唐建明,何建華,魏力民,李 勇,鄧虎成,李瑞雪,趙 爽

1.中國(guó)石化 西南油氣分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院,成都 610041;2.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059;3.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院,成都 610059

四川盆地頁(yè)巖氣資源豐富,盆內(nèi)及其周緣頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)與勘探開(kāi)發(fā)工作取得了顯著成果[1-6]。其中,上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組是中國(guó)最具勘探潛力的頁(yè)巖氣層位。近年來(lái),涪陵、威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧—昭通、富順—永川等區(qū)塊取得商業(yè)開(kāi)發(fā),意味著該層系實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣的規(guī)模效益開(kāi)發(fā)[7-8]。目前,四川盆地頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)逐漸從盆內(nèi)拓展到盆緣(外),氣藏壓力由高壓向常壓發(fā)展[9]。盆緣林灘場(chǎng)地區(qū)頁(yè)巖氣形成條件較好,2017年實(shí)鉆LY1井的單井最大產(chǎn)能達(dá)4.3×104m3/d,2019年實(shí)鉆LY3井獲最大日產(chǎn)氣17.19×104m3,均表明該區(qū)具有良好的勘探前景。

從盆內(nèi)到盆緣,頁(yè)巖氣保存條件差異明顯。超壓被認(rèn)為是頁(yè)巖氣長(zhǎng)期有效保存的直接證據(jù),是控制五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣富集與高產(chǎn)的關(guān)鍵因素[10-12]。研究表明,流體的超壓和保存也可作為構(gòu)造平靜期的微觀(guān)指標(biāo)[13]。川東南頁(yè)巖氣藏超壓的主要原因是保存了深埋藏時(shí)由液態(tài)烴裂解生氣形成的中高超壓[12,14],且高超壓流體可能超過(guò)靜巖壓力并誘導(dǎo)水力裂縫的形成[13],晚期強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升和剝蝕作用是造成壓力散失的主要原因[14-15]。因此,恢復(fù)地層古壓力場(chǎng)的演化有助于揭示頁(yè)巖氣成藏和逸散過(guò)程,對(duì)于頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)預(yù)測(cè)具有重要意義[16-19]。充填于裂縫內(nèi)的脈體所捕獲的流體包裹體記錄了含油氣流體活動(dòng)的古溫壓信息,并可作為盆地構(gòu)造研究的微尺度指示物[12-13]。實(shí)際上,結(jié)合包裹體和埋藏?zé)嵫莼反_定流體活動(dòng)時(shí)間被廣泛用于古壓力恢復(fù)、油氣成藏和流體活動(dòng)期次研究[15,20-21]。

盡管相關(guān)研究表明林灘場(chǎng)氣藏具備十分可觀(guān)的勘探開(kāi)發(fā)前景,甚至可能優(yōu)于同類(lèi)常壓頁(yè)巖氣藏(如彭水、丁山)[9,22-23]。丁山、彭水地區(qū)相關(guān)研究已取得較多進(jìn)展,而與之相鄰的林灘場(chǎng)氣藏缺乏研究且該區(qū)塊的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)展緩慢。因此,本文以林灘場(chǎng)地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖構(gòu)造裂縫和流體超壓裂縫脈體為研究對(duì)象,結(jié)合包裹體顯微測(cè)溫和激光拉曼分析確定含甲烷流體活動(dòng)的古溫壓信息,開(kāi)展盆地模擬恢復(fù)該區(qū)鉆井壓力演化過(guò)程并探討其影響因素及泄壓機(jī)理。研究結(jié)果有望為林灘場(chǎng)地區(qū)常壓頁(yè)巖氣的高效勘探開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

川東南主體位于齊岳山斷裂帶與華鎣山斷裂帶之間,其西北以華鎣山斷裂為界并與川中平緩褶皺帶相鄰,向東至川東高陡褶皺帶,東南以鄂湘黔斷褶帶為界(圖1)。川東南位于特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域和環(huán)太平洋構(gòu)造域的過(guò)渡帶[24],經(jīng)歷了古生代到新生代多個(gè)構(gòu)造階段,其中自晚中、新生代以來(lái)受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加,發(fā)生多期褶皺、隆升構(gòu)造運(yùn)動(dòng),形成了復(fù)合聯(lián)合構(gòu)造格架,整個(gè)構(gòu)造格架定型于喜馬拉雅晚期[25-26]。川東南在多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響下,形成了現(xiàn)今盆緣的山前帶構(gòu)造、盆內(nèi)的隔檔式褶皺等[27]。

