湘鄂西龙马溪组页岩解析气同位素组成特征及应用
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第34卷增刊2 2020年12月资源环境与工程Resources Environment& EngineeringVol.34,Sup2.Dec.,2020鄂西宜昌地区五峰_龙马溪组古地貌特征及其对富有机质页岩形成的控制机理罗凡,许露露'温雅茹,周向辉,王亿(湖北省地质调查院,湖北武汉430034)摘要:五峰一龙马溪组为鄂西宜昌地区重要页岩气勘探目的层。
运用多口钻井及剖面等地质资料,结合 三维建模技术,分析研究区五峰一龙马溪期古地形地貌特征,阐明古地形地貌对富有机质页岩沉积的控制机理。
研究表明,恢复后的古地貌形态呈现“东南高,西北低”的总体格局,可以划分为滞留盆地、水下 凹槽及水下隆起三种次级古地貌单元。
滞留盆地位于研究区北部,水下隆起位于宜昌黄陵及宜都一石门两 个地区。
古地貌演化特征显示,五峰期宜都一石门与宜昌黄陵地区已形成水下高地,龙马溪期继承了五峰初期的盆地样式,至新滩期海平面下降,沉积环境由深水陆棚相转变为浅水陆棚相。
古地貌对富有机质页岩的形成存在明显的控制作用。
滞留盆地区五峰组发育黑色含碳硅质岩,龙马溪组发育黑色炭质页岩,沉 积厚度在20~60m,T0C含量高,总含气量>1m3/t。
而水下隆起区五峰组硅质岩段缺失,龙马溪组发育深灰色页岩,沉积厚度不超过10 m,T0C含量较低,页岩气总含气量极低。
关键词:五峰一龙马溪组;古地貌特征;富有机质页岩控制机理;宜昌地区中图分类号:P618.12 文献标识码:A文章编号:1671 -1211(2020)S2 -0052 -05D O I:10.16536/ki.issn.1671 - 1211. 2020. S2.009古地形地貌是控制沉积相发育与分布的一个重要 因素,古地貌形态受到多种因素的影响,包括区域位置、气候、基准面变化及构造运动[1]。
古地貌的恢复可以揭 示沉积物的搬运通道、沉积区的分布样式等特征[2-5]。
前人通过古地貌的研究,分析了古地貌与沉积作用的关 系。
川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征分析摘要:川东南地区五峰-龙马溪组是我国很长一段时间页岩气勘探开发的重点目的层段,由于工区目的层段页岩储层特征复杂,制约页岩气赋存状态和含气量评价,本文基于页岩展布特征、地化特征和矿物成分,分析评价川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征。
为工区页岩气的产量评估、富集规律认识以及高效开发方案的实施提供重要的理论支撑。
研究表明,川东南地区五峰-龙马溪组页岩储层具有分布广、厚度大等特点,页岩有机质均发育较好,页岩气资源丰富、地质条件优越,TOC含量普遍大于2%,有机质类型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型为主,属腐泥型和腐殖-腐泥型干酪根,热成熟度普遍介于2-3%之间,为生干气阶段,具有页岩气勘探开发的潜力。
且样品中石英等脆性矿物含量高、膨胀性粘土矿物含量较少则利于后期压裂改造和裂缝的形成。
关键词:川东南;五峰-龙马溪;页岩;矿物成分1.前言川东南地区五峰-龙马溪组,是我国南方海相地层最有利的页岩气勘探开发重点层系[1]。
工区位于上扬子板块,整体经历了多期旋回构造运动,在奥陶世时晚期,川东南地区受板块的强烈挤压发生大规模的海侵,使得研究区页岩沉积出大量的含笔石黑色页岩[2]。
寒武世时,研究区整体上经历了快速的海侵,此时盆地内以海相沉积为主,地层经历了连续沉积后,形成了浊流沉积盆地由于川东南地区盆内遭受构造改造作用时间较晚且改造程度较弱,志留系龙马溪组表现为超压地层,地层压力系数越高,页岩气保存条件优越,因此分析评价页岩气储层特征对页岩气赋存状态和含气量的评价具有重要的意义[3]。
2.页岩展布特征川东南地区在晚奥陶-志留纪时期经历了一个缓慢海进、海退的沉积旋回,由盆内向盆缘,整套地层沉积速率增大,厚度也随之增大[4]。
如焦页1井志留系厚986.3m,隆页1井志留系厚1017.5m,彭页1井志留系厚1391m。
五峰-龙马溪组厚度在不同地区,亦有较大变化,彭页1井钻遇五峰-龙马溪组405m,隆页1井钻遇五峰-龙马溪组220m,焦页1井钻遇五峰-龙马溪组228.3m。
浅谈志留统龙马溪组页岩储层特征志留统龙马溪组页岩层位于中国华北地块的北部,是中国页岩气勘探开发的重要区域之一。
该区域页岩气资源丰富,具有较好的勘探开发前景。
本文将从岩性特征、孔隙结构、裂缝特征、地层构造等方面,对志留统龙马溪组页岩储层的特征进行探讨。
一、岩性特征志留统龙马溪组页岩整体岩性为页岩、板岩、泥页岩和黑色粉质页岩。
页岩层中石英含量较高,多为细晶石英,页岩中的粘土矿物以伊利石和泥质高岭石为主,同时还含有少量的长石矿物。
整体来看,岩性较为致密,无明显的泥碎屑结构。
页岩中的有机质含量较高,有机质丰度一般在2%-5%之间。
由于有机质的存在,页岩整体颜色呈现深灰色或黑色,呈现出一定的均一性。
二、孔隙结构龙马溪组页岩的孔隙结构主要包括一些微孔和裂缝孔隙。
微观来看,页岩中主要有细微的孔隙,孔隙直径一般在0.1-10微米之间,这些微孔主要由于石英颗粒间的间隙或黏土矿物颗粒空隙而形成。
裂缝孔隙也是页岩中的重要孔隙类型,主要分为水平裂缝和垂直裂缝两种。
裂缝孔隙在页岩中的分布较为普遍,裂缝的长度和宽度也较为适中。
虽然页岩的孔隙度并不高,但裂缝和微孔的存在为页岩的储层特性提供了一定的支持。
三、裂缝特征龙马溪组页岩的裂缝特征主要表现在产状、分布、密度和规模等方面。
页岩中产状裂缝较多,产状裂缝的分布具有一定的规律性,呈现出一定的层间分布特点。
裂缝的密度一般在0.5-2m/m2之间,裂缝的规模一般为毫米级或厘米级。
裂缝的发育程度也不一,有些裂缝成熟度较高,裂缝间的连接性较强,有利于气体的储集和运移;而有些裂缝则未发育完全,对页岩气的富集运移有一定的限制。
四、地层构造志留统龙马溪组页岩主要分布在北华北地块的断裂带附近,地层构造较为复杂。
在地层构造上,页岩主要受到古构造运动的影响,形成了多期次的构造变形。
这些复杂的构造特征对页岩的物性和储层特征有着一定的影响。
常见的构造特征包括褶皱、断裂、岩性变化和构造异常等。
古构造运动还导致了页岩层的非均质性增强,对页岩气的产出和富集起到了一定的作用。
浅谈志留统龙马溪组页岩储层特征志留统龙马溪组页岩储层是中国南部页岩气勘探开发的重要区域之一,其页岩储层特征具有很高的研究价值。
本文将围绕着志留统龙马溪组页岩储层的岩石学特征、孔隙结构特征、裂缝特征、孔缝结构特征、岩石力学特征等方面进行深入分析,结合国内外研究成果,探讨其在页岩气勘探开发中的应用前景。
一、岩石学特征龙马溪组页岩主要由泥质成分和粘土矿物组成,岩石中主要有粘土矿物、碳酸盐、石英、长石、云母等。
其中氯硫铵、孔隙度和2.1 g/cm3以下的总有机碳含量相对较高。
页岩的成都原生组分主要有有机质和无机颗粒两大类。
其中有机质在页岩中主要以气态、液态和固态形式贮存。
有机质是储层形成的基础,是页岩储层主要的赋存空间。
龙马溪组页岩的岩石学特征主要表现为岩石组分较为复杂,富含有机质和粘土矿物,这些特征直接影响了储层的孔隙结构和裂缝特征。
二、孔隙结构特征龙马溪组页岩的孔隙结构特征是影响其储层有效储集性能的重要因素。
页岩储层的孔隙结构特征主要包括孔径、孔隙度、孔隙类型等。
孔径主要集中在纳米级别,多为微孔和超微孔,孔隙度一般在2%~6%之间。
页岩储层孔隙度较低但是孔隙结构复杂,有机质颗粒的微观结构和排列方式对孔隙结构起着决定性作用。
龙马溪组页岩储层的孔隙结构特征展现出孔隙度低、孔径细、孔隙类型多样等特点,这些特征使得页岩储层具有较高的渗透率和储层容量。
三、裂缝特征页岩储层的裂缝特征对页岩气的产能及勘探开发具有重要影响。
龙马溪组页岩裂缝主要有两类:一类是垂直于水平压力方向的裂缝,另一类是平行于水平压力方向的裂缝。
前者形成主要是受到水平压力的影响,后者则是在构造运动过程中形成的。
裂缝的产生与储层的岩石学成分、构造应力状态、成岩作用等因素有关,同时也受到构造运动、地质构造等因素的控制。
龙马溪组页岩裂缝特征的认识和研究对于页岩气勘探开发工作具有重要的意义。
页岩储层孔隙度低、孔径小,通常以孔隙和微裂缝的形式存在。
龙马溪组页岩储层的孔缝结构特征主要表现为孔隙度低、孔径细,同时具有复杂的孔缝结构,孔隙和裂缝发育度高,这些特征对页岩气的产能和产气效果具有重要影响。
湘西北地区下志留统龙马溪组有机地球化学特征分析作者:柯新星,许博勋来源:《决策探索·收藏天下(中旬刊)》 2019年第8期柯新星,许博勋摘要:湘西北地区下志留统龙马溪组页岩气形成于封闭的深水滞留盆地环境,主要分布在湖南境内的花垣—大庸—临澧以北。
该区龙马溪组下段黑色薄层状炭质泥岩为烃源岩发育层位,该套烃源岩质纯,富含炭质,易污手,产丰富的笔石化石,有机碳含量(TOC)一般介于1%至3.5%之间,大多数>1%。
成熟度在0.35%至2.38%之间,多数大于1.30%,平均1.44%,总体处于高-过成熟阶段。
文章通过对湘西北地区下志留统龙马溪组黑色页岩有机地球化学特征分析,表明龙马溪组黑色页岩具备页岩气勘探开发的良好条件。
关键词:湘西北;龙马溪组;地质勘探在四川盆地威远地区、重庆地区,中国南方下志留统龙马溪组黑色-黑灰色页岩获得商业性页岩气产出,突破中国页岩气工业性开发,证实下志留统龙马溪组页岩是中国南方重要的烃源岩系,是最有利的勘探层位。
