彭水地区五峰-龙马溪组页岩热演化史及生烃史研究——以PY1井为例

渝东彭水地区常压页岩气压力演化与富集保存高键;李慧莉;何治亮;李双建;刘光祥;袁玉松;李英强;李天义;何生【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2022(42)8【摘要】页岩气勘探开发实践证实,页岩气地层压力参数对于评价页岩含气性和产能具有重要的判识意义。

为了研究四川盆地渝东彭水地区常压页岩气的形成与演化,利用流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱技术、盆地模拟和甲烷体系状态方程等恢复了该区PY1井上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩燕山—喜马拉雅期构造抬升中的压力演化和含气量演化过程,深化了对常压页岩气形成与演化过程的认识。

研究结果表明:(1) PY1井五峰组—龙马溪组页岩脉体甲烷包裹体捕获古温压结合页岩埋藏史—热演化史重建揭示构造抬升至距今约124 Ma,页岩层压力介于74.1~88.5 MPa,对应压力系数为1.36~1.63,页岩处于中等超压状态;(2)构造抬升至距今约100 Ma,页岩层压力介于38.6~49.5 MPa,对应压力系数为0.93~1.18,页岩处于常压状态;(3)页岩构造抬升过程中的压力演化可划分为3个阶段,第一阶段(距今145~100 Ma)、第二阶段(距今100~20 Ma)、第三阶段(距今20~0 Ma),页岩层压力和压力系数的下降主要受控于快速抬升导致页岩层温度降低和页岩气散失;(4)构造抬升过程中PY1井五峰组—龙马溪组页岩气散失量约为最大埋深阶段总含气量的35.3%。

结论认为:(1)页岩压力和含气量演化研究可为进一步探讨常压页岩气保存条件提供重要信息;(2)燕山运动Ⅱ幕的差异改造可能是川东南超压和常压页岩气差异富集的关键控制因素。

【总页数】12页(P124-135)【作者】高键;李慧莉;何治亮;李双建;刘光祥;袁玉松;李英强;李天义;何生【作者单位】中国石化石油勘探开发研究院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石油化工股份有限公司;中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P61【相关文献】1.渝东南彭水—武隆地区常压页岩气生产特征2.渝东南盆缘转换带常压页岩气地质特征及富集高产规律3.渝东南构造复杂区常压页岩气富集高产主控因素再认识4.渝东南盆缘转换带金佛斜坡常压页岩气富集模式5.渝东地区常压页岩气水平井充氮泡沫水泥浆固井技术因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第40卷第1期 2018年1月石油实验地质PETROLEUM GEOLOGY & EXPERIMENTV〇1.40,N〇.1Jan. ,2018文章编号：100卜6112(2018)01-0064-07 doi：10.1178L/sysydz201801064四川盆地涪陵页岩气田五峰_龙马溪组岩矿纵向差异性研究—以JYA井为例张梦吟，李争，王进，韩驰宇，刘霜，钱华(中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，武汉430223)摘要:涪陵页岩气田是我国首个实现商业开发的大型页岩气田。

通过对涪陵焦石坝区块」YA井五峰组一龙马溪组龙一段页岩开展岩石薄片和氩离子拋光扫描电镜观察，并结合全岩黏土 X衍射、有机碳含量等分析测试，探究了该气田五峰组一龙马溪组龙一段页岩纵向上的矿物成分及含量的变化特征，明确了该套页岩主要成分为石英和黏土矿物，其次为长石和碳酸盐，以及少量的黄铁矿;其中石英和黏土矿物达70%以上，自下而上石英、长石及黄铁矿含量逐渐减少，黏土矿物含量逐渐增加。

结合页岩矿物纵向上的差异性变化，探讨了其对页岩储集性、含气性和可压性的影响，明确了纵向上随着生物成因硅质含量增加,黏土矿物含量的减少，页岩自上而下呈现出有机质含量增加,有机质孔发育，页岩储集性能变好，页岩含气量增加的趋势；同时随着脆性矿物含量的增加，页岩的可压性也逐渐增强。

关键词：岩石组分;有机碳;孔隙类型;含气量;页岩;五峰一龙马溪组;涪陵页岩气田中图分类号:TE122.2 文献标识码：AVertical variation of rocks and minerals in Wufeng-Longmaxiformations in Fuling shale gas field，Sichuan Basin:A case study of well JYAZ H A N G Mengyin，LI Zheng，W A N G Jin，H A N Chiyu，LIU Shuang，Q I A N Hua (Research Institute of Petroleum, Exploration and Development，SINOPEC Jianghan, Oilfield Company，Wuhan，Hubei 430223，China) Abstract：The Fuling shale gas field i s the f i r s t to achieve commercial development in China.The well J Y A in the Jiaoshiba area of Sichuan Basin was used as an example to study the vertical variation of rock and mineral composition based on thin section observation and scanning electron microscopy (S E M)，and combined with X-ray diffraction of whole rock and organic carbon determination.The results showed that quartz and clay minerals are dominant in the Wufeng-Longmaxi shale，accounting for over70%，followed by feldspar and carbonate，and a small amount of pyrite.From bottom to top，the contents of quartz，feldspar and pyrite gradually decrease，while that of clay minerals increases.The effects of shale mineral vertical variation on shale reservoir property，gas content and compressibility were discussed.With the increase of biogenic silicate and the reduction of clay mineral in vertical direction，the shale shows a tendency of increasing organic matter content，organic matter pore development，shale reservoir performance and shale gas content from top to bottom.At the same time，with the increase of brittle mineral content，the compressible property of shale i s also gradually enhanced.Key words：rock constituents；organic carbon；pore type;gas content;shale;Wufeng-Longmaxi formations；Fuling shale gas field四川盆地上奥陶统五峰组一下志留统龙马溪 组海相黑色页岩主要形成于深水陆棚环境，以硅质 页岩、碳质页岩及粉砂质页岩为主，富含放射虫及 笔石[|-3]。

天　然　气　工　业Natural Gas Industry第41卷第1期2021年 1月· 83 ·页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程为例吴建发1　吴 娟2　刘文平1　周 政2　罗 超1　吴 伟1　李小佳2　邓 宾21.中国石油西南油气田公司页岩气研究院2.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·成都理工大学摘要：四川盆地及其周缘地区普遍经历了多旋回构造演化过程，目前对于该区目标层系中页岩气多期活动和富集成藏规律与区域深埋藏—强隆升剥蚀作用过程具有何种相关性的研究相对薄弱。

为此，以该盆地南部长宁页岩气区块西部（以下简称宁西地区）典型井为剖析对象，基于低温热年代学、流体包裹体和盆地热史模拟等综合研究，以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组生烃动力学及其压力体系变化特征为载体，研究该区五峰组—龙马溪组新生代隆升与页岩气富集与破坏的耦合特征。

研究结果表明：①该区磷灰石样品裂变径迹年龄为距今20～40 Ma 、（U —Th ）/He 年龄为距今10～20 Ma ，新生代地表剥蚀量为2 000 m ；②五峰组—龙马溪组埋深沉降热史可划分为早志留世—晚三叠世低—中等成熟度、早—中侏罗世高成熟度和晚侏罗世—白垩纪过成熟度3个热演化阶段；③五峰组—龙马溪组方解石包裹体的流体均一温度呈双峰值特征、分别介于120～140 ℃和160～180 ℃，晚期流体盐度变化剧烈表明受到深部、浅表流体混染作用，保存条件被破坏；④五峰组—龙马溪组页岩生烃期长时间具有超压特征，晚侏罗世—白垩纪持续深埋藏使其生气速率达到高峰、形成异常高压，但新生代快速抬升剥蚀作用导致超压系统被破坏、现今为常压体系。

