川东南丁山地区燕山期—喜马拉雅期差异构造-热演化与页岩气保存

中国的海相富有机质页岩经历了多期构造改造，其含气性具有明显的差异。页岩气在不同构造演化阶段的保存条件是揭示页岩气差异富集机理的关键科学问题之一，开展构造-热演化研究可以明确其热演化史和构造隆升-剥蚀过程，为其评价提供演化格架。研究以丁山地区下古生界页岩为对象，联合磷灰石裂变径迹、磷灰石（U-Th）/He和锆石（U-Th）/He等多个古温标反演热演化史，结合镜质体反射率重建的最高古地温剖面，对丁山地区燕山期以来的差异构造隆升过程和剥蚀量进行了恢复，并在此基础上结合流体包裹体分析对丁山地区龙马溪组页岩的压力演化过程进行了模拟；根据页岩在埋藏—抬升过程中的温、压演化特征，定量表征了不同抬升阶段页岩含气量的变化，建立了龙马溪组页岩"埋藏—生烃—抬升"的演化格架。分析表明，丁山地区在燕山期和喜马拉雅期经历了不同的构造隆升过程。燕山期表现为"早期快速隆升—晚期缓慢隆升"的分段隆升，具有自NW向SE递进隆升且隆升幅度逐渐增大的特征；喜马拉雅期表现为整体快速隆升。燕山期是丁山地区产生差异构造隆升的主要时期。受这种差异构造隆升-剥蚀作用的影响，龙马溪组页岩的降温、降压过程和页岩气的散失过程具有明显的差异。燕山期的差异构造隆升是造成丁山地区龙马溪组页岩含气性呈平面分带的主要原因。     

四川盆地东南缘向斜构造五峰组-龙马溪组常压页岩气富集主控因素

四川盆地东南部地区盆缘槽档转换带和盆外隔槽式构造带向斜发育,由于其整体抬升时间长,构造运动强烈,剥蚀量大,区域保存条件相对复杂,导致不同向斜五峰组—龙马溪组为常压且页岩气含气性差异较大。在研究区向斜构造五峰组—龙马溪组页岩发育特征、后期保存条件、含气性等差异的基础上,分析了向斜构造页岩气富集主控因素,并总结了3种有利于页岩气保存富集的构造样式。研究结果表明:优质页岩发育是页岩含气性的物质基础,川东南地区盆缘和盆外向斜五峰组—龙马溪组优质页岩发育,页岩气物质条件相似;保存条件是影响页岩含气性差异的关键因素,页岩地层埋深大、地层倾角小、远离剥蚀区和发育反向逆断层,有利于页岩气的保存,总体上盆缘槽档转换带内向斜构造保存条件更好,盆外隔槽式构造带内向斜较差;盆缘槽档转换带复向斜构造内"洼中隆"断背斜、宽缓残留向斜中心、逆断层侧向遮挡向斜3种构造样式有利于页岩气的富集。     

丁山地区龙马溪组页岩气保存条件分析

川东南丁山地区地质构造复杂,通过对丁山地区构造演化特征、褶皱断裂发育分布特征研究,结合地球物理手段获得的页岩埋深、压力、顶底板条件等综合分析,对丁山地区五峰-龙马溪组页岩气藏的保存条件进行了研究。参照页岩气藏保存条件评价指标,划分出了页岩气藏保存条件的有利区。结果表明,丁山地区以断裂和剥蚀为主的后期改造是页岩气散失的根本原因。丁山断褶构造的斜坡带及向斜构造部位断裂较少,埋深适中,地层压力较大,顶底板稳定连续,保存条件较好,是进一步勘探开发的重点地区。     

