Accumulation and exploration of continental shale gas resources of Cretaceous Shahezi Formation in Lishu fault depression,Songliao Basin,NE China

Distribution characteristics,organic matter development characteristics,gas-bearing characteristics,reservoir characteristics,and preservation conditions of the Shahezi Formation shale of Lower Cretaceous in the Lishu fault depression,Songliao Basin,NE China,are analyzed using organic geochemical,whole rock,and SEM analysis data,and CO_(2)and N_(2) adsorption and high-pressure mercury injection experiment data in combination with the tectonic and sedimentation evolution of the region to reveal the geological conditions for enrichment and resource potential of continental shale gas.The organic-rich shale in the Lower Cretaceous of the Lishu fault depression is mainly developed in the lower submember of the second member of the Shahezi Formation(K_(1)sh_(2)^(1) Fm.)and is thick and stable in distribution.The shale has high TOC,mainly types II_(1) and II_(2) organic matter,and is in the mature to the over-mature stage.The volcanic activity,salinization,and reduction of the water environment are conducive to the formation of the organic-rich shale.The shale reservoirs have mainly clay mineral intergranular pores,organic matter pores,carbonate mineral dissolution pores,and foliated microfractures as storage space.The pores are in the mesopore range of 10–50 nm,and the microfractures are mostly 5–10μm wide.Massive argillaceous rocks of lowland and highstand domains are deposited above and below the gas-bearing shale separately in the lower submember of the K_(1)sh_(2)^(1) Fm.,act as the natural roof and floor in the process of shale gas accumulation and preservation,and control the shale gas enrichment.Based on the above understandings,the first shale gas exploration well in Shahezi Formation was drilled in the Lishu fault depression of Songliao Basin.After fracturing,the well tested a daily gas production of 7.6×10^(4) m^(3),marking a breakthrough in continental shale gas exploration in the Shahezi Formation(K1 sh Fm.)of the Lishu fault depression in Songliao Basin.The exploration practice has reference significance for the exploration of continental shale gas in the Lower Cretaceous of Songliao Basin and its periphery.

Genesis study of high abundant 17α(H)-diahopanes in Lower Cretaceous lacustrine source rocks of the Lishu Fault Depression, Songliao Basin, Northeast China

Relatively abundant 17α(H)-diahopanes have been detected in the lower cretaceous lacustrine source rocks from the Lishu Fault Depression in the Songliao Basin Northeast China. Rich long chain tricyclic terpanes(carbon number up to C35) and gammacerane have been observed in those source rocks with relatively abundant 17α(H)-diahopanes, which is rarely seen in previous reports. In this paper, the formation of 17α(H)-diahopanes has been discussed from three aspects including maturity, oxidation-reduction nature of depositional environment and parent material composition by the GC/MS analyses. The results reveal that maturity and oxidation-reduction nature of depositional environment have little effect on the formation of 17α(H)-diahopanes in the investigated area. However, the positive correlation between long-chain tricyclic terpanes and 17α(H)-diahopanes argues strongly for a common origin, and the origin is related to the algaes in saline water environment. The algaes in saline water environment may be a kind of origin of 17α(H)-diahopanes.

Molecular geochemical characteristics of source rock in faulted lacustrine basin:A case study of the Lishu Fault Depression in southern Songliao Basin,China

