川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气成藏条件.pdf
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1、第 36 卷 第 2 期2024 年 3 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.36 No.2Mar.2024包汉勇等:川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气成藏条件收稿日期:2023-10-09;修回日期:2023-11-09;网络发表日期:2024-01-05基金项目:中国石油化工股份有限公司科研项目“渝东鄂西地区下组合常规天然气勘探潜力评价”(编号:P22077)资助。第一作者:包汉勇(1981),男,博士,研究员,主要从事油气勘探开发综合研究工作。地址:(430223)湖北省武汉市东湖高新区大学园路18 号勘探开发研究院。Email:。通信作者:陈凡卓(1996
2、),男,中国石油大学地球科学学院在读硕士研究生,研究方向为地质资源与地质工程专业。Email:fanzhuo96out-。文章编号:1673-8926(2024)02-0043-09DOI:10.12108/yxyqc.20240205引用:包汉勇,刘皓天,陈绵琨,等.川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气成藏条件 J.岩性油气藏,2024,36(2):43-51.Cite:BAO Hanyong,LIU Haotian,CHEN Miankun,et al.Accumulation conditions of natural gas of Cambrian Xixiangchi Groupi
3、n high-steep structural zones,eastern Sichuan Basin J.Lithologic Reservoirs,2024,36(2):43-51.川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气成藏条件包汉勇1,刘皓天1,陈绵琨1,盛贤才1,秦军1,陈洁1,陈凡卓2(1.中国石化江汉油田分公司 勘探开发研究院,武汉 430223;2.中国石油大学(北京)地球科学学院,北京 102249)摘要:利用岩心、测井与地震资料,采用地震解释、平衡剖面以及包裹体检测等技术,恢复了川东地区高陡构造带的构造演化史,并对平桥、建南、梓里场构造的天然气来源、运聚与保存条件进行了分析。
4、研究结果表明:川东地区平桥断背斜圈闭东翼的单条逆断层使得下盘的龙马溪组烃源岩与上盘的洗象池群储层发生了侧向对接,天然气可穿过断裂带向上盘储层运移,具备较好的输导条件,且圈闭盖层未受到断裂作用破坏,保存条件良好,有利于天然气的聚集成藏。建南断背斜圈闭翼部的多条平行的逆断层虽然实现了部分源-储对接,但是多条断层组合降低了其侧向输导能力,天然气未能大规模聚集。梓里场断背斜圈闭的源-储配置与输导条件优良,但盖层的封盖能力较差,大多被断层破坏,钻探显示储层为水层。川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气聚集成藏的主控因素包括:断层或断层组合控制下的源-储配置、侧向输导条件以及盖层的封盖能力。关键词:源-储
5、配置;侧向输导条件;封盖能力;洗象池群;寒武系;平桥;建南;梓里场;高陡构造带;川东地区中图分类号:TE122.2;P618.13文献标志码:AAccumulation conditions of natural gas of Cambrian Xixiangchi Groupin high-steep structural zones,eastern Sichuan BasinBAO Hanyong1,LIU Haotian1,CHEN Miankun1,SHENG Xiancai1,QIN Jun1,CHEN Jie1,CHEN Fanzhuo2(1.Research Institute
6、of Exploration and Development,Jianghan Oilfield Company,Sinopec,Wuhan 430223,China;2.College of Geosciences,China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249,China)Abstract:Baased on cores,well-log and seismic data,combined with seismic interpretation,balanced cross-section and inclusion detect
