论文部分内容阅读
随着四川盆地页岩气勘探程度的深入,川南地区下寒武统麦地坪组-筇竹寺组是继下志留统龙马溪组之后最具勘探前景的页岩气目标层系。有必要系统地开展储层特征及形成机理研究。本文以露头-井-地震资料为基础,对层序地层、岩相特征、源储特征、页岩储层发育控制因素进行系统地研究,并预测优质页岩储层有利勘探区。研究区麦地坪组-筇竹寺组沉积主要受控于震旦纪末期的桐湾运动及寒武纪早期的兴凯运动。桐湾运动表现为挤压性质,兴凯运动发生构造反转,以拉张性质为主。在构造反转过程中,形成绵阳-长宁拉张槽,控制了下寒武统黑色页岩的发育及展布。在岩石地层、生物地层、年代地层研究的基础上,运用露头-井-震、全球海平面变化曲线、地球化学、古生物等资料,在川南地区麦地坪组-筇竹寺组识别出5个三级层序界面,划分了4个三级层序,SQ1相当于麦地坪组,SQ2相当于筇竹寺组下段,SQ3相当于筇竹寺组上段下部,SQ4相当于筇竹寺组上段上部,由此建立了该区的层序地层格架。每个三级层序内部仅识别出海侵体系域和海退体系域,不区分高位体系域、低位体系域。通过岩芯薄片观察,精细刻画了磷块岩及页岩岩相特征。磷块岩岩相采用结构-成因分类的原则,将研究区磷块岩划分为化学成因类(泥晶磷块岩)、机械成因类(颗粒凝块岩)、生物成因类及成岩成因类(结核状磷块岩、交代磷块岩)四大类。泥页岩采用成分(硅质-碳酸盐矿物-黏土矿物三端元)及粒度(砂级-粉砂级-黏土级三端元)共同命名原则,将研究区泥页岩划分为黏土岩、泥质岩、粉砂岩、砂质泥岩四大类,结合沉积构造及有机质含量进一步细分为9种岩相。结合岩相组合特征、古生物特征、地球化学特征、测井特征在研究区识别出台地、陆棚、盆地沉积相及沉积亚相,并分析层序格架内沉积相展布。根据有机地球化学、岩石矿物学、扫描电镜,孔隙结构、含气量等分析测试资料,深入剖析目的层源储特征。研究表明页岩有机质类型为I型腐泥型;凝缩段有机质丰度高,TOC介于1.06%-4.89%;演化程度高,Tmax介于520-530℃,Ro介于2.35%-5.5%;生烃条件好,产率指数高,PI介于0.1-0.48。其中脆性矿物(石英、长石、碳酸盐矿物)平均含量超过50%,黏土矿物平均含量一般小于45%,以伊蒙混层和伊利石为主,不含蒙脱石,具有高脆性特征。根据动态杨氏模量、泊松比分析SQ2、SQ3、SQ4TST/C.S均表现为杨氏模量略低,泊松比极低,脆性段,SQ1-RST为杨氏模量高、泊松比高的致密段、SQ4-RST为杨氏模量低、泊松比高的塑性段,形成良好的顶底封闭性。页岩微观储集空间分为有机孔、无机孔(黏土矿物晶间孔、脆性矿物粒间孔、粒内溶蚀孔及黄铁矿晶间孔)和微裂缝(构造微缝、成岩收缩缝和溶蚀缝)3大类,并可进一步细分为8种类型。页岩凝缩段孔容较大(平均0.00743cm3/g),BET比表面积较大(平均10.11m2/g);孔隙形态为细颈墨水瓶广体孔为主,含少量狭缝形孔和两平行板间的缝隙;以中孔为主(平均65.81%),微孔次之(平均25.04%),少量大孔(平均9.11%)。页岩海退体系域孔容较小(平均0.00575cm3/g),BET比表面积小(平均2.575m2/g);孔隙形态为平板狭缝结构、裂缝和楔形结构。以中孔(平均49.33%)和大孔(平均41.12%)为主,少量微孔(平均9.5%)。含磷层序SQ1孔隙度(平均0.69%)、渗透率(平均0.101md),均低于页岩层序SQ2-SQ4孔隙度(平均1.82%)、渗透率(平均0.104md)。凝缩段孔隙度(平均3.25%)、渗透率(平均0.23md)均高于海退体系域孔隙度(平均1.35%)、渗透率(平均0.0623md),海退体系域渗透率极低,反映质地较硬,微裂缝发育不发育。纵向上含气量由下至上逐渐增大,其中凝缩段含气量明显高于海退体系域,含气性与TOC呈正相关关系。从构造演化-沉积充填-埋藏生烃耦合的角度分析了有利页岩岩相的有机质丰度、脆度、页岩厚度、孔隙发育及页岩气富集的控制因素。(1)有机质富集的4个基本控制因素是古气候、初级生产力、沉积速率、有机质保存环境。并建立了有机质富集模式。认为扬子板块早寒武世位于亚热带,气候温暖,海侵期形成上升流,促使洋面形成高初级生产力,洋底易于形成缺氧环境,沉积速率适中背景下形成大面积分布的黑色页岩。(2)分析层序格架内储层脆性矿物演化,认为海侵期碳酸盐矿物及生物成因硅质的补给和海退期陆源碎屑注入是页岩储层高脆性原因。(3)页岩储层孔隙类型及分布特征的差异主要受有机质丰度、热成熟度、成岩作用、孔隙流体压力的控制。有机质丰度是有机质孔发育的前提,生烃过程中形成的有机质孔是川南地区页岩有利的储集空间。成岩作用中形成的黏土矿物晶间孔增大了页岩储集能力。此外地层超压对于孔隙具有一定的保护作用。(4)川南地区经历多期构造运动,B1井区筇竹寺组优质页岩储层顶、底板厚度大、展布稳定、岩性致密、地层压力高,封隔性好。麦地坪组由于桐湾期古风化壳存在,底板相对较为薄弱。提出了优质页岩储层形成的“五度三条件”(厚度、有机质丰度、脆度、古水深度、成熟度,构造条件、孔渗条件、压力条件),并初步建立页岩气地质条件评价指标,层序格架内SQ2-SQ4凝缩段(C.S)为Ⅰ-Ⅱ类优质页岩储层。SQ1凝缩段尽管厚度较大,但生烃能力弱,储集条件差,底板薄弱为Ⅲ类储层。采用地质-物探结合的方法,认为研究区内下寒武统麦地坪组-筇竹寺组拉张槽及其两侧局部洼陷区分布的Ⅰ-Ⅱ类储层为有利的优质页岩勘探区。