中扬子宜昌地区沉积—构造演化与寒武系页岩气富集规律

鄂西宜昌斜坡是四川盆地外寒武系页岩气勘探新区,与盆内勘探不同,宜昌斜坡发育于黄陵隆起之上,页岩气富集地质条件研究薄弱。利用最新的地震、钻探和测试资料,分析认为研究区沉积、构造演化具有特殊性,先后经历了印支期隆起雏形、燕山期快速抬升剥蚀、喜马拉雅期充填改造3个关键沉积—构造阶段。宜昌地区相对稳定的构造条件,对页岩气富集成藏有4个方面的影响：①桐湾运动末期形成早寒武世隆、凹相间的古地理格局直接影响宜昌地区寒武系水井沱组富有机质页岩的展布,对页岩气的形成分布有重要的源控作用,水井沱组页岩含气量与 TOC 含量具有较好正相关性,指示有机质丰度是影响页岩气富集的关键因素。②印支期开始隆升、燕山期迅速隆升的黄陵岩体控制宜昌斜坡区构造沉降,使下古生界页岩层埋藏深度适中、抬升早、有机质热成熟度相对低,在中、下扬子区下古生界页岩过成熟演化背景下尤为特殊。适宜的热演化条件下,水井沱组页岩有机质纳米孔发育,构成页岩气重要储集空间。③受黄陵隆起的砥柱作用,宜昌斜坡在南方中、新生代多期次强烈构造活动中免遭构造破坏和强改造,表现为隆升剥蚀为主、局限断裂活动为辅、整体构造变形弱的特点,构造保存条件较临区优越,加之页岩渗透性极低,使宜昌单斜构造上水井沱组页岩气仍有效保存,是当前该区勘探的主体。④寒武系页岩裂缝发育,早期构造作用形成的高角度裂缝、晚期由于重力顺层滑脱作用形成的低角度剪切缝,共同构成页岩气运移、储集的重要空间。宜昌地区页岩气的勘探突破表明,古隆起、古斜坡等稳定古构造周缘是中下扬子区古生界页岩气勘探的潜在有利区。     

复杂构造区高演化程度海相页岩气勘探突破的启示——以四川盆地东部盆缘JY1井为例

四川盆地东部盆缘JY1井龙马溪组页岩测试获得高产工业气流,经过长时间试采,压力、产量稳定,实现了南方复杂构造、高演化程度海相页岩气的战略突破。通过对JY1井构造、岩性与龙马溪组TOC、热演化程度及矿物含量特征的分析,结合区域地质资料,得到如下启示:①与北美地区不同,在多期构造演化和抬升剥蚀背景下,构造与保存条件是页岩气富集成藏的首要条件;②龙马溪组只有下部优质烃源岩才起到滑脱作用,多期层滑和构造作用形成的网状裂缝是页岩气富集高产的关键;③上奥陶统灰岩为龙马溪组页岩气的形成起到了良好的封隔作用;④与常规气藏不同,断裂和抬升的破坏作用对优质页岩层系的影响相对较弱,对南方广大地区页岩气的勘探具有示范意义。      

深层页岩气有效开发中的地质问题——以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

深层页岩气是中国页岩气勘探开发的主要接替领域。四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组深层页岩气具有高温、高压、高地应力的地质条件，深层覆压的增加使储层的孔隙度降低15%~20%、渗透率降低90%~95%，页岩中裂隙对渗透性的贡献显著下降。不同地区五峰组-龙马溪组深层页岩含气量有一定差异，但总体上与已投入开发的中-浅层页岩差别不大，含气量主要受原始沉积条件和后期保存条件联合控制。深层页岩所经历的构造抬升剥蚀较少，保存条件相对较好。深层页岩地层温度较高，地应力较大且应力差值高，页岩塑性增强，导致裂缝起裂及延伸困难，且裂缝闭合压力高，支撑剂破碎和嵌入影响压裂支撑缝宽，裂缝导流能力递减快，长期导流能力难以维持。WF2-LM4笔石带硅质页岩生物成因石英含量高、抗压实作用强，有利于有效储层的形成和保存，由于脆性大，天然裂缝更发育，页岩气"甜窗"的底限可能超过5 km，是深层页岩气最优开发层段。深层页岩气的富集程度主要与先天沉积成岩条件的优越程度、埋藏及生-排烃历史以及后期构造抬升与变形的差异性有关。优选出具有高脆性、高孔渗性、高压力系数、高含气量等特性的深层页岩分布区，建立与深层页岩相适应的体积压裂改造技术，不断优化形成合理的生产制度，才能最大限度地采出页岩气，成功实现深层页岩气规模性有效开发。     

中国南方海相页岩吸附特征及其影响因素

我国南方古生界主要发育下寒武统、下志留统富含有机质的暗色海相泥页岩,是我国页岩气勘探的首要战略选区。我国南方古生界页岩成熟度高,大部分地区埋藏较深,经历了复杂的构造热演化作用,地层抬升对页岩含气性产生了直接影响,尤其对页岩吸附能力和含气饱和度有着重要的影响。为此,选取中国南方海相下志留统龙马溪组页岩样品进行了页岩吸附能力测试,利用实验结果开展了不同温度条件下页岩吸附能力的对比和构造抬升对吸附能力的影响分析。结果认为：温度、总有机碳含量是影响页岩吸附能力的关键因素;构造抬升作用强度对页岩含气性具有重要的影响,进而影响到页岩气的富集成藏。该成果可用于指导正在进行的中国页岩气地质选区工作。     

