石油天然气工程

四川盆地焦石坝页岩气田形成与富集高产模式

郭彤楼，张汉荣

摘要：目的：中国南方地区五峰组—龙马溪组岩层与美国页岩层系具有相似的基础地质条件，近年来针对四川盆地及周缘地区志留系龙马溪组沉积相、储集层、保存条件、页岩气富集因素等方面开展了大量研究，但勘探成效不一。由于过分强调与美国页岩气地质条件的相似性和页岩气成藏的特殊性，而忽略了页岩气与常规气成藏的共性。对于多期构造演化与长期隆升剥蚀背景下的中国南方页岩层系，构造与保存条件是页岩气富集高产的首要条件，也是与美国页岩气地质条件的最大差异。因此页岩气富集关键因素研究就成为在中国南方寻找商业性页岩气富集区的重要课题。以四川盆地东南缘焦石坝构造龙马溪组页岩气田及邻区为例，探讨复杂构造区、高演化程度页岩层系成藏富集的关键控制因素。方法：首先利用区域地震大剖面开展焦石坝及周缘区域构造研究，明确焦石坝构造形成的区域地质背景，应用焦石坝构造地震剖面分析其构造样式，及其与盆地边界大断裂的关系；其次分析钻井过程中油气显示、钻井液漏失与地层岩性、地球化学指标关系，结合岩心、常规岩石薄片观察、全岩X衍射分析、现场含气量测定等，研究主要页岩层系含气性各项指标的关系；最后根据区域应力环境、包裹体测温和烷烃碳同位素等资料，分析盆地内外影响页岩气富集的因素。结果：焦石坝构造为一个受北东向和近南北向两组断裂控制的轴向北东的菱形断背斜，以断隆、断凹与齐岳山断裂相隔，构造主体倾角平缓，一般小于5°。区域地层分布研究发现不仅焦石坝背斜具有菱形特征，受南北向断层控制，自焦石坝西部盆地内侏罗系分布区，向南至盆地外寒武系分布区，共存在3个连续分布的菱形地块。结合地层错断特征，判断控制焦石坝构造南北向断层具有右旋走滑性质。岩心发育水平缝、垂直缝和高角度斜裂缝，部分充填部分未充填；岩心断面上明显可见层间滑脱形成的擦痕、镜面。与国外页岩气、四川盆地石炭系和震旦系常规气藏类比，焦石坝页岩气存在烷烃碳同位素倒转现象。高演化程度的泥页岩本身自成一体的封闭体系是烷烃碳同位素倒转的主要原因，同源不同期天然气的混合是龙马溪组碳同位素倒转的次要因素。结合流体包裹体资料和烷烃碳同位素特征，提出页岩气层内存在流体交换。结论：焦石坝构造已完钻多口井，测试均获高产工业气流，表明焦石坝背斜主体是一个页岩气高产富集区，揭示高演化程度、复杂构造区的页岩气富集成藏有别于美国页岩气。由于龙马溪组、五峰组沉积稳定，在深水陆棚范围内，页岩厚度、TOC、脆性矿物含量等差别不大，因此，高演化程度、复杂构造区的页岩气聚集，与常规气藏一样，需要有利的构造类型和保存条件。焦石坝页岩气高产富集模式为“阶梯运移、背斜汇聚、断-滑控缝、箱状成藏”。大面积分布的优质页岩层系为页岩气阶梯式运移、背斜（正向构造）汇聚提供了充足的气源。焦石坝构造是一个受北东向和南北向两组断裂控制形成的菱形断背斜，南北向基底断裂的晚期右旋活动，对抬升过程中超压的形成至关重要。两组断裂与龙马溪组底部及五峰组滑脱层共同作用，形成了立体网状裂缝，是页岩气富集高产的关键。龙马溪组封闭的箱状体系，保证了气藏的动态平衡。在龙马溪组广泛分布的中国南方地区，要寻找符合上述条件且目前的勘探技术能实现商业性发现的区域，应首选四川盆地东南部的一些正向构造区。

来源出版物：石油勘探与开发, 2014, 41(1): 28-36

入选年份：2015