泥页岩储层定量表征

 页岩气主要以游离态和吸附态两种形式赋存在泥页岩中,泥页岩中的微孔隙和微裂缝是页岩气的主要储集空间和渗流通道,孔裂隙的发育程度关系到泥页岩中含气量的多少。结合场发射扫描电镜、氩离子抛光和核磁共振等技术,对鄂尔多斯盆地东缘台头剖面上古生界泥页岩中微孔隙和微裂缝的形态进行分析,并对微米级孔隙、纳米级孔隙、裂缝的大小和发育程度进行定量分析。分析认为:台头剖面泥页岩中微米级孔隙孔径平均值分布范围为1.32~5.58 μm,平均面孔率分布范围为19.48%~23.66%,有机质纳米级孔隙平均孔径分布范围为56.51~80.75 nm,平均面孔率分布范围为7.45%~9.66%,裂缝百分数分布于0.69%~5.13%,有效孔隙度为0.25%~1.33%,占总孔隙的16%~46%。综合分析认为台头剖面山西组泥页岩储层最佳,山西组泥页岩埋深较浅,微米级孔隙发育,裂缝百分数和可动流体百分数分别为2.18%、10.82%,有效孔隙度均值为0.76%,占总孔隙的16%~41%。