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页岩气构造地质学研究2010-1-5(2-3)

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页岩 构造 地质学 研究 2010
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页岩气构造地质学研究中国地质大学(北京)报告人:陈昭年 丁文龙二 一、页岩气构造研究意义及主要内容• 二、页岩气形成的区域构造背景分析• 三、不同类型盆地页岩气藏特征• 四、褶皱与断裂体系特征及形成演化• 五、页岩气储层裂缝发育规律研究• 六、页岩气保存条件研究二、页岩气形成的区域构造背景分析1. 研究富有机质页岩发育时期的大地构造位置、古盆地类型和构造古地貌(古地理)特征及其对页岩层发育的沉积环境、岩性、厚度和分布的控制作用。2. 分析在多期次构造运动和多种构造应力作用下,页岩发育地区的现今区域构造格架及其构造演化。二、页岩气形成的区域构造背景分析页岩气的分布主要与原始沉积盆地所在的板块构造位置有关,与后期的构造运动及逆冲断裂带活动有关。前者控制了页岩的沉积和发育,后者控制了页岩的保存和分布。纵观 北美产页岩气盆地 分布的大地构造位置、盆地类型和性质,页 岩气主要分布于 阿巴拉契亚早古生代逆冲褶皱带、马拉松 陆盆地 及其相邻地台之上的 克拉通盆地 。按时代可分为早古生代、晚古生代和中生代,分别发育在三个逆冲褶皱带的前缘。早古生代前陆盆地主要位于阿巴拉契亚褶皱带前缘,伴随造山带的隆起形成, 以阿巴拉契亚盆地为代表。 阿巴拉契亚褶皱带为加里东期北美板块和非洲板块碰撞形成的,北东 — 南西向展布,有东倾的大逆掩断裂带为边界,造山带西侧为前陆盆地 。阿巴拉契亚盆地是早古生代发育起来的前陆盆地,主要有三次大的构造事件: 寒武世 — 早中奥陶世,为北美板块被动大陆边缘的一部分,晚奥陶世,北美板块向古 致 成晚奥陶世前陆盆地;中晚泥盆世的陆 致 石炭世的 层沉积在向东倾斜的 三期前陆盆地 内,形成三套主要的沉积旋回,每一旋回底部为碳质页岩、中部为碎屑岩、顶部为碳酸盐岩。沉积了奥陶系的 留系的 些页岩均具有有机碳含量高、成熟度高、埋藏浅等特点,且都发现了页岩气藏或页岩气显示。该盆地的 量 963亿立方米,在 1921气田钻了一万多口页岩气井,生产了超过 708亿立方米的天然气。前陆盆地5 0 0 k M a n c o C a n e C r e e L e w i s & M a n c o N i o b r a r a S h a l e & C h a l G a mm o n : M o w r B a k k e n s h a l Ex c e l l o / M u l k N e w A l b a n D e v o n i a n / O h i An tr i F a y e t t e v i l l e /C a n e y & W o o d f o r B a r n e t B a r n e t t & W o o d f o r W o o d f o r d & C a n e 地 : B e n L e w i s, M o w r y & N i o b r a r a 大角盆地风河盆地页岩气生产区马拉松B a r n e t t & W