川东北山前高陡构造地应力计算与研究.doc

摘 要 川东北地区是我国目前发现的含有丰富油气资源的区域之一 该区地质构造极其 复杂 80 以上都是山前高陡构造 复杂的构造条件给油气资源的勘探 开发带来了 极大的挑战 特别是对该区地应力大小 方向及横向展布规律的认识不清 给油气建 井带来了很大困难 本论文在对静态实验数据收集分析的基础上 充分利用测井资料 的连续性 经济性和高分辨率等优势对该区进行地应力计算与研究 所取得的成果对 油气勘探 开发有重要的意义 在文献调研和大量研究的基础上 本论文首先根据川东北河坝和元坝地区的地层 特征 编写了适用于该区的复杂岩性分析程序 并对地层泥质含量 孔隙度以及岩石 的矿物成分和含量进行了计算 建立了纵向的岩石体积剖面图 其次 利用偶极横波 资料 分海陆两相建立起 AC 与 DTS 的函数关系 并结合 AC GR DEN 等测井资料 构建出动态岩石力学参数的计算模型 同时与岩石力学实验数据相结合进行动静转换 最终转换后模型的计算结果与静态数据较吻合 再次 本文根据实测地层压力分别反 算出海陆两相的伊顿经验系数并计算地层压力 提高了计算精度 取得了很好的效果 接下来 根据川东北地区山前高陡构造的地质特征 采用黄荣樽模型计算水平主应力 在反算两个构造应力系数时 打破传统认为同一区块构造应力系数不随深度变化而变 化的观点 针对不同地质层位分别对构造应力系数赋值 并展开基于测井资料的地应 力计算 计算结果与地应力实测值对比进一步验证了选用该方法的正确性 然后 本 论文利用双井径测井资料和成像测井资料对川东北地区的水平主应力方向进行分析计 算 对比发现两种方法所得的结果有很好的一致性 基于以上方法和模型 利用 Fortran 语言编写了地应力综合解释程序 并运用该程 序快速 准确的完成了对研究工区多口井资料的处理 得到了相应的地应力纵向剖面 图 同时在此基础之上 利用 Surfer 软件对水平主应力数值和方向的横向展布规律进 行了分析研究 最后得出不同地质层位上的规律分布图 论文研究的成果对该区高效 安全建井和加快油气勘探开发具有重要意义 关键词 高陡构造 地应力 岩石力学参数 实验研究 测井 Abstract The northeastern area of Sichuan province is one of the regions that are rich in oil and gas resources discovered in China The geological structures in this area are extremely complex 80 percent of which are high and steep piedmonts The complicated structure conditions pose a great challenge for oil and gas exploration and development especially the breezing rules of crustal stresses values and directions have brought a lot of troubles in well construction period Based on the static experimental data the ground stresses are calculated and studied by logging data which is predominant in continuity economy and resolution The results achieved have a great significance for exploration activity drilling and development project Firstly with the review of literature and numerous studies a program on analyzing complex lithology is developed on the basis of formation features of Heba and Yuanba regions in northeastern Sichuan Vertical volume profiles of rocks are set up with the calculation of mineral composition and content shale content and porosity Secondly with the available dipole shear wave logging data the functional relations of AC and DTS are established respectively for land and sea phase The models on calculating dynamic lithomechanic parameters are also set up on the strength of the logging data