四川盆地东南缘齐岳山断裂构造特征与页岩气保存条件

勘探现状表明,位于四川盆地东南缘的齐岳山断裂,导致了盆缘两侧页岩气成藏存在显著的差异性。文章基于最新的地震数据,结合区域地质资料,利用断层相关褶皱理论,系统解剖齐岳山断裂的构造变形特征,具体包括齐岳山断裂的几何特征,形成演化过程,以及对页岩气保存条件的影响。结果表明,齐岳山断裂在平面上呈S形分布,由多条不连续断层组成,且在北部呈右阶左行雁列式,在南部左阶右行排列;齐岳山断裂控制形成了西侧背斜和西侧斜坡两类转换带,并分别发育"基底冲断—断层相关褶皱—滑脱"和"基底逆冲—滑脱"两类构造变形模式,且断层断距从焦石坝到古蔺逐渐变小;齐岳山断裂在晚侏罗世主滑脱层抬升导致隔槽式褶皱带向隔档式转变过程中形成雏形,经历了晚白垩世黔中地块的改造作用和新近纪末期的差异隆升形成现今的形态;受齐岳山断裂控制,东侧强烈变形褶皱带保存条件差,仅宽缓向斜内残留常压页岩气藏,西侧前缘基底分支断层滑脱导致五峰组-龙马溪组抬升,形成的四个背斜构造埋深适中,为有利勘探目标,且自南向北其保存条件逐渐变好。     

四川盆地南部构造变形特征及其与页岩气保存条件的关系

复杂多变的构造作用是影响四川盆地南部(以下简称川南地区)下志留统龙马溪组页岩气保存条件的主要原因之一。为了进一步明确该区各类构造变形的特征及其与龙马溪组页岩气保存条件的关系,依据地震、露头和钻井等资料划分了构造带,分析了构造变形、演化与构造的主控因素,预测了页岩气保存的有利区。研究结果表明:(1)川南地区可划分为基底逆冲构造带(齐岳山、大娄山的山前带)、盖层滑脱构造带(齐岳山、大娄山和华蓥山之间的区域)和基底升降构造带(华蓥山南段以西区域),分别具有双滑脱层、基底逆冲断层三滑脱层、坡坪式断层深层伸展、浅层挤压的剖面结构特征;(2)志留纪末形成二叠系与志留系之间的不整合,晚侏罗世至早白垩世齐岳山至川东地区NE—SW向构造开始发育,晚白垩世大娄山及其北部地区近E—W向构造开始发育,新生代赤水地区及其北部形成近S—N向构造;(3)川南地区构造的形成与滑脱层的分布和变形层系的受力方式有关,滑脱层主要为中—下寒武统膏盐岩、龙马溪组泥页岩和下三叠统嘉陵江组膏盐岩,变形层系的受力方式取决于基底及其活动方式;(4)基底逆冲构造带除了盆缘水平挤压外,垂向隆升强且中—下寒武统膏盐岩较薄,部分规模较大的基底断层断穿了膏盐岩。结论认为:(1)基底逆冲构造带中,断层常断穿龙马溪组,高角度裂缝发育,构造变形强,宽缓褶皱、断背斜的倾没端和单斜的缓斜坡为页岩气保存的有利区;(2)盖层滑脱构造带中,断层通常不断穿龙马溪组,以低角度裂缝为主,页岩气总体保存条件好;(3)基底升降构造带中,构造变形弱,页岩气保存条件好。     

四川盆地东南缘海相页岩气保存条件及其主控因素

中国南方构造运动复杂,海相泥页岩热演化程度高,保存条件的好坏是该区页岩气能否富集高产的关键因素。为此,根据近年来四川盆地东南缘志留系页岩气的勘探实践,分析了页岩气与常规气在保存条件上的差异性:优越的顶底板条件是页岩气保存的基础;页岩气具有的自封闭性和纵、横向渗透率2~8倍的差异性,决定了侧向扩散是页岩气的基本散失通道,下寒武统底部的不整合面使其保存条件变差,断层的切割会加速页岩气的散失。同时分析了该区页岩气保存条件的主控因素及判别指标,研究认为:①构造改造强度是页岩气层保存条件的主控因素,构造样式宽缓、盖层连续、有背斜背景的构造更有利于页岩气的富集,而抬升时间较晚的封闭演化环境则有利于页岩气的保存;②在断层不发育或断层封闭性较好或断层封挡的断下盘区域、相对远离露头区或地层缺失带,页岩气能较为有效的被保存;③压力系数是保存条件的综合判别指标,该区地层的压力系数与页岩气的产量呈对数正相关关系,储层高压—超高压是页岩气保存条件好的表征;④川东南地区盆内区域,除邻近剥蚀区和地层缺失线的区域外,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组压力系数总体高(最高达2.25),保存条件较好,而向盆缘和盆外方向压力系数逐渐降低,保存条件变差。     

