一种盆缘复杂构造区常压页岩气藏成藏模式建立方法与流程

本发明属于页岩气勘探技术领域，具体说涉及一种盆缘复杂构造区常压页岩气藏成藏模式建立方法。

背景技术：

近年来，我国海相页岩气勘探开发取得了重大进展，在四川盆地及周缘的焦石坝、长宁-昭通、威远等地区相继实现了规模商业开发，目的层为奥陶系五峰组-志留系龙马溪组。上述规模开发区有以下共同特点：位于稳定的四川盆地内，构造宽缓，变形程度较低，地层压力系数高，地层能量充足，含气量高，页岩气资源丰度大，单井测试产量高，属于典型的超压页岩气。然而，四川盆地以外的盆缘复杂构造区经历了加里东、海西、燕山、喜山等多期构造运动叠加改造，构造演化复杂，变形程度大，通天断层发育，地层剥蚀严重，五峰组-龙马溪组页岩在背斜区已剥蚀殆尽，主要残存于残留向斜、斜坡等构造单元，保存条件遭受明显破坏，页岩气向泄压区发生了大规模运移，导致页岩气主要以吸附态残存于页岩储层中，地层能量降低，压力系数一般小于1.2，为典型的常压页岩气。盆缘复杂构造区常压页岩气资源丰度低，但分布范围广，资源总量大，具有巨大的勘探开发潜力，已成为国内页岩气勘探攻关的热点，因此，建立一种有效的盆缘复杂构造区常压页岩气藏成藏模式建立方法，将会大幅提高勘探开发效率。

目前，国内学者针对页岩气藏成藏模式建立方法开展了一定的研究，但有关常压页岩气的研究相对较少。郭彤楼等（2014）根据对重点井天然气碳同位素组成、流体包裹体均一温度的对比研究，结合构造类型和构造演化，分析油气生成与运移期次，提出焦石坝页岩气藏的高产富集模式“阶梯运移、背斜汇聚、断-滑控缝、箱状成藏”。梁峰等（2016）以钻井资料为基础，依据笔石生物地层、地球化学特征、岩石矿物组成、储集层微观特征、构造条件等数据，建立了渝东北地区巫溪2井区“构造型甜点”式页岩气富集模式。公开号为CN102681027A，公开日为2018年1月16日的中国专利文献公开了一种页岩气富集成藏分类方法，划分出六种页岩气富集成藏模式，细化了页岩气勘探的有利目标及其开发效益高低。

但以上述专利及文献为代表的现有技术，以背斜等正向构造为主要研究对象，目的层普遍未出露地表，保存条件较好，页岩气散失较少，具有向正向构造高部位、裂缝发育带运移汇聚特征，游离气占比大，含气量高，复杂裂缝网络利于页岩气富集高产；而盆缘复杂构造区构造更加复杂，研究对象以残留向斜和斜坡为主，目的层广泛出露地表，保存条件较差，页岩气发生大规模逸散，部分滞留成藏，吸附气占比大，含气量低，裂缝越发育越易导致页岩气散失。因此，现有技术不能直接适用于盆缘复杂构造带常压页岩气的成藏模式评价，难以适应构造复杂区深化勘探开发的需求，急需建立更有针对性、更具可行性的常压页岩气藏成藏模式建立方法，以指导盆缘复杂构造区常压页岩气勘探开发。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种盆缘复杂构造区常压页岩气藏成藏模式建立方法，解决现有技术不能直接适用于盆缘复杂构造带常压页岩气的成藏模式评价，难以适应构造复杂区深化勘探开发的需求的问题；

为了达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种盆缘复杂构造区常压页岩气藏成藏模式建立方法，在常压页岩气基本地质特征分析、富集规律研究和勘探开发实践基础上，建立“沉积相供烃控储、构造运动控保定富、逸散滞留成藏”的盆缘复杂构造区常压页岩气藏成藏模式，包括如下建立步骤：

步骤一、盆缘复杂构造区常压页岩气生烃及储集条件分析；通过沉积环境、优质页岩厚度、有机质丰度、热演化程度、有机质类型、生烃强度等分析，以明确研究区生气条件。利用储层孔隙度、有机质孔隙发育程度、比表面积等分析，以评价研究区储集条件。

步骤二、构造运动改造程度及保存条件分析；包括构造改造作用程度、气藏抬升调整时间、地层发育完整程度、开启性断层发育情况、目的层出露区情况、目的层埋深、地层压力系数等分析，以评价研究区页岩气保存条件和富集程度。