just like AC GR and DEN At the same time with the combination of experiment data the dynamic lithomechanic parameters are transferred and obtained the transforming models which can give a calculating result that fit closely to the static data Thirdly according to measured formation pressures the Eaton experience factors of land and sea phase are anti calculated and the calculating accuracy of Eaton model is improved In view of the structural features of high and steep piedmonts in northeastern Sichuan HuangRongzun model is chosen to calculate the crustal stresses During anti calculating the 2 tectonic stress factors the traditional view that the tectonic stress factors don t change with depth is broken in this paper Through assigning changeable values to tectonic stress factors of different geological layers the crustal stresses are calculated rest on the logging data Compared with the experimental results the correctness of the method is verified After that the directions of horizontal stresses in northeastern Sichuan are analyzed by making use of dual caliper logging data and image logging data The two results obtained have important consistency Based on these methods and models a crustal stress interpretation procedure is programmed in FORTRAN language which helps to complete the study on wells logging data quickly and accurately Ultimately the corresponding vertical stress profiles are founded After that the transverse rules of horizontal stresses values and directions are analyzed and the rule graphs are built on the basis of SURFER software All the achievements of this thesis are significant to constructing well efficiently and safely as well as speeding up oil and gas exploration Key words high and steep structure crustal stress lithomechanic parameters experimental study well logging 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 绪论 1 1 1 研究目的及意义 1 1 2 国内外研究现状 2 1 3 主要研究内容及思路 3 1 4 论文创新点 5 第 2 章 研究工区概况 6 2 1 川东北地区地质概况 6 2 1 1 川东北地区构造特征 6 2 1 2 川东北地区地层特征 12 2 2 川东北地区钻井与测井概况 15 2 2 1 川东北地区钻井概况 16 2 2 2 川东北地区测井概况 17 第 3 章 川东北地区地层岩性剖面的建立 19 3 1 利用复杂岩性分析程序计算孔隙度和岩性体积剖面 19 3 1 1 复杂岩性分析程序设计的基本思想及原理 19 3 1 2 复杂岩性分析程序计算孔隙度和岩性成分 22 3 2 利用复杂岩性分析程序计算泥质含量 24 3 2 1 计算泥质含量的常用方法 24 3 2 2 复杂岩性分析程序计算泥质含量 26 3 3 实例分析 26 第 4 