湘中涟源凹陷泥盆系佘田桥组海相致密泥灰岩气藏特征

近期,湘新页1井在中扬子湘中地区涟源坳陷泥盆系海相致密泥灰岩试气中获工业气流,取得了该地区油气勘查的重要发现。本文基于地层划分与对比、岩石矿物组分、烃源岩评价、含气性分析及与国内外泥灰岩油气藏的对比,对涟源凹陷泥盆系海相致密泥灰岩气藏形成条件进行了深入解剖,以期为湘中地区该类型油气资源勘查与潜力评价提供依据。结果表明,湘中涟源凹陷泥盆系佘田桥组分段特征明显,厚度稳定,可对比性强,含气层集中在下部泥灰岩段,含气段厚度大于150 m;泥灰岩矿物组分以碳酸盐矿物为主,脆性矿物平均含量达到79.4%,有利于后期压裂成缝;泥灰岩有机质类型主要为Ⅱ1、Ⅱ2型,有机质成熟度处于过成熟阶段;岩心中构造成因的裂缝以中、高角度缝为主,低角度缝较少;泥灰岩段气测全烃曲线饱满,垂向气水分异作用不明显,为典型致密气藏特征。与渤海湾盆地沙河街组和墨西哥湾盆地鹰滩组相比,涟源凹陷泥盆系泥灰岩气藏具有埋藏浅、厚度大、地物指标好等特征,具有良好的勘探开发潜力。

湘中涟源凹陷杨家山地区下石炭统天然气成藏条件

杨家山地区是涟源凹陷最有利的含气区块之一。以成盆、成烃和成藏理论为指导,应用盆地分析、有效烃源岩评价及流体包裹体分析等技术和方法,综合研究分析了杨家山地区下石炭统刘家塘组和石磴子组碳酸盐岩天然气成藏条件,建立了天然气成藏模式。研究结果表明:区内主要烃源岩为刘家塘组和石磴子组,总体达到较好-好烃源岩级别,具有一定的资源潜力;本区刘家塘组和石磴子组储集层类型为孔隙型、裂缝型和孔隙-裂隙型,区域封盖和直接封盖能力较好,但印支期后多期次构造运动对本区气保存条件影响较大;区内至少发生了2次天然气注入成藏期,其中最重要的气注入成藏期为晚三叠世;存在构造和岩性两大类气藏类型和近源早期成藏、近源二次成藏和近源晚期成藏3种成藏模式。

湘中地区涟源凹陷下石炭统页岩气藏形成条件

在观察野外地质露头和综合分析样品测试数据的基础上，对湘中地区涟源凹陷下石炭统暗色泥页岩的厚度与区域分布、有机质丰度、有机质类型、成熟度以及储层矿物学特征、烃源岩热演化史等页岩气藏形成条件进行研究。研究结果表明：与美国主要盆地的页岩气产区相比，该区暗色泥页岩的厚度较大且区域分布广泛，有机质类型以Ⅱ型为主，具有成熟高、脆性矿物丰富、物性较好、储渗空间相对较好等特点；采用地质类比法预测出涟源凹陷3个层位的页岩气总资源量为（0.223-0.460）×1012 m3；涟源凹陷的新化—冷水江一带是页岩气发育的最有利区。

涟源凹陷流体包裹体特征与天然气成藏

涟源凹陷属于典型的改造型盆地,是湘中坳陷最有利的含油气凹陷之一。应用流体包裹体分析技术,并结合盆地构造演化和圈闭发育史、烃源岩主要生、排烃史,对改造型盆地涟源凹陷主要目的层石炭系储层中流体包裹体特征及气藏形成时间和期次进行了分析。结果表明,研究区存在两种类型流体包裹体,第一类为单一液相或气/液比小于15%的气液两相盐水包裹体,第二类为气液两相含烃盐水包裹体,单一液相包裹体大小一般3～4μm,其它包裹体大小一般1～7μm;流体包裹体特征反映出该区气藏成藏期有两期,即第一期天然气注入时温度120.8～126.2℃,对应成藏时间为早三叠世,第二期天然气注入时温度154.4～169.7℃,对应成藏时间为晚三叠世,其中主要成藏期为晚三叠世。

