【《鄂西地区页岩气有利保存单元评价与预测分析案例》7000字】

14鄂西地区页岩气有利保存单元评价与预测分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u24022鄂西地区页岩气有利保存单元评价与预测分析案例 151151.1鄂西地区页岩气构造保存参数评价 1103611.1.1鄂西断裂参数评价 1309541.1.2鄂西褶皱参数评价 614841.1.3鄂西地层参数评价 6114471.2鄂西页岩气构造保存条件有利区块预测 9139971.2.1有利区块划分与特征 998161.2.2有利区块的成因分析 191.1鄂西地区页岩气构造保存参数评价利用断裂-褶皱综合参数评价了鄂西水井沱组页岩气构造-保存条件。1.1.1鄂西断裂参数评价断裂性质鄂西地区发育的断裂性质主要包括走滑断层、逆断层、正断层，其中走滑断层数量占优势，正断层数量最少（表1.1、图1.1）。研究区发育有近EW向逆冲断裂系（秦昆断裂系）位于扬子地台北缘褶皱带内。鄂西地区主要发育有青峰-襄樊-广济断裂（F8）、阳日湾断裂两条主要干断裂，期次较小规模的近EW逆冲断裂分布在黄陵背斜南北，但在隆起南部该类断裂发育较少。NW向断裂系或称扬子断裂系，发育在扬子地台内，主要有雾渡河断裂、天阳坪断裂。NNE向武陵断裂系。分布在鄂西山区，南延武陵山地。主要有新华断裂（F11）、建始断裂（F18）、恩施断裂（F19）、中坦坪断裂（F20）、咸丰断裂（F21）、齐岳山断裂（F17）等。NNW向断裂系（江汉盆地西北断裂系）南漳-荆门断裂（F15）、通城河断裂（F13）、远安断裂（F14）、仙女山断裂（F22）。该类断裂走向稳定，总体呈330-340°。综上所述，鄂西地区断裂性质对页岩气保存条件的影响程度又高到低为：走滑挤压（压扭性）断裂（NNE、NNW）-逆冲断层（EW、NW）-正断层（较少）。表1.1鄂西地区主要断裂特征一览表编号断裂名称规模产状性质长（km）走向倾向倾角F08青峰-襄樊断裂30NEEN20-45°逆断层F09阳日湾断裂180EWN45-70°逆断层F15南漳-荆门断裂170NNWE/压扭性F13通城河断裂200NNWE/压扭性F14远安断裂60NNWW50-80°压扭性F22仙女山断裂100NNWSW/压扭性F11新华断裂360NNEW/压剪性F18建始断裂190NNESE压扭性F19恩施断裂120NNESE/压扭性F20中坦坪断裂160NNEE压扭性F21咸丰-黔江断裂80NENW50°压扭性F17齐岳山断层50NNENW/压剪性F12雾渡河断裂50-60NWN60-80°逆断层F23天阳坪断裂NWSW/逆断层图1.1鄂西地区断层性质分布图断裂规模鄂西地区断裂422条断裂测量统计结果表明（图1.2），鄂西地区小规模断裂（长度小于10km）占60%。中等规模断裂占24%。这些断裂对页岩气保存条件破坏较轻。对于大规模的断裂，往往是不同界别构造单元的分界断裂。例如新华断裂（F11）、建始断裂（F18）、恩施断裂（F19）、中坦坪断裂（F20）、咸丰断裂（F21）、齐岳山断裂（F17）等。图1.2鄂西地区断裂长度统计图断裂密度鄂西地区NNE、NNW走滑-挤压断裂带和-EW、NW逆冲断层带主干断裂及周缘断裂密度大（图1.3），普遍>5条/25km2；断裂带之间断裂密度小，特别是在南漳-荆门断裂（F15）与仙女山断裂（F22），仙女山断裂（F22）与新华断裂（F11）、建始断裂（F18）与齐岳山断裂（F17）之间断裂密度普遍小于2条/25km2。