结论认为，宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程具有明显的早期高压富集、深埋藏超高压保持、晚期构造隆升调整/破坏的多阶段特征。

关键词：页岩气成藏；多阶段；深埋藏—强隆升；破坏；上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组；宁西地区；四川盆地周缘DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.01.007Stage division of shale gas accumulation process: an example from the Wufeng Formation -Longmaxi Formation shale gas reservoir in the Ningxi area of the Sichuan BasinWU Jianfa 1, WU Juan 2, LIU Wenping 1, ZHOU Zheng 2, LUO Chao 1, WU Wei 1, LI Xiaojia 2, DENG Bin 2(1. Shale Gas Research Institute , PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company , Chengdu , Sichuan 610051, China ; 2. State Key Labora -tory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation//Chengdu University of Technology , Chengdu , Sichuan 610059, China )Natural Gas Industry, vol.41, No.1, p.83-92, 1/25/2021. (ISSN 1000-0976; In Chinese)abstract: The Sichuan Basin and its periphery have generally experienced a multi-cycle tectonic evolution process. At present, the cor-relation between the multi-stage activity and enrichment and accumulation laws of shale gas in the target strata of this area and the re-gional great burial depth-strong uplifting and denudation process is less researched. Taking the typical well in the western part of Chang-ning Shale Gas Block (hereinafter referred to as Ningxi area)in the southern Sichuan Basin as the research object, this paper studied the coupling characteristics between the Cenozoic uplift and the shale gas enrichment and destruction in the Wufeng Formation-Longmaxi Formation of this area with the hydrocarbon generation dynamics of Upper Ordovician Wufeng Formation-Lower Silurian Longmaxi Formation and the change characteristics of its pressure system as the carrier, based on comprehensive studies, such as low-temperature thermochronology, fluid inclusion and basin thermal history simulation. And the following research results were obtained. First, apatite fission track ages (AFT) and (U-Th)/He ages are about 20-40 Ma and 10-20 Ma, respectively, indicating the Cenozoic surface denudation is 2000 m. Second, the burial depth and subsidence thermal history of Wufeng Formation-Longmaxi Formation can be divided into three thermal evolution stages, namely low-moderate maturity in the Early Silurian-Late Triassic, high maturity in the Early-Middle Jurassic, and over maturity in the Late Jurassic-Cretaceous. Third, the fluid homogenization temperature of calcite inclusion in the Wufeng Forma-tion-Longmaxi Formation presents the characteristics of double peaks in the range of 120-140℃ and 160-180℃, respectively. The fluid salinity varies substantially in the late stage, indicating the preservation conditions are destroyed due to the hybridization of deep and near-surface fluids. Fourth, the Wufeng Formation-Longmaxi Formation shale presents the characteristics of overpressure for a long time in the period hydrocarbon generation, and the gas generation rate reaches the peak to form abnormal pressure due to the continuous great burial depth in the Late Jurassic-Cretaceous. In the Cenozoic, however, the overpressure system is destroyed by fast uplifting and denu-dation, and it is currently a normal pressure system. In conclusion, shale gas accumulation process in the Wufeng Formation-Longmaxi Formation of Ningxi area has obvious multi-stage characteristics, i.e., high-pressure enrichment in the early stage, great burial depth and ultrahigh pressure maintenance, and structure uplifting adjustment/destruction in the later stage.Keywords: Shale gas accumulation; Multi-stage; Great burial depth-strong uplifting; Destroy; Upper Ordovician Wufeng Formation-Low-er Silurian Longmaxi Formation; Ningxi area; Periphery of the Sichuan Basin基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发——页岩气气藏工程及采气工艺技术”（编号：2017ZX05037）、中国石油重大科技专项“西南油气田天然气上产300亿立方米关键技术研究与应用”（编号：2016E-0611）、四川省青年基金项目“晚中—新生代上扬子盆地肢解过程与机制”（编号：2017JQ0025）。

彭水地区页岩气测井评价方法初探——以X1井为例李宁【摘要】以岩心分析资料为基础,结合测井曲线的响应特征,以回归分析法为辅助,优化建立了页岩矿物组分计算方法、地化参数评价方法以及计算含气量的公式,确定了适合本区域的页岩气测井评价方法和流程.通过回归方法计算孔隙度和泥质含量,利用自然伽马能谱资料计算特殊矿物——黄铁矿含量来修正测井响应方程组,然后通过求超定方程组最小二乘解的方法来计算矿物含量,置信度计算结果表明,该方法有效,应用可行.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2016(006)003【总页数】7页(P71-77)【关键词】页岩气;TOC;含气量;最小二乘法【作者】李宁【作者单位】中国石化华东石油工程有限公司测井分公司,江苏扬州 225007【正文语种】中文【中图分类】P618.13页岩气资源的勘探开发一直受到国内外能源工作者的普遍重视，我国页岩气储量资源十分丰富。

页岩颗粒极其细小，其基质孔隙极不发育，渗透率极低，其测井评价方法在广泛意义上属于低孔低渗储层评价。

目前页岩气评价的主要内容是生烃能力、储集能力、矿物含量计算等。

页岩气储层测井解释评价已经成为页岩气勘探开发的核心问题之一，前期勘探阶段，测井技术可以进行页岩储层的岩性识别，定量矿物计算；中期评价阶段，计算物性参数，评价地化参数指标也离不开测井技术；后期生产阶段，进行地应力评价，可压裂性分析等[1-3]。

上扬子盆地武陵褶皱带彭水地区区内向斜构造相对宽缓，有利于页岩气成藏[4]。

目的层灰黑色页岩，色均质纯，主要成分为黏土矿物，页理发育，粉砂含量较少，均匀分布，含碳质，黄铁矿含量减少，局部发育黄铁矿条带。

化石含量丰富，顺层分布，化石形态保存良好，化石类型主要为笔石。

岩性致密，硬度中等，吸水性差，成岩性好。

本区域岩心裂缝发育，纵向上发育多条不规则网状裂缝和节理，岩心出筒时沿裂缝和节理面裂开，裂缝间被方解石全充填。

以彭水地区为例，通过地质测井分析，建立了有效的页岩气测井评价方法，取得了良好的应用效果。

贵州地区五峰—龙马溪组页岩气成藏条件针对贵州地区页岩气成藏条件复杂的问题，以上奥陶统五峰龙马溪组页岩为研究对象，对贵州地区龙马溪组海相页岩气成藏条件进行研究。

研究结果表明：贵州地区五峰-龙马溪组页岩主要发育海相沉积，厚度约40-80m，埋深适中，基本不超过3000m；有机质类型以Ⅰ—Ⅱ1型为主，有机碳量含量较高，有机质成熟度适中，具备生气能力；矿物成分以碎屑石英和黏土矿物为主，岩层脆性较大，储集物性较好，具有较高的含气量和吸附能力，具有良好的页岩气成藏条件。

标签：黔西北；页岩气；五峰-龙马溪；成藏条件0 引言页岩气是指主体以吸附和游离两种状态同时赋存于具有自身生气能力泥岩或页岩地层层系中的天然气聚集，作为一种新型的天然气体资源，具有自生自储、分布广、埋藏浅、生产周期长等特点，是一种典型的低丰度、大规模，分布广非常规天然气资源。