o o d f o r F l o y d / N e a G r e e n R i v e 页岩名称逆冲褶皱带密执安盆地 :A n t r i 美国页岩气盆地分布大地构造背景分析与盆地类型 0 k M a n c o C a n e C r e e L e w i s & M a n c o N i o b r a r a S h a l e & C h a l G a mm o n : M o w r B a k k e n s h a l Ex c e l l o / M u l k N e w A l b a n D e v o n i a n / O h i An tr i F a y e t t e v i l l e /C a n e y & W o o d f o r B a r n e t B a r n e t t & W o o d f o r W o o d f o r d & C a n e 地 : B e n L e w i s, M o w r y & N i o b r a r a 大角盆地风河盆地页岩气生产区马拉松B a r n e t t & W o o d f o r F l o y d / N e a G r e e n R i v e 页岩名称逆冲褶皱带密执安盆地 :A n t r i 美国页岩气盆地分布大地构造背景分析与盆地类型要是马拉松 — 沃希托造山运动形成的,该造山运动是由泛古大陆变形引起的北美板块和南美板块碰撞形成的,沿着与拗拉槽有关的薄弱处发生下坳沉降形成弧后前陆盆地, 主要包括福特沃斯、黑勇士、阿科马、二叠等盆地 ,马拉松 些盆地均在泥盆系和密西西比系黑色页岩中发现了页岩气藏或页岩气显示,资源量很大,具有代表性的是福特沃斯盆地。福特沃斯盆地 是一个边缘陡、向北加深的盆地,主要地层有寒武系、奥陶系、密西西比系、宾夕法尼亚系、二叠系和白垩系。寒武纪 — 晚奥陶世为被动大陆边缘沉积,大部分为碳酸盐岩沉积,密西西比纪为前陆沉积,沉积了 夕法尼亚纪,为代表与沃希托构造前缘推进有关的沉降过程和盆地充填。该盆地的 量居全美天然气田第二,是美国最大的页岩气田,占全美页岩气总产量的一半以上 。前陆盆地5 0 0 k M a n c o C a n e C r e e L e w i s & M a n c o N i o b r a r a S h a l e & C h a l G a mm o n : M o w r B a k k e n s h a l Ex c e l l o / M u l k N e w A l b a n D e v o n i a n / O h i An tr i F a y e t t e v i l l e /C a n e y & W o o d f o r B a r n e t B a r n e t t & W o o d f o r W o o d f o r d & C a n e 地 : B e n L e w i s, M o w r y & N i o b r a r a 大角盆地风河盆地页岩气生产区马拉松B a r n e t t & W o o d f o r F l o y d / N e a G r e e n R i v e 页岩名称逆冲褶皱带密执安盆地 :A n t r i 美国页岩气盆地分布大地构造背景分析与盆地类型要位于 美国中西部 ,是科迪勒拉逆冲褶皱带(法拉隆板块和北美板块碰撞形成)的一部分。