断裂活动时间近EW向断裂系至印支期开始表现为逆冲断层，一般认为经历了T2末期的挤压、J3末期的加压-K-E的伸展-E末的挤压。本文认为期经历了T2-J3侏罗纪图1.3鄂西地区断层密度统计图的挤压、白垩纪的挤压-松弛；古近纪的伸展、新近纪的挤压。NW向断裂系也是基地卷入的，中新生代活动强烈，力学性质经历了挤压-伸展-挤压的转变过程，对白垩系-古近系红盆结构影响较大。NNE向断裂与褶皱构造关系和谐，对鄂西南燕山期的断块褶皱（侏罗山式）的形成影响较大。断层力学性质以走滑挤压（压剪型）为主。该断裂切割了侏罗系，控制了白垩系红盆。近代活动性较强。NNW向断裂一般认为前白垩系为压剪性、白垩系-古近纪为张剪性、新近纪为压剪性近代为张剪性。断裂对白垩纪-古近纪红盆控制明显。本文认为该类断裂白垩纪为走滑-挤压控制白垩系盆地；古近纪走滑-伸展，新近纪走滑-挤压。因此NNE、NNW向走滑-挤压断裂主要活动期为燕山期，活动持续时间长，破坏力大；EW向逆冲断裂印支期为主，燕山期持续活动，延续时间到近代；NW向逆冲断层也以燕山期活动显著，但近现代活动性差；正断层主要发生在新生代，且规模和数量均较小，对页岩气破坏较弱。因此从作用时间看，燕山期是主要破坏期，主要断裂包括NNE、NNW向走滑-挤压断裂和EW、NW向逆冲断层。根据鄂西地区情况，印支期之前断裂对页岩气保存影响很小；期次为印支期；影响最大的是燕山期，期次为喜山期。1.1.2鄂西褶皱参数评价在西南部鄂西—川东褶皱带，发育以北东向为主的隔档式、槽-档过渡式、隔槽式褶皱次级构造单元，由北西向南东依次为石柱复向斜、齐岳山复背斜、利川复向斜、中央复背斜、花果坪复向斜、宜都—鹤峰复背斜等，其中前二者属川东褶皱带，后四者为湘鄂西褶皱带。褶皱翼间角鄂西地区褶皱翼间角大于140°的很少（图1.4），分布在仙女山断裂西侧；最多的是介于140-100°，属于较有利；略少数属于0-60°较不利。褶皱时间根据鄂西地区情况，印支期褶皱作用开始，但相对较弱，主要褶皱期为燕山期，对页岩气保存不利。1.1.3鄂西地层参数评价评价鄂西地区页岩气构造保存条件中地层参数包括地层倾角、地层埋深、剥蚀程度等。地层倾角鄂西地区水井沱组地层倾角在黄陵背斜周缘普遍小于20°，属于有利的倾角。带其他地区由于褶皱作用，倾角变化很大，与褶皱翼间角可以对应。在翼间角大于100°的情况向，一般褶皱转折端处地层倾角较小。图1.4鄂西地区褶皱与翼间角分布图目的层埋深水井沱组底界面埋深特征。根据钻孔埋深资料、地震解释及地质剖面产状趋势外推等手段获取鄂西地区寒武系水井沱组底界面埋深信息，并结合前人相关资料，编制鄂西地区寒武系水井沱组底界面埋深等值线图（图1.5）。水井沱组底界面埋深差异是与现今地形、上覆地层厚度以及水井沱组页岩的剥蚀程度联系在一起的。该地区水井沱组底界面埋深具有一定的规律性，总体上看，研究区东部埋深大，向西部逐渐递减，等值线呈弧形沿近南北向展布；研究区中西部及南部的部分地区埋深大，分布不连续，等值线展布无明显规律。研究区底界面埋深高值区主要分布于东部当阳—松滋、中西部秭归—巴东及西南利川一带地区。其中，尤以当阳—松滋一带地区最为显著，且分布范围最大，最大埋深高达6000m以上，呈狭长的条带状南北向展布。西南利川一带高值区分布范围次于当阳—松滋一带，最大埋深高达6000m以上。中西部秭归—巴东一带高值区分布范围最小，最大埋深高达6000m以上。