石油天然氣工程

四川盆地焦石壩頁巖氣田形成與富集高產模式

郭彤樓，張漢榮

摘要：目的：中國南方地區五峰組—龍馬溪組巖層與美國頁巖層系具有相似的基礎地質條件，近年來針對四川盆地及周緣地區志留系龍馬溪組沉積相、儲集層、保存條件、頁巖氣富集因素等方面開展了大量研究，但勘探成效不一。由于過分強調與美國頁巖氣地質條件的相似性和頁巖氣成藏的特殊性，而忽略了頁巖氣與常規氣成藏的共性。對于多期構造演化與長期隆升剝蝕背景下的中國南方頁巖層系，構造與保存條件是頁巖氣富集高產的首要條件，也是與美國頁巖氣地質條件的最大差異。因此頁巖氣富集關鍵因素研究就成為在中國南方尋找商業性頁巖氣富集區的重要課題。以四川盆地東南緣焦石壩構造龍馬溪組頁巖氣田及鄰區為例，探討復雜構造區、高演化程度頁巖層系成藏富集的關鍵控制因素。方法：首先利用區域地震大剖面開展焦石壩及周緣區域構造研究，明確焦石壩構造形成的區域地質背景，應用焦石壩構造地震剖面分析其構造樣式，及其與盆地邊界大斷裂的關系；其次分析鉆井過程中油氣顯示、鉆井液漏失與地層巖性、地球化學指標關系，結合巖心、常規巖石薄片觀察、全巖X衍射分析、現場含氣量測定等，研究主要頁巖層系含氣性各項指標的關系；最后根據區域應力環境、包裹體測溫和烷烴碳同位素等資料，分析盆地內外影響頁巖氣富集的因素。結果：焦石壩構造為一個受北東向和近南北向兩組斷裂控制的軸向北東的菱形斷背斜，以斷隆、斷凹與齊岳山斷裂相隔，構造主體傾角平緩，一般小于5°。區域地層分布研究發現不僅焦石壩背斜具有菱形特征，受南北向斷層控制，自焦石壩西部盆地內侏羅系分布區，向南至盆地外寒武系分布區，共存在3個連續分布的菱形地塊。結合地層錯斷特征，判斷控制焦石壩構造南北向斷層具有右旋走滑性質。巖心發育水平縫、垂直縫和高角度斜裂縫，部分充填部分未充填；巖心斷面上明顯可見層間滑脫形成的擦痕、鏡面。與國外頁巖氣、四川盆地石炭系和震旦系常規氣藏類比，焦石壩頁巖氣存在烷烴碳同位素倒轉現象。高演化程度的泥頁巖本身自成一體的封閉體系是烷烴碳同位素倒轉的主要原因，同源不同期天然氣的混合是龍馬溪組碳同位素倒轉的次要因素。結合流體包裹體資料和烷烴碳同位素特征，提出頁巖氣層內存在流體交換。結論：焦石壩構造已完鉆多口井，測試均獲高產工業氣流，表明焦石壩背斜主體是一個頁巖氣高產富集區，揭示高演化程度、復雜構造區的頁巖氣富集成藏有別于美國頁巖氣。由于龍馬溪組、五峰組沉積穩定，在深水陸棚范圍內，頁巖厚度、TOC、脆性礦物含量等差別不大，因此，高演化程度、復雜構造區的頁巖氣聚集，與常規氣藏一樣，需要有利的構造類型和保存條件。焦石壩頁巖氣高產富集模式為“階梯運移、背斜匯聚、斷-滑控縫、箱狀成藏”。大面積分布的優質頁巖層系為頁巖氣階梯式運移、背斜（正向構造）匯聚提供了充足的氣源。焦石壩構造是一個受北東向和南北向兩組斷裂控制形成的菱形斷背斜，南北向基底斷裂的晚期右旋活動，對抬升過程中超壓的形成至關重要。兩組斷裂與龍馬溪組底部及五峰組滑脫層共同作用，形成了立體網狀裂縫，是頁巖氣富集高產的關鍵。龍馬溪組封閉的箱狀體系，保證了氣藏的動態平衡。在龍馬溪組廣泛分布的中國南方地區，要尋找符合上述條件且目前的勘探技術能實現商業性發現的區域，應首選四川盆地東南部的一些正向構造區。

來源出版物：石油勘探與開發, 2014, 41(1): 28-36

入選年份：2015