四川盆地南部泸203 井区五峰组—龙马溪组页岩裂缝特征及形成演化

四川盆地南部泸州深层页岩气是现阶段页岩气勘探的重点,天然裂缝发育对页岩气富集、压裂开发及天然产能具有重要影响。综合岩心、测井分析等地质手段,结合包裹体均一温度及岩石声发射实验,对泸203井区五峰组—龙马溪组页岩裂缝特征、期次及形成演化进行综合分析。结果表明：研究区五峰组—龙马溪组页岩以构造成因的剪切缝为主,发育少量水平滑脱缝及直立张性缝。裂缝充填程度高,充填物复杂,以直立缝及水平缝共同发育、延伸距离短为特点,纵向上裂缝在五峰组—龙一段Ⅰ亚段2小层及4小层中上部集中发育,底部直立缝及水平缝均较为发育,向上以水平缝发育为主。五峰组—龙马溪组页岩裂缝形成于3期构造运动：第1期形成于印支运动期（距今253.4~250.0 Ma）,裂缝被方解石及黄铁矿高度充填,包裹体均一温度为130.4~150.6 ℃,构造应力方位为NNW—SSE向（335°±5°）,形成近NS向及NWW向平面剪切缝与NEE向剖面剪切缝。第2期形成于燕山晚期—喜马拉雅早期（距今70.58~42.64 Ma）,裂缝被方解石全充填,包裹体均一温度为194.8~210 ℃,构造应力方位为SEE—NWW向（110°±5°）,形成NW向与NEE向平面剪切缝及NNE向剖面剪切缝,并对早期裂缝进行加强改造。第3期形成于喜马拉雅中—晚期（距今42.64~0 Ma）,主要为半充填-未充填缝,包裹体均一温度为163.3~190 ℃,构造应力方位为NEE向（75°±5°）,形成NNE向及WE向平面缝与NW向剖面缝,为构造定型期,对早期构造进行叠加改造。     

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。     

长宁背斜龙马溪组页岩裂缝发育特征及期次解析

裂缝特征及形成期次对页岩气有利区优选具有重要意义。以川南地区长宁背斜龙马溪组地层为例,通过对野外露头裂缝的观测分析,结合构造解析、构造反演等手段,对裂缝发育特征及期次展开研究。研究结果表明,长宁背斜以平面剪切缝和剖面剪切缝为主,裂缝发育程度高、倾角大、充填程度高。区内龙马溪组裂缝可分为3套,分别形成于3期构造运动:第1套为NNW、NE向平面剪切缝和近EW向剖面剪切缝,形成于燕山运动中—晚期,以方解石全充填为主;第2套为NW、近EW向平面剪切缝和NE向剖面剪切缝,形成于燕山运动末期—喜山运动早期,裂缝充填物包括方解石及少量泥质、黄铁矿;第3套为近SN、NEE向平面剪切缝和NW向剖面剪切缝,形成于喜山运动中期至现今,裂缝充填程度低,充填物为少量方解石。研究结果为下一步勘探开发提供了一定的理论参考。     

四川盆地元坝中部断褶带须家河组储层构造裂缝形成期次

四川盆地元坝中部断褶带须家河组储层属于低孔、低渗储层,裂缝对天然气的富集及产能具有重要影响。综合利用野外露头、岩心、测井、包裹体分析、声发射以及(U-Th)/He年龄测定等,对该区构造裂缝形成期次开展综合研究。研究表明:该区主要发育构造成因的低角度和高角度剪切缝,具有规模中等、宽度小(闭合)、间距大、充填程度不高的特征,裂缝有效性较好;须家河组构造裂缝形成期次共3期(不考虑成岩期裂缝),第Ⅰ期构造裂缝形成于燕山构造运动中—晚期,方位为NE向(30°±5°)、NW向(315°±5°),裂缝被中—细粒方解石充填,充填程度较高,包裹体均一温度为75~85℃,古地应力的最大有效主应力为18.8 MPa;第Ⅱ期裂缝形成于为喜马拉雅早—中期构造运动,方位为NEE向(75°±10°)、SN向(0°±5°),裂缝被粗粒方解石半充填(或未充填),均一温度为150~175℃,古地应力的最大有效主应力为27.9 MPa;第Ⅲ期裂缝形成于为喜马拉雅晚期构造运动,方位为NWW(290°±10°)向,裂缝充填程度低,切割前两期充填裂缝明显,古地应力的最大有效主应力为38.6 MPa;结合地质力学理论,建立了三期裂缝发育的成因模式。     

