高热演化条件下页岩气聚集机理和评价方法研究

The widely distributed black shale of Lower Cambrian and Lower Silurian of Paleozoic in Sichuan Basin and its periphery is the exploration and research focus of shale gas. The shale was complex geological conditions, old time, complex tectonic movement, complex thermal evolution history, high maturity and other unfavorable factors by compared with the major U.S. shale which gas production. It is relatively research lacked of gas generation, occurrence, preservation and other accumulation mechanism and evaluation method under high thermal evolution condition, and this restricts the shale gas exploration process. The project will through field observation, laboratory test, comparative study and example anatomy of shale under high thermal evolution condition of Lower Cambrian and Lower Silurian of Paleozoic in Sichuan Basin and its periphery to study geochemical indicators, mineral composition, physical properties and other shale features, and further systematic study shale gas generation, migration, occurrence, preservation and other accumulation mechanism, forming conditions boundary, resource potential and other key issues, then establish the evaluation method and parameter suitable for the study area under high thermal evolution. The research results will help to address the challenges of shale gas development under high thermal evolution, and promote the development of shale gas geological theory and diversified development of natural gas geological theory.

我国四川盆地及其周缘地区古生界下寒武统和下志留统广泛分布的页岩是目前页岩气勘探和研究关注的热点，但与美国主要产气页岩相比，该地区地质条件复杂，古生界页岩具有时代老、经历的构造运动复杂、热演化史复杂和现今热演化成熟高等不利因素。关于高热演化条件下页岩气的生成、赋存和保存等聚集机理及评价方法研究较为欠缺，制约着该地区页岩气的勘探进程。本项目以四川盆地及其周缘高热演化古生界页岩为例，通过野外观测、实验测试、对比研究和实例解剖等方法，对高热演化条件下页岩地球化学指标、矿物组成和物性指标等页岩特征进行研究，在此基础上对高热演化条件下页岩气生成、运移、赋存和保存等聚集机理、成藏条件边界和资源潜力等关键问题展开系统研究，并建立适合研究区高热演化条件的页岩气评价方法和参数。研究成果将有助于解决高热演化条件下页岩气藏发育情况的难题，推进我国页岩气地质理论的发展，为天然气地质理论的多元化发展奠定理论基础。

本项目以四川盆地及其周缘高热演化下古生界页岩为研究对象，通过野外观测、实验测试、对比研究和实例解剖等方法，探讨了高热演化条件下页岩的负吸附特征，分析了页岩储层微观特征及其对含气量影响，开展了低成熟度侏罗系页岩储层微观特征及勘探潜力评价，基于“源盖控藏”理论分析了页岩气富集主控因素和富集边界条件。此外，还为指导川东南和川中等重点页岩气勘探目标区的勘探提供科学依据。.通过氩离子抛光+扫描电镜、压汞和气体吸附等方法，对川东南地区下古生界页岩储层微观类型和特征进行了研究。认为页岩储层微观类型主要有有机质孔、矿物质孔和微裂缝三类，有机质孔主要指各种有机质内孔隙，孔隙形态主要有圆孔状、椭圆状和不规则状等，在一定成熟度范围内，孔隙度随页岩有机质含量和热演化程度的升高而升高；矿物质孔主要包括颗粒间孔、颗粒内孔、各种溶蚀孔和矿物比表面等，孔隙形态主要有层状、圆孔状、椭圆状、三角形和不规则状等，孔隙结构和大小主要受颗粒的大小、压实程度、成岩作用阶段和胶结类型等控制，孔隙大小随页岩脆性矿物含量的升高而增加，随演化程度和压实程度的增加而降低，随溶蚀作用增强而增加；微裂缝主要发育在脆性矿物颗粒间和颗粒内、粘土矿物颗粒内，宽度一般为几十纳米，长度为数微米。.根据页岩气地质理论研究进展和勘探发现，基于“源—盖控烃”论分析四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集的主控因素。（1）“源控”主要表现在优质页岩厚度、面积、有机碳含量等物质基础参数控制了页岩的生烃能力和储集能力（有机质孔、微裂缝和层理缝），上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩（WF2-LM4笔石页岩段）具有沉积速率慢、有机质类型好、有机碳含量高和生烃能力强等特点，具备良好的页岩气发育的生烃物质基础；浮游藻类来源的成烃生物有利于大量生烃和有机质孔大量发育，且高的有机碳含量保证了发育大量有机质孔并形成三维连通的有机质孔孔隙网络，为天然气提供良好的赋存空间和渗流通道。（2）“盖控”的盖层分为直接盖层和间接盖层，直接盖层指龙马溪组一段中上部（LM5笔石页岩段及其以上）页岩对五峰组和龙马溪组一段下部页岩（WF2-LM4笔石页岩段）的封闭；中下三叠统膏盐岩、泥岩间接盖层（区域盖层）保证了一定的压力封闭，使得其下的五峰组和龙马溪组页岩气能有效富集。