川东-武陵构造带下古生界海相页岩构造变形特征及对页岩气保存的影响

川东-武陵构造带下古生界发育的两套海相页岩层系(下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组)不仅是区域内重要的滑脱层,也是页岩气勘探开发的重点层位。通过野外详细的构造解析及室内显微观察,从宏观露头—显微尺度分析了页岩的变形特征,认为页岩至少存在两期构造变形:早期顺层向北西或南东的逆冲和晚期的切层断层作用。页岩的变形强度随着与断裂带距离的变化而发生改变,远离断裂带的地区页岩变形主要表现为近直立的微裂隙,属脆性域;靠近断裂带,页岩的变形特征逐渐表现为脆-韧性过渡,开始发育糜棱化构造;在断裂带内部,页岩强烈面理化,发育大量的糜棱化构造,属韧性域。通过氩离子抛光和扫描电镜技术,分析了变形页岩内部的孔隙演化特征,认为随着变形作用从脆性—脆-韧性过渡—韧性的转变,页岩内部的孔隙类型不仅可以发生转换,而且页岩内部孔隙的大小、分布特征也随之改变。在此基础上,进一步讨论了中国南方复杂构造区下古生界页岩变形对页岩气保存的影响,认为顺层剪切滑脱作用会改变页岩内部的孔隙体系,有利于页岩气的富集;切层的伸展或走滑剪切作用不仅会破坏先前形成的油气圈闭,而且会导致油气沿着断裂带从高势区向低势区运移,进而造成油气散失。      

构造特征对重庆南川地区页岩气保存条件的影响

从渝东南盆缘转换带南川区块构造特征入手,深入分析分层和分区差异构造特征及构造演化特征,明确南川地区不同构造特征对页岩气保存条件的影响。研究结果表明：(1)南川地区在纵向上分为4个滑脱层系,造就了纵向上的4个变形层;(2)南川地区在横向上从东往西构造受力作用逐渐减弱,从冲断特征变为断展特征,最后变为滑脱特征;(3)南川地区主要构造特征形成于中燕山期及晚燕山期;(4)南川地区冲断构造带整体保存条件较差,不利于页岩气的勘探开发,断展构造带保存条件好,是页岩气勘探开发的有利区。滑脱构造带整体保存条件好,但由于页岩地层埋深较深,工程工艺成本高,暂时不满足效益开发要求,是未来页岩气勘探的有利目标区。     

湘中南大庙口地区构造变形特征及其对区域页岩气构造保存条件的启示

近几年来对湖南省页岩气地质条件进行了大量调查研究,但对页岩气的构造保存条件研究和评价很少,因而影响了区域页岩气勘查工作的科学部署。笔者在湘中南永州凹陷西北缘的水岭-大庙口地区开展了1∶50 000页岩气地质调查,对该地区构造特征和构造演化过程进行了研究,在此基础上探讨了页岩气保存和富集的构造条件。调查区构造变形强烈,主要构造类型有：上古生界盖层中发育的NNW-近SN向（主）褶皱和EW向（次）褶皱,下古生界中发育的NNE向和NE向膝折,切割上古生界和下古生界的NNW-SN向、NE向、NW向等3组断裂（主要为逆断裂、正断裂,少量为走滑断裂）,下古生界中极为发育的NNW向板劈理以及泥盆系跳马涧组中发育的SN向、NNE向破劈理等。结合区域构造背景,初步确定上述构造主要形成于早古生代以来的8期构造变形事件,其中以加里东运动、印支运动和早燕山运动的挤压事件以及白垩纪区域伸展事件等最为重要。奥陶系烟溪组和天马山组底部的黑色页岩为调查区页岩气勘探目标层,但钻孔岩心页岩气解吸实验表明含气性极差。分析认为,多期构造运动造成的抬升和剥蚀及形成的断裂、劈理,既导致页岩气的散逸,也使得目标层仅局部有保存;多期构造运动形成的复杂构造样式,使得上古生界之下目标层的空间展布特征难以探明;加里东运动和印支运动所诱发花岗质岩浆活动相关的高地热场区会显著增高有机质热演化程度,总体不利于页岩气的保存。调查区对页岩气富集和保存不利的构造条件基本适用于永州凹陷及周缘其它地区,因此认为永州凹陷及周缘页岩气成藏潜力非常有限。本研究成果对区域页岩气成藏条件的客观认识以及页岩气勘查工作的合理部署具有重要的启示意义。     