一、地质背景研究区位于扬子准地台东南缘的上扬子台褶带与江南地轴结合部位的武陵褶断带内。
湘西北地区龙马溪组主要分布在湖南省境内的花垣—大庸—临澧以北。
龙马溪组下段黑色薄层状炭质泥岩为烃源岩平均厚24m。
研究区受沉积相带的控制,沉降及沉积中心同位于永顺—桑植—龙山一线,厚度中心位于龙山与永顺之间,本套烃源岩在平面上往南往东变薄甚至尖灭。
区内志留系发育最好属于稳定地区混合相沉积,岩石未受变质。
下统下部为笔石页岩相,与下伏奥陶系整合或假整合接触;下统上部为砂、页岩夹灰岩、泥灰岩,以介壳为主含少量笔石相,为混合相。
泥质岩以水平层理为主,砂质岩则具有砂纹层理,并可见浊流沉积、波痕、槽模,生物化石一般为笔石,缺乏底栖生物,表明为半局限滨岸至局限浅海盆地沉积环境,与上覆志留世罗惹坪组呈整合接触。
二、有机地球化学特征泥页岩有机地球化学特征不但对岩石的储集能力(尤其是吸附能力)具有重要的控制作用,同时还影响着岩石的生气能力。
川东—湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙与页岩气赋存机理研究1. 本文概述本文旨在深入研究川东湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩的孔隙特征与页岩气赋存机理。
川东湘西地区作为中国页岩气资源的重要富集区,其龙马溪组和牛蹄塘组页岩具有良好的页岩气开发潜力。
对于这两个组别页岩的孔隙结构和页岩气赋存机制的理解仍然存在一定的不足,这制约了该地区页岩气资源的高效开发与利用。
本文的研究具有重要的理论价值和现实意义。
我们将对龙马溪组和牛蹄塘组页岩的孔隙结构进行详细的表征。
通过先进的实验技术和分析方法,如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、压汞法、氮气吸附等,揭示页岩孔隙的类型、大小、分布和连通性,进而探讨其影响因素和控制因素。
我们将研究页岩气在龙马溪组和牛蹄塘组页岩中的赋存状态和运移机制。
通过对比分析不同页岩样品的页岩气含量、组分、同位素特征等,揭示页岩气赋存的主要形式和影响因素,探讨页岩气在孔隙中的运移和聚集规律。
我们将结合龙马溪组和牛蹄塘组页岩的孔隙特征和页岩气赋存机理,评估该地区页岩气的开发潜力和可采性。
通过建立页岩气赋存模型,预测页岩气在不同条件下的分布和变化规律,为川东湘西地区页岩气的勘探和开发提供科学依据。
本文的研究将有助于深化对川东湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙与页岩气赋存机理的理解,为页岩气的高效开发与利用提供理论支撑和实践指导。
2. 地质背景与地层特征川东湘西地区位于中国中部,是一个地质构造复杂、沉积历史丰富的区域。
该地区主要的地层包括龙马溪组和牛蹄塘组,这两组地层在页岩气勘探与开发中具有重要价值。
龙马溪组地层主要分布于川东地区,是一套黑色炭质页岩与硅质页岩互层的地层,沉积于晚奥陶世至早志留世。
该地层具有厚度大、分布广、有机质含量高的特点,是有利的页岩气储层之一。
龙马溪组页岩主要由粘土矿物、石英、碳酸盐矿物和有机质组成,其中有机质丰度较高,为页岩气的生成提供了丰富的物质基础。
牛蹄塘组地层则主要分布于湘西地区,是一套富含有机质的黑色页岩,沉积于晚志留世至早泥盆世。
湘西北地区下志留统龙马溪组页岩矿物成分特征及意义刘亢;曹代勇;林中月;王玉芳【摘要】运用X射线全岩衍射和扫描电镜等技术,对湘西北地区下志留统龙马溪组的页岩矿物组成进行了定性和定量分析.龙马溪组页岩主要矿物成分是石英(48.1%)、黏土矿物(34.0%)和长石(11.5%),且含有少量方解石、白云石和黄铁矿等;黏土矿物呈伊利石、有序的伊/蒙混层和少量绿泥石以及微量高岭石的组合特征,其中伊利石和伊/蒙混层含量较高,分别达到64.7%和21.7%,反映出龙马溪组页岩达到晚成岩作用阶段.龙马溪组处于浅水陆棚向深水陆棚过渡的沉积环境,页岩有机质易于富集和保存.页岩岩心样品脆性矿物含量分布在34.4%~79.6%之间,平均脆性指数达65.4%,具备较好的压裂改造条件.与周边焦石坝页岩气田等相比,龙马溪组页岩矿物组成具有相似性,反映湘西北具备页岩气勘探开发的地质潜力.%Using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques, the qualitative and quantitative analyses of the mineral composition of shale in the Lower Silurian Longmaxi Formation in northwestern Hu'nan were conducted. The main mineral components of the shale are quartz (48.1%), clay minerals (34.0%), and feldspar (11.5%), containing small amounts of calcite, dolomite, and pyrite. The content of illite and illite/montmorillonite mixed layer in clay minerals is relatively high, averaging 64.7% and 21.7%respectively. The clay mineral is the combination of illite, orderedillite/montmorillonite, and a small amount of chlorite and trace kaolinite, reflecting that the Longmaxi Formation shale reached the stage of late diagenesis. In a transitional sedimentary environment from shallow-waterto deep-water continental shelf, the shale organic matter of LongmaxiFormation is easy to be enriched and preserved. The content of brit le minerals in shale core samples ranged from 34.4% to 79.6%, and the average brittleness index reached 65.4%, showing a good condition for fracturing transformation. Compared with the surrounding Jiaoshiba shale gas field, the composition of the shales in the Longmaxi Formation is similar, reflecting the geological potential of shale gas in northwestern Hu'nan.【期刊名称】《海相油气地质》【年(卷),期】2018(023)002【总页数】7页(P70-76)【关键词】湘西北;志留纪;龙马溪组;页岩气;矿物成分【作者】刘亢;曹代勇;林中月;王玉芳【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;中国地质调查局油气资源调查中心【正文语种】中文【中图分类】TE132.2目前国内页岩气勘探开发取得了巨大突破,已发现焦石坝、长宁—昭通、威远、富顺—永川等4个千亿立方米级大气田,2015年已建成75×108m3产能,累计生产页岩气60.55×108m3,页岩气已成为中国非常规油气的重要组成部分,这其中的产量和探明地质储量全部来自四川盆地下古生界海相沉积的五峰组—龙马溪组[1-2]。
白马区块五峰-龙马溪组页岩岩石相特征及意义
白马区块位于中国陕西省宝鸡市北部,是一个富含油气资源的页岩气区块。
五峰-龙马溪组是该区块中的重要页岩岩石层系,具有以下特征及意义:
1. 岩石相特征:五峰-龙马溪组页岩主要由泥质和粉状的岩石
组成,含有丰富的有机质,具有良好的孔隙度和渗透性。
岩石中的有机质经过埋藏和压实作用后形成了天然气,成为页岩气资源的重要来源。
2. 油气资源潜力:五峰-龙马溪组页岩层系富含有机质,热演
化程度适中,是形成页岩气的良好储层。
该区块页岩气资源潜力巨大,是宝鸡市重要的能源资源。
3. 经济意义:白马区块五峰-龙马溪组页岩岩石相具有较高的
烃源潜力和有利的储采条件,对于该区块的油气勘探和开发具有重要意义。
页岩气的开发可以提高能源供应、推动经济发展,同时还可以减少对传统能源的依赖,实现能源结构的转变。
4. 地质意义:五峰-龙马溪组页岩的存在证明了该地区在古生
代时期具有较丰富的有机质沉积环境,研究这些沉积环境的变化对于了解古生代地球环境演化具有重要意义。
同时,研究页岩岩石相特征还可以为寻找其他地方的页岩气资源提供参考和指导。
总之,白马区块五峰-龙马溪组页岩岩石相特征的研究对于页
岩气资源的勘探和开发、能源供应和地质演化研究具有重要意义。
川东南-湘鄂西地区页岩层有机地球化学特征【摘要】本文论述川东南-湘鄂西地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄潭组的页岩有机质类型和有机质丰度,为油气的勘探提供支持。
