四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩孔隙结构特征与页岩气赋存模式

近年来,四川盆地南部地区(以下简称川南地区)下寒武统筇竹寺组页岩气勘探开发取得了实质性的突破,但是,关于筇竹寺组页岩气储层孔隙结构特征及其对页岩气赋存模式影响的研究还较为薄弱。为此,以川南地区W207井筇竹寺组页岩为例,以总有机碳含量(TOC)不小于1.0%为界,将筇竹寺组页岩划分出4个高有机碳页岩层段(H1—H4层),并基于大视域扫描电镜、流体注入法孔隙定量表征、三维分子结构建模与分子模拟等方法,研究了不同富有机质层段页岩孔隙特征,并着重分析了H3层页岩孔隙发育特征与页岩气赋存模式。研究结果表明:(1)筇竹寺组页岩纵向上孔隙发育差异较大,其中H3层页岩孔隙系统最为有利,发育粒缘缝—有机质纳米连通孔隙—有机质基质分子内孔隙3级孔隙网络,其矿物粒缘缝与有机质纳米孔隙提供了较大的游离气储集空间,页岩有机质分子结构中普遍发育微孔,提供了较大的吸附空间;(2)微孔对总吸附量的贡献随压力增高而降低,但在30.0 MPa时仍贡献了56%以上的总吸附气量;(3)高温高压下(30.0 MPa、70℃),页岩中游离气甲烷含量占总含气量的57%,当压力由30.0 MPa降低至16.5 MPa,游离气贡献总开采气量超过80%;(4)粒缘缝、有机质纳米连通孔隙和有机质基质分子内孔隙良好的配置关系为页岩气富集及开发提供了良好的连通体系,远离风化壳的超压层段有利于页岩孔隙发育。结论认为,川南地区筇竹寺组H3层页岩孔隙系统发育,具备页岩气高产地质条件,是筇竹寺组下一步重点关注层段,在此基础上寻找远离风化壳、孔隙发育的超压页岩储层是筇竹寺组选区选层的关键。

中上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩气资源潜力分析

对中下扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩出露地区进行野外调查,采集样品,并进行实验分析。研究认为:中上扬子地区下寒武统筇竹寺组黑色页岩厚度大(50～400 m),有机碳含量高,平均1.92%～2.35%,Ro值位于2.0%～4.0%,热演化程度高,具有形成页岩气藏资源的良好潜力;依据研究区页岩厚度、有机碳含量和成熟度分布特征以及页岩矿物成分、孔裂隙和含气性特征等源岩和储层方面的综合分析,优选出川南—黔西、米仓山—大巴山前陆、湘鄂西—渝东—黔北3个页岩气勘探有利区,并对页岩气有利区进行了资源潜力评价。

四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩沉积微相研究

页岩气是我国未来一个重要的且比较现实的非常规油气资源,加强该领域的基础研究对页岩气油气成藏理论创新、页岩气开采技术运用和资源量的准确计算都非常必要。因此,本文运用野外露头资料、钻取岩芯和测井资料,以及页岩有机地球化学分析化验结果等大量第一手资料,通过详细分析四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩沉积微相特征及其含气性特征,并结合研究区沉积相标志和测井相特征,明确指出泥质深水陆棚微相是四川盆地南部下寒武统筇竹寺组优质页岩最有利沉积微相带。