研究区埋深最小区域主要分布于北部及中部的剥蚀区附近，埋深多小于1000m，最小埋深为271m。图1.5鄂西地区水井沱组底界面埋深图1.2鄂西页岩气构造保存条件有利区块预测1.2.1有利区块划分与特征根据前述页岩气构造保存评价参数以及选定的参数标准评价。以一级和二级断裂带作为区块边界。鄂西地区断裂和褶皱普遍发育，其中NNE向、NNW向走滑-挤压性质断裂、NW向逆冲断裂可作为页岩气构造-保存条件差异分区的边界。针对水井沱组目的层，划分出3种类型的有利保存区块。一类是NNW向南漳-荆门断裂（F13）与NW向天阳坪断裂（F23）所夹持的黄陵背斜周缘斜坡区（翼部）；二类是NNE向新华断裂（F11）和NNW向仙女山断裂（F22）夹持的三角区；三类是NNE断裂夹持的宽缓背斜区。有利区块类型一图1.6鄂西地区页岩气构造-保存条件有利区预测NNW向南漳-荆门断裂（F13）与NW向天阳坪断裂（F23）夹持的黄陵背斜周缘斜坡区（区块一）该区块主要分布在黄陵隆起周缘，主体为宜昌斜坡区（图1.6、1.7、1.8）。地层以单斜形式展布，向SE进入江汉盆地，埋深加大。图1.7秭归二维地震ZG-2015-D1测线解释剖面图图1.8秭地2-宜地2-宜页1-ZK04-ZK05井廊带构造剖面利用断裂-褶皱综合评价体系进行评价，均处于好-较好的区间（表1.2）。该地区断裂规模较小，一般为4级及以上断裂，断裂数量较少，为小型的逆断层。断层密度0-2。断裂活动时间为燕山期，新近系略有活动，较有利。地层倾角靠近黄陵背斜区地层倾角缓，小于20°。向SE江汉盆地方向地层倾角较大。该区地层埋深0-5000m不等，但厚度变化单斜型，便于预测，可划分出2500-3500m的有利埋深区。该区因靠近黄陵背斜，剥蚀强烈，因此在考虑埋深的同时，还要考虑距离剥蚀区的距离，剥蚀距离部分大于15km，还有一部分介于10-15km之间。表1.2页岩气构造-保存条件区块一评价结果表参数大类评价参数评价标准好较好中差断层断层性质小型逆断层少断层密度01-2断裂时间燕山期喜山期断裂规模四级及以上翼间角单斜地层地层倾角缓（0-20）地层埋深>35003500-2500剥蚀距离>15km15-10km该区块已经取得了页岩气勘探的突破。鄂阳页1井和鄂宜页1井是针对寒武系水井沱组和震旦系陡山沱组部署实施的参数井。其中，鄂阳页1井于2016年10月完井，寒武系水井沱组页岩厚度141m，优质页岩厚度61m，目的层埋深2900-3060m，含气量最高达1.48m3/t，平均2.3m3/t。2017年3月实施水平井，水平段长度1836m。2017年7月，对寒武系水井沱组页岩水平段分33段进行水力加砂压裂，获得稳定测试产量7.83万方/天；鄂宜页1井于2016年9月完井，寒武系水井沱组页岩厚度86m，优质页岩厚度35m，目的层埋深介于1600-1750m，含气量介于0.179-5.577m3/t，平均2.24m3/t。2017年1月实施水平井，水平段长度1816m。2017年4月，对寒武系水井沱组水平段分26段进行水力加砂压裂，稳定测试产量6.02万方/天。本区块的寒武系水井沱组（以鄂阳页1井为例）页岩埋深在2980-3060m，页岩总厚度110m，TOC大于2的页岩有61m，成熟度在2.55-3.06之间，平均2.82，以硅质页岩为主，石英平均含量为37，碳酸盐含量其次，其中方解石平均含量为14%，白云石平均含量为15%。