因为北美地区页岩气资源的成功开发，使美国成功完成能源体系转型，并从化石能源进口国转为出口国，并有希望在2020年前称为全球最大石油天然气出口国，这一成就使得世界各页岩气资源大国纷纷加大了对页岩气资源的勘探开发力度。

近年，我国页岩气领域勘探开发研究成果丰富，均获得重大发现，初步掌握页岩气压裂技术，具有良好的前景。

研究以四川盆地、鄂尔多斯盆地等重点区域为中心，向周缘地区逐步开展，在贵州、湖南、河南、山西等省份也已经取得重要研究进展，成为页岩气研究新热点区域。

贵州省地处四川盆地外缘，近年来页岩气资源研究成果较为突出。

贵州省发育多套含气页岩层系，厚度大、范围广，具有形成大规模页岩气资源的基本地质条件。

2011年全国页岩气资源潜力评价结果表明，贵州省页岩气地质资源量10.48万亿方，列全国第四位，页岩气资源巨大，是我国重要的页岩气远景区[1-3]。

目前，贵州省实施页岩气调查井26余口，对全省范围内页岩气资源进行了普查性研究，上二叠统龙潭组、下二叠统梁山组、下石炭统打屋坝组、下志留统龙马溪组、下寒武统牛蹄塘组均有不同程度页岩气资源发现，具有较好资源潜力和进一步研究价值[2-3]。

贵州五峰组—龙马溪组页岩气研究进展张本杰;韩忠勤;张伟;司飞【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2017(011)006【摘要】伴随着DY2井页岩气勘探开发取得成功,在贵州五峰组—龙马溪组页岩气泥页岩层系、沉积相和页岩气富集等研究方面取得一定进展,其认识主要有:泥页岩层系和沉积相的划分对页岩气勘探开发起关键性的作用;富有机质泥页岩厚度、有机碳含量随沉积相变化而变化;优质泥页岩、良好的保存条件是页岩气富集的主控因素,其中,优质泥页岩是页岩气富集高产的重要因素,良好的保存条件是控制页岩气富集高产的关键因素之一;构造影响页岩气的埋深、地层压力、保存和富集.最后提出了页岩气研究方向.【总页数】5页(P19-23)【作者】张本杰;韩忠勤;张伟;司飞【作者单位】贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心,贵州贵阳 550081;贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心,贵州贵阳 550081;贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心,贵州贵阳 550081;贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心,贵州贵阳 550081【正文语种】中文【相关文献】1.贵州五峰组—龙马溪组页岩气研究进展 [J], 张本杰;韩忠勤;张伟;司飞;2.贵州地区五峰-龙马溪组页岩气成藏条件 [J], 邹媛;尚永红;张楠;张怀贵;陈小兵;黄宇琪3.页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程为例 [J], 吴建发;吴娟;刘文平;周政;罗超;吴伟;李小佳;邓宾4.基于地层水指标的页岩气保存条件评价——以渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气藏为例 [J], 张光荣;聂海宽;唐玄;张培先;彭勇民5.页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏过程为例 [J], 吴建发;吴娟;刘文平;周政;罗超;吴伟;李小佳;邓宾因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

四川盆地及周边地区五峰组—龙马溪组页岩有机质特征、沉积环境和含气性研究四川盆地及周边地区五峰组—龙马溪组页岩有机质特征、沉积环境和含气性研究摘要：页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，受到了广泛的关注和研究。

四川盆地及周边地区是中国页岩气资源丰富的区域之一，五峰组—龙马溪组是该区域主要的页岩气层系。

本文通过对四川盆地及周边地区五峰组—龙马溪组页岩的有机质特征、沉积环境和含气性进行研究，旨在为该区域页岩气资源的勘探和开发提供科学依据。

1. 引言随着传统天然气资源逐渐减少和能源需求的不断增长，非常规天然气资源的开发成为当务之急。

页岩气作为其中的重要组成部分，由于其资源丰富和开发潜力巨大，受到了广泛的关注和研究。

四川盆地及周边地区是中国页岩气资源丰富的区域之一，五峰组—龙马溪组是该区域主要的页岩气层系。

2. 五峰组—龙马溪组页岩有机质特征五峰组和龙马溪组是寒武纪晚期的海相碳酸盐岩，页岩中的有机质主要来源于藻类和有孔虫等古生物的残骸。

根据有机质含量和有机质类型的变化，将五峰组和龙马溪组页岩划分为三个有机质类型：烃类型、混合型和胶质型。

其中，烃类型有机质含量较高，含气量也较高，是开发潜力最大的页岩气层系。

3. 五峰组—龙马溪组页岩沉积环境五峰组和龙马溪组的沉积环境主要为浅海滩相和浅海洋相。

浅海滩相砂岩较多，页岩分布较为稀少，而浅海洋相则以页岩为主。

在页岩的形成过程中，水动力条件对于有机质的保存和积累起着重要的影响。

五峰组和龙马溪组页岩的有机质富集主要发生在相对缺氧的环境下，如潮下带和浅海盆地等。

4. 五峰组—龙马溪组页岩含气性五峰组—龙马溪组页岩中的气体包括干酪根气、孔隙气和吸附气等多种类型。

其中，干酪根气是主要的页岩气类型，主要由有机质在成岩过程中生成的天然气组成。

孔隙气和吸附气则主要受页岩孔隙结构和岩石孔隙介质等因素的影响。

通过对五峰组—龙马溪组页岩中气体的分析和研究，可以评估页岩气的勘探和开发潜力。

川东地区五峰—龙马溪组页岩地质特征研究由于我国页岩气勘探尚处于起步阶段,针对我国地质特点的页岩气地质理论、认识及勘探开发实践活动还处于探索中。

本文以川东地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩为研究对象,借鉴北美页岩气勘探评价经验,在调研了国内外大量相关研究的基础上,利用野外露头、岩心、岩屑、钻井、录井、测井及地震、有机地化分析化验等资料,以沉积岩石学、非常规油气地质学、有机地球化学、构造地质学、石油地质学及矿物岩石学等为基本理论依据,分析了川东地区五峰-龙马溪组页岩的地质特征,探讨了适宜页岩气富集的地质因素,希望其成果能为川东地区该套地层页岩气的进一步勘探提供理论和实际地质资料方面的支持。

研究区五峰-龙马溪组地层完整,可横向追踪对比,与上下地层界线清楚,易于划分。

根据岩性、电性及古生物标志,可以将五峰-龙马溪组分为上、下两段。

由于受到乐山-龙女寺和黔中-雪峰古隆起的影响,靠近古隆起的地区地层较薄或上部地层被剥蚀,区内渝西和渝东地区地层厚度较大,超过500m。

五峰-龙马溪组沉积处于水体受限的陆棚环境中,发育六种沉积微相,其中外陆棚亚相中的泥棚和硅质棚最适宜页岩的富集。

研究区五峰-龙马溪组干酪根类型以为腐泥型(Ⅰ)为主,少量腐殖腐泥型(Ⅱ1);TOC值分布范围为0.1～8.67%,平均值为1.49%,下段TOC值高于上段;镜质组反射率(Ro)范围为1.63～2.81%,平均值为2.18%,达到了以生干气为主的过成熟演化阶段。