渝东南地区阳春沟构造带五峰组—龙马溪组页岩构造裂缝特征及形成期次解析

渝东南地区阳春沟构造带是页岩气勘探有利区,构造裂缝发育特征和期次研究有助于评价该地区页岩气储层物性和保存条件。以渝东南地区阳春沟构造带五峰组—龙马溪组页岩构造裂缝为研究对象,通过岩心观察、成像测井解释、包裹体测温、磷灰石裂变径迹测年和区域构造运动演化等手段,对页岩构造裂缝发育的特征及形成期次进行研究,进而分析构造裂缝形成与页岩气成藏过程的匹配关系。研究结果表明,阳春沟地区五峰组—龙马溪组页岩中的构造裂缝非常发育,被方解石充填,多处呈现不同期次裂缝交错切割形成复杂缝网,并可见揉皱、微断层等现象。这些裂缝形成于3期构造运动：第一期为北北西向、北西西向和北东向裂缝,以方解石和黄铁矿全充填为主,形成于燕山运动中期,磷灰石裂变径迹测年为82~95 Ma,包裹体测温为190~210 ℃;第二期为北北东向、北东东向平面剪切缝和北西向剖面剪切缝,以方解石充填—半充填为主,形成于燕山运动晚期,磷灰石裂变径迹测年为68~78 Ma,包裹体测温为165~185 ℃;第三期为北北东向、北东东向平面剪切缝和北西向剖面剪切缝,并对前期裂缝进行改造,裂缝以方解石充填为主,形成于燕山末期—喜马拉雅期,磷灰石裂变径迹测年为30~62 Ma,包裹体测温为135~155 ℃。第一期构造裂缝形成于页岩最大埋深—开始抬升期,有利于改善页岩储层物性。第二期和第三期构造裂缝形成于页岩气藏调整期,该期的抬升运动会增加页岩气的逸散量,破坏页岩气的保存条件。抬升时期开始的越早,页岩气藏经历的调整破坏时期越长,单井含气量和测试产量就越低。     

压力演化对页岩气储层的控制作用——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

中国南方海相页岩气勘探开发的实践表明，地层压力对于页岩气的保存及勘探开发具有重要的影响。为了进一步明确压力演化对页岩气储层演化的影响，以四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例，依据岩相、物性、孔隙结构、包裹体分析与页岩微观特征等资料，研究了压力演化对页岩气储层的控制作用。研究结果表明：①页岩气储层物性与孔隙结构受岩相、埋深与压力演化的共同控制，孔隙压力超压对埋藏压实具有抑制作用，总体上有利于页岩有机孔的保持和物性向好；②泄压期次与泄压强度影响了五峰组—龙马溪组不同岩相页岩的差异演化对高应力敏感性黏土质页岩的影响尤为显著，而对硅质页岩的影响则较低；③区域抬升与泄压时期晚、泄压时期短和泄压强度低最有利于有机孔的保持和页岩气储层物性向好；④盆内深层页岩气泄压程度低，保存条件优越，储层物性普遍优于盆缘常压—超压区，富有机质硅质页岩与黏土质页岩均具有较好的储集性能；⑤盆缘常压区泄压程度较高，富黏土质页岩储集性能降低，封盖性增强，并逐渐演化为直接盖层。     

复杂构造区页岩气富集特征—以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例

川东南丁山地区是四川盆地页岩气主要勘探开发区,尽管已有多口井获得高产页岩气试气产量,但由于递减速率快和估算的最终可采储量(EUR)低,导致该区尚未获得商业开发。为了明确复杂构造区页岩气成藏富集特征,预测有利目标区,通过岩心观察、笔石带识别与对比以及扫描电镜观察等手段,对川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型、展布特征、储集类型和含气量等进行了分析。研究结果表明：川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型主要包括硅质页岩、含灰-灰质页岩、粘土质页岩和粉砂质页岩4种,其中优质页岩为WF2-LM4笔石带的硅质页岩,厚度介于6~10 m。储集空间主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝,靠近盆地边缘无沥青充填的溶蚀孔相对发育,反映了较差的页岩气保存条件。与涪陵页岩气田的对比分析表明,丁山地区五峰组-龙马溪组WF2-LM4笔石带硅质页岩厚度较薄,在靠近盆缘断裂带的地区埋藏较浅,页岩气藏压力系数低,为浅层常压页岩气藏;向盆内方向压力系数增加,埋深较大,属于深层超压页岩气藏。建议在川东南地区WF2-LM4笔石带硅质页岩厚度大、埋藏适中和保存条件较好的地区开展页岩气的勘探工作。     