四川盆地涪陵地区页岩气层构造特征与保存评价

四川盆地涪陵页岩气田五峰组-龙马溪组含有丰富的页岩气资源,但该区经历了多期构造叠加作用,对页岩气保存条件造成了重要影响。系统研究了涪陵地区的构造特征和保存条件。该区发育北东向、北西向2组构造体系,主要形成于晚燕山期,受3套滑脱层系影响,纵向上变形特征存在差异性,可划分出3个构造形变层,中构造层变形相对强烈。将构造样式、断裂规模、剥蚀程度、裂缝密度作为构造变形的主要评价指标,可将涪陵地区平面上按构造变形分为东、西2带,西带构造变形较弱,保存条件较好。为进一步落实页岩气开发有利区,在"东西分带"认识的基础上,通过构造变形定量表征和地震预测,建立了一种涪陵地区保存条件量化评价方法。根据评价结果,在西带优选出3个有利目标区,在东带优选出2个有利目标区。     

复杂构造区页岩气保存条件研究

为了更好地分析复杂构造区页岩气保存条件,以渝东南黔江地区为例,运用微生物烃检测技术,对研究区地震测线、主要断裂和目的层出露区的地表微生物值进行测试分析。结果表明：研究区南部微生物高异常值主要集中在向斜核部,而中部的微生物高异常值则主要集中在目的层出露区;向斜两翼均为单一断裂,地表微生物分布呈线性特征,而向斜核部则整体表现为微生物高异常带,推断与向斜核部断裂破碎带有关,页岩气保存条件较差;新滩-小河坝组盖层表现出微生物高异常特征,指示裂缝系统发育导致盖层垂向封盖能力有限,不利于页岩气藏形成;最终优选出1个页岩气保存相对有利区,位于濯河坝向斜北部Q1井区附近。研究成果表明微生物烃检测技术可用于页岩气保存条件研究,对复杂构造区页岩气勘探有利区优选具有重要指导意义。     

昭通页岩气示范区复杂地质条件下的地质导向技术

昭通页岩气示范区龙马溪组优质页岩储层存在埋藏深、构造复杂、地层倾角变化大、箱体厚度薄等地质特征,在页岩气水平井钻进地质导向时,往往出现井眼垮塌、井漏等复杂情况,井眼轨迹控制难度大,针对该区复杂的地质与工程难题,综合运用地震、地质、测井、录井、钻井等专业知识,开展了地层电性特征分析、现场实时地层视倾角计算、井震结合地质复杂预测(波阻抗反演、缝洞体预测、蚂蚁体跟踪)、钻前地质模型优化等方面的探索,逐步总结出适用于昭通区块复杂地质条件下的地质导向技术,可以最大限度实现地质目标和钻井工程双丰收。应用实例表明,该方法提高了有效储层钻遇率,降低了工程复杂,缩短了钻完井周期。     

昭通页岩气示范区钻井井漏处理及预防措施

滇黔北昭通页岩气示范区地层破碎,裂缝和孔洞发育,漏失层位多,钻井过程中经常发生井漏事故。本文通过页岩气示范区已完钻井的资料进行研究,对该地区地层特征,井漏类型进行了分析,结合国内钻井堵漏技术,针对不同层位的漏失优选适合的堵漏措施。本文对该地区后续钻井施工中的井漏处理和井漏预防方面有着积极的指导意义。     