湘中涟源凹陷石炭系测水组页岩气保存条件

湘中涟源凹陷地区经历了多期构造运动,构造样式复杂,以往的勘探实践发现凹陷内不同地区泥页岩含气性差异较大,因此保存条件成为制约该区页岩气富集高产与有利区优选的重要因素。以该区石炭系测水组泥页岩层系为研究对象,从埋藏深度、构造作用、盖层条件、地层流体特征及气体组分等方面对页岩气的保存条件进行了分析。结果表明,凹陷中部褶皱带的向斜区泥页岩埋藏深、构造环境相对稳定、断层发育程度低、盖层封闭性强、受地表水改造程度低,是页岩气聚集、保存的有利区;而背斜构造区与东、西部构造带泥页岩埋深不稳定,抬升剥蚀严重,断层发育,盖层封闭性差甚至缺失,与地表水交替程度高,已形成的气藏多被破坏。综合研究认为,中部构造带内车田江向斜中心、南翼地区和桥头河向斜中心地区页岩气保存条件最好,具有形成优质页岩气藏的潜力,为涟源凹陷页岩气勘探的重要区域,且测水组纵向上以第3套煤层之下的泥页岩段含气性较好,为重要勘探层段。

湖南涟源凹陷构造演化与油气成藏研究

涟源凹陷经历了 2个主要构造演化阶段 :晚古生代海相碳酸盐岩夹碎屑岩盖层建造和中生代陆相沉积 ,现今的逆掩冲断构造样式和构造格局基本定型于燕山期。油气藏的形成经历了早、晚两期 ,早期形成于印支运动主幕 ,燕山运动主幕遭到破坏 ,部分经重新分配后形成次生气藏 ;晚期形成于燕山运动主幕以后 ,属原生油气藏。涟源凹陷中部褶断带的紧闭背斜是寻找次生气藏的首选区域 ,而宽缓向斜中的隐伏隆起则是寻找晚期原生油气藏的靶区。

涟源凹陷龙潭组页岩气储层特征分析

通过总有机碳、热解分析、镜质体反射率等试验测定,结合岩心观察、镜下观察、扫描电镜、压汞试验及低温氮吸附试验等多种方法,从宏观裂隙、微观裂隙、微观孔隙3种尺度,定性、半定量、定量3种层次研究了涟源凹陷龙潭组泥页岩的孔裂隙发育特征及储集性能。研究结果表明:研究区龙潭组下段有效烃源岩的分布主要集中在涟源-双峰地区,由东向西逐渐减薄;干酪根主要为Ⅱ1型(腐殖-腐泥型);镜质体反射率普遍较高,处于高成熟阶段;泥页岩节理和孔裂隙较为发育,黏土矿物含量较高,吸附能力较强。

湘中坳陷涟源凹陷湘页1井大隆组页岩气地质特征

为评价湘中坳陷涟源凹陷二叠系大隆组页岩气成藏地质条件,部署实施了该区首口以大隆组为目的层的页岩气参数井——湘页1井。充分利用湘页1井钻井、岩心、测井及分析测试资料,开展大隆组岩石矿物组成特征、沉积特征、有机地球化学特征、储集物性特征、含气性等地质条件分析。研究结果表明:湘页1井大隆组页岩形成于缺氧的较深水台盆相沉积环境,有利于页岩发育和有机质保存,优质页岩厚度大(TOC大于2%的页岩厚92.8m)、有机质丰度高(TOC为0.41%~10.47%,平均为3.91%)、热演化程度适中(R_(o)为1.50%~1.72%,平均为1.58%),微观孔隙结构以中孔和大孔为主,微裂缝发育,页岩脆性指数高,两向水平主应力差值小,有利于压裂形成复杂网络裂缝,具备形成页岩气藏的基本地质条件;保存条件是影响页岩含气性的关键因素,湘页1井大隆组页岩进入生烃期以后,经历了3期明显的构造抬升剥蚀,以致现今埋藏浅,距离剥蚀区近,向斜构造页岩气易横向逸散,同时腐殖型干酪根产烃率相对较低也影响其含气性。构造形态宽缓、埋深较大、远离剥蚀区、翼部发育反向逆断层有利于残留向斜型页岩气富集。

试论湖南涟源凹陷中新生代构造应力场

本文依据实测的构造要素和盆地分析,恢复了涟源凹陷中生代以来六期不同体制的构造应力场,讨论了该区构造应力场与盖层构造形成和发展的关系。印支期以北西-南东向挤压为主,奠定了盖层构造基本格架;燕山-喜山期北西-南东向伸展与挤压交替进行,使盖层构造复杂化。