川西南地区下寒武统筇竹寺组页岩热演化史及页岩气成藏意义

页岩热演化史与页岩气的成烃、成藏过程关系极为密切.一方面,页岩热演化过程决定了页岩生烃过程、页岩气类型和生气量;另一方面,页岩有机孔隙的形成与页岩热演化过程密切相关.在前期热史恢复基础上,以锆石(U-Th)/He和沥青反射率Rb等古温标进行标定,模拟了川西南地区代表性钻孔下寒武统筇竹寺组页岩热演化史,探讨了页岩热演化过程与页岩气成烃、成藏的关系.研究结果表明,川西南地区下寒武统筇竹寺组页岩热演化过程和生烃史差异性明显,可以识别出两种模式:加里东期坳陷区,筇竹寺组页岩在加里东期成熟,中-晚二叠世期间快速演化定型,两个生烃高峰期分别出现在志留纪(生油高峰-湿气阶段)、中-晚二叠世(干气阶段),此后再无明显的生烃活动;加里东期古隆起区,筇竹寺组页岩在加里东期未熟-低熟,晚海西期-燕山期持续增熟,亦存在两期生烃高峰,分别是中-晚二叠世(生油高峰阶段)、晚侏罗世-早白垩世(湿气-干气阶段),筇竹寺组页岩生烃过程持续到晚白垩世末期.分析表明中-晚二叠世期间筇竹寺组页岩的埋深差异造成了其受峨眉山地幔柱热效应的影响不同,进而决定了加里东期坳陷区与隆起区筇竹寺组页岩热演化过程和生烃史差异,并最终导致了威远-犍为地区筇竹寺组页岩含气性优于盆地外围.综合川西南地区筇竹寺页岩生烃史和孔隙度演化模型,将川西南成藏条件相对优越的威远-犍为地区筇竹寺组页岩气成藏过程分为4个阶段:早古生代时期源-储-盖形成和生物气成藏阶段、中-晚二叠世期间初始成藏阶段、晚侏罗世-早白垩世主成藏阶段和晚白垩世以后调整改造阶段.该成果以页岩热演化过程为切入点解释了川西南威远-犍为地区与盆地外围下寒武统筇竹寺组页岩气成藏差异的原因.

威X井下寒武统筇竹寺页岩储层低产原因分析

威X井为威HX平台中的一口评价井,该井储层物性、含气性及脆性指数均优于邻井威201井筇竹寺组储层,但经过水力加砂压裂及酸化压裂改造,后期试采过程中,压力下降较快,测试产量0.21×10^(4)m^(3)/d,未达预计日产及采输要求。结合对筇竹寺组页岩储层特征及威X井压裂改造过程研究分析,威X井水平应力差较大,最小主应力及破裂压力较高,复杂网络裂缝延伸困难,考虑设备、安全生产等因素,难以建立有效排量是最终导致低产的主要原因。最后在威HX平台各平台井开采及筇竹寺组储层开发中建议选用更高承压能力的设备以及施工压力建立有效排量。

有机质石墨化及其对页岩气储层的影响——以四川盆地南部海相页岩为例

页岩气是中国实现能源转型和碳中和的重要过渡能源,已有的勘探开发实践表明有机质石墨化会给页岩气勘探带来风险。为了明确有机质石墨化对页岩气储层的影响,以四川盆地南部下志留统龙马溪组和下寒武统筇竹寺组页岩为例,利用激光拉曼光谱、高分辨率透射电镜、气体吸附、高压压汞及核磁共振等技术开展了页岩有机质石墨化系统的测试与分析,对比分析了有机质石墨化样品与未石墨化样品的储层特征,探讨了有机质石墨化对储层影响的机理。研究结果表明:(1)威远、泸州地区W202、L205井龙马溪组页岩和W201、W207井筇竹寺组页岩尚未进入石墨化阶段,长宁地区N206井筇竹寺组页岩激光拉曼谱出现明显的G’峰,已进入有机质石墨化阶段;(2)有机质石墨化页岩样品孔隙度普遍低于3%,微孔、介孔、宏孔体积均大幅度减少,比表面积大幅度下降,介孔成为有机质石墨化样品比表面积的绝对贡献者,占总比表面积的89.25%;(3)页岩有机质石墨化后,有机质孔发育程度大幅度降低,无机质孔隙成为有机质石墨化页岩孔隙的主体,占比高达91.8%;(4)页岩有机质石墨化导致生烃能力衰竭,侧链、杂原子脱落,芳香核缩聚与进一步定向排列,破坏了孔隙保存的机械和化学机制。结论认为,有机质石墨化对页岩气储层物性具有破坏性作用,因此在页岩气勘探中要明确有机质石墨化在优质页岩段的空间分布范围,进而规避勘探风险。