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。     

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。     

四川盆地焦石坝南部地区五峰组—龙马溪组裂缝脉体流体来源及形成时间

页岩裂缝中的脉体记录了古流体活动和裂缝活动的重要信息,对页岩气的富集和保存条件具有重要的指示作用。针对四川盆地焦石坝南部地区五峰组—龙马溪组页岩中裂缝内充填的方解石脉和石英脉,通过岩石薄片观察和阴极发光分析,结合微区原位元素、流体包裹体和碳、氧、锶同位素测试等技术手段分析了成脉流体的来源和形成时间。研究结果表明,焦石坝南部地区五峰组—龙马溪组页岩的裂缝内依次充填了3期脉体,其中,第1期和第3期为方解石脉,第2期为石英-方解石脉。第1期方解石脉的阴极发光颜色为棕黄色,稀土元素总量低,重稀土轻度富集,第2期脉体中方解石的阴极发光颜色为褐黄色,稀土元素总量较高,这2期脉体中方解石的Eu为正异常;结合碳、氧、锶同位素分析,揭示成脉流体来源于五峰组—龙马溪组页岩的层内成岩流体,脉体均形成于相对还原的成岩环境。第3期方解石脉的阴极发光颜色为棕黄色,稀土元素总量高,重稀土高度富集,表现出明显的Eu负异常,成脉流体可能来自混有陆源物质的外源流体。基于2期方解石脉体和1期石英+方解石脉体的形成顺序和岩相学特征,利用方解石脉和石英脉中原生盐水包裹体的均一温度以及埋藏史和热演化史的分析结果,确定3期脉体方解石的形成时间分别在距今177~166 Ma、156~145 Ma和80 Ma,而第2期脉体中的石英形成于距今149~139 Ma,其中,石英可能来源于围岩内含硅流体的沉淀。第3期方解石脉形成于地层抬升阶段,脉体形成于偏氧化环境,可能指示焦石坝南部地区页岩气的保存条件在一定程度上遭受了破坏。     

川中地区震旦系灯影组四段裂缝特征及发育机理

为解析川中磨溪地区灯四段碳酸盐岩裂缝特征及发育机理,通过钻井岩心观察、成像测井及地震资料分析等地球物理方法,并结合包裹体均一温度测试、岩石力学实验及埋藏史进行综合分析。结果表明:磨溪地区灯四段发育张性缝、剪切缝及压溶缝,以张性缝发育为主,剪切缝及压溶缝规模较小;裂缝发育包括NW、NE、近WE和近NS向4个优势方位;裂缝充填程度高,充填物主要为白云石、泥质、沥青质、方解石和少量石英。灯四段裂缝形成于3期构造运动,第1期裂缝形成于灯桐湾运动Ⅱ幕(522.0～508.0 Ma),受印度板块向北俯冲和欧亚板块向东碰撞的影响,主要发育NW、NS及近WE向裂缝,包裹体均一温度为116.6～146.3 ℃;第2期裂缝形成于加里东运动时期(425.0～420.0 Ma),受扬子板块与华夏板块冲撞作用的影响,主要发育NE向裂缝,包裹体均一温度为138.0～176.0 ℃;第3期裂缝形成于燕山—喜山运动时期(75.2～75.0 Ma),受龙门山冲断褶皱的影响,主要产生微细剪切缝,包裹体均一温度为177.0～208.0 ℃。研究成果为灯影组碳酸盐岩储层的深入研究提供一定的理论依据与支持。     

