上扬子地区新地1井五峰组—龙马溪组下段高分辨化学层序地层学与页岩气关系分析

【研究目的】本文旨在综合地球化学、高分辨层序地层学理论和方法,探索厚层页岩地层划分对比的化学层序地层新方法,建立上扬子地区新地1井五峰组—龙马溪组下段高精度化学层序地层格架,为研究区页岩气勘探提供科学依据。【研究方法】本研究利用上扬子地区新地1井的岩心、测井及样品分析测试资料,优选出陆源输入强度相关元素组合、自生沉淀强度相关元素组合、有机质吸附及还原强度相关元素组合作为指标体系,进而划分四级化学层序地层。【研究结果】新地1井五峰组划分为LCW层序,龙马溪组下段自下而上细分为MCL1-1、MCL1-2、MCL1-3、MCL1-4四级层序。陆源输入强度相关元素组合总量在层序界面附近相对较高,而最大海泛面附近相对较低;自生沉淀强度及有机质吸附及还原强度相关元素组合总量在层序界面附近相对较低,而在最大海泛面附近相对较高。【结论】不同地化指标体系代表了不同的成因意义,陆源碎屑输入强度和自生沉淀强度越小、有机质吸附及还原强度越大的沉积环境有利于页岩中有机质富集,其旋回性变化对区域海平面变化有相应响应,具有区域一致性,是区域地层对比的重要依据和有力手段。

滇黔北坳陷五峰组—龙马溪组下段页岩岩相与沉积环境

滇黔北坳陷为南方海相地层的有利研究区域,发育多套海相页岩。上奥陶统五峰组与下志留统龙马溪组地层,尤其是五峰组—龙马溪组下段页岩作为优质烃源岩而备受重视。通过岩芯观察、薄片鉴定、X衍射分析及微量元素地球化学指标判识,对其进行页岩岩相划分与沉积环境分析。结果显示:滇黔北坳陷五峰组—龙马溪组下段地层共划分出六种页岩岩相:硅质页岩、黏土质页岩、钙质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩、钙质硅质混合页岩,其中硅质页岩和黏土质页岩的TOC含量明显高于其余四种岩相。V/(V+Ni)、V/Cr、Ni/Co和U/Th指标指示五峰组—龙马溪组下段总体处于低能、滞留、局限条件,与深水陆棚环境匹配,Mo元素含量与四川盆地均值相当。五峰早期与龙马溪早期海侵的发生形成了以深水陆棚占主导的沉积格局,低能、滞留、局限的厌氧环境与快速海侵是有机质富集与保存的重要条件。

高分辨率化学层序地层学在深水细粒沉积中的应用:以上扬子地区六塘露头五峰组—龙马溪组下段为例

综合化学地层学、层序地层学的理论和方法,利用重庆石柱县六塘露头实测资料及样品分析测试资料,优选出陆源输入强度相关元素组合Al-K-Ti-Rb-Cr-Zr、自生沉淀强度相关元素组合Ca-Mn-Mg-Ba-Zn、有机质吸附及还原强度相关元素组合V-Ni-Mo-U-As作为化学层序地层划分指标体系,将六塘露头五峰组划分为LCW层序,龙马溪组下段自下而上细分为MCL1-1、MCL1-2、MCL1-3、MCL1-4层序。陆源输入强度相关主量、微量元素组合总量在层序界面附近相对较高,而在最大海泛面附近相对较低,具有元素总量减少→增加的旋回性变化特征;而自生沉淀强度相关主量元素组合总量和微量元素组合总量、有机质吸附及还原强度相关微量元素组合总量在层序界面附近一般较低,在最大海泛面附近一般较高,具元素总量增多→减少的旋回性变化特征。这种不同成因意义的元素组合总量旋回性变化是区域海平面变化的响应,具有区域一致性,可作为区域地层对比依据。