圖1 川東南林灘場(chǎng)區(qū)域位置及下奧陶統(tǒng)龍馬溪組底界埋深

林灘場(chǎng)地區(qū)處于瀘州—赤水構(gòu)造疊加帶,位于盆緣的齊岳山構(gòu)造帶前緣,為基底逆斷層疊瓦逆沖推覆而形成的斷背斜。林灘場(chǎng)背斜為一整體呈NE向展布的長(zhǎng)軸斷背斜,東南與桑木場(chǎng)構(gòu)造之間以斷洼相隔。背斜兩冀發(fā)育逆斷層,組合成沖起構(gòu)造,兩冀地層相對(duì)較陡。背斜南、北兩個(gè)傾沒(méi)端地層相對(duì)平緩。平面上自北西向南東可分為斜坡帶、褶皺帶和沖斷剝蝕帶。低溫年代學(xué)資料揭示自中生代以來(lái)林灘場(chǎng)地區(qū)經(jīng)歷了3次熱演化事件[28]:埋深增溫階段(～80 Ma)、緩慢抬升冷卻階段(80～20 Ma)、快速隆升剝蝕階段(20 Ma至今)。

研究區(qū)目的層為五峰組—龍馬溪組龍一段的黑色富有機(jī)質(zhì)海相頁(yè)巖,為深水陸棚相沉積,地層厚度穩(wěn)定,分布在80～106 m之間。巖性以黑色碳質(zhì)筆石頁(yè)巖為主,夾少量砂質(zhì)泥巖及粉砂巖,層理發(fā)育,含較多黃鐵礦星點(diǎn)、團(tuán)塊及結(jié)核,含豐富的筆石化石。LY1和LY3井①—⑨小層平均TOC分別為2.68%和2.67%,屬于中—高含量。此外LY1和LY3井①—④號(hào)層實(shí)測(cè)含氣量均值在4 m3/t左右,顯示出良好的含氣性。

2 樣品信息及實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)LY3井五峰組—龍馬溪組巖心(①—⑧小層)進(jìn)行觀(guān)察,累計(jì)長(zhǎng)75 m,其中①小層的層間滑移縫相對(duì)發(fā)育,實(shí)驗(yàn)樣品來(lái)自①小層的水平裂縫中充填的方解石脈體(圖2)。

圖2 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井單井柱狀圖及取樣信息

普通光學(xué)觀(guān)察采用LeicaDM4500P顯微鏡。流體包裹體測(cè)溫使用THMSG600冷熱臺(tái)和冷熱控制系統(tǒng),均一溫度測(cè)定誤差±1 ℃。測(cè)溫過(guò)程中,冷熱臺(tái)的溫度變化速率控制在0.1～5 ℃/min,觀(guān)察并記錄包裹體完全均一時(shí)的溫度。采用CL8200—MK5型陰極發(fā)光儀分析成巖期次,樣品測(cè)試條件為:真空度3 Pa、束電壓11 kV、束電流250 μA。拉曼光譜分析在LabRAMHR800高分辨率拉曼光譜儀上完成,采用Nd:YAG激光器,激發(fā)波長(zhǎng)為532.06 nm,功率控制在20 mW,單次光譜采集時(shí)間為20～120 s,利用氖燈特征譜線(xiàn)對(duì)所測(cè)甲烷包裹體的拉曼散射峰位進(jìn)行校正。采用NanoFab ORION顯微鏡對(duì)研磨和氬離子拋光后的樣品進(jìn)行顯微觀(guān)察,以分析有機(jī)孔特征;實(shí)驗(yàn)溫度為24 ℃,相對(duì)濕度為35%。采用Helios 650 型雙束電鏡進(jìn)行巖心的3D掃描成像,建立孔隙三維網(wǎng)絡(luò)模型。超壓機(jī)制識(shí)別圖版則基于測(cè)井聲波速度值和密度值分析繪制。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 裂縫脈體特征