川东南DS地区龙马溪组页岩裂缝发育特征及主控因素

川东南DS地区下志留统龙马溪组页岩裂缝发育,通过野外地质调查和典型取心井岩心观察,结合包裹体均一温度和X衍射等实验测试结果,对裂缝发育特征及主控因素进行研究。结果表明:研究区主要发育2期裂缝,Ⅰ期发生在燕山运动中晚期,主要受江南雪峰隆起NW向挤压,形成近EW向和SSE向平面X型共轭剪切缝和NE向剖面剪切缝;Ⅱ期发生在燕山运动末期—喜马拉雅期,主要受NE向挤压,形成NNE向和NEE向平面X型共轭剪切缝和NW向剖面剪切缝,该期为受川中古隆起、江南雪峰隆起和黔中隆起叠合作用影响。裂缝发育特征主要受构造作用和构造部位、岩石力学性质、岩性和矿物成分等因素影响,其发育程度与距断层的距离、岩石脆性矿物和粘土矿物含量、杨氏模量、泊松比等关系密切。     

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。     

鄂尔多斯盆地盐池地区裂缝特征、形成期次及发育模式

裂缝是油气主要的储集空间和运移通道,其特征及期次研究有助于明确裂缝分布规律,对后期开发方案有重要指导意义。综合野外露头、岩心、成像测井、碳氧同位素、流体包裹体、岩石声发射等资料,对鄂尔多斯盆地盐池地区中生界延安组和延长组砂岩储层裂缝的特征、形成期次和分布规律进行了研究。结果表明：盐池地区裂缝较发育,多为垂直、高角度构造成因缝。裂缝长度为0.1~0.2 m,密度普遍小于0.2条/m,以方解石充填为主,有效性较好,主要为NE—SW向,存在部分NW向裂缝,倾角平均为76.2°,各层差别不大。延长组裂缝形成时期可划分为印支期、燕山期和喜马拉雅期3期,延安组裂缝形成受燕山运动和喜马拉雅运动影响,砂岩储层裂缝的形成与主要构造运动相一致,并建立了盐池地区裂缝发育模式：印支期受近NS向挤压应力作用,发育NW向和NE向剪切缝;燕山期受近EW向挤压应力影响,发育NWW向和NE向裂缝;喜马拉雅期受NE向应力作用,发育NEE向和NE向裂缝,后期受NW向拉张作用,同时对前期形成的裂缝也有一定改造。     

川南泸州地区五峰组—龙马溪组古构造应力场及裂缝特征

川南泸州地区为深层页岩气勘探的重点区,中生代以来经历了多期构造运动,下古生界五峰组—龙马溪组深层页岩储层的裂缝主要受控于区域古构造应力场.为了探究泸州地区有利的深层页岩勘探区,以其五峰组—龙马溪组深层页岩地层为研究对象,以褶皱断裂系统、地震资料综合解释、埋深古构造图和页岩岩石力学参数测试为基础,开展了目的层燕山期Ⅲ幕(...     

四川盆地涪陵地区海相页岩天然裂缝特征及对页岩气的影响

不同类型裂缝对页岩气富集和保存的影响不同,因而在页岩气储层天然裂缝研究时,需要进行分类评价和预测。利用野外露头、岩心、薄片和FMI成像测井资料,对四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组海相页岩天然裂缝的成因类型、发育特征、主控因素及不同类型天然裂缝对页岩气富集与保存的影响进行了探讨。涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩天然裂缝在地质成因上分为构造裂缝、成岩裂缝及异常高压裂缝3种类型,其中构造裂缝包括层内张开裂缝、穿层剪切裂缝及顺层剪切裂缝;成岩裂缝包括页理缝和收缩裂缝。研究区以构造裂缝和页理缝为主,构造裂缝的发育程度受构造、岩石力学层厚度及脆性矿物含量等因素的控制;页理缝主要受页理发育程度、脆性矿物含量、异常流体压力、有机质含量及其热演化程度的控制。不同成因类型的天然裂缝对页岩气影响明显不同,其中层内张开裂缝和页理缝在页岩层内发育,裂缝规模小,为页岩气富集提供良好的储集空间;穿层剪切裂缝和顺层剪切裂缝发育规模大,主要影响页岩气的保存条件;收缩裂缝和异常高压裂缝的发育程度低,有效性差,对页岩气的影响较小。     