四川盆地南缘昭通示范区罗布向斜志留系龙马溪组页岩储层裂缝建模

基于岩心分析、成像测井分析和三维地震资料,对四川盆地南缘昭通示范区罗布向斜龙一1亚段和五峰组的多尺度离散裂缝网络建模方法进行了研究。研究结果表明：(1)将蚂蚁体属性中的强响应部分确定性提取成面,可得到大尺度离散裂缝网络模型;用蚂蚁体沿层切片显示的带走向趋势的裂缝参与小尺度离散裂缝网络建模,降低了小尺度裂缝走向模拟的不确定性。(2)罗布向斜龙一1亚段和五峰组裂缝以高角度剪切缝为主,多被方解石充填,裂缝走向为北东—南西向,成像测井解释的裂缝走向与附近地震解释的断层走向一致。(3)大尺度离散裂缝网络模型与钻井的断层位置相符,小尺度裂缝发育部位与钻井液漏失部位吻合,多尺度离散裂缝网络模型可较好地表征罗布向斜龙一1亚段和五峰组的裂缝发育特征。(4)罗布向斜Y12H井应用多尺度离散裂缝网络模型优化压裂方案,压裂缝网复杂度高,试气产量较邻井提高了近41%,优化小尺度裂缝走向后的多尺度离散裂缝网络模型实际应用效果较好。     

礁石坝地区构造特征及页岩气保存模式研究

针对焦石坝构造特征及页岩气保存模式认识不清的问题,选取焦石坝周缘砂岩样品及NW-SE向地质剖面,利用显微构造分析、平衡剖面技术,对焦石坝在地质历史时期应力方向、主要形变过程及形变时期进行研究。研究结果表明：焦石坝地区具有构造改造强度弱、改造时间晚、断层封堵性好、埋深适中以及良好的顶底板岩性组合的页岩气保存模式;在地质历史时期主要受NW-SE向的挤压应力影响,NE-SW向应力次之,主要形变期在120Ma之后,地层总缩短量为3.8km,缩短率为16.7%,其中65~85Ma（燕山晚期）是焦石坝主要隆升阶段。该研究对四川盆地周缘页岩气勘探开发具有重要指导作用。     

叠前地球物理技术预测页岩气保存条件——以四川盆地焦石坝构造页岩气藏为例

近年来,随着四川盆地涪陵页岩气田页岩气勘探开发取得重大突破,川东地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组巨大的页岩气勘探开发潜力被进一步证实。但是,如何利用地球物理技术更加准确有效地评价页岩气保存条件,目前仍然是该区页岩气勘探开发中亟待解决的问题。为此,基于叠前地震数据,从裂缝发育程度和地层压力的角度出发,首先利用基于叠前方位各向异性的裂缝预测技术进行高角度裂缝的预测,然后利用基于叠前纵波波阻抗反演的压力预测技术描述地层压力的空间分布特征,最终将两者相结合得到评价页岩气保存条件的新参数——保存系数,进而形成了一套可以有效预测页岩气保存条件的新方法 ;将新方法用于涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组页岩气保存条件的评价,并将气井生产资料与保存系数的预测结果进行对比验证。研究结果表明:页岩气保存系数与其无阻流量的对应性较好,并且弥补了低产井与无阻流量之间的不吻合关系。结论认为,保存系数预测结果与钻井生产资料具有较好的吻合度,证明了新的页岩气保存条件评价方法的有效性和可靠性。     

四川盆地涪陵页岩气田3种典型页岩气保存类型

四川盆地涪陵页岩气田页岩原生品质平面差异性小,但开发井的产气量却差异较大,有分析认为这是页岩气保存条件平面差异变化所致。为了定量评价该区页岩气的保存条件,以构造精细解释成果为基础,综合地质、测井、气井测试等资料,对该页岩气田构造受力强弱、构造形态、断裂发育程度等构造特征进行了综合分析和构造类型划分;结合页岩气单井测试产量,从宏观—微观两个方面对影响该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩气保存条件的主要指标进行了研究,并据所确定的评价指标划分了页岩气保存类型。结果表明:(1)该页岩气田构造类型可划分为稳定型、弱变形型和复杂型3种;(2)优选构造形态、裂缝特征、顶底板条件、地层压力、孔隙度、孔径大小等6项参数作为该区页岩气保存条件的评价指标;(3)构造形态平缓、远离边界主控断裂是页岩气得以保存的基础,顶底板有效的隔挡封闭条件可显著降低构造改造对气藏的破坏作用,超压环境、孔隙度和孔径大小是保存条件的综合表象;(4)3种构造类型分别对应于3种典型的页岩气保存类型,其中构造稳定型为最有利的保存类型。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩笔石带对比及沉积特征