连续的富有机质页岩平均厚度超过30m,生烃潜力优异。

以常规显微镜、扫描电镜、氩离子抛光、X-衍射等方法研究表明,研究区内矿物组分以石英、粘土矿物和方解石为主,含有较少的长石、白云石和黄铁矿;研究区下段地层具有较好的脆性,有利于后期压裂开发;储集空间主要为孔隙和裂缝;储层孔隙度为2～6%,渗透率只有几十到几百个纳达西,属低孔、特低渗储层。

通过解析法得出研究区页岩的含气量与北美五大已开发页岩含气量相当,具有较好的开发潜力。

东北石油大学学报第47卷第5期2023年10月J O U R N A LO FN O R T H E A S TP E T R O L E UM U N I V E R S I T Y V o l .47N o .5O c t .2023收稿日期:20230506;编辑:陆雅玲 基金项目:国家自然科学基金项目(42202155);湖北省自然资源科技项目(Z R Z Y 2021K J 22) 作者简介:张焱林(1984 ),男,博士研究生,高级工程师,主要从事页岩气地质调查方面的研究㊂ 通信作者:黄赛鹏,E -m a i l :h u a n g s p c u gb @h o t m a i l .c o m D O I 10.3969/j.i s s n .2095-4107.2023.05.001鄂西宜昌地区五峰 龙马溪组古环境演化及其对页岩储层的影响张焱林1,2,黄赛鹏3,孙梦迪3,许露露2,李雄伟2,温雅茹2,任志军2(1.长江大学资源与环境学院,湖北武汉 430100; 2.湖北省地质调查院,湖北武汉 430034; 3.东北石油大学非常规油气研究院,黑龙江大庆 163318)摘 要:鄂西宜昌地区夷陵区块五峰 龙马溪组获重大页岩气发现㊂以研究区夷地1井为研究对象,根据总有机碳(T O C )质量分数㊁主微量元素㊁扫描电镜等测试,分析五峰 龙马溪组页岩沉积环境特征及其页岩气地质意义㊂结果表明:五峰组和龙马溪组下段T O C 质量分数平均大于2.00%,为富有机质页岩,相对富集S i ㊁C a ㊁V r ㊁C o ㊁N i ㊁Z n ㊁M o ㊁B a 和U ㊂五峰 龙马溪组属于强滞留环境,五峰组和龙马溪组下段主要沉积于底水缺氧铁化环境,古生产力较高,是有机质富集的主要原因㊂鲁丹阶向埃隆阶过渡期,广西运动导致的构造剧烈抬升,底水氧化,洋流上涌较弱,导致水体贫营养化,是笔石带由L M 5转变为L M 6的主要原因㊂富有机质页岩特别是龙马溪组下段储层物性较好,含气量高㊂与川东南礁石坝区块相比,五峰 龙马溪组富有机质页岩厚度较薄(10~20m ),总含气量较低,T O C 质量分数较高,且受黄陵刚性基底保护构造改造弱,在研究区北东靠近秦岭洋方向,具备较好的页岩气勘探潜力㊂该结果对鄂西宜昌地区页岩气勘探开发具有指导意义㊂关 键 词:古环境;五峰 龙马溪组;黑色页岩;页岩气;鄂西地区;夷地1井中图分类号:T E 122.2 文献标识码:A 文章编号:20954107(2023)050001160 引言晚奥陶 早志留世,受极地冰川汇聚和消融㊁全球海平面升降变化及华夏古陆向扬子台地俯冲碰撞的影响[1-4],海洋环境发生剧烈变化[5-7]㊂中上扬子台地川东南及鄂西地区广泛沉积五峰 龙马溪组黑色页岩,横向分布稳定,厚度大,总有机碳(T O C )质量分数较高,是中国南方最有潜力的生烃层和储气层之一[8-12]㊂受四川盆地涪陵地区礁石坝气田页岩气勘探成功的启发[13-14],鄂西地区五峰 龙马溪组页岩气勘探获得重大发现[6-7,15-16]㊂人们研究该套富有机质页岩古环境演化[1,17-18],认为五峰组和龙马溪组下段为富有机质页岩[19-20],形成于海侵时期的深水陆棚相,通常以温暖潮湿气候㊁贫氧 缺氧底水条件㊁较高古生产力为特征[3,18-21]㊂贫有机质页岩形成于海平面下降过程,其中观音桥段形成于寒冷干燥气候㊁底水富氧的沉积环境[1,22];龙马溪组上段形成于陆源输入较强的炎热潮湿气候㊁底水富氧的沉积环境[20,22]㊂川东南和鄂北神农架等邻近秦岭洋地区,五峰 龙马溪组富有机质页岩水体多为缺氧硫化和铁化交替变化的环境[23-24]㊂对于鄂西宜昌地区,该套页岩沉积于缺氧铁化还是硫化环境不清楚㊂此外,五峰 龙马溪组沉积过程存在二次海平面显著下降[25]㊂第一次发生在五峰组向观音桥段转变过程中,是冈瓦纳冰川形成消耗大量淡水而使海平面迅速下降[26]㊂第二次发生在鲁丹阶向埃隆阶转变过程中,是广西运动导致地区性的抬升而使海平面迅速下降[27-28],第二次海平面下降的古环境变化特征研究较为薄弱㊂以鄂西宜昌地区夷陵区块夷地1井为研究对象,采集五峰 龙马溪组样品进行薄片鉴定㊁T O C 质量分数㊁主微量元素㊁铁组分㊁扫描电镜等测试,分析五峰 龙马溪组古环境特征㊁不同层段页岩储层物性和含气性特征,对比川东南礁石坝区块与夷陵区块的页岩气成藏条件,为鄂西地区页岩气勘探开发提供地质依据㊂东 北 石 油 大 学 学 报 第47卷 2023年1 区域地质概况扬子地块位于中国南部㊂根据沉积相分为上扬子台地㊁中扬子台地和下扬子台地㊂中上扬子台地分布于康滇古陆以东㊁秦岭大别造山带以南㊁雪峰隆起以北的长江流域[29](见图1(a))㊂早志留世,受加里东运动影响,中上扬子板块受华夏板块的俯冲挤压,周缘形成隆起凹陷相间的构造格局㊂受西部康滇古陆㊁川中古陆㊁南部黔中古陆及东南部雪峰隆起的围限,四川盆地及其周缘鄂西地区形成半封闭半滞留的海洋环境[3,18],形成晚奥陶世五峰组 早志留世龙马溪组富有机质黑色页岩,并在川南和川东形成两个页岩沉积中心,富有机质页岩厚度大[18,23]㊂受华夏板块和扬子板块构造挤压,发育一个面积广泛的水下隆起区 湘鄂西水下隆起带[7,20,23]㊂图1 鄂西宜昌地区沉积相分布及研究区夷地1井五峰—龙马溪组地层柱状图F i g.1S e d i m e n t a r y d i s t r i b u t i o no fY i c h a n g A r e a i n W e s t e r n H u b e i a n d l i t h o s t r a t i g r a p h i cc o l u m no fW u f e n g-L o n g-m a x i F o r m a t i o no fw e l lY D1i n t h e s t u d y a r e a研究区夷地1井位于湖北省宜昌市以东㊁黄陵基底东南缘(见图1(b)),沉积深水陆棚相㊂钻探目的层为五峰 龙马溪组页岩,根据年代地层单位,自下至上可划分为凯迪阶㊁赫南特阶㊁鲁丹阶和埃隆阶[27]㊂根据岩石地层单位,可划分为临湘组㊁五峰组㊁观音桥段和龙马溪组[1,5]㊂根据页岩岩性,龙马溪组又可分为龙马溪组下段和上段[21]㊂其中龙马溪组下段以黑色含炭硅质页岩和黑色炭质页岩为主;上段以灰黑色炭质页岩为主,顶部渐变为深灰色含炭粉砂质页岩㊁局部夹粉砂岩(见图1(c))㊂夷地1井灰黑色 黑色页岩厚度约为22m㊂第5期 张焱林等:鄂西宜昌地区五峰 龙马溪组古环境演化及其对页岩储层的影响2 实验2.1 样品采集和测试方法采集夷地1井岩心样品24块,其中临湘组1块(样品Y1)㊁五峰组8块(样品Y2-Y9)㊁龙马溪组下段6块(样品Y10-Y15)㊁龙马溪组上段9块(样品Y16-Y24)㊂实验由生物地质与环境地质国家重点实验室和构造与油气资源教育部重点实验室完成㊂实验前需用研钵将样品粉碎至200目㊂利用M u l t i E A4000碳硫分析仪测定T O C质量分数㊂利用波长色散X线荧光光谱仪(Z S X P r i m u sⅡ)测定主量元素,采用碱熔玻璃片法㊂利用A g i l e n t7500a电感耦合等离子体质谱仪测定微量元素,采用酸溶法㊂总铁含量(F e T)㊁高活性铁组分(F e H R)包括黄铁矿中的铁(F e P y)㊁碳酸盐矿物中的铁(F e C a r b)㊁氧化铁(F e O x)㊁磁铁矿中的铁(F e M a g),采用文献[30]方法提取㊂实验室温度约为24℃,相对湿度为65%,实验误差小于5%㊂2.2 数据处理为消除陆源成分对海洋自生生物成分的影响,通常用来自陆源且成岩过程稳定的A l标准化样品主微量元素的含量,并根据富集指数(E F)[18,20,31]评价海洋沉积物自生元素的富集程度,当E F>3时,为元素明显富集;当1<E F<3时,为元素中等富集;当E