四川广元羊木-岩洞地区震旦纪-寒武纪界线地层序列及构造-沉积演化

绵阳-长宁拉张槽的形成机制及时间尚存在巨大争议,严重制约了灯影组油气勘探的部署。为更好地对拉张槽深水地层提供时代约束,深化拉张槽构造-沉积演化认识,基于露头描述、薄片观察、碳同位素测试,对广元地区4个露头剖面开展综合地层对比和沉积环境分析。岩石学及碳同位素特征表明,研究区实测4条野外露头剖面从下到上可划分为4个岩性段(Ⅰ~Ⅳ):岩性段Ⅰ为薄层泥质灰岩夹泥质白云岩条带,对应陡山沱组三段Shuram-Wonoka负偏段地层;岩性段Ⅱ以黑色页岩为代表,可对比陡山沱组四段;岩性段Ⅲ为块状白云岩-硅质岩序列,属于灯影组同期地层;岩性段Ⅳ以薄板状硅质岩为特征,相当于麦地坪组。其中,灯影组二段早期—麦地坪期,研究区从块状白云岩逐步过渡为薄板状硅质岩,见垮塌体及滑塌揉皱,指示台地转换为斜坡-盆地沉积环境。这种加深的沉积趋势与中上扬子台地相区变浅至暴露的过程完全相反,指示断裂活动影响下快速沉降的过程。

川南长宁地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气储层低电阻率响应特征及主控因素

以川南长宁地区NX22井五峰组—龙马溪组低电阻率页岩气储层为例,利用岩心矿物组分、扫描电镜、总有机碳(TOC)含量、含水饱和度测试及测井曲线等资料,确立了低电阻率页岩气储层岩石体积物理模型,采用随机法构建了三维数字岩心模型,进而利用有限元数值模拟方法模拟计算各矿物组分含量、含水饱和度及有机质石墨化的电阻率响应特征,并分析其主控因素。研究结果表明:(1)长宁地区五峰组—龙马溪组低电阻率页岩气储层岩石体积物理模型由骨架(石英、长石、方解石和白云石等)、黏土矿物、黄铁矿、未石墨化有机质以及石墨化有机质、孔隙6个部分组成。(2)三维数字岩心模型的长、宽、高分别为100×100×100像素,融入了上述物理模型中的6个部分,并采用不同的颜色对导电组分进行标识,可以显示不同方向上的切片,表征低电阻率页岩气储层的组分特性。(3)黏土矿物含量、黄铁矿含量、含水饱和度以及有机质石墨化程度等4个参数增大都会造成页岩气储层的电阻率下降,而有机质的高石墨化程度(25%)和高含水饱和度(88.0%)使页岩气储层的电阻率从正常电阻率(大于15Ω·m)降到低阻甚至超低阻(小于5Ω·m),是导致研究区页岩气储层超低阻响应的2个核心因素。

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。

基于粒子群算法的四川长宁地区印支构造界面反演

为减少密度界面重力反演的非唯一性,文中对经典粒子群算法的初值模型和参数设定进行优化,并通过理论模型验证其有效性。基于该改进算法,采用长宁科考的多条实测重力剖面数据反演计算了长宁地区印支密度界面的深度,并结合界面起伏形态分析该地区的构造特征及其与地震的关系。研究结果表明,经优化的粒子群算法全局搜寻最优解的性能稳定,深度误差更小。对长宁地区印支密度界面的反演显示,该界面总体呈现中间隆起、四周凹陷的特征,深度介于0.3~3.3km,与前人的结果基本一致,文中所得结果的细节更精细。研究区东侧界面的凹陷程度显著大于西侧,界面隆起部分对应长宁-双河复式大背斜,深度介于0.3~1.9km,背斜核部受到构造运动的抬升侵蚀作用导致古老地层出露地表。大背斜北翼处的界面较南翼陡峻,呈条带状分布的北翼浅层地震发震位置与界面起伏具有高相关性,地震多发生在印支界面剧烈起伏处;呈团状分布的南翼浅层地震发震位置处的印支界面存在明显凹陷。文中的反演结果为该地区地震构造环境研究提供了基础信息,也是后续多层密度界面模型的重要参考。