上扬子地区双河露头五峰组—龙马溪组下段化学层序地层分析

综合地球化学、高分辨层序地层学理论方法,利用双河露头资料及样品分析测试,采用多元统计方法优选出陆源输入强度相关元素组合Al-K-Ti-Mg-Rb-Cr-Zr、自生沉淀强度相关元素组合Ca-Mn-Ba-Co、有机质吸附及还原强度相关元素组合V-Ni-Mo-U-Cu-Zn作为化学层序地层划分指标体系,将双河露头五峰组划分为LCW四级层序,龙马溪组下段自下而上细分为MCL1-1、MCL1-2、MCL1-3、MCL1-4四级层序。陆源输入强度相关主微量元素组合总量在层序界面附近相对较高,而最大海泛面附近相对较低,具有元素总量减少-增加旋回性变化特征;而自生沉淀强度相关主量元素组合总量和微量元素组合总量、有机质吸附及还原强度相关微量元素组合总量在层序界面附近一般较低,在最大海泛面附近一般较高,具元素总量增多-减少旋回性变化特征。

勘探阶段页岩气资源与选区评价思路和方法——以五峰组—龙马溪组海相页岩气为例

勘探阶段由于钻井及其他相关资料较少,页岩气的资源评价和选区评价工作具有一定的特殊性,应根据阶段特点选择相适应的评价思路和评价方法。基于五峰组-龙马溪组海相页岩气勘探工作实践,系统梳理了勘探阶段页岩气资源评价和选区评价的内容和思路,明确了该阶段相适应的资源评价和选区评价方法。将页岩气勘探阶段划分为区带评价、目标评价和气藏评价等3个次一级评价阶段。资源评价中区带评价阶段的主要方法为含气量类比法、资源丰度类比法、成因法和综合法;目标评价阶段的主要方法为含气量体积法、含气量类比法、资源丰度类比法和综合法;气藏评价阶段的主要方法为含气量体积法、含气量体积法+含气饱和度容积法和综合法。以四川盆地焦石坝地区五峰组—龙马溪组作为类比标准区,建立了总含气量和资源丰度2个关键参数的类比参数体系。勘探阶段页岩气选区评价方法可归纳为2种:综合参数叠合分析法(叠图法)和参数归一化定量评价法。针对区带评价阶段建立了“地质条件-工程条件”双因素区带评价参数体系;针对目标评价阶段建立了“地质条件-工程条件-经济条件”3因素目标评价参数体系。建立的区带评价和目标评价参数体系更能体现评价阶段特点,很好地满足了相应的评价需求。

四川盆地南部地区五峰组—龙马溪组深层页岩气富集控制因素新认识

近年来,随着四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探开发迈向深层(埋深介于3500~4500 m),在四川盆地南部(下文简称川南)地区的泸州、长宁和渝西等区块深层页岩气不断取得了重要突破,展现了深层页岩气良好的开发前景。为了准确认识川南地区深层页岩在局部地区出现的低电阻率、高含水饱和度、测试微气现象,分别从页岩有机质成熟演化、页岩气源内运移特征和区域多期断裂活动影响等3个方面系统地分析了页岩气富集控制因素。研究结果表明:①高—过成熟度有机质石墨化造成了页岩电阻率和含气量明显降低,在有机质成熟度(Ro)大于3.6%以后,有机质生气能力衰竭,颗粒孔隙度明显降低,含水饱和度明显升高;②页岩气存在“源内侧向运移”特征,含气性与现今构造区带构造位置相对高低相关,表现为相对海拔高部位含气饱和度高,相对海拔低部位含气饱和度低;③Ⅰ级断裂对天然气的散失有显著的控制作用,建议距离Ⅰ级断裂1.5 km范围内勿部署实施井位,Ⅱ级断裂对含气性影响范围有限,距离Ⅱ级断层700 m以外时对页岩气体积压裂的影响较小。结论认为,充分考虑页岩有机质热演化程度、构造位置相对高低关系以及断裂发育特征等因素对深层页岩气富集的影响,有利于完善深层页岩气评价标准,对认识深层页岩气资源潜力以及优选有利区,具有重要现实意义,并可为推动实现深层页岩气规模增储和效益开发提供理论支撑。

