井研—犍为地区筇竹寺组页岩气保存条件研究

谢 丹 韩书勇 周伟韬 袁 玥 任街平 贺洪强

（1.中国石化西南石油工程有限公司临盘钻井分公司，山东 德州 253000；2.中国石化西南油气分公司工程技术研究院，四川 德阳 618000；3.中国石化西南油气分公司川西采气厂，四川 德阳 618000）

0 引言

近几年，前人对页岩气保存条件的影响因素做了较多研究，普遍认为影响页岩气保存条件的因素主要包括物质基础、构造作用、顶、底板封盖能力、地层水条件、天然气组分和压力等［1-4］。笔者在前人研究的基础上，对川西南井研—犍为地区筇竹寺组页岩气保存条件的影响因素进行了研究，结果表明，对该区页岩气保存条件造成影响的主要因素为构造断裂特征，顶、底板的封堵能力与地层压力等3个方面。其中，断裂作用对页岩气保存条件的影响存在双面性，大型断裂对页岩气保存条件有一定的破坏作用，小型断裂则可能对页岩气保存条件不造成影响；含气页岩层顶、底板应为相对致密、物性较差，具有封盖能力的油气盖层，从而能够保证页岩层中的高压气体不至于散失［5-6］；而地层压力在海相页岩气的勘探开发中具有重要的作用，是判断页岩气层保存条件好坏、含气量丰富程度的直接参数。

1 断裂作用

四川盆地是由多条深断裂构成的构造沉积盆地，这些深断裂一般为基底断裂和地壳断裂，具有纵向切割深、规模大、延伸远等特点，整个四川盆地形成过程中，不同时期发育起来的深断裂对盆地构造格局的控制十分明显，不仅控制着盆地的边框，而且对盆地在不同历史时期的区域性岩相变化、构造线分布和盆地构造区划分等都有着重要的控制作用［7-8］。

热成因型页岩气的主要运移通道是微裂缝，微裂缝对热成因型页岩气藏起改善渗滤条件的作用，而断层及宏观裂缝对热成因型页岩气藏起破环作用，强烈的构造作用不利于热成因型页岩气藏的保存［9］。利用笔者的前期研究成果，对研究区筇竹寺组页岩气成因类型进行判别（图1），研究区筇竹寺组页岩气藏主要为热成因型［10］，因此，研究区页岩气藏的保存条件同断裂系统有密切的关系，其中，微裂缝对研究区页岩气藏起改善作用，而断层及宏观裂缝对研究区页岩气藏起破坏作用。

研究区远离褶皱冲断带，褶皱变形强度较弱，断层规模小、相对不发育，未破坏页岩气的保存，并且断层、裂缝系统对储集条件有一定的改善作用。筇竹寺组地层发育多条断裂，且断裂主要以逆断层为主，断层控制的破裂带较为有限，由于页岩具有良好的自封性，因此，断层对寒武系笻竹寺组页岩气的保存破坏作用不明显。研究区发育的断裂延伸长度多为3～5 km，仅少数为7～13 km，垂直断距一般小于120 m，主要发育在三叠纪—震旦纪之间（表1），多数分布于研究区南部构造主体部位，发育的典型断层有f6断层、f8断层、f9断层、f10断层、f13断层和f14断层。研究区典型断层均具有规模小的特点，未对页岩气的保存产生影响。

图1 川西南地区筇竹寺组天然气δ13C1与δ13C2-1关系图

2 顶、底板条件

对顶、底板条件的研究是页岩气藏不同于常规气藏之处，页岩气层的顶板相当于直接盖层，上覆于含气页岩层，底板为含气页岩下伏岩层，良好的顶、底板可以形成封闭系统，完好地封存页岩气，顶底板厚度、物性连续性是影响页岩气保存条件的关键因素［11］。

在单井上，通过对金页1井储层物性的分析（图2），将筇竹寺组页岩分为4个小层，分别为1号小层（3 287.0～3 302.0 m）、2号小层（3 302.0～3 352.0 m）、3号小层（3 397.0～3 402.0 m）、4号小层（3 560.0～3 566.0 m）。其中，1号小层、2号小层页岩顶、底板发育完全，顶、底板均为深灰岩、泥页岩及灰质粉砂质页岩，顶板厚度为104 m，底板厚度为45 m，且孔隙度、渗透率均比1号、2号小层页岩差，也就是说顶、底板物性较1号小层、2号小层页岩物性差。3号小层页岩顶、底板发育完全，其中，顶板主要为粉砂质泥页岩，厚度为45 m，顶、底板孔隙度、渗透率都较3号小层页岩差，且层理缝欠发育。4号小层页岩顶、底板发育完全，顶板厚度为157.5 m，底板厚度为75.5 m，且顶、底板孔隙度、渗透率均比4号小层页岩差。因此对于4套小层含气页岩来说，含气页岩顶底板发育完整，岩性致密，具有较好的屏蔽作用，对页岩气起到了良好的保存效果。

表1 研究区三叠系须家河组—震旦系主要断层要素统计表

3 地层压力

页岩的吸附能力主要受有机碳含量和地层压力的影响［12］。吸附气量与有机碳含量和地层压力均存在正相关关系，页岩中的有机碳含量越高，地层压力越大，其吸附能力越强，吸附气含量则越高［13-15］，大断裂较为发育的地区地层压力下降明显，吸附气含量较低，为保存条件较差的地区，反之较好。因此，可以利用地震方法对地层压力进行预测，得到页岩层地层压力的变化，确定页岩层是否为高压力地层体，从而对页岩气保存条件进行评价。

地层压力预测方法大致可分为图解法和公式计算法两大类［16-18］。其中，图解法的优点是直观、简便，但需要较多的钻井信息，在研究区这种钻井较少的区域不适用。公式法根据适用地区的不同，又可细分为压力平衡方程法、Eaton法、Fillipone法与刘震法。本次研究主要利用Fillipone法对研究区地层压力进行预测，并将预测所得研究区地层压力与钻井所得实测地层压力进行比较（表2），比较结果表明本预测所获得的地层压力精确度较高，与实测地层压力值的相对误差均小于10%，充分说明在该地区应用此方法进行压力预测是可行的。

图2 研究区筇竹寺组金页1井页岩顶、底板地层图

表2 预测地层压力与实测地层压力统计对比表

研究区筇竹寺组地层压力在48～54 MPa，据前人研究可知，具有良好保存条件的优质页岩气藏地层压力一般在45～55 MPa［19］，因此，从地层压力上讲，研究区页岩气藏保存条件较好。

4 结论

通过对研究区筇竹寺组页岩气保存条件关键参数，即断层条件、顶、底板条件、地层压力进行研究可知，研究区断层不发育，远离褶皱冲断带，褶皱变形强度较弱，断层规模小，未破坏页岩气的保存；顶、底板均发育完全且物性较差，对页岩气起到了良好的保存效果；利用公式法中的Fillipone法预测得到研究区页岩地层压力在48～54 MPa，据前人研究可知，具有良好保存条件的优质页岩气藏的地层压力应在45～55 MPa，因此，从地层压力上讲，研究区页岩气藏保存条件较好；最终，认为研究区页岩气保存条件整体较好，对形成页岩气藏较为有利。

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