湘中地区涟源凹陷石炭系测水组泥页岩储层特征

石炭系测水组是涟源凹陷重要的页岩气勘探层位，针对页岩气藏自生自储、低孔低渗的特征，进行测水组泥页岩储层特征研究是该区页岩气勘探与开发的关键问题。本文基于野外露头、钻探井及样品实验测试数据等资料，对测水组泥页岩储层分布、矿物组成、物性、含气性等特征进行了细致分析。测水组泥页岩在凹陷中部褶皱带厚度最大、埋深适合; 泥页岩中脆性矿物含量超过70% ，有利于天然裂缝的发育与后期的压裂改造。泥页岩内微孔隙与裂缝较为发育，孔径分布范围3.71~19.07 nm ，以介孔为主，具有较大的孔比表面积，孔径与总孔隙体积随埋深增加呈减小趋势。储层孔隙度为1.0% ~ 6.2% ，平均为3.5%，渗透率变化较大，受裂缝发育程度的影响，为典型的低孔低渗非均质储层。受埋深较浅的影响，样品整体含气量较低，分布在0.16-0.49m3/t，但等温吸附测试的吸附气量远大于解析气量，表明在合适的埋深下测水组仍具有较好的储气能力。综合评价认为，涟源凹陷测水组泥页岩具有形成优质页岩气储层的潜力。

湖南涟源凹陷下石炭统测水组泥页岩矿物组分与脆性特征研究

应用X射线衍射(XRD)分析技术对湖南涟源凹陷石炭系测水组泥页岩进行矿物组成与脆性特征研究。结果表明,涟源凹陷石炭系测水组泥页岩中矿物成分复杂,石英含量最高,平均72.61%,粘土矿物含量次之,平均19.46%,含有少量的长石、白云石、黄铁矿和方解石,平均质量分数分别为4.02%,4.75%,2.01%和1.66%。总体来说,该地区石炭系测水组页岩的矿物组成特征与北美woodforth页岩比较相似。涟源凹陷测水组页岩中脆性矿物丰富、含量高,脆性指数平均0.8。研究表明涟源凹陷测水组泥页岩整体上具有良好的脆性特征,有利于该区页岩气的压裂改造。

湘中涟源凹陷中二叠统小江边组页岩气勘探前景分析

对湘中涟源凹陷中二叠统小江边组页岩气有利层位进行了地球化学、物性特征分析，结合地质保存条件对小江边组含气页岩层进行综合解析。主要物化指数:TOC介于0.61% ?3.98%之间，平均值为1.64% ;Ro值范围为1.61%?2.31%，均值为1.88%; 有机质类型为I 型、II 1型，具有良好的生油生气潜力；脆性矿物含量60% ?86%，脆性矿物含量较高；其有效孔隙度为2.81% ?4.11%，渗透率为0.00267?0.00299m D ;厚度主要范围为4 0 ?130 m 。小江边组具一定的埋深，主要分布于中部构造带宽缓向斜中，具有较好的页岩气开发前景。

湖南涟源凹陷中、上泥盆统烃源岩综合评价

涟源凹陷中、上泥盆统烃源岩厚度一般在500m以上,厚度大,分布广。根据野外露头烃源岩的观察研究,结合井下样品的室内测试分析结果,从烃源岩的分布、类型和有机质的类型、丰度、成熟度等方面对涟源凹陷中、上泥盆统烃源岩进行了综合评价。结果表明,涟源凹陷烃源岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅰ、Ⅱ型为主;涟源凹陷内有机质总体热演化程度较高,但不同的层段或地区热演化程度不同;中、上泥盆统有机质处于以甲烷气为主的过成熟阶段。

湘中涟源凹陷镜质体反射率与地层剥蚀厚度恢复

为了计算涟源凹陷的剥蚀量,恢复其构造演化,采用了涟源凹陷各地层平均镜质体反射率和刘家塘组的Ro值分析了涟源凹陷的平面展布。结果表明,涟源凹陷在中晚泥盆世的沉降速度最快;晚泥盆世-石炭纪沉降速度相对减慢;在二叠纪-三叠纪沉降速度进一步减慢;在早三叠世晚期涟源凹陷发生了大面积的抬升,并伴随有东南-西北向的强烈挤压,出现角度不整合;晚三叠世时地层重新开始沉积。区内地层是不均匀抬升,凹陷边缘较凹陷内部抬升量大;在凹陷内部,背斜区地层破坏极为严重。

湖南涟源凹陷构造解析

通过野外地质露头调查、绘制剖面图以及航磁资料分析等一系列方法,按不同的构造特点将涟源凹陷分为西部、中部、东部三个构造亚带。西部构造带主要是一系列断面倾向南东的逆冲推覆构造;中部构造带主要构造要素是双冲式断裂系统和隔档式褶皱组合;东部构造带主要构造要素是断面倾向北西的叠瓦状逆冲断裂带。结合各个构造带的构造特征,进一步分析了其构造的形成机理,总结出了涟源凹陷的构造应力发展史。

涟源凹陷古地温场特征及其与构造的关系

本文利用镜质体巨射率及包体测温的方法，恢复了涟源凹陷古地温场特征。本区古地温场明显高于正常地温场，其热源是由沿壳内低速低阻层大规模拆离滑脱产生的。本区基屈构造及盖层构造对古地温场的分布具有明显的影响。

