四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征

通过岩石力学实验、声发射实验和地震资料综合解释,利用有限元数值模拟方法,对涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组海相页岩古构造应力场进行了数值模拟,并结合岩心实测结果,预测了构造裂缝的发育特征。研究结果表明:①涪陵南地区裂缝主要形成期(燕山晚期)构造应力和裂缝的分布受断层、岩石力学性质和构造应力的影响,断层广泛发育的区域容易出现应力集中,并引起较大的应力梯度。②利用库伦-莫尔破裂准则预测了研究区构造裂缝的发育,同时引入剪切破裂指数R定量表征裂缝发育的强度,其值越大反映裂缝发育程度越高。窄陡断背斜和断层附近裂缝发育,以高角度剪切裂缝为主,而在宽缓向斜部位裂缝发育程度最弱,研究区五峰组—龙马溪组底部硅质页岩应力集中,裂缝最发育。③涪陵南地区海相页岩气保存有利区主要为3个区带:远离大断层的凤来向斜内部,主要构造变形期未遭受大的破坏作用,其位于应力低值区,具有良好的保存条件,为Ⅰ类有利区;白马向斜内部小断层发育,应力值位于中等水平,保存条件中等,为Ⅱ类较有利区;石门—金坪断背斜遭受到强烈改造作用,容易产生大规模剪切裂缝,破坏了保存条件,为Ⅲ类不利区。

川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气成藏条件

利用岩心、测井与地震资料,采用地震解释、平衡剖面以及包裹体检测等技术,恢复了川东地区高陡构造带的构造演化史,并对平桥、建南、梓里场构造的天然气来源、运聚与保存条件进行了分析。研究结果表明:(1)川东地区平桥断背斜圈闭东翼的单条逆断层使得下盘的龙马溪组烃源岩与上盘的洗象池群储层发生了侧向对接,天然气可穿过断裂带向上盘储层运移,具备较好的输导条件,且圈闭盖层未受到断裂作用破坏,保存条件良好,有利于天然气的聚集成藏。(2)建南断背斜圈闭翼部的多条平行的逆断层虽然实现了部分源-储对接,但是多条断层组合降低了其侧向输导能力,天然气未能大规模聚集。(3)梓里场断背斜圈闭的源-储配置与输导条件优良,但盖层的封盖能力较差,大多被断层破坏,钻探显示储层为水层。(4)川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气聚集成藏的主控因素包括:断层或断层组合控制下的源-储配置、侧向输导条件以及盖层的封盖能力。

川东红星地区二叠系茅口组页岩气勘探突破及富集主控因素

四川盆地二叠系页岩气具有良好的成藏条件和勘探潜力,继二叠系吴家坪组获得勘探突破后,将低勘探程度层系——茅口组“高灰”页岩气作为重要的勘探接替方向。利用HYM-1等井的岩心、测录井和分析化验资料,系统开展茅口组页岩气藏条件与富集特征的研究,认为茅口组四段一亚段页岩具有高碳、高灰、高孔隙度、高含气性、高杨氏模量、薄储层、多夹层的“五高一薄一多”的典型地质特征;与五峰组—龙马溪组等页岩相比,茅四段页岩碳酸盐矿物含量更高、黏土矿物含量更低,储集空间类型以有机质孔为主,无机孔较少,孔隙度平均4.27%,整体表现为高孔隙度;茅四段一亚段平均含气量为4.96m^(3)/t,具备较高的含气量。综合分析认为,富藻高碳页岩的发育、良好的储集能力和保存条件,以及页岩储层的可压裂性,是茅四段页岩气富集高产的主控因素。

