海-陆过渡相与海相页岩气“甜点段”差异特征与形成机理

doi:10.11743/ogg20240514

Abstract

Abstract:

To provide guidance on the exploration and production of transitional shale gas， we investigate the sweet spots of transitional shale gas in the 3^rd submember of the 2^nd member of the Shanxi Formation （the Shan 2³ submember） in the Daning-Jixian block along the eastern margin of the Ordos Basin and those of marine shale gas in the 1^st sublayer of the 1^st submember of the 1^st member of the Longmaxi Formation （the Long 1¹ submember） in the southern Sichuan Basin. A combination of core and thin section observations， whole-rock and clay mineralogy by X-ray diffraction （XRD）， organic geochemical analysis， scanning electron microscopy （SEM）， N₂ adsorption， CH₄ isothermal adsorption， and major and trace element analyses， is applied to conduct a systematic comparative study on the characteristics and formation mechanisms of these sweet spots. The results indicate that the sweet spots of marine shale gas exhibit stable distributions and consistent development， while those of transitional shale gas show lateral discontinuities and occur across multiple layers vertically. The sweet spots of transitional shale gas feature high total organic carbon （TOC） content， medium to high maturity， and gas-prone organic matter of kerogen type Ⅱ₂-Ⅲ. In contrast， the sweet spots of marine shale gas are characterized by relatively high TOC content， high to over maturity， and oil-prone organic matter f kerogen type Ⅰ-Ⅱ₁. In the sweet spots of transitional shale gas， clay minerals are prevalent， where mesopores and macropores take a larger portion governing the occurrence of free gas. Organic matter in these sweet spots principally exhibits micropores， which contribute significantly to the specific surface area and determine the occurrence of adsorbed gas. In contrast， the sweet spots of marine shale gas display a dominance of quartz minerals. Their organic matter contains both micropores and mesopores， which serve as primary storage spaces for shale gas. The sweet spots of transitional shale gas predominantly exhibit adsorbed gas （average proportion： 66.06 %）， while those of marine shale gas show predominant free gas， with adsorbed gas accounting for merely 11.15 % ~ 43.75 %. The organic matter enrichment in both types of sweet spots is governed by paleoclimate， paleoenvironment， and geologic events. Moreover， terrigenous debris input also plays a significant role in the formation of transitional shale gas sweet spots. The maximum single-well production of transitional shale gas in the Ordos Basin has been determined at up to 79，000 m³/d， demonstrating promising prospects for exploring transitional shale gas in the basin.

Key words: differentiation, transitional facies, marine facies, sweet spot, shale gas, Sichuan Basin, Ordos Basin

CLC Number:

TE122.3

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Figures/Tables 14

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参数	海相页岩气	海-陆过渡相页岩气
页岩气区块	威远地区	鄂东地区
沉积盆地	四川盆地	鄂尔多斯盆地
地层时代	S₁l	P₁s
埋藏深度/m	1 500～4 000	800～2 600
厚度/m	0～7.0	2.0～7.5
连续性	发育在LM1—LM3笔石带，横向稳定分布	发育在2小层与3小层，分布不连续
TOC/%	3.22～7.83	4.19～34.70
干酪根类型	Ⅰ-Ⅱ₂型	Ⅱ₂-Ⅲ型
R_o/%	2.76～2.82	2.02～2.61
矿物组分含量/%	石英为主，42.2～91.8	黏土矿物为主，26.8～61.1
黏土矿物组分含量/%	伊利石为主，>80	高岭石、伊/蒙混层和伊利石三者相当
孔隙特征	有机质孔为主，介孔和微孔均发育	有机质微孔为主，介孔和宏孔为无机质孔隙
气体赋存特征	游离态为主，占比>50 %	吸附态为主，占比>60 %
含气量/（m³/t）	2.30～8.85^［63］，平均5.60^［64］	0.17～4.05，平均1.54
吸附气含量/（m³/t）	2.00～5.00^［36］	3.00～14.00^［47］
形成机理	古生产力、氧化还原条件、火山喷发和上升洋流等综合影响	古生产力、氧化还原条件、陆源碎屑输入和间歇性海侵等综合影响
地层压力系数	1.20～1.96^［65］	0.95～1.05

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Different characteristics and formation mechanisms of transitional and marine shale gas sweet spots

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