焦石坝背斜西缘龙马溪组页岩复合脉体中流体包裹体的古温度及古压力特征

焦石坝背斜西缘JY-A井龙马溪组中段底部黑色页岩中发育张性顺层裂缝复合脉体,镜下观察发现复合脉体由石英脉、方解石脉和石英-方解石混杂脉复合组成。脉体样品中发育气-液两相盐水包裹体和高密度甲烷包裹体,均被捕获于同期CH4-NaClH2O不混溶流体体系。利用复合脉体中发育的流体包裹体对龙马溪组中段底部页岩层的古温度及古压力特征开展研究,显微测温发现石英脉中气-液两相盐水包裹体均一温度主要分布在230268℃,盐度主要分布在4.02%6.74%、平均为5.47%;方解石脉中气-液两相盐水包裹体均一温度主要分布在206266℃,盐度主要分布在4.80%5.26%、平均为5.07%。激光拉曼光谱分析发现石英脉中甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰分布在2910.77932911.6131cm-1,计算的密度范围为0.2450.302g/cm3;显微测温发现甲烷包裹体的均一温度分布在-99.4-87.0℃,计算的密度范围为0.2490.304g/cm3。依据与石英脉中甲烷包裹体共生的气-液两相盐水包裹体均一温度最低值和甲烷包裹体的密度范围计算甲烷包裹体古压力为99.297160.281 MPa,古压力系数为1.432.31。对龙马溪组中段底部页岩复合脉体中记载古温度及古压力特征的气-液两相盐水包裹体和高密度甲烷包裹体的研究表明,在燕山期运动抬升前或初期侧向构造应力挤压造成页岩顺层裂缝,此时龙马溪组页岩层系接近最大古埋深、富含高演化热裂解干气,页岩气层处于中等—强超压状态。

焦石坝地区中、古生界构造特征及其页岩气地质意义

通过二维、三维地震剖面解释和运用平衡剖面技术观点,对焦石坝地区基底结构、中、古生界构造特征及其构造演化进行了研究。研究结果表明,该区存在着基底卷入和盖层滑脱2种构造类型。基底卷入型有背冲背斜、对冲向斜、叠瓦逆冲、正花状扭动和多字形扭动5种构造样式。盖层滑脱型有断展或断弯、断滑、叠瓦逆冲、叠瓦反冲、冲断楔5种构造样式和组合。燕山早、中期是该区的2个主要构造变形期,在燕山早期,中、古生界与基底及其内幕之间近水平向西拆离滑脱推覆,形成了侏罗山隔挡式背-向斜交替褶皱。方斗山断裂与大天池背斜之间的焦石坝地区为挤压宽缓复向斜背景;在燕山中期,受东邻隔槽带中、深层基底拆离向西强烈冲断作用,焦石坝地区形成了仰冲-逆冲-掩冲构造格局,经历基底叠瓦冲断-盖层滑脱-左行压扭3个变形幕,形成了焦石坝双层背冲背斜及翼部的断褶带。石门断褶带具有多层滑脱褶皱特征,乌江断褶带具有滑脱与左行压扭的性质。构造变形性质与类型、龙马溪组-五峰组滑脱程度、层滑作用产生的构造缝是该区形成大型页岩气田重要的构造影响因素。

层理发育的页岩气储集层压裂裂缝扩展模拟

以涪陵页岩气田焦石坝背斜主体区为研究对象,通过室内岩石力学实验和直剪实验明确了层理发育的岩石力学各向异性特征及其参数;结合室内实验评价结果,基于离散元方法建立了考虑力学各向异性、层理弱面和纵向应力差异的目标储集层三维压裂裂缝扩展模型,分析了不同层理弱面发育密度、层理强度以及压裂工程参数(射孔簇数、排量和压裂液黏度)条件下的水力裂缝展布规律。研究表明:综合考虑层理弱面和纵向应力差异的影响,研究区3~4 MPa的隔层应力差异将缝高控制在应力遮挡层内,缝高低于40 m;若不考虑层理弱面影响,缝高扩展预测结果明显较高。高密度层理缝的开启增加了水力裂缝复杂性,但显著限制了水力裂缝缝高的延伸。通过降低簇数、提高排量、增加前置液阶段高黏度压裂液用量及比例,可以减少层理弱面与纵向应力差异对缝高扩展的限制,促使裂缝纵向延伸。利用裂缝扩展模型对涪陵页岩气田焦页A井压裂施工段进行模拟,模拟结果与微地震裂缝监测结果相符。

涪陵页岩气田高产的构造因素分析及思考

涪陵页岩气田开始投产是中国页岩气开局取得的巨大成绩,但其高产的机理还有待进一步分析,对某些规律的认识还有待深入。两年来该气田几乎所有试采井都获得高产稳产,其储量丰度值亦相当高,这与美国多数页岩气井和中国的致密(砂岩)气井的产量曲线有相当大的差异。气田所在的焦石坝箱状背斜处于构造形变较强的背景上,多种裂隙发育。勘探目的层五峰组-龙马溪组一段的层间滑动及伴生裂隙也很发育,这为压裂改造创造了优越条件。目前的试采高产稳产很可能仅是压裂后游离气的表现,还需继续进行多种方式更长期的试采,以求知产量曲线变化的全过程。涪陵页岩气田有明显的特殊性,且与常规油气中的构造裂隙油气藏有一定的相似性。显然,不可简单地以涪陵页岩气的情况做外推,去规划四川盆地及其外缘的页岩气近期的储产量增长。要更加重视在实践中认识中国各地区、各时代、不同类型富有机质页岩含气的特殊性,找到其富集规律,形成与之相匹配的工艺路线和技术设备体系。