川东南二叠系龙潭组海-陆过渡相页岩气甜点评价及意义

doi:10.11743/ogg20230319

摘要/Abstract

摘要：

川东南二叠系龙潭组海-陆过渡相沉积是一套潜在的页岩气勘探领域，但目前面临勘探方向不清等问题。综合岩石学、有机地球化学和储层地质学，基于X射线衍射、有机岩石学分析、氩离子抛光扫描电镜、氦气孔隙度测试和联测实验等，分析了川东南地区S1井等重点井龙潭组9个小层中泥页岩有机地化、储层和含气性及其纵向变化特征，优选了页岩气富集的有利层段。研究结果表明，川东南地区龙潭组海-陆过渡相泥页岩沉积厚度大（TOC>2 %的泥页岩累计厚度50.11 m）、黏土矿物含量高（平均值42.69 %），以煤层、炭质页岩、泥页岩、粉砂质泥岩、含灰/灰质泥岩和泥质灰岩为主。泥页岩TOC均值为4.63 %，孔隙度均值大于2.0 %，且都具有煤>炭质页岩>泥页岩>粉砂质泥岩>含灰/灰质泥岩的变化趋势。有机质类型以Ⅲ型为主，R_o平均为2.07 %，储层以黏土矿物孔和微裂缝为主。②—④小层、⑥小层和⑧小层的煤层和泥页岩组合具有“厚度大、有机质丰度高、孔隙度高和含气性好”的特征，是海-陆过渡相页岩气勘探的有利目标层段。

关键词: 泥页岩, 有机地化, 海-陆过渡相, 页岩气, 龙潭组, 二叠系, 川东南地区

Abstract:

The marine-continental transitional deposits of Permian Longtan Formation in southeastern Sichuan Basin have been targeted for shale gas but without any significant success. By resorting to analyses on petrology， organic geochemistry， and geology as well as the results of X-ray diffraction， organic petrology analysis， argon ion milling scanning electron microscopy observation， helium porosity testing， and joint measurement， the organic geochemical characteristics， reservoir characteristics， gas-bearing property and their vertical variations of 9 clay mineral-rich（42.69 % on average） layers in the Longtan Formation from some key wells （including Well S1） in southeastern Sichuan Basin were studied to locate potential shale gas enrichment intervals. The results show that the marine-continental transitional shale deposits in the Longtan Formation are thick （the cumulative thickness of shale with TOC>2 % is 50.11 m） and mainly composed of coal seams， carbonaceous shale， shales， silty mudstone， calcareous mudstones and argillaceous limest one. Their average TOC is 4.63 % and average porosity is greater than 2.0 %， both showing a decreasing trend from coal seam， shale， silty mudstone to calcareous mudstones. The organic matter is mainly of type Ⅲ， with an average R_o of 2.07 %. Reservoirs are dominated by clay mineral pores and micro fractures. The combinations of coal with organic-rich shale within layers ② to ④， ⑥ and ⑧ characterized by large thickness， high organic matter abundance， high porosity and gas-bearing property are deemed as potential exploration targets for making shale gas discoveries.

Key words: shale, ogranic geochemistry, marine-continental transitional facies, shale gas, Longtan Formation, Permian, southeastern Sichuan Basin

中图分类号:

TE122.1

冯动军. 川东南二叠系龙潭组海-陆过渡相页岩气甜点评价及意义[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(3): 778-788. doi: 10.11743/ogg20230319 Dongjun FENG. Sweet spot assessment and its significance for the marine-continental transitional shale gas of Permian Longtan Fm. in southeastern Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2023, 44(3): 778-788. doi: 10.11743/ogg20230319