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。

泸州地区五峰组——龙马溪组页岩气成藏特征

为寻找四川盆地泸州地区五峰组—龙马溪组页岩气有利区,在开展流体包裹体检测、页岩微观孔隙观测、气泡变孔模拟等研究基础上,查明了泸州地区构造埋藏过程和生烃热演化过程,总结了泸州地区页岩气成藏特征和成藏规律。研究结果表明:泸州地区五峰组—龙马溪组富有机质页岩厚度大,在二叠纪—早三叠世生油,经历了中三叠世和燕山运动期—喜马拉雅运动期2次构造抬升,中三叠世抬升幅度有限,未导致大规模烃散失,燕山运动期—喜马拉雅运动期构造抬升晚于川东南且幅度小,利于页岩气保存;泸州地区五峰组—龙马溪组页岩有机孔发育,是由于中三叠世隆升时间短,强度小,未发生大规模排烃,大量液态烃保留在储集层中,有利于后期有机孔的大量形成,同时在晚三叠世—中白垩世,地层深埋发生液态烃裂解产气,地层广泛超压,有利于有机孔的后期保存;泸州地区三叠纪隆升虽然时间短、强度小,但是从模拟实验结果来看,可以导致原油稠化和气孔形成,对页岩气富集成藏有利。因此,发生在印支运动期的泸州地区的隆升造成原油稠化,有利于页岩气富集成藏;泸州地区地层抬升时间晚,页岩气散失时间短,低角度层理缝发育,而纵向裂缝少,均有利于形成超压页岩气富集区。提出的泸州地区五峰组—龙马溪组页岩富集成藏规律,对于指导其他同类型油气勘探具有借鉴意义。

基于构造样式的页岩气富集模式分类-以四川盆地五峰-龙马溪组为例

【研究目的】四川盆地及周缘五峰-龙马溪组页岩经历的构造活动复杂且改造作用强,构造改造程度与页岩气的聚集有着直接的影响,根据构造样式对页岩气富集模式进行划分具有重要意义。【研究方法】本文以构造分区及改造强度变化趋势为主线,整体研究四川盆地及周缘奥陶系上统五峰组-志留系下统龙马溪组页岩层系的构造分区、不同区块构造抬升时间差异,总结不同构造区的页岩气富集模式。【研究结果】通过研究不同地区五峰-龙马溪组页岩目的层系构造改造强度、构造形态、埋藏深度、埋藏抬升时间等的差异性,将四川盆地及周缘下古生界主力海相页岩层系划分为9个一级构造区和20个二级构造区。进一步研究了不同构造区典型井的构造埋藏史及生烃史,结合构造形态、保存条件及产气情况,将四川盆地及周缘划分为9种典型的页岩构造样式及页岩气富集模式:盆内大型斜坡型(威远型)、盆内低陡构造与宽缓向斜型(泸州型)、盆缘向斜型(长宁型)、盆缘复杂构造型(昭通型)、盆缘宽缓断背斜型(焦石坝型)、盆缘斜坡逆断层封堵型(丁山型)、盆外复杂背斜型(巫溪型)、盆外残留向斜型(彭水型)、盆外残留向斜逆断层封堵型(正安型),其页岩气富集及保存条件整体上依次变差。【结论】总结出的9种页岩气富集模式,概况了四川盆地内部到盆地外缘的整体构造演化及页岩气保存富集规律,可以为进一步的页岩气有利区优选提供范围和目标,更好地指导四川盆地及周缘的页岩气勘探。

深层页岩气水平井天然裂缝发育特征及其对精细开发的启示——以川南泸州区块五峰组—龙马溪组为例

天然裂缝发育特征分析是深层页岩气勘探开发评价的重要环节,对储层品质综合评价、压裂差异化设计具有指导意义。以四川盆地南部(以下简称川南)泸州区块五峰组—龙马溪组深层页岩为研究对象,综合利用岩心分析化验、水平井成像测井和地震等资料,从岩心天然裂缝描述、水平井成像测井发育特征、水平井天然裂缝与地震预测裂缝带之间的匹配关系等方面进行了系统研究。结果表明:水平井成像测井可准确识别3种天然裂缝类型,即高导缝、高阻缝和微断层;水平井识别裂缝走向与现今最大水平主应力方向一致,裂缝倾角分布规律与处于相同构造部位的评价井直井段总体相似;地震预测裂缝带控制成像测井岩心尺度天然裂缝发育,中强度曲率体裂缝带、低强度曲率体裂缝带、蚂蚁体裂缝带对岩心尺度天然裂缝的影响距离分别为110、80、30~50 m。泸州区块岩心尺度天然裂缝具“双高”特征(倾角高、方解石充填程度高),揭示的水平井岩心尺度天然裂缝发育特征与直井段、地震预测裂缝带之间的对应匹配关系,可为川南地区海相页岩天然裂缝精细表征、储层分类评价和差异化压裂工艺试验攻关方向提供借鉴。