Terrestrial faulted lacustrine basin is considered as a favorable place for the development of source rocks,especially the fault basins in eastern China.Based on molecular composition study of saturated and aromatic hydrocarbons in the extracts of source rocks of the Yingcheng and Shahezi formations in the Lishu Fault Depression,it is revealed that the extracts of source rocks are provided with low ratio of Pr/Ph,low content of C24 tetracyclic terpanes,high content of tricyclic terpanes and gammacerane,relatively high content of C27 steranes in the sag belt and its periphery;relatively high ratio of Pr/Ph,relatively high content of tetracyclic terpanes and gammacerane,low content of C27 steranes and obvious advantages of C29 steranes in its gentle slope belt;with high ratio of Pr/Ph,high content of C19,C20 tricyclic and C24 tetracyclic terpanes,very low content of gammacerane and C27 steranes,and high content of C29 steranes in the edge of fault depression.According to the organic matter input and sedimentary environment,three types of source rocks have been established,which,respectively,are the mode of mixing organic matter input in deep and semi-deep lake,the advantage of terrigenous input in shallow lake and terrigenous input in shore-shallow lacustrine.The first mode is supposed to generate oil and gas,while the second one tends to generate oil.The distribution characteristics of oil and gas in the Lishu Fault Depression are very likely to be controlled by hydrocarbon generating characteristic of different source rock types.

Geochemical characteristics and genetic types of crude oils from Qinjiatun and Qikeshu oilfields in the Lishu Fault Depression, Songliao Basin, northeastern China

The Qinjiatun and Qikeshu oilfields are new Mesozoic petroleum exploration targets in Lishu Fault Depression of Songliao Basin, northeastern China. Currently, researches on geochemistry of crude oils from Qinjiatun and Qikeshu oilfields have not been performed and the genesis of oils is still uncertain. Based on bulk analyses, the crude oils in the Qinjiatun and Qikeshu oilfields of Lishu Fault Depression from the Lower Cretaceous can be classified as three types. TypeⅠoils, from Quantou and Denglouku formations of Qikeshu oilfield, are characterized by high C24tetracyclic terpane/C26tricyclic terpanes ratios, low gammacerance/C30hopane ratios, tricyclic terpanes/hopanes ratios, C29Ts/C29norhopane ratios and 17α(H)-diahopane/17α(H)-hopane ratios, indicating a brackish lacustrine facies. TypeⅡoils, from Shahezi Formation of Qikeshu oilfield show low C24tetracyclic terpane/C26tricyclic terpanes, high gammacerance/C30hopane ratios, tricyclic terpanes/hopanes ratios, C29Ts/C29 norhopane and C30diahopane/C30hopane ratios, thus suggesting that they originated from source rocks deposited in a weak reducing brackish lacustrine environment, or clay-rich sediments. Type oilsⅢ, from some wells of Qikeshu oilfield have geochemical characteristics intermediate between those two types and may be mixture of typeⅠand Ⅱoils.

梨树断陷火石岭组-泉头组地层水特征及其油气指示作用

地层水的形成与分布伴随着成盆、生烃、成藏的整个过程,对研究油气成藏具有重要指示作用。为明确梨树断陷火石岭组-泉头组地层水特征及其油气指示作用,对梨树断陷120余口井火石岭组-泉头组地层水进行了分析,探索了地层水发育特征与油气藏之间的耦合关系。结果表明,区内地层水化学特征具明显差异,结合环境差异和保存条件,可将梨树断陷火石岭组-泉头组地层水分为三类六种水动力驱动类型,其演化经历了从大气水下渗→沉积水→内生水的过程。营城组以下地层以压实驱动型和内生驱动型为主,地层水呈现出多沉积中心向周缘泄流补给和内部滞留的特征,有利于隐蔽和非常规油气藏的发育。登娄库组-泉头组以重力驱动型为主,地层水受重力驱动自断陷东南向西北泄流,在断陷东南部和中部发育以构造为主的油气藏发育。该成果对于我国东部其他断陷盆地的油气藏分布规律研究及勘探部署具有一定指导意义和借鉴价值。

