謝 丹 韓書勇 周偉韜 袁 玥 任街平 賀洪強(qiáng)

（1.中國石化西南石油工程有限公司臨盤鉆井分公司，山東 德州 253000；2.中國石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川 德陽 618000；3.中國石化西南油氣分公司川西采氣廠，四川 德陽 618000）

0 引言

近幾年，前人對頁巖氣保存條件的影響因素做了較多研究，普遍認(rèn)為影響頁巖氣保存條件的因素主要包括物質(zhì)基礎(chǔ)、構(gòu)造作用、頂、底板封蓋能力、地層水條件、天然氣組分和壓力等［1-4］。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，對川西南井研—犍為地區(qū)筇竹寺組頁巖氣保存條件的影響因素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，對該區(qū)頁巖氣保存條件造成影響的主要因素為構(gòu)造斷裂特征，頂、底板的封堵能力與地層壓力等3個方面。其中，斷裂作用對頁巖氣保存條件的影響存在雙面性，大型斷裂對頁巖氣保存條件有一定的破壞作用，小型斷裂則可能對頁巖氣保存條件不造成影響；含氣頁巖層頂、底板應(yīng)為相對致密、物性較差，具有封蓋能力的油氣蓋層，從而能夠保證頁巖層中的高壓氣體不至于散失［5-6］；而地層壓力在海相頁巖氣的勘探開發(fā)中具有重要的作用，是判斷頁巖氣層保存條件好壞、含氣量豐富程度的直接參數(shù)。

1 斷裂作用

四川盆地是由多條深斷裂構(gòu)成的構(gòu)造沉積盆地，這些深斷裂一般為基底斷裂和地殼斷裂，具有縱向切割深、規(guī)模大、延伸遠(yuǎn)等特點，整個四川盆地形成過程中，不同時期發(fā)育起來的深斷裂對盆地構(gòu)造格局的控制十分明顯，不僅控制著盆地的邊框，而且對盆地在不同歷史時期的區(qū)域性巖相變化、構(gòu)造線分布和盆地構(gòu)造區(qū)劃分等都有著重要的控制作用［7-8］。

熱成因型頁巖氣的主要運移通道是微裂縫，微裂縫對熱成因型頁巖氣藏起改善滲濾條件的作用，而斷層及宏觀裂縫對熱成因型頁巖氣藏起破環(huán)作用，強(qiáng)烈的構(gòu)造作用不利于熱成因型頁巖氣藏的保存［9］。利用筆者的前期研究成果，對研究區(qū)筇竹寺組頁巖氣成因類型進(jìn)行判別（圖1），研究區(qū)筇竹寺組頁巖氣藏主要為熱成因型［10］，因此，研究區(qū)頁巖氣藏的保存條件同斷裂系統(tǒng)有密切的關(guān)系，其中，微裂縫對研究區(qū)頁巖氣藏起改善作用，而斷層及宏觀裂縫對研究區(qū)頁巖氣藏起破壞作用。

研究區(qū)遠(yuǎn)離褶皺沖斷帶，褶皺變形強(qiáng)度較弱，斷層規(guī)模小、相對不發(fā)育，未破壞頁巖氣的保存，并且斷層、裂縫系統(tǒng)對儲集條件有一定的改善作用。筇竹寺組地層發(fā)育多條斷裂，且斷裂主要以逆斷層為主，斷層控制的破裂帶較為有限，由于頁巖具有良好的自封性，因此，斷層對寒武系笻竹寺組頁巖氣的保存破壞作用不明顯。研究區(qū)發(fā)育的斷裂延伸長度多為3～5 km，僅少數(shù)為7～13 km，垂直斷距一般小于120 m，主要發(fā)育在三疊紀(jì)—震旦紀(jì)之間（表1），多數(shù)分布于研究區(qū)南部構(gòu)造主體部位，發(fā)育的典型斷層有f6斷層、f8斷層、f9斷層、f10斷層、f13斷層和f14斷層。研究區(qū)典型斷層均具有規(guī)模小的特點，未對頁巖氣的保存產(chǎn)生影響。

圖1 川西南地區(qū)筇竹寺組天然氣δ13C1與δ13C2-1關(guān)系圖

2 頂、底板條件

對頂、底板條件的研究是頁巖氣藏不同于常規(guī)氣藏之處，頁巖氣層的頂板相當(dāng)于直接蓋層，上覆于含氣頁巖層，底板為含氣頁巖下伏巖層，良好的頂、底板可以形成封閉系統(tǒng)，完好地封存頁巖氣，頂?shù)装搴穸取⑽镄赃B續(xù)性是影響頁巖氣保存條件的關(guān)鍵因素［11］。

