中扬子宜昌地区志留系页岩气勘探制约因素

四川盆地焦石坝气田以及长宁威远气田的发现,极大推动了我国页岩气发展,奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩是我国南方重要的海相烃源岩之,也是页岩气勘探热点层位。湖北宜昌位于中扬子地区,页岩成熟度高、经历多期构造运动、地质条件复杂(郭旭升等,2022)。近年来,该区多口井获得稳定工业气流,展示良好页岩气前景。

湖北宜昌地区寒武系水井沱组探获页岩气

中扬子中部黄陵隆起东南缘宜昌斜坡带在太古宙结晶基底之上,发育有元古宙至第四纪各时代地层,保存有埃迪卡拉系陡山沱组、寒武系水井沱组,奥陶系五峰组—志留系龙马溪组等多套黑色富有机质泥岩。区域构造稳定,地层产状平缓,页岩气地质条件优越,但页岩气的勘探一直未获突破。本文的目的旨在查明宜昌斜坡带寒武系水井沱组页岩的分布和含气性,确定页岩气储层特点,为区域页岩气的勘探开发提供基础资料。

鄂西黄陵隆起东缘鄂宜页2井五峰组-龙马溪组页岩气储层特征与含气性

鄂西地区五峰组—龙马溪组已成为中国南方页岩气勘探的热点领域。为深化该区页岩储层及含气性特征认识,本文以鄂宜页2井钻井及测试分析资料为基础,以笔石带为标尺,对五峰组—龙马溪组下部黑色富有机质页岩的岩石学特征、有机地化特征、储集空间类型及结构特征进行深入研究,分析总结了页岩储层含气性特征及影响因素,并对页岩储层开展了综合评价。结果表明:鄂宜页2井五峰组—龙马溪组下部黑色岩系缺失LM5-LM6笔石带,富有机质页岩上延至LM7笔石带,总厚度约16 m;岩性以硅质页岩夹少量硅质岩、混合质页岩和黏土质页岩为主,有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型,Ro为1.88%~2.03%,显示黑色页岩已过大量生气阶段;页岩储集空间主要为小于100 nm的有机质纳米孔、直径大于5μm的微米孔和构造微裂缝,其中纳米孔占比超过50%,孔隙容积、比表面积与有机碳含量存在显著正相关性;现场解析总含气量为0.068~3.33 m^(3)/t,平均1.13 m^(3)/t,高含气量段集中于凯迪阶WF2-WF3与鲁丹阶LM2-LM4,含气量与TOC、脆性矿物含量之间具有明显的正相关性;根据TOC、含气性、脆性矿物含量以及页岩沉积环境等参数进行综合评价,Ⅰ类储层主要对应于凯迪阶WF2-WF3笔石带以及鲁丹阶LM2-LM4笔石带以深水环境下形成的硅质页岩和硅质岩层段,总厚度约9 m,是该区五峰—龙马溪组水平钻井的最佳甜点段。

湖北宜昌志留系纱帽组几丁虫生物地层学

调查分析了湖北宜昌龚家冲志留系纱帽组剖面156件样品,在其中95件泥岩、粉砂岩样品中发现大量保存精美的早志留世几丁虫化石。自下而上识别出Conochitina malleus,Plectochitina pseudoaggltinans, Eisenackitina dolioliformis,Eisenackitina causiata等生物带。每一个几丁虫生物带均代表一次几丁虫多样性发展,由新生分子和已知分子所构成的组合特征能很好地与拉脱维亚、爱沙尼亚和沙特阿拉伯等国外同期地层的几丁虫组合进行对比。宜昌地区志留系几丁虫生物带与笔石、牙形石带的关系显示宜昌地区纱帽组的地质延限大致与笔石Stimulograptus sedgwickii带至Oktavites spiralis带相当,特列奇阶底界位于纱帽组第二段底部,与几丁虫Plectochitina pseudoagglutinans生物带的底界位置接近。同期地层,在重庆涪陵焦石坝等地为产大量笔石的富有机质页岩,是页岩气的重要储层,因此,这一研究成果对于深入认识我国南方志留系页岩气储层的分布发育特点具有重要意义。