长宁页岩气小井眼水平井钻井技术分析及发展探讨

页岩油气资源的规模效益开发是我国能源安全的重要保障,创新页岩气开发工艺方法是降本增效的主要途径。小井眼水平井钻井技术具有机械钻速高、钻井周期短、成本低、安全可靠等优点,具有良好的应用前景,受到越来越多的关注与重视,特别是适配小井眼水平井钻井工具及工艺的大力研发,极大推动了小井眼水平井技术的发展。通过回顾小井眼技术的发展概况,分析了国内外小井眼水平井的技术现状,阐释了环空水力学、携岩效率、配套工艺工具等小井眼水平井关键技术研究;开展了长宁气区小井眼水平井钻井方案可行性分析,优化了小井眼水平井井身结构、长水平段钻井液性能、固井下套管工艺等工程设计,优选配套提速工具,强化钻井参数;初步测算了钻井液材料、岩屑处置、固井材料等消耗成本。研究结果表明,小井眼水平井单井成本可节约150万~200万元,极大降低了工程成本,实现钻井提质增效。

四川长宁地区五峰组—龙马溪组构造演化特征

长宁地区位于川南和川西南的交界部位,其地表构造行迹展布方向较为复杂,北西向、北东向及东西向褶皱构造共生,明显受多个区域应力场控制多方向、多期次断裂体系互相叠加影响的整体构造特征,先后经历了加里东期、印支期、燕山期及喜山期等构造事件的非同轴叠加改造。研究表明长宁地区受北东向多期次叠加应力场及喜山晚期北西向应力场控制,造成北西向基底卷入式及北东向滑脱派生的构造带发育,形成以断层传播褶皱为主要特征的构造变形样式。

综合物探方法在隐伏岩溶区的应用分析——以长宁页岩气区块宁2019H18钻井平台为例

岩溶塌陷具有隐蔽性和突发性,是碳酸盐岩地区工程建设过程中常见的不良地质问题。长宁地区岩溶发育广泛,其页岩气开发利用受困于岩溶塌陷危害,综合运用微动、高精度重力、瞬态面波和等值反磁通多项物探方法,调查长宁页岩气区块宁2019H18钻井平台下伏地质体特征,查明土洞和溶洞的发育状况,结合钻孔数据进行验证,主要成果包括:(1)微重力探测呈现重力值南东高、北西低,重力场响应特征表明该场地南东放向基岩密度较大且完整,而场地NE向基岩密度低;(2)微动剖面响应结果与微重力成果对应较好,场地速度结构南东高、北西低,岩石的波速与密度呈正相关;(3)进一步查明了场地下方软弱岩层的分布范围,场地SN向基岩完整性好,场地NW向存在着一条裂隙带,裂隙带内充填较为破碎松软的全风化砂岩,其承载力较低。通过物探三维可视化成果,可以为下一步场地建设指明方向,为类似工程案例提供科学依据。

四川长宁地区页岩气水平井压后返排潜力评估

目前,页岩气压后返排闷井时间与油嘴制度主要依靠经验来确定,缺乏科学和系统的理论依据。为了实现页岩气的效益开发,选取长宁地区五峰组-龙马溪组页岩气藏H36平台9口已开发的水平井进行分析,对3口控压返排井进行压后返排优化模型评估。结果表明:实际与理论的返排结果在闷井时间及油嘴制度方面存在差异,最终可采储量存在5%~10%的潜力提升空间,建议采用返排优化模型来确定合理闷井时间以及油嘴制度,从而提高单井阶段最终可采储量及平台井整体开发效果。