步骤三、常压页岩气逸散滞留成藏模式分析；根据常压页岩气逸散滞留成藏特点，结合构造样式和富集规律，建立成藏模式。

所述的沉积相供烃控储是指深水陆棚亚相下沉积的厚层富有机质泥页岩为页岩气藏的形成提供了烃源和储集空间，是常压页岩气藏形成的前提条件。

构造运动控保定富是指构造运动控制常压页岩气的保存条件，影响页岩含气量和地层能量，决定页岩气藏的富集程度。

逸散滞留成藏是常压页岩气藏成藏典型特征，页岩气发生大规模逸散，部分滞留在有利部位富集成藏，按照构造样式和富集规律，又划分为三种成藏模式：斜坡深部位逸散滞留成藏模式、残留向斜核部逸散滞留成藏模式、逆断层下盘断层遮挡逸散滞留成藏模式。

本发明盆缘复杂构造区常压页岩气藏以四川盆地东南缘复杂构造区常压页岩气基本地质特征分析、富集规律研究和勘探开发实践基础为例，建立了“沉积相供烃控储、构造运动控保定富、逸散滞留成藏”的常压页岩气藏成藏模式。

所述的沉积相供烃控储：四川盆地东南缘五峰组—龙马溪组下部泥页岩形成于深水陆棚亚相沉积环境，沉积时间长，沉积速率中等，上部水体富营养，利于古生物大量繁殖，下部水体安静、强还原，利于古生物死亡后堆积形成的沉积有机质保存，在此环境下形成的富有机质泥页岩厚度大，有机质丰度高，热成熟度适中，生烃强度大，为页岩气富集提供了充足的烃源条件，同时成岩过程中产生的大量有机质孔隙为页岩气提供了良好的原始储集空间和比表面，利于页岩气储集和吸附，是常压页岩气藏形成的前提条件。

所述的构造运动控保定富：强调了构造运动对常压页岩气聚散的影响。四川盆地东南缘五峰组—龙马溪组下部泥页岩具有较好的顶底板条件，构造运动是控制常压页岩气保存条件优劣的关键因素，影响页岩含气量和地层能量，决定了页岩气藏的富集程度。构造改造作用越弱、气藏抬升调整时间越晚、地层发育越完整、距离开启性断层越远、距离目的层出露区越远、目的层埋深越大，则页岩气保存条件越好，先期自生自储的页岩气残留含量越高，地层能量越强，页岩气富集程度越高。

所述的逸散滞留成藏：反映了常压页岩气藏成藏典型特征，四川盆地东南缘五峰组—龙马溪组下部泥页岩由于受到后期构造运动强烈改造，保存条件遭受不同程度破坏，先期形成的页岩气发生大规模逸散，但受到页岩自身封闭能力、大量微孔形成的强吸附能力、良好的顶底板、逆断层遮挡等因素控制，部分滞留在有利构造部位富集成藏，按照构造样式和富集规律，可划分为三种成藏模式：斜坡深部位逸散滞留成藏模式、残留向斜核部逸散滞留成藏模式、逆断层下盘断层遮挡逸散滞留成藏模式。

本发明的有益效果是建立了更有针对性、更具可行性的常压页岩气藏成藏模式建立方法，以指导盆缘复杂构造区常压页岩气勘探开发；同时进一步深化盆缘复杂构造区常压页岩气成藏认识，为常压页岩气藏的勘探提供了理论支持，经过勘探实践验证，取得常压页岩气勘探突破，对中国南方常压页岩气增储上产具有重大意义。

附图说明

图1为斜坡深部位逸散滞留成藏模式示意图；

图2为残留向斜核部逸散滞留成藏模式示意图；

图3为逆断层下盘断层遮挡逸散滞留成藏模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种盆缘复杂构造区常压页岩气藏成藏模式建立方法，以四川盆地东南缘为例，共包括三步：

步骤一，盆缘复杂构造区常压页岩气生烃及储集条件分析；四川盆地东南缘五峰组-龙马溪组下部泥页岩形成于深水陆棚亚相沉积环境，由东向西，深水陆棚亚相持续时间更长，水体更深，形成的富有机质泥页岩厚度增大，有机质丰度增高，有机质热成熟度有增大趋势，生烃能力更强。页岩气具有自生自储特点，其储层主要为低孔低渗储层，纳米级有机质孔隙是页岩最主要的储集空间，为游离气储集和吸附气吸附提供了主要的储集空间和比表面，由于有机质孔隙为有机质生烃和沥青、原油裂解成气过程中产生的孔隙，有机质丰度越高，热成熟度适中，越利于有机质孔隙发育。总体上，四川盆地东南缘五峰组-龙马溪组下部深水陆棚亚相泥页岩生烃强度在20-30×10⁸m³/km²之间，为页岩气富集提供了充足的气源，同时成岩过程中产生的大量有机质孔隙为页岩气提供了良好的原始储集空间和比表面，利于页岩气储集和吸附，为常压页岩气藏形成提供了有利条件。