川东红星地区中上二叠统页岩气勘探成果及方向展望

基于构造、岩心、测井等资料,采用电镜扫描、低温N_(2)吸附实验、高压压汞实验、盆地模拟等手段,系统分析了川东红星地区中上二叠统页岩的沉积演化、储层特征及页岩气富集模式,明确了勘探有利区,总结了勘探成果及意义。研究结果表明:(1)红星地区中上二叠统的沉积演化表现为:栖霞组—茅口组三段为开阔台地相;茅四段底部为台地-陆棚相,相带变化快,茅四段顶部为斜坡-陆棚相,地层被剥蚀、南厚北薄;吴家坪组一段(吴一段)底部为海陆过渡滨岸沼泽-潟湖相,吴一段顶部为台地-斜坡-陆棚相,斜坡-陆棚相带分布范围小、相变快;吴二段为斜坡-陆棚相沉积,从早至晚依次受控于古气候、火山活动和古气候、火山活动,沉积中—晚期古生产力较高,TOC均值大于8.00%。(2)研究区茅四段及吴二段陆棚相区发育2套优质页岩,具有“高有机碳-高灰质”的特征,富有机质页岩厚度分别为19 m和25 m,孔隙类型以有机孔为主,结构以微孔和介孔为主;富碳凝灰岩薄夹层混合质页岩岩相、高碳凝灰岩薄夹层硅质页岩为优质岩相,孔隙度分别为6.27%和6.43%,TOC值分别为10.11%和9.35%,含气饱和度分别为92.59%和91.81%,脆性指数分别为55.24%和61.19%,是地质和工程的双“甜点”段。(3)研究区二叠系广泛发育的层状藻为主要有机质来源;在侏罗纪主排烃期,其构造稳定、二叠系烃源岩排烃较少,中侏罗纪—早白垩纪早期为主生气期,构造活动较弱,页岩气的保存条件好,现今已完成生气过程,处于成熟—过成熟阶段,Ro值约2.1%,勘探潜力巨大。(4)建南、龙驹坝、三星区块为有利勘探区,其中建南区块潜力最大;茅四段(3)小层及吴二段(3)小层为优质层系的靶窗层段。

鄂西渝东地区中-新生代构造变形及其对油气保存的制约

油气成藏跟构造息息相关,研究构造及油气保存条件在油气勘探中具有重要作用。研究了鄂西渝东地区断裂发育特征及构造样式的差异分布,划分了构造单元,描述了断裂、构造类型及演化,分析了构造对保存条件的影响。研究表明:鄂西渝东中扬子地块南部构造带西部中生代以来经历了多期盆-山耦合构造作用,构造变形强度大,发育基底卷入型和盖层滑脱型断层。提出了该复杂构造区油气保存条件评价的方法。评价认为齐岳山断层以西保存条件好于东侧,以万县复向斜的保存条件最好,其次为石柱复向斜。湘鄂西褶皱带以利川构造带保存条件最好,其次为恩施构造带,南北镇-桑植石门构造带最差。该研究成果在红星地区、宜恩地区页岩气、致密气、岩溶体油气勘探中的应用取得了较好的效果。

川东红星地区吴家坪组与焦石坝地区龙马溪组页岩储层差异性分析及意义

四川盆地东部红星地区二叠系吴家坪组发育一套黑色富硅富碳页岩储层,目前已成为该地区页岩气领域重要的增储上产阵地。该套页岩储层与焦石坝地区龙马溪组含气页岩段下部①—③小层在沉积环境、页岩品质及含气性等方面具有较好的相似性,主要表现在二者均具备富碳、富硅、高含气的特点,但在后期开发过程中,吴家坪组页岩气层开发效果明显差于焦石坝地区龙马溪组页岩气层。为此,分析了2套页岩储层品质、含气性等方面差异性特征及其主要控制因素。吴家坪组页岩储层矿物组成具有硅质矿物含量低、碳酸盐矿物含量高的特征,有机碳含量高但成烃母质和有机质类型较差;孔隙结构表现为有机质孔隙和层理缝发育程度较低以及孔隙尺度偏小的特征,储层物性及含气性较焦石坝地区龙马溪组页岩储层略差。对比分析认为,沉积背景和沉积作用的差异导致2套页岩储层在岩矿、层理、成烃母质类型等原生品质上存在差异,这是2套储层在物性和含气性方面存在差异的物质基础;后续的构造保存条件等宏观地质条件的差异,导致2套储层在孔隙类型、孔隙尺度、孔隙度及含气性等方面存在较明显的差异。此外,探讨了2套储层差异性特征对其开发效果的影响,并针对2套页岩储层的差异性提出了相应的开发工程工艺技术对策。