【关键词】页岩地球化学有机质类型丰度川东南-湘鄂西地区的震旦-志留系,最好烃源岩是上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组-石牛栏组下段,其次为下寒武统牛蹄潭组。
烃源岩是生产页岩气的母岩,而烃源岩的有机质类型和有机质丰度是评价烃源岩质量的重要指标。
1 页岩有机质类型有机质类型划分常用指标是热解参数(氢指数I)、干酪根元素比值(H/C)和干酪根碳同位素组成在这里运用生物标记化合物分布特征判别有机质类型,常用的方法有两种:一是利用原油和抽提沥青中的饱和烃色谱定性判识烃类的主要生源和母质类型,一个判识有机质类型的生标指标是依据C27、C28、C29甾烷的相对组成,C27甾烷主要来源于水生生物,而C29甾烷则主要来源于高等植物。
1.1 牛蹄塘组(∈1n)分析牛蹄塘组各样品的饱和烃色谱图,牛蹄塘组的正烷烃气相色谱图大多是后高双峰型,但主峰碳数是以C24,C25为主,所以初步得出牛蹄塘组有机质主要来自高等植物,水生低等生物的贡献较小。
RX-32-39样品从牛蹄塘组底向上隔约3米依次同地点采样,分析其气相色谱图,RX-32是后峰型,主峰碳数C25,色谱图显示该段有机质被微生物降解,样品RX-34-38的前峰逐渐凸显,而且基本没有被微生物降解,由上得出牛蹄塘组从下到上水生生物对有机质的贡献逐渐增大,但是还是以高等植物的贡献为主。
RX-41样品的气相色谱图(图1)是前高双峰型,主峰碳数C17,可得出该样品有机质类型是Ⅱ1,为腐泥腐植型,以生油为主。
在气相色谱分析中,其产物以正构烷烃为主,饱和烃优势明显。
这些都反映出泥页岩为有机质具腐泥型特征。
从牛蹄塘组烃源岩有机碳含量等值线平面图上看,下寒武统在仁怀—习水—赤水一带有机碳含量较高,达到 3.0%以上,显示较强的生烃能力;向东面至秀山—溶溪—漆料一带增加至4.0%~7.0%,而秀山地区的东北方向有机碳含量普遍偏低,是在0.5%~2.0%之间,显示在这一时期在秀山溶溪地区烃源岩的生烃潜力很好。
湘西北地区龙马溪组沉积特征分析郑振华;郭军;秦明阳【摘要】湘西北地区龙马溪组厚度具有自东向西增加的特点,岩性以富含炭质、硅质的页岩为特征,成层薄,水平纹层发育,富含笔石化石,颜色呈黑色、褐黑色,常见黄铁矿结核,为水体相对较深、水流不畅、缺氧的还原条件下的闭塞陆棚沉积.具有有机炭含量高、有机质成熟度有利于油气的生成、黑色页岩埋深适中的特点,是湘西北地区页岩气勘探的目的层位之一.【期刊名称】《内蒙古科技与经济》【年(卷),期】2017(000)023【总页数】2页(P55-56)【关键词】湘西北地区;龙马溪组;深水陆棚;页岩气;有利层位【作者】郑振华;郭军;秦明阳【作者单位】湖南省煤炭地质勘查院,湖南长沙 410014;湖南省煤炭地质勘查院,湖南长沙 410014;湖南省煤炭地质勘查院,湖南长沙 410014【正文语种】中文【中图分类】P313(264)湘西北地区志留系地层分布广(见图1)、厚度大,其中,下志留统龙马溪组黑色页岩有机质含量高(大部分>2%),有机质成熟度处于有利的主生烃范围内(2.01%~2.06%),干酪根类型以Ⅰ型为主,厚度在15m~30m之间,黑色页岩大多埋深适中(500m~4 000m之间),是该地区页岩气勘查的目的层之一。
因此,弄清楚该地区龙马溪组的岩石性质和沉积相特征及变化规律,对湘西北地区的页岩气勘探具有重要意义。
根据地面及钻井岩石分析,湘西北地区龙马溪组从下到上可以分为3部分:①下部,岩性主要是黑色含炭质硅质页岩,镜下鉴定粒度小,泥质含量高,含少量石英质粉砂颗粒,炭质含量2%~5%,可见少量微裂缝,富含大量笔石化石和黄铁矿粉末条带,可见多层厚度在1cm~5cm间的斑脱岩层,是典型的深水滞留缺氧盆地沉积物。
②中部,岩性主要是灰黑色粉砂质页岩,镜下鉴定主要为泥质,成分为伊利石、高岭石、蒙脱石。
粉砂成分以石英为主,长石含量较少,粉砂含量约16%、炭质约1.5%,富含黄铁矿、笔石。
长宁地区五峰组—龙马溪组页岩气地质特征研究长宁地区五峰组—龙马溪组页岩气地质特征研究本论文以四川盆地南缘的长宁页岩气示范区及周边地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组地层为研究对象,充分利用野外露头、钻/测/录井资料、地球物理资料以及各类相关地球化学分析资料,以矿物学、沉积学、石油地质学、非常规油气地质学理论及相关最新研究成果为依据,较为深入地研究了长宁及周边地区五峰组—龙马溪组页岩的主要地质特征,探讨了地质特征与页岩气的关系,总结了有利于页岩气富集成藏的主要地质因素,其成果可为研究区及其周边地区页岩气的勘探及开发提供一定的理论依据及技术支撑。
五峰组—龙马溪组地层保存较完整,顶、底界线清楚,根据其岩性特征、测井曲线特征及古生物特征的差异,再结合海平面变化规律,将五峰组—龙马溪组中的龙马溪组分为上、下两段,地层展布呈现北厚南薄的特征;研究区沉积时处于受限的陆棚环境中,进一步划分内、外陆棚两个亚相及六种微相,其中外陆棚亚相中的泥棚和硅质泥棚微相最有利于页岩气的发育与富集。
有机质主类型主要为腐泥型(Ⅰ)与腐殖腐泥型(Ⅱ1)。
目的层TOC 值的分布范围为0.07~8.35%,平均值为1.4%,底部TOC均值最高;区内有机质成熟度均达到成熟/过成熟演化阶段。
研究区内富有机质页岩平均厚度超过20m,具有极佳的生烃潜力及优异的页岩气成藏条件。
矿物组分主要以石英、粘土矿物为主;下段地层石英含量高、脆性较好,这对于后期压裂开发更加有利;其储集空间以孔隙和裂缝为主,孔隙度分布在2~6%之间,渗透率分布在0.01~10Md 之间,属于典型低孔、特低渗储层;目的层底部含气量较高在1.849~2.175m3/t之间,平均为1.921m3/t,具有良好的开发价值。
通过对区域盖层以及构造背景等问题的分析表明,目的层在埋深、地层接触关系和有效页岩厚度等方面具有良好的条件,非常有利于页岩气的保存。
综合以上研究,明确了有利于页岩气富集的地质因素,认为远离陆源且水体较深的沉积环境控制了富有机质页岩的发育,是页岩气藏形成的基础条件;页岩本身低孔低渗但其内部微孔隙、微裂缝可以作为容纳页岩气储集空间;保存条件是能否形成优质页岩气藏的关键。
湘西北地区志留纪早期龙马溪组页岩储层孔隙结构特征
杨祥玉;谭静强;户瑞宁
【期刊名称】《非常规油气》
【年(卷),期】2022(9)5
【摘要】为揭示湘西北地区志留纪早期龙马溪组页岩孔隙结构特征,以桃地2井龙马溪组页岩样品为例,通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射分析(XRD)、碳
硫分析(CS)及低温低压N_(2)/CO_(2)吸附实验,明确了龙马溪组页岩储层的矿物组分、有机质富集程度及孔隙发育情况。
研究表明:(1)研究区内页岩TOC为
0.22%~3.63%,平均值为1.52%,矿物组分以石英、长石为主,黏土矿物和碳酸盐矿
物含量低,部分层位黄铁矿较发育;(2)微孔的发育程度主要受有机质含量控制,有机质类型及其成熟度会影响微孔孔径分布;(3)孔径为2~40 nm的中孔主要来自有机质孔,黏土矿物贡献较小,其他矿物组分贡献很小;而孔径>40 nm的中孔受有机质和黏土矿物的影响较小,推测可能是粒间孔和微裂缝等非特定组分因素的作用开始增强。
该研究成果有望能为湘西北地区页岩气勘探开发提供依据。
【总页数】12页(P25-35)
【作者】杨祥玉;谭静强;户瑞宁
【作者单位】中南大学地球科学与信息物理学院
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
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1.滇黔北地区龙马溪组富有机质页岩储层纳米级孔隙结构特征
2.渝东北地区龙马溪组页岩储层微观孔隙结构特征
3.黔西北地区龙马溪组页岩气储层孔隙特征及其储气意义
4.川东南五峰–龙马溪组页岩储层孔隙结构特征及影响因素
5.威远构造W 202井区龙马溪组页岩气储层微观孔隙结构特征
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鄂西渝东地区龙马溪期岩相特征及其对富烃页岩控制鄂西渝东地区志留系龙马溪组在浅海陆棚环境下发育一套优质烃源岩,且分布范围较广、厚度较大,具备良好的页岩气形成条件,为中国南方海相地层油气勘探重要区块。
由于早志留世是中国南方挤压最强烈的时期,其岩相古地理特征变化较快,而鄂西渝东地区龙马溪期古地理特征相对较稳定。
岩相古地理特征控制了富烃页岩沉积区的分布范围和富烃页岩的质量。
标签:鄂西渝东地区;龙马溪组;富烃页岩;岩相古地理引言中国南方志留系勘探程度较低,制约了对中上扬子地区志留世岩相古地理的研究和认识。
中上扬子地区早志留世龙马溪组发育分布范围广、厚度较大的黑色页岩,为一套优质烃源岩,多数已达成熟-过成熟阶段,构成区域范围的烃源岩系和具备良好的页岩气形成条件。
受岩相古地理控制的富烃沉积区是整个中上扬子海相地层地质调查和油气勘探的重要地区。
与FortWorth盆地Barnett页岩相比[1],志留系龙马溪组页岩具有良好的页岩气勘探潜力。
一直以来,由于龙马溪组在南方海相油气组合中与下伏的五峰组共同构成区域性的烃源岩层系,因此前人开展了大量研究工作[2]。
一般认为,龙马溪组泥页岩均可以当做烃源岩,而且其富烃沉积区的分布特征不是很明显,但从近几年的系统性的研究发现[3],龙马溪组泥页岩虽然整体厚度很大,但并非全部为烃源岩层,平面上其烃源岩的质量都有明显的差异。