F<1时,为元素相对亏损[31]㊂沉积物元素主要由陆源沉积和海水沉积两部分组成,很少有热液沉积㊂用元素反演生产力需要消除陆源[31-32]的影响,A l化学性质稳定,常作为陆源输入的指标㊂古气候指数(C)[33]是评价古气候的有效指标,为喜湿性与喜干性元素的比值,古气候指数高低分别代表温暖潮湿和干燥寒冷气候㊂2.3 结果分析2.3.1 岩性和生物笔石带临湘组岩性为深灰色含炭泥岩(见图2(a))㊂五峰组主要为黑色含炭硅质页岩(见图2(b)),显微镜下可见较大颗粒的石英和生物碎屑(见图2(c)),五峰组上部夹少量黑色含炭白云质粉砂岩(见图2(d)),白云石分布于黄铁矿球粒周缘,方解石遇茜素红试剂呈红色(见图2(e))㊂五峰组上部岩心断面上,见明显直管笔石属,属于W F2-3笔石带(见图2(f))㊂龙马溪组下段岩性为黑色含炭硅质页岩和黑色炭质页岩,页岩页理发育(见图2(g)),石英颗粒粒径明显比五峰组的小(见图2(h));龙马溪组下段上部发育弯曲笔石属,属于L M6笔石带(见图2(i))㊂龙马溪组上段岩心主要为灰黑色含炭页岩,局部夹深灰色含炭粉砂岩与灰黑色含炭粉砂质页岩(见图2(j)),粉砂质页岩显微镜下矿物呈明显定向排列,水云母发育较多(见图2(k))㊂岩心断面上见明显的三角半耙笔石,属于L M6笔石带(见图2(l))㊂2.3.2 T O C质量分数通常页岩w(T O C)>2.00%属于中高碳,为富有机质页岩;w(T O C)<2.00%属于低碳,为贫有机质页岩[34]㊂夷地1井w(T O C)测试结果见图3㊂由图3可以看出,临湘组样品Y1的w(T O C)为0.70%;五峰组w(T O C)分布在1.90%~4.94%之间,平均为3.21%;龙马溪组下段w(T O C)分布在2.61%~ 6.29%之间,平均为4.14%;龙马溪组上段w(T O C)分布在0.76%~2.74%之间,平均为1.50%㊂龙马溪组下段和五峰组w(T O C)平均大于2.00%,为富有机质页岩㊂临湘组和龙马溪组上段w(T O C)平均低于2.00%,为贫有机质页岩㊂2.3.3 主微量元素主量元素测试结果表明,各段地层呈S i O2质量分数最高㊁A l2O3质量分数次之的特征㊂其中富有机质页岩S i O2质量分数较高,贫有机质页岩A l2O3质量分数较高㊂相对于P A A S页岩,主量元素富集指数显示,临湘组多数元素亏损,五峰组S i㊁C a显著富集,其他元素多相对富集㊂龙马溪组下段多数元素相对富集,其中S i㊁C a质量分数相对较高,E F接近3㊂龙马溪组上段部分元素相对富集,部分元素亏损(见图4(a))㊂微量元素测试结果表明,V㊁C o㊁N i㊁M o和U在富有机质页岩中质量分数较高,S c㊁C r㊁R b㊁H f和T h 在贫有机质页岩中质量分数较高㊂相对于P A A S页岩,微量元素富集指数显示,临湘组Z n㊁M o显著富集㊂五峰组V㊁C o㊁N i㊁C u㊁Z n㊁M o㊁B a和U显著富集,S c亏损㊂龙马溪组下段V㊁N i㊁C u㊁Z n㊁M o㊁B a和U 显著富集,C r亏损,多数元素E F低于五峰组的㊂龙马溪组上段M o㊁B a显著富集(见图4(b))㊂图2 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组岩心及薄片照片F i g .2C o r e a n d t h i n s e c t i o n i m a g e so fW u f e n g -L o n g m a x i F o r m a t i o no fw e l lY D 1i nY i c h a n g A r e a ,W e s t e r n H u b e i3 古环境影响3.1 古环境特征3.1.1 古气候和古盐度古气候指数(C )㊁主量元素比(w (M g)/w (C a ))㊁微量元素比(w (S r )/w (C u )和w (R b )/w (S r ))被广泛用于恢复古气候㊂通常w (S r )/w (C u )>5,指示干燥气候;w (S r )/w (C u )<5,指示温湿气候[35]㊂在风化过程中,R b 相对稳定,S r 较容易发生淋失,w (R b )/w (S r )低值指示风化作用较弱,为干旱气候;w (R b )/东 北 石 油 大 学 学 报 第47卷 2023年第5期 张焱林等:鄂西宜昌地区五峰 龙马溪组古环境演化及其对页岩储层的影响w(S r)高值指示风化作用较强,为温湿气候[35]㊂C高值指示温暖潮湿气候[33]㊂在不同气候条件下,M g㊁C a溶解度有差异,在温湿气候条件下,C a容易溶解淋失,w(M g)/w(C a)高值通常指示温暖潮湿气候[36]㊂图3 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组T O C质量分数㊁陆源输入㊁生物来源㊁古气候及古盐度垂向变化特征F i g.3V e r t i c a l v a r i a t i o n i nT O Cc o n t e n t s,t e r r i g e n o u s i n f l u x,b i o g e n i c s o u r c e,p a l a e o c l i m a t e,a n d p a l a e-o s a l i n i t y o f t h eW u f e n g-L o n g m a x i F o r m a t i o no fw e l lY D1i nY i c h a n g A r e a,W e s t e r nH u b e i鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组古气候及古盐度垂向变化特征(见图3)表明,除五峰组白云质粉砂岩样品Y8的w(S r)/w(C u)>5以外,其他样品的w(S r)/w(C u)<5,五峰 龙马溪组处于温暖潮湿气候㊂各地层段气候存在差异,w(R b)/w(S r)㊁w(M g)/w(C a)与古气候指数曲线具有相似性,总体上,临湘组和五峰组下部沉积于温暖湿润气候,往上奥陶纪末期赫南特阶冈瓦纳大陆冰川形成[3],气候逐渐趋于寒冷干燥㊂龙马溪组下段气候开始变暖,且地层往上温度逐渐增加,特别是在龙马溪组下段上部鲁丹阶向埃隆阶过渡时期,气候转变为炎热潮湿,w(R b)/w(S r)㊁w(M g)/w(C a)和古气候指数明显增加,代表陆源输入的指标A l质量分数显著增加,T O C质量分数显著下降㊂龙马溪组上段气候更加炎热潮湿,陆源输入更为强烈,沉积的有机质稀释使T O C质量分数持续降低㊂夷地1井古气候的变化趋势与夷陵区块宜页2井和四川盆地礁石坝区块礁页8井的基本一致[3,7],表明中扬子与上扬子台地具有相似的古气候环境㊂图4 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组主微量元素富集指数F i g .4E n r i c h m e n t f a c t o r s o f t h em a j o r a n d t r a c e e l e m e n t f o r t h e W u f e n g -L o n g m a x i F o r m a t i o no f t h ew e l lY D 1i n Y i c h a n g Ar e a ,W e s t e r nH u b e i w (R b )/w (S r )与w (A l )散点图(见图5)表明,古气候与陆源输入呈明显的正相关关系㊂w (R b)/w (S r )越大,气候越潮湿,陆源输入越强烈(见图5(a ))㊂w (A l )与w (T O C )散点图反映陆源输入对有机质富集的影响,二者呈一定的负相关关系,特别是龙马溪组上段,w (A l )最高,代表陆源输入强烈,w (T O C )显著降低(见图5(b))㊂图5 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组古气候与陆源输入及T O C 质量分数与陆源输入散点图F i g .5S c a t t e r d i a g r a mo f t e r r i g e n o u s i n f l u xw i t h p a l a e o c l i m a t e ,a n dT O Cw i t h t e r r