7、ion techniques,the structural evolution history of the high-steep structural zones ineastern Sichuan Basin was restored,and the natural gas sources,migration,accumulation and preservation conditions in Pingqiao,Jiannan and Zilichang structures were analyzed.The results show that:(1)Single reversefau
8、lt on the eastern flank of Pingqiao faulted anticlinal trap in eastern Sichuan Basin caused a lateral conjunctionbetween Longmaxi source rocks on the footwall and Xixiangchi reservoir on the hanging wall,which enables themigration of gas through the fault zone to the reservoir on the hanging wall an
9、d,with good transport conditions.The cap rocks of the trap are not damaged by faulting,and the preservation conditions are good,which is condu44岩性油气藏第 36 卷第 2 期cive to gas accumulation.(2)Although multiple parallel reverse faults in the flank of Jiannan faulted anticlinaltrap result in source-reserv
10、oir conjunction,the combination of multiple faults reduces the gas lateral migrationability,causing natural gas to fail to accumulate on a large scale.(3)The Zilichang faulted anticlinal trap hasgood source-reservoir assemblages and transport conditions,but the sealing ability of the cap rocks is po
11、or,mostly reduced by faults.Drilling indicates that the reservoir is water-bearing.(4)The main controlling factorsfor the natural gas accumulation of Cambrian Xixiangchi Group in the high-steep structural zones of eastern SichuanBasin are source-reservoir assemblages controlled by fault or fault com
12、bination,lateral transport conditions,andthe sealing ability of of cap rocks.Key words:source-reservoir assemblage;lateral transport condition;sealing ability;Xixiangchi Group;Cambrian;Pingqiao;Jiannan;Zilichang;high-steep structural zone;eastern Sichuan Basin0引言近年来,在四川盆地川东地区以上寒武统洗象池群为勘探目的层钻探了12口探井,