图/表 12

图1

图2

图3

图4

表1

图5

图6

图7

图8

图9

图10

表2

参考文献 34

1	郭旭升，胡东风，刘若冰，等. 四川盆地二叠系海陆过渡相页岩气地质条件及勘探潜力［J］. 天然气工业， 2018， 38（10）： 11-18.
	GUO Xusheng， HU Dongfeng， LIU Ruobing， et al. Geological conditions and exploration potential of Permian marine-continent transitional facies shale gas in the Sichuan Basin［J］. Natural Gas Industry， 2018， 38（10）： 11-18.
2	邹才能，赵群，丛连铸，等. 中国页岩气开发进展、潜力及前景［J］. 天然气工业， 2021， 41（1）： 1-14.
	ZOU Caineng， ZHAO Qun， CONG Lianzhu， et al. Development progress， potential and prospect of shale gas in China［J］. Natural Gas Industry， 2021， 41（1）： 1-14.
3	董大忠，邱振，张磊夫，等. 海陆过渡相页岩气层系沉积研究进展与页岩气新发现［J］. 沉积学报， 2021， 39（1）： 29-45.
	DONG Dazhong， QIU Zhen， ZHANG Leifu， et al. Progress on sedimentology of transitional facies shales and new discoveries of shale gas［J］. Acta Sedimentologica Sinica， 2021， 39（1）： 29-45.
4	匡立春，董大忠，何文渊，等. 鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气地质特征及勘探开发前景［J］. 石油勘探与开发， 2020， 47（3）： 435-446.
	KUANG Lichun， DONG Dazhong， HE Wenyuan， et al. Geological characteristics and development potential of transitional shale gas in the east margin of the Ordos Basin， NW China［J］. Petroleum Exploration and Development， 2020， 47（3）： 435-446.
5	聂海宽，何治亮，刘光祥，等. 中国页岩气勘探开发现状与优选方向［J］. 中国矿业大学学报， 2020， 49（1）： 13-35.
	NIE Haikuan， HE Zhiliang， LIU Guangxiang， et al. Status and direction of shale gas exploration and development in China［J］. Journal of China University of Mining & Technology， 2020， 49（1）： 13-35.
6	何治亮，聂海宽，李双建，等. 特提斯域板块构造约束下上扬子地区二叠系龙潭组页岩气的差异性赋存［J］. 石油与天然气地质， 2021， 42（1）： 1-15.
	HE Zhiliang， NIE Haikuan， LI Shuangjian， et al. Differential occurrence of shale gas in the Permian Longtan Formation of Upper Yangtze region constrained by plate tectonics in the Tethyan domain［J］. Oil & Gas Geology， 2021， 42（1）： 1-15.
7	何燚，唐玄，单衍胜，等. 四川盆地及其周缘典型地区龙潭组页岩岩相划分对比及特征［J］. 天然气地球科学， 2021， 32（2）： 174-190.
	HE Yi， TANG Xuan， SHAN Yansheng， et al. Lithofacies division and comparison and characteristics of Longtan Formation shale in typical areas of Sichuan Basin and its surrounding［J］. Natural Gas Geoscience， 2021， 32（2）： 174-190.
8	曹涛涛，曹清古，刘虎，等. 川东地区海陆过渡相泥页岩地球化学特征及吸附性能［J］. 煤炭学报， 2020， 45（4）： 1445-1456.
	CAO Taotao， CAO Qinggu， LIU Hu， et al. Geochemical characteristics and adsorption capacity of marine-continental transitional mudrock in eastern Sichuan Basin［J］. Journal of China Coal Society， 2020， 45（4）： 1445-1456.
9	王鹏威，刘光祥，刘忠宝，等. 川东南—黔西北地区上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩气富集条件及主控因素［J］. 天然气地球科学， 2022， 33（3）： 431-440.
	WANG Pengwei， LIU Guangxiang， LIU Zhongbao， et al. Shale gas enrichment conditions and controlling factors of Upper Permian Longtan Formation transitional shale in Southeast Sichuan to Northwest Guizhou［J］. Natural Gas Geoscience， 2022， 33（3）： 431-440.
10	刘光祥，金之钧，邓模，等. 川东地区上二叠统龙潭组页岩气勘探潜力［J］. 石油与天然气地质， 2015， 36（3）： 481-487.
	LIU Guangxiang， JIN Zhijun， DENG Mo， et al. Exploration potential for shale gas in the Upper Permian Longtan Formation in eastern Sichuan Basin［J］. Oil & Gas Geology， 2015， 36（3）： 481-487.
11	李进，王学军，周凯，等. 海陆过渡相超深层页岩储层特征——以川东北普光气田Y4井上二叠统龙潭组下段为例［J］. 石油实验地质， 2022， 44（1）： 71-84.