川东南东溪地区龙马溪组裂缝分布预测及页岩气保存条件评价

页岩气的商业性开发证实成熟页岩具有较大的勘探潜力,川东南地区是我国南方页岩气勘探开发的战略先导区。裂缝发育情况是页岩气保存和开发部署的关键因素,对于构造环境复杂特殊的盆缘地区,在加大页岩裂缝研究难度的同时,也给页岩气勘探开发提供了新的方向。页岩气勘探作为我国油气勘探的新领域,尚未形成成熟的裂缝评价体系。以川东南东溪地区为例,基于三轴岩石力学实验结果,首先采用有限元数值模拟手段进行应力场模拟,而后利用岩石力学参数进行模型构建和模拟结果的反复试算,以获取东溪地区最大、最小主应力和应力差分布图,最后运用莫尔–库伦准则计算岩体破裂系数预测裂缝分布规律。结果表明:研究区裂缝发育情况主要分为4个级别,其中,Ⅰ级裂缝呈条带状分布在东西两侧断裂附近,Ⅱ级裂缝在Ⅰ级裂缝周围发育,而Ⅲ级裂缝分布在北部背斜核部和西部背斜翼部;优选页岩气埋深、距剥蚀区距离、距齐岳山断裂距离、断裂作用、应力差及压力系数等10个保存条件参数,采用组合权重法确定保存条件参数权重,其中一级参数权重分别为埋深(0.2)、距剥蚀区距离(0.1)、距齐岳山断裂距离(0.1)、断裂作用(0.25)、应力差(0.15)、压力系数(0.2),以此建立相对完善的页岩气评价体系与评价标准。优选出2类页岩气勘探目标有利区,其中A类、B类有利区分别分布在研究区南部背斜核部及翼部和中部宽缓褶皱两翼。研究成果为川东南地区的页岩气勘探提供重要的参考价值。      

华南黄陵隆起构造演化及其对页岩气保存的控制作用

近期中国南方页岩气勘查在黄陵隆起南缘的下寒武统和震旦系取得重大突破,本文针对古老地层页岩气构造保存问题,研究黄陵隆起构造演化历史,反演钻井沉积地层埋藏史,通过二维地震剖面解析黄陵隆起南缘的构造学特征,统计分析相关地质年代学数据。认为该区域在约800 Ma经历了花岗岩侵入,形成了以花岗岩为主体的黄陵隆起基底;该区域在800～200 Ma构造较稳定,缺乏这一时期的构造年代学数据;中侏罗世震旦系陡山沱组埋深可达约8 km,晚侏罗世及以后经过多期抬升至现在的构造格局。本研究说明黄陵隆起的古老基底经过元古宙大量花岗岩侵入,可能均质性高而表现为刚性基底,后期所遭受构造改造程度较低,埋深相对较浅。因此,该地区页岩表现为演化程度适中,构造改造弱,后期热事件影响小,有利于页岩气的保存,是目前黄陵隆起南缘获得页岩气勘查突破的关键。并指出南方具有类似构造的雪峰山隆起、神农架背斜和汉南古陆周缘具有良好的下寒武统页岩气勘查潜力。     

准噶尔盆地南缘中段深层构造变形特征及构造转换关系

准噶尔盆地南缘属于环青藏高原盆山构造系统的一部分,受新生代以来青藏高原远距离构造传递作用的影响,深部构造期次多,变形十分复杂,地震剖面成像品质很差,导致对其构造变形特征和变形机制的认识存在争议,对横向构造转换关系和纵向构造传递过程方面的研究甚少。本文采用最新宽线地震资料,运用断层相关褶皱变形方法分析了准噶尔南缘中段霍玛吐背斜带中-深部隐伏构造变形特征;通过构造样式、变形强度对比与分析,阐述了霍玛吐背斜横向转换关系;在构造建模与精细解释的基础上,利用平衡剖面和构造正演模拟方法,分析了其构造演化过程,并阐述了纵向构造传递过程。分析认为,霍玛吐背斜带深部主要发育低幅度断层转折褶皱,中部发育复合型构造三角楔,并伴生有次级褶皱调节断层及小型反冲断层;浅部发育断层传播褶皱;横向上主要表现为构造样式相近、构造变形强度发生此消彼长的构造转换关系;纵向上表现为侏罗纪—中新世的低幅度构造变形,并以前展式向盆地方向发生构造挤压传递,上新世经强烈逆冲挤压,形成复合构造三角楔及派生的突发构造,后经强烈挤压逆冲,在浅部形成断层传播褶皱,并使山前带被强烈推举地表,遭受剥蚀。     