该地区在前寒武纪、寒武纪、奥陶纪为被动大陆边缘沉积,奥陶纪末到泥盆纪抬升剥蚀,密西西比纪为浅海沉积,宾夕法尼亚纪和二叠纪形成原始落基山,中侏罗世重新接收沉积,并在白垩纪海侵时期形成海道,南北海水相通,沉积了一套区域性的黑色页岩。白垩纪末发生的拉腊米块断运动,形成目前山脉和盆地相间的盆山格局,这一类的盆地主要有 圣胡安、帕拉多、丹佛、尤因塔、大绿河等。其中在圣胡安、丹佛和尤因塔等盆地 的白垩系黑色页岩层发现了页岩气藏。 最具代表性、储量产量最大的是圣胡安盆地 ,该盆地横跨科罗拉多州和新墨西哥州,是一个典型的不对称盆地,南部较缓,北部较陡。按照地质时代和商业开发时间, 该盆地的陆盆地5 0 0 k M a n c o C a n e C r e e L e w i s & M a n c o N i o b r a r a S h a l e & C h a l G a mm o n : M o w r B a k k e n s h a l Ex c e l l o / M u l k N e w A l b a n D e v o n i a n / O h i An tr i F a y e t t e v i l l e /C a n e y & W o o d f o r B a r n e t B a r n e t t & W o o d f o r W o o d f o r d & C a n e 地 : B e n L e w i s, M o w r y & N i o b r a r a 大角盆地风河盆地页岩气生产区马拉松B a r n e t t & W o o d f o r F l o y d / N e a G r e e n R i v e 页岩名称逆冲褶皱带密执安盆地 :A n t r i 美国页岩气盆地分布大地构造背景分析与盆地类型 伊利诺斯盆地和威利斯顿盆地 。 其中 , 密执安盆地和伊利诺斯盆地是内陆克拉通盆地 , 盆地基底为前寒武系 , 演化开始于早中寒武世超大陆裂解时期 , 由衰亡的裂谷拗拉槽或地堑开始 , 随后演化为一克拉通海湾 。 裂谷演化阶段后期 , 盆地开始热沉降阶段 , 在裂谷沉积地层之上沉积了砂岩和碳酸盐岩地层 , 中奥陶世到中密西西比世 , 主要为岩石圈伸展的构造均衡沉降阶段 , 且伸展范围受早期裂谷范围的限制 , 沉积相对缓慢 , 富含有机质的黑色页岩就是这一时期沉积的 。在古生代的大部分时间里 , 该盆地和阿克玛 、 黑勇士等克拉通边缘盆地是相通的 , 石炭纪晚期到白垩纪晚期的构造运动 , 造成了盆地现今的构造形态 。 在这类盆地的泥盆系发现了大量的页岩气资源量 , 如密执安盆地的 克拉通盆地与北美环加拿大地盾形成一系列沉积盆地的格局不同, 中国分布着 扬子、华北和塔里木三个交互影响的板块 ,相互之间的共同作用决定了中国不同时期沉积盆地及其中页岩的沉积, 后期的构造变动决定了页岩现今的宏观分布。部东地区方地区北地区藏地区540国发育扬子、塔里木和华北 三大克拉通地台 ,地台上为典型的克拉通沉积, 克拉通边缘早期为被动大陆边缘沉积,晚期为前陆沉积,发育古生代、中生代前陆盆地和克拉通盆地 。 克拉通盆地主要包括四川、华北和塔里木, 但由于经历了漫长地质历史时期的改造,目前仅存四川、鄂尔多斯和塔里木盆地中心地区。