基于米氏旋回的页岩高频层序划分与页岩有机质富集模式—以松辽盆地梨树断陷北斜坡营城组为例

松辽盆地梨树断陷营城组页岩气具有巨大的勘探开发前景。与此同时,针对页岩层段的高频层序划分逐渐成为研究热点。但传统层序地层学难以针对页岩层系划分层序,页岩层系的有机质富集模式认识不清,对页岩油气的勘探开发造成阻碍。利用旋回地层学方法可在页岩层系中划分高频层序,还可基于米氏旋回探究页岩有机质的富集模式,是预测甜点层的有利手段。通过对研究区营城组的自然伽马数据进行天文旋回分析,得出以下结论:(1)SN65井营城组较好保存了米氏旋回信号,并以长、短偏心率作为四级、五级层序的参考曲线,划分了14个四级层序与51个五级层序,建立了研究区高精度等时地层格架。(2)梨树断陷北斜坡营城组页岩有机质富集受控于天文旋回,且二者互为反相位,即长偏心率高值时期,气候暖湿,对应总有机碳(TOC)低值;长偏心率低值,气候干冷,对应TOC高值。(3)建立暖湿与干冷两种页岩沉积模式。通过引入温跃层溶解氧最小值段(MOM)的概念,证明干冷环境有利于页岩有机质富集。(4)以长偏心率旋回曲线的半幅点为界,划分4个富有机质页岩层段和3个含有机质页岩层段。优质页岩层段发育于各个层序的顶部和底部,而不是最大湖泛面。浅水环境对富有机质页岩发育有利。研究成果不仅为松辽盆地梨树断陷页岩气甜点预测提供理论支撑,也为其他湖相盆地的有机质富集模式提供参考依据。

梨树断陷双龙次洼SW20井烃源岩生烃史

梨树断陷双龙次洼烃源岩生烃史模拟对研究区油气勘探具有重要意义。本文利用盆地模拟技术恢复研究区SW20井埋藏史、热史和烃源岩生烃史。研究证实:(1)梨树断陷双龙次洼沙河子组和营城组烃源岩有机质丰度较高,沙一段烃源岩有机质丰度最高,TOC平均值达到6.39%,沙二段次之,TOC平均为1.98%,有机质类型以Ⅱ型为主,营城组有机质丰度相对较低,TOC平均只有1.58%,有机质类型以Ⅲ型为主;两套烃源岩热解Tmax值介于430~463℃,现今Ro介于0.58%至1.17%之间,整体处于低熟—成熟阶段。(2)SW20井沉积地层埋藏史、热史和烃源岩生烃史模拟结果显示,沙河子组烃源岩在113 Ma进入生油门限,进入中等成熟阶段的时间为103 Ma,93 Ma进入晚成熟阶段;营城组烃源岩则在110 Ma进入生油门限,大约在100 Ma进入中等成熟阶段,65 Ma进入晚成熟阶段。在65 Ma左右,盆地构造格局发生变化,地层抬升,地层温度转而持续下降,烃源岩热演化进程趋于停滞。

松辽盆地梨树断陷天然气成因类型及勘探方向

随着松辽盆地梨树断陷金山地区典型煤型气的发现,梨树断陷天然气来源及成因成为一个亟需研究的问题。结合梨树断陷天然气的发现情况,在天然气的组分组成、轻烃参数及组分碳同位素分析的基础上,讨论了不同地区天然气的来源及成因。研究表明梨树断陷天然气除J2井外,主要为有机成因气,且存在单源型和混源型2种类型:单源型气主体为油型气,而金山地区为典型的煤型气;梨树断陷天然气混源现象普遍,其中孤家子、后五家户和新立地区浅层主要为煤型气和油型气的混合,四五家子地区还可能有生物气的混入。母质类型较好的沙河子组二段烃源岩为梨树断陷的主力油气源岩,小宽断裂和秦家屯断裂之间为该套烃源岩的有利分布区,下一步有望获得油气突破;金山地区煤型气的发现揭示火石岭组和沙河子组一段煤系源岩具备充足的生气能力,东南斜坡带煤型气有望获得新的突破。