川东南构造应力场地质分析及构造变形成因机制讨论

细致辨析构造应力对研究区域作用方式和转换形式,对页岩气保存条件评价具有重要的指导意义。通过研究直立褶皱、共轭节理等各种构造形迹,采用构造解析分析方法,研究川东南构造应力场演化特征。同时在构造应力场地质分析的指导下,运用构造形迹叠加分析的方法及定年分析,清晰刻画了川东南构造应力作用方式以及期次,认为川东南主要受到四期不同方向构造应力作用,其中NW向挤压应力最早影响到研究区,形成控制研究区主体构造特征的NE向构造;其次是近SN向挤压应力对研究区的作用,发育一系列及EW向构造;随后印—亚板块碰撞远程响应在川东南形成EW向挤压,形成近SN向构造;最后NE—SW向构造应力是渐新世晚期以来一直影响研究区活动的主要动力来源,并对早期油藏进行改造和调整。川东南龙马溪组页岩气受到多期构造联合作用的影响:燕山晚期NW向挤压应力作用,致使研究区褶皱变形;渐新世晚期以来的构造活动,导致研究区大范围隆升剥蚀,断层出露地表,影响了页岩气保存条件的有效性。     

中国南方海相页岩气保存机理及模式

保存条件是控制页岩气富集和高产的关键因素,我国四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气已实现了商业化开发,但受到保存条件的影响,页岩气富集差异性明显,对勘探开发目标优选提出了挑战。因此,深化中国南方海相页岩气保存机理及模式研究对扩大页岩气勘探开发成效、提高页岩气产量具有重要意义。本文以四川盆地及周缘地区五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,应用盆地模拟、流体包裹体分析、覆压孔隙度和渗透率实验、页岩三轴岩石力学测试等技术方法,取得了3方面认识：(1)揭示了页岩气构造保存机理,构造演化控制了页岩微裂缝开启、游离气富集和地层超压发育,差异构造演化过程及强度控制了页岩气赋存状态及含气量,构造抬升开始晚、强度小对页岩气保存有利;(2)阐明了页岩气顶底板封闭机理为岩性和物性封闭,岩性致密、页岩厚度、微观孔隙结构是顶底板封闭的关键控制因素,页岩气自封闭机理为毛管力和分子间作用力封闭,受控于孔隙连通性和甲烷吸附作用;(3)基于埋深和构造变形强度,建立了海相页岩气正向构造高部位和负向构造低部位保存模式。正向构造页岩气保存受控于裂缝发育程度,埋深大于页岩破裂深度、背斜两翼夹角大于120°有利于页岩气保存,负向构造页岩气保...     

川东盆缘带龙马溪组关键保存要素对页岩气富集的控制作用

川东盆缘带是南方地区龙马溪组页岩气勘探的重点地区,已经在涪陵地区建成我国第一个页岩气大气田.研究区页岩气原始地质条件优越,但由于后期构造改造强烈,保存条件十分复杂,直接影响到页岩气的富集程度,除涪陵地区外的其他地区尚未取得产能建设的重大突破.笔者等利用钻井、野外、测井、地震及分析测试资料分析了研究区构造及演化特征、抬升...     

四川盆地及其周缘下古生界页岩气保存条件研究

页岩气的勘探表明,页岩含气已成为一个不争的事实,但是含气的规模以及是否具有工业价值需要进一步研究。与美国相比,中国页岩气具有独特的地质条件,页岩气保存条件可能是中国南方下古生界页岩气勘探研究的重点。文中以四川盆地及其周缘下古生界下寒武统和上奥陶统-下志留统页岩层系为研究对象,从物质基础、构造作用和演化历史、地层水条件、盖层及其微观性质、天然气组分和压力系数等几个方面对页岩气的保存条件进行研究,并综合分析各种指标,提出页岩气保存条件综合评价指标体系,以期对四川盆地及其周缘下古生界页岩气勘探提供更进一步的参考资料。     

盆缘构造复杂区页岩气保存条件分析与量化评价——以黔北地区海相页岩为例

保存条件是我国南方构造复杂区页岩气地质评价中的关键,本文通过对四川盆地周缘断裂展布、地层产状、目的层埋深以及地层接触情况等多项参数进行分析,评价构造复杂区海相页岩气保存条件影响因素,建立保存条件参数体系,并通过模糊识别数学方法对各项参数赋予权重并进行排序,确定保存条件主控因素的重要性。其中,断裂分布、埋藏深度、压力系数及地层产状是最重要控制因素,上覆泥岩厚度、目的层地层接触关系及底部古岩溶等也具有一定影响。最后,本文以黔北长顺区域作为研究对象,对其保存条件参数指标的平面分布图进行量化叠加,获得保存条件有利区域量化评价图。通过对比,认为该方法与常规方法评价保存条件具有一定的一致性,但在清晰直观性方面以及有利区内的量化可对比性上具有更明显的优势。     