古生代克拉通盆地主要包括四川、华北和塔里木盆地西安塔里木盆地准噶尔盆地松辽盆地四川盆地柴达木盆地江汉盆地古生代稳定地台黑色页岩沉积区江南雪峰造山带鄂尔多斯盆地31克拉通盆地前陆盆地南海南海盆地图例渤海湾盆地2457109681— 准噶尔盆地周缘前陆盆地(晚古生代); 2— 塔里木北缘前陆盆地(晚古生代 +中生代);3— 塔里木南缘前陆盆地(早古生代 +中生代); 4— 北祁连山造山带前陆盆地(早古生代);5— 鄂西前陆盆地(古生代 +中生代); 6、 7、 8— 中生代南方北前陆盆地带:上、中、下扬子北缘前陆盆地; 9— 中生代南方南前陆盆地带:兰坪一思茅、十万大山、楚雄、南盘江、桂东南、川东 赣等; 10— 江南雪峰山北缘前陆盆地(早古生代)中国主要克拉通盆地和前陆盆地发育分布图地区盆山体系包括龙门山褶皱带、四川盆地、川东、川北、川南隔档式断褶带和湘鄂西隆褶带及江南隆起。盆山体系结构包括前震旦系基底和震旦系~三叠系的海相沉积地层及中新生代陆相沉积地层。青藏高原东缘上扬子地区的四川盆地及其周缘早期页岩层系的发育及分布受控于加里东期~印支期华南(扬子)板块的构造演化,自震旦纪以来,整体经历了多期构造运动。 震旦纪 — 早中奥陶世为被动大陆边缘,中晚奥陶世至志留纪为前陆盆地,代表扬子、塔里木和华北大陆块与周边洋盆的盆山转换。扬子地台在加里东晚期,华南洋向江绍一带俯冲、消减形成江南造山带、雪峰山造山带并与黔中和牛首山古隆起相连,在造山带前缘形成前陆盆地。盆山体系演化及其对前陆盆地形成的控制作用早古生代前陆盆地 主要发育在加里东晚期,塔里木、四川和鄂尔多斯古生代海相盆地具有相似的地质演化,泛大陆解体后,震旦纪 — 早中奥陶世为被动大陆边缘,中晚奥陶世至志留纪为前陆盆地,代表三大陆块与周边洋盆的盆山转换。扬子地台在加里东晚期,华南洋向江绍一带俯冲、消减形成江南造山带、雪峰山造山带并与黔中和牛首山古隆起相连,在造山带前缘形成前陆盆地。早志留世,秦岭洋与华北地块和塔里木地块以及柴达木地块碰撞,也形成一系列前陆盆地,如北祁连山前陆盆地。鄂尔多斯盆地西缘和南缘是在元古界秦祁贺三叉裂谷基础上发育的早元古代被动大陆边缘,中奥陶世至中石炭世秦祁海槽向东、向北方向俯冲碰撞,形成前陆盆地。塔里木盆地南缘志留至泥盆纪也存在周缘前陆盆地。早古生代 要发育在 滇黔贵地区、塔里木北缘及准噶尔盆地周缘, 主要发生在泥盆纪和二叠纪。中奥陶世 — 志留纪武夷、闽台微陆块向华南古板块拼贴时,广西“钦防海槽”和“十万大山”盆地区处于“残留被动大陆边缘盆地”演化阶段,其后经历了早泥盆世残留洋盆地、晚古生代特提斯被动大陆边缘盆地,到晚二叠世早期转变为前陆盆地。塔里木北部 周缘前陆盆地发育于泥盆纪末至早三叠世期间。准噶尔盆地 周缘在二叠纪也演化为前陆盆地。晚古生代 要分布在 南方和中西部地区 。 中生代早期的印支运动是主要的构造变形期和被动大陆边缘向前陆盆地演化的转折阶段 。 华南板块裂解为扬子板块和东南板块 , 由台地沉积转变为前陆沉积 , 在扬子板块南北缘逐渐形成南北两条前陆盆地带 。 北带主要由上扬子 ( 龙门山 、 西昌和楚雄前陆盆地 ) 、 中扬子北部 ( 大巴山和桐柏山前陆盆地 ) 、 下扬子 ( 宁镇前陆盆地 )三个周缘前陆盆地群及合肥冲断前渊盆地构成 , 南带主要由兰坪一思茅 、 十万大山 、 楚雄 、 南盘江 、 桂东南等弧后前陆盆地及川东 湘赣等陆内造山带形成的类前陆盆地群构成 。中西部前陆冲断带属于特提斯北缘盆地群 , 有统一的大地构造背景 、 位置与古气候带在鄂尔多斯盆地西缘也形成了中生代前陆盆地 。