四川盆地膏盐岩层对页岩气保存及勘探前景的影响

通过调研分析前人研究结果与收集统计大量钻井及地球物理资料,探讨四川盆地膏盐岩层对页岩气保存的影响以及龙马溪组页岩气勘探潜力。结果表明:四川盆地下寒武统与三叠系膏盐岩滑脱层在构造变形中起重要的控制作用,是形成盆地内不同构造形态的主要因素,对四川盆地龙马溪组页岩气的保存有着重要作用。膏盐岩层有利于其下部地层异常压力的形成,对页岩气的成藏和保存有重要影响。膏盐岩层是影响四川盆地龙马溪组页岩气勘探前景的重要控住因素之一。综合考虑膏盐岩层分布、页岩埋藏深度、地层厚度与地球化学条件等因素,认为四川盆地龙马溪组页岩气勘探优选区域为自贡—宜宾区域、重庆—永川区域、涪陵区域。     

中扬子地块西部地区结构构造与页岩气保存条件的关系

中扬子地块西部地区下古生界暗色页岩发育,为海相页岩气的富集成藏奠定了物质基础。为了查明构造对页岩气差异保存的控制作用、揭示页岩气保存的关键因素,首先精细解析该区的结构构造特征,开展构造结构模式识别与构造区带划分,研究构造的变形方式及变形强度;在此基础上,分析确定不同构造样式与页岩气保存条件的关系;进而结合构造变形与海相页岩岩相古地理特征,指出该区页岩气勘探的有利区带。研究结果表明:①该区可分为4个构造形变带,识别出限制型、弱改造型和强改造型3类前展式结构模式;②限制型位于湘鄂西北段,前展式构造不完整,发育冲断带和挤压断褶带;③弱改造型和强改造型分别位于湘鄂西和武陵山地区,具有完整的前展式构造,但前者的变形强度较弱,未经历晚期的构造叠加改造作用;④该区存在着3个构造转换带——川东断褶带与湘鄂西断褶带构造转换带、湘鄂西断褶带与武陵山断褶带构造转换带、中扬子地块露头区与盆腹区构造转换带,其中前者以齐岳山断层发生构造转换,西侧川东断褶带为隔档式褶皱,断层密度小、地层剥蚀强度小、页岩气富集于背斜和斜坡中,东侧湘鄂西断褶带为隔槽式褶皱,断层作用强、地层剥蚀强度大、页岩气富集于残留向斜中。结论认为,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气在秭归向斜、冲断—滑脱带和齐岳山断层西缘保存条件为最好;下寒武统牛蹄塘组页岩气勘探的有利区带分布于开县对冲带、挤压褶皱带、冲断—滑脱带和宜昌斜坡西侧。     

湖南保靖区块龙马溪组页岩气成藏地质因素分析

为了研究湖南保靖区块龙马溪组储集层特征及页岩气富集成藏的地质因素,通过对已钻井岩心进行系统采样,开展有机地球化学、岩矿、物性、热解、含气量测试等实验,对龙马溪组页岩储集层特征及影响页岩气成藏的地质因素进行了分析。结果表明,龙马溪组黑色页岩较为发育,为深水陆棚-浅水陆棚过渡相的沉积产物,有机质含量丰富,优质页岩储集层位于龙马溪组底部,厚度为5～16 m,具有"高TOC、高成熟度、高脆性矿物含量、低孔隙度、低渗透率"特征,有机质类型以腐泥组为主,基本满足形成页岩气的"静态"参数条件,但能否富集形成页岩气藏,主要取决于埋深、构造及热演化、距剥蚀边界距离和保存条件等"动态"参数条件。研究认为,保靖区块主体向斜西翼的北部埋藏适中、后期改造较弱、有机质成熟度相对较低,为页岩气保存和富集成藏有利区带,是今后页岩气有利勘探区,通过水平井钻井和储集层压裂改造有望获得页岩气的突破。     

长宁和泸州地区构造变形差异性及其对页岩气保存的影响

长宁和泸州地区是四川盆地南部页岩气勘探的重点区块,分别位于盆—山结构的不同部位,其自元古代以来遭受多期构造改造作用,构造变形特征复杂。通过对研究区龙马溪组底界构造的精细地震解释和岩心裂缝统计分析,对比了长宁和泸州地区的构造变形特征和多尺度断层、裂缝发育特征的差异性,恢复了古生界以来的构造演化过程,为页岩气保存条件评价提供了依据。研究表明：长宁地区构造样式以断层传播褶皱为主,主要构造变形时期为燕山晚期,并在喜山期遭受大规模抬升剥蚀;泸州地区为典型隔档式褶皱,主要构造变形时期为燕山早期,构造形迹在喜山期受到一定改造。泸州地区变形强度总体低于长宁地区,其断层级次和裂缝发育程度较低,页岩气保存条件较好。上述结果丰富了页岩气保存条件的理论研究,为下一步四川盆地页岩气开发提供了帮助。     

川西南缘天宫堂构造奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气富集主控因素

综合利用地震、钻井、测井及岩心分析化验资料,分析了四川盆地西南缘天宫堂构造奥陶系五峰组—志留系龙马溪组的构造、沉积、储层及可改造性等基本地质特征,探讨了页岩气富集主控因素及成藏模式.研究结果表明:①天宫堂构造优质页岩集中分布在五峰组—龙马溪组龙一1亚段,Ⅰ类储层主要发育于龙一11—龙一13小层,厚度为0.8～17.0 ...     