笔者认为,探讨鄂西渝东地区龙马溪期岩相古地理特征对研究富烃沉积区变化具有重要的意义。
1 鄂西渝东地区龙马溪期岩相古地理特征早志留世,本区整体上为一套浅海陆棚沉积环境。
但是由于受晚奥陶世整体构造格局及晚奥陶世都匀运动的影响(在黔北地区称为黔中隆起,在宜昌地区称为宜昌上升),研究区志留系整体上存在东高、西低的构造格局。
早志留世龙马溪早期,石柱冷水溪、武隆黄草、咸丰活龙坪等地沉积了一套深水陆棚沉积物,并且以深水泥质陆棚为主,是研究区志留系烃源岩最发育的层系。
沉积物类型以黑色、深灰色碳质泥、页岩,含碳粉砂质泥、页岩为主,泥岩普遍被碳质侵染。
湖南永顺区块龙家寨向斜龙马溪组页岩地化特征及页岩气资源潜力评价湖南永顺区块内龙家寨向斜志留系龙马溪组页岩为深水陆棚沉积环境,具有页岩气成藏和保存条件,在X井的钻探过程中,运用油页岩综合评价仪分析岩心样品的实验方法,获得了TOC值,Tmax等参数,分析可知有效页岩有机质类型为Ⅰ型,且已经成熟演化,计算得生气强度为9×108m3/km2,利用成因体积法计算得该向斜页岩气总地质储量为288×108m3,资源丰度类比法计算总地质储量为87×108m3。
标签:永顺;龙马溪;地化;页岩气;储量前言页岩气是以热成熟作用或连续生物作用为主以及两者相互作用的聚集在烃源岩中的天然气以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩或高碳泥页岩的天然气聚集,表现为典型的烃源岩层内就近聚集“原地成藏”模式。
自从2012年3月3日,国家发展改革委、财政部、国土资源部、国家能源局正式发布《页岩气发展规划》以来,基本完成全国页岩气资源潜力调查与评价,建成了涪陵国家页岩气示范区,湖南永顺区块与涪陵类似,在志留纪时期沉积了很厚的龙马溪组页岩,但是目前对永顺区块龙马溪组的页岩气资源量的评价、页岩气形成与保存条件和“甜点区”预测的基础地质研究较少。
本文利用X井的钻井、录井原始资料和页岩地化分析测试,分析永顺区块龙家寨向斜龙马溪组烃源岩地化特征,并与A井,B井对比,为永顺区块页岩气资源量的评价提供理论依据。
1 区域概况1.1 地理特征湖南永顺页岩气区块位于湖南省西北部湘西土家族苗族自治州永顺县,东邻张家界市,西邻龙山县、保靖县,面积982.23km2。
永顺区块西部地区以发育山地地貌为主,海拔300~1000m,高差较大;东部地区以小丘陵和向斜谷地地貌为主,海拔450~650m。
1.2 区域构造概况湖南永顺页岩气区块位于中扬子地块湘鄂西冲断褶皱带“桑植-石门复向斜带”的西南部,整体以发育具复杂结构的挤压逆冲构造为特征。
受印支—燕山期区域挤压应力作用的控制,全区以发育北北东向展布的褶皱构造为主,由东南向北西方向依次分布贺虎-摇湾背斜、青安坪向斜、沙坝-也庄背斜、龙家寨向斜、盐井-首车背斜、马蹄寨向斜6个次级构造单元裂。
文章编号:1001-6112(2021)03-0395-11㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀doi:10.11781/sysydz202103395鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组页岩含气性特征及保存条件许露露,温雅茹,张焱林,任志军,杨㊀洁,文剑航,陈㊀威,罗㊀凡,段㊀轲(湖北省地质调查院,武汉㊀430034)摘要:上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组为鄂西地区重要的页岩气勘探目的层㊂利用鄂西地区20多口调查井资料,对其五峰组 龙马溪组岩性㊁沉积相㊁含气性特征及保存条件进行了分析㊂五峰组以黑色含碳硅质页岩为主,为深水硅泥质陆棚相,龙马溪组以灰黑色碳质页岩为主,为深水泥质陆棚相;五峰组 龙马溪组与下志留统新滩组下部组成2个三级层序且含气量符合TST1>TST2>HST2>HST1的特征,五峰组含气性略好于龙马溪组,天阳坪断裂以北及咸丰断裂带以东含气量好,由于多数钻井处于深水陆棚相,沉积相对含气性的平面差异影响较小;目的层顶板下志留统新滩组粉砂质泥岩和底板奥陶系致密灰岩横向分布稳定,为区域良好盖层;五峰组 龙马溪组埋藏史可以划分为4个阶段,与四川盆地相比鄂西地区的埋藏史呈现 抬升时间偏早 和 抬升速率过快 的特征㊂埋深㊁距离正断层的远近对含气性有一定影响,但断裂和褶皱的匹配样式是影响含气量高低的最关键因素,远离正断层且位于向斜核部或翼部,离正断层较远㊁位于断层下盘且上倾方向未与断裂沟通这2种构造样式有利于页岩气的聚集成藏㊂关键词:保存条件;页岩气;含气性;五峰组 龙马溪组;鄂西中图分类号:TE122.1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:AGas⁃bearingcharacteristicsandpreservationconditionsofUpperOrdovicianWufeng-LowerSilurianLongmaxishaleinwesternHubeiXULulu,WENYaru,ZHANGYanlin,RENZhijun,YANGJie,WENJianhang,CHENWei,LUOFan,DUANKe(HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034,China)Abstract:TheUpperOrdovicianWufengtoLowerSilurianLongmaxiformationsareimportantexplorationtargetsforshalegasinthewesternHubeiprovince.Thelithology,sedimentaryfacies,gas⁃bearingcharacteristicsandpreservationconditionsoftheWufeng-Longmaxiformationswereanalyzedwiththesamplesofmorethan20surveywells.TheWufengFormationisdominatedbyblackcarbonaceoussiliceousshaleofdeep⁃watersiliceousargillaceousshelffacies,whiletheLongmaxiFormationisdominatedbygray⁃blackcarbonaceousshaleofdeep⁃waterargillaceousshelffacies.TheWufeng-LongmaxiformationsandthelowerpartofLowerSilurianXintanFormationconsistoftwothree⁃levelsequences,andthegascontentconformstothecharacteristicsofTST1>TST2>HST2>HST1.Thegascon⁃tentoftheWufengFormationisslightlyhigherthanthatoftheLongmaxiFormation.AgoodgaspotentialhasbeenfoundtothenorthofTianyangpingFaultandtheeastofXianfengFault.Sincemostwellswereinthedeepshelffaciesarea,sedimentaryfacieshavelittleeffectontheplanedistributionofshalegascontent.ThestudiesofpreservationconditionsshowedthatboththeXintanFormationastheroofandtheOrdovicianasthefloorhavegoodsealingproperties.TheburialhistoryofWufeng-Longmaxiformationscanbedividedintofourstages,andshowsthecharac⁃teristicsof earlyuplifttime and rapidupliftrate whencomparedwiththeSichuanBasin.Theburialdepthandthedistancetonormalfaulthavecertaininfluenceonthegascontent.However,thematchingpatternbetweenfaultandfoldisthemostimportantfactoraffectinggascontent.Twostructuralpatternsarebeneficialtoshalegasaccumulation,oneisbeingfarawayfromnormalfaultandlocatingatthesynclinewingorcore,theotherisbeingfarawayfromnormalfaultandlocatingatthefootwalloffaultandthetargetstratumisnotconnectedtothefaultintheup⁃dipdirection.Keywords:preservationcondition;shalegas;gascontent;Wufeng-Longmaxiformations;westernHubei收稿日期:2020-05-06;修订日期:2021-03-29㊂作者简介:许露露(1985 ),男,高级工程师,从事页岩气地质调查及储层评价研究工作㊂E⁃mail:xulu19850806@126.com㊂基金项目:湖北省自然资源厅科研项目(ZRZY2020KJ10),湖北省地质局科研项目(KJ2019-3,KJ2020-4)和湖北省自然科学基金项目(2020CFB501)联合资助㊂㊀第43卷第3期2021年5月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质PETROLEUMGEOLOGY&EXPERIMENT㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.43,No.3May,2021㊀㊀页岩气是指位于暗色富有机质泥页岩中,以吸附和游离态赋存的天然气聚集㊂中国南方海相页岩气分布领域广,资源丰富[1-2]㊂其中上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组是最具远景的页岩气勘探目的层之一[3-5]㊂四川盆地已在五峰组 龙马溪组发现涪陵㊁威远等多个页岩气田,勘探开发成效显著[6]㊂受到涪陵气田商业成功的启示,鄂西地区页岩气勘探也快速发展,目前已钻井20余口,多口井已钻获良好的油气显示㊂以往的研究表明五峰组 龙马溪组沉积于浅海陆棚相深水区域㊁分布面积广㊁沉积厚度大㊁热演化程度适中,具备形成页岩气的物质基础[7-11],而后期的构造作用和构造类型是影响页岩气横向上富集的控制因素[12-13]㊂相对于成藏地质条件及储层特征的研究,目前针对鄂西地区五峰组 龙马溪组含气性特征及保存条件的研究较少㊂因此本文以研究区10余口调查井为研究对象,对目的层纵向及横向上含气性特征及页岩气保存条件进行了较为深入研究㊂研究成果将为鄂西地区五峰组 龙马溪组页岩气的勘探提供可靠依据㊂1㊀区域地质概况鄂西地区横跨扬子地块与秦岭 大别造山带两个一级构造单元㊂西部与四川盆地为邻,东部靠近荆门 当阳复向斜,北部以襄广断裂为界,南部毗邻江南 雪峰推覆隆起带㊂研究区主体部分位于湘鄂西褶皱带㊂经历了加里东㊁海西㊁印支㊁燕山和喜马拉雅等多期构造运动,主要发育北北东㊁北西及东西方向三组断裂㊂其中齐岳山断裂㊁新华断裂㊁阳日断裂及天阳坪断裂为逆断层,恩施 黔江断裂和通城河断裂为正断层,其他断裂带性质较为复杂(表1)㊂研究区中北部发育黄陵背斜和神农架复背斜,从元古界㊁古生界㊁中生界及至新生界都有出露㊂本次研究的目的层为五峰组 龙马溪组,钻井主要分布在中央背斜带㊁花果坪复向斜带及黄陵背斜带周缘(图1)㊂2㊀岩石及层序地层特征以研究区黄陵背斜西南部秭地3井为例,分析了五峰组 龙马溪组纵向上岩性及沉积相特征㊂五峰组 龙马溪组下伏地层为宝塔组厚层状泥质瘤状灰岩㊂五峰组主体岩性为黑色含碳硅质页岩夹少量黑色碳质页岩,为深水硅质陆棚沉积㊂顶部发育厚度极薄的观音桥灰岩,为台地相沉积环境㊂观音桥段往上为龙马溪组,中下段以黑色碳质页岩为主,上段为灰黑色碳质页岩夹少量粉砂岩,主要为深水泥质陆棚相沉积㊂上覆地层为下志留统新滩组,以深灰色含碳页岩夹灰黑色碳质页岩及粉砂岩为岩性特征,粉砂岩含量比龙马溪组有所增加,为砂泥质混积陆棚沉积环境㊂总体上五峰组 龙马溪组与新滩组下部可以组成2个完整的3级层序,五峰组为一个完整的3级层序,TST1岩性从灰色泥质瘤状灰岩突变为黑色硅质页岩,显示沉积水深增加,最大海泛面位于黑色含碳硅质页岩与观音桥段含碳灰岩的分界面,HST1岩性为顶部观音桥段含碳灰岩,水深较浅㊂龙马溪组与新滩组下部组成一个完整的3级层序㊂TST2岩性从含碳灰岩突变为碳质页岩,显示沉积水深增加,最大海泛面位于黑色碳质页岩与灰黑色含碳粉砂岩的岩性界面,HST2由2个水退层序组成,第一个水退层序地层岩性由下往上,含碳粉砂岩有增加的趋势,显示水体逐渐变浅㊂第二个水退层序由新滩组下部组成,表1㊀鄂西地区主要区域断裂带特征Table1㊀CharacteristicsofmainregionalfaultzonesinwesternHubeiprovince名称性质走向倾向倾角/(ʎ)长度/km切穿层位齐岳山断裂(F1)压扭性北北东北西8050建始 彭水断裂(F2)早期压扭㊁后期张性北北东南东310恩施 黔江断裂(F3)张性断裂北北东南东60 80120三叠系 志留系大青山断裂(F4)早期张性㊁晚期压扭性北北东东160三叠系 志留系咸丰断裂(F5)早期为压扭性㊁后期张性北北东北西5080襄广断裂(F6)早期逆冲㊁中期断陷㊁后期逆冲推覆北东东北25 75300阳日断裂(F7)逆冲断层东西北30 80120志留系 震旦系新华断裂(F8)早期压剪性,后期张性北北东西360侏罗系 震旦系仙女山断裂(F9)早期张性㊁中期压扭性㊁后期张性北北西南西100白垩系 二叠系天阳坪断裂(F10)逆冲断层北西南西20 40150寒武系 震旦系雾渡河断裂(F11)早期压性㊁后期张性北西北60 80160寒武系 震旦系通城河断裂(F12)张性断裂北北西东200三叠系 寒武系远安断裂(F13)早期压扭性㊁中期张性㊁后期压扭性北北西西50 8060志留系 震旦系㊃693㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http:ʊwww.sysydz.net㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷㊀㊀图1㊀鄂西地区构造特征简图F1.齐岳山断裂;F2.建始 彭水断裂;F3.恩施 黔江断裂;F4.大青山断裂;F5.咸丰断裂;F6.襄广断裂;F7.阳日断裂;F8.新华断裂;F9.仙女山断裂;F10.天阳坪断裂;F11.雾渡河断裂;F12.通城河断裂;F13.远安断裂;B1.石柱复向斜;B2.齐岳山复背斜;B3.利川复向斜;B4.中央背斜;B5.花果坪复向斜;B6.咸丰背斜;B7.神农架复背斜;B8.黄陵背斜;B9.秭归复向斜;B10.长阳背斜;B11.宜都 鹤峰复背斜Fig.1㊀StructuralfeaturesofwesternHubeiprovince由下往上碳质含量呈降低的趋势,粉砂岩增多,粒度变大(图2)㊂3㊀含气性特征3.1㊀纵向含气性以研究区典型地质调查井秭地3井为例,研究了五峰组 龙马溪组纵向上含气量变化特征㊂分析表明,由下至上吸附含气量呈逐渐降低的趋势,总含气量和现场解吸含气量纵向上非均质性明显(图2)㊂统计表明五峰组现场解吸含气量和总含气量均大于龙马溪组(图3a)㊂不同体系域含气量统计特征表明,解吸含气量和总含气量大小呈现TST1>TST2>HST2>HST1的统计特征(图3b)㊂纵向上秭地3井解吸含气量㊁总含气量均与TOC含量具有较好的线性正相关性,表明仅就一口井而言TOC含量对含气量具有较大影响(图4a)㊂但对整个鄂西地区而言,多口钻井TOC含量与含气量相关性较弱,表明在平面上其他地质因素对含气量也具有较大的影响(图4b)㊂3.2㊀横向含气性统计了19口地质调查井的底界埋深㊁TOC㊁沉积相㊁构造部位与含气量数据(表2)㊂分析表明现场解吸含气量分布在0 1.97m3/t㊂不含气和含气量微弱(解吸含气量小于0.1m3/t)的钻井主要分布在阳日断裂和新华断裂周缘,如红地1㊁巴地2㊁ZD1㊁ZD2井㊂含气性较好的井(解吸含气量大于1m3/t)主要分布在东部雾渡河断裂以南天阳坪断裂以北,咸丰断裂带以东新华断裂带以西地区,如宜页2和来地1井含气量分别达到1.63,1.67m3/t㊂沉积相分布特征以及沉积相与含气性㊃793㊃㊀第3期㊀㊀㊀㊀许露露,等.鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组页岩含气性特征及保存条件㊀图2㊀鄂西地区典型地质调查井秭地3井上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组综合柱状图Fig.2㊀CompositestratigraphiccolumncompiledfromrepresentativewellZD3fortheUpperOrdovicianWufeng-LowerSilurianLongmaxiformationsinwesternHubeiprovince图3㊀鄂西地区秭地3井上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组纵向上含气量特征Fig.3㊀GascontentcharacteristicsonverticaldirectionofWufeng-LongmaxiformationsofwellZD3inwesternHubeiprovince相关性研究显示,研究区主要以深水陆棚沉积环境为主,仅东南部局部地区为浅水陆棚相沉积环境及水下隆起相带㊂分析表明长地2井远离断裂带而含气量微弱,与该井处于浅水陆棚相沉积环境,富有机质页岩厚度较薄,TOC含量较低有关㊂除长地2井外,其他地质调查井均处于深水陆棚相沉积环境(图5),但不同地区含气量差异较大,因此沉积相不是影响鄂西地区五峰组 