LY3井五峰組—龍馬溪組黑色頁(yè)巖層系中主要發(fā)育層間滑移縫、高角度剪切縫以及層理縫,層間滑移縫是主要裂縫類(lèi)型。由于靠近斷裂核,水平層間斷層作用導(dǎo)致頁(yè)巖整體滑脫,縫內(nèi)被方解石所充填,部分充填的方解石脈體形狀不規(guī)則,呈斷續(xù)的網(wǎng)狀,可見(jiàn)構(gòu)造角礫,脈體寬度最厚可達(dá)4 cm(圖3a-c)。五峰組以上裂縫發(fā)育程度降低,龍一段發(fā)育的層理縫部分被黃鐵礦充填,可見(jiàn)黃鐵礦與方解石共同充填于層間滑移縫中,指示其處于深水還原環(huán)境;縫面具有明顯的擦痕和階步(圖3d)。而高角度的剪切縫穿層性強(qiáng),部分末端見(jiàn)菱形對(duì)接,脈體形狀平直,寬度介于1～2 mm(圖3e)。此外,在龍一段底部發(fā)育的流體超壓縫被纖維狀方解石脈體充填,脈體沿水平展布(圖3f)。

圖3 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井頁(yè)巖巖心裂縫脈體特征

裂縫脈體的光學(xué)及陰極發(fā)光特征顯示脈體礦物主要為方解石,其次為石英(圖4)。脈體大部分區(qū)域被粗晶方解石顆粒充填,方解石多呈自形—半自形粒狀,粒徑可達(dá)1 cm,具有角礫狀構(gòu)造特征,正交偏光下雙晶紋明顯。方解石充填分兩期,粗晶方解石脈發(fā)中等強(qiáng)度橘黃色光,第二期方解石脈發(fā)暗橘黃色光。脈體中的石英在單偏光下無(wú)色,正交偏光下為十字消光且無(wú)陰極發(fā)光。少量的黏土礦物在陰極發(fā)光下發(fā)靛藍(lán)色光,而有機(jī)質(zhì)不發(fā)光。

圖4 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井五峰組頁(yè)巖脈體光學(xué)及陰極發(fā)光特征

3.2 流體包裹體特征

包裹體記錄了古流體作用壓力、溫度、鹽度等信息[29-30]。LY3井五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖裂縫中充填的方解石和石英脈體中包裹體種類(lèi)豐富,其大小不一,表現(xiàn)出明顯的非均質(zhì)性,主要發(fā)育氣相包裹體及鹽水包裹體。單相鹽水包裹體中無(wú)氣泡(圖5a),屬于亞穩(wěn)態(tài)液相包裹體且無(wú)法對(duì)其進(jìn)行均一溫度測(cè)定,一般指示較低的捕獲溫度[31-32]。均一溫度是確定包裹體類(lèi)型和密度的重要參數(shù)[21,33]。分析結(jié)果顯示,脈體中的氣—液兩相鹽水包裹體均一溫度分布范圍較廣,介于165～208 ℃,平均為186 ℃,其形成溫度可劃分為兩期(圖6a)。含甲烷的氣—液兩相包裹體和純氣相甲烷包裹體共生,表明甲烷包裹體捕獲于甲烷過(guò)飽和的不混溶流體[13,34]。在這種情況下,氣—液兩相鹽水包裹體的均一溫度值通?？纱戆w的捕獲溫度。采用BODNAR提出的鹽度—凍結(jié)溫度關(guān)系計(jì)算包裹體鹽度[35]。測(cè)試結(jié)果顯示鹽度分布介于4.17%～11.59%(wt% NaCl equiv,下同),平均為7.52%。包裹體均一溫度和鹽度投點(diǎn)圖顯示存在兩期流體活動(dòng),一期為低溫低鹽度流體,捕獲溫度為165～178℃,對(duì)應(yīng)的鹽度范圍為4.17%～8.67%,氣—液兩相鹽水包裹體呈長(zhǎng)方形、正方形或不規(guī)則多邊形等形態(tài),成群或成條帶狀分布,長(zhǎng)軸介于5～15 μm,氣相體積分?jǐn)?shù)為5%～15%,共生的甲烷包裹體則以紡錘狀、次圓狀為主,孤立分布,長(zhǎng)軸介于2～6 μm;另一期為高溫高鹽度流體,捕獲溫度為185～208 ℃,其主峰介于195～205 ℃,鹽度范圍為7.58%～11.59%(圖6b),兩相鹽水包裹體透明度不及前者,形態(tài)以橢圓狀,次圓狀、不規(guī)則的長(zhǎng)條狀為主,呈帶狀分布,長(zhǎng)軸介于3～10 μm,氣相體積分?jǐn)?shù)為6%～10%。伴生的甲烷包裹體形態(tài)以橢圓狀、不規(guī)則多邊形為主,呈帶狀分布,個(gè)體較大,長(zhǎng)軸介于5～20 μm。石英脈中的純甲烷氣相包裹體的均一溫度分布介于-97.5～-95.4 ℃,明顯低于純甲烷體系臨界溫度(-82.6℃),因而屬于高密度甲烷包裹體[36]。

