彭水地区位于四川盆地以外的褶皱地区,五峰组-龙马溪组为本区页岩发育的重要层段,页岩气资源量大,具有很大的勘探潜力,但是随着勘探不断深入,一些制约进一步勘探开发的问题逐渐显现。第一,构造活动期次、强度、及埋藏生烃过程对保存条件的影响尚不清楚;第二,对五峰组-龙马溪组的储层物性、储集空间类型、孔隙结构、孔径大小、比表面积等储层表征参数的变化规律缺乏研究;第三,彭水地区的页岩气地球物理“甜点”评价尚未形成技术体系。由此凝练成两大科学问题,一是五峰组-龙马溪组的页岩气富集条件问题,二是其“甜点”预测的技术方法形成。针对上述关键的科学问题,本研究利用已有的勘探开发资料,在充分吸收前人研究成果的基础上,以储层沉积学、地球物理学、石油地质学、地球化学等理论为指导,开展彭水地区五峰组-龙马溪组页岩气富集条件分析及有利目标预测。首先,利用收集到的野外资料、岩心、测井资料和分析化验资料对研究区岩性特征、岩相特征、生物特征进行分析,确定沉积相类型,明确不同沉积相背景下富有机质页岩的空间展布特征,结合有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度等地化指标,确定良好的物质基础的判别标准。其次,结合分析化验资料对页岩段的矿物成分、储集空间类型、孔隙结构、页岩气吸附特征进行分析,明确有利储层特征;再次,在精细构造解释的基础上对区内构造运动期次及演化过程进行研究,明确研究区构造演化特征,运用软件,对页岩沉积埋藏及热演化生烃史进行模拟研究,划分埋藏及热演化阶段,并确定富集关键时期,分析“构造-埋藏-生烃史”配置关系及其对保存条件的影响,结合构造样式、顶底板条件、断层裂缝系统等对保存条件进行评价。最后,在以上对物质基础、储层条件、保存条件综合分析的基础上,确定彭水页岩气富集区评价标准,并利用地球物理方法对优选出来的评价参数进行平面预测,采用多参数叠合显示方式圈定页岩气含气有利富集区带。通过对上述内容的分析和研究,取得了以下主要成果认识:(1)利用三端元法对五峰组-龙马溪组一段的岩性进行识别,识别出五种主要的岩相类型:富硅泥质页岩(CM-1)、富硅/泥混合质页岩(M-2)、富泥硅质页岩(S-3)、硅质页岩(S-2)、硅质岩(S);结合岩相标志、生物标志对五峰组-龙马溪组一段沉积相进行分析,认为五峰组-龙马溪组一段的下亚段为深水陆棚相,中亚段和上亚段为浅水陆棚相。对页岩沉积厚度分布特征进行分析,认为沉积中心在綦江-漆辽一线。五峰组-龙马溪组一段的有机碳含量介于1.3%~7.73%之间,龙马溪一段下亚段的有机碳含量平均值大于2%,明显高于上部两个亚段的有机碳含量,且有机碳含量和含气量、孔隙度有明显的正相关关系,有机质类型为Ⅰ型干酪根为主,有机质成熟度在2%~3%之间,均为过成熟阶段。(2)通过扫描电镜照片观察,确定了彭水地区五峰组-龙马溪组的以下四种储集空间类型:有机质孔、脆性矿物孔、粘土矿物孔、微裂缝,其中有机质孔为主要储集空间类型。通过X全岩衍射资料分析,认为五峰组-龙马溪组一段矿物成分复杂,主要包括石英、钾长石、斜长石、白云石、方解石、黄铁矿、粘土矿物,非均质性较强,脆性矿物含量较高,具有良好的可压裂性。垂向上脆性矿物含量由下到上递减趋势明显;粘土矿物主要有伊利石、伊蒙混层、绿泥石及少量高岭石,表明目的层段处于晚成岩阶段。(3)低温液氮吸附对孔隙结构进行定量表征的结果表明,五峰组-龙马溪组主要有三种孔隙结构类型,第一种类型的孔隙体积微孔、介孔、宏孔均有提供,第二种类型的孔隙体积主要由微孔和介孔提供,第三种的孔隙体积基本不由微孔提供。成岩作用中的溶蚀作用、有机质成熟作用、交代作用及黏土矿物转化作用是建设性的成岩作用,有利于储层的形成,而胶结作用、压实作用则不利于页岩储层孔隙的形成;粘土矿物对有机质的演化有一定的催化作用。(4)通过对研究区构造运动、埋藏生烃史的研究,认为影响研究区页岩气井含气量和产能的关键是发生在晚侏罗-白垩世早期的构造事件,彭页1井在晚侏罗世时开始大幅度快速抬升,生烃终止、盖层封闭性减弱,保存条件变差,油气大规模逸散,而隆页1井相对彭页1井抬升晚,抬升速度慢,对保存条件的破坏较小。现今的构造样式、断层、裂缝的配置关系对保存条件的影响较大,一般情况下具有背斜、宽缓的构造样式背景,断层不发育、封闭性好、远离露头区及地层剥蚀区,裂缝密度小等特点的构造样式对保存较为有利。(5)从测井曲线特征分析和岩石物理参数分析,认为目的层段的测井曲线具有明显的“三段性”,有机碳含量随纵横波速度比、密度的降低而增大,拉梅阻抗与剪切阻抗之比(λ/μ)和密度随孔隙度增大而减小。高脆性的页岩具有高杨氏模量与低泊松比的特征;对岩石物理参数变化特征分析可知,纵、横波速度、密度随着总有机碳含量增加而减小,泊松比随TOC值增大而增大;纵、横波速度和密度随孔隙度的增大而减小。(6)在对物质基础、储集条件、保存条件分析的基础上,制定了本区页岩气的富集区的评价方案;采用地震反演和属性分析方法对本区目的层的页岩厚度和含气富集参数进行了横向分布预测,整体来看,龙一段下亚段的孔隙度、有机碳含量、脆性指数都好于上部;采用多参数叠合显示方式对有利目标进行圈定,结果较好,与彭水地区的勘探现状一致。