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长庆气田主力气层为马五１。通过观察大量岩心，从裂缝充填成分，碳氧同位素及其它地球化学特征着手，并结合地质，钻井，测试多种方法，对马五１储层裂缝类型，形成期次，成因类型划分以及裂缝形成的地质因素进行深入研究分析，总结出马五１储层裂缝类型及特征。马五１储层裂缝类型主要有四种，即垂直缝，斜交缝，水平缝及网关缝；     

川西坳陷邛西构造须二段裂缝特征及期次探讨

2002年随着邛西3井获得高产工业气流，揭开了川西坳陷邛西构造上三叠统须家河组须二段气藏勘探开发的序幕。该区须二段气藏为裂缝-孔隙性气藏，储层以致密碎屑岩为主，之所以能成为有效储层是因为与裂缝有着密切关系。通过对该地层裂缝类型、力学机制和特征参数的综合定量化分析，探讨了裂缝发育的机制、控制因素和期次。结果认为：邛西构造须二段主要发育近南北向、北东向、近东西向和北西向4组裂缝，近南北向的裂缝较北东向裂缝发育；区内裂缝以高角度构造剪切裂缝为主，次为近水平成岩裂缝、滑脱裂缝以及与异常高压有关的裂缝；构造裂缝主要在印支期、燕山晚期和喜马拉雅期形成，成岩裂缝的形成时期比较漫长，与异常高压相关的裂缝主要在白垩纪形成。裂缝的形成、发育期次和规模主要受控于区域构造事件，且两者具有较好的耦合关系；岩性、层厚、断层等因素也直接影响着裂缝发育的程度。     

川南长宁地区龙马溪组富有机质页岩裂缝发育特征及其与含气性的关系

富有机质页岩的裂缝控制页岩气的解吸、赋存及保存,与页岩的含气性密切相关。以川南长宁地区龙马溪组富有机质页岩为研究对象,对露头、岩心以及镜下岩石薄片的裂缝发育特征进行观测,并结合岩石力学实验、测井资料,重点研究了不同类型裂缝的成因、主控因素,并深入探讨了裂缝发育特征与页岩含气性的关系。研究结果表明：①露头的宏观裂缝以高角度—直立的剪切缝为主,延伸距离短、间距小且密集;井下呈现由多期剪切缝相互交切形成的类似于"棋盘格子"的网格缝,以及高角度—直立缝与水平层理缝垂直切割的多种形态的裂缝组合;镜下观察到由构造作用、成岩作用以及有机质生烃和排烃作用所形成的多种微裂缝,岩石内部错综复杂的裂缝系统可能为早期成岩作用和晚期构造运动综合作用的结果。②这种多向的构造剪切缝受控于至少3期构造运动;富有机质硅质页岩岩相是控制该地区页岩裂缝发育的主要岩相类型,裂缝主要类型包括层理缝、网状缝、高角度缝以及斜交缝。页岩脆性处于中等水平,受泊松比影响程度较大,其埋深起主要的控制作用。③目的层主要处于脆性—延性转换带,岩石多呈现1~2条主裂缝和数条伴生微裂缝的破坏模式,其岩石的完整性能够得到有效的保证;裂缝垂向开启程度低、封堵性较好,纵向逸散风险程度低,对应较高的压力系数和含气量;龙马溪组一段Ⅰ亚段中裂缝发育段对应较高含量的有机质和脆性矿物,两者共同促进了裂缝在页岩内部的发育,由此形成良好的气体赋存空间,在一定程度上增强了页岩的含气性。