四川盆地东部上二叠统吴家坪组放射虫组合及其烃源意义

四川盆地东部(川东)红星地区上二叠统吴家坪组具备良好的页岩气成藏条件,是四川盆地二叠系页岩气勘探的重要接替领域,但对于该套硅泥质烃源岩的形成机理目前仍缺乏明确的认识。除了岩石矿物组成、地球化学成分、宏体化石组合等特征之外,以放射虫为代表的微体化石对于辨别硅质泥页岩沉积的成因也具有重要意义。放射虫是显生宙海洋浮游生态系统的重要组成部分,其组合可以指示沉积环境,而其丰度是古海洋生产力的良好指标。利用酸蚀法分离出放射虫化石,从而鉴别化石的形态组合特征并结合薄片镜下统计,分析了放射虫丰度与总有机碳(TOC)含量的相关性。研究结果表明,川东红星地区HY3井吴家坪组吴二段中发育大量放射虫化石,经鉴定为泡沫虫目和内射球虫目分子,属于典型的浅水放射虫组合(Se组合)。镜下统计表明吴二段放射虫丰度与TOC含量呈现较好的相关性。通过放射虫组合特征,结合吴家坪组沉积序列和古地理背景,推断吴二段烃源岩形成于水深小于60 m的较浅水环境。吴二段有机质富集可能受到初级生产力、氧化还原条件、陆源碎屑输入、上升流等多方面因素的影响,其中高古生产力是吴二段有机质富集的主控因素之一。

四川盆地东缘白马地区常压页岩气开发地质评价

涪陵气田是我国第一个实现商业开发的页岩气田,近几年年产气量稳定在70亿m^(3)以上,开发效果良好。随着开发需求不断增大,开发对象由焦石坝等高压页岩气藏逐步转向了白马常压页岩气藏。2021年白马地区提交探明储量1048.83亿m^(3),地质资源基础得到夯实,而开发地质评价与目标优选是实现储量有效动用第一环。以分析化验、测井解释、地震预测、压裂试气资料为基础,开展白马地区常压页岩气开发有利层段与有利目标评价研究。研究结果表明,白马地区奥陶系五峰组-志留系龙马溪组发育深水陆棚相富有机质页岩,其中深水陆棚硅质页岩是开发最有利层段。明确了地层压力系数、孔隙度、天然裂缝、应力性质是常压页岩气开发地质评价的关键参数。以此为基础,建立了白马常压页岩气藏开发选区地质参数体系,优选白马向斜南部为开发建产第一目标,实现了规模效益建产,对常压页岩气开发具有重要借鉴意义。

川东红星地区二叠系吴家坪组页岩气富集高产主控因素与勘探启示

四川盆地二叠系吴家坪组的页岩层普遍受沉积相变快、厚度薄、埋深大等地质条件的制约,非常规天然气勘探一直未有大的突破。2020年风险探井HY-1HF井在二叠系吴家坪组试获8.9×10^(4)m^(3)/d工业气流,展现了川东红星地区二叠系吴家坪组页岩气良好的勘探潜力。为了厘清二叠系页岩气富集高产的主控因素及其对勘探的启示意义,对钻井、测井、地球化学分析等资料进行研究。结果表明,该地区吴家坪组二段整体发育深水陆棚相沉积,页岩储层具有机碳含量(TOC)高、孔隙度高、含气量高、碳酸盐含量高,以及页岩厚度薄(小于20m)的“四高一薄”特征,结合优良的顶底板封隔条件,是优质的深层海相页岩气勘探层系。通过有利区评价认为,川东龙驹坝、建南及三星区块为红星地区的有利勘探区。