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色岩系笔石赋存特征与堆积模式

在总结前人研究的基础上,综合岩石矿物、地球化学等分析测试资料对宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色页岩层系中笔石的赋存状态及其沉积环境进行了深入研究。结果显示:五峰组-龙马溪组黑色页岩中笔石的赋存状态存在显著差异,笔石的丰度由下至上呈现由高到低的变化趋势,硅质炭质页岩中的笔石丰度最高,以杂乱堆积为主,部分可见弱定向排列特征;灰绿色泥岩与黑色硅质页岩中笔石丰度低,以碎片为主,且硅质页岩中的笔石碎片细小。笔石的分异度在纵向上也呈现出规律性变化,赫南特阶笔石分异度最低,埃隆阶与凯迪阶对应的笔石分异度高。综合研究表明,不同笔石赋存状态所对应的有机碳质量分数w(TOC)、围岩性质、氧化还原条件、古海洋环境与水动力条件均有所差异:高笔石丰度的页岩往往对应着较高的w(TOC);石英质量分数在40%~60%的黑色页岩中笔石最为发育;笔石在弱氧化和还原环境中均能保存,但还原环境更有利于笔石的大规模富集;纵向上笔石丰度与分异度变化均受到了古环境的显著影响,赫南特冰期造成了笔石的大量死亡和分异度的显著降低;笔石的大量混杂堆积显示悬浮沉积是主要的沉积作用方式,而定向排列的笔石应是深水底流作用的结果。基于上述页岩中笔石赋存状态差异及其沉积地质指示,深入分析了不同笔石赋存状态的沉积环境并建立了五峰组-龙马溪组沉积期的笔石堆积模式。

湘鄂西地区晚埃迪卡拉世-早寒武世硅质岩成因及其页岩气地质意义

湖北宜昌地区在寒武系水井沱组取得页岩气重大突破后,中扬子地区下寒武统富有机质页岩受到了更加广泛的关注。为了查明这套富有机质页岩的成因及其与下伏硅质岩之间的内在联系,系统采集了鄂西宜昌地区鄂宜地2井岩家河组和湘西桃源、张家界地区留茶坡组-牛蹄塘组的硅质岩,利用主量元素和稀土元素数据分析了硅质岩成因,并探讨了不同地区、不同沉积模式及其对下寒武统富有机质页岩形成的意义。结果表明:①鄂宜地2井岩家河组硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.30~0.68,在Al-Fe-Mn三角判别图和Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解上集中分布在沉积成因区;稀土元素Eu异常不明显,配分曲线为平坦模式,且(La/Yb)N介于1.01~1.81,指示岩家河组硅质岩为沉积成因。②湘西桃源和张家界地区的硅质岩明显分为两种成因。留茶坡组硅质岩Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.03~0.19,在Al-Fe-Mn三角图上靠近Fe一端,稀土元素表现明显的Eu正异常,且配分曲线以重稀土元素相对富集的左倾斜为主,指示明显的热液成因;牛蹄塘组硅质岩则表现相反,指示沉积成因。③埃迪卡拉纪末期,湘西斜坡地区靠近热液喷流中心,因此留茶坡组硅质岩以热液成因为主,而宜昌地区位于局限台地附近,富硅热液因受到阻隔而无法进入,因此硅质岩为沉积成因;至寒武纪早期,随着气候变暖、海平面上升,湘西和鄂西地区海水连通,因此该时期硅质岩均为沉积成因。埃迪卡拉纪末期的热液活动为海洋生物的繁盛提供了大量的磷等无机营养元素,对下寒武统水井沱组/牛蹄塘组富有机质页岩的形成具有重要的意义。沉积成因的硅质页岩相很可能是页岩气的有利相带,这或许能为页岩气勘探提供一个新的思路。

湖南弗拉阶地层的分布特征和页岩气有利区

湖南上泥盆统弗拉阶佘田桥组泥页岩是重要的页岩气勘探目的层。由于区域上具有岩相分异显著、变化快的特征,佘田桥组存在多个同期地层,容易造成引用和野外识别困难,严重制约其页岩气调查工作进程。通过梳理佘田桥组及其同期地层的历史沿革,明确和圈定了它们的分布区域和使用范围。基于佘田桥组的岩石组合特征、有机碳含量的区域变化和已有调查成果,提出受陆缘碎屑输入影响较强的新化—涟源、邵东地区为页岩气有利勘探区的设想,同时认为找准台盆范围是页岩气调查发现的关键。

Taxonomy,Zonation and Correlation of the Graptolite Fauna across the Lower/Middle Ordovician Boundary Interval in the Yangtze Gorges Area,South China

The graptolite fauna across the Lower and Middle Ordovician boundary at the Huanghuachang GSSP section, Yichang and the Jianyangping section, Xingshan County is described. The taxonomy of the pendent didymograptids, the graptolite zonations across the base of Middle Ordovician and their correlations are discussed in this paper. The two revised graptolite zones, the Didymograptellus bifidus Zone and the Azygograptus suecicus Zone, can be well correlated to their equivalents elsewhere in the world.