龙马溪组含气性平面差异的主要因素,后期遭受构造作用强弱和保存条件的好坏,可能是影响含气性差异的主要原因㊂㊃893㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http:ʊwww.sysydz.net㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷㊀㊀图4㊀鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组TOC与含气量相关性分析Fig.4㊀CorrelationbetweenTOCandgascontentsofWufeng-LongmaxiformationsinwesternHubeiprovince表2㊀鄂西地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组含气性特征统计Table2㊀CharacteristicsofgascontentofWufeng-LongmaxiformationsinwesternHubeiprovince井号底界埋深/m厚度/mω(TOC)/%沉积相带构造部位与正断层距离/km解吸含气量/(m3㊃t-1)总含气量/(m3㊃t-1)咸地21520.073.10.65 8.081.95深水陆棚中央背斜带桑柘坪向斜近核部距恩施 黔江断裂12.50.15 1.750.620.63 3.451.56来地1947.950.9深水陆棚咸丰背斜带内次级向斜近核部距新华断裂13.90.80 3.731.67ZY1261.535.90.26 4.711.55深水陆棚咸丰背斜带次级向斜近核部距新华断裂1.90.30 0.500.40ZY2378.435.40.20 7.601.88深水陆棚咸丰背斜带次级向斜近核部距新华断裂1.40.22 0.390.341.37 2.131.68WD1422.031.21.10 5.003.17深水陆棚中央背斜带西翼距建始 彭水断裂5.60.20 1.400.63茅地1899.451.60.99 6.203.42深水陆棚中央背斜带东翼距建始 彭水断裂3.70.04 0.090.070.18 0.470.35建地11780.042.00.20 10.504.39深水陆棚花果坪向斜西翼次级背斜东翼距新华断裂13.60.11 0.920.53ZD2921.538.80.36 7.761.86深水陆棚香龙山背斜北翼距新华断裂4.70 0.120.030 0.190.04ZD1346.038.80.54 4.581.52深水陆棚香龙山背斜北翼距新华断裂2.20秭地31162.442.50.08 5.402.34深水陆棚黄陵背斜带次级褶皱背斜东翼距仙女山断裂11.80.50 1.090.731.04 1.731.31红地1496.344.50.23 5.042.31深水陆棚神农架背斜北翼WD6245.024.50.90 4.502.11深水陆棚黄陵背斜带西翼距仙女山断裂1.70.30 1.160.36远地1786.030.00.43 4.251.73深水陆棚黄陵背斜东翼距通城河断裂2.90.13 1.190.620.32 1.941.03宜地11341.025.00.80 6.003.32深水陆棚黄陵背斜东翼距通城河断裂7.10.50 2.160.80夷地1625.026.10.24 5.531.79深水陆棚黄陵背斜东翼距通城河断裂16.80.52 2.821.290.57 3.311.65宜页22731.045.01.07 4.302.56深水陆棚黄陵背斜东翼距通城河断裂12.91.03 3.331.97WD2317.922.91.31 4.892.99深水陆棚斜坡香龙山背斜西翼距新华断裂2.80.10 0.300.201.20 1.551.38巴地21420.023.80.06 4.341.86深水陆棚斜坡香龙山背斜南东翼距新华断裂2.10长地2584.614.00.56 2.281.63浅水陆棚宜都 鹤峰背斜带次级向斜北翼0.05 0.110.070.21 0.460.28㊀㊀㊀注:式中分式的意义为:最小值 最大值平均值㊂㊃993㊃㊀第3期㊀㊀㊀㊀许露露,等.鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组页岩含气性特征及保存条件㊀图5㊀鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组平面上含气量分布特征Fig.5㊀HorizontaldistributioncharacteristicsofgascontentofWufeng-LongmaxiformationsinwesternHubeiprovince4㊀保存条件齐岳山断裂为中㊁上扬子的分界,其西北侧四川盆地多发育盖层滑脱式的 隔档式 断褶组合,保存条件相对较好㊂而东南侧鄂西地区多发育基底卷入式的 隔槽式 断褶组合,构造陡倾且断裂发育,隆升幅度大,因此对油气的保存不利[14]㊂但研究区复杂构造带内也局部发育构造相对稳定的区域,需要对保存条件进行深入研究㊂本文从区域盖层封闭性㊁构造埋藏史㊁构造样式㊁埋深及与主要正断层的距离等几个方面论述研究区五峰组 龙马溪组的页岩气保存条件㊂4.1㊀区域盖层封闭性页岩气藏为自生自储的油气藏,页岩气成藏过程中大量的天然气聚集将导致页岩产生微裂缝使得封盖能力降低,因此页岩顶底板封盖性能对页岩气保存十分重要[15-16]㊂研究表明,鄂西地区五峰组 龙马溪组在咸丰县 恩施州一带泥页岩最厚可达70m,在五峰县 松滋市一带页岩厚度小于10m,主要分布在20 40m,总体上厚度较为稳定㊂顶板新滩组发育粉砂质泥岩,处于深水陆棚相,厚度分布在393 626m,横向分布稳定,是区域上良好的盖层㊂底板奥陶系属于台地相沉积环境,岩性为致密灰岩,全区厚度分布在57 185m,封盖性能良好(图6a)㊂以秭地3井为例统计了五峰组 龙马溪组及顶底板脆性矿物含量,结果表明底板奥陶系灰岩脆性矿物含量占比85.3%,五峰组 龙马溪组占比59.1%,新滩组占比48.5%(图6b)㊂综合研究认为,鄂西地区五峰组 龙马溪组顶底板横向分布稳定,均具有良好的封闭性能㊂由于顶板新滩组厚度相对更大,且脆性矿物含量低,岩层塑形较强,与奥陶系相比,相对不容易形成裂隙,可能具有更好的盖层封闭性㊂4.2㊀构造埋藏史以鄂西地区咸地2井和四川盆地威2井为例,对比分析了鄂西地区及四川盆地五峰组 龙马溪组构造埋藏史特征(图7)㊂研究表明秭地3井构造埋藏可以分为4个阶㊃004㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http:ʊwww.sysydz.net㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷㊀㊀图6㊀鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组及顶底板厚度以及脆性矿物含量Fig.6㊀ThicknessandbrittlemineralcontentsofWufeng-Longmaxiformationsandit sRoofandfloorinwesternHubeiprovince图7㊀鄂西地区咸地2井及四川盆地威2井上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组构造埋藏史Fig.7㊀TectonicburialhistoryforWufeng-LongmaxiformationsofwellXD2inwesternHubeiprovinceandwellW2inSichuanBasin段(图7a)㊂第1阶段为晚奥陶世至晚志留世的快速埋藏,埋深至2km以深,地层温度在110ħ左右,此阶段为生油早中期阶段;第2阶段为早泥盆世至中三叠世的缓慢抬升和沉降阶段,埋深近3km,地层温度在150ħ左右,此阶段为生油晚期阶段;第3阶段为中三叠世至早白垩世的快速深埋,埋藏深度近6km,地层温度超过200ħ,此阶段为主要的生气阶段;第4阶段为早白垩世以来的抬升阶段,抬升幅度较大㊂分析表明,该井经历了第3阶段快速深埋,有利于页岩气的大量生成,而第四阶段的大幅抬升,则不利于页岩气的保存㊂与四川盆地威2井五峰组 龙马溪组埋藏史相比(图7b),㊃104㊃㊀第3期㊀㊀㊀㊀许露露,等.鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组页岩含气性特征及保存条件㊀鄂西地区的埋藏史图呈现 抬升时间偏早 和 抬升速率过快 的特征[17-19]㊂但研究区内复杂构造内也有局部相对构造稳定的区域,因此接下来对研究区钻井构造样式与含气量相关性进行分析,以期识别对页岩气聚集成藏有利的构造类型㊂4.3构造样式良好的构造样式是页岩气保存的关键,不同构造样式的褶皱变形㊁破裂程度㊁剥蚀程度存在差异,弱构造改造带之间的构造样式对页岩气保存较为有利[20-22]㊂本次选取由西向东3条构造剖面共11口调查井研究了构造样式与含气性的相关性(图8a-c)㊂统计表明咸地2㊁来地1㊁夷地1及宜页2等4口钻井现场解吸含气性好,含气量值大于1.0m3/t,其中,咸地2及来地1井分别位于向斜带近核部和翼部,远离区域性主要张性断裂带恩施黔江断裂图8㊀鄂西地区研究区地质调查井上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组含气性与构造样式相关性分析Fig.8㊀CorrelationbetweengascontentandstructuralstyleofsurveywellsforWufeng-LongmaxiformationsinwesternHubeiprovince㊃204㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http:ʊwww.sysydz.net㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷㊀㊀及咸丰断裂,钻井岩心较为完整;夷地1及宜页2井位于黄陵背斜带东翼,距离区域性张性断裂带通城河断裂较远,且目的层上倾方向无断裂沟通,钻井岩心完整㊂ZY1㊁WD1㊁秭地3及WD6井含气量介于0.1 