四川盆地南部长宁与威远区块是我国页岩气主要产区之一,主要产气层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质页岩厚度介于20~40 m,具有良好的可对比性,然而,从笔石地层的角度分析后发现,上述2个区块黑色富有机质页岩的沉积时间和沉积速率均存在着明显的差异。为此,应用沉积学、生物地层学、地球化学和矿物学等研究手段,开展了上述2个区块8口钻井的岩心描述和笔石生物地层划分等工作。研究结果表明:(1)长宁地区的富有机质页岩主要沉积于WF1—LM4笔石层段,而威远地区则主要沉积于LM1—LM8笔石层段,二者富有机质页岩的沉积时间差异较大;(2)受广西运动的影响,富有机质页岩的沉积中心不断向北(威远地区)迁移,越靠近南部的海岸线,富有机质页岩沉积结束的时间就越早;(3)威远地区局部缺失观音桥组下部和部分笔石带,发育水下古隆起(赫南特冰期或已隆出水面),其边界目前尚未明确,影响了富有机质页岩的沉积,在该区域进行页岩气勘探部署需格外谨慎。     

浅层页岩气高效勘探开发关键技术——以昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区为例

昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区浅层页岩气赋存与产能潜力受控于富有机质页岩储层厚度、物性、顶/底板封闭性、含气性及可压性五大地质要素,气藏显现出吸附气含量偏高、地层弱超压、初期产量相对偏低、气井产量稳定、递减率低等特征。通过创新集成,形成了浅层页岩气甜点选区评价技术、产能目标导向高效布井技术、国产近钻头地质导向技术、安全高效优快钻井技术、浅层页岩气体积压裂与精细控压排采等高效勘探开发关键技术,建立了太阳背斜区浅层页岩气开发示范基地,推动了昭通国家级页岩气示范区浅层页岩气勘探开发进程,引领了四川盆地以外中国南方复杂构造区海相山地浅层页岩气勘探开发进程。     

用于页岩气水平井的防塌水基钻井液体系的优选与评价——以长宁—威远国家级页岩气示范区为例

页岩气水平井钻进中常采用油基钻井液体系来解决页岩井壁失稳问题,但却面临废弃油基钻井液和油基后期岩屑处置的环保问题,因而迫切需要研制一种能防止页岩垮塌的水基钻井液来替代油基钻井液。为此,在分析四川盆地长宁—威远地区页岩矿物组分和微观结构的基础上,对构成防塌水基钻井液体系的关键处理剂,如封堵剂、抑制剂、润滑剂等进行了评价和优选,并确定了加量范围;然后通过室内配伍实验和复核,研制出防塌水基钻井液体系并对其性能进行了评价。结果表明,该钻井液的封堵性、抑制性、润滑性等性能均优于该区使用的聚磺钻井液、聚合物钻井液,接近或达到油基钻井液的水平。在长宁—威远国家级页岩气示范区进行的水平井钻进现场试验结果表明,该钻井液体系密度可达到2.31 g/cm~3,抗温能力达到130℃,在造斜段和水平段表现出良好的封堵能力和抑制能力,具有很好地防塌效果。该钻井液体系对实现该区页岩气的清洁生产与效益开发将发挥重要作用。     

四川盆地东南地区龙马溪组页岩气有效保存区综合评价

受差异构造边界的制约,四川盆地东南地区(简称川东南)中新生代发生差异构造变形,使得保存条件成为控制该区下古生界页岩气富集的主要因素。为此,从制约保存条件的直接原因——构造作用出发,对该区页岩气保存条件进行了综合评价。首先以构造研究为先导,立足于中新生代差异构造变形方式和强度,将评价区划分为7个构造形变带,并对各构造形变带的断裂规模、断裂密度、顶底板岩性和厚度、目的层埋深、构造形态和裂缝间距指数等影响因素进行系统揭示,确立页岩气有效保存区的评价指标和标准,建立页岩气保存条件综合评价体系。在此基础上,依据该区页岩气保存条件最优评价参数标准,对7个构造形变带下志留统龙马溪组页岩气的保存条件进行了宏观评价。结果表明:齐岳山断裂以西地区的保存条件整体上好于东侧;齐岳山断裂以东地区,以武隆断褶带的保存条件为最好,其次为彭水断褶带和黔江断褶带,道真叠加断褶带、务川叠加断褶带和沿河叠加断褶带相对较差。     