上扬子五峰组龙马溪组页岩有机质富集机理

以上扬子地区五峰组龙马溪组底部页岩为研究对象,通过总有机碳含量测试、主微量以及稀土元素等数据对其有机质富集机理进行研究。结果表明:1)研究区五峰组龙马溪组底部页岩沉积于被动大陆边缘环境,构造稳定,有利于有机质富集。2)各种地质因素对于有机质富集具有不同的控制作用,其中,古生产力对五峰组龙马溪组底部页岩有机质富集影响不显著,而陆源输入产生一定稀释性效应;五峰组龙马溪组底部页岩沉积期环境为贫氧厌氧、中等滞留环境,有利于有机质的富集与保存,但由于龙马溪组底部沉积时期的水体环境较五峰组时期略微开放,导致水体环境对于五峰组和龙马溪组两套黑色页岩有机质保存的控制作用有一定差异。3)五峰组和龙马溪组底部两套页岩有机质富集具有差异性。其中,五峰组页岩的有机质富集为生产力滞留环境协同控制发育模式,龙马溪组底部页岩的有机质富集为保存开放上升洋流控制模式。

论海相页岩气富集机理——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

深入探究页岩气富集机理是保障勘探开发高效推进的基础。本研究通过对四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探开发实践的系统分析,梳理总结前人研究成果,从生成机理、运移机理、赋存机理和保存机理四个方面对海相页岩气富集机理进行了深入分析,并讨论了深层和常压页岩气的勘探开发潜力。结果表明:在生成机理方面,埋藏史和热演化史控制了页岩生排烃史、生排烃量和现今含气量;页岩气运移机理涉及运移动力、运移相态、运移方式和运移通道四方面内容,页岩气运移主要是烃源岩内的初次运移,同时讨论了初次运移的影响因素;在赋存机理方面,甲烷—页岩间表现出单/多分子层吸附和微孔充填等多种赋存机制,组分润湿性和孔隙有效性是决定甲烷吸附赋存和解吸运移的关键;在保存机理方面,盖层和物性自封闭是主要的保存机理,构造运动引起的裂缝—流体活动是页岩气保存条件遭到破坏的主要原因,流体活动时间和期次研究是页岩气保存条件和含气量定量评价的重要内容。页岩气富集机理的系统分析和创新认识为页岩气勘探开发评价提供了重要依据,建议加强页岩气演化历史全过程的动态评价。结合深层和常压页岩气勘探实践,分析了深层和常压页岩气的成因机制及主要特征,指出了下一步攻关内容及勘探方向。

渝东地区五峰组—龙马溪组沉积环境及有机质主控因素分析——以接龙剖面为例

【目的】研究渝东地区五峰组—龙马溪组黑色页岩的沉积环境及有机质主控因素。【方法】选取重庆市武隆区接龙剖面开展系统研究,通过实测观察、连续采样及相关地球化学分析,获得了剖面总有机碳(TOC)、主量元素、微量元素垂向变化特征。在此基础上,横向对比QQ1井,探讨研究区五峰组—龙马溪组古环境演化并进行TOC富集因素分析。【结果】Al、Zr、Ti陆源输入指标在五峰组沉积时期供给变化比较大,进入观音桥组沉积时期有所下降,在龙马溪组底部快速提升。V/Cr、V/(V+Ni)氧化还原指标显示,五峰组为缺氧环境、观音桥组为弱氧环境、龙马溪组为还原环境。页岩古生产力指标P/Al值和Ba(xs)含量指示了五峰组—龙马溪组均具有相对高的生产力。其中,龙马溪组最高,五峰组次之。根据TOC与陆源输入指标Al、Zr和古生产力指标P/Al、Ba(xs)及氧化还原指标V/Cr、V(/V+Ni)进行相关性分析,并对比QQ1井,发现渝东地区五峰组—龙马溪组页岩的TOC主控因素为水体的氧化还原性。并且这种氧化还原性受控于水体深度,具体表现为位于沉降中心深水陆棚区的接龙剖面还原性明显高于位于沉降周缘浅水陆棚区的QQ1井,导致接龙剖面TOC明显高于QQ1井。【结论】虽然五峰组—龙马溪组富有机质层段均形成于缺氧环境,但是两组页岩形成的沉积环境却不同。五峰组页岩沉积于流通性极差的强滞留水体环境,而龙马溪组则主要为静海相的缺氧环境。