	LI Jin， WANG Xuejun， ZHOU Kai， et al. Characteristics of ultra-deep shale reservoir of marine-continental transitional facies： a case study of lower member of Upper Permian Longtan Formation in well Y4， Puguang Gas Field， northeastern Sichuan Basin［J］. Petroleum Geology & Experiment， 2022， 44（1）： 71-84.
12	庞艳荣，胡忠贵，胡明毅，等. 四川盆地涪陵地区上二叠统长兴组沉积特征及有利储集区带［J］. 大庆石油地质与开发， 2022， 41（4）： 20-30.
	PANG Yanrong， HU Zhonggui， HU Mingyi， et al. Sedimentary characteristics and favorable reservoir plays in Upper Permian Changxing Formation in Fuling area in Sichuan Basin［J］. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing， 2022， 41（4）： 20-30.
13	史淼，张金川，袁野，等. 上扬子黔西北地区海相与海陆过渡相页岩气储层孔隙特征差异性研究［J］. 特种油气藏， 2022， 29（3）： 9-17.
	SHI Miao， ZHANG Jinchuan， YUAN Ye， et al. Study on the difference of pore characteristics between marine and marine-continental transitional shale gas reservoirs in Upper Northwest Guizhou［J］. Special Oil & Gas Reservoirs， 2022， 29（3）： 9-17.
14	周小进. 中国南方二叠纪构造—层序岩相古地理［D］. 长沙：中南大学， 2009： 26-28.
	ZHOU Xiaojin. Tectonic-sequence-based lithofacies and paleogeography of Permian in south of China［D］. Changsha： Central South University， 2009： 26-28.
15	金之钧，胡宗全，高波，等. 川东南地区五峰组-龙马溪组页岩气富集与高产控制因素［J］. 地学前缘， 2016， 23（1）： 1-10.
	JIN Zhijun， HU Zongquan， GAO Bo， et al. Controlling factors on the enrichment and high productivity of shale gas in the Wufeng-Longmaxi formations， southeastern Sichuan Basin［J］. Earth Science Frontiers， 2016， 23（1）： 1-10.
16	赵杏媛，何东博. 黏土矿物与页岩气［J］. 新疆石油地质， 2012， 33（6）： 643-647.
	ZHAO Xingyuan， HE Dongbo. Clay minerals and shale gas［J］. Xinjiang Petroleum Geology， 2012， 33（6）： 643-647.
17	李鑫羽，欧阳传湘，杨博文，等. 基于BP神经网络的黏土矿物预测模型［J］. 新疆石油地质， 2021， 42（5）： 624-629.
	LI Xinyu， OUYANG Chuanxiang， YANG Bowen， et al. BP Neural Network-Based Models to Predict Clay Minerals［J］. Xinjiang Petroleum Geology， 2021， 42（5）： 624-629.
18	高凤琳，王成锡，宋岩，等. 氩离子抛光—场发射扫描电镜分析方法在识别有机显微组分中的应用［J］. 石油实验地质， 2021， 43（2）： 360-367.
	GAO Fenglin， WANG Chengxi， SONG Yan， et al. Ar-ion polishing FE-SEM analysis of organic maceral identification［J］. Petroleum Geology and Experiment， 2021， 43（2）： 360-367.
19	王鹏威，张亚雄，刘忠宝，等. 四川盆地东部涪陵地区自流井组陆相页岩储层微裂缝发育特征及其对页岩气富集的意义［J］. 天然气地球科学， 2021， 32（11）： 1724-1734.
	WANG Pengwei， ZHANG Yaxiong， LIU Zhongbao， et al. Microfracture development at Ziliujing lacustrine shale reservoir and its significance for shale-gas enrichment at Fuling area in eastern Sichuan Basin［J］. Natural Gas Geoscience， 2021， 32（11）： 1724-1734.
20	曹涛涛，刘光祥，曹清古，等. 有机显微组成对泥页岩有机孔发育的影响——以川东地区海陆过渡相龙潭组泥页岩为例［J］. 石油与天然气地质， 2018， 39（1）： 40-53.
	CAO Taotao， LIU Guangxiang， CAO Qinggu， et al. Influence of maceral composition on organic pore development in shale： A case study of transitional Longtan Formation shale in eastern Sichuan Basin［J］. Oil & Gas Geology， 2018， 39（1）： 40-53.
21	KO L T， LOUCKS R G， ZHANG Tongwei， et al. Pore and pore network evolution of Upper Cretaceous Boquillas （Eagle Ford-equivalent） mudrocks： Results from gold tube pyrolysis experiments［J］. AAPG Bulletin， 2016， 100（11）： 1693-1722.
22	刘忠宝，胡宗全，刘光祥，等. 四川盆地东北部下侏罗统自流井组陆相页岩储层孔隙特征及形成控制因素［J］. 石油与天然气地质， 2021， 42（1）： 136-145.
	LIU Zhongbao， HU Zongquan， LIU Guangxiang， et al. Pore characteristics and controlling factors of continental shale reservoirs in the Lower Jurassic Ziliujing Formation， northeastern Sichuan Basin［J］. Oil & Gas Geology， 2021， 42（1）： 136-145.
