川东地区五峰组-龙马溪组页岩气保存条件摘要
随着能源的短缺及人们对清洁能源的要求,页岩气这一非常规天然气资源受到越来越多人的关注。全球多个国家均加入了页岩气勘探与开采行列,页岩气产量及其占总开采资源量的比例逐年增加。页岩在全球沉积盆地内均有广泛分布,沉积厚度大。页岩气具有自身成藏的特点,所赋存的页岩地层既充当页岩气的烃源岩,又充当其储层,还能充当封隔及遮挡条件。由于页岩层普遍富含有机质及页岩气自身成藏特点,不同盆地内的页岩地层均能生成气态烃并在页岩地层内富集页岩气。四川盆地位于上扬子地台区域,晚奥陶世至早志留世期间发育封闭-半封闭的陆棚沉积环境,沉积了一套盆地内分布广,沉积厚度大的五峰组-龙马溪组富有机质页岩。川东地区位于四川盆地东部,在加里东运动期间盆地中西部普遍遭受抬升剥蚀时,该区地层保存较好,五峰组-龙马溪组页岩地层残留厚度大。但页岩层后期经过多旋回的构造作用影响,地层改造显著,地层演化时期长。页岩地层内有机质普遍达到了较高的成熟度,与国外主要页岩气盆地内页岩地层形成鲜明对比。受川东地区构造演化及地层发育的特殊性,盆地内页岩气成藏特征及控制因素与国外页岩气盆地不同,强调优质的保存条件是保证四川盆地内页岩地层饱含气的重要因素。页岩气由于其自身成藏及以吸附态和游离态赋存的特点,呈现出了与常规油气成藏的差异,对保存条件的要求以及保存条件评价内容各有侧重。从页岩地层自身属性出发,研究区域范围内页岩层内烃源岩厚度、有机质丰度、有机质成熟度、页岩矿物组成、粘土矿物组成的特征与变化规律,并从影响页岩层生烃能力、页岩层物理性质、页岩气赋存方式出发,评价各页岩属性变化对页岩气保存条件的影响及影响机理。四川盆地受多旋回构造运动影响,最终在川东地区形成高陡背斜及宽缓向斜相间分布的构造格局,而在盆地边缘区域受更加强烈的挤压作用影响,形成强烈的逆冲推覆、挤压褶皱和断层活动。不同构造区域构造格局的差异及页岩气富集程度的显著区别显示构造作用对页岩气保存控制明显。分析页岩地层构造形态与地层产状,页岩层内断层发育特征,裂缝发育特征及类型,裂缝充填及充填时期与成烃期的配置关系,从影响页岩气赋存及保存出发,研究各构造要素对页岩气保存条件的影响。通过认识研究区内构造要素在平面范围内的发育差异,从构造角度评价不同构造带内的页岩气保存条件。研究页岩层上下顶底板岩性、物性及在平面上的变化,综合各区域内页岩层附近地层内的油气聚集现象,分析页岩层顶底板的发育特征及对页岩气的封闭能力,并且通过对区域性封隔层的发育特征研究,识别可能的有利保存区及遭受破坏区域。最后,结合区内钻井钻探地质现象及勘探现状,以页岩层地层压力系数及页岩含气性为典型参数,对区域内页岩气保存条件进行评价,识别不同构造带内的特征差异。川东地区五峰组-龙马溪组页岩发育好,页岩层内富有机质地层厚度大,以东部石柱-彭水地区最厚,烃源岩厚度达到100m以上,向东西两侧逐渐变薄。有机质丰度以研究区北部云阳-城口地区及研究区东部彭水-黔江地区为最高,TOC达到4.0%以上。研究区页岩层演化程度高,页岩内有机质成熟度普遍偏高。北部万县-开县地区有机质成熟度最高,Ro值达到4.0%以上,并向四周成熟度值逐渐降低。页岩层矿物组成主要为石英及粘土矿物,还包括有一定量的长石及碳酸盐岩、黄铁矿等。粘土矿物中以伊/蒙混层及伊利石含量最高,但少含蒙脱石,地层成岩作用较强。页岩地层以研究区南部南川-綦江地区粘土矿物含量最高,岩石塑性最大。在构造特征上,研究区东部及北部边缘地区构造作用较川东地区要强,褶皱紧闭,地层陡倾,断裂发育,页岩层地层压力仅为常压,页岩含气量低。盆地内部川东地区向斜区域地层平缓,断层较少发育,地层多发育超压,页岩含气量及单井产量高。研究区南川-綦江地区页岩层内宏观裂缝较少发育,以发育微裂缝为主。涪陵地区微裂缝及宏观裂缝均有发育,裂缝充填时期在主生烃期之后。研究区东部及北部边缘地区构造强度大,地层内宏观裂缝发育较多,规模大,不利于页岩气保存。川东地区页岩层顶底板及区域封隔层均有较好发育,岩石致密,但石柱-开江地区在页岩层附近地层内发现大量油气聚集,顶底板封存能力变差。区域封隔层在盆地内部川东地区分布较好,盆地东部及北部边缘地区多遭受剥蚀,区域封隔层发育不全。依据各保存条件评价要素在区域上的变化及对页岩气保存条件的影响程度,综合评价研究区内各不同构造带页岩气保存条件。南川-綦江、涪陵地区页岩气保存条件好,为Ⅰ级有利保存区。石柱-重庆、万州-开县-奉节、利川地区页岩气保存条件稍差,为Ⅱ级有利保存区。开江-梁平-忠县、武隆-彭水地区页岩气保存条件一般,为Ⅲ级有利保存区。页岩气保存条件的研究涉及多个要素的评价,与常规油气保存条件评价不同。对页岩气保存条件的研究有助于分析区域内页岩气藏的稳定性,后期改造及破坏程度。在构造运动强烈,地层演化程度高、演化时期长的地区,页岩地层已遭受较大程度改变,在生烃能力,岩石物理性质上都发生较大变化,此时页岩气的保存条件显得尤为重要。页岩气保存条件的研究有利于分析不同构造带页岩气发育差异,总结页岩气富集规律,对于减少勘探风险,提高勘探成功率具有重要意义。
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