塔里木地台周缘中、新生代前陆盆地 十分发育,代表性的有塔西南、喀什、叶城、库车及且未等,主要分布在天山、昆仑及阿尔金造山带与塔里木克拉通盆地边缘相接地区 。中生代 我国的 前陆盆地和克拉通盆地 经历了加里东 、 海西两大构造旋回 , 又就经历了中生代构造运动的改造 , 原有的前渊沉积连同下伏的地台沉积一起卷入冲断褶皱变动改造之中 , 被后期构造运动改造的面目全非 。如在扬子地台 , 印支期前陆除龙门山前经长期演化保持良好外 , 仅楚雄 、西昌和大巴山前仍存在构造盆地 , 其它中下扬子区本质上已完全转成褶皱冲断构造带 , 残余的向斜非常有限 。 古生代的江南 在这样的构造背景之下 , 常规油气难以保存 , 而页岩气具有抗破坏能力强的特点 , 在常规油气不能发育的地区 , 其仍有很好的发育条件 , 因此 , 在这些地区 , 页岩气可能是打开勘探突破的关键所在 。页岩层系的后期 ( 新生代 ) 改造则主要受控于印度 — 亚洲大陆碰撞等多个阶段 、 多期次的板块构造运动事件 , 特别是印度大陆与欧亚大陆的碰撞和持续的陆~陆汇聚作用在亚洲大陆产生了广泛的陆内变形 , 这种变形不仅只限于青藏高原 、 喜马拉雅 、 及其向北延展的碰撞轴向地带 , 还波及到偏离碰撞轴向带的外围地区 , 如华南和华北地区等 。中国前陆盆地和克拉通盆地特征有利于页岩发育的大地构造背景 必须与有利的古气候和古环境结合才具备形成大规模油气的物质基础 。 与美国有利于页岩气藏发育的前陆和克拉通盆地对应的是有利于黑色页岩沉积的古气候和古环境 , 已经发现页岩气藏的页岩主要为被动大陆边缘沉积 、前陆挠曲形成的滞留环境沉积和克拉通内坳陷沉积等 。1)被动大陆边缘沉积包括 被动大陆边缘裂谷和缓坡陆棚环境 ,该环境一般被上升洋流控制,通常携带生物大量繁殖所需要的营养物质,表层海水中生物大繁殖量、死亡后在海底迅速大量堆积,耗尽海底中的氧形成强还原环境,有利于有机质保存。在这样大地构造背景以及与之匹配的沉积环境上,沉积了大套富含有机质的黑色页岩,其中最有利于页岩气藏发育的部位是水进体系域的密集段,如在大绿河盆地 国南方扬子地台周缘的寒武系和奥陶系也均发育密集段沉积的黑色页岩,具备形成页岩气藏的物质基础。3 区域构造背景演化与盆地类型及其对页岩沉积和成藏的控制作用2)前陆挠曲形成的滞留环境沉积前陆挠曲形成滞留盆地,阻止了水的侧向流动,表层含氧水与深层水的混合受阻,有利于还原环境的形成。如阿巴拉契亚盆地泥盆系黑色页岩和以福特沃斯盆地为代表的南部晚古生代前陆盆地泥盆系 — 密西西比系黑色页岩均属于这类沉积。中晚奥陶世 — 早志留世,南方地区江南 起带以西、以北形成滞留盆地,上、中、下扬子原浅水碳酸盐台地被富含笔石的黑色页岩覆盖。下三叠统和上三叠统的黑色页岩也形成于这种环境。3)克拉通内坳陷沉积泥盆纪时期,随着相对海平面的上升,密执安盆地和伊利诺斯盆地被海水淹没,成为页岩沉积的浅海环境,这一时期形成的泥盆系富含有机质的黑色页岩在从加拿大中西部到美国东南部的北美地台广泛分布。 我国的四川、鄂尔多斯和塔里木等盆地的黑色页岩也为此类沉积环境的沉积。3 区域构造背景演化与盆地类型及其对页岩沉积和成藏的控制作用2)前陆挠曲形成的滞留环境沉积前陆挠曲形成滞留盆地,阻止了水的侧向流动,表层含氧水与深层水的混合受阻,有利于还原环境的形成。