圖5 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井頁(yè)巖裂縫脈體中流體包裹體的巖相學(xué)特征

圖6 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井流體包裹體均一溫度和鹽度測(cè)試結(jié)果

3.3 甲烷包裹體捕獲壓力

流體包裹體拉曼光譜譜峰形態(tài)和強(qiáng)度被用來(lái)定性、定量分析包裹體成分。選取方解石脈中形態(tài)完整且輪廓清晰的氣液兩相鹽水包裹體和共生的純氣相包裹體進(jìn)行拉曼光譜測(cè)試。在兩種包裹體中均檢測(cè)到明顯的甲烷C-H對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰(ν1)(圖7)。實(shí)測(cè)的ν1(CH4)峰位見(jiàn)表1。ν1(CH4)峰位用于計(jì)算甲烷壓力或密度。本文純甲烷單相包裹體的密度介于0.245～0.283 g/cm3(表1)。

表1 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)甲烷包裹體捕獲壓力計(jì)算結(jié)果

圖7 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井方解石脈體中典型包裹體拉曼光譜圖

利用流體包裹體分析數(shù)據(jù)重建沉積盆地地層壓力演化過(guò)程是研究古油氣藏壓力場(chǎng)的重要手段。以共生氣液兩相包裹體的均一溫度為捕獲溫度,在確定純甲烷包裹體的密度的基礎(chǔ)上,依據(jù)DUAN等[37]建立的純甲烷體系的狀態(tài)方程,將純甲烷包裹體密度沿等容線(xiàn)外推到捕獲溫度即可獲得捕獲壓力。結(jié)果顯示,甲烷過(guò)飽和流體的作用壓力介于80.8～119.8 MPa(表1)。

3.4 有機(jī)孔孔隙結(jié)構(gòu)特征

五峰組—龍馬溪組底部有機(jī)孔發(fā)育,形態(tài)以扁平橢圓狀、線(xiàn)狀或不規(guī)則角狀為主,少部分橢圓狀或線(xiàn)狀有機(jī)孔長(zhǎng)軸介于1～2 μm(圖8)。有機(jī)孔之間的相互結(jié)合增加了孔徑,同時(shí)也增加了孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。此外,部分孔隙的連接處呈閉合狀態(tài),顯示遭受了壓實(shí)影響(圖8b,c)。聚焦離子束掃描電鏡分析結(jié)果顯示LY3井五峰組—龍馬溪組底部孔隙度介于1.06%～2.87%,有機(jī)質(zhì)內(nèi)孔隙度介于3.72%～9.01%,孔隙度連通率為43.7%～74.9%(表2),有機(jī)孔孔徑主要分布于10～30 nm(圖9)。

表2 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井聚焦離子束掃描電鏡提取的孔隙參數(shù)