川东红星地区吴家坪组富有机质页岩特征与发育控制因素

川东红星地区上二叠统吴家坪组海相富有机质页岩是四川盆地页岩气勘探的重要接替领域,目前已取得勘探突破,但如何实现规模增储、效益开发亟待攻关。基于岩石学、地球化学和含气性等测试分析资料研究了川东红星地区吴家坪组页岩源、储品质特征,探讨了优质储层发育控制因素。结果表明:吴家坪组页岩有机质类型较好,以Ⅱ1型干酪根为主,具有高TOC含量、高碳酸盐含量和高含气量的特征。页岩w(TOC)普遍介于1%~11%之间,均值6.89%;岩性以硅质页岩和混合页岩为主,其次为灰质页岩,整体脆性矿物含量较高;储层有机质孔发育且物性较好,孔隙度普遍介于2%~5%之间,均值3.1%。研究区富有机质页岩的分布明显受沉积环境的控制,火山活动、古气候以及古生产力共同影响了页岩中有机质的富集与分布。

涪陵气田焦石坝区块页岩气持续稳产技术政策优化

涪陵页岩气田是我国首个实现商业化规模开发的页岩气田,主力产区焦石坝区块自2017年底开始有70%的气井进入递减阶段,稳产面临极大挑战。为保障气田持续稳产,基于焦石坝区块已实施的一次井网257口井生产资料,分析了上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组储量动用情况,通过开展地质建模和数值模拟一体化为核心的储量动用状况评价技术攻关,明确了焦石坝区块一次井网开发下的剩余气分布情况,建立了地质、地面、工艺及经济“四位一体”的开发调整井水平段长度优化技术,形成了页岩气开发调整技术政策优化技术,指出了区块下一步提高采收率的方向。研究结果表明:①焦石坝区块一次井网中①—⑤小层600 m井距之间的储量动用不充分,⑥—⑨小层在裂缝不发育区储量基本未动用,在裂缝发育区储量部分动用;②基于剩余储量最富和压裂改造最易两大原则,优化了开发调整井最优穿行层位,下部气层加密井水平段穿行轨迹以①小层为主,上部气层井最优水平段轨迹为⑦小层顶之下的6 m;③以压裂干扰、投产干扰核心评价方法为基础,通过开展不同井距试验,优化建立了同层系300 m井距、上下部气层投影井距150 m的开发调整井网井距优化技术。结论认为,通过焦石坝区块一期井网的生产动态分析,明确了焦石坝区块剩余气分布情况,并建立了开发调整井提高采收率技术,为保障涪陵页岩气田的持续稳产提供了技术支撑,对于我国非常规油气资源高效、经济动用具有重要的参考借鉴和示范推广意义。

四川盆地涪陵气田白马区块效益开发实践与对策

近年来,涪陵页岩气田在积极推进焦石坝等高压页岩气藏开发调整的同时,为了确保气田持续稳产能力,开发对象也向白马等复杂构造区块稳步拓展。基于白马区块构造变形强、地质条件复杂、单井产能低、开发难度大等问题,通过断裂带方解石U-Pb定年、三维应力场建模、地质工程一体化评价等技术方法,深入研究白马区块的构造变形期次、应力场分布特征、开发有利目标、开发技术对策等,取得了积极进展:提出了逆冲推覆作用力是涪陵地区海相常压页岩气藏构造变形差异的主控因素;创建了“两类6项”的开发选区评价参数体系,明确了白马向斜核部以南为效益建产最有利目标;形成了以天然裂缝发育特征为核心的差异化开发技术政策;形成了基于气井埋深、应力性质、裂缝等不同地质特征的工程工艺对策。在上述认识基础上,按照“整体部署、评建一体、平台接替”思路,2021—2022年部署实施开发井位30口,平均机械钻速提高38%,压裂施工速度提升2~3倍,单段压裂费用降至85万元,日产气量稳定在80万方,2022年年产气量达2.24亿方,基本实现了效益开发。