页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程为例

四川盆地及其周缘地区普遍经历了多旋回构造演化过程,目前对于该区目标层系中页岩气多期活动和富集成藏规律与区域深埋藏—强隆升剥蚀作用过程具有何种相关性的研究相对薄弱。为此,以该盆地南部长宁页岩气区块西部（以下简称宁西地区）典型井为剖析对象,基于低温热年代学、流体包裹体和盆地热史模拟等综合研究,以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组生烃动力学及其压力体系变化特征为载体,研究该区五峰组—龙马溪组新生代隆升与页岩气富集与破坏的耦合特征。研究结果表明：①该区磷灰石样品裂变径迹年龄为距今20~40 Ma、（U—Th）/He年龄为距今10~20 Ma,新生代地表剥蚀量为2 000 m;②五峰组—龙马溪组埋深沉降热史可划分为早志留世—晚三叠世低—中等成熟度、早—中侏罗世高成熟度和晚侏罗世—白垩纪过成熟度3个热演化阶段;③五峰组—龙马溪组方解石包裹体的流体均一温度呈双峰值特征、分别介于120~140 ℃和160~180 ℃,晚期流体盐度变化剧烈表明受到深部、浅表流体混染作用,保存条件被破坏;④五峰组—龙马溪组页岩生烃期长时间具有超压特征,晚侏罗世—白垩纪持续深埋藏使其生气速率达到高峰、形成异常高压,但新生代快速抬升剥蚀作用导致超压系统被破坏、现今为常压体系。结论认为,宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程具有明显的早期高压富集、深埋藏超高压保持、晚期构造隆升调整/破坏的多阶段特征。     

川东南丁山构造龙马溪组页岩构造裂缝期次及演化模式

川东南丁山构造龙马溪组的页岩气蕴藏量巨大,裂缝对页岩气的富集及产能具有重要影响。综合利用野外露头、岩心、成像测井、包裹体分析、声发射实验以及（U-Th）/He年龄测定等,对该区构造裂缝形成期次及演化模式开展综合研究。研究表明：野外露头和岩心裂缝均主要以构造成因的剪切缝为主,以高角度、大切深、高充填为特征,据其交切关系及产状特征可划分为平面剪切缝和剖面剪切缝。龙马溪组构造裂缝可分为3期：第1期构造裂缝形成于燕山运动中-晚期（82.5~72.1 Ma）,裂缝充填物主要为方解石,充填程度较高,均一温度为295.6~325.2℃,古地应力的最大有效主应力为97.06 MPa,主应力方向为135°±15°,裂缝方位主要为NWW-SEE、NNE-SSW向平面"X"型共轭剪切缝以及NE向剖面剪切缝;第2期构造裂缝形成于燕山运动末期-喜马拉雅运动中期（72.1~31.2 Ma）,裂缝充填物为方解石,其次为硅质或铁质,均一温度为189.1~232.4℃,古地应力的最大有效主应力为90.71 MPa,主应力方向为45°±15°,裂缝方位主要为近SN向、NEE向平面剪切缝以及NW向剖面剪切缝;第3期构造裂缝形成于喜马拉雅运动晚期-现今（31.2~0 Ma）,仅形成少量的NW向剖面剪切缝,裂缝充填程度低,充填物为少量方解石,古地应力的最大有效主应力为76.55 MPa。第1期和第2期为主要的成缝期,第3期主要对前期裂缝进行叠加和改造。结合地质力学理论,最终建立了3期裂缝发育的演化模式。     

鄂西宜昌地区页岩气成藏地质特征

通过分析鄂西宜昌地区页岩气的地质特征，探讨了页岩气成藏的控制因素。结合黄陵隆起的构造演化特征将鄂西宜昌地区的演化划分为刚性基底形成、盖层沉积、隆升改造3个阶段。鄂西宜昌地区受构造演化的控制，其震旦系陡山沱组、寒武系牛蹄塘组和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组3套页岩在沉积期主体处于相对深水的沉积环境，与四川盆地内部陡山沱组、筇竹寺组和龙马溪组3套页岩具有相同的沉积背景和组成特征，具备形成页岩气的物质条件。基于已发现气藏的解剖，从保存条件和热演化过程2个方面分析了黄陵隆起在鄂西宜昌地区3套页岩气成藏过程中的关键控制作用。鄂西宜昌地区古老刚性隐伏隆升基底的形成时间早、分布广、抗挤压能力强、隆升时间晚且持续时间长，其上覆寒武系、震旦系和上奥陶统-下志留统古老页岩层系的深埋时间短、热演化程度相对较低、构造稳定、保存条件好，为页岩气的成藏提供了良好的地质条件。     