川南地区五峰组—龙马溪组沉积环境演化及其对页岩发育的控制

基于岩心观察、薄片观察、电镜观察、XRF元素扫描以及全岩X-衍射、ICP-MS元素分析、总有机碳含量测试等手段,对川南地区五峰组—龙马溪组页岩岩相类型及其沉积环境演化进行分析,并探讨沉积环境高频演化对岩相的控制作用。将川南地区五峰组—龙马溪组页岩划分为富有机质层状生物硅质页岩、富有机质纹层状(长英质-钙质)粉砂页岩、富有机质(钙质)粉砂页岩、富有机质纹层状钙质页岩、中有机质纹层状(长英质-钙质)粉砂页岩、中有机质块状黏土质页岩6种岩相类型。在岩相识别基础上借助特征元素比值Sr/Ba、U/Th、V/Cr、V/Ni、Ni/Co、Sr/Cu及Mo、Cu、Sr含量变化进行古沉积环境恢复,划分出7个演化阶段。结果表明:五峰组沉积早期气候温暖潮湿、水体较为氧化、盐度较低;五峰组沉积中期水体还原性增强、古生产力提高;五峰组晚期气候干冷,水体较为氧化,经历了赫南特冰期;龙马溪组自下而上古气候经历了暖湿—相对干热—暖湿—相对干热的演化,同时古水体也经历了还原—相对氧化—还原—相对氧化的演化。沉积环境高频演化对页岩岩相发育以及有机质富集具有明显的控制作用,不同岩相有机质含量与海洋古生产力和水体还原性均呈现良好的正相关性,其中在古生产力较高、水体还原性较强的阶段沉积的富有机质层状生物硅质页岩和富有机质纹层状(长英质-钙质)粉砂页岩有机质最为富集,且石英含量最高,是页岩气勘探开发的优势岩相。

黔北地区五峰组—龙马溪组海相页岩储层非均质性特征及其控制因素

【研究目的】页岩非均质性是其自身固有属性,研究页岩的微观非均质性特征对明确页岩气富集机制研究及优质储层段优选具有重要的指导意义。【研究方法】本文以黔北地区五峰组—龙马溪组海相页岩为研究对象,通过XRD、低温N_(2)吸附、高压压汞等实验方法,重点分析了研究区海相页岩的宏观与微观孔隙结构非均质性特征。【研究结果】黔北地区五峰组—龙马溪组页岩主要发育硅质页岩岩相,其次为混合质页岩、黏质页岩岩相;不同岩相页岩在总有机碳含量、矿物组分、微观孔隙结构特征等方面具有较强的非均质性。采用N_(2)吸附曲线FHH分形模型,及高压压汞岩石多孔结构分形理论,计算得到N_(2)吸附低压分形维数D_(1)(0<P/P_(0)<0.45)为2.5351~2.6722,高压分形维数D_(2)(0.45<P/P_(0)<1)为2.8311~2.9113,另外,高压压汞分形维数D_(Hg)为2.0904~2.3736,表明黔北地区五峰组—龙马溪组不同孔径范围内孔隙结构均具有较强的非均质性,分形维数越大,则页岩储层孔隙结构越复杂,对页岩气的吸附作用越强。同时,不同类型孔隙分形维数与TOC、矿物组分、孔隙结构参数等影响因素之间的相关性存在明显差异。分形维数D_(Hg)与矿物含量之间相关性较强,表明宏孔孔隙分形特征主要受矿物组分的控制;分形维数D_(1)、D_(2)与页岩TOC含量及孔隙比表面积参数之间呈现良好相关性,表明微孔和中孔孔隙非均质性的主要影响因素为有机碳的富集程度与有机质孔的发育规模。【结论】综合分析发现,硅质页岩具有高TOC含量、高脆性矿物含量、高分形维数的特征,证明硅质页岩为黔北地区五峰组—龙马溪组优质页岩岩相,其次为混合质页岩岩相;同时有机质含量越高,则该岩相在具备优质生烃条件的同时,也具备良好的开发开采条件。该研究可为指导黔北地区海相页岩储层有利开发层段的优选提供理论和实践支撑。