基于裂缝相表征的页岩气藏天然裂缝新模型--以涪陵页岩气田焦石坝区块为例

页岩储层天然裂缝的定量表征与地质建模是页岩气藏勘探开发的关键技术之一,但由于中国页岩气产区构造复杂,现有裂缝建模技术不能准确表征天然裂缝,特别是裂缝空间分布的合理性和准确度受到严重影响。为此,以四川盆地涪陵页岩气田焦石坝区块为例,利用三维地震资料结合曲率等地震属性,研究了上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩地层的构造变形特征,通过构造应力解析划分了裂缝相,基于分区相控精细表征了裂缝特征参数,构建了裂缝模型,并与传统的裂缝建模进行了对比评价,并讨论了不同裂缝相的裂缝特征与页岩含气性、产能的关系。研究结果表明:①区内存在挤压、拉张和剪切3种应力作用,不同构造区域的主要应力作用存在差异,可刻画出6条挤压和平移断层;②区内可划分出挤压性高强度裂缝相、拉张性中强度裂缝相、挤压性低强度裂缝相、挤压性—剪切性中—高强度裂缝相、挤压性中强度裂缝相等5个裂缝相;③通过裂缝相对裂缝密度和产状参数的约束和控制,采取“相控建模”的思路,建立了能刻画不同构造应力背景下的天然裂缝差异模型。结论认为,不同裂缝相区域的页岩含气性和产能存在差异,基于储层裂缝相表征建立的裂缝新模型,预测结果与已钻井信息吻合较好,该模型对提高裂缝建模精准度并高效开发页岩气资源具有重要意义。

四川盆地复兴地区下侏罗统页岩油气富集高产主控因素

四川盆地复兴地区下侏罗统发育多套富有机质页岩,多口井获得高产工业油气流,证实了侏罗系陆相页岩油气有较大的勘探开发潜力,但页岩油气富集高产主控因素尚不清晰。以川东侏罗系东岳庙段和凉高山组页岩为研究对象,开展页岩岩石矿物、沉积地化、储集性及含油气性等方面的研究工作。结果表明:(1)有2套页岩整体形成于半深湖环境,TOC平均值分别为1.41%和1.77%,以Ⅱ_(1)和Ⅱ_(2)型干酪根为主,Ro平均值分别为1.33%和1.56%,处于凝析油-湿气阶段;(2)无机孔隙(黏土矿物粒间孔等)是主要的储集空间,介孔和宏孔占比较高,孔隙连通性较好;(3)页岩黏土矿物含量较高(平均值大于50%),总体可压性较差,其中凉二下亚段页岩的脆性矿物含量较高、可压性较好;(4)研究区下侏罗统页岩油气富集高产主要受控于优质页岩良好的孔缝结构、中—高热演化程度和较好的保存条件;(5)研究区页岩油气具有富介壳隔层的强超压封闭型和富砂岩夹层的弱超压半封闭型2种成藏模式。研究为中国陆相页岩油气高效勘探开发提供理论依据和技术支撑。

地质工程一体化在涪陵页岩气示范区立体勘探开发中的应用

四川盆地涪陵海相页岩气区具有不同于北美页岩气区的地质条件,很难直接采用北美大规模、高密度、连片化布井的开发模式。针对四川盆地涪陵页岩气田下部气层一次井网开发后剩余资源精细刻画难度大、剩余资源动用率低和提高老井最终技术可采储量(EUR)技术不完善等难题,提出了适用于涪陵海相页岩气立体开发特点的地质工程一体化思路。在页岩气立体开发方案实施过程中,对剩余气分布、钻完井、压裂和生产等多学科知识进行系统总结,建立地模数模一体化储量动用评价技术、立体开发调整井位一体化优化技术和钻井、完井配套工艺一体化实施技术,形成了一套地质工程一体化技术系列,有效指导了涪陵海相页岩气高效立体勘探开发。

苏南地区中、古生界沉积岩地球化学特征——以圣科1井为例

通过对苏南地区圣科1井333块沉积岩样品的微量元素和稀土元素进行测试和分析,揭示了苏南地区中、古生界的沉积环境、物质来源及其大地构造背景。研究表明:苏南地区二叠系栖霞组上部沉积时呈现明显的富氧特征;研究区中、古生界海陆环境交替出现。另外,通过对所有碎屑岩样品中的∑REE、∑LREE/∑HREE、w(La)、w(Ce)、La/Yb、δEu等以及La-Th-Sc和Th-Sc-Zr/10图解判定:研究区龙潭组上部、坟头组、高家边组沉积时其物质来源应为活动大陆边缘的构造环境;龙潭组下部为大陆岛弧的构造环境;并推测五通组也可能为被动大陆边缘的构造环境。依据碎屑岩样品中δEu的大小、REE配分模式和La/Yb-∑REE投影图上所体现的规律,表明苏南地区中、古生界物质主要来源于上地壳并且存在多个物源区;志留系高家边组和坟头组其母岩以沉积岩和花岗岩为主;五通组的源岩应为沉积岩,其物源区为华夏板块及江南隆起。