川东南—黔北地区龙马溪组沉积环境及对烃源岩的影响

川东南—黔北地区下志留统龙马溪组发育富含有机质泥页岩,是华南地区海相地层中的优质烃源岩之一,且分布广泛,厚度大,是有利的页岩气勘探区。通过研究区30条野外露头剖面和12口钻井的资料分析,结合岩性、元素地球化学、测井地球物理及古生物等相标志研究,对川东南—黔北地区下志留统龙马溪组沉积环境、沉积演化及其对烃源岩的影响进行了研究,在川东南—黔北地区龙马溪组识别出泥质深水陆棚、泥质浅水陆棚、砂泥质浅水陆棚、砂质浅水陆棚、灰泥质浅水陆棚、灰质浅水陆棚、浊流沉积、台地边缘浅滩-生物礁浊流等8种沉积类型,其中泥质深水陆棚是龙马溪组烃源岩形成的主要沉积环境。通过对沉积环境的研究,认为龙马溪组底部缺氧的滞留环境和缓慢的沉积速率是龙马溪组优质烃源岩发育的主要因素。研究为区内页岩气勘探开发提供有力保障。     

四川盆地下古生界硅质页岩层系中硅质来源及其对有机质保存的影响初探

四川盆地下古生界两套硅质页岩层系是其重要的页岩气产层,五峰组—龙马溪组硅质含量与TOC及含气量呈正相关性,暗示硅质矿物对该地区页岩气的生成具有重要意义。但硅质来源复杂,且存在后期硅质流体的注入。因此,本文在总结前人的研究成果基础上,对四川盆地寒武系底部硅质岩系与五峰组—龙马溪组硅质岩系的硅质特征进行了详细的岩石学分析,揭示了3种硅质来源特征：①同沉积无机硅质流体;②生物硅;③后期无机硅质流体。其中寒武系底部以同沉积无机硅质流体与生物硅来源为主,同沉积硅质流体导致有机质快速石化埋藏,有机质内部结构及形态保存较好;五峰组—龙马溪组硅质来源以后期无机硅质流体与生物硅来源为主,有机质在保存过程中受硅质流体的影响很小,有机质腐泥化作用充分,内部结构和形态多数保存较差。该研究初步揭示了两套页岩层系的硅质发育岩石学特征,及其对有机质保存的影响,期望能为四川盆地两套页岩气储层差异性提供新的思路与基础地质数据。     

四川盆地下古生界硅质页岩层系中硅质来源及其对有机质保存的影响初探

四川盆地下古生界两套硅质页岩层系(寒武系底部页岩和奥陶系—志留系五峰组—龙马溪组页岩)是其重要的页岩气产层,五峰组—龙马溪组硅质含量与TOC及含气量呈正相关性,暗示硅质矿物对该地区页岩气的生成具有重要意义。但硅质来源复杂,且存在后期硅质流体的注入。因此,本文在总结前人的研究成果基础上,对四川盆地寒武系底部硅质岩系和五峰组—龙马溪组硅质岩系的硅质特征进行了详细的岩石学分析,揭示了3种硅质来源特征:(1)同沉积无机硅质流体;(2)生物硅;(3)后期无机硅质流体。其中寒武系底部以同沉积无机硅质流体和生物硅来源为主,同沉积硅质流体导致有机质快速石化埋藏,有机质内部结构及形态保存较好;五峰组—龙马溪组硅质来源以后期无机硅质流体和生物硅来源为主,有机质在保存过程中受硅质流体的影响很小,有机质腐泥化作用充分,内部结构和形态多数保存较差。该研究初步揭示了两套页岩层系的硅质发育岩石学特征,及其对有机质保存的影响,期望能为四川盆地两套页岩气储层差异性提供新的思路和基础地质数据。     

川东南地区龙马溪组页岩孔隙结构全孔径表征及其对含气性的控制

页岩气主要赋存于页岩孔隙中,研究页岩孔隙结构特征是深入认识页岩气富集机理的关键。通过CO2吸附、N2吸附、CH4等温吸附和高压压汞实验,对川东南地区龙马溪组页岩的孔隙结构进行了全孔径表征,并阐明了孔隙结构对页岩含气性的控制作用。页岩的微孔(＜2.0 nm)、中孔(2.0~50.0 nm)和宏孔(＞50.0 nm)都十分发育,且分布特征变化较大。在孔体积方面,中孔提供的孔体积最多,约40.8%,其次是微孔,约34.7%,宏孔的孔体积最少,只提供24.5%。在孔隙比表面积方面,微孔占有绝对优势,约提供76.87%,其次是中孔,约23.05%,宏孔只有0.07%。中孔和微孔提供了页岩中主要的孔体积,控制了游离气的含量。微孔的比表面积与CH4最大吸附量具有很好的正相关关系,且提供了页岩中主要的比表面积,控制了吸附气的含量。宏孔提供的孔体积和比表面积在页岩中不占优势,对吸附气和游离气含量的影响较弱,但可作为页岩气渗流的主要运移通道。因此,明确页岩的微孔、中孔和宏孔的分布特征,尤其是微孔对页岩中吸附气和游离气富集的贡献,对页岩气勘探与开发具有重要指导意义。