i g e n o u s i n f l u x o fW u f e n g -L o n g -m a x i F o r m a t i o no fw e l lY D 1i nY i c h a n g Ar e a ,W e s t e r nH u b e i w (S r )/w (B a )常用于表征古海水盐度[33],通常w (S r )/w (B a )<0.2,为淡水环境;0.2≤w (S r)/东 北 石 油 大 学 学 报 第47卷 2023年第5期 张焱林等:鄂西宜昌地区五峰 龙马溪组古环境演化及其对页岩储层的影响w(B a)≤0.5,为半咸水环境;w(S r)/w(B a)>0.5,为咸水环境㊂所有样品w(S r)/w(B a)<0.2,表明夷地1井五峰 龙马溪组沉积于淡水环境,与礁石坝地区礁页8井五峰 龙马溪组水体古盐度相似[3],沉积于淡水环境㊂临湘组与五峰组沉积时期,与中上扬子海盆相邻的川中古陆㊁黔中古陆气候湿润,雨水多,河流向海域注入大量淡水,含盐度下降导致海水淡化[26]㊂龙马溪组下段沉积时期,冈瓦纳冰川消融,淡水大量注入,盐度迅速降低[3]㊂龙马溪组上段沉积时期,气候更为温暖潮湿,风化作用强烈(见图3),有利于河流向海域注入更多雨水,保持海水持续为淡水环境㊂3.1.2 古氧化还原条件沉积岩中的V㊁C r㊁T h㊁U和M o等氧化还原敏感性元素,具有在不同氧化还原条件下的分异性而常被用于指示氧化还原特征㊂常用w(V)/w(C r)㊁w(U)/w(T h)和w(N i)/w(C o)判断氧化还原条件, w(V)/w(C r)<2㊁w(U)/w(T h)<0.75和w(N i)/w(C o)<5,为氧化环境;2<w(V)/w(C r)<4.25㊁0.75 <w(U)/w(T h)<1.25和5<w(N i)/w(C o)<7,为贫氧环境;w(V)/w(C r)>4.25㊁w(U)/w(T h)> 1.25和w(N i)/w(C o)>7,为缺氧环境[22]㊂此外,铁组分比值可以用于底水氧化还原条件的判断,一般w(F e H R)/w(F e T)>0.38,指示底水缺氧;w(F e H R)/w(F e T)<0.38,指示底水氧化㊂w(F e P y)/w(F e H R)> 0.7~0.8,指示底水缺氧硫化;w(F e P y)/w(F e H R)<0.7~0.8,指示底水缺氧含铁[30]㊂垂向上,夷地1井底水氧化还原条件变化明显,临湘组和五峰组底部主要为氧化环境,五峰组中上部主要为缺氧局部贫氧环境(见图6)㊂四川盆地沉积中心为缺氧环境,盆地边缘多为氧化环境[37-38],夷地1井观音桥段为底水富氧环境㊂龙马溪组下段下部(鲁丹阶),随冈瓦纳冰川融化,海平面迅速上升,中上扬子海域底水迅速转为缺氧环境[3]㊂龙马溪组下段向龙马溪组上段过渡阶段,随广西运动的强烈活动,整个扬子台地以抬升为主[27],海平面快速降低,导致富氧的底水环境[3,20,22],w(V)/w(C r)㊁w(N i)/w(C o)和w(U)/w(T h)明显降低,T O C质量分数显著下降㊂古环境的迅速改变使生物笔石带也发生变化,L M5笔石带转变成L M6笔石带,发育弯曲笔石及三角半耙笔石等(见图2)㊂龙马溪组上段扬子台地继续被挤压和抬升,雪峰古隆起最终被抬升至地表,海平面的持续下降导致更加富氧的底水环境[3,21]㊂铁组分判别图(见图7(a))显示,临湘组和龙马溪组上段主要处于氧化条件,五峰组和龙马溪组下段主要处于缺氧铁化环境,龙马溪组下段样品Y12处于缺氧硫化环境㊂研究区夷地1井富有机质页岩底水氧化还原环境与相对靠近黔中古陆的Q i a n q i a n-1井的相似,主要沉积于缺氧铁化环境[39]㊂与邻近四川盆地沉积中心的彭页1井和邻近秦岭洋的S h e n c i-1井有较大差异,彭页1井和S h e n c i-1井富有机质页岩沉积于缺氧铁化和硫化条件交替变化,且以缺氧硫化为主的底水环境[23-24]㊂3.1.3 古水动力封闭局限的古海盆往往因底层水的循环流通受阻,造成沉积环境中微量元素的富集差异㊂何龙等提出利用w(M o)/w(T O C)模式判断盆地的水体滞留程度[1]㊂在开放流通的水体环境下,海水中具有充足的M o,相应地进入沉积物中的w(M o)/w(T O C)也较高;在局限封闭的环境下,海水中M o的补给缓慢,相应地进入沉积物中的w(M o)/w(T O C)也较低㊂w(M o)/w(T O C)<1.5×10-3,属于强滞留;1.5×10-3<w(M o)/w(T O C)<3.5×10-3,属于中等滞留;w(M o)/w(T O C)>3.5×10-3,属于弱滞留[40]㊂此外,鉴于古海盆开放上涌和滞留盆地w(C o)w(M n)明显不同㊂S W E E RET等提出w(C o)w(M n)可以用于评价古水动力,w(C o)w(M n)小于0.4和大于0.4分别表示开放上涌和滞留环境[42]㊂w(M o)/w(T O C)判别图(见图7(b))显示,所有样品w(M o)/w(T O C)小于1.5×10-3,表明五峰 龙马溪组水体为强滞留环境,五峰组中上部和龙马溪组下部局部滞留程度相对较弱㊂龙马溪组下段局部(样品Y12)缺氧硫化(见图7(a)),与沉积于深水滞留盆地有关,样品Y12投点显示w(M o)/w(T O C)小于9,位于F r a m v a r e n海湾以下㊂志留纪早期,随冈瓦纳冰川融化,海平面迅速上升,且随华夏板块与扬子台地碰撞挤压作用的增强,龙马溪组受到挤压而产生构造沉降,可容纳空间增大,水体深度迅速变大,水体变为缺氧硫化[3]㊂此外,由于华夏板块向扬子台地俯冲,雪峰古隆起㊁黄陵古隆起及湘鄂西古隆起不断抬升,研究区海盆受到古隆起的三面围限[3](见图1),海水流通不畅的强滞留水体也是造成缺氧硫化环境的重要原因㊂图6 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组古氧化还原条件㊁古生产力及古水动力垂向变化特征F i g .6V e r t i c a l v a r i a t i o n i n p a l a e o r e d o x c o n d i t i o n s ,p a l a e o p r o d u c t i v i t y ,a n d p a l a e o h y d r o g r a p h y o f t h e W u f e n g -L o n g -m a x i F o r m a t i o no fw e l lY D 1i nY i c h a n g Ar e a ,W e s t e r nH u b e i 夷地1井五峰 龙马溪组大多数样品w (C o )w (M n )大于0.4,五峰组中上部和龙马溪下部的小于0.4㊂这表明研究区五峰 龙马溪组沉积时期水体主要为滞留盆地,在五峰组中上部和龙马溪组下部局部水体为开放上涌的沉积环境,与w (M o )/w (T O C )判别结果一致㊂中上扬子台地五峰 龙马溪组的古水动力条件与沉积位置密切相关,与鄂西宜昌地区相比,四川盆地东部沉积中心彭页1井和礁页143井水体更为开放,受古陆和水下隆起围限程度相对较低,与北部秦岭洋连通较好,水体滞留较弱[41-42]㊂因靠近秦岭洋,扬子台地北缘S h e n c i -1井水体相对开放,洋流呈上涌强烈的水动力条件,水体滞留最弱[43]㊂3.1.4 古生产力选取T O C 质量分数㊁w (P )/w (T i )㊁w (S i b i o )及w (N i +C u +Z n )b i o 重建夷地1井五峰 龙马溪组古生产力㊂T O C 是海洋表层古生产力在沉积物中的体现㊂P 是关键的营养元素,生物体吸收P 组成自身的组织,当生物体死亡后,P 也随生物遗骸沉降到水底,P 含量和海水表层的古生产力有关系㊂C u ㊁Z n ㊁N i 是海洋生物的营养元素,在还原条件下形成各自的硫化物而沉积下来[32]㊂五峰 龙马溪组发育大量的笔石和东 北 石 油 大 学 学 报 第47卷 2023年第5期 张焱林等:鄂西宜昌地区五峰 龙马溪组古环境演化及其对页岩储层的影响放射虫等富含硅质生物,S i b i o质量分数直接表明古生产力的高低[3]㊂图7 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组古氧化还原(据文献[30]修改)及古水动力条件判别(据文献[40-41]修改) F