四川盆地长宁地区志留系页岩气碳同位素组成

为了研究四川盆地长宁地区志留系龙马溪组页岩气碳同位素组成特征,以及该区过成熟页岩气碳同位素组成倒转成因,对长宁地区15个页岩气样的地球化学特征进行综合分析。通过测试烷烃气组分和碳同位素组成,结合四川盆地涪陵和威远地区龙马溪组页岩气碳同位素组成研究,长宁地区龙马溪组页岩气CH4含量为97.11%~99.45%,湿度平均为0.49%,δ13C1值异常重,平均可达-28.2‰,δ13C2平均为-33.2‰,气源母质为腐泥型,属于油型干气。随热演化程度增加,页岩气湿度逐渐降低,甲烷碳同位素组成整体变重,乙烷和丙烷碳同位素组成会发生反转,但长宁地区过成熟页岩气的乙烷和丙烷碳同位素组成处于反转后阶段,不会持续变重。综上,长宁地区页岩气甲烷碳同位素组成的重异常、碳同位素（δ13C1〉δ13C2〉δ13C3）的完全倒转现象,主要由过成熟阶段的二次裂解效应及乙烷瑞利分馏条件下与水、含铁金属发生反应等次生作用所导致,高地温条件也是重要影响因素之一。

四川盆地震旦纪—早寒武世克拉通内裂陷地质特征

随着四川盆地震旦系—寒武系天然气勘探取得重大突破,地质认识也有了新的变化,其中之一就是在川中高石梯一磨溪地区西侧发现了一个近南北向展布的负向构造带,但对其构造性质、边界特征与展布范围、沉积充填特征、形成时期与演化等方面的认识还存在着较多分歧。由于该负向构造带与安岳震旦系寒武系特大型气田的形成关系十分密切,因此有必要对其进行深入研究。通过分析该区震旦系—寒武系钻井资料和野外剖面观察,利用27 000 km二维地震资料和最新钻井资料(高石17井),结合该盆地区域构造背景,研究了绵竹—长宁克拉通内裂陷边界与展布、地层沉积特征和演化过程。结果表明:①该裂陷总体呈南北向展布,裂陷东边界陡,相对稳定发育,裂陷西边界缓且不同时期发育位置不同;②震旦纪灯二期末该裂陷表现为近似对称的坳陷形态特征,分布面积为3×10~4 km^2;③灯四期末其又表现为受裂陷东边界断层控制的东陡西缓的断陷形态特征,分布范围达8×10~4 km^2;④该裂陷演化分为震旦纪灯一期一灯二期坳陷雏形形成、灯三期—灯四期裂陷形成发育、早寒武世麦地坪期—筇竹寺期裂陷充填与沉降、早寒武世沧浪铺期—龙王庙期裂陷萎缩与消亡等4个阶段。结论认为:该裂陷两侧震旦系—寒武系天然气成藏条件优越,是该区今后的主要勘探方向。

四川盆地长宁示范区龙马溪组页岩岩石力学特性及脆性评价

页岩的岩石力学特性对页岩气开发效果具有重要影响,因此以四川盆地长宁示范区志留系龙马溪组泥页岩层段为研究对象,分析其力学与脆性特性。采用矿物组分分析、地球物理测井分析和实验室力学实测相结合的方法,比较了龙马溪组龙一段和龙二段的脆性矿物含量、泊松比、杨氏模量、岩石脆性、三轴压力等力学特性。结果表明:龙二段比龙一段具有更高的脆性矿物含量,龙一段的泊松比明显高于龙二段,利用纵横波时差比可以反映泊松比的变化,纵横波时差关系图的斜率与泊松比具有相反的变化趋势。龙一段样品的杨氏模量低于龙二段样品,通过杨氏模量和泊松比关系图发现龙一段与龙二段发生分离,龙二段页岩段的脆性指数大于0.5,应力、应变曲线的负坡较陡。综合评价分析表明:龙二段具有较低的泊松比、纵横波时差比和较高的杨氏模量,龙一段比龙二段更易变形。因此龙二段脆性优于龙一段脆性,有利于后期的压裂改造。

长宁窗地震与四川及邻区M≥5.5地震的对应关系

系统分析了自1970年7月四川区域地震台网有记录以来长宁窗发生的M L≥3.5地震及其与四川及邻区M≥5.5中—强地震的对应关系。结果显示,根据一定的预报规则,长宁窗地震可作为判定四川及邻区是否发生M≥5.5地震的中期预测指标,该指标对四川地区M≥6地震预测效果最好。

中国页岩气特征、挑战及前景(一)