步骤二，构造运动改造程度及保存条件分析；埋藏史和热史分析表明，四川盆地东南缘五峰组-龙马溪组于白垩纪不同时期达到最大埋深，干酪根和残留油大量裂解生干气，原始生气量达到最大，此后构造差异抬升，气藏进入调整破坏阶段。构造改造越强，将导致游离气大量向剥蚀区、开启性断层和裂缝带等泄压区运移散失，同时由于降压解吸，吸附气转换为游离气并同样发生逸散，致使页岩含气量进一步降低甚至不含气。四川盆地东南缘经历了多期构造运动强烈改造，受燕山早期北西向挤压隆升和晚期南北向压扭性走滑的影响最为显著，奠定了现今向斜与背斜相间分布的“槽-档”构造格局，自东向西具有递进变形特征，构造变形程度东强西弱，地层倾角东陡西缓，抬升幅度东高西低，地层剥蚀厚度东大西小，勘探类型由紧闭向斜过渡为宽缓向斜再到盆缘斜坡，气藏调整时间东早西晚，页岩气散失时间变短，保存条件逐步变好。东部的桑柘坪向斜地层压力系数为0.95-1.06，中部的武隆向斜、道真向斜地层压力系数为1.0-1.15，西部的金佛斜坡地层压力系数为1.05-1.2，自东向西，地层能量增强，页岩气富集程度增高。

步骤三，常压页岩气逸散滞留成藏模式分析，其具体内容包括：

（1）斜坡深部位逸散滞留成藏模式

该成藏模式主要位于四川盆地东南缘的金佛斜坡，北部延伸至盆内，通过鞍部与盆内背斜相连，南部目的层出露地表，东西侧受封闭性逆断层夹持。如图1所示，斜坡浅部位受构造运动改造强烈，地层抬升幅度大，距离剥蚀区近，埋深小，垂向应力减小导致页理缝开启，同时构造变形产生的构造缝增多，裂缝孔隙度大，形成连通的逸散网络，储层渗透率增大，页岩气侧向逸散强烈，以吸附气为主且含量低，储层压力低，页岩气富集程度低。斜坡深部位抬升幅度较小，距离剥蚀区远，埋深大，裂缝以页理缝为主，且垂向应力大导致部分页理缝闭合，构造变形产生的构造缝较少，储层非均质性增大，页岩气逸散强度减弱，吸附气和游离气含量均较高，储层压力较高，页岩气富集程度较高。在斜坡深部位逸散滞留成藏模式指导下，金佛斜坡深部位JY10井区五峰组-龙马溪组下部取得常压页岩气高产突破，地层压力系数1.18，测试日产气19.6万方。

（2）残留向斜核部逸散滞留成藏模式

该成藏模式主要分布在四川盆地东南缘的残留向斜，目的层四周出露地表。如图2所示，由翼部向核部，构造改造作用减弱，距离剥蚀区更远，埋深逐渐增大，页理面垂向应力增强，页理缝逐步闭合，构造缝由靠近剥蚀区的极发育到翼部不发育，再到核部较发育，核部构造缝发育利于改善储层物性，页岩气侧向逸散强度有序渐次减弱，游离气占比和含量、储层压力、富集程度渐次增高，具有典型核部滞留成藏特点。在残留向斜核部逸散滞留成藏模式指导下，武隆向斜核部LY2井区五峰组-龙马溪组下部取得常压页岩气勘探突破，地层压力系数1.06，测试日产气9.22万方；桑柘坪向斜核部PY5井揭露了五峰组-龙马溪组良好的含气性。

（3）逆断层下盘断层遮挡逸散滞留成藏模式

该成藏模式主要位于四川盆地东南缘的道真向斜。如图3所示，向斜翼部受东西向挤压作用，发育南北走向逆断层，现今最大主应力方向与断层走向近于垂直，断距100-300m，下盘五峰组-龙马溪组下部目的层与上盘奥陶系致密灰岩对接，断层两侧为毛细管压力较高的非渗透层，岩心裂缝发育泥岩滑动的镜面擦痕，表明断裂带存在良好的泥岩涂抹，具有良好的封堵性，一方面阻止或减弱了断下盘页岩气向断上盘及泄压区运移，另一方面也阻止或减弱了断上盘大气淡水向断下盘注入。断下盘发育断层诱导裂缝，增大了储集空间，利于游离气短距离运移富集。在逆断层下盘断层遮挡逸散滞留成藏模式指导下，道真向斜断下盘ZY1井区揭露了五峰组-龙马溪组良好的含气性，验证了本成藏模式的应用前景。