渝东南地区龙马溪组页岩裂缝特征与分布预测摘要
在低孔、低渗富有机质页岩中,当其发育有足够的天然裂缝或岩石内的微裂缝和纳米级孔隙及裂缝,或经压裂改造后能产生大量裂缝系统时,页岩完全可以成为有效的天然气储层或储集体.天然裂缝系统发育程度不仅直接影响页岩气藏的开采效益,而且还决定着页岩气藏品质和产量高低.本次研究对渝东南地区龙马溪组页岩裂缝进行分类表征及分布预测,对尽快实现渝东南地区页岩气工业化生产具有重要的理论指导作用.通过对渝东南地区构造沉积演化的详细分析,分别建立合理的龙马溪组页岩HST和TST地质模型,结合龙马溪组页岩样品岩石力学实验和渝页-1井声发射实验,运用有限元方法模拟渝东南下志留统龙马溪组页岩喜山期二维构造应力场,并对其进行裂缝分布预测.同时在渝东南地区龙马溪组页岩露头与岩心宏观裂缝与微观裂缝详细描述统计的基础上对其进行定性及半定量表征,初步探讨了页岩裂缝发育的主控因素.受渝东南地区多期强烈构造运动影响,龙马溪组页岩岩心裂缝发育,天然裂缝类型59%为泥页岩韧性剪切破裂形成的斜交剪切缝,且通常按雁列式排列,按雁列式排列的相邻裂缝之间的偏移量一般在2mm~40mm.其次为高角度张剪性裂缝和垂直的张性缝,占总数的36%.裂缝中的充填物质主要为方解石(87%)、方解石与黄铁矿(8 %)、泥质有机质(4.5%)、黄铁矿(0.5%).燕山期构造运动对该区影响最大,研究区东南至北西方向依次形成了隔槽式褶皱-城垛状褶皱-隔挡式褶皱,构造变形较强烈的东部、东南部构造应力强度比西北部要大,裂缝发育区主要集中在褶皱轴部、断层与褶皱的转折端、与断层紧邻地层的区域.工区南部砂质陆棚相岩石中脆性矿物含量(如硅质、碳酸岩盐和长石含量)比工区沉积中心半深海相和深海陆棚相岩石中的含量多,岩石以低泊松比、高杨氏模量为特征,因此造缝能力强,在喜山期构造运动的作用下易形成裂缝.应力场与裂缝发育区的分布主要受构造和岩性因素的控制,此外页岩中有机碳含量与矿物组分对岩心裂缝发育均有影响,主要表现为有机质含量高、脆性矿物含量高的页岩裂缝更为发育.页岩与充填矿物接触部分为抗张剪脆弱面,易重新发生破裂.页岩样品SEM照片显示微裂缝能对页岩粒间孔隙进行连通,提高原有孔隙的有效性,同时微裂缝-微孔隙混合网络更增加了页岩储集空间.
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