雪峰地区牛蹄塘组海相页岩脆性特征及影响因素——以湘张地1井为例

【研究目的】开展页岩储层脆性评价对页岩气勘探开发中的有利层段优选具有重要意义。【研究方法】基于矿物组成、地球物理测井、岩石力学实验与裂缝发育程度等基础资料,采用矿物组分法与基于地球物理测井的岩石力学参数法对雪峰地区牛蹄塘组海相页岩的脆性特征进行分析与评价,并以此探讨页岩脆性的影响因素。【研究结果】基于石英、长石、黄铁矿和碳酸盐含量的脆性矿物组分法对该区牛蹄塘组页岩脆性的评价最为适用,以区内湘张地1井为例,页岩脆性指数为59.2%~93.8%,平均值74.4%,受沉积环境、成岩演化、埋深、构造作用等因素共同影响。【结论】稳定的深水陆棚-盆地相沉积环境与晚成岩演化阶段决定牛蹄塘组页岩脆性整体较高,该环境下生物成因的硅质、黄铁矿等脆性矿物较为富集,并受沉积时水体深度变化影响自下而上呈现先升高后降低、整体逐渐降低的含量变化趋势,导致页岩脆性及天然裂缝发育程度具有相似的纵向变化规律,三者之间相辅相成;同时,此类脆性矿物与有机质含量具有良好的正相关关系,其对页岩脆性的贡献远大于有机质本身对塑性的加成。此外,岩石力学参数与脆性指数之间的相关性表明,杨氏模量在该区牛蹄塘组页岩脆性评价中的权重高于泊松比。

桂中坳陷早石炭世泥页岩地球化学特征及近源气成藏模式

目前针对桂中坳陷早石炭世富有机质泥页岩的生烃潜力方面研究很少,严重制约了该区以页岩气为主的非常规油气勘探.本研究对鹿寨县城西石炭系鹿寨组泥页岩系统取样分析,从有机碳含量、岩石热解、有机碳同位素组成、抽提物正构烷烃组成特征及泥岩镜质体反射率多个方面讨论了该套泥页岩的生烃潜力;结合区域构造演化史总结了与下石炭统岩关阶泥页岩密切相关的3种近源气藏赋存模式.研究结果表明:泥页岩的TOC值分布于0.25%~15.67%,其中强制海退前沉积的泥页岩富含有机质,TOC值均大于2%,TOC值与氯仿沥青"A"、生烃潜量及总烃呈弱正相关关系.泥页岩的有机质类型主体为Ⅱ型;泥页岩的Ro值分布于1.72%~2.78%,处于过成熟阶段.泥页岩上下岩性组合特征及桂中坳陷现今所处的构造位置表明,坳陷中部对冲构造区为有利的近源气藏形成区,背冲构造区为较差区;坳陷边缘逆冲推覆构造区为存在岩性圈闭的近源气藏形成区.

雪峰隆起西缘湘张地1井牛蹄塘组页岩含气性特征及控制因素

雪峰隆起周缘是四川盆地外围页岩气勘探的重要区域,下寒武统牛蹄塘组为该区主要的页岩气层位,为深入研究页岩含气性特征,以隆起西缘湘张地1井钻井资料为基础,借助现场含气测试数据,对页岩纵向含气性进行精细描述,并以此探讨牛蹄塘组页岩气分布规律与控制因素.湘张地1井牛蹄塘组页岩气整体呈上低下高、局部富集的分布规律,受有机质含量、矿物组分、孔隙与裂缝、物性、滑脱构造等因素共同控制.下部页岩有机质和脆性矿物含量高、裂缝与孔隙较发育,气体吸附的比表面积主要由有机质孔隙提供,脆性矿物有利于孔缝的形成与保存,裂缝与孔隙的发育有效改善了储层物性,为游离气提供大量储集空间,配合存在的滑脱构造带,使下部总含气量较高,且以游离气为主,占比58%~82%,尤其底部滑脱带内吸附气含量极低,孔缝发育程度对总含气量的影响大于有机质含量,同时,孔缝分布的不均也导致气体在局部较为富集;上部页岩孔缝欠发育,有机质与脆性矿物含量均低于下部,整体含气性较差,吸附气占比略大,主要受有机质含量控制,可作为下部含气段直接有效的盖层.此外,下部页岩岩石力学脆性强、成岩作用晚、热演化程度高、抗压强度与主应力差低,具备较强的可压裂性,有利于后期改造.

