Structural differences of shale laminae and their controlling mechanisms in the Wufeng-Longmaxi Formations in Tiangongtang, southwestern Sichuan

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.6.31

Abstract

Abstract:

The Tiangongtang area in southern Sichuan Basin is a shale gas exploration and development hotspot, famous for the development of large-scale marine deposits with good sedimentary stability and continuity. Focusing on the laminated organic-rich shale of the Wufeng-Longmaxi Formations, this paper clarifies the shale lamination types based on core description and microscopic observation of large and thin sections. By means of geochemical, mineralogical, petrograpic and pore structural analyses and field emission scanning electron microscope observation, the pore structure and reservoir physical properties are revealed. Accordingly, the internal structural differences and control mechanisms of different lamination combinations are revealed. Shales of the Wufeng-Long1-1 submember mainly develops three lamination combinations: graded, massive and sand-mud interbedded. Graded laminated and interlaminated shale assemblages have much higher horizontal permeability than the massive while the latter has the highest vertical permeability; the graded has the best reservoir physical properties. Moreover, the pore volume and specific surface area of fractures show a decreasing trend from the graded to massive to interlaminated. Under the control of sedimentary environment and diagenesis, graded laminated shales with higher TOC and organic-clay laminae have larger effective pore space, higher pore connectivity and larger pore volume than the interlaminated with lower TOC and thick silty and clay laminae. With relatively high organic content and disordered porous media massive shales have better quality effective storage spaces than sand-mud interbedded shales but worse quality than graded laminated shales.

Key words: fine-grain sedimentary rocks, laminar structure, pore structure, reservoir characteristics, Tiangongtang area, Wufeng-Longmaxi Formations

CLC Number:

ZHAO Shengxian, LI Bo, CHEN Xin, LIU Wenping, ZHANG Chenglin, JI Chunhai, LIU Yongyang, LIU Dongchen, CAO lieyan, CHEN Yulong, LI Jiajun, LEI Yue, TAN Jingqiang. Structural differences of shale laminae and their controlling mechanisms in the Wufeng-Longmaxi Formations in Tiangongtang, southwestern Sichuan[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(5): 75-88.

Figures/Tables 13

References 47

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样品号	深度/m	层位	TOC 含量/ %	矿物成分含量/%							黏土矿物组分含量/%
样品号	深度/m	层位	TOC 含量/ %	石英	钾长石	斜长石	方解石	白云石+ 铁白云石	黄铁矿	黏土	伊利石	高岭石	绿泥石	伊蒙混层
s1	3 846.34	龙一₁ 亚段	2.11	29	0.6	7.7	8.6	12.2	2.2	39.7	75	3	21	1
s2	3 852.53		2.89	27.4	3.7	7.2	23	17.1	2.3	19.3	74	0	20	6
s3	3 856.39		0.95	24.6	0.2	7.5	15.6	10.2	3.1	38.8	79	1	14	6
s4	3 870.13		5.78	42.1	6.3	17.4	5.1	4.5	2.8	21.8	83	1	14	2
s5	3 879.76		2.56	45.7	1.4	8.2	3.5	4.4	3.0	33.8	73	2	16	9
s6	3 882.35		5.10	30	0.1	3.5	5.5	12.8	34.3	13.8	81	2	16	1
s7	3 885.9		3.9	16.6	1.1	2.2	10.3	57.6	1.8	10.4	83	3	13	1
s8	3 887.91	五峰组	2.03	8.3	0	1.6	15.8	34.5	13.1	26.7	79	1	17	3

样品号	深度/m	层位	TOC 含量/ %	矿物成分含量/%							黏土矿物组分含量/%
样品号	深度/m	层位	TOC 含量/ %	石英	钾长石	斜长石	方解石	白云石+ 铁白云石	黄铁矿	黏土	伊利石	高岭石	绿泥石	伊蒙混层
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样品号	深度/m	纹层组合	孔隙度/ %	水平渗透率/ (10^-3 mD)	垂向渗透率/ (10^-3 mD)	孔体积/(cm³·g^-1)				比表面积/(m²·g^-1)
样品号	深度/m	纹层组合	孔隙度/ %	水平渗透率/ (10^-3 mD)	垂向渗透率/ (10^-3 mD)	微孔	中孔	宏孔	总孔	微孔	中孔	宏孔	总孔
s1	3 846.34	互层型	3.4	18.3	0.13	0.004 3	0.006 8	0.005 7	0.016 8	9.807	1.561	0.061 5	11.43
s2	3 852.53	正递变型	3.59	731.3	0.99	0.005 3	0.006 1	0.007 0	0.018 4	11.73 7	1.445	0.047 7	13.23
s3	3 856.39	反递变型	2.34	23	2.28	0.005 0	0.025 6	0.009 5	0.040 1	12.612	4.132	0.475 2	17.22
s4	3 870.13	互层型	4.12	28.3	4.72	0.002 3	0.003 1	0.001 6	0.007 0	3.846	0.449	0.049 6	4.34
s5	3 879.06	递变型	7.12	2 003.7	3.89	0.006 8	0.010 5	0.005 2	0.022 5	15.623	3.095	0.060 0	18.78
s6	3 882.35	反递变型	6.15	70.8	0.3	0.005 5	0.017 9	0.006 7	0.030 0	13.742	3.215	0.455 1	17.41
s7	3 885.9	正递变型	4.68	267.6	0.05	0.005 1	0.015 9	0.008 9	0.029 9	11.905	2.812	0.262 4	14.98
s8	3 887.91	块状型	4.31	3.5	0.68	0.003 5	0.005 1	0.004 8	0.013 4	7.610	1.039	0.021 0	8.67

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