章 川东北地区岩石力学参数与地应力实验研究 32 4 1 岩石力学参数实验研究 32 4 1 1 岩石力学参数实验设计 32 4 1 2 岩石力学参数测试方法及原理 33 4 1 3 岩石力学参数的测试与分析 35 4 2 地应力实验研究 42 4 2 1 地应力概述 42 4 2 2 井壁应力状态分析 43 4 2 3 地应力测试方法及原理 49 4 2 4 地应力的测试与分析 52 第 5 章 川东北地区岩石力学参数的测井计算方法研究 55 5 1 岩石力学参数概述 55 5 2 岩石力学参数的测井计算方法 57 5 3 实验岩样的岩心归位 64 5 4 岩石力学参数动静转换 65 5 5 实例分析 68 第 6 章 川东北地区地应力的测井计算方法研究 73 6 1 基于测井资料计算地应力大小 73 6 1 1 垂向主应力计算模型的建立 73 6 1 2 地层压力计算模型的建立 73 6 1 3 水平主应力计算模型的建立 76 6 1 4 实例分析 81 6 2 基于测井资料确定地应力方向 87 6 2 1 基于井壁崩落和双井径资料确定地应力方向 87 6 2 2 基于成像资料确定地应力方向 92 6 3 地应力横向展布规律研究 93 第 7 章 川东北地应力计算程序的编写及应用 95 7 1 程序设计的思想 95 7 2 程序功能模块的使用说明 95 7 2 1 Forward 可识别文件转换 95 7 2 2 岩性处理模块 96 7 2 3 岩石力学参数和地应力处理模块 97 第 8 章 结论与建议 101 8 1 结论 101 8 2 建议 102 致 谢 103 参考文献 104 西南石油大学硕士研究生学位论文 1 第 1 章 绪论 1 1 研究目的及意义 在漫长的地质年代里 来自天体的 地球内部的 地球外部的 以及地球自转速 度的变化导致地壳内部出现受力不均衡 分别受到拉伸 旋转 挤压等作用 最终使 地壳中的岩石发生变形 同时岩石中也产生一种抵抗变形的力 这种内部产生的 作 用在单位面积地壳上的力叫做地应力 它是地壳应力的统称 地应力在石油工程中通 常认为由上覆岩层压力 最大水平主应力和最小水平主应力组成 在地壳中 地应力 的大小和方向随着时间的不同 区域的不同以及层位深度的不同而不断发生变化 这 样便构成了地应力场 1 在石油工业中很多方面都涉及到地应力的范畴 地应力分析已经成为地质和石油 领域主要的研究课题之一 57 58 主要原因有 1 地应力对油气勘探开发的影响 构造应力在油气形成中的作用表现为 一方面 构造应力在有机质热演化 转化 过程中为生烃系统供给能量 在短时间内 由于构造应力的参与 促使有机质迅速地 向烃类转化 提高了有机质的转化率 这一观点是认识富集油气藏形成的关键 另一 方面 地应力是油气运移的主要驱动力之一 尤其是成藏期构造应力场直接控制着油 气聚集和分布 流体运移的势场与地应力场基本一致 高地应力区一般为高运移势区 低应力区及运移势场变化比较陡的过渡区有利于油气的聚集 还有就是油气从压应力 区 压扭应力区向张应力和张扭应力区运移 聚集 2 地应力对钻井工程的影响 在钻井过程中随着井眼的形成对原地应力场产生了扰动 并在井壁上形成应力集 中 造成岩石破碎等一系列复杂问题 保持井壁稳定是石油钻井工程中的主要问题之 一 地应力的方向也影响着水平井的最优产能方位 天然裂缝 垂直缝 性油藏中水 平井的方向沿最小主应力方向 这样能够达到最大的排油面积和产量 不适合压裂 在低渗透薄储层中水平井方向沿最小水平主应力方向 压裂后产生的裂缝面与井眼正 交 这样能达到最大排油面积和产量 在低渗透厚储层油藏中 水平井方向沿最大水 平主应力方向 压裂产生的裂缝面与井筒方向平行 这样能达到最大排油面积和产量 高渗透性储层井眼方向沿最小水平主应力方向 最大主渗透方向与最大水平主应力方 向一致 这样就垂直于井筒 利于油气向井眼的渗流 3 地应力对设计开发方案的影响 地应力会影响油藏参数 尤其对应力敏感的油藏 地应力的分布不均匀会导致渗 透率的各向异性 岩层中最大主渗透率方向一般与最大水平主应力方向平行 与储层 裂缝的方向相同 在开发过程中 由于地层流体的采出和地面流体的注入会改变地应 川东北山前高陡构造地应力计算与研究 力的状态 同时也就改变渗透率甚至改变主渗透率的方向 4 地应力对油层改造方案的影响 现在水力压裂法一直是在油层改造中最有效的方法 水力压裂的裂缝与地应力的 大小 方向和状态有着密切关系 在 的地应力状态下压裂产生垂直缝 VHh 在和的地应力状态下产生水平缝 HhV HVh 5 油气层出砂首先是由于井底附近地带的岩石结构破坏而引起的 一般来说 地层应力超过井底岩石强度就可能出砂 四川盆地是一扭压性盆地 在盆地的不同地区形成了很多不同类型的构造 59 总 体上来说是强烈挤压地应力集中区 地表和地下构造高陡复杂 致使钻探周期长 勘 探成本高 难度大 研究山前构造带地应力及其分布特征 对油气勘探和开发有重要 意义 60 随着科学技术的发展 测试和计算现今地应力的方法越来越多 57 相对于其他方 法 利用测井资料计算地应力具有测量深度大 数据连续 信息量大且成本低廉等特 点 是石油钻井领域积极探索的方向 目前已经取得了一些可应用的成熟方法 22 34 因此 利用有限的岩心 结合大量的测井资料研究川东北山前高陡构造带地应力具有 