四川盆地焦石壩頁(yè)巖氣田形成與富集高產(chǎn)模式

郭彤樓，張漢榮

摘要：目的：中國(guó)南方地區(qū)五峰組—龍馬溪組巖層與美國(guó)頁(yè)巖層系具有相似的基礎(chǔ)地質(zhì)條件，近年來(lái)針對(duì)四川盆地及周緣地區(qū)志留系龍馬溪組沉積相、儲(chǔ)集層、保存條件、頁(yè)巖氣富集因素等方面開(kāi)展了大量研究，但勘探成效不一。由于過(guò)分強(qiáng)調(diào)與美國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)條件的相似性和頁(yè)巖氣成藏的特殊性，而忽略了頁(yè)巖氣與常規(guī)氣成藏的共性。對(duì)于多期構(gòu)造演化與長(zhǎng)期隆升剝蝕背景下的中國(guó)南方頁(yè)巖層系，構(gòu)造與保存條件是頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)的首要條件，也是與美國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)條件的最大差異。因此頁(yè)巖氣富集關(guān)鍵因素研究就成為在中國(guó)南方尋找商業(yè)性頁(yè)巖氣富集區(qū)的重要課題。以四川盆地東南緣焦石壩構(gòu)造龍馬溪組頁(yè)巖氣田及鄰區(qū)為例，探討復(fù)雜構(gòu)造區(qū)、高演化程度頁(yè)巖層系成藏富集的關(guān)鍵控制因素。方法：首先利用區(qū)域地震大剖面開(kāi)展焦石壩及周緣區(qū)域構(gòu)造研究，明確焦石壩構(gòu)造形成的區(qū)域地質(zhì)背景，應(yīng)用焦石壩構(gòu)造地震剖面分析其構(gòu)造樣式，及其與盆地邊界大斷裂的關(guān)系；其次分析鉆井過(guò)程中油氣顯示、鉆井液漏失與地層巖性、地球化學(xué)指標(biāo)關(guān)系，結(jié)合巖心、常規(guī)巖石薄片觀察、全巖X衍射分析、現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)定等，研究主要頁(yè)巖層系含氣性各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系；最后根據(jù)區(qū)域應(yīng)力環(huán)境、包裹體測(cè)溫和烷烴碳同位素等資料，分析盆地內(nèi)外影響頁(yè)巖氣富集的因素。結(jié)果：焦石壩構(gòu)造為一個(gè)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(gòu)造主體傾角平緩，一般小于5°。區(qū)域地層分布研究發(fā)現(xiàn)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(nèi)侏羅系分布區(qū)，向南至盆地外寒武系分布區(qū)，共存在3個(gè)連續(xù)分布的菱形地塊。結(jié)合地層錯(cuò)斷特征，判斷控制焦石壩構(gòu)造南北向斷層具有右旋走滑性質(zhì)。巖心發(fā)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(jiàn)層間滑脫形成的擦痕、鏡面。與國(guó)外頁(yè)巖氣、四川盆地石炭系和震旦系常規(guī)氣藏類(lèi)比，焦石壩頁(yè)巖氣存在烷烴碳同位素倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。高演化程度的泥頁(yè)巖本身自成一體的封閉體系是烷烴碳同位素倒轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的次要因素。結(jié)合流體包裹體資料和烷烴碳同位素特征，提出頁(yè)巖氣層內(nèi)存在流體交換。結(jié)論：焦石壩構(gòu)造已完鉆多口井，測(cè)試均獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，表明焦石壩背斜主體是一個(gè)頁(yè)巖氣高產(chǎn)富集區(qū)，揭示高演化程度、復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的頁(yè)巖氣富集成藏有別于美國(guó)頁(yè)巖氣。由于龍馬溪組、五峰組沉積穩(wěn)定，在深水陸棚范圍內(nèi)，頁(yè)巖厚度、TOC、脆性礦物含量等差別不大，因此，高演化程度、復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的頁(yè)巖氣聚集，與常規(guī)氣藏一樣，需要有利的構(gòu)造類(lèi)型和保存條件。焦石壩頁(yè)巖氣高產(chǎn)富集模式為“階梯運(yùn)移、背斜匯聚、斷-滑控縫、箱狀成藏”。大面積分布的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層系為頁(yè)巖氣階梯式運(yùn)移、背斜（正向構(gòu)造）匯聚提供了充足的氣源。焦石壩構(gòu)造是一個(gè)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(dòng)，對(duì)抬升過(guò)程中超壓的形成至關(guān)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(wǎng)狀裂縫，是頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)的關(guān)鍵。龍馬溪組封閉的箱狀體系，保證了氣藏的動(dòng)態(tài)平衡。在龍馬溪組廣泛分布的中國(guó)南方地區(qū)，要尋找符合上述條件且目前的勘探技術(shù)能實(shí)現(xiàn)商業(yè)性發(fā)現(xiàn)的區(qū)域，應(yīng)首選四川盆地東南部的一些正向構(gòu)造區(qū)。

來(lái)源出版物：石油勘探與開(kāi)發(fā), 2014, 41(1): 28-36

入選年份：2015