中扬子北缘冲断构造带的古流体记录及其对页岩气保存意义——以保地1井为例

为研究中扬子北缘大洪山冲断带古流体特征及其对页岩气保存的指示意义,以该区保地1井为例,系统采集志留系裂缝脉体样品并开展流体地球化学与包裹体分析。测试结果显示,方解石脉δ13C值变化范围为-8.19‰~0.16‰,碳同位素最小值远小于志留系灰岩夹层,也小于海相碳酸盐岩,结合脉体包裹体群脱硫系数高达23.53~87.90且自下而上具有降低的趋势,表明古流体中有下伏寒武系膏岩层卤水混入,导致古流体SO₄2-增高,以及寒武系TSR产生的H₂S、CO₂沿着裂缝系统进入志留系,致使方解石脉δ13C负偏和钻遇地层气显发现H₂S。志留系龙马溪组底部包裹体类型以纯水溶液包裹体为主,最大均一温度峰值约为110~120℃,最小均一温度峰值为60~80℃;结合区域构造演化,大洪山冲断带较川东地区志留系页岩抬升剥蚀时间早,古流体形成阶段埋深浅、温度低、含气饱和度低。滑脱带附近包裹体均一温度变化范围大,最低均一温度发育于该段,表明滑脱带构造活动期次更多、持续时间更长,特别是晚期构造活动更强,成为页岩气逸散的长期通道。综合分析表明,大洪山冲断带发育多个滑脱层的冲断、变形,对多层系页岩气藏和常规气藏破坏较大。      

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...     

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...     

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。     

桂中坳陷上古生界页岩气保存条件

桂中坳陷上古生界中、下泥盆统以及下石炭统页岩具有良好的生烃及储集条件,但受多期构造运动改造,页岩气保存条件复杂。从宏观和微观分析入手,对该区上古生界页岩气保存条件进行综合评价,预测其勘探潜力及有利勘探区。在野外地质调查的基础上,结合钻井资料、镜质体反射率、粘土矿物X-射线衍射、泥页岩物性分析数据以及构造演化史和埋藏史-热史恢复,从盖层封闭性、断裂和抬升剥蚀作用影响等方面评价了桂中坳陷上古生界页岩气保存条件。结果表明：桂中坳陷中泥盆统泥页岩沉积厚度大（暗色泥页岩厚250~650 m）、分布连续且韧性和微观封闭性较好,可作为页岩气直接和区域盖层;下石炭统虽然分布局限,但韧性和封闭性好,可作为局部盖层;燕山期为研究区主要变形期,大量叠瓦状逆冲断裂和高角度逆冲断层在此时发育,对现今残存的页岩气藏分布格局起着决定性影响,坳陷中、西部遭受的构造改造相对较弱;强烈的剥蚀作用破坏了页岩气的保存,但坳陷中、西部地区剥蚀程度较小。总之,桂中坳陷中、西部的柳江低凸起内天山背斜及西部、马山断凸中部和红渡浅凹中部一带页岩盖层分布稳定且韧性和封闭性较好、遭受的构造破坏较弱、剥蚀厚度较小,为页岩气有利勘探区。     

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。     

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。     

Main controlling factors and enrichment area evaluation of shale gas of the Lower Paleozoic marine strata in south China

The Lower Paleozoic shale in south China has a very high maturity and experienced strong tectonic deformation. This character is quite different from the North America shale and has inhibited the shale gas evaluation and exploration in this area. The present paper reports a comprehensive investigation of maturity, reservoir properties, fluid pressure, gas content, preservation conditions, and other relevant aspects of the Lower Paleozoic shale from the Sichuan Basin and its surrounding areas. It is found that within the main maturity range (2.5 %\EqRo\3.5 %) of the shale, its porosity develops well, having a positive correlation with the TOC content, and its gas content is controlled mainly by the preservation conditions related to the tectonic deformation, but shale with a super high maturity (EqRo[3.5 %) is considered a high risk for shale gas exploration. Taking the southern area of the Sichuan Basin and the southeastern area of Chongqing as examples of uplifted/folded and faulted/folded areas, respectively, geological models of shale gas content and loss were proposed. For the uplifted/folded area with a simple tectonic deformation, the shale system (with a depth[2000 m) has largely retained overpressure during uplifting without a great loss of gas, and an industrial shale gas potential is generally possible. However, for the faulted/folded area with a strong tectonic deformation, the sealing condition of the shale system was usually destroyed to a certain degree with a great loss of free gas, which decreased the pressure coefficient and resulted in a low production capacity. It is predicted that the deeply buried shale ([3000 m) has a greater gas potential and will become the focus for further exploration and development in most of the south China region (outside the Sichuan Basin).     

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。     

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。     

上扬子区页岩气甜点分布控制因素探讨——以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为例

上扬子区作为中国南方海相地层最稳定的地区,发育多套海相页岩。为研究控制该区页岩气甜点分布的主要因素,以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,依据上扬子区域地质事件及盆地结构特征,从构造控源控藏的角度对该区构造格局、高产井分布与气藏控制因素进行了分析,指出四川盆地东南及边缘发育的达州—利川、涪陵—彭水、南川—遵义、永川—习水、富顺—盐津、威远—犍为6大构造转换与调节带,其页岩具有弱变形与弱改造特征,是盆内最有利的页岩气赋存与保存区。结论认为:(1)受高热演化、强改造因素影响,上扬子区海相页岩以构造转换带与调节带变形最弱,具有页岩气多源汇聚与复合成藏的有利条件,且天然缝网与圈闭最为匹配,是盆内最有利的页岩气赋存与保存区,页岩气资源量最为丰富;(2)四川盆地东北部达州—利川及东南永川—习水构造转换带与调节带应引起下一步页岩气选区评价与勘探工作的高度重视。