13、钻探成果显示,川东地区古生界主要发育上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组泥页岩与寒武系筇竹寺组页岩2套优质烃源岩1-2。由于被高台组膏盐岩层封盖,筇竹寺组烃源岩难以向洗象池群储层供烃,而五峰组龙马溪组烃源岩沉积时间晚于洗象池群储层,在正常的地层叠置样式中无法为下伏储层供烃3;洗象池群储层岩性主要为砂屑白云岩与细中晶白云岩,经取样测试孔隙度平均为 3.1%,渗透率大多小于 0.1 mD4,因此,川东地区洗象池群气藏缺乏有利的原始生储配置与储集空间。然而川东地区经历多期次构造活动,形成高度变形的滑脱褶皱,可能形成次生的“源-储配置”;此外,多期次的构造活动使储层中普遍发育构造裂缝,有效改善了储层物性,形
14、成裂缝-孔隙型储层5,因此川东地区寒武系洗象池群具有成藏的客观条件。基于此提出了“源-储对接侧向供烃”的成藏模式3:断穿志留系烃源岩的逆冲断层可带动断层上盘的洗象池群储层向上逆冲与断层下盘的五峰组龙马溪组烃源岩侧向对接,为天然气侧向运移提供输导条件;洗象池群储层上覆奥陶系致密泥岩层可作为直接盖层;下三叠统膏盐岩层在未被断层断穿的情况下可作为间接盖层。平桥1井洗象池群天然气的成功勘探,证实了川东地区洗象池群气藏具有一定的勘探潜力,但由于多期次构造运动形成了复杂构造样式,难以认识其天然气富集规律:梓里场区块和建南区块与平桥区块同属于川东高陡构造带,具有相似的构造条件,但仅有位于平桥区块的平桥1井洗
15、象池群测试获得工业气流1。勘探现状表明,川东地区洗象池群天然气的富集不止是由“源储侧向对接”构造条件所控制的。为明确川东地区洗象池群天然气勘探潜力,探明天然气动态成藏过程与主控因素,利用岩心、测井与地震资料,采用地震解释、平衡剖面以及包裹体检测等技术,比较平桥、建南、梓里场构造的成藏条件差异,分别分析平桥1井的成功原因以及建深1井与太和1井的失利原因,阐明川东地区寒武系洗象池群天然气成藏的主控因素,以期为该区天然气勘探开发提供依据。1地质概况四川盆地川东高陡构造带向西以华蓥山断裂为界与川中褶皱带相隔,向东以齐岳山断裂为界与湘鄂西褶皱带相隔,区内发育高陡背斜,走向以NE向为主。川东高陡构造带以大
16、池干构造为界可分为南东与北西 2 段,北西段发育典型川东隔挡式褶皱,南东段为川东构造应力过渡带,齐岳山断裂带以东的湘鄂西褶皱带则发育隔槽式褶皱。研究区平桥、梓里场与建南区块均位于川东构造应力过渡带(图 1)。川东地区经历了多期构造演化阶段,可分为加里东海西期、印支早燕山期、晚燕山早喜山期以及晚喜山期 4 个阶段6-8。何龙9等研究表明,川东地区的构造裂缝形成时期主要集中在晚燕山早喜山期与晚喜山期 2 个阶段。在加里东海西期与印支期川东地区发育了部分基底断裂与一些受基底断裂控制的以NE走向为主的褶皱;早燕山期受华南板块推覆作用产生的自南东向北西的挤压应力经过雪峰山传递至川东地区,根据以往通过磷灰
17、石裂变径迹定年的研究,建南区块在 136 Ma开始形成褶皱10-12;晚燕山期挤压应力传递至川东隔挡式褶皱带,由于逆冲推覆作用存在强弱差别,川东地区呈现不同的构造形变特征13-15(图 2),这一时期是川东构造应力过渡带构造样式形成的主要时期;早喜山期由印度板块碰撞影响产生近东西包汉勇等:川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气成藏条件2024 年45图 1川东地区构造(a)与平桥 1 井寒武系洗象池群岩性地层综合柱状图(b)Fig.1Structural map of eastern Sichuan Basin(a)and stratigraphic column of Cambrian Xi
18、xiangchiGroup of well Pingqiao 1(b)图 2川东地区区域构造剖面图11,14-15Fig.2Profile of regional tectonics in eastern Sichuan Basin向的水平挤压作用,使不同时期形成的构造复合与叠加并区域性缓慢抬升,这一时期的构造活动相对稳定,使川东地区构造样式定型;晚喜山期由于受太平洋板块俯冲以及印度板块碰撞的双重影响,四川盆地受以整体区域性抬升为主的构造作用,使晚燕山期形成的褶皱隆起幅度增大,局部地区发育走滑断层16。川东地区纵向上发育 3 套塑性滑脱层,自下而上分别为寒武系膏盐岩滑脱层、志留系泥页岩滑脱层及
19、三叠系膏盐岩滑脱层。根据AA剖面(位置如图1所示)所展示的构造样式特点,川东地区横向上可分为 3 个区段:南东段的隔槽式褶皱带、中段的构造应力过渡带与北西段的隔挡式褶皱带(图 2)。构造应力过渡带纵向上受三叠系与寒武系滑脱层影响可划分出上、中、下 3 个形变层,其中上、下形变层断层发育均相对较少;中形变层发育断穿志留系滑脱层的逆冲断层,使断层上盘的洗象池群储层与断层下盘的五峰组龙马溪组烃源岩侧向对接,形成次生的“源-储配置”,同时断层收敛于三叠系滑脱层,保留了膏盐岩间接盖层的压力封闭能力,因此,构造应力过渡带是洗象池群天然气有利的成藏区域。隔槽式褶皱带由于发生构造形变时期早,受强烈挤压应力,多