重要的意义 本论文将以川东北河坝构造和元坝构造为例 阐述利用测井资料计算山前构造带 地应力的方法 并利用双井径 电成像资料确定地应力的方向 最终得到地应力纵向 和横向的分布规律图 1 2 国内外研究现状 李志明 张金珠在 地应力与油气勘探开发 一书中详细介绍了目前地应力研究的 概况和发展趋势 地应力研究已经有上百年的历史 研究领域广泛 1905 1912 年 瑞士著名科学家海姆 Ham 研究并提出了著名的假说 岩体深处 垂直应力与其上覆的岩体重力成正比 而水平应力与垂直应力相等 1932 年美国应用 应力解除法设计了鲍尔德水坝 直到 50 年代初瑞典科学家哈斯特 N Hast 博士发明 了实测地应力的仪器 测得了岩石中的绝对应力的大小和方向 发现水平应力值高于 垂直应力值 1964 年南非的 Leeman 提出了井眼崩落方向沿最小水平主应力方向的理 论 1975 年 南非的 N C Gay 等人又建立了临界深度的概念 自临界深度以下 水平 应力不再大于垂向应力 1977 年美国人 Haimson 采用了水力压裂法进行地应力测量 1970 1979 年 加拿大人 Bell 研究阿尔伯达油田研究四壁井径测量的地层倾角测井资料 后 发现井眼扩大方向与最小水平主应力方向一致 1985 年美国人 Zobock 使用井下 电视观测证实了 Bell 的发现 70 年代 斯伦贝谢 Shlumberger 测井公司开始研究应 用测井资料解释地层力学问题 并用于解释石油工程中的地层破裂压力 地层坍塌压 西南石油大学硕士研究生学位论文 3 力及油层出砂等问题 目前 尽管地应力计算模式所反映的物理本质和实际规律还有 差距 但通过测井资料解释的地应力剖面已能给出深井地层中剖面上的连续的应力值 这种用测井资料解释地应力剖面的方法已经能解决石油工程中的许多问题 现在 已 有二十多个国家开展了地应力的测量及应用的研究工作 美国和加拿大是最早进行地 应力测量和应用的国家 地应力研究在防止井壁坍塌一项上每年就节省 20 亿美元以上 前苏联曾对西伯利亚油田进行地下核爆用以改变地应力场进行开发试验 并指出地应 力是由重力 构造应力 地热力 气液流体动力 结晶力等综合作用而成 日本在 30 年代就进行了地应力测量工作 70 年代后又进行三维地应力测量用于预报地震 我国的地应力研究是在李四光教授的倡导下进行的 40 年代他就把地应力作为地 质力学的一部分进行了研究 60 年代以来 开始了地应力对地震预报的研究 1966 年 3 月在河北省隆尧县建立了我国第一个地应力观测台站 1980 年国家地震局首次进行 了水力压裂地应力测量 在石油工业中 80 年代以来 各大油田都相继开展了地应力 测量及应用的研究工作 1993 年以来通过研究取得了很多成果 如 发现了 Kaiser 效 应的抹录不尽现象 并根据这一现象计算不同期次地应力 提出了地应力分层的概念 这些研究对我国石油工业的发展起了很大的推动作用 我国山前高陡构造地区 因其地下情况复杂 地应力研究难度较大 利用测井技 术评价山前构造带地应力才刚刚起步 国内只有少数学者在这方面进行探索 石油是国家的经济命脉 由于世界范围内石油的短缺 各个国家都加大了对石油 勘探 开发的力度 我国现在已经在全国范围内进行详细的油气勘探工作 川东北地 区成果显著 近几年来分别发现了普光和龙岗等具有代表性的气田 随着油气勘探活 动不断深入 对地应力研究的需求越来越多 随着地应力研究的深入 人们将更加深 刻的认识到地应力研究在石油工业中的重大意义和广阔前景 而利用测井资料研究山 前高陡构造带的地应力将是未来的发展趋势之一 地应力所造成的测井响应将会为山 前高陡构造带地应力评价提供新的思路和方法 但是应该看到利用测井资料确定地应 力需要多方面学科和实验的支撑 因此 地应力的理论研究 方法研究和应用研究的 任务是十分艰巨的 60 1 3 主要研究内容及思路 本文结合中国石化石油工程西南公司测井分公司科研项目 川东北测井资料的钻 井工程应用技术研究 综合利用对方提供的钻井 测井和录井等资料 开展以下研究 工作 1 整理对方提供的钻井 测井和录井等资料 对川东北地区基本地质特征和工 程状况有所了解 搜集川东北地区岩石力学参数和地应力数据 查阅关于高陡构造地 应力计算的文献 熟悉其计算方法 2 建立工区不同井位的纵向岩性体积剖面 川东北山前高陡构造地应力计算与研究 3 开展河坝和元坝地区的岩石力学参数测定实验 实验项目包括 抗压强度 杨氏模量 泊松比 内摩擦角 内聚力等 4 针对工区的地质特征建立利用测井资料计算岩石力学参数的模型 并得出岩 石力学参数的纵向剖面图 5 优选地应力计算模型并利用测井资料计算地应力的大小和方向 最终得出工 区水平主应力大小和方向的横向展布规律 通过对研究 川东北测井资料的钻井工程应用技术研究 项目过程的整理 得出 如下的研究路线图 岩 石 力 学 实 验 测 试 杨 氏 模 量 泊 松 比 抗 压 强 度 内 聚 力 内 摩 擦 角 等 参 数 岩心归位 动静转换 岩石力学参数剖面 常规测井 地层倾角测井 成像测井 地质 钻井 录井 地层测试等资料收集 建立每口井的压实趋势线 做出估 算横波时差的回归公式 测 井 资 料 计 算 杨 氏 模 量 泊 松 比 抗 压 强 度 内 聚 力 内 摩 擦 角 等 参 数 测 井 