湘中涟源凹陷上泥盆统佘田桥组页岩地球化学特征及有机质富集机理

上泥盆统佘田桥组是湘中地区页岩气勘探的重要层系之一.为了探讨湘中地区涟源凹陷上泥盆统佘田桥组黑色泥页岩有机质富集机理,系统采集了区内湘新地3井佘田桥组20个泥页岩岩心样品,开展有机碳含量、主量元素、微量元素以及稀土元素等地球化学特征测试,分析佘田桥组页岩的古盐度、古气候、古氧化还原条件和古生产力等古沉积环境.结果表明:佘田桥组底部层段有机碳含量较高(1.28%~2.68%),平均值为1.69%.页岩主要成分为SiO2(50.27%)、Al2O3(13.66%)、CaO(11.55%).微量元素Rb、Sr和Zr富集而Co、Mo、Sc和Hf亏损.Sr/Ba、化学蚀变指数(CIA)、Th/U、V/Sc、V/Cr、δU比值表明佘田桥组富有机质页岩段沉积环境为淡水-半咸水、干旱的贫氧-次富氧环境,贫有机质页岩段为咸水、干旱-半干旱的富氧环境.结合区域层序地层特征,综合对比佘田桥组有机碳含量(TOC)与古氧化还原条件、古生产力条件的相关性,揭示出涟源凹陷佘田桥组富有机质页岩段有机质富集的主控因素为古氧化还原环境,而贫有机质页岩段有机质主要来源于陆源供给.

海相高过成熟页岩芳烃特征及页岩气意义

为了合理评价我国南方下古生界页岩有机质热演化程度,研究其与页岩含气性关系;采用气相色谱-质谱联用仪对中扬子地区6口调查井、3个露头剖面的20件页岩样品的芳烃馏分进行了分析,并对代表不同区域的6件样品进行显微激光拉曼测试.分析结果显示拉曼D、G峰参数可以很好地计算过成熟至球粒石墨阶段高演化样品的有机质成熟度;拉曼D峰的子峰包含有芳烃含量的重要信息,随着有机质热演化程度的增加,与芳烃含量有关的D4子峰强度不断降低.芳烃中菲系列化合物和二苯并噻吩系列化合物在RmcRo=2.73%~4.67%范围内的演化具有明显规律性;虽然甲基菲成熟度公式在该阶段已经不适用,但表征3-MP+2-MP相对含量的参数F1仍是很好的有机质成熟度指标;在有机质过成熟演化阶段,F1先随成熟度增加逐渐增加至0.74附近(Ro=3%附近),之后随成熟度增加逐渐减小.二苯并噻吩化合物参数2,4-/1,4-DMDBT和4,6-/1,4-DMDBT在过成熟阶段随成熟度增加而增大,两值分别增至2和4.5时对应页岩等效镜质体反射率为4%.页岩芳烃系列化合物在过成熟阶段随有机质热演化程度增加而发生的异构化作用和脱甲基作用与有机质的比表面积变化有较好的耦合作用,与页岩气调查井的气显情况也有较好的相关性;页岩芳烃特征对过成熟阶段页岩气的生成具有重要的指示意义,可以作为我国南方下古生界有机质过成熟地区页岩气勘探的有效指标.

藏东昌都地区首次发现中侏罗世兽脚类恐龙行迹

藏东昌都地区阿涅塘化石点中侏罗世达布卡组滨湖相紫红色中-细砂岩中,发现以凸形迹完好地保存的4层恐龙足迹,包括Grallator类、大型兽脚类、小型兽脚类和小型蜥脚类等足迹类型,并构成两列完美的行迹.组成行迹T1的4个Grallator类足迹被命名为Grallator anietangensis isp.nov.,对其进行了详细的形态学分析,并讨论了造迹恐龙的大小和运动状态,这是Grallator类足迹在西藏地区的首次发现.组成行迹T2的9个大型兽脚类足迹被归为Theropoda igen.et isp.indet.,对该类足迹进行了形态描述和功能分析;这类足迹在中国是首次记录,其连续且清晰的尾迹表明造迹者并非处于正常运动状态,而是应对某种特殊境况的特别行为方式,即其正以昂起的前躯一边观察,一边以极低的速度前进,因前躯昂起,尾部相应下垂,从而留下尾迹.两列行迹均显示出造迹者正沿古昌都湖岸前进.中国迄今所发现的恐龙骨骼和Grallator类足迹化石主要表现为以西南地区为中心,再向四周不断发散的扩散模式,但Grallator类足迹化石综合提供的信息显示恐龙动物的扩散速度比骨骼化石反映的速度更快.