松辽盆地梨树断陷苏家屯地区页岩气储层特征及含气性评价

页岩油气资源评价过程中除需对页岩作为烃源岩的特征进行评价外,更重要的是对其储层特征进行评价,尤其是可压裂性和含气性评价,直接涉及到资源的可动性。基于松辽盆地梨树断陷苏家屯地区苏2井营一段泥页岩系统取心和分析测试结果,开展了泥页岩生烃潜力评价、可压裂性及含气性评价。结果显示该区营一段泥页岩具备较好的页岩气生成条件。泥页岩脆性矿物含量高、杨氏模量高、泊松比低,压裂条件有利;孔隙度和渗透率普遍较低,但发育大量的天然裂缝和微裂缝,且压裂过程中容易产生形态较为单一的垂直裂缝,镜下还见到大量的微—纳米孔隙,主要以微孔和中孔为主,为页岩气提供了有利的运移通道和储集空间。该区多口探井在钻、测、录井的过程中均在营一段见到了良好的油气显示,并试获了高产气流,现场解吸显示泥页岩平均含气量达2.5 m3/t,显示出良好的资源规模及勘探开发前景。

松辽盆地梨树断陷十屋油田区营城组、沙河子组储层成岩作用分析

通过大量钻井岩心铸体薄片、扫描电镜、压汞、阴极发光、X-衍射、包裹体等分析,对松辽盆地梨树断陷十屋油田区沙河子组、营城组储层的成岩作用、成岩序列及孔隙演化进行了深入研究。该区主要成岩作用有压实作用、胶结作用、溶蚀作用及构造破裂作用,其中对储层物性具建设性的作用主要有溶蚀作用和构造破裂作用,而具破坏性作用的主要有压实作用和胶结作用。砂岩储层孔隙类型主要为原生粒间孔、粒间溶蚀扩大孔及少量裂缝的组合,以溶蚀孔隙为主。建立了砂岩储层的成岩序列,即机械压实→石英、长石次生加大→构造破裂→长石等铝硅酸盐溶蚀→粒状方解石胶结→早期进油→破裂→第二期溶蚀→连晶方解石胶结→晚期油气充注。研究认为,影响本区储层储集性能的主控因素为储层的沉积环境、成岩作用、构造作用及油气充注等因素。

松辽盆地梨树断陷十屋油田营城组层序地层及沉积体系

松辽盆地梨树断陷十屋油田营城组的岩心观察显示,其发育碎屑岩,局部发育安山岩、凝灰岩。营城组可划分为4个三级层序:S7(营四段)、S8(营三段)、S9(营二段)和S10(营一段),反映营城组时期湖平面发生过4次较大规模的变化,层序发育较完整、连续性较好。层序7属于深水型沉积,主要发育水下扇;层序8属于半深水型盆地边缘沉积,以发育三角洲和扇三角洲为特征;层序9和层序10都属于浅水型沉积,发育棕褐色泥岩。以层序9为例,区内主要发育的沉积体系类型为扇三角洲沉积体系、三角洲沉积体系和湖泊沉积体系,可进一步识别出扇三角洲前缘、三角洲前缘、三角洲平原、浅湖和半深湖等5种亚相,水下重力河道、滑塌重力流、河口坝、间湾、水下扇和静水泥等19种微相,以发育水下扇和水下重力河道沉积为特色。

梨树断陷主力烃源岩与油源对比

通过对梨树断陷不同地区、不同层位烃源岩、原油的地球化学特征分析,明确了主力烃源岩特征和原油地球化学特征。在生物标记化合物、碳同位素分析对比的基础上,认为梨树断陷中的原油主要来源于Ⅱ1型生烃母质,苏家屯地区有部分Ⅲ型生烃母质来源原油的混入。油源对比表明,梨树断陷原油主要来自沙河子组烃源岩,部分地区有营一段烃源岩的贡献。