武汉地区二叠系栖霞组灰岩—含泥灰岩韵律层生物产率

选取生物产率分析指标生源w(Ba)、生源w(Al)及w(Al)/w(Ti)比值,分析了武汉地区二叠系栖霞组灰岩-含泥灰岩韵律层的生物产率变化;同时用w(V)/w(V+Ni)、w(V)/w(Cr)及w(Mo)等指标分析了韵律层的古氧相特征。结果表明:武汉地区栖霞组灰岩-含泥灰岩韵律层灰岩部分的生物产率较低,形成于常氧环境;含泥质灰岩部分的生物产率明显较高,形成于缺氧环境。这种生物产率和沉积环境古氧相随韵律层规律性的变化,证实生物产率是导致栖霞组有机质质量分数变化的主要原因。

盆地伸展系数求取方法与评价——以苏北盆地为例

伸展系数是张性盆地运动学分析的关键参数之一,对其计算可采用定义法、平衡剖面法和构造热演化模拟法。该文介绍了用这3种方法求取伸展系数的原理,并对苏北盆地晚白垩世伸展拉张以来的伸展系数进行了计算,综合分析后认为:定义法在获取了区域地壳厚度的基础上便能勾画出平面上的伸展系数分布图,便于区域比较,但对多期拉张的盆地而言,难以准确计算各期次具体的伸展系数;平衡剖面法能够恢复多期拉张的伸展系数,但因其自身难以做到真正的平衡,且没有考虑到地壳下部的热沉降,因而计算结果常需辅以其他手段加以对比分析;构造热演化模拟法在研究盆地构造形变的同时,综合考虑了深部构造热沉降,并且能读取不同时期任一点的地壳厚度,因而较定义法和平衡剖面法更为精确和方便。

苏北盆地晚白垩世以来的构造热演化

盆地热演化直接控制了盆内烃源岩的演化及后期油气的生成、赋存状态及分布规律。本文以横跨苏北盆地的两条地震剖面g1和露为例，采用构造热演化模拟的方法，对苏北盆地晚白垩世伸展拉张以来的热历史进行了恢复，并分阶段进行了讨论，认为晚白垩世以来的第一次伸展（95～83Ma）期间，苏北盆地不同的构造单元（凹陷和凸起）基底热流值较小，且基本一致。第二期伸展时（83～54．9Ma），基底热流值开始逐渐增大，且不同构造单元间热流值开始出现差异变化。第三期伸展时（54．9～38Ma），较前一期热流值增幅更大，多个部位达到了本次模拟时热流的最大值，且不同的构造单元间热流值增幅差异极为明显。而到了新近纪，由于发生了轻微的构造反转，苏北盆地热流值基本趋于稳定。

下扬子区早三叠世风暴沉积的粘土矿物分析

通过对下扬子区泾县、宁国、宜兴等地早三叠世风暴沉积中的粘土矿物进行取样分析,并综合沉积学和古生物学等特征的研究表明:随着K櫣bler指数的增高,所测样品中蒙皂石的含量呈递减趋势,蒙皂石伊利石化明显受阻,并且风暴沉积的各层段粘土矿物组合特征也相差较大,其主要因素是物源的变化。根据沉积特征和粘土矿物组合中蒙皂石和伊利石等含量的不同,可将本次研究的剖面分为两个序列:序列Ⅰ以宁国和宜兴等地为代表,为近源型风暴沉积;序列Ⅱ以泾县为代表,出现了近源和远源的双重属性,究其原因可能是因泾县位于近源和远源沉积的过渡带所致。