如阿巴拉契亚盆地泥盆系黑色页岩和以福特沃斯盆地为代表的南部晚古生代前陆盆地泥盆系 — 密西西比系黑色页岩均属于这类沉积。中晚奥陶世 — 早志留世,南方地区江南 起带以西、以北形成滞留盆地,上、中、下扬子原浅水碳酸盐台地被富含笔石的黑色页岩覆盖。下三叠统和上三叠统的黑色页岩也形成于这种环境。3)克拉通内坳陷沉积泥盆纪时期,随着相对海平面的上升,密执安盆地和伊利诺斯盆地被海水淹没,成为页岩沉积的浅海环境,这一时期形成的泥盆系富含有机质的黑色页岩在从加拿大中西部到美国东南部的北美地台广泛分布。 我国的四川、鄂尔多斯和塔里木等盆地的黑色页岩也为此类沉积环境的沉积。3 区域构造背景演化与盆地类型及其对页岩沉积和成藏的控制作用3 区域构造背景演化与盆地类型及其对页岩沉积和成藏的控制作用地质时代盆地演化层序界面性质构造转换面一级旋回海平面升降白垩纪侏罗纪造山造盆三角洲前陆盆地三叠纪二叠纪缓坡石炭纪泥盆纪退积式碳酸盐台地大陆边缘演化志留纪奥陶纪淹没台地前陆盆地寒武纪海侵碳酸盐台地震旦纪断块台地碎屑岩充填大陆边缘演化升隆侵蚀海侵上超最大海泛造山隆升升降侵蚀早印支 - 海西造山隆升造山隆升加里东旋回早燕山 - 晚印支中晚燕山旋回升降烃源岩0烃源岩烃源岩烃源岩塔里木鄂尔多斯上扬子华北青白口纪蓟县纪长城纪中下扬子准葛尔 羌塘不同地区海相暗色泥页岩发育时代滨海和浅海陆棚海相黑色页岩一般形成于上述三种沉积环境,且多与碳酸盐岩伴生,其分布往往广、很稳定。根据前人对中国含油气盆地的岩相古地理和烃源岩的研究结果, 从中、晚元古代至新生代的不同时期,均在不同地区、不同程度发育海相暗色页岩3 区域构造背景演化与盆地类型及其对页岩沉积和成藏的控制作用以我国南方古生代为例,沉积了克拉通内坳陷、被动大陆边缘的寒武系黑色页岩和前陆挠曲阶段的奥陶系 武系黑色页岩主要发育在梅树村期和筇竹寺期最大海侵时,表现为最大凝缩层沉积特征,发育了筇竹寺组和沧浪铺组及其相当层位的黑色页岩。奥陶纪为南方构造和沉积演化的变革期,被动大陆边缘转为前陆盆地,奥陶系 — 志留系五峰组、龙马溪组为黑色、深灰色碳质、硅质泥页岩。与美国主要产页岩气页岩相比,寒武系、奥陶系、志留系黑色页岩具有有机碳含量高、成熟度高、厚度大等特点(表),具备页岩气藏发育的良好条件。值得一提的是,在南方普遍演化程度较高的情况下,局部存在演化程度较低且适合页岩气发育的地区,如江南隆起边缘,北缘的成熟度 南缘的成熟度 %,下寒武统在黄平、%,这些地区是页岩气藏发育最有利的地区。3 区域构造背景演化与盆地类型及其对页岩沉积和成藏的控制作用地区 盆地 页岩名称 页岩层位 有机碳( % ) 成熟度( % ) 厚度( m ) U t i 奥 陶系 >3 274 - 304 阿巴拉契亚 O hi o 泥盆系 23 4 91 - 610 密执安 A i m 泥盆系 24 49 伊利诺斯 N e w A l 泥盆系 1 - 25 31 - 140 福特沃斯 B et t 下石炭统 1 - 13 61 - 152 国外 圣胡安 L e w i s 下白垩统 3 152 - 579 龙马溪 下志留统 1~500 ~ 12 50 五峰组 上奥 陶统 2 几米到数十米 四川盆地 下寒武统 2 2 ~ 50 ~ 300 龙马溪 下志留统 2~3 35 - 50 中扬子 下寒武统 2~4 高家边组 下志留统 . 