23	JI Liming， ZHANG Tongwei， MILLIKEN K L， et al. Experimental investigation of main controls to methane adsorption in clay-rich rocks［J］. Applied Geochemistry， 2012， 27（12）： 2533-2545.
24	ROSS D J K， BUSTIN R M. The importance of shale composition and pore structure upon gas storage potential of shale gas reservoirs［J］. Marine and Petroleum Geology， 2009， 26（6）： 916-927.
25	李军，武清钊，路菁，等. 页岩气储层总孔隙度与有效孔隙度测量及测井评价——以四川盆地龙马溪组页岩气储层为例［J］. 石油与天然气地质， 2017， 38（3）： 602-609.
	LI Jun， WU Qingzhao， LU Jing， et al. Measurement and logging evaluation of total porosity and effective porosity of shale gas reservoirs： A case from the Silurian Longmaxi Formation shale in the Sichuan Basin［J］. Oil & Gas Geology， 2017， 38（3）： 602-609.
26	LU Jiemin， RUPPEL S C， ROWE H D. Organic matter pores and oil generation in the Tuscaloosa marine shale［J］. AAPG Bulletin， 2015， 99（2）： 333-357.
27	王鹏威，陈筱，刘忠宝，等. 海相富有机质页岩储层压力预测方法——以涪陵页岩气田上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩为例［J］. 石油与天然气地质， 2022， 43（2）： 467-476.
	WANG Pengwei， CHEN Xiao， LIU Zhongbao， et al. Reservoir pressure prediction for marine organic-rich shale： A case study of the Upper Ordovician Wufeng-Lower Silurian Longmaxi shale in Fuling shale gas field， NE Sichuan Basin［J］. Oil & Gas Geology， 2022， 43（2）： 467-476.
28	任俊豪，任晓海，宋海强，等. 基于分子模拟的纳米孔内甲烷吸附与扩散特征［J］. 石油学报， 2020， 41（11）： 1366-1375.
	REN Junhao， REN Xiaohai， SONG Haiqiang， et al. Adsorption and diffusion characteristics of methane in nanopores based on molecular simulation［J］. Acta Petrolei Sinica， 2020， 41（11）： 1366-1375.
29	CHALMERS G R， BUSTIN M R. The effects and distribution of moisture in gas shale reservoir systems［C］//AAPG Annual Convention and Exhibition. New Orleans： AAPG， 2010： 90104.
30	YANG Rui， JIA Aoqi， HE Sheng， et al. Water adsorption characteristics of organic-rich Wufeng and Longmaxi Shales， Sichuan Basin （China）［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering， 2020， 193： 107387.
31	吴蒙，秦勇，申建，等. 致密砂岩储层束缚水饱和度影响因素：以鄂尔多斯盆地临兴地区为例［J］. 吉林大学学报（地球科学版）， 2022， 52（1）： 68-79.
	WU Meng， QIN Yong， SHEN Jian， et al. Influencing Factors of Irreducible Water Saturation in Tight Sandstone Reservoirs： A Case Study of Linxing Area in Ordos Basin［J］. Journal of Jilin University （Earth Science Edition）， 2022， 52（1）： 68-79.
32	王鹏威，刘忠宝，李雄，等. 川东红星地区上二叠统吴家坪组页岩发育特征及其页岩气富集意义［J］. 石油与天然气地质， 2022， 43（5）： 1102-1114.
	WANG Pengwei， LIU Zhongbao， LI Xiong， et al. Development of the Upper Permian Wujiaping shale in Hongxing area， eastern Sichuan Basin， and its significance to shale gas enrichment［J］. Oil & Gas Geology， 2022， 43（5）： 1102-1114.
33	肖威，张兵，姚永君，等. 川东二叠系龙潭组页岩岩相特征与沉积环境［J］. 岩性油气藏， 2022， 34（2）： 152-162.
	XIAO Wei， ZHANG Bing， YAO Yongjun， et al. Lithofacies and sedimentary environment of shale of Permian Longtan Formation in eastern Sichuan Basin［J］. Lithologic Reservoirs， 2022， 34（2）： 152-162.
34	何文渊，云建兵，钟建华. 川东北二叠系长兴组碳酸盐岩云化成储机制［J］. 岩性油气藏， 2022， 34（5）： 1-25.
	HE Wenyuan， YUN Jianbing， ZHONG Jianhua. Reservoir-forming mechanism of carbonate dolomitization of Permian Chang-xing Formation in northeastern Sichuan Basin［J］. Lithologic Reservoirs， 2022， 34（5）： 1-25.