圖8 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井五峰組—龍馬溪組一段頁(yè)巖有機(jī)孔形態(tài)掃描電鏡照片

圖9 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井有機(jī)質(zhì)孔徑分布

4 討論

4.1 包裹體捕獲時(shí)間

裂縫脈體形成與封閉時(shí)期及其古溫壓是分析氣藏壓力演化的重要參數(shù),包裹體捕獲溫度被廣泛用于確定油氣運(yùn)移、成藏的時(shí)間和深度[38]。本文通過(guò)BasinMod模擬恢復(fù)了LY3井埋藏史、熱演化史及生烴史。模擬結(jié)果顯示,五峰組—龍馬溪組在早三疊世Ro達(dá)到0.5%～0.7%時(shí)開(kāi)始生烴,進(jìn)入初始生烴階段;晚三疊世Ro達(dá)到0.7%～1.3%,進(jìn)入液態(tài)生烴高峰期;晚侏羅世Ro達(dá)到1.3%～2.0%,進(jìn)入高成熟階段,生成大量濕氣及油裂解氣;侏羅紀(jì)末期Ro大于2.0%,進(jìn)入過(guò)成熟階段,為干氣生成期;研究區(qū)在晚白堊世發(fā)生抬升剝蝕,埋深增溫及生烴作用停止(圖10)。通過(guò)埋藏史、熱演化史與包裹體均一溫度分布的匹配可大致確定包裹體捕獲時(shí)間及深度。然而,在埋藏史圖中,同一地層溫度可能對(duì)應(yīng)不同流體作用時(shí)間。因此,僅依據(jù)均一溫度的約束難以獲得準(zhǔn)確的流體捕獲時(shí)間。林灘場(chǎng)包裹體中的碳?xì)浠衔飪H有甲烷,表明高壓的含甲烷流體包裹體被捕獲時(shí)原油已裂解完成[13],這種高壓流體很難在強(qiáng)烈的擠壓條件下保存[13,39]。因此,脈體中捕獲的第一期包裹體應(yīng)在最大埋深前被捕獲,其均一溫度介于178～205 ℃,對(duì)應(yīng)時(shí)間為131～118 Ma;第二期鹽水包裹體均一溫度為150～175 ℃,捕獲壓力明顯下降,因而最可能形成于晚白堊世以來(lái)的強(qiáng)烈擠壓抬升期,對(duì)應(yīng)時(shí)間為25～18 Ma(圖10)。高壓流體導(dǎo)致頁(yè)巖的拉伸破裂和垂直擴(kuò)張形成初期的水力裂縫[13,40],脈體形成過(guò)程中捕獲了高溫壓的含甲烷流體。第二期包裹體具較低的鹽度特征,同時(shí)產(chǎn)自同一脈體中的包裹體的均一溫度具有分區(qū)性,表明后期的擠壓抬升又使被封閉的裂縫再次開(kāi)啟并接受后續(xù)的流體充注,因而捕獲了較低溫壓的含甲烷流體。

圖10 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井五峰組—龍馬溪組埋藏?zé)嵫莼?/p>

4.2 頁(yè)巖氣藏超壓成因及壓力演化

地層超壓成因一般分為不均衡壓實(shí)和流體體積膨脹[41]。不均衡壓實(shí)作用是指地層中孔隙流體未能及時(shí)排出或排出受阻,孔隙內(nèi)部流體聚集超壓,要求極為嚴(yán)格的保存環(huán)境[42]。流體膨脹機(jī)制包括黏土礦物脫水、生烴過(guò)程及原油裂解等。目前超壓頁(yè)巖中的聲波和密度交會(huì)圖常被用來(lái)區(qū)分不同超壓機(jī)制[14,43-44]。由不均衡壓實(shí)產(chǎn)生的超壓,其密度、聲波速度及孔隙度與正常壓實(shí)曲線(xiàn)基本一致。由流體膨脹產(chǎn)生的超壓會(huì)使聲波速度變低(流體壓力垂向上的地層有效應(yīng)力),但密度變化卻很小(圖11a)。LY3井五峰組①小層及龍一段②小層部分?jǐn)?shù)據(jù)處于不均衡壓實(shí)區(qū)域,同時(shí)部分?jǐn)?shù)據(jù)聲波速度變低且密度變化較小。龍一段③、④、⑤小層的數(shù)據(jù)分布也符合流體膨脹機(jī)制的趨勢(shì)(圖11b)。林灘場(chǎng)地區(qū)抬升前處于穩(wěn)定的埋深增溫階段,具備良好的封閉條件?，F(xiàn)今五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣賦存空間以有機(jī)孔為主,不均衡壓實(shí)作用對(duì)孔隙流體壓力影響較小[14]。因此,本文推測(cè)LY3井五峰組—龍馬溪組的超壓與不均衡壓實(shí)以及生烴作用相關(guān),其中生烴超壓起主導(dǎo)作用。