资 料 建 立 孔 隙 度 泥 质 含 量 和 岩 性 体 积 剖面图 地 应 力 实 验 测 试 所 在 深 度 地 应 力 的 大 小 和 方向 利 用 测 井 资 料 计 算 出 上 覆 岩 层 压 力 和 地 层 压力 反算出构造应力系数 建立地应力纵向剖面 分 析水平主应力方向 分析得出地应力横向规律 岩 石 力 学 实 验 测 试 杨 氏 模 量 泊 松 比 抗 压 强 度 内 聚 力 内 摩 擦 角 等 参 数 岩心归位 动静转换 岩石力学参数剖面 常规测井 地层倾角测井 成像测井 地质 钻井 录井 地层测试等资料收集 建立每口井的压实趋势线 做出估 算横波时差的回归公式 测 井 资 料 计 算 杨 氏 模 量 泊 松 比 抗 压 强 度 内 聚 力 内 摩 擦 角 等 参 数 测 井 资 料 建 立 孔 隙 度 泥 质 含 量 和 岩 性 体 积 剖面图 地 应 力 实 验 测 试 所 在 深 度 地 应 力 的 大 小 和 方向 利 用 测 井 资 料 计 算 出 上 覆 岩 层 压 力 和 地 层 压力 反算出构造应力系数 建立地应力纵向剖面 分 析水平主应力方向 分析得出地应力横向规律 西南石油大学硕士研究生学位论文 5 图 1 1 论文研究思路 1 4 论文创新点 论文针对川东北地区的地质特征 建立了适用于该区的地应力计算模型 1 地层压力是计算地应力的重要参数 针对川东北地区海相地层普遍高压的特 点 分海陆两相分别建立伊顿模型计算地层压力 提高了计算精度 同时也减小了地 应力计算中的误差 2 打破传统认为在同一区块构造应力系数 为常数 即构造应力与垂向 1 2 有效应力成正比 的观念 根据多口井处理的结果 确定了该区不同地质层位两个系 数的取值区间 其计算结果比与采用固定值时精度更高 川东北山前高陡构造地应力计算与研究 第 2 章 研究工区概况 2 1 川东北地区地质概况 川东北地区是我国含有丰富油气资源的区域之一 该区块指的是四川盆地东北部 大巴山褶皱带西南侧前沿区域 主要包括宣汉 达县 通南巴 南江 巴中 涪陵 綦江 天堂坝等 6 个油气登记区 行政区域划分上主要包括达县 宣汉 万县 梁平 通江 南江 巴中 旺苍 仪陇 平昌 华莹 开江 垫江 长寿等县市 图 2 1 总勘探 面积为Km2 川东区块地表出露侏罗系 保存条件十分优越 尽管各地区在构造 4 2 10 样式等方面存在差异 但均具有相同的勘探目的层和相似的成藏条件 2008 年以前通 南巴构造带已完钻 13 口井 图 2 1 四川盆地川东北地区地理及构造位置图 2 1 1 川东北地区构造特征 川东北地区在地理上属于四川盆地东北部和部分渝北地区的中 高山区 大地构 造位置属于上扬子地台的北东部 挟持在印支晚期秦岭造山带盆缘推覆山系与四川前陆 盆地之间的构造交接带部位 现今构造格局主要受北西向的米仓山 大巴山巨型构造山 系逆冲推覆作用控制 于中 新生代经历了性质多变的构造演化过程 具有十分复杂的区 西南石油大学硕士研究生学位论文 7 域构造轮廓 52 川东北地区自印支期以来 由于受盆缘造山的影响 包括秦岭大巴山的隆起与推 覆挤压 米仓山的隆起与推覆以及雪峰山的挤压推覆的影响 平面构造变形差异较大 总体来看 川东北地区主要有北东向和北西向两大类主体构造的叠加 晚印支 早燕 山期 晚燕山 早喜山期的构造活动主要控制了川东北地区的北东向构造的形成与分 布 而晚喜山期三期构造活动对前期构造进行了叠加改造 主要是形成了北西向的构 造 两类构造叠加对川东北地区的构造格局 以及对川东北地区油气藏的聚集 调整 和改造有着重要的影响 51 川东北地区由于构造受力和构造组系都比较复杂 致使地面以及地腹的断层裂缝 发育 其主要特征是 第一 地面正向构造多为高耸的大山 沟深坡陡 相对高差 400 1300m 第二 背斜褶皱强烈 两翼陡峭 一般为不对称背斜 地层倾角大 一 般为 有的可高达 甚至直立倒转 地层厚度一般存在异常 第三 15 40 60 80 浅层 中层受力作用强烈 断层 裂缝发育 破碎地层较多 河坝构造和马路背构造所处的通南巴构造带是四川盆地的第二大构造 位于四川 盆地东北缘 通南巴地区横跨四川省通江 南江 巴中三县区 基本位于东经 北纬范围内 面积约 3000km2 河坝区 106 33 00 107 22 00 31 54 00 32 20 00 块位于通南巴地区中部通江县境内 工区属中 低山区 地面海拔 400 1300m 总体 地势偏陡 相对高差 100 500m 气候温暖潮湿 年平均气温 13 4 最低气温可达 5 3 最高气温为 41 3 年平均气温 13 4 常有春雨 夏旱 秋涝 冬干的气候 特征 全区物产丰富 乡村公路纵横交错 交通便利 有利于气田的勘探开发 从传统大地构造观点来看 通南巴构造位于 扬子准地台 的西北边缘 与华北板 块边缘相邻 区域构造位于四川盆地川东北褶皱带的东北段 米仓山冲断构造带和大 巴山弧形冲断构造带的构造叠合区 北部为秦岭造山带南缘的米仓山前缘构造带 东 北侧为大巴山北西向前缘推覆构造带 西北侧为龙门山造山带 南邻川中平缓构造带 东南与通江凹陷带相连 在构造格局上既受四川盆地基底构造变形的控制 又在一定 程度上受米仓山 大巴山逆冲断裂构造变形的影响 总体为 一大型 NEE 转 NE 向的 隆凹格局 北部为池溪向斜 