多方法融合判别复杂砂砾岩岩性

砂砾岩储集体为快速沉积环境下形成的沉积物,具有很强的非均质性,因此,利用测井数据进行岩性识别的结果准确性较差。笔者针对该问题,从砂砾岩储集体中岩性测井特征提取和模式识别算法2方面进行分析。在测井特征提取上,针对其粒度跨度大、成分复杂、过渡岩性测井特征多样的特点,利用沉积相、物源体系控制岩石的成分和结构特征的多样性,达到准确提取岩石骨架颗粒参数的目的。在模式识别算法上,选取支持向量机、极限学习机和概率神经网络3种基于不同分类原理的模式识别算法,构建SEP岩性判别算法。在松辽盆地南部梨树断陷下白垩统营城组砂砾岩储集体岩性识别中,采用SEP法,利用GR-AC-CNL-DEN-RLLD-w(K-PE测井数据组合,对13口钻井的284块样本岩性进行判别,SEP识别结果与3种单方法相比,能够提高岩性判别结果的准确性和稳定性,识别符合率均值达到83.64%。

梨树断陷砂砾岩测井岩性识别

以梨树断陷砂砾岩储层为研究对象,结合岩心、EMI成像图及常规测井曲线,建立砂砾岩岩性与测井响应的关系。利用主成分分析得出主因子F;利用常规测井曲线中自然伽马、声波时差及岩性参数N构造出岩性识别指数L,结合主因子F和岩性识别指数L建立砾质、砂质、泥质储层的测井响应—岩石类别模式。与自组织神经网络、模糊聚类及主成分分析方法进行对比,该方法具有较高的识别符合率,能够满足实际生产需求。

梨树断陷营城组层序地层格架与沉积相特征

以Vail层序地层学理论为指导,综合利用地震、岩芯、测井及其他资料,通过多种方法,建立了梨树断陷营城组层序地层格架,有力地验证了前人提出的该工区存在4个三级层序的观点,认为由下至上所发育的SQ1~SQ4四个三级层序,分别对应YC1、YC2、YC3、YC4段地层。其中,底部SQ1~SQ3为二分层序,发育湖侵域和湖退域,SQ4为一分层序,仅发育湖侵域。针对研究区目的层段的层序发育特点,在层序地层单元划分和对比的基础之上,对层序格架内的沉积相类型和沉积相展布规律进行了研究,确定研究区主要沉积相类型包括湖泊相、扇三角洲相和辫状河三角洲相等,且沉积砂体具有混源沉积、连片发育的特征。SQ1层序,整个工区发育扇三角洲沉积相;SQ2层序,研究区东部继承发育扇三角洲沉积相,北部则演变为辫状河三角洲沉积相;SQ3、SQ4层序,研究区整体演变为辫状河三角洲沉积相。

松辽盆地梨树断陷深部层系沉积特征及演化分析

通过对松辽盆地梨树断陷大量钻井岩心、测井资料及地震相的综合研究,对梨树断陷的沉积相特征及其演化研究表明,梨树断陷形成初期,基底被一组同生断裂切割,发育多个小型断陷,随着沙河子组沉积早期湖平面的上升,逐渐形成由桑树台断裂控制的箕状断陷,"西断东超、北超"的构造格局控制着统一水体的广盆沉积。具有深湖—半深湖相、滨浅湖、扇三角洲、三角洲及水下扇、浊积扇为主的沉积组合特征。断陷盆地的沉积演化经历了从裂陷初期的浅水湖盆—沼泽到半深湖—深湖,再到半深湖—浅湖,最后为滨浅湖—河流—三角洲的充填过程。据梨树断陷油气勘探开发成果及沉积相分析,梨树断陷深层有利的含油气储层在断陷时期各个层段均有发育,主要以扇三角洲前缘及三角洲前缘水下分流河道、河口坝微相和重力流水道砂体为主,有利储层主要分布于断陷北部杨大城子地区、东部斜坡的双龙—大榆树—小城子地区。