在單井上，通過對金頁1井儲層物性的分析（圖2），將筇竹寺組頁巖分為4個小層，分別為1號小層（3 287.0～3 302.0 m）、2號小層（3 302.0～3 352.0 m）、3號小層（3 397.0～3 402.0 m）、4號小層（3 560.0～3 566.0 m）。其中，1號小層、2號小層頁巖頂、底板發(fā)育完全，頂、底板均為深灰?guī)r、泥頁巖及灰質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖，頂板厚度為104 m，底板厚度為45 m，且孔隙度、滲透率均比1號、2號小層頁巖差，也就是說頂、底板物性較1號小層、2號小層頁巖物性差。3號小層頁巖頂、底板發(fā)育完全，其中，頂板主要為粉砂質(zhì)泥頁巖，厚度為45 m，頂、底板孔隙度、滲透率都較3號小層頁巖差，且層理縫欠發(fā)育。4號小層頁巖頂、底板發(fā)育完全，頂板厚度為157.5 m，底板厚度為75.5 m，且頂、底板孔隙度、滲透率均比4號小層頁巖差。因此對于4套小層含氣頁巖來說，含氣頁巖頂?shù)装灏l(fā)育完整，巖性致密，具有較好的屏蔽作用，對頁巖氣起到了良好的保存效果。

表1 研究區(qū)三疊系須家河組—震旦系主要斷層要素統(tǒng)計表

3 地層壓力

頁巖的吸附能力主要受有機(jī)碳含量和地層壓力的影響［12］。吸附氣量與有機(jī)碳含量和地層壓力均存在正相關(guān)關(guān)系，頁巖中的有機(jī)碳含量越高，地層壓力越大，其吸附能力越強(qiáng)，吸附氣含量則越高［13-15］，大斷裂較為發(fā)育的地區(qū)地層壓力下降明顯，吸附氣含量較低，為保存條件較差的地區(qū)，反之較好。因此，可以利用地震方法對地層壓力進(jìn)行預(yù)測，得到頁巖層地層壓力的變化，確定頁巖層是否為高壓力地層體，從而對頁巖氣保存條件進(jìn)行評價。

地層壓力預(yù)測方法大致可分為圖解法和公式計算法兩大類［16-18］。其中，圖解法的優(yōu)點是直觀、簡便，但需要較多的鉆井信息，在研究區(qū)這種鉆井較少的區(qū)域不適用。公式法根據(jù)適用地區(qū)的不同，又可細(xì)分為壓力平衡方程法、Eaton法、Fillipone法與劉震法。本次研究主要利用Fillipone法對研究區(qū)地層壓力進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測所得研究區(qū)地層壓力與鉆井所得實測地層壓力進(jìn)行比較（表2），比較結(jié)果表明本預(yù)測所獲得的地層壓力精確度較高，與實測地層壓力值的相對誤差均小于10%，充分說明在該地區(qū)應(yīng)用此方法進(jìn)行壓力預(yù)測是可行的。

圖2 研究區(qū)筇竹寺組金頁1井頁巖頂、底板地層圖

表2 預(yù)測地層壓力與實測地層壓力統(tǒng)計對比表

研究區(qū)筇竹寺組地層壓力在48～54 MPa，據(jù)前人研究可知，具有良好保存條件的優(yōu)質(zhì)頁巖氣藏地層壓力一般在45～55 MPa［19］，因此，從地層壓力上講，研究區(qū)頁巖氣藏保存條件較好。

4 結(jié)論

通過對研究區(qū)筇竹寺組頁巖氣保存條件關(guān)鍵參數(shù)，即斷層條件、頂、底板條件、地層壓力進(jìn)行研究可知，研究區(qū)斷層不發(fā)育，遠(yuǎn)離褶皺沖斷帶，褶皺變形強(qiáng)度較弱，斷層規(guī)模小，未破壞頁巖氣的保存；頂、底板均發(fā)育完全且物性較差，對頁巖氣起到了良好的保存效果；利用公式法中的Fillipone法預(yù)測得到研究區(qū)頁巖地層壓力在48～54 MPa，據(jù)前人研究可知，具有良好保存條件的優(yōu)質(zhì)頁巖氣藏的地層壓力應(yīng)在45～55 MPa，因此，從地層壓力上講，研究區(qū)頁巖氣藏保存條件較好；最終，認(rèn)為研究區(qū)頁巖氣保存條件整體較好，對形成頁巖氣藏較為有利。

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