中部为通南巴背斜构造带 南部为通江 巴中向斜 构造长 轴 80 余公里 闭合面积 738 937 平方公里 闭合幅度 1435 1800m 总体为北翼缓 南翼陡 总体上为北翼缓 南翼陡 是印支 燕山早幕于盆地北部中生代凹陷中褶皱 隆起的大型 NE 向构造带 燕山期受大巴山推覆带的影响 在 NE 向构造带叠加了 NW 向背斜和断裂 构造带为多期次 多方向构造叠加而成 被 NW 向断裂分割为多 个高点 图 2 3 2 4 主要包括南阳场鼻状构造 涪阳坝断块构造和黑池梁鼻状构造 图 2 2 表 2 1 地表局部高点有南阳场 狮子坪 天井坝 母家梁 邱家坪 马路背 地下构造 总体为一大型NE向隆起 被NW向断裂分割为多个高点 主要高点有元覃 仁和 狮 子坪 河坝场 母家梁 邱家坪 马路背 在纵向上可分两个形变层 上形变层总体 川东北山前高陡构造地应力计算与研究 为NE向隆起 有南阳场断鼻 涪阳坝断块和黑池梁鼻三个 级构造 11个高点 构造 形变主要是同心褶皱 虽然下部NW向构造显示强烈 仅母家梁高点轴线为NW向 其 余高点轴线为NEE及NE向 该形变层下部NW向断裂发育 主要分布在涪阳坝断块上 其中极少数NW向断裂断至近地表 地表为陡带 并在构造带上发育少量的小型NE向 断裂 下形变层构造总体仍为NE向隆起 也有三个 级构造和10个高点 幅度较上形 变层稍小 构造带两翼发育NE向断裂 断距和规模均较大 未上延至上形变层 但被 后期NW向断裂错断 可作为天然气向上运移的通道 构造主体主要发育NW向断裂 断距及规模与上形变层相比均较小 但将构造带分成多个高点 对已形成的气藏起了 后期改造和调整的作用 通南巴构造带的三个子构造为 53 1 黑池梁构造 黑池梁构造南陡北缓 总体为轴向北东向的背斜构造 上构造层以涪 7 号断层为 遮挡 形成北东走向的断高 下构造层南部圈闭和涪阳坝构造呈对鞍相接关系 构造东 段已出地震测区 地腹构造情况尚未查明 2 涪阳坝构造 涪阳坝构造分布于河坝场 新场坝 马路背一带 轴向北东向 南陡北缓 其上 分布有数量较多的北东向断层 将构造切割为断块 从西到东分布有母家梁 新场 邱家坪 马路背高点 高点多为断层遮挡 少数自成圈闭 构造东终止于马路背 西 与河坝场高点相接 3 南阳场构造 南阳场构造为轴向北东 向南西倾伏的鼻状构造 南陡北缓 除分布北东向断层 外 尚有元覃 仁和 狮子坪 河坝场四个高点 图图2 3 通通南南巴巴构构造造带带飞飞仙仙关关组组四四段段底底构构造造图图图图2 3 通通南南巴巴构构造造带带飞飞仙仙关关组组四四段段底底构构造造图图 图 2 2 通南巴构造带主要构造单元分布图 西南石油大学硕士研究生学位论文 9 图2 3 通南巴T4构造图 千佛崖组底 图2 4 通南巴T6构造图 须家河组底 川东北山前高陡构造地应力计算与研究 表 2 1 通南巴构造带构造单元划分表 区 块局部构造构造高点 朱公高点 元覃西高点 元覃高点 仁和高点 狮子坪高点 南阳场断鼻 河坝场高点 母家梁高点 新场高点 邱家坪高点 涪阳坝断块 马路背高点 通南巴构造带 黑池梁鼻状构造 表 2 2 通南巴构造带构造要素表 构造 名称 层位走向 最深圈闭线 m 最浅埋深 m 构造面积 km2 幅度 m 类型 TJ2SNEE NE 1750 316819 11434鼻状 TT3xNEE NE 3200 2520735 6680鼻状 TT1j5NEE NE 4000 2999782 91001鼻状 Tp2NEE NE 5700 4750709 7950鼻状 通南 巴鼻 状构 造 Tp1NEE NE 6050 5374637 9676鼻状 表 2 3 通南巴构造带局部构造要素表 构造名称层位走向 最深圈闭线 m 最浅埋深 m 构造面积 km2 幅度 m 类型 TJ2sNEE 1750 1268407 4428 断鼻 TT3xNEE 3200 2650372 5550 断鼻 TT1j5NEE 4000 3550404 2450 断鼻 Tp2NEE 5700 5261327 6439 断鼻 南阳场断鼻 构造 Tp1NEE 6050 5600328 0450 断鼻 TJ2sNE 1750 316242 11434 断块 TT3xNE 3200 2520212 5680 断块 TT1j5NE 4000 2999186 11001 断块 Tp2NE 5700 4750145 0745 断块 涪阳坝断块 Tp1NE 6050 5374156 0676 断块 TJ2sNEE 1600 60075 81000 鼻状 TT3xNEE 3100 2250141 8850 鼻状 TT1j5NEE 3800 345071 1350 鼻状 Tp2NEE 5550 4750168 2800 鼻状 黑池梁鼻状 构造 Tp1NE 5850 5085141 8200 鼻状 西南石油大学硕士研究生学位论文 11 元坝地区属于巴中探区 巴中探区位于川东北南秦岭米苍山推覆构造南缘 属于 川中低缓构造带的一部分 其东北侧为大巴山弧形冲断构造带 中石化勘探南方分公 司在巴中区块持证勘探面积为3230km2 图2 1 该区块东侧为通南巴构造带 整体埋 藏深 构造变形弱 地层产状平缓 处于川北坳陷与川中隆起的过渡带 巴中区块东邻通南巴背斜构造带 通南巴构造带的西南翼倾末端已伸入元坝地区 其南地层缓慢抬起 