圖11 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井密度與聲波速度交會(huì)圖

依據(jù)包裹體捕獲時(shí)間和壓力對(duì)LY3井壓力演化史進(jìn)行約束(圖12a)。結(jié)果表明LY3井壓力演化存在4個(gè)階段。第一階段,受晚加里東期—海西期抬升剝蝕影響,并未形成不均衡壓實(shí)導(dǎo)致的超壓;第二階段,印支早期—燕山中期,此時(shí)處于生油階段,同時(shí)地層快速埋深,當(dāng)剩余油指數(shù)(烴源巖孔隙中剩余油與總油的比值)小于0.75時(shí),烴源巖并不能產(chǎn)生超壓,并且生油階段通常只能形成微弱的超壓[45-47],因此,我們推測(cè)這一階段主要受生油以及不均衡壓實(shí)影響地層形成微超壓;第三階段,燕山晚期—喜馬拉雅早期處于高成熟到過(guò)成熟階段,干酪根裂解生氣和原油裂解導(dǎo)致流體膨脹是超壓的主要形成期;第四階段,喜馬拉雅中—晚期,受構(gòu)造擠壓抬升影響,地層溫度下降和開(kāi)啟性裂縫的形成導(dǎo)致頁(yè)巖氣逸散,降低了地層壓力。假設(shè)頁(yè)巖氣未發(fā)生逸散(～80 Ma),計(jì)算得到的初始?jí)毫皦毫ο禂?shù)分別為140.67 MPa和2.05,對(duì)應(yīng)的純甲烷流體的密度為0.287 g/cm3。若忽略孔隙回彈影響[14,19],基于純甲烷體系狀態(tài)方程計(jì)算地層壓力可用于揭示頁(yè)巖氣逸散對(duì)地層壓力的影響規(guī)律(圖10b)。結(jié)果表明,盡管地層溫度下降會(huì)導(dǎo)致孔隙流體壓力下降,但地層壓力系數(shù)因上覆負(fù)載降低反而增加,計(jì)算得到現(xiàn)今理想地層壓力達(dá)100.31 MPa,地層壓力系數(shù)為2.39。而實(shí)際受頁(yè)巖氣逸散導(dǎo)致泄壓54.21 MPa,損失壓力54%,致使現(xiàn)今地層壓力為常壓(壓力系數(shù)為1.1)。

圖12 川東南林灘場(chǎng)地區(qū)LY3井壓力演化

通過(guò)壓力演化分析認(rèn)為,晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特別是喜馬拉雅晚期的快速抬升是造成林灘場(chǎng)地區(qū)氣藏逸散和泄壓的根本原因。五峰組—龍馬溪組底部的層間滑移裂縫是頁(yè)巖氣逸散的直接通道,充填的脈體中捕獲的包裹體記錄了這一過(guò)程。在快速抬升作用下(抬升剝蝕速率為85 m/Ma),早期已封閉的裂縫再次開(kāi)啟引發(fā)頁(yè)巖氣順層逸散,甲烷包裹體捕獲壓力介于80.78～92.09 MPa,對(duì)應(yīng)壓力系數(shù)介于1.37～1.49,屬于弱超壓。這一期純氣相甲烷包裹體數(shù)量較第一期少也指示頁(yè)巖氣已發(fā)生大量逸散。對(duì)比DY1、DY3、PY1等常壓井,LY3井最大日產(chǎn)氣量高達(dá)17.19×104m3。分析其原因:一方面,研究區(qū)構(gòu)造抬升時(shí)間晚,延長(zhǎng)了氣藏的形成和保存時(shí)間;另一方面,裂縫主要集中形成于五峰組—龍一段底部(①小層),上部小層(②—③小層)受滑脫構(gòu)造帶影響小,且高角度穿層剪切縫和層間滑移縫發(fā)育規(guī)模低,有利于頁(yè)巖氣的保存。