1.0m3/t㊂这4口钻井位于褶皱翼部,距离主断裂带相对较近,钻井岩心局部破碎,发育少量顺层和穿层的裂隙㊂茅地1㊁WD2㊁巴地2井含气性较差,含气量小于0.1m3/t,这3口钻井距离主断裂带距离均小于5km㊂其中,茅地1井距离建始 彭水断裂较近,不足5km,且目的层上倾方向与建始断裂相通,保存条件差㊂岩心较为破碎,顺层和高角度裂隙发育,多充填方解石脉;WD2井位于香龙山背斜近核部,完钻井深仅320m,距离早期压剪性,后期呈张性的新华断裂带仅3km;巴地2井位于香龙山背斜东南翼,距离新华断裂带仅2km,且目的层产状较陡,上倾方向与断裂带相通,岩心高角度裂隙发育,充填方解石脉㊂通过构造样式与含气性的相关性分析,总结出鄂西地区钻井所处的6种构造样式(图9),其中含气量较好(大于1.0m3/t)的2种构造样式分别是远离正断层且位于向斜核部或翼部;离正断层较远㊁位于断层下盘且上倾方向未与断层沟通㊂含气性较差(小于0.1m3/t)的2种构造样式分别为距离正断层近且位于背斜核部;距离正断层近且位于褶皱翼部㊁断层上盘㊁上倾方向与断裂相通㊂4.4㊀目的层埋深通过构造样式与含气性的相关性分析表明,解吸含气量受到钻井所处构造部位包括褶皱类型㊁断裂性质㊁钻井与断裂带距离㊁埋深等多种因素的综合影响㊂统计了研究区深水陆棚相区18口井的解吸含气量与埋深的相关性,分析表明含气量与埋深呈现一定的正相关性,线性拟合度为0.2765㊂当含气量小于0.5m3/t时,埋深多浅于1km㊂研究区埋深与含气量的线性拟合度并不高,偏离趋势线的主要有5口井(图10a),趋势线上面的夷地1井远离通城河断裂且位于断裂下盘,目的层上倾方向与断裂不相通,封盖性能好,因此含气性较好;来地1井远离咸丰断裂带,且钻井位于次级向斜的核部,因此含气量好㊂趋势线下的巴地2井与断裂相距仅2km,且目的层上倾方向与断裂相通,保存条件较差,岩心解吸未见含气性;宜页2井远离通城河断裂,埋深大,含气量好,偏离趋势线的原因主要为当埋深大于1500m后,埋深的增加对含气量影图9㊀鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组钻井所处构造样式归纳总结Fig.9㊀SummaryofwellstructurepatternsofWufeng-LongmaxiformationsinwesternHubeiprovince㊃304㊃㊀第3期㊀㊀㊀㊀许露露,等.鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组页岩含气性特征及保存条件㊀图10㊀鄂西地区上奥陶统五峰组 下志留统龙马溪组现场解吸含气量与埋深㊁井位与区域正断层距离的相关性分析Fig.10㊀CorrelationbetweengascontentandburieddepthanddistancebetweenwelllocationandregionalnormalfaultofWufeng-LongmaxiformationsinwesternHubeiprovince响作用有限;建地1井具有一定的含气性,但含气量仅0.53m3/t,地震剖面显示,该井位于叠瓦状逆冲断裂的上盘,由于断层倾角大,后期的断层由于重力作用滑落导致页岩气的部分散失(图10b)㊂4.5㊀钻井与断裂带距离大型断裂带的发育不利于页岩气富集[23]㊂本次研究统计了深水陆棚相区17口井现场解吸含气量与钻井和区域正断层的距离之间的相关性,由于红地1井位于逆断层阳日断层周缘,此次不予统计㊂研究表明,相对于埋深而言钻井与区域断裂带的距离与含气量呈现更好的相关性,拟合度好,达到0.5617,当含气量大于0.5m3/t时,绝大多数井距离大于4km,当含气量大于1.0m3/t时,所有井距离大于7km(图10c)㊂5㊀结论(1)五峰组主要以黑色含碳硅质页岩为主,为深水硅泥质陆棚沉积,顶部发育观音桥段灰岩,为台地相沉积㊂龙马溪组中下段以黑色碳质页岩为主,上段为灰黑色碳质页岩夹少量粉砂岩,为深水泥质陆棚相沉积㊂五峰组㊁龙马溪组与新滩组下部组成2个三级层序㊂(2)纵向上五峰组含气性好于龙马溪组,不同体系域含气量呈现TST1>TST2>HST2>HST1的特征;横向上阳日断裂带和新华断裂带周缘钻井含气性较差,而天阳坪断裂以北㊁咸丰断裂带以东新华断裂带以西地区钻井含气性好,沉积相分布对含气性影响较小㊂(3)五峰组 龙马溪组顶板新滩组泥质粉砂岩和底板奥陶系致密灰岩横向分布稳定,均具有较好的封闭性能㊂埋藏史可以划分为4个阶段,与四川盆地相比,鄂西地区的埋藏史呈现 抬升时间偏早 和 抬升速率过快 的特征㊂(4)目的层埋深㊁与正断层的距离对含气性有一定影响,但断裂和褶皱的匹配样式是影响含气量高低最关键因素㊂远离正断层且位于向斜核部或者翼部,或远离正断层㊁位于断层下盘且上倾方向未与断层沟通这2种构造样式有利于页岩气成藏聚集㊂参考文献:[1]㊀张金川,金之钧,袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业,2004,24(7):15-18.㊀㊀㊀ZHANGJinchuan,JINZhijun,YUANMingsheng.Reservoiringmechanismofshalegasanditsdistribution[J].NaturalGasIndustry,2004,24(7):15-18.[2]㊀王志刚.涪陵页岩气勘探开发重大突破与启示[J].石油与天然气地质,2005,36(1):1-6.㊀㊀㊀WANGZhigang.BreakthroughofFulingshalegasexplorationanddevelopmentanditsinspiration[J].Oil&GasGeology,2005,36(1):1-6.[3]㊀卢龙飞,秦建中,申宝剑,等.中上扬子地区五峰组 龙马溪组硅质页岩的生物成因证据及其与页岩气富集的关系[J].地学前缘,2018,25(4):226-236.㊀㊀㊀LULongfei,QINJianzhong,SHENBaojian,etal.TheoriginofbiogenicsilicainsiliceousshalefromWufeng-LongmaxiForma⁃tionintheMiddleandUpperYangtzeregionanditsrelationshipwithshalegasenrichment[J].EarthScienceFrontiers,2018,25(4):226-236.[4]㊀腾格尔,申宝剑,俞凌杰,等.四川盆地五峰组 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感谢支持!(Thank you for downloading and checking it out!)龙马溪组岩石成分一、引言龙马溪组岩石作为地质研究的重要对象,其深入的岩石成分分析对于理解地质演化过程以及资源勘探与环境保护等方面都具有重要意义。
本次研究是在前人工作的基础上,利用先进的测试技术与方法,对龙马溪组岩石的成分进行更为精确的分析,旨在揭示其深层次的地质特征。
研究背景龙马溪组岩石主要分布在我国西南地区,是研究古生代地质演化的关键地层。
近年来,随着地质勘探的深入和科学技术的发展,对龙马溪组岩石的研究越来越受到重视。
然而,由于其复杂的地质背景和独特的成岩条件,龙马溪组岩石的成分研究仍存在诸多争议和不确定性。
研究意义本次研究通过对龙马溪组岩石成分的详细分析,不仅可以为地质找矿提供重要的理论依据,而且对于理解我国西南地区的地质演化过程、生态环境变迁以及生物演化历史等方面都具有重要的科学价值。
此外,研究成果还可以为相关领域的技术开发和工程应用提供宝贵的数据支持。
研究方法本次研究采用了多种先进的岩石成分分析技术,包括电子探针微分析技术、X射线荧光光谱分析技术、激光剥蚀等离子体质谱分析技术等。
在数据处理方面,我们采用了国际上通用的数据处理软件和分析方法,确保了分析结果的准确性和可靠性。
同时,为了保证研究的科学性和客观性,我们还对实验数据进行了严格的质量控制和误差分析。
二、龙马溪组概述龙马溪组是中国南方地区一套重要的页岩气储层,主要分布于四川盆地及其周缘地区。
湘鄂西龙马溪组页岩解析气同位素组成特征及应用张鹏;陈世敬;刘子驿;黄宇琪;杨军伟;刘洪洋【摘要】湘鄂西地区位于中扬子板块,研究区龙马溪组富有机质页岩的有机质类型以Ⅱ1型为主,Ⅱ2型次之,TOC含量高,有机质热成熟度高,页岩矿物以脆性矿物为主,黏土矿物次之.通过分析三个实验阶段(20℃、65℃、90℃)解析气样发现,气体中CH4含量较高(90.34%~ 99.64%),含有少量非烃气体.龙马溪组页岩气CH4碳同位素值为-41.9‰ ~-30.8‰,C2H6碳同位素值为-42.3‰~-36.2‰,δ2HCH4为-193.4‰ ~-156.0‰,随着成熟度的增加,CH4碳同位素、C2H6碳同位素以及CH4氢同位素都有升高的趋势.烃类气体碳同位素具有明显的倒转现象,即δ13C1>δ13 C2.根据解析实验三个阶段的气体同位素特征和测得的各阶段含气特征建立游离气与吸附气所占比例的计算公式,进一步推算出解析过程总含气量中所含有的游离气量以及吸附气量.【期刊名称】《现代地质》【年(卷),期】2019(033)004【总页数】7页(P883-889)【关键词】湘鄂西地区;页岩气;碳同位素;CH4氢同位素;游离气与吸附气【作者】张鹏;陈世敬;刘子驿;黄宇琪;杨军伟;刘洪洋【作者单位】六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州六盘水553004;中国地质大学(北京)页岩气勘查与评价国土资源部重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)页岩气勘查与评价国土资源部重点实验室,北京100083;六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州六盘水553004;六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州六盘水553004;六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州六盘水553004【正文语种】中文【中图分类】TE1220 引言海相页岩中干酪根早期生成的原油会在高过成熟阶段大量裂解生气,因此原油裂解气是晚期页岩气藏形成的重要物质基础[1-4]。