直至川中平缓构造带 元坝地区由于受这几个大型构造带的遮挡 后期改造影响小 元坝地区总体为一简单凹陷 并为两头高 中间低 南部发育几组南北 向构造迹象 应为大巴山后期挤压所致 在SN向地震剖面上 总体表现为北高 南低 但 再往南 地层又开始抬高 55 北为发育于米仓山前缘的九龙山背斜构造带 南为阆中凸起 从地震资料及区域构 造地质特征分析 巴中区块位于三个大型正向构造的衔接部位 受三个构造的遮挡 构造形变弱 断裂不发育 通过二维地震剖面的解释 认为巴中低缓构造带在纵向上 同样可划分为上变形层和下变形层两个构造层 以嘉陵江组中上部膏盐岩滑脱层为界 但该区膏盐层滑脱构造不明显 上变形层与下变形层在构造上具一定的协调性 构造展布 在 EW 向地震剖面上 总体为一简单凹陷 并为两头高 中间低 南 部发育几组南北向构造迹象 应为大巴山后期挤压所致 在 SN 向地震剖面上 总体表 现为北高 南低 但再往南 地层又开始抬高 断层特征 该区断层不发育 只在上变形层陆相地层中见零星小断层 揭示出地 层整体较为稳定 构造样式分析 巴中区块挟持在米仓 大巴两大应力体系之间 但由于受九龙山 通南巴等大型背斜构造的遮挡影响 使得区内受力较弱 只造成地层的轻微起伏 形 成小规模的低幅鼻状构造 如图2 5 2 6 图 2 5 元坝地区嘉陵江组一段底界构造图 川东北山前高陡构造地应力计算与研究 图图2 9 川川东东北北元元坝坝地地区区TT1f4地地震震反反射射层层构构造造图图图图2 9 川川东东北北元元坝坝地地区区TT1f4地地震震反反射射层层构构造造图图 图 2 6 川东北元坝地区 T1f4 地震反射层构造图 2 1 2 川东北地区地层特征 川东北及邻区是一个长期处于相对稳定下沉的地区 沉积盖层累计厚度达 8000 12000m 其中三叠系至志留系总厚度达 3000 4000m 有稳定连续沉降的碳酸盐 岩台地沉积 具有多个沉积回旋 发育众多生 储 盖组合 根据地表露头及钻井揭示 川东北地区下古生界地层较为完整 仅缺失志留系上 统 上古生界缺失了泥盆系全部及石炭系大部 仅残留中石炭统黄龙组 二叠系齐全 中生界三叠系 侏罗系保留较全 下白垩统保留较好 上白垩统缺失 新生界几乎没 有沉积地层保留 陆相地层为砂泥岩互层 泥页岩发育 海相地层主要为灰岩 白云 岩以及膏盐岩 受构造运动的影响 地层间发育较多不整合面 在海相地层中 志留系与石炭系 石炭系与二叠系 上 下二叠统之间皆为平行不整合接触关系 它们分别是加里东运 动 云南运动和东吴运动等影响的结果 晚三叠世末期的印支运动 四川盆地整体抬 升成陆 古特提斯海海水彻底退出扬子地台 接受以陆相碎屑岩为主的湖泊 三角洲 河流沉积 54 根据河坝地区目前勘探开发现状 飞三气藏为该区埋藏最深的获工业气流的气藏 以飞三为目的层的井钻遇地层及岩性组合具有如下特征 而元坝地区地层和岩性的情 况如表 2 4 所示 1 侏罗系上统蓬莱镇组 岩性为暗紫红色粉砂岩 泥质粉砂岩 河坝地区实钻厚度 0 150m 与下伏遂宁组 西南石油大学硕士研究生学位论文 13 呈整合接触关系 2 侏罗系上统遂宁组 岩性为棕红色泥岩夹细粒岩屑砂岩 河坝地区实钻 0 650m 与下伏上沙溪庙组呈 整合接触关系 3 侏罗系中统上沙溪庙组 上部为绿灰 浅灰色细砂岩 粉砂岩 泥质粉砂岩与棕红 暗紫红色泥岩 粉砂 质泥岩互层 中部为棕 暗棕红色泥岩 泥质粉砂岩与灰 绿灰色细砂岩 粉砂岩不 等厚互层 下部为棕 暗棕色泥岩与灰 绿灰色粉砂岩 细砂岩呈不等 略等厚互层 底部为厚层绿灰色细砂岩夹暗棕色泥岩 河坝地区实钻 1100 2000m 与下伏下沙溪庙 组呈整合接触关系 4 侏罗系中统下沙溪庙组 顶部为黑色页岩 上部为灰黑 暗棕色泥岩 粉砂质泥岩 灰 绿灰色粉砂岩 细砂岩 中砂岩与棕红色泥岩和灰白色软泥岩 组成多个 上细下粗 的韵律层 下部 为棕 浅棕 浅灰色泥岩 含粉砂质泥岩 与浅灰色细砂岩 粉砂岩 泥质粉砂岩不 等厚互层 河坝区块厚度 400 600m 与下伏地层千佛崖组呈整合接触关系 5 侏罗系中统千佛崖组 岩性组合 黑色页岩 灰 深灰色泥岩与浅灰色细砂岩呈不等厚互层 间夹薄层 浅灰色粉砂岩 泥质粉砂岩 河坝地区厚度约 250 300m 与下伏自流井组呈整合接触 关系 6 侏罗系下统自流井组 岩性组合 绿灰色泥岩 灰色粉砂质泥岩与灰色细砂岩 粉砂岩 泥质粉砂岩不 等厚互层 上部间夹灰白色软泥岩 深灰色介屑灰岩 棕红色泥岩和绿灰色软泥岩 底部为灰黑色页岩与灰色泥质细砂岩 泥质粉砂岩呈略等厚互层 河坝构造厚度约 360 450m 与下伏上三叠统须家河组呈不整合接触关系 7 三叠系上统须家河组 本组可分为五段 河坝构造厚度约 300 6400m 其中须一 三 五段岩性以泥页岩 为主 须二 四段岩性以砂岩为主 须五段为灰黑色页岩与灰色岩屑砂岩不等厚互层 须四段为浅灰色中 粗粒岩屑石英砂岩间夹黑色页岩 须三段为黑色页岩 黑色炭质 页岩与灰色泥质粉砂岩 粉砂岩不等厚互层 须二段为灰 浅灰色中 粗粒岩屑砂岩 岩屑石英砂岩夹黑色页岩 须一段为黑色页岩 与下伏中三叠统雷口坡组呈不整合接 触关系 8 三叠系中统雷口坡组 本组地层可分为四段 河坝构造厚度约 450 600m 雷四段为深灰色灰质白云岩夹 浅灰色白云质灰岩 雷三段为深灰色微晶灰岩间夹灰白色硬石膏岩 深灰色白云岩 