四川盆地及周边地区五峰组—龙马溪组页岩有机质特征、沉积环境和含气性研究

发布时间：2017-09-21 08:07

  本文关键词：四川盆地及周边地区五峰组—龙马溪组页岩有机质特征、沉积环境和含气性研究

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【摘要】：四川盆地是中国页岩气勘探开发的重点区域,发育四套古生界泥页岩,具有厚度大、分布广和有机质丰度高的特点。本研究在四川盆地及周边地区选择了上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩三个新鲜露头剖面和一个钻井剖面,共采集样品314件。在综合研究五峰组—龙马溪组高-过成熟页岩有机地球化学特征的基础上,进行了有机质类型和丰度的恢复评价；通过有机质碳同位素特征和元素地球化学特征,分析了控制五峰组—龙马溪组页岩有机质丰度的影响因素,提出了优质烃源岩的形成模式；结合页岩有机质丰度、孔隙特征、矿物组成和区域构造特征与含气性的关系,讨论了五峰组—龙马溪组页岩含气性的控制因素,并对四川盆地该套页岩成藏有利区进行了预测。取得了以下主要认识：(1)四川盆地五峰组—龙马溪组页岩残余有机质丰度表现为在五峰组及龙马溪组的底部较高,并在五峰组与龙马溪组界线处出现最高值,向上逐渐变小并趋于稳定,为典型大陆架沉积环境下的有机质变化特征。有机质类型为Ⅰ型,母质来源主要为藻类等低等水生生物。该套页岩有机质热演化进入高过成熟阶段,Ro基本都大于2.0%。页岩有机质丰度恢复前后差异显著,恢复后原始有机质含量(TOC0)是残余有机质含量(TOC)的1.65倍；底部高有机质页岩层段的厚度成倍增加,石柱地区五峰组—龙马溪组页岩各层段的原始有机质含量均大于2%。(2)沉积水体的氧化还原条件控制了四川盆地五峰组—龙马溪组页岩的有机质富集。五峰组—龙马溪组底部富有机质页岩(TOC2.0%)主要沉积于强还原条件的静海深水环境。早志留世龙马溪晚期,构造抬升引起的海平面下降导致了陆源碎屑物质输入增多和水体溶解氧含量增加,致使龙马溪组中上部页岩有机碳含量降低。四川盆地五峰组—龙马溪组页岩发育模式为“深水陆棚—水底缺氧”模式。五峰期到龙马溪早期围绕川中古隆起和黔中古隆起分布的川南深水陆棚、川东深水陆棚和川北深水陆棚区,海水较深。水体溶解氧含量从海平面向海水底部方向逐渐降低,至沉积物水界面呈贫氧环境,沉积物中的有机质因保存效率高而富集。(3)四川盆地五峰组—龙马溪组页岩有机质丰度与页岩含气量呈较好的正相关性,是控制页岩含气性的关键因素；五峰组—龙马溪组页岩微孔、中孔、大孔均有发育,高演化程度页岩中发育的有机纳米孔为页岩气的吸附和储存提供了位置和空间；五峰组—龙马溪组页岩富含脆性矿物,以石英为主,有利于页岩气的压裂开发；构造抬升使得页岩气部分散失,距剥蚀线较近和断裂发育的地区页岩储层的保存条件普遍较差。(4)四川盆地五峰组—龙马溪组页岩具有很好的页岩气成藏条件。不同地区五峰组—龙马溪组页岩高有机碳层段的厚度有所不同,靠近沉积中心厚度大,边部厚度小镇巴—城口一带、石柱—万县一带和泸州—宜宾一带3个沉积中心是优质页岩(TOC2%)发育有利区,也是页岩气勘探开发优选区；五峰组—龙马溪组底部页岩是页岩气成藏有利层段。
【关键词】：龙马溪组 有机质 沉积环境 四川盆地 页岩气
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.1.1 选题背景10
• 1.1.2 选题依据及意义10-11
• 1.2 国内外研究进展11-15
• 1.2.1 研究现状11-12
• 1.2.2 国外现状12-14
• 1.2.3 国内现状14-15
• 1.3 研究内容和技术路线15-16
• 1.3.1 主要研究内容15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 1.4 主要完成工作量16-20
• 1.4.1 野外剖面考察及样品采集16-18
• 1.4.2 室内样品处理及实验分析18-20
• 1.5 论文创新点20-21
• 第二章 区域地质概况21-30
• 2.1 区域构造特征21-23
• 2.1.1 四川盆地及周边地区构造概况21
• 2.1.2 研究区区域构造21-23
• 2.2 地层发育特征23-30
• 2.2.1 四川盆地古生界地层分布23-24
• 2.2.2 晚奥陶世—早志留世沉积地理背景24-25
• 2.2.3 研究区五峰组—龙马溪组地层分布25-30
• 第三章 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩有机质特征30-52
• 3.1 五峰组—龙马溪组页岩残余有机质丰度30-34
• 3.2 有机质类型34-37
• 3.2.1 有机质类型的判别方法34-35
• 3.2.2 五峰组—龙马溪组页岩有机质类型35-37
• 3.3 有机质来源及有机质成熟度特征37-38
• 3.4 原始有机质丰度恢复38-52
• 3.4.1 原始有机碳含量恢复方法39-41
• 3.4.2 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩有机质恢复41-52
• 第四章 沉积环境及有机质富集机理研究52-67
• 4.1 沉积物中有机质富集的机理52
• 4.2 五峰期—龙马溪期研究区沉积环境的演化52-59
• 4.2.1 生物化石及岩石学特征53-54
• 4.2.2 硫含量特征54-55
• 4.2.3 有机质碳同位素55-56
• 4.2.4 微量元素特征56-59
• 4.3 五峰组—龙马溪组页岩有机质富集的主控因素59-61
• 4.3.1 氧化还原条件对有机质丰度的控制59-60
• 4.3.2 矿物的稀释作用对底部页岩有机质丰度的控制60-61
• 4.4 影响沉积环境变化的因素61-62
• 4.4.1 海平面升降对沉积环境的影响61-62
• 4.4.2 构造运动对沉积环境的影响62
• 4.5 沉积地理相对烃源岩发育的控制62-65
• 4.5.1 深水陆棚沉积中心和边缘地区页岩有机质分布的对比63
• 4.5.2 沉积水体深度对有机质丰度的控制63-64
• 4.5.3 五峰组—龙马溪组优质页岩分布64-65
• 4.6 有机质富集模式65-67
• 第五章 页岩含气性研究67-78
• 5.1 影响页岩含气性的因素67-74
• 5.1.1 页岩有机质特征对含气性的影响67-69
• 5.1.2 页岩矿物组成对含气性的影响69-71
• 5.1.3 页岩孔隙特征对含气性的影响71-73
• 5.1.4 构造作用对页岩气散失的影响73-74
• 5.2 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩含气性74-78
• 5.2.1 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气成藏有利条件75-76
• 5.2.2 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气显示76
• 5.2.3 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气优选区76-78
• 第六章 结论及创新性认识78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 取得的创新性认识79-80
• 参考文献80-89
• 在学期间的研究成果89-90
• 致谢90

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