低电阻率页岩气储层饱和度方程研究及应用——以川南长宁地区五峰组—龙马溪组为例

页岩气含水(含气)饱和度是游离气量评价至关重要的参数,由于高成熟有机质石墨化、黄铁矿、黏土矿物及地层水等多种导电因素的影响,川南长宁、泸州、渝西等多个区块页岩气勘探开发进程中相继一些页岩气井出现测井超低电阻率现象(R_(t)<5Ωm),造成基于传统电法的饱和度计算方法(Archie公式、Simandoux方程等)不具适用性.因此,为了明确不同导电因素对低电阻率页岩气储层的影响规律,进而建立合理的饱和度评价模型实现提高低电阻率页岩气储层饱和度计算的精度,以川南长宁地区五峰组—龙马溪组低电阻率页岩气储层为例,首先,利用X衍射、地化、激光拉曼、镜下薄片、饱和度测试及测井等资料,在确立低电阻率页岩气储层岩石体积物理模型的基础上,依据并联导电模型,推导了考虑石墨化有机质、黄铁矿等多因素的改进饱和度电性响应方程;其次,通过电阻率响应数值模拟,结合实际井黏土矿物含量、黄铁矿含量、有机质石墨化程度、地层水饱和度及矿化度资料,明确了长宁区块五峰组—龙马溪组页岩高演化有机质石墨化、高含水饱和度是形成超低电阻率页岩气储层的最核心因素;最后,依据建立的饱和度响应方程,利用最优化迭代方法计算了低电阻率页岩气储层的含水饱和度,计算结果与保压取心饱和度测试数据的相关系数达到了0.90以上,有效解决了低电阻率页岩气储层饱和度精确计算难度大的问题,为降低低电阻率页岩气勘探开发风险提供了依据.

四川盆地及周缘筇竹寺组与五峰组-龙马溪组页岩孔隙结构对比

四川盆地及周缘筇竹寺组、五峰组-龙马溪组2套页岩是目前中国海相页岩气勘探的主攻层位,但页岩气勘探效果差异较大。为进一步探究这2套海相页岩储层的微观孔隙结构特征及其差异,采用定性和定量相结合的方法(包括场发射扫描电子显微镜、低压CO_(2)/N_(2)吸附、多重分形分析)对研究区筇竹寺组、五峰组-龙马溪组页岩的孔隙结构进行精细表征和对比,并揭示两者的成因机制差异。结果表明,研究区筇竹寺组、五峰组-龙马溪组页岩孔隙结构在孔隙发育程度及类型、孔径分布以及微孔、介孔-宏孔连通性、非均质性等方面存在明显差异。相较于筇竹寺组,五峰组-龙马溪组页岩具有有机质孔隙更为发育、孔隙度高、孔隙连通性较低、非均质性更强、微孔占比高以及孔隙比表面积和孔体积高等特征。导致筇竹寺组、五峰组-龙马溪组页岩孔隙结构差异的原因包括:①沉积环境差异导致两者页岩岩相不同,进而影响原始孔隙的有效保存;②机械压实作用、有机质热成熟作用、热成熟阶段页岩系统的封闭性以及深埋藏阶段强烈的机械压实作用是造成2套页岩孔隙结构差异的关键成岩作用。五峰组-龙马溪组由于其高的生物硅质含量、适中的热演化程度、相对封闭的页岩系统、相对较浅的埋藏作用和相对稳定的构造条件更有利于页岩中残余无机孔隙及有机质孔隙的发育和有效保存。

