湘中拗陷泥盆-石炭系海相泥页岩地球化学特征及等温吸附性能

利用湘中地区泥盆-石炭系野外剖面泥页岩有机地球化学参数及泥页岩等温吸附特征参数,评价页岩气富集的关键地质参数特征。海相泥页岩有机地球化学参数表明,其有机碳含量高,泥盆系泥页岩有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型,石炭系大塘阶测水段为Ⅱ1—Ⅲ型;泥盆—石炭系有机质的成熟度高,基本都达到高成熟—过成熟阶段。泥页岩等温吸附曲线表明,泥页岩吸附容量较大。这些参数表明,湘中拗陷页岩气的基础地质条件好,具备页岩气富集成藏的地化条件,泥盆系棋梓桥组、佘田桥组及石炭系大塘阶测水段3套海相泥页岩厚度大、分布范围广、有机质丰度高。

湘中拗陷海相页岩层系岩相古地理特征

湘中拗陷是一个以下古生界浅变质岩系为基底发展起来的晚古生代沉积拗陷区,发育有机质丰度高的海相页岩层系,具有形成页岩气藏的基本地质条件。以现代沉积学和层序地层学理论为指导,结合湘中拗陷区域构造背景,分析页岩层系沉积环境,恢复页岩层系的岩相古地理,确定富有机质页岩层系发育层段。湘中拗陷的泥页岩主要发育于下石炭统及中上泥盆统和上二叠统,分布在海侵体系域上部和高水位体系域下部,平面上多与凹槽台地相的发育和分布有关。最有利于泥页岩发育的主要沉积相带是台地海盆相和滨海(海湾)沼泽相。

湘中拗陷泥盆系棋梓桥组生物礁特征及沉积模式

鉴于生物礁内部因孔隙和孔洞非常发育而成为油气的有利富集场所,研究湘中拗陷棋梓桥组层礁、边缘礁和丘礁3种类型生物礁的发育特征及分布规律,分析生物礁在海侵体系域和高位体系域的发育特点,识别出3种生物礁沉积层序类型,总结湘中拗陷生物礁的沉积模式.研究结果表明,不同类型生物礁的发育与海平面的变化和基底的形态有密切的关系,可作为识别海平面变化的可靠标志;生物礁作为有利的油气储集带,可作为湘中拗陷下步油气勘探的主攻目标.

湘中、湘东南拗陷泥页岩层系岩相古地理特征

综合运用现代沉积学及地层学理论,结合湘中拗陷和湘东南拗陷构造演化背景,分析中泥盆统至上二叠统泥页岩层系沉积环境,恢复湘中、湘东南拗陷泥页岩层系岩相古地理,指示泥页岩发育的有利区带。研究结果表明,台盆相与滨海沼泽相是湘中、湘东南拗陷最有利于泥页岩沉积的相带。湘中拗陷内重要的泥页岩层系棋梓桥组、佘田桥组主要沉积于台地海盆中,分布于海侵体系域上部与高水位体系域下部,沉积中心位于涟源凹陷和邵阳凹陷中部的凹槽台地相区。湘东南拗陷内重要的泥页岩层龙潭组、大隆组则主要形成于滨海沼泽环境中,分布于海退体系域,沉积中心位于桂阳-耒阳一线。

湘中-湘东南拗陷泥页岩层系沉积模式及储层特征

中扬子地区湘中、湘东南拗陷泥盆系-二叠系主要发育4套泥页岩层系,其中泥盆系佘田桥组与棋梓桥组泥页岩主要发育于海相台盆内,二叠系龙潭组、石炭系测水组泥页岩则主要发育于海陆交互环境中的滨海-沼泽相内。利用X射线衍射技术、扫描电镜技术、等温吸附技术,并结合区域沉积背景,对湘中、湘东南拗陷页岩层系储层特征进行了全面的分析研究。结果表明,湘中、湘东南拗陷泥页岩层系的岩石矿物成分中石英、碳酸盐矿物、黏土矿物的平均质量分数分别为29.4%、21.2%和44.6%。孔隙类型中既包括连通性较好的格架孔、有机质孔、生物体腔孔等,也包括连通性较差的溶蚀孔。整体孔喉关系较好。湘中地区吸附气量Langmuir体积平均为1.72cm3/g;湘东南地区吸附气量Langmuir体积平均为1.775cm3/g。对比美国Barnett页岩储层特征,认为湘中、湘东南地区泥页岩层系具有良好的储层特征及含气性,具有较高的勘探开发潜力。

湘中、湘东南拗陷泥页岩层系储层特征

为了有效地开展湘中拗陷和湘东南拗陷海相、海陆过渡相的高成熟度富有机质泥页岩储层特征研究,作者利用泥页岩黏土矿物X射线衍射、场发射环境电镜扫描、薄片鉴定、比表面积测试等方法,证实了该区泥页岩的主要矿物组分为石英、黏土矿物及碳酸盐矿物。其中脆性矿物的质量分数达57%,岩石类型以深灰色泥岩、灰黑色页岩、深灰色灰质泥岩为主。泥页岩储层主要储集空间类型为格架孔、溶蚀孔、有机质孔、生物体腔孔和微裂缝等,孔喉分选较好,有利于页岩气在其中渗流。总体上认为湘中拗陷和湘东南拗陷上古生界泥页岩层系具有良好的页岩气储集条件。

湘中地区页岩气勘探潜力与地化特征评价

湘中拗陷为中扬子地台页岩气研究的重点区域,通过野外露头、有机地球化学及钻井资料,分析该区泥盆—二叠系页岩气资源勘探远景。研究表明,湘中拗陷页岩主要以中泥盆统棋子桥组、上泥盆统佘田桥组、下石炭统大塘阶测水段、二叠系上统龙潭组和大隆组为主。该5套泥质岩及页岩有机碳含量高,有机质类型好,热演化程度高,基本达到成熟—过成熟阶段,是有效页岩气气源岩。同时,该区早古生代沉积环境和后期热演化、构造改造等与美国东部页岩气盆地相似,据此可推断湘中拗陷页岩气勘探潜力较大。

构造活动对雪峰山邻区海相油气分布的控制

在厘定雪峰山活动带大地构造属性的基础上,据湘鄂西地区和湘中地区原始油气地质条件及后期破坏、次生成藏特点,探讨了显生宙以来雪峰山活动带对邻区海相油气分布的构造控制。研究表明:加里东运动和燕山运动是雪峰山地区最强烈的两期陆内造山事件,构造变形的区域不均一性导致两侧邻区海相油气地质特征和分布各异。湘鄂西地区下组合震旦系—志留系烃源岩均已高过成熟,以干气为主,主要聚集在复向斜内封堵条件好的构造–岩性复合型圈闭内;而湘中地区海相油气赋存在上组合内,烃源岩处于成熟—过成熟阶段,龙潭组煤系盖层以下古背斜及相邻向斜内的次级背斜对油气聚集较为有利。