典型挤压构造环境下海相泥页岩成岩响应过程及成藏机制研究

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作者王佳
来源成都理工大学
出版年2021
摘要
四川盆地下志留统龙马溪组海相富有机质页岩具有典型“自生自储”特点,是我国海相页岩气勘探开发重要层系,近年来相继在威远、涪陵等地形成了一系列工业性页岩气田,掀起了页岩气勘探开发热潮。页岩气勘探实践证实,页岩的储层演化和页岩气富集成藏受到早期沉积条件、后期构造演化、成岩作用等多种地质作用的综合制约,这也使储层精细表征和差异富集规律研究成为页岩气勘探领域的焦点问题。然而,在典型的挤压构造环境下,不同构造地区多期次、阶段性沉降速率和抬升幅度相差迥异,差异构造演化过程究竟如何控制和影响页岩成岩系统演化?页岩的差异成岩过程怎样制约页岩的物质组成、孔隙结构、储层物性和力学性质?以及页岩中油气的生成、运移及页岩气富集差异规律如何?目前对上述问题的认识尚存在不足,从而限制了页岩储层精细表征和页岩气差异富集规律等焦点问题的突破,减缓了页岩气勘探开发前进步伐。基于上述情况和问题,本论文选取典型挤压构造环境下不同构造区带(川南低缓构造带和渝东南高陡褶皱带)下志留统龙马溪组页岩为例,借助氩离子抛光、聚焦离子束扫描电镜等纳米分析手段,充分对比其沉积环境、有机地化、成岩演化过程、储层演化和富集成藏特征,重点揭示不同沉积和构造演化条件下页岩成岩系统演化轨迹、储层演化规律及富集成藏模式,以期为特殊构造背景下页岩成岩效应和差异富集成藏研究提供新的实例,同时取得了如下创新性认识。(1)揭示了不同构造区富有机质页岩差异成岩演化及响应过程深埋藏过程使整个四川盆地下志留统龙马溪组页岩经历了同生成岩、早成岩A、早成岩B、中成岩A、中成岩B、晚成岩和后生成岩7个成岩演化阶段,发育压实、黏土矿物、胶结、溶蚀和有机质生烃多种类型成岩作用,无机-有机协同成岩过程复杂;川南地区低缓构造带龙马溪组页岩成岩过程处于相对封闭成岩环境,黏土矿物转化彻底(伊蒙混层含量0.53%),易溶矿物溶蚀明显,有机质热演化充分(Ro>2.0%),黏土矿物以伊利石和绿泥石为主,有机质孔呈长条状,无机孔和有机质纳米孔均发育;渝东南高陡褶皱带龙马溪组页岩成岩过程处于相对开放成岩环境,黏土矿物以伊/绿蒙混层矿物(60.05%)为主,混层矿物有利提升了页岩比表面积和吸附能力,有机质孔以圆状和蜂窝状为主。(2)明确了挤压构造环境下页岩气差异成藏机制四川盆地早志留世时期深水陆棚相沉积环境为龙马溪组页岩提供了良好的有机质富集和保存的条件,具有较强的生烃潜力;川南低缓构造带龙马溪组页岩成岩演化过程中黏土矿物转化彻底(%S2.0%),大量连通的有机质孔和基质孔共同保障页岩拥有良好的纳米级储层条件;虽然四川盆地龙马溪组页岩普遍具有较好的顶底板条件,但渝东南高陡褶皱带晚白垩世以来抬升幅度大,抬升时间早,大幅缩短了页岩气有效富集时间,通天断层和暴露地表等地质过程破坏了原有地层压力系统,基本丧失了页岩气保存条件,不利于页岩气有效富集成藏,仅在局部弱构造改造地区(焦石坝等)存在页岩气有效富集成藏的可能;南方海相页岩气勘探建议采用“倒推法”进行有利目标区优选,应该在具备保存条件的地区开展地化、储层条件精细对比研究后,再进行“黄/铂金靶点”的选取。

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