基于近年中国富有机质页岩沉积模式、页岩储集层表征等方面取得的研究进展,分析页岩气富集高产主控因素。研究落实了上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组笔石带发育序列时空对比依据,提出缓慢沉降的稳定海盆、高海平面、半封闭水体和低沉积速率是海相富有机质页岩重要沉积模式,确定晚奥陶世—早志留世早期持续发育的大型深水陆棚沉积环境有利于黑色页岩发育,优质页岩厚20~80 m、TOC值为2.0%~8.4%。对比分析焦石坝、长宁、威远3大页岩气田,指出规模储集层主要受富生物硅质与钙质页岩、适中热演化程度、高基质孔隙与丰富的裂缝控制。五峰组—龙马溪组总孔隙度为3.0%~8.4%、渗透率为0.000 2×10-3~0.500 0×10-3μm2,基质孔隙体积及其构成区域稳定,裂缝孔隙发育特征在不同构造区、同一构造的不同井区和不同层段差异较大。筇竹寺组受有机质炭化、黏土矿物结晶度高和生物碎屑粒内孔后期充填等因素影响,物性普遍较差,总孔隙度为1.5%~2.9%、渗透率为0.001′10-3~0.010′10-3μm2。明确了页岩气富集高产受沉积环境、热演化程度、孔缝发育程度、构造保存等＂四大因素＂控制,且特殊性在于高演化（Ro值：2.0%~3.5%）、超高压（压力系数：1.3~2.1）,从而建立了＂构造型甜点＂和＂连续型甜点区＂两种页岩气富集模式。

昌宁—孟连带洋脊、洋岛型火山岩研究

在系统总结前人工作的基础上 ,结合自己的研究 ,建立了三江地区昌宁—孟连带晚古生代火山岩层序 ;对比了洋脊型火山岩与洋岛型火山岩在岩石组合、岩石化学及地球化学等方面的显著差别 。

利用测井信息计算页岩有机质丰度——以川南长宁地区龙马溪组为例

充足的有机质是油气生成的物质基础,有机质丰度决定了烃源岩的生烃潜力,因此获取页岩有机质丰度对指导页岩气的勘探开发具有重要作用。在选取川南长宁地区龙马溪组下段泥、页岩作为研究对象的同时,利用总有机碳含量作为有机质丰度评价指标,对泥、页岩样品化验得出的有机碳含量和对应深度的测井数据进行拟合,得出总有机碳含量的计算公式,并依据不同测井响应参数的选取,总结出3种测井计算方法,相应地回归出3个计算公式,在研究区对计算结果进行验证和误差分析。结果表明:Δlg R-密度法和密度-铀多元回归法得出的有机碳含量与样品实测的有机碳含量符合程度较高;单井纵向上表现出龙马溪组有机碳含量在下段底部附近较高,具有由底部向上逐渐降低的趋势;密度-铀多元回归公式计算的误差最小,表现出较强的适用性,可在长宁地区推广应用。

四川长宁地区页岩储层天然裂缝发育特征及研究意义

页岩气是非常规天然气的一种,具有极低的孔隙度和基质渗透率,在勘探开发过程中势必要进行天然裂缝研究和评价。通过对长宁地区大量野外露头及岩心的观测统计,采用了页岩天然裂缝的地质成因、力学性质和形态特征相结合的页岩裂缝分类方案,将该区天然裂缝划分为构造裂缝、成岩裂缝和异常高压裂缝三类,其中构造裂缝进一步依据形态及力学性质划分为穿层剪切缝、层内扩张缝和顺层滑脱缝;成岩裂缝进一步依据形态特征划分为层理缝和收缩缝。本文论述了分类方案的合理性,并分别阐述了页岩中各天然裂缝类型的特征。在此基础上,总结了页岩天然裂缝研究对页岩气勘探开发的作用及意义。层内扩张缝和页理缝影响页岩气的富集,而穿层剪切缝和顺层滑脱缝则在不同地质背景中影响页岩气的保存。