5 60 下扬子 下寒武统 1~4 50 - 400 泥盆系 1~3 0~300 国内 滇黔桂 下寒武统 (据 2002; et 2002; et 2005; 2007; 马力等 , 2004)我国主要海相页岩与世界部分海相页岩剩余有机碳含量对比表内容提纲• 一、页岩气构造研究意义及主要内容• 二、页岩气形成的区域构造背景分析• 三、不同类型盆地页岩气藏特征• 四、褶皱与断裂体系特征及形成演化• 五、页岩气储层裂缝发育规律研究• 六、页岩气保存条件研究三、不同类型盆地页岩气藏特征分布于 前陆盆地 的页岩气藏埋藏较深、压力较高、成熟度较高、天然气为热成因、高气体饱和度、低吸附气含量(圣胡安盆地除外)、低孔渗、平缓的等温吸附线、开采成本较高;而位于 克拉通盆地的页岩气藏则埋藏较浅,压力较低、成熟度较低、天然气是生物成因或混合成因的、低气体饱和度、高吸附气含量、高孔渗、陡峭的等温吸附线、开采成本较低,页岩气藏的成藏模式也有较大差异 。纵观美国产页岩气盆地分布的大地构造位置、盆地类型和性质,页岩气藏的各种特征也是有规律可循的。三、不同类型盆地页岩气藏特征盆地类型 前陆盆地 克拉通盆地 深度 深层( > 1 0 0 0 m ) 浅层( 2%)不是制约页岩气成藏的主要因素,相反,成熟度越高越有利于页岩气藏的发育和生产 。前陆盆地页岩气藏特征三、不同类型盆地页岩气藏特征( 4)裂缝有助于页岩层中吸附于矿物和(或)有机质表面的天然气吸附和解析。裂缝对页岩气藏具有双重作用,一方面裂缝为天然气和水通过黑色页岩层向井筒运移提供通道;另一方面,如果裂缝规模过大,可能导致天然气散失或气层与水层相通。由于前陆盆地构造运动比较强,裂缝比较发育,裂缝不是制约页岩气藏发育的关键因素。 例如: 特沃斯盆地 然气的生产速度最低,高产井基本上都分布在裂缝不发育的地方。因此,前陆盆地页岩气藏的勘探不是寻找裂缝,而是寻找高气体含量、易扩散及能进行压裂的页岩气区,该类页岩气藏并不是 “裂缝性气藏”,而是可以被压裂的页岩气藏。前陆盆地页岩气藏特征三、不同类型盆地页岩气藏特征( 4)前陆盆地的页岩气藏形成了以福特沃斯盆地 位于 要分布在 夹层的 成几套致密的隔板层,把大量原始和诱发裂缝限制在 利于烃类的排出,但有利于页岩气井的生产。些致密灰岩层在一定程度上起到了“盖层”或“隔层”的作用,阻止 使在 陆盆地页岩气藏特征B a n e 岩上段B a n e 岩下段r i a r bl e F or e 同类型盆地页岩气藏特征( 1)位于 克拉通盆地的页岩气藏主要分布在盆地边缘较浅的部位, 随着勘探深入和技术进步, 近年来在伊利诺斯盆地较深部位也发现了页岩气藏。 但就页岩发育的情况来看, 盆地中心比边缘更有利于页岩气藏的发育。( 2)和前陆盆地的页岩气藏相比,位于 克拉通盆地的页岩气藏埋藏普遍较浅, 目前在该类盆地发现的页岩气藏通常小于 1000 m,伊利诺斯盆地 000口井,深度范围是200~ 610 m。由于埋藏比较浅,气体饱和度较低,相应的吸附气含量较高,一般大于 50%,如密执安盆地 0%。克拉通盆地页岩气藏特征寒武系奥陶系志留系泥盆系下石炭统An tr i m 页岩气藏湖水注入密执安盆地 同类型盆地页岩气藏特征( 3)页岩气藏以低成熟度和高低成熟度混合为特征, 如密执安盆地 伊利诺斯盆地 低成熟度的页岩气藏主要是生物成因的,为埋藏后抬升经历淡水淋虑而形成的二次生气。 密执安盆地 %,显示了较低的热成熟度,处在生物气生成阶段,为低成熟度的页岩气藏。而 et 通过对伊利诺斯盆地 13自盆地南部深层的天然气都是热成因的,而来自盆地北部相对浅层的天然气为热成因和生物成因的混合,为高低成熟度混合的页岩气藏。