i g.7P a l a e o r e d o x(m o d i f i e db y r e f e r e n c e[30])a n d p a l a e o h y d r o d y n a m i c c o n d i t i o n(m o d i f i e db y r e f e r e n c e s[40-41])o ft h eW u f e n g-L o n g m a x i F o r m a t i o no fw e l lY D1i nY i c h a n g A r e a,W e s t e r nH u b e i临湘组和五峰组下部主要为低古生产力,五峰组中上部为高古生产力(见图6)㊂观音桥段古生产力较低[22]㊂龙马溪组下段下部(鲁丹阶)为中高古生产力,龙马溪组下段上部和龙马溪组上段为低古生产力㊂研究区五峰 龙马溪组古生产力的变化与中上扬子台地其他地区变化趋势基本一致[3,22]㊂古生产力与营养物质的上涌密切相关,因为洋流上涌将深海盆地的营养物质带到浅水陆棚相区,表层水体的浮游生物繁殖[21,41]㊂古生产力指标w(S i b i o)㊁w(N i+C u+Z n)b i o与洋流上涌指标w(C o)w(M n)的曲线变化特征表明,夷地1井五峰 龙马溪组富有机质页岩部分样品古生产力相对较高是由于w(C o) w(M n)低于0.4,洋流上涌强烈,营养物质丰富,有利于浮游生物繁殖,且富有机质页岩所处缺氧还原环境,有利于N i㊁C u和Z n等微量元素形成各自的络合物沉淀[1]㊂贫有机质页岩普遍古生产力较低,一方面,由于大多数样品w(C o)w(M n)高于0.4,洋流上涌较弱,营养物质贫乏(见图6)㊂另一方面,受广西运动影响,贫有机质页岩龙马溪组上段地层抬升,海平面下降[27],水体氧化,N i㊁C u和Z n等微量元素难以形成络合物并沉淀下来,古生产力较低[1]㊂3.2 有机质富集通常有机质富集原因为有机质的输入(与古生产力相关)㊁有机质的保存(与氧化还原条件和沉积速率相关)及有机质的稀释(与陆源输入相关)[40]㊂有机质富集模型主要为保存模型和古生产力模型[44],有机质富集主要受氧化还原条件和古生产力的共同影响㊂w(T O C)与氧化还原指标w(N i)/w(C o)和古生产力指标w(N i+C u+Z n)b i o的相关关系分析表明,w(T O C)与w(N i)/w(C o)(见图8(a))㊁w(T O C)与w(N i+C u+Z n)b i o(见图8(b))呈较好的正相关关系,其中五峰组和龙马溪组下段w(N i)/w(C o)和w(N i+C u+Z n)b i o为高值,对应的w(T O C)也较高,表明贫氧 缺氧的底水环境和较高的古生产力有利于有机质富集㊂3.3 页岩储层物性及含气性有机质对页岩生烃潜力㊁储层物性和微孔发育起关键作用,对页岩气富集产生间接影响[45-49]㊂分别统计临湘组㊁五峰组㊁龙马溪组下段和上段页岩储层的等温吸附含气量㊁比表面积㊁孔隙度及含气性特征(见图9)㊂各地层段样品等温吸附含气量和比表面积数值呈相似的特征,龙马溪组下段的最高,其次为临湘组和五峰组的,其中五峰组各样品之间数值差异较大,龙马溪组上段的相对最低(见图9(a-b))㊂龙马溪组下段孔隙度最高,其次为五峰组和龙马溪组上段的,临湘组孔隙度最低(见图9(c))㊂富有机质页岩龙马溪组下段和五峰组总含气量最高(见图9(d)),与w(T O C)较高(见图3)㊁储层物性指标(等温吸附含气量㊁比表面积和孔隙度)有较好直接相关(见图9(a-c))㊂贫有机质页岩龙马溪组上段w(T O C)较低(见图3),东 北 石 油 大 学 学 报 第47卷 2023年储层物性相对较差(见图9(a-c)),含气量较低㊂贫有机质页岩临湘组样品w(A l)高(见图3),比表面积和等温吸附含气量较高,w(A l)高表明黏土矿物含量相对较高,较高的黏土矿物含量(特别是蒙脱石)有利于比表面积的增大[50]㊂由于w(T O C))为0.70%(见图3),孔隙度为0.86%(见图9(c)),生烃潜力和储集物性较差,总含气量相对最低,为0.20m3/t ㊂图8 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组w(T O C)与氧化还原条件㊁古生产力相关关系F i g.8C o r r e l a t i o n a n a l y s i s o f w(T O C)w i t h p a l a e o r e d o x a n d p a l a e o p r o d u c t i v i t y o f t h eW u f e n g-L o n g m a x i F o r m a-t i o no fw e l lY D1i nY i c h a n g A r e a,W e s t e r nH u b e i图9 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组页岩储层物性及含气性特征F i g.9C h a r a c t e r i s t i c so f r e s e r v o i r p h y s i c a l p r o p e r t y a n d g a sc o n t e n to f t h e W u f e n g-L o n g m a x iF o r m a t i o no fw e l lY D1i nY i c h a n g A r e a,W e s t e r nH u b e i对比贫氧环境下富有机质样品Y2(w(T O C)为4.94%),以及氧化环境下贫有机质样品Y23 (w(T O C)为0.80%)的微观孔隙特征及孔隙连通性差异性(见图10)㊂扫描电镜图像显示,富有机质页岩样品Y2有机质条带和颗粒较发育,有机质内有机孔较发育,孔径分布在60~560n m之间,大小相对较均一,部分相互连通,无机孔隙零星分布(见图10(a))㊂氧化环境下贫有机质页岩样品Y23有机质条带和颗粒较少,草莓状黄铁矿颗粒较多,粒径大,微裂隙不发育㊂有机质孔隙孔径较小,分布在22~100n m之间(见图10(b))㊂因此,w(T O C)高的样品有机质条带和颗粒分布多,孔径相对较大㊂此外,对比贫氧环境下富有机质样品Y13(w(T O C)为6.18%),以及氧化环境下贫有机质样品Y20(w(T O C)为1.11%)三维空间的孔隙分布特征(见图10(c-d)),表明富有机质样品有机质孔隙数更多,连片发育,孔隙连通性好,有利于页岩气渗流;贫有机质样品有机质孔隙数少,分布不均匀,孔隙连通性差,不利于页岩气渗流㊂图10 鄂西宜昌地区夷地1井五峰 龙马溪组富有机质页岩与贫有机质页岩孔隙特征对比F i g .10C o n t r a s to f p o r ec h a r a c t e r i s t i c sb e t w e e no r g a n i c -r i c ha n do r g a n i c -l e a ns h a l e si n W u f e n g -L o n g m a x i F o r m a t i o no fw e l lY D 1i nY i c h a n g Ar e a ,W e s t e r nH u b e i 4 页岩气勘探潜力根据页岩气资源/储量计算与评价技术规范(D Z /T0254 2014),w (T O C )≥2.00%为有机碳高含量,属于富有机质页岩[51-53],为有利的页岩气勘探层位,具备商业性开发价值[54]㊂对比鄂西宜昌地区夷陵区块与川东南涪陵礁石坝气田五峰 龙马溪组厚度㊁埋深㊁w (T O C )㊁氧化还原条件(w (U )/w (T h ))㊁古生产力水平(w (C u )/w (A l ))及总含气量(V T )(见图11),分析鄂西宜昌地区页岩气勘探潜力㊂礁石坝气田五峰 龙马溪组埋深大于2k m ,含有机质页岩(w (T O C )≥1.00%)厚度超过80m ,其中富有机质页岩(w (T O C )≥2.00%)厚度大于30m ,w (U )/w (T h)显示富有机质页岩主要沉积于贫氧 缺㊃11㊃第5期 张焱林等:鄂西宜昌地区五峰 龙马溪组古环境演化及其对页岩储层的影响。