本区块的寒武系水井沱组（以鄂宜页2井为例）页岩埋深在2650-2700m，页岩总厚度38.5m，TOC大于2的优质页岩有10.1m，成熟度在2.25-2.73之间，平均2.49，以硅质页岩为主，硅质含量介于40.9-66.6%。有利区块类型二NNE向新华断裂（F11）和NNW向仙女山断裂（F22）夹持的三角区。该区块主要断裂为近EW向逆断层、断裂密度小于2、断裂规模小。褶皱为宽阔的背斜和向斜，翼间角普遍大于100°（表1.3）。褶皱-背斜叠加方式主体属于纵向叠加，少数属于垂向叠加。目的层埋深一般为2000-4000m。目前钻探的ZK井和五地2、长地2井目的层水井沱组埋深很浅，更重要的是五地2井靠近仙女山断裂带，因此效果不理想。秭地2井钻探的层位为龙马溪组，埋深也比较浅，因此效果不理想。本区块在远离边界断裂的中心区域，宽阔的向斜是有利的区域（图1.9）。图1.9秭地3井-ZK3-长地2井-五地1井廊带构造剖面经结合区块二的构造背景并统计归纳区块内参数后得到，区块二内断层性质既有正断层也有逆断层，断层密度统计为1-2，断裂活动时间有印支期、燕山期和喜山期，该区域断裂规模较小，一般为四级及以上和三级，断裂均较为宽缓，翼间角均大于100°，区块埋深较深，大于2000km，剥蚀距离大于15km，综合多项评价参数得出该区块的页岩气构造保存条件较好。表1.3页岩气构造-保存条件区块二评价结果表参数大类评价参数评价标准好较好中差断层断层性质逆断层正断层断层密度1-2断裂时间较早（印支期）晚（燕山期）新（喜山期）断裂规模四级及以上三级翼间角°宽（140-180）较宽（140-100）褶皱时间较早（印支期）晚（燕山期）地层地层倾角较陡（40-60）地层埋深>35003500-2500剥蚀距离>15km有利区块类型三西部NNE断裂带夹持的宽缓向斜和背斜区。主要指鄂西NNE向断裂束，为一些NNE向复式褶皱组成，较大规模的NNE向断裂带一般切割背斜或背斜翼斜向斜过渡带。这些断裂带把页岩气保存区划分出若干个区块。对于较宽阔的背斜或向斜区块内部断裂较少，有利于页岩气保存。目前针对埋藏较浅的志留系进行勘探，效果不理想，但是有些区域水井沱组构造保存条件较好，值得作为有利区块（图1.10）。图1.10过建页HF-1-利页1-咸2井廊带剖面含气性分析

来页1井所在的两河口向斜，夹持在咸丰断裂与新华断裂之间的宽缓向斜。两条断裂都是一级断裂，伴生断裂发育，靠近咸丰断层为狭窄咸丰背斜（图1.11）。两河口向斜两翼地层较平缓，向斜主体部位无大型通天断层发育（表1.4）。褶皱较宽缓，翼间角118-147°，褶皱主要时间为燕山期。来页1井距离五峰组—龙马溪组最近的露头3.5km。来页1井五峰组—龙马溪组顶界埋深902m，顶板为下志留统新滩组，总厚度约为180m，对下部页岩气层有较好的封盖效果。底板为宝塔组连续沉积的灰色瘤状灰岩、泥灰岩，厚度约为30m，区域上分布稳定，空间展布范围广，岩性致密，物性较差，作为底板，对上覆页岩气层具有很好的封隔作用。图1.11来页1井地震剖面解释剖面（李博等,2016）表1.4页岩气构造-保存条件区块三（两河口向斜）评价结果表参数大类评价参数评价标准好较好中差断层断层性质无断层密度01-2断裂时间断裂规模褶皱翼间角°宽（147）较宽（118）褶皱时间晚（燕山期）地层地层倾角较缓30°地层埋深902m剥蚀距离3.5km保存效果分析。来页1井测试结果显示，五峰组—龙马溪组泥页岩含气量介于0.23-3.73m3/t，平均值为1.72m3/t。其中大于1.0m3/t含气量的页岩段共35m，大于2.0m3/t含气量的页岩段厚度达到21m，甲烷纯度均超过95%，最高达100%，平均值高于99%（李博等2016）。