川南长宁地区下古生界五峰组—龙马溪组一段页岩岩相与含气性特征

页岩岩相的研究是页岩气地质评价与选层的基础性工作。本文以四川盆地长宁地区五峰组—龙马溪组一段为研究对象,利用露头、钻井和测井资料,结合岩矿、薄片和地球化学数据分析,对页岩的矿物组成、岩相特征及其对含气性的影响进行了系统研究,确定有利岩相,刻画长宁地区页岩岩相的空间分布特征。研究表明:该区共发育黏土质硅质混合页岩、混合质页岩、硅质页岩、钙质硅质混合页岩和钙质页岩等5种岩相;纵向上,由下至上碳酸盐岩矿物体积分数逐渐降低,黏土矿物体积分数逐渐增加,岩相呈钙质硅质混合页岩—硅质页岩—黏土质硅质混合页岩过渡。研究区的沉降中心位于长宁地区东北部,在横向上硅质页岩岩相的厚度表现为由西南至东北呈增大的趋势。硅质页岩具有高生物成因φ(硅质)、高w(TOC)、高脆性及高孔隙结构参数等特征,因此含气性最好;而黏土质硅质混合页岩中黏土矿物虽能通过成岩转化生成次生孔隙,但其塑性较高,孔隙受压实作用难以保存。此外,较高的塑性导致页岩裂缝不发育,进一步降低了储层物性,黏土质硅质混合页岩含气性较差。

川南五峰组-龙马溪组页岩岩相特征及沉积作用

【目的】川南地区上奥陶统和下志留统黑色页岩是页岩气勘探的主要目标,探究此套页岩的岩相划分、沉积环境以及沉积过程,可为页岩气勘探开发提供理论依据。【方法】通过岩心、光学显微镜以及扫描电镜的观察与分析,根据矿物组成及含量、沉积构造特征,并综合考虑生物作用及成岩作用对岩相进行划分;利用氧化—还原指标(U/Th、V/Cr、V/(V+Ni)、Ni/Co)、海平面变化指标(Ce^(*))、水体滞留程度指标(Mo/TOC)、古气候指标(Sr/Cu)、古盐度指标(Sr/Ba)以及古生产力指标(Cu、生源Ba)对古环境进行分析,并基于岩心和薄片观察、X射线荧光扫描以及矿物X衍射全岩分析对沉积过程进行识别。【结果】五峰组—龙马溪组页岩识别出六种岩相:生物硅质页岩、黏土质页岩、(长英质—钙质)粉砂页岩、钙质粉砂页岩、钙质页岩以及长英质粉砂页岩。沉积环境自下而上经历五个阶段的变化。五峰组—龙马溪组页岩主要是在低能条件下悬浮沉积形成,也在五峰组中部和龙马溪组下部发育上升流沉积,五峰组顶部发育少量风暴流沉积,在龙马溪组上部也见有重力滑塌、碎屑流、和浊流沉积。【结论】沉积环境的频繁变化以及沉积过程的多样性控制了岩相的类型与特征,进一步导致不同岩相的有机质含量、孔隙度、含气量等储层品质因素存在显著差异,后续仍需在页岩岩相与储层品质等方面加强研究,为页岩气的勘探与开发提供理论依据。

川南天宫堂构造带五峰组—龙马溪组页岩不同纹层内部结构差异及其控制机理

天宫堂地区位于四川盆地南部,发育大规模沉积稳定性与连续性好的海相页岩,是页岩气勘探开发的热点地区。本研究以五峰组龙马溪组纹层状富有机质页岩为对象,基于岩心尺度描述与大薄片观察,系统分析了页岩纹层的发育特征,并对纹层组合进行了分类与定量表征。通过有机地球化学、矿物学、岩石学、孔隙结构和场发射扫描电镜等分析,表征了页岩的孔隙结构,揭示了页岩的储集物性特征。结合纹层分析结果,揭示了不同类型纹层组合内部结构差异及其控制机理。研究表明,川西南缘天宫堂构造五峰龙一1亚段页岩主要发育递变型、块状型和砂泥互层型3类纹层组合。递变型纹层组合页岩和互层型纹层组合页岩水平渗透率远高于块状型页岩,块状型页岩的垂直渗透率最高,整体递变型纹层组合页岩物性最好。且三者孔体积和微孔比表面积均呈现由递变型纹层组合页岩、块状型页岩到互层型纹层组合页岩递减的趋势。受沉积环境和成岩作用的共同控制,具有较高TOC和发育有机质黏土纹层的递变型纹层组合页岩相较于具有较低TOC和发育厚粉砂纹层组和黏土纹层为主的泥纹层组的互层型纹层组合页岩,有效孔隙空间更大,孔隙连通率更高,表现为孔体积更大。而相对较高的有机质含量和无序的矿物孔粒组合排列共同导致块状型页岩有效储集空间优于砂泥互层型纹层组合页岩,而劣于递变型纹层组合页岩。