川东南地区页岩储层开采条件对比分析

张骞; 岳晓晶

doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2022.05.019

川东南地区页岩储层开采条件对比分析

张骞^1,,
岳晓晶^2, ,

1.
中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川　成都　610041

2.
中国地质大学（北京）水资源与环境学院，北京　100083

基金项目: 国家科技重大专项“页岩气等非常规油气开发环境监测与保护关键技术”(2016ZX05040)项目资助

详细信息

作者简介: 张骞（1988-），男，硕士研究生，主要研究方向为地质战略研究

通讯作者: 岳晓晶（1989-），女，博士研究生，主要研究方向为非常规油气开发地下水环境影响

中图分类号: TD11

收稿日期: 2022-05-30

刊出日期: 2022-10-25

Comparative Analysis of Shale Reservoir Exploitation Conditions in Southeast Sichuan

Zhang Qian^1,,
Yue Xiaojing^2, ,

1.
Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resource, China Geological Survey, Chengdu, Sichuan, China

2.
School of Water Resources and Environment, China University of Geosciences, Beijing, China

More Information

Corresponding author: Yue Xiaojing, yuexiaojing412@163.com

Received Date: 30 May 2022

Publish Date: 25 October 2022

摘要

摘要:
近年来，四川盆地作为我国页岩气富集区域被持续探索与广泛开发。本文主要从沉积环境、构造地质背景及岩石类型等方面将川东南地区页岩区开采情况进行了详细地对比与分析，发现中美海相页岩沉积环境类似，四川盆地经历的构造演化更为复杂；鄂尔多斯盆地陆相页岩地层较四川盆地更为简单稳定，且埋藏浅，孔隙度小，页岩特征差别较大；川东南威远、长宁及昭通三个区块的页岩特性基本类似，但不同构造单元的裂隙发育程度、连通程度、盖层条件和地下水赋存等均有不小的差异。川东南页岩气田与其他页岩气田均存在一定的差异性，不能完全照搬已有的开采经验，且开采过程中存在引发压裂液及返