常规油气中烃类气体同位素主要受干酪根中的同位素和成熟度的影响,对于页岩气来说,残余石油烃类可以继续热解生成烃类气体,同时也会有孔隙流体的参与,期间会发生不同的化学反应,从而造成产物的同位素特征相比常规油气具有多样化的特点。
由于页岩气中气体组分主要是相对分子量较低的烃类气体,非烃气体含量较少,因此分子量较低的烃类气体组分比其它气体组分蕴含更多的重要信息。
烃类气体碳同位素分析对页岩气的研究和勘探有重要的意义[5-6]。
我国南方地区页岩气常见烷烃气碳同位素倒转现象,这与高-过成熟演化、多期天然气充注以及煤成气与油型气的混合等因素有关[7-8]。
页岩气主要是游离态和吸附态的烃类聚集[9],弄清页岩气中的游吸比有利于预测损失气量,从而计算出页岩层的总含气量,同时对后期压裂开发有重要的指导作用。
目前国内外缺乏有效的方法计算总含气量中的游离气部分,因此本文尝试结合解析实验种不同阶段得到的具有同位素差异的气体样品,建立数学模型来计算总含气量中的游离气部分,从而计算出页岩中的总含气量。
1 样品及实验方法采用中国地质大学(北京)自主研发的设备进行解析实验,岩心从井口提出后,第一时间采集岩样,装入充满饱和食盐水的密封罐中密封。
根据研究区的地质条件,解析实验分三个阶段(解吸温度分别为20 ℃、65 ℃、90 ℃)。
通过对同一块页岩样品不同温度条件下的分段解析来减少页岩中的残余气量,单个阶段连续2 h解吸气量不足5 mL时结束并进行下一阶段。
本实验收集湘鄂西永顺-咸丰地区YY2井和LD1井共10个气体样品,其中YY2井有2个样品在解析实验的每个阶段都有气体的收集,通过比较收集的气体烷烃的碳同位素组成的变化情况可以反映页岩气解吸过程中烷烃碳同位素组成的动态变化[10]。
2 页岩特征2.1 地球化学特征页岩中干酪根的类型一方面能反映烃源岩的沉积环境特征,另一方面影响有机质生烃能力和有机孔隙的发育情况,从而影响页岩对天然气的吸附能力[11]。
通过样品显微组分分析发现,研究区龙马溪组页岩以腐泥组和惰质组为主,腐泥组相对含量为68%~75%,平均为72%;惰质组相对含量为25%~32%,平均为28%。
干酪根类型指数为36~50,干酪根类型以Ⅱ1型为主,Ⅱ2型次之(图1)。
页岩TOC含量在0.44%~4.28%之间,平均为1.96%,Ro普遍大于2.0%,处于过成熟阶段,表明该区页岩具有很好的生烃条件。
图1 湘鄂西地区龙马溪组页岩显微组分Fig. 1 Maceral of the Longmaxi Formation shale in western Hunan and Hubei region2.2 岩石矿物特征通过X-衍射和黏土矿物分析发现,研究区龙马溪组页岩矿物以石英和黏土矿物为主,含少量长石、黄铁矿和碳酸盐等[12],碳酸盐可以进一步促进有机质的生烃作用[13-17]。
黏土矿物以伊利石和伊蒙混层矿物为主,含有少量绿泥石(图2(a)),说明研究区龙马溪组页岩热演化成熟度高,高伊利石矿物含量亦会增强甲烷的吸附能力。
研究区页岩具有脆性矿物含量高、黏土矿物含量次之的特点(图2(b)),比四川盆地内龙马溪组更易于压裂,利于后期商业开发[18-19]。
3 解析气的地球化学特征3.1 气体组分特征研究区YY2井龙马溪组页岩气成分以CH4为主,含有少量的C2H6,其中CH4含量为90.34%~94.74%,C2H6含量为1.27%~4.99%,非烃气体以N2为主,含有少量CO2,不含H2S气体。
LD1井龙马溪组页岩气中CH4含量为95.10%~99.64%,C2H6含量为0.13%~0.52%,同时只有一个样品含有少量N2,不含CO2(表1)。
3.2 烃类气体碳、氢同位素特征湘鄂西地区龙马溪组CH4碳同位素值为-41.9‰~-30.8‰,其中YY2井龙马溪组CH4碳同位素值为-41.9‰~-32.2‰,LD1井龙马溪组CH4碳同位素值为-36.3‰~-30.8‰。
C2H6碳同位素值分布在-42.3‰~-36.2‰之间,其中YY2井龙马溪组C2H6碳同位素值分布在-42.3‰~-41.0‰之间,LD1井龙马溪组C2H6碳同位素值分布在-41.5‰~-36.2‰之间,通过对比发现由四川盆地向外延伸,龙马溪组CH4和C2H6碳同位素值均具有逐渐降低的变化趋势[19]。
随着成熟度的增加,CH4碳同位素值和C2H6碳同位素值都有升高的趋势。
研究区龙马溪组和四川盆地内龙马溪组一样具有明显的δ13C1>δ13C2,可能是后期13C 扩散分馏率随碳分子数的增加而变低,导致碳同位素值的倒转[20]。
“S”曲线第一个转折点标志着二次裂解的开始,二次裂解气与先前气体的混合导致碳同位素的倒转;第二个转折点标志着碳同位素倒转后的过成熟度阶段。
根据C2H6碳同位素值的特点,可以知道研究区龙马溪组页岩气属于油型气范畴[21-23](图3)。
图2 湘鄂西地区龙马溪组页岩矿物特征Fig.2 Mineral feature of the Longmaxi shale in western Hunan and Hubei region表1 湘鄂西地区龙马溪组解析实验气体的地球化学特征Table 1 Geochemical characteristics of shale gases released in the experiment from theLongmaxi Formation in well YY2 and well LD1样品层位气体组分/%CH4C2H6CO2N2碳同位素/‰CH4C2H6氢同位素/‰CH4YY2-1-1S1l94.181.270.194.35-41.9-41.3-193.4YY2-1-2S1l93.763.210.182.86-38.1-41.6-173.0YY2-1-3S1l91.974.990.472.47-32.2-41.0-160.4YY2-2-1S1l94.471.390.253.89-41.8-42.3-187.8YY2-2-2S1l94.323.340.322.01-38.2-42.0-168.6YY2-2-3S1l90.344.210.524.82-36.7-42.1-160.2LD1-1S1l99.640.360.000.00-30.8-36.2-171.0LD1-2S1l99.560.440.000.00-32.9-38.4-176.0LD1-3S1l99.480.520.000.00-32.7-38.1-156.0LD1-4S1l95.100.130.004.76-36.3-41.5-162.0图3 甲烷、乙烷稳定碳同位素图版(修改自Dai et al.,2014)Fig.3 Plot of theδ13C1 and δ13C2 values (modified after Dai et al., 2014)湘鄂西地区龙马溪组δ2HCH4为-193.4‰~-156.0‰,其中YY2井龙马溪组δ2HCH4为-193.4‰~-160.2‰,LD1井龙马溪组δ2HCH4为-176.0‰~-156.0‰,四川盆地内δ2HCH4发生了明显的反转,而四川盆地外δ2HCH4反转现象逐渐变弱(图4),这种δ2HCH4的反转现象是由还原反应发生瑞利分馏,导致与水中氢同位素的交换,从而发生δ2HCH4的反转[24],因此可以大致认为从四川盆地向外,龙马溪组中还原条件有变弱的趋势。
图4 甲烷碳、氢同位素图版(修改自Dai et al.,2014)Fig.4 Plot of the δ13C1 and δ2HCH4 values (modified after Dai et al.,2014)3.3 页岩游离气和吸附气量的方法建立页岩气总含气量是由3部分组成,即损失气量、解吸气量和残余气量[24-26]。
损失气是指从钻井提心到装罐常温开始现场解析过程从页岩孔缝中溢出的天然气,解吸气是指在解析实验过程中,随着温度升高到地温,页岩中所释放出来的天然气,而残余气则是温度从地温升高至高温,页岩中所释放出来的天然气。
解析实验过程中损失气大部分以游离气为主,而解吸气则是由游离气与吸附气混合的气体部分,残余气主要是吸附在页岩孔隙中的烃类气体(图5)。
因此明确解吸气中游离气的比例就可计算出总含气量中游离气比例,进一步可得到总含气量中的游离气量和吸附气量[27]。
通过页岩气解析实验,可以发现随着气体解吸程度的加深,从第一阶段常温到第二阶段地温,再到第三阶段高温的过程,δ13C1和δ2HCH4有变重的趋势(图6(a)、(b))。
甲烷中的12C原子相比13C 原子具有低吸附能和高扩散的能力,解析过程中更易脱吸附。