下古生界生烃母质成因、演化特征及其对页岩含气性的控制作用研究

The key of shale gas restraining factors include TOC, maturity and reservoir properties. The bio-precursor affects the effectiveness of TOC and the developmental characteristics of shale reservoir porosity, but lack of the systematacially study on bio-precursor in Lower Paleozoic and the discussion about shale gas geological meaning . The principal line of this project is the study of genesis and evolution process of bio-precursor in the Lower Paleozoic. The main research methods are the micro-paleontology and organic petrology, which combine microscopic analysis、nanometer analysis and simulation experiment , in order to explore a set of Lower Paleozoic bio-precursor material identification and nano-pore characterization. This paper studies the types, combined features and genesis of bio-precursor in the Lower Paleozoic organic rocks in south China, and establishes the typical reservoirs of different types bio-precursor; Lucubrate the chemical composition and structure of different bio-precursor, revealing the hydrocarbon generation potential of different bio-precursor and their contribution to shale gas generation. At the same time, a systematic study on the morphology, size, interrelationship and diagenetic evolution of nano-sized porosity in bio-precursor. in this paper, we expound the relationship between the pore size of different hydrocarbon parent material and the pore development of shale organic matter, and also discuss the development characteristics of nano-pore and the influence of diagenetic evolution on the physical properties of shale gas reservoir. Finally, we can provide the basis for fine evaluation of organic matter type, gas potential, reservoir physical properties and gas-bearing properties of the early Paleozoic marine high maturity shale.

页岩气关键的控气因素包括TOC、成熟度和储层物性等，而成烃母质影响到TOC的有效性和页岩储层孔隙的发育特征，但目前缺乏对下古生界成烃母质的系统研究及其对页岩气地质意义的深入探讨。本项目将以下古生界成烃母质的成因和演化过程研究为主线，以微体古生物学和有机岩石学为主要研究手段，结合微区微束、纳米分析技术和模拟实验技术，探索一套下古生界成烃母质的鉴定和纳米孔隙表征方法，精细研究南方下古生界富有机质页岩的成烃母质类型、组合特征及其成因，建立不同类型成烃母质的典型形态库；深入分析不同成烃母质化学成分和结构，揭示不同成烃母质的生烃潜力及对页岩气生成的贡献。同时开展不同成烃母质纳米级孔隙的形态、大小、相互关系及其成岩演化特征的系统研究，探讨不同成烃母质纳米孔隙的发育特征和成岩演化对页岩气储层物性的影响，为我国南方早古生代海相高成熟度泥页岩有机质类型、生气潜力、储层物性和含气性的精细评价提供科学依据。

成烃母质是控制有机质类型和页岩储层孔隙发育特征的关键因素，但目前缺乏对我国下古生界成烃母质的系统研究及其对页岩气地质意义的深入探讨。本项目详细研究了我国南方下古生界富有机质页岩的成烃母质类型、成因及孔隙发育特征，揭示了不同成烃母质对页岩气生成和储集的贡献。取得的主要进展如下：（1）系统地研究了我国南方下古生界成烃生物类型、特征及成因，揭示了南方主要页岩气层系成烃母质的差异及对有机质类型评价的影响。（2）揭示了下古生界不同成烃母质微纳米孔隙发育特征、有机质孔发育的差异性和非均性的成因，探讨了不同成烃母质对页岩气储集的贡献。（3）揭示了我国南方五峰-龙马溪组主要有机质成分－笔石对页岩气生成和储集贡献。笔石表皮的能谱显示笔石是由碳氧化合物组成的有机质，傅里叶红外光谱研究结果表明笔石的周皮可能为含胶原蛋白类的高分子聚合物，成烃潜力有限。电镜观察表明笔石周皮由多层纤维组成，纤维之间存在空隙，笔石体腔中空，并在页岩层面上相互叠置形成空隙，因此，尽管笔石化石碎屑成烃潜力有限，但可能为页岩气提供了重要的储集空间和运移通道。（4）发现了下寒武统一种十分重要的成烃生物类型-隐孢子。本次研究发现在金页1井底部胶磷质矿层中保存有大量的类似孢子形态的成烃生物，这些孢子通常为二倍体或四倍体，具有壁厚且多层的特点，具有显著的隐孢子特征。通过稳定碳同位素地层学对比认为，本次研究中隐孢子发现的层位赋存在下寒武统筇竹寺组底部，相当于纽芬兰统幸运阶，早于目前已有的关于隐孢子化石记录的报道,这可能对陆生植物的起源与演化研究具有重要意义，也为南方下寒武统烃源岩评价提供了重要的依据。（5）揭示了古生界Capitanian阶生物灭绝及相关地质环境事件在下扬子地区深水沉积环境中的响应，重建了该时期下扬子地区的古海洋环境及生物发育模式，为优质烃源岩的发育模式提供了重要参考。