20、发育断穿至地表的断层,破坏了间接盖层的压力封闭机制,不具备洗象池群气藏的保存条件。隔挡式褶皱带发生构造形变时期晚,挤压应力已明显减弱,断层的发育未断穿志留系滑脱层,不能形成源-储侧向对接关系,不具备洗象池群气藏输导条件。.隔槽式褶皱带;.构造应力过渡带;.隔挡式褶皱带;.川中褶皱带。海拔/kmJPTSCOZPtA华蓥山断裂隔挡式褶皱带构造应力过渡带方斗山断裂齐岳山断裂断层断穿志留系且收敛于三叠系断层未断穿志留系不具备源-储对接关系发育源-储对接关系且具备天然气保存条件断层断穿至地表,破坏了间接盖层封盖能力不具备天然气保存条件隔槽式褶皱带张家界-花垣断裂SE川东高陡构造带范围A裂断山蓥华梓里场构
21、造南川三泉BB平桥 1平桥 2太和 1礁石 2礁石 1涪陵焦石坝构造重庆彭水方斗山断裂大池干构造石柱垫江CC咸丰桑植恩施利川建深 1枫 1齐岳山断裂万县梁平南充重庆成都A断裂垣花-界家张(a)020 km地层洗象池群洗三段洗二段深度/mGR/API0150岩性亚相台坪颗粒滩深潮下台坪颗粒滩颗粒滩台坪颗粒滩台坪深潮下台坪颗粒滩深潮下颗粒滩深潮下深潮下颗粒滩台坪相局限台地台坪颗粒滩3 1503 2003 2503 3503 4003 5003 450(b)盆地研究区工业气流井钻井地名地表背斜断裂构造分区线构造区块剖面位置灰岩泥晶白云岩颗粒白云岩地表向斜3 30046岩性油气藏第 36 卷第 2 期
22、2“源-储配置”条件2.1储层特征川东地区洗象池群的储集岩主要为砂屑白云岩与残余砂屑粉细晶白云岩。其中,砂屑白云岩中砂屑体积分数大于 55%,颗粒间为亮晶白云石胶结物,储集空间为粒间孔(图 3a,3b)。部分颗粒白云岩受强烈重结晶作用改造,颗粒的原始结构被破坏,仅可见残留颗粒幻影,形成残余砂屑白云岩,储集空间为粒间孔与晶间孔(图 3c,3d)。除粒间孔与晶间孔外,洗象池群发育的部分构造缝与溶蚀缝也可作为储集空间,溶蚀缝具有明显的溶蚀痕迹,产状多不规则(图 3e),构造缝边缘平直,延伸远,且具有方向性(图 3f)。裂缝一般宽 0.2 mm,具有一定的储集能力,能够改善孔隙之间的连通性,增强储层的
23、渗滤能力。由于沉积相带影响储集岩初始孔隙与准同生期的暴露与溶蚀作用17,因此,储层主要集中在洗三段中颗粒滩亚相发育的位置。图 3川东地区寒武系洗象池群储集岩类型及储集空间特征Fig.3Reservoir rock types and reservoir spacecharacteristics of Cambrian Xixiangchi Groupin eastern Sichuan Basin2.2平衡剖面模拟过程尽管平桥、建南与梓里场区块同属于川东构造应力过渡带,但发生构造形变的时间与程度均存在差异,导致其成藏条件也存在一定区别。为研究 3个重点构造的演化过程,分别选取了 BB、CC 2
24、 条SENW 方向剖面(位置如图 1 所示),通过运用2Dmove 软件并遵循平衡剖面方法原理,模拟地层的缩短量与缩短率,恢复了平桥区块与建南区块的构造演化史(表 1)。表 1川东地区重点构造平衡剖面变形量Table 1Deformation rate of balanced cross sectionsof key structures in eastern Sichuan BasinBB 与CC 2 条平衡恢复剖面经历燕山期、喜山期构造运动,主要发育逆冲推覆构造,以侏罗纪末期早白垩世末期经历的早燕山期构造运动最为剧烈,2 条剖面的缩短率分别为19.6%与18.3%。梅廉夫等10通过平衡剖面
25、分析计算得出,侏罗纪早白垩世中期川东褶皱带东南段自齐岳山七里峡发生收缩变形的缩短率为 21.2%;吴航14通过构造物理模拟与离散元数值模拟实验计算得出,在17070 Ma(侏罗纪末期晚白垩世末期)川东构造带缩短率为 24.3%;张朝坤15通过对方斗山磷灰石样品裂变径迹热史模拟与构造物理模拟实验结果分析得出,在 13570 Ma(早白垩世中期晚白垩世末期)方斗山构造带缩短率为15.0%。本次实验模拟结果与以往研究成果数据相近,说明此次模拟实验结果与以往平衡剖面研究取得认识基本吻合。2.3构造演化下的源-储配置早燕山期,由板块推覆作用产生的挤压应力传递至川东构造应力过渡带,平桥区块自早白垩世起受燕
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