湘中涟源凹陷含气碳酸盐岩的AVO正演模拟

AVO正演模拟研究是采用AVO方法进行烃类检测的基础。研究了含气碳酸盐岩储层的地震反射振幅随炮检距的变化关系和各种AVO属性参数的特征,为以后应用AVO技术检测碳酸盐岩的含气性提供指导作用。

涟源凹陷上二叠统大隆组泥页岩裂缝方解石脉体流体包裹体特征及其启示

针对湘中涟源凹陷上二叠统大隆组黑色泥页岩中油气特征及微观保存条件,选择涟源凹陷XY1井大隆组泥页岩中高角度裂缝方解石脉体,开展了脉体岩相学和阴极发光观察、脉体盐水包裹体和烃类包裹体特征及温压研究,结合泥页岩有机质成熟度及油气生成阶段分析和埋藏-热演化-构造抬升史模拟,确定了裂缝脉体形成时期和深度,讨论了泥页岩油气微观保存条件。研究表明:大隆组泥页岩有机质成熟度R_o为1.2%~1.3%,原始有机质中发育有机孔,泥页岩孔隙内液态油中很少发育有机孔;裂缝方解石脉体由早晚两期形成,边界清晰;早期脉体中发育大量蓝白色荧光的液相烃包裹体和气-液两相烃包裹体,发微弱荧光的气相烃包裹体和不发荧光的甲烷包裹体,盐水包裹体均一温度主要介于93~138℃间,对应古埋深为2 000~3 000 m;晚期脉体中包裹体发育程度差,仅零星见烃类包裹体,盐水包裹体均一温度主要介于50~62℃间,对应古埋深为900~1 100 m;依据早期裂缝方解石脉体中甲烷包裹体激光拉曼参数和甲烷体系状态方程估算甲烷包裹体捕获压力为28.92~41.47 MPa,相应古压力系数为1.10~1.57。根据早晚两期裂缝方解石脉体中气-液两相盐水包裹体和烃类包裹体的发育程度以及捕获温压信息推断,在燕山-喜山期大幅度构造抬升和地层剥蚀过程中,泥页岩中多期裂缝形成和开启以及成脉古流体活动,对大隆组泥页岩中滞留油气的微观保存条件产生了一定程度的不利影响。

湘中涟源凹陷下石炭统天鹅坪组页岩气成藏条件及主控因素

下石炭统天鹅坪组页岩是湘中地区页岩气勘探的新层系。基于野外地质调查、页岩气钻井的样品采集和分析测试等对湘中涟源凹陷石炭系天鹅坪组泥页岩的发育特征、有机地球化学特征、储层特征和含气性等页岩气成藏地质条件进行了分析。结果表明:涟源凹陷石炭系天鹅坪组有机质丰度较高,w(TOC)分布在0.78%~2.84%之间,有机质类型以Ⅱ1型为主,有机质成熟度R o分布在1.48%~2.09%之间,处于高成熟演化阶段;泥页岩矿物成分以石英和黏土矿物为主,黏土矿物主要由伊蒙混层、伊利石和绿泥石组成;泥页岩有机质孔较发育,孔隙度平均为1.97%,渗透率平均为0.847×10^(-3)μm^(2),但大多小于0.1×10^(-3)μm^(2);湘新地4井天鹅坪组泥页岩含气量分布在1.64~4.29 m^(3)/t,平均2.69 m^(3)/t(不含残余气)。结合区域构造—沉积演化背景的分析表明,涟源凹陷下石炭统天鹅坪组页岩气成藏条件的主控因素为沉积环境、构造保存条件,其中深水陆棚相是页岩气有利相带,复杂构造背景下由对冲式构造样式形成的向斜对页岩气保存条件最为有利,是研究区页岩气勘探的“甜点区”。研究成果可以为该区后续油气勘探提供参考。

涟源凹陷泥盆纪佘田桥组沉积与地震相特征

涟源凹陷泥盆纪佘田桥组为台盆相间的海相沉积,盆地相为有利的页岩气富集区。目前对台盆相研究多依靠地质露头和少量测井资料,对台盆相地震相特征研究较少,从而制约着本区页岩气勘探进展。本文基于新采集的二维地震资料,从湘新地3井钻井岩心资料和测录井资料入手,通过对该井主要目的层的合成记录标定、目的层反射轴响应特征分析等工作,开展佘田桥组沉积相序划分及地震相特征分析。结果表明:泥盆纪佘田桥组台地相地震反射特征为不连续弱振幅杂乱-亚平行结构,盆地相地震反射特征为连续强振幅平行结构,并在此基础上利用地震相特征开展佘田桥组有利相区平面预测,明确了佘田桥组盆地相分布范围,为佘田桥组页岩气勘探提供部署依据。