丁山地区页岩储层裂缝分布预测及页岩气保存条件评价

针对丁山地区龙马溪组裂缝发育分布及页岩气保存条件影响认识不清的问题,通过三轴岩石力学实验,对研究区进行古构造应力场模拟,并通过莫尔-库伦准则计算岩体破裂系数,对研究区裂缝分布规律进行预测,并优选页岩气勘探目标有利区.结果表明:差应力较小的区域以及二级或三级裂缝发育区为页岩气储层裂缝优势发育区,具有良好的保存效果;在裂缝...     

昭通示范区页岩气富集高产的地质主控因素

昭通页岩气示范区具有"强改造、过成熟、杂应力"特征,页岩气富集高产控制因素复杂。为实现页岩气规模高效勘探开发,应用昭通页岩气示范区实际勘探开发资料,系统总结了昭通页岩气田富集高产的地质主控因素,认为：①海侵体系域富碳高硅页岩为页岩气的富集提供物质基础。海侵体系域的贫氧-厌氧的深水环境,沉积速率慢,硅质生物繁盛,有利于富有机质页岩的形成与保存。海侵体系域（五峰组-龙马溪组一段1亚段3小层）富碳高硅页岩,有机质孔和微裂缝发育,吸附能力和含气性强,且可压性好。②适当的后期构造改造与高压封存箱的有效保存是富集高产的关键。昭通示范区北部中生界复向斜位列构造转换带,改造强度适中,3组方向最大主应力汇聚的复向斜槽部,网状缝发育,具有多元汇聚成藏优势。前期良好的顶底板封盖所形成的高压封存箱,在晚期适度抬升中得以有效保存。以昭通示范区页岩气富集主控因素为指导,优选龙马溪组一段1亚段1小层-2小层为甜点层段,其北部的黄金坝、紫金坝、云山坝及大寨区块为页岩气富集区,后期构造改造强度不同则导致了不同构造部位甜点区页岩气富集高产的差异性。     

湘西北复杂构造区下寒武统页岩含气性及主控因素分析——以慈页1井为例

我国南方地区广泛发育厚度大、有机质含量高的下寒武统海相页岩,但影响页岩含气性的主控因素仍不明确。湘西北复杂构造区下寒武统牛蹄塘组页岩沉积厚度大且埋深适中,在优选出的慈利景龙桥向斜内钻探的页岩气参数井——慈页1井,富有机质泥页岩厚度为149 m,对岩心进行取样,并开展了总有机碳含量、镜质体反射率、矿物成分、储集物性等测试分析,揭示了牛蹄塘组页岩总有机碳质量分数平均为4.83%,底部总有机碳质量分数大于3.0%的连续优质页岩厚达37 m,页岩镜质体反射率（R_o）平均为3.28%。采用岩心直接解吸法测得牛蹄塘组页岩总含气质量体积为0.859 m³/t,天然气成分中甲烷质量分数平均为78.23%。通过分析湘西北慈利地区构造演化特征,并将慈页1井与周边钻遇的下寒武统页岩钻井关键参数进行对比,阐明影响湘西北地区下寒武统页岩含气性的主控因素为构造保存条件和页岩演化程度。南方雪峰山隆起、黄陵背斜和汉南古陆等古隆起周缘基底稳定,构造保存条件较好,页岩成熟度相对较低,是未来复杂构造区页岩气勘探的重点地区。     

西昌盆地南部地区志留系龙马溪组页岩气保存条件的评价

为了查明西昌盆地南部志留系龙马溪组页岩气保存优选区,针对研究区构造变形等特征,对研究区进行构造分区,得出研究区受到强烈的挤压-走滑构造变形和大幅度的隆升剥蚀等构造强改造作用,具有强变形、强隆升、强剥蚀等构造特征,后期构造改造和变形为制约页岩气保存的关键因素。以志留系龙马溪组页岩为研究对象,从物质基础、构造演化等方面对页岩气保存条件进行研究,得出米市盆地轿顶山向斜地区和布拖—火烈宽缓褶断带变形较弱,褶皱表现为宽缓-开阔的样式,剥蚀厚度主要小于3000 m,具有良好的保存条件,并初步建立了页岩气保存条件的综合评价指数体系,为西昌盆地的页岩气勘探开发提供支撑。