中国南方海相浅层页岩气富集条件及勘探开发前景

中国南方浅层—超浅层页岩气分布广泛,资源量丰富。昭通页岩气示范区太阳页岩气田是率先突破且成功进行商业开发的整装规模浅层页岩气田。基于太阳气田的沉积地层条件、源-储条件、构造保存条件对其页岩气的富集成藏条件进行分析,总结了太阳地区浅层山地页岩气田的"四元"富集成藏规律,即沉积烃源条件好、优质页岩气储层条件好、储层体积压裂工程条件好、封存赋存条件好,其中,优质页岩气产层的主体岩相为深水滞留陆棚相沉积的富有机质生物硅质页岩。通过对太阳页岩气田的构造地质与成藏地质条件进行深入分析,结合气藏工程的认识,针对太阳背斜和海坝背斜建立了二者整体受"岩性岩相、储集孔隙、天然裂缝、构造应力、晚期泄聚"耦合机制控制的浅层—超浅层页岩气"自生自储+外源补给"复合型成藏模式,该模式是对太阳背斜工区"三维封存体系"浅层页岩气成藏模式的继承和发展。进一步地,通过优选有利区并明确资源情况,展望了中国南方浅层页岩气的资源前景。在昭通页岩气示范区,五峰组—龙马溪组一段1亚段Ⅰ+Ⅱ类储层整体较厚(平均厚度达30.1 m),在落实优质页岩储层分布的基础上,优选有利区面积超过550 km²,探明页岩气地质储量超过2 500×10⁸m³。此外,在四川盆地外围的东缘、南缘其他残留构造坳陷区,有20余口钻井展示出较好的浅层页岩气潜力,总资源量预计可达10×10¹²m³,这预示着在中国南方四川盆地外缘复杂构造残留坳陷区,浅层页岩气具有非常好的勘探开发前景。     

CQ-IGS水平井一体化地质导向技术——以在长宁—威远国家级页岩气示范区的应用为例

地质导向技术是页岩气水平井钻进的核心技术之一,但是仅根据单一随钻测量参数的常规地质导向方法已无法满足页岩气快速商业化开发的需要。为了精准控制水平井轨迹,采用三维地震数据体高分辨率处理技术,结合自主研发的水平井一体化地质导向软件平台,建立精细三维地质导向模型,通过该软件平台对三维地震、随钻测井、综合录井一体化处理解释,应用岩屑识别和成分分析技术,实现了对水平井轨迹的精确控制,形成了水平井一体化地质导向技术。2011—2018年在四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区187口井的应用结果表明,采用该技术后每口水平井水平段钻进时间从原来的35 d缩短为2018年的25 d;平均单井靶体钻遇率达到96.7%,最优地质甜点的平均单井钻遇率由2014年的35.3%提高到2018年的91.0%;威远页岩气区块单井测试日产量从原来平均每口井11.5×10⁴m³提高到15.5×10⁴m³;长宁页岩气区块单井测试日产量从原来平均每口井14.0×10⁴m³提高到18.5×10     

四川盆地南部下志留统龙马溪组页岩孔隙结构特征

页岩的孔隙结构特征对页岩气的储集和运移有着显著的影响。不同的孔隙结构表征技术往往适用于特定的孔隙尺寸范围,而由于页岩孔径大小变化范围较大且发育大量的纳米级孔隙,对其孔隙结构进行合理的表征十分困难。为此,综合利用低压N_2吸附法、高压压汞法以及岩心核磁共振法对四川盆地南部下志留统龙马溪组页岩的孔隙结构特征进行了深入研究,探讨了影响孔隙发育的主要因素。结果表明:①该区龙马溪组页岩孔隙形状复杂,孔径分布普遍具有双峰或三峰特征,主要发育孔隙直径介于0~10 nm的微孔和中孔,也有少量大孔和微裂缝发育;②页岩样品的矿物成分以石英和黏土矿物为主,而后者是页岩微孔和中孔发育的主要贡献者,其含量与岩样微孔体积和中孔体积均具有正相关性;③此外,有机碳含量也是控制该区泥页岩孔隙发育的主要因素之一,主要通过有机质热演化生烃作用影响孔隙的发育;④目前的测试手段难以对直径小于2 nm的孔喉进行准确测试,这也是未来攻关的技术难点。