黔北岑巩区块下寒武统牛蹄塘组页岩储层裂缝表征与控气作用

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作者王兴华
来源中国地质大学(北京)
出版年2020
摘要
我国南方海相页岩具有形成时代老、构造期次多等特点,页岩储层裂缝系统十分复杂,现阶段关于裂缝发育特征与活动历史的研究相对较少,裂缝对页岩气富集、保存和储层改造的相关作用不够明确。论文针对黔北岑巩区块下寒武统牛蹄塘组页岩,在文献调研、资料收集和地震解释的基础上,开展野外露头、钻井岩心和岩石薄片的不同尺度裂缝识别与精细表征,并依托大量实验测试分析寻找裂缝活动的流体地球化学证据,明确裂缝发育期次与活动历史,总结我国南方复杂构造区海相页岩裂缝控储与控气作用。结果显示岑巩区块整体表现为受北东方向半溪背斜和南西方向烂泥干背斜所加持的马鞍状构造,以发育挤压和走滑性质的断裂构造样式为主。牛蹄塘组页岩裂缝主要分为露头裂缝、岩心裂缝、微观裂缝与测井裂缝,其中岩心裂缝又主要发育有水平黄铁矿缝、顺层纤维状脉、垂直充填缝和滑脱裂缝,交切关系显示其形成时间逐次变晚。野外构造裂缝玫瑰花图和古地磁定向都显示裂缝走向主要为北北东方向,部分为北西方向,与地震资料解释的断裂方向相一致。裂缝发育模式主要有层内局限型、层间过渡型、层面活动型和复合型四类。裂缝充填矿物主要为方解石、石英、重晶石、白云石、钡解石和菱钡镁石,其次含有少量的铁白云石、菱铁矿和菱锰矿,裂缝多期次矿物充填现象明显。充填矿物中盐水包裹体均一温度可分为明显的低中高三个温度区间,且分别对应低中高三个盐度区间;纯液相甲烷包裹体属于超临界高密度甲烷包裹体,其捕获古压力为59.41~90.80 MPa,古地层压力系数为1.22~1.86,预示牛蹄塘组页岩地层处于超压状态。牛蹄塘组页岩储层孔隙度总体表现为随裂缝体密度的增加而增大,其次裂缝线密度越大,页岩储层脆性指数越大;水力裂缝与天然裂缝发育范围和延伸方向一致,都主要沿北东向延伸,且裂缝发育程度越高,储层破裂压力越低。钻井岩心横向对比显示距断裂距离越小,裂缝发育程度越大,含气性越差。裂缝形成与矿物充填的间隔时间越久,则越不利于页岩气保存与富集。研究区共发育四种类型六个期次的裂缝,不同时期、不同类型裂缝对页岩气富集影响不同,具体表现为第Ⅰ期水平黄铁矿缝、第Ⅱ期顺层纤维状脉和第Ⅲ期垂直充填裂缝有利于增加页岩气储集空间,改善储层渗流能力,而第Ⅳ期与第Ⅴ期垂直充填缝以及第Ⅵ期滑脱裂缝破坏了页岩气保存条件,造成了页岩气的散失。论文的研究成果将为岑巩区块下一步进行页岩气井位优选与设计、水平井钻探与水力压裂等工作提供可靠的基础资料,也为我国南方复杂构造区海相页岩气的勘探和开发提供科学依据与理论指导。

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