克拉通盆地页岩气藏特征寒武系奥陶系志留系泥盆系下石炭统An tr i m 页岩气藏湖水注入密执安盆地 同类型盆地页岩气藏特征( 4) 克拉通盆地的构造变动较弱,裂缝欠发育, 因此, 裂缝的发育程度是决定页岩气藏品质的重要因素,裂缝发育好的气藏,品质也较好,反之,则较差。 如在密执安盆地和伊利诺斯盆地的页岩气藏勘探中就是寻找裂缝相对较发育的区域(其它地质条件相似的情况下),并且大部分井还需压裂才能获得较经济的产能。( 5)克拉通盆地的构造形态为四周高,中间低,这种形态决定了淡水由盆地边缘向中心的注入,成为克拉通盆地一种典型的页岩气藏成藏模式。为在更新世时期,大气降水充注到富含有机质且裂缝发育的 大地促进了生物甲烷气的生成,在密执安盆地北部和西部边缘形成了大量的该类气藏。伊利诺斯盆地亦为此类的页岩气藏。克拉通盆地页岩气藏特征寒武系奥陶系志留系泥盆系下石炭统An tr i m 页岩气藏湖水注入密执安盆地 生代、中生代 被动陆缘演化为 前陆盆地 的区域和 克拉通盆地 。我国在漫长的地质历史时期也发育多种相似类型的盆地。这些盆地所处的大地构造位置、类型、性质及页岩时代、沉积环境、地化指标等与美国极为相似, 虽然中、美各时代的盆地具体性质不同,地台区周边造山带逆转的时代不同,形成的盆地类型稍有差异,但是勘探实践表明,盆地中油气的分布规律是有规律可循的,其油气地质特征也是有规律可循的。 因此,在类比的基础上详细研究了我国盆地与美国主要产页岩气盆地的相似性,认为我国广泛存在页岩气藏发育的空间。小 结( 1)美国产页岩气盆地主要分布在被动大陆边缘演化为前陆盆地的区域和克拉通地台。按照盆地类型将美国产页岩气盆地分为前陆盆地和克拉通盆地,并按此分类分析了页岩气藏的深度、压力、页岩特征、天然气成因、含气饱和度、吸附气含量、以及成藏模式等特征。( 2)按照美国页岩气盆地分布规律,对我国相似构造演化、相似类型的盆地进行了类比研究,认为江南雪峰山北缘、鄂西及塔里木南缘等早古生代前陆盆地,准噶尔盆地周缘、“钦防海槽”和“十万大山”等晚古生代前陆盆地,扬子板块南北两条前陆盆地带等中生代前陆盆地以及塔里木、四川和鄂尔多斯等克拉通盆地具备页岩气藏发育的条件。结语与启示( 3)美国页岩气藏主要分布在前陆盆地中,而我国前陆盆地勘探方面却收获不大。我国自于 1975年发现摆宴井油田以来,冲断褶皱带上勘探的失败例子不胜枚举,不能不引起地质家的深思。考虑到页岩气藏的抗破坏性较强,阿巴拉契亚等古生代前陆盆地在后期构造运动中也被强烈改造,但均发现大量的页岩气资源量,因此,有必要对我国前陆盆地进行页岩气方面的研究。没有新思路就没有新发现,转变勘探思路,也许会事半功倍,取得 “ 柳暗花明又一村 ” 的功效。( 4)从产页岩气盆地分布的大地构造位置和盆地类型来讲,在构造运动较强的前陆盆地和构造活动相对较弱的克拉通盆地都有页岩气发育,照此特征预测,在裂谷盆地中黑色页岩发育相对较好的区域,也应该有页岩气藏发育,因此,诸如松辽和渤海湾盆地之类的中新生代裂谷盆地的页岩气前景也不容忽视。结语与启示谢谢各位专家请批评指正 !
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本文标题:页岩气构造地质学研究2010-1-5(2-3)
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