深度/m	岩性	R_o/%	测点数/个
3 095.98	黑色页岩	1.86	32
3 109.72	黑灰色页岩	1.93	23
3 114.20	黑色炭质页岩	1.99	40
3 130.21	煤层	2.08	29
3 143.55	灰黑色页岩	2.09	32
3 166.90	黑灰色泥岩	2.13	20
3 169.95	灰黑色炭质页岩	2.16	30
3 178.38	煤层	2.20	31
3 179.52	黑色炭质页岩	2.21	32

层系	井名	沉积亚相	TOC/%	干酪根类型	R_o/%	孔隙度/%	孔隙类型	脆性矿物含量/%	黏土矿物含量/%
二叠系龙潭组	S1	潮坪-潟湖	3.84	Ⅲ-Ⅱ₂	2.07	8.41	黏土矿物层间孔为主，可见有机质孔	44.80	55.20
五峰组-龙马溪组	JY1	深水陆棚	3.52	Ⅱ₁	2.00～2.50	4.81	有机质孔为主，可见脆性矿物孔	62.40	34.60
侏罗系自流井组东岳庙段	FY10	半深湖-深湖	1.37	Ⅲ-Ⅱ₂	1.56	4.15	黏土矿物层间孔为主，可见有机质孔	43.82	56.18

[1]	邹才能, 董大忠, 熊伟, 傅国友, 赵群, 刘雯, 孔维亮, 张琴, 蔡光银, 王玉满, 梁峰, 刘翰林, 邱振. 中国页岩气新区带、新层系和新类型勘探进展、挑战及对策[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(2): 309-326.
[2]	何骁, 郑马嘉, 刘勇, 赵群, 石学文, 姜振学, 吴伟, 伍亚, 宁诗坦, 唐相路, 刘达东. 四川盆地“槽-隆”控制下的寒武系筇竹寺组页岩储层特征及其差异性成因[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(2): 420-439.
[3]	曹江骏, 王继平, 张道锋, 王龙, 李笑天, 李娅, 张园园, 夏辉, 于占海. 深层致密砂岩储层成岩演化对含气性的影响[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(1): 169-184.
[4]	张益, 张斌, 刘帮华, 柳洁, 魏千盛, 张歧, 陆红军, 朱鹏宇, 王瑞. 页岩气储层吸附渗流研究现状及发展趋势[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(1): 256-280.
[5]	王光付, 李凤霞, 王海波, 周彤, 张亚雄, 王濡岳, 李宁, 陈昱辛, 熊晓菲. 四川盆地不同类型页岩气压裂难点和对策[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(6): 1378-1392.
[6]	胡东风, 魏志红, 刘若冰, 魏祥峰, 王威, 王庆波. 川东南盆缘复杂构造区綦江页岩气田的发现与启示[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(6): 1418-1429.
[7]	王红岩, 周尚文, 赵群, 施振生, 刘德勋, 焦鹏飞. 川南地区深层页岩气富集特征、勘探开发进展及展望[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(6): 1430-1441.
[8]	边瑞康, 孙川翔, 聂海宽, 刘珠江, 杜伟, 李沛, 王濡岳. 四川盆地东南部五峰组-龙马溪组深层页岩气藏类型、特征及勘探方向[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(6): 1515-1529.
[9]	李双建, 李智, 张磊, 李英强, 孟宪武, 王海军. 四川盆地川西坳陷三叠系盐下超深层油气成藏条件与勘探方向[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(6): 1555-1567.
[10]	梁岳立, 赵晓明, 张喜, 李树新, 葛家旺, 聂志宏, 张廷山, 祝海华. 轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(5): 1231-1242.
[11]	王鹏威, 刘忠宝, 张殿伟, 李雄, 杜伟, 刘皓天, 李鹏, 王濡岳. 川东地区二叠系海相页岩有机质富集对有机质孔发育的控制作用[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(2): 379-392.
[12]	李晓霞, 谷渊涛, 万泉, 杨曙光. 泥页岩中有机质-黏土复合体的微观结构、变形作用及源-储意义[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(2): 452-467.
[13]	郭旭升, 周德华, 赵培荣, 刘曾勤, 张殿伟, 冯动军, 邢凤存, 杜伟, 陈刚, 杨帆, 孙川翔. 鄂尔多斯盆地石炭系-二叠系煤系非常规天然气勘探开发进展与攻关方向[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(5): 1013-1023.
[14]	王光付, 李凤霞, 王海波, 李军, 张宏, 周彤, 商晓飞, 潘林华, 沈云琦. 四川盆地非常规气藏地质-工程一体化压裂实践与认识[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(5): 1221-1237.
[15]	刘双莲. 页岩气“双甜点”参数测井评价方法[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(4): 1005-1012.