雷二段为灰白色硬石膏岩间夹薄层深灰色白云岩 雷一段为灰白色硬石膏岩间夹薄层 深灰色微晶白云岩 以及深灰色微晶白云岩与深灰色微晶灰岩略等厚互层 与下伏下 川东北山前高陡构造地应力计算与研究 三叠统嘉陵江组呈整合接触关系 9 三叠系下统嘉陵江组 本组地层可分为五段 河坝构造厚度约 760 1300m 由于嘉五嘉四段盐岩发育 盐岩蠕变导致各井实钻地层厚度变化较大 嘉五段上部灰白色硬石膏岩夹盐岩及白云 质 下部深灰色微晶砂屑白云岩夹薄层石膏岩 嘉四段为灰 深灰色微晶灰岩 中部 为微晶含灰质白云岩 灰质白云岩互层 见硬石膏岩 嘉三段可分为三亚段 上亚段 为灰色灰岩 间夹灰色生屑灰岩和深灰色含泥灰岩 中亚段为灰色白云岩 深灰色灰 质白云岩 间夹灰白色硬石膏岩 灰白色硬石膏质白云岩 下亚段为 深灰色灰岩 深灰色含泥灰岩 深灰色含云灰岩 嘉二段可分为三个亚段 上亚段上部灰白色硬石 膏岩夹灰色云岩 下部为灰色含泥白云岩 中亚段上部灰白色硬石膏岩夹灰色白云质 硬石膏岩 下部为灰色含云灰岩 砂屑白云岩 下亚段上部灰白色硬石膏岩夹灰色云 岩 灰白色白云质硬石膏岩 下部为灰 深灰色砂屑云岩和含灰白云岩 嘉一段岩性 为灰色微晶灰岩和灰色含泥灰岩 与下伏下三叠统飞仙关组呈整合接触关系 10 三叠系飞仙关组 本组地层可分为四段 河坝构造除河坝 1 井实钻 829m 其它井均未钻穿 飞三主 要目的层至飞二段的厚度在 300 600m 左右 飞四段上部为灰白色硬石膏岩与灰色灰 岩互层 下部为绿灰色 紫红色白云岩和灰白色硬石膏岩互层 飞三段上亚段为灰色 浅灰色微晶夹绿灰色含泥微晶灰岩 下亚段为浅灰 深灰色鲕粒灰岩 砂屑灰岩 鲕粒砂屑灰岩 飞二段为灰 局部灰紫色灰岩 灰 局部灰紫绿灰色含泥 泥质灰岩 灰色含云灰岩 表 2 4 元坝地区地层简表 组段厚度 m 岩性描述岩相特征 剑门关组285 415 棕红色泥岩 砂质泥岩 灰白色岩 屑长石石英砂岩 细砂岩和粉砂岩 河流相 蓬莱镇组940 1376 棕灰 棕红色泥岩 砂质泥岩与棕 灰 紫色长石岩屑粉砂岩 细砂岩 河流相 遂宁组462 640 棕红色泥岩 粉砂质泥岩夹灰褐色 细粒岩屑砂岩 泥质粉砂岩 河流相 上沙溪庙组1178 1361 棕紫色泥岩与灰绿色岩屑长石石英 中 细砂岩 泥质粉砂岩不等厚互 层 河流相 下沙溪庙组219 429 泥岩 粉砂质泥岩与灰色 褐灰色 粉砂岩 泥质粉砂岩不等厚互层 滨浅湖与河流 相 侏 罗 系 千佛崖组172 320 灰色 黑色泥页岩 粉砂质泥岩与 浅灰细 中粒岩屑砂岩不等厚互层 浅湖与滨湖相 西南石油大学硕士研究生学位论文 15 自流井组333 542 灰色 紫色泥岩 粉砂质泥岩 与 棕紫色 灰色岩屑粉砂岩 细砂岩 互层 浅湖 滨湖 湖 沼与河流相 须家河组500 655 泥岩 灰色粉砂质泥岩 灰黑色碳 质泥岩夹灰色 深灰色 灰紫色粉 砂岩和细砂岩以及黑色煤线 三角洲前缘 辫 状河三角洲与含 煤沼泽相 三段253 420 灰岩 含泥灰岩 云岩 灰质云岩 含泥云岩 膏质云岩为主夹硬石膏 浅海 潮间 潮 上相 二段115 182 深灰色云岩 膏质云岩 灰色灰岩 膏质灰岩或与夹硬石膏互层 潮间 潮上膏云 坪相 雷口坡组 一段42 220 深灰色 灰白色云岩与灰白 浅灰 色膏岩浅互层 局限蒸发台地潮 上云膏坪相 五 四段 254 510 深灰色 灰色 浅灰色云岩 灰质 云岩 膏质云岩夹或互层灰白色膏 岩 为潮间膏云灰坪 潮上膏云坪 潮 上膏盐坪相 三段149 174 灰色灰岩 云质灰岩为主夹硬石膏 及膏质灰岩 潮间膏云灰坪相 二段134 156 膏岩 灰色云岩 灰质云岩 含泥 云岩 深灰色泥质灰岩 灰白色膏 岩 潮间 潮上膏云 坪相 嘉陵江组 一段221 256灰岩 泥灰岩浅海台地 四段57 125 灰色膏质灰岩 含泥灰岩 白色膏 岩夹或互层云质膏岩 蒸发台地和局 限台地泻湖亚 相 三 叠 系 飞仙关组 三 一段 330 493 紫红色 灰色 褐色泥质灰岩 含泥灰岩 鲕粒灰岩 含云灰岩 开阔台地滩间 亚相 鲕粒滩 亚相 台地前 缘上斜坡沉积 亚相 二 叠 系 长兴组 100 107 未穿 灰色 深灰色灰岩 盐岩 膏质盐 岩 黑灰色泥质云岩 膏质云岩和 硬石膏互层 台地边缘浅滩 台地前缘上 斜坡 台地边 缘浅滩 局限 台地潮坪相 2 2 川东北地区钻井与测井概况 川东北通南巴构造带的油气地质工作开始于二十世纪五十年代 1958 年完成了地 面地质调查 六十年代进行了重力 地磁测量 七十年代开展了地震勘察 八十年代 至九十年代完钻川巴 88 井 川涪 82 井 川涪 190 井 到目前为止全区共完成二维地 川东北山前高陡构造地应力计算与研究 震测线 99 条 一次覆盖 3143km 满覆盖 2839km 测网基本达到 1 2 km 2km 的 详查程度 三维地震 884km2 2005 2006 年在铁山北构造 龙岗 元坝地区又发现了飞仙关组鲕滩复合圈闭气藏 至 2006 年 川东北部环开江 梁平海槽周缘地区以飞仙关组鲕滩和长兴组生物礁气藏 为主要目的层已钻探井约 80 多口井 获气藏 20 多个 以罗家寨 渡口河 铁山坡 普光为代表的飞仙关组鲕滩大气藏的发现 以及近来在龙岗 元坝飞仙关组鲕滩气藏 的勘探突破 众多长兴组台地边缘生物礁的进一步探明 展现了飞仙关组鲕滩和长兴 组生物礁气藏良好的勘探势头 2 2