页岩气井网井距优化

基于页岩气一井一藏及工厂化作业的开发特点,一次性部署开发井是区块效益开发的关键,故合理的井网井距对于提高页岩气采收率具有重要的意义。为此,以国家级页岩气开发示范区长宁区块为例,以单井动态分析结果为依据,以"多井平台"数值模拟为分析手段,建立以基质接触面积、缝间干扰、井间干扰、裂缝—基质流入流出4种关系为核心的井网井距优化设计方法,并论证井网井距优化流程:(1)通过干扰测试分析和施工参数类比,定性判断井距范围;(2)建立以支撑剂总体积为约束的裂缝参数优化模型,形成页岩气开发井距理论分析方法,定量评价以簇为单元的主裂缝长度、间距、条数、导流能力以及裂缝穿透比,确定最优井距;(3)通过网格指数加密精细数值模拟,初步论证了下志留统龙马溪组一段采用"W"形的上下两层交错水平井部署的立体开发效果。结果表明:天然裂缝是影响井距优化的关键因素,长宁示范区天然裂缝不发育,现有压裂规模下采用300 m井距、采用"W"形的上下两套水平井部署立体开发,页岩气采收率可提高15%以上。

基于新视角的震害分析——以四川长宁6.0级地震为例

四川长宁6.0级地震发生后,作者第一时间前往地震现场,获得第一手震害资料。基于"散、脆、偏、单"评估法,对当地建筑物震害特点和成灾机理进行深入剖析,并提出整治措施。实际震害显示,当前我国城乡建筑亟待解决的问题是"散"和"脆";学校建筑和底商结构在此次地震中仍表现出诸多抗震不利问题,集中体现在因填充墙布置不合理导致的"偏";高层建筑主体结构虽在地震后保存完好,但填充墙破坏较重,修缮费用较高。震害调查结果警醒行业人员需围绕实际震害特点精准发力,优化结构概念设计,全面提升抗震能力,推动韧性城乡建设。

水化作用下页岩微观孔隙结构的动态表征——以四川盆地长宁地区龙马溪组页岩为例

为了研究真实压裂环境下水化作用对页岩孔隙结构的影响,选取四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组页岩样品,在90℃储层温度下开展了页岩压裂液自吸及水化实验;采用扫描电镜、低温N2吸附、高压压汞、CT扫描等实验手段,对比了水化0 d、5 d、10 d、20 d时页岩样品颗粒形态、孔径、比表面积等孔隙结构参数的宏观演变过程,并且对页岩孔隙结构变化的原因进行了剖析;开展单黏土矿物(蒙脱石、伊利石)水化实验,对比单黏土矿物的水化特征,进而从机理上研究了水化对页岩微观结构的影响。研究结果表明:①黏土矿物水化可以促进页岩层理面间微裂缝的产生,由于水化诱导裂缝尺度较小,分布较为密集,微观上能局部相互连通,从而对页岩储层物性有明显的改善作用;②随水化时间延长,微裂缝由延伸扩展到趋于闭合,孔隙体积先增大后减小,并在水化5 d时达到最大值;③黏土矿物水化膨胀相对于水化应力变化的滞后性是导致页岩微观结构变化的主要原因,并且伊利石的水化膨胀体积小于蒙脱石;④无机阳离子可以抑制黏土矿物水化,K+、Na+、Ca2+的抑制效果依次变差。结论认为,水化作用可以提高页岩储层的渗透率,研究区龙马溪组页岩储层压裂后的合理焖井时间推荐为5 d,而对于蒙脱石含量较高的页岩气储层则可以适当延长焖井时间。

四川盆地页岩气水平井高产的地质主控因素

四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区目前已转入大规模开发阶段,在考虑同等工程技术因素的前提下,寻找影响该区页岩气水平井高产的主控地质因素便成了研究的重点。为此,从分析该示范区目的层下志留统龙马溪组的沉积背景入手,结合区内三维地震资料、取心井地质及测井资料,开展水平井小层划分与对比,筛选影响页岩气井产能的储层关键参数,进行储层分类综合评价。结果表明,Ⅰ类储层钻遇率的高低直接影响着气井高产与否,具体到长宁—威远示范区的海相页岩气藏而言,靶体位置及龙一_1~1小层钻遇长度是决定气井是否高产的主控地质因素。基于上述研究成果,提出了该区页岩气高产水平井的地质模式,有效地指导了钻井作业,提高了页岩气水平井的产量,推动了页岩气规模效益开发。