松辽盆地梨树断陷页岩气资源潜力评价

松辽盆地梨树断陷纵向上发育白垩系沙河子组和营城组两套主力泥页岩烃源岩层系，其沉积环境有利、厚度大、分布广。沙河子组以Ⅱ段页岩气地质条件最好，其w（TOC）分布范围为0．11％～8．20％（平均值1．45％）；营城组发育两段优质泥页岩，Ⅰ段w（TOC）为0．26％～12．01％（平均值1．96％），Ⅱ段w（TOC）为0．06％～5．03％（平均值1．06％）。有机质类型以Ⅱ1Ⅲ型为主，含少量 I型。沙河子组Ro 普遍较高，断陷西部基本进入过成熟阶段，缓坡带处于成熟-高成熟阶段。营城组Ro 变化范围较大，小城子、孤家子和十屋地区Ro 达到2．00％以上。两套泥页岩脆性矿物体积分数为32．10％～62．90％，具有较好的储集性能。断陷内有多口探井在沙河子组和营城组的厚层泥页岩段钻遇高气测显示。营城组 I段泥页岩含气量为0．62～3．09 m3/t。采用概率法初步预测出沙河子组和营城组页岩气资源量为6645．34×108 m3。秦家屯地区和苏家屯次洼为页岩气勘探的有利目标区，桑树台深洼带为较有利目标区。

松辽盆地东南缘层序地层与沉积体系配置及演化——以梨树断陷西北部营城组地层为例

利用地质和地球物理资料对梨树断陷西北部营城组地层的层序界面进行识别,识别结果表明,营城组地层可划分为2个三级层序,由下至上分别是SQ5和SQ6,对应的3个层序界面分别是SB5、SB6和SB7。各三级层序可进一步细分为低位体系域、湖侵体系域和高位体系域。低位体系域主要由进积准层序组构成,湖侵体系域主要由退积准层序组构成,而高位体系域则以进积或加积式准层序组为主。沉积类型主要有近岸水下扇、扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊总计4种相类型,其中辫状河三角洲和湖泊是研究区内最发育的相类型。近岸水下扇和扇三角洲沉积体系在各层序的凹陷边界断层下降盘发育,受构造运动控制明显,常发育在断陷湖盆的陡带;辫状河三角洲沉积体系往往与充沛的长轴物源相配置,常发育在断陷湖盆的缓坡带,指出这种构造与沉积体系的空间配置关系及其演化常受古构造与古地貌的控制。最后指出最有利的储集区位于梨树断陷西北部斜坡带。

梨树断陷油气藏分布特征与成藏模式

松辽盆地南部梨树断陷油气资源丰富、类型多样,西北到东南发育的3条SW—NE走向的断裂带控制了油气的展布和聚集,而油气藏类型从西南深坳到东北斜坡可划分为纯气带、油气带和纯油带等3个呈近NW向展布的油气分布带。梨树断陷发育2套主要的烃源层系,分别为沙河子组和营城组,其有机质丰度、类型相对较好。油源对比表明,梨树断陷原油除了对应2类不同成因烃源岩类型的原油外,还有以两者混源、分布较广的原油。地质及地化指标分析均表明油气沿斜坡、断层从深坳向斜坡运移;通过包裹体分析结合埋藏史和热演化史模拟可见,梨树断陷具有3期成藏且不同地区不同层位差异较大。通过上述分析认为,梨树断陷油气藏与烃源岩成熟演化以及油气向斜坡运移有关,分布具备形成差异聚集的地质条件。梨树断陷具有多期成藏中晚期强调整、多期成藏晚期弱调整以及晚期成藏3种主要油气成藏聚集模式。

松辽盆地梨树断陷基底结构特征

梨树断陷是松辽盆地南部印支—燕山运动时期形成,在北东—北北东向和北西-北北西向基底断裂的基础上发育起来的断陷盆地。通过对1∶50 000高精度重磁资料处理,结合钻井揭露认为,基底岩性主要为变质岩,局部有碳酸盐岩出露,大体上有海西期、印支—早燕山期2期火成岩侵入体,推测索伦-林西缝合带由此经过。该区基底结构特征和基底断裂,奠定了晚侏罗世之前盆地的构造形态,并且影响着后期盆地的地层格架和充填样式。