黔北地区上奥陶统五峰组——下志留统龙马溪组黑色页岩(气)特征研究

摘要

黔北地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下段的富含有机质黑色页岩，普遍被认为是中上扬子地区最佳的页岩气研究对象。前人已对这套黑色页岩进行了系统的烃源岩分析，但对其页岩气储层参数的研究还比较薄弱，未建立各项储层参数之间的相关性，对其含气性主控因素没有定论，从而阻碍了页岩气的评价和勘探。本次研究通过对贵州习水骑龙村剖面黑色页岩进行有机地球化学、矿物学和吸附气实验分析等，系统研究了富有机质页岩的储层物性特征和含气性特征。
　　研究区五峰-龙马溪组沉积环境为浅水陆棚与深水陆棚的交替:①五峰组黑色页岩段为深水陆棚;②五峰组观音桥段为浅水陆棚;③龙马溪组下段黑色页岩段为深水陆棚;④龙马溪组上段泥岩-灰岩段为浅水陆棚。沉积环境的明显差异直接导致五峰组和龙马溪组黑色页岩主要有机地化参数（如TOC）的不同，TOC较高的黑色页岩段集中在五峰组下段与龙马溪组下段，为页岩气发育的有利层段。
　　研究区五峰组-龙马溪组黑色页岩有机质类型主要为Ⅰ型，少数地区为Ⅱ1型;有机质丰度较高，黑色页岩TOC集中在2.0％～8.0％之间;有效黑色页岩厚度＞30m;Ro值大于1.8％，一般在2.4％～3.6％，已处于过成熟演化阶段，核心地区的Ro≥1.6％（最大达3.6％），Tmax≥470℃。
　　研究区五峰组-龙马溪组黑色页岩中矿物主要为粘土矿物（伊利石和少量绿泥石、蒙脱石）、石英、长石、重晶石、黄铁矿和石膏等。五峰组-龙马溪组从底到顶，石英含量逐渐减少、粘土矿物含量逐渐增加。系统实验发现黑色页岩中TOC含量与石英含量呈正相关性，与粘土含量呈负相关性。
　　研究区五峰组与龙马溪组下段黑色页岩密度值介于2.16-2.65g/cm3之间，平均值为2.47g/cm3。黑色页岩孔隙度峰值在4％～8％，均值为6.17％;非黑色页岩段，孔隙度偏大，集中在5～10％之间，平均值为6.63％;总体而言，黑色页岩段孔隙度低于非黑色页岩段。
　　研究区五峰组-龙马溪组黑色页岩主要发育粒间孔、粒内孔、裂缝和有机质孔四种类型，粒间孔和粒内孔是主要的孔隙类型。比表面值介于4～32m2/g之间，峰值在22m2/g附近;总孔体积在0.008ml/g～0.032ml/g之间均有分布，平均值在0.02ml/g左右;不同岩性的孔隙大小分布都呈现出明显的三段式:＜6nm，6～11nm，11～1000nm。
　　研究区五峰组-龙马溪组黑色页岩吸附气量兰氏体积VL为1.17cm3/g-4.36cm3/g,平均值为2.41cm3/g。黑色页岩中的硅质矿物（主要为石英）和有机质是控制微孔的主要内因，同时微孔(＜10nm)的孔隙体积和比表面积与甲烷吸附量大小的正相关性进一步证实了有机质微孔才是影响页岩气含气量的主要因素。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 国内外研究现状

1．1．1 美国页岩气勘探、开发研究现状

1．1．2 中国页岩气勘探、开发研究现状

1．1．3 黔北地区页岩气勘探、开发研究现状

1．2 选题依据、研究目的和意义

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 完成的工作量和取得的主要认识

1．4．1 完成的主要工作量

1．4．2 主要认识

第2章 黔北地区区域地质概况

2．1 区域构造特征

2．2 地层特征

2．2．1 区域地层

2．2．2 实测露头特征

第3章 黔北地区五峰组-龙马溪组黑色页岩沉积环境分析

3．1 岩石学特征

3．2 沉积相特征

3．2．1 深水陆棚

3．2．1 浅水陆棚

3．2．3 典型剖面沉积相分析

3．3 沉积剖面横向、纵向对比

3．3．1 黔北地区五峰组-龙马溪组沉积厚度平面对比

3．3．2 黔北地区五峰组-龙马溪组沉积厚度纵向对比

3．4 无机地球化学指示意义

3．4．1 黑色页岩主量元素分析

3．4．2 黑色页岩微量元素分析

3．5 黔北地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色页岩沉积模式

第4章 黔北地区五峰组-龙马溪组黑色页岩有机地球化学特征研究

4．1 有机质类型

4．2 有机质丰度

4．3 有机质成熟度

第5章 黔北地区五峰组-龙马溪组黑色页岩储层特征研究

5．1 矿物组份分析

5．2 物性特征

5．2．1 孔渗特征

5．2．2 比表面特征

5．2．3 微观孔隙特征

5．3 含气性特征

5．3．1 等温吸附数据分析

5．3．2 含气量纵向变化特征

第6章 黔北地区五峰组-龙马溪组黑色页岩含气性主控因素探讨

6．1 吸附量与有机碳含量关系

6．2 吸附量与镜质体反射率关系

6．3 吸附量与孔隙体积和孔隙结构的关系

6．3．1 吸附量与孔隙度的相关性

6．3．2 吸附量与孔隙结构的相关性

6．4 黔北地区五峰组-龙马溪组黑色页岩含气性影响因素综合分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果