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气形成与聚集机理腾格尔;秦建中;申宝剑;俞凌杰;仰云峰;张文涛;陶成;席斌斌;张庆珍;鲍芳【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2017(044)001【摘要】综合运用有机超显微组分识别、聚焦离子束扫描电镜、高温高压等温吸附和页岩气稀有气体同位素年龄测定等技术,深入研究四川盆地涪陵地区页岩气主力产层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组的烃源品质、有机质孔隙发育特征、页岩气赋存形式和封存机制.结果表明:①五峰组—龙马溪组富有机质页岩主要形成于表层水生产力高、底层水缺氧的沉积环境,TOC值呈两段式分布,下段TOC≥3％,主要由浮游藻类、疑源类、细菌和笔石等成烃生物及残留沥青组成,其中笔石是TOC值的主要贡献者之一,但页岩气主要来自浮游藻类、疑源类等富氢富脂质有机质及由其生成的液态烃裂解.②有机质孔隙主要发育在固体沥青和富氢有机质中,是页岩气的主要储集空间.笔石等大量有机质呈纹层状、堆积式分布,为页岩气提供了更多的储存空间和各类孔隙连通、流体流动的优势通道.③涪陵页岩气处于超临界状态,以游离气为主.页岩气封闭体系的形成时间与生气高峰期之间的有效匹配,以及后期构造活动对页岩气封存条件的改造程度低是复杂构造区高热演化页岩气滞留富集的关键,页岩的吸附作用、毛管封闭以及低速扩散形成了页岩气微观滞留富集机制.可见,复杂构造区高热演化海相页岩气的形成与富集受缺氧的沉积环境、优质的烃源品质、优越的储集空间和良好的封存条件综合控制.【总页数】10页(P69-78)【作者】腾格尔;秦建中;申宝剑;俞凌杰;仰云峰;张文涛;陶成;席斌斌;张庆珍;鲍芳【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,江苏无锡214126;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126【正文语种】中文【中图分类】TE122.1【相关文献】1.四川盆地西南缘五峰组—龙马溪组页岩气形成条件与有利区优选 [J], 何江林;刘伟;杨平;余谦;王剑;汪正江;陆俊泽;秦川2.四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气高产地质原因及启示——以涪陵页岩气田JY6-2 HF为例 [J], 聂海宽;张柏桥;刘光祥;颜彩娜;李东晖;卢志远;张光荣3.页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程为例 [J], 吴建发;吴娟;刘文平;周政;罗超;吴伟;李小佳;邓宾4.页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏过程为例 [J], 吴建发;吴娟;刘文平;周政;罗超;吴伟;李小佳;邓宾5.复杂构造区页岩气富集特征——以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例 [J], 卢志远;何治亮;余川;叶欣;李东晖;杜伟;聂海宽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。