构造对页岩气保存的影响及抬升剥蚀分析

页岩气具有吸附和游离两种赋存状态特征,尤其吸附气赋存,有一定的抗破坏能力。但是在中国南方遭受多期强烈构造运动破坏的地区, 对页岩气藏的保存影响最大, 甚至在构造活动较为强烈的地区被完全破坏掉。 因此,对页岩气保存影响比较大的因素与多期构造活动导致的演化历史、 抬升剥蚀以及断裂和裂缝的发育程度等有关。 (聂海宽,2012)

1)构造热演化史

构造热演化史控制着油气的生成、运移、聚集与成藏。 构造热演化史不仅控制着烃源岩的多期生烃,还控制油气成藏的多期性。 因此,构造热演化史的研究对页岩气保存条件研究至关重要。

通过研究页岩的生烃、排烃历史、 最大生气时间与地层沉降埋藏史之间的时空匹配关系能判别页岩气藏保存条件的好坏。 如果生烃时间较晚,大规模构造抬升发生在生气高峰期之后或者大规模构造抬升的时间比较晚,那么页岩气藏的保存条件比较好,目前有可能是我们勘探的目标,反之,页岩气藏可能已遭受破坏。

2)断层

断层和天然裂缝是页岩气运移、聚集的重要通道,对页岩气聚集具有保存和破坏的双重作用,断层和天然裂缝的发育程度和规模是影响页岩气聚集、保存和破坏的重要因素。断层和天然裂缝能连通层间和岩石基质孔隙,改善页岩气层的连通性,连通能力取决于断层和天然裂缝发育程度和规模。 大规模的断层可以连通上下地层,尤其是区域性大断裂在多期次、长时间的构造活动中,以及地面水渗滤作用下,进一步改善了连通性,不利于页岩气的保存。 小断层和裂缝可以连通岩石基质孔隙,改善页岩气层的连通性,提高页岩气层渗透率,有利于页岩气运移、聚集形成大规模的页岩气藏。

天然裂缝按发育规模可分为巨型裂缝、大型裂缝、中型裂缝、小型裂缝和微型裂缝等5类(聂海宽,2011)。 总体认为:(www.xing528.com)

①巨型裂缝和大型裂缝较发育的地区页岩气的保存条件较差,在页岩气勘探中应重点分析,研究裂缝的活动时期、是否封闭等。 这类裂缝一般是页岩(烃源岩)排烃的通道,该类裂缝发育的区域,有利于页岩的排烃,页岩中残留烃较少,不利于页岩气聚集。 在此类裂缝欠发育或不发育的区域,页岩的排烃受阻,排烃较少,页岩中残留烃较多,有利于页岩气聚集,是页岩气聚集的有利区域,因此,在选区上应远离巨型和大型断裂(裂缝),尤其是远离通天断裂。

②中型裂缝、小型裂缝和微型裂缝发育的地区页岩气具有较好的保存条件,这类裂缝一般不与外界沟通,不会导致页岩的排烃,同时提高了页岩自身的储集空间和渗流能力,有利于页岩气的聚集和保存。

断层对页岩气的保存和破坏程度还与其发育的位置、性质等有关。 通常,现今最大水平主压应力方向与断层走向的夹角越大,断层封闭性越好,反之越差。 在相同条件下,逆断层的封闭性比正断层好,扭性断层的封闭性又比逆断层好(陈永峤,2003)。

3)抬升剥蚀

从构造抬升的角度考虑, 页岩气达到最大生气量以后的大规模抬升剥蚀可能对页岩气的保存产生不利影响。

抬升剥蚀一方面使含气页岩目的层上面的上覆岩层或区域盖层减薄或剥蚀, 导致上覆压力变小,提高残余盖层的孔隙度、渗透率,导致盖层的脆性破裂或已形成的断裂(含微裂缝)转变成开启状态,降低盖层的封闭能力。 如果抬升剥蚀的幅度较大,整个含气页岩目的层上面的盖层可能完全剥蚀,导致页岩含气目的层没有盖层的保护。 另一方面,抬升导致页岩含气储层本身压力降低,游离气散失, 进一步导致吸附气解吸,从而造成总含气量降低。 研究区的抬升剥蚀作用可以分为两类:一类是整体性抬升,主要包括四川盆地和黔西北等地区;另一类是差异性抬升,以鄂西渝东为代表。 不同的抬升类型,对页岩气藏产生的破坏作用不同, 整体性抬升具有抬升范围大、抬升幅度小和地区间的抬升差异性小等特点,比较有利于页岩气的保存。 差异性抬升具有抬升范围小、抬升幅度大和地区间的抬升差异性大等特点,导致页岩的埋深从出露地表到埋深超过万米均有分布,保存条件遭受一定的破坏(聂海宽,2012)。