姜生玲等（2018）报道，来凤咸丰区块两河口向斜东南翼实施钻探了参数井－LD2井，LD2井五峰－龙马溪组共解析17块样品，解析气量介于0.04-0.71m3/t，平均0.20m3/t，总含气量0.04-0.72m3/t，平均0.21m3/t。龙马溪组剥蚀线最短距离分析，LD1井为3.5km，LD2井为2.2km，较LD1井更接近剥蚀线；LD1井位于两河口向斜轴部，主体部位无大型通天断层发育，而LD2井位于两河口向斜东南翼，在钻至新滩组时发生井漏，钻遇破碎带，且该破碎带从650m一直延续至790m，表明LD2井在新滩组钻遇断层，据分析该断层倾角70°，推测目的层龙马溪组顶界距离断层横向距离不足20m，是LD2井含气量偏低的主要原因。两河口向斜，来页1井北部，到咸2井之间存在一组NNE向-NW向正断层，长度2-20km，较大规模的正断层对页岩气保存不利。再向北，断裂不发育，但褶皱逐渐变狭窄。从整个向斜看，核部志留系龙马溪组大面积露头，因此针对该层位勘探空间有限。考虑到埋深的问题，可以在该向斜区块寻找水井沱组页岩气（埋深约2500-3000m）。桑拓坪向斜区块。该区块位于建始断裂带与恩施断裂带之间，本区构造稳定，断层不发育（表1.5），断裂密度为大部分地区0，局部小于2；为小型正断层，9km长。向斜宽缓，翼间角157°，岩层产状平缓，有利于页岩气的保存。该区块内未见龙马溪组露头。

表1.5页岩气构造-保存条件类型三（桑拓坪向斜）评价结果表参数大类评价参数评价标准好较好中差断层断层性质小型正断层断层密度01-2断裂时间新（喜山期）断裂规模四级以上褶皱翼间角°宽（157）褶皱时间晚（燕山期）地层地层倾角缓（3-10）地层埋深1446-1519m剥蚀距离>15km保存效果分析。咸地2井五峰组—龙马溪组1446-1519m总含气量介于0.63-3.45m3/t，平均为1.56m3/t，甲烷含量介于82.97%-98.17%，均值91.46%。1.2.2有利区块的成因分析鄂西地区页岩气构造保存条件有利区块的存在是与鄂西地区构造保存条件演化息息相关的。由构造保存条件演化可知其有利区块的成因，进而为选定页岩气构造保存有利区提供依据。鄂西地区在印支运动之前，一致处于稳定的台地型构造演化过程，中间经历志留纪与泥盆纪之交、泥盆纪与石炭纪之交的区域抬升，而形成的区域地层缺失，但构造变形不强烈，没有显著的断裂和褶皱发育，对页岩气藏破坏较弱。另一方面，由于抬升导致抑制生烃，避免有机质过早过成熟。印支运动开始，先后经历了早-中侏罗世、晚侏罗世、早白垩世以及古近纪4个时期的构造变形历程，对页岩气保存条件影响显著。1、早-中侏罗世构造保存条件印支运动在早中侏罗世强烈，主要表现为秦岭-大别山前带逆冲-沉降而形成山前前陆盆地。此时黄陵背斜初次隆升，但是水下低凸起，还是遭受剥蚀提供物源尚存在争议。在近N-S向挤压作用下，黄陵花岗岩体南北为主要强挤压变形区，地层强烈褶皱和断裂，页岩气构造保存条件差。受黄陵花岗岩体遮挡作用，岩体东西两侧为构造弱变形区，且随着前陆盆地的沉降，页岩气目的层普遍加大埋深，有利于页岩气保存。东南部地区，江南造山带北侧地区作为前陆盆地的斜坡带或隆起区，页岩气构造保存条件较差。总体上，这个阶段研究区大部分没有褶皱变形，除了黄陵背斜周缘地区保存条件变差之外，其他地区由于侏罗系沉积，导致埋深加大，保存条件变好（图1.12A）。2、晚侏罗世构造保存条件该