五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖以有機(jī)孔隙為主,盆內(nèi)超壓地區(qū)的有機(jī)孔表現(xiàn)為高圓度,孔徑大且有機(jī)孔形態(tài)具備較好的均一性[1]。盆內(nèi)JY1井其孔隙度在3.35%～4.86%,有機(jī)質(zhì)內(nèi)孔隙度介于11.04%～15.43%,連通孔隙占比介于69.13%～94.94%[48-49]。對(duì)比而言,JY1井的孔隙參數(shù)是LY3井的1～2倍(表2)。超壓對(duì)壓實(shí)的緩解利于有機(jī)孔形態(tài)與頁(yè)巖物性的保持[1],晚期的強(qiáng)泄壓導(dǎo)致研究區(qū)孔隙壓力難以抵消上覆巖層影響,使已形成的孔隙圓度變差,孔徑變小,連通性降低(圖8),儲(chǔ)層質(zhì)量變差。

5 結(jié)論

(1)林灘場(chǎng)地區(qū)五峰組—龍馬溪組黑色頁(yè)巖層系底部裂縫中的脈體可分為兩期:第一期形成于沉降埋深階段,對(duì)應(yīng)時(shí)間介于131～118 Ma,形成溫度介于178～205 ℃;第二期形成于構(gòu)造抬升階段,對(duì)應(yīng)時(shí)間介于25～18 Ma,形成溫度介于150～175 ℃,且捕獲的兩相鹽水包裹體鹽度較低。

(2)林灘場(chǎng)地區(qū)超壓主要來(lái)源于生烴作用。LY3井壓力演化存在4個(gè)階段:第一階段(加里東期—海西期)為常壓;第二階段(印支早期—燕山中期)為微超壓—常壓,由生油和不均衡壓實(shí)形成;第三階段(燕山晚期—喜馬拉雅早期)主要由生氣或油裂解氣形成高超壓氣藏,地層壓力系數(shù)最高達(dá)2.05;第四階段(喜馬拉雅中—晚期)為泄壓階段,主要由頁(yè)巖氣逸散導(dǎo)致泄壓54%。

(3)喜馬拉雅晚期的快速抬升是造成林灘場(chǎng)地區(qū)氣藏逸散和泄壓的根本原因。含甲烷包裹體分析結(jié)果顯示,泄壓后氣藏壓力介于80.78～92.09 MPa,壓力系數(shù)介于1.37～1.49。晚期構(gòu)造擠壓使已形成的裂縫再次開(kāi)啟,同形成的滑脫構(gòu)造帶共同引發(fā)頁(yè)巖氣的大量逸散,但氣藏較長(zhǎng)的形成和保存時(shí)間使得林灘場(chǎng)地區(qū)仍然具備較好的勘探潛力。

致謝:在成文過(guò)程中,得到了匿名審稿人對(duì)本文提出的富有建設(shè)性的意見(jiàn),在此致以衷心感謝!

利益沖突聲明/Conflict of Interests

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者貢獻(xiàn)/Authors’ Contributions

唐建明參與研究設(shè)計(jì)和論文審核;何建華參與論文寫(xiě)作和修改;魏力民和鄧虎成參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);李勇、李瑞雪和趙爽完成實(shí)驗(yàn)操作。所有作者均閱讀并同意最終稿件的提交。

The study was designed and examined by TANG Jianming. The manuscript was drafted and revised by HE Jianhua. The experiments were designed by WEI Liming and DENG Hucheng. The experimental operation was completed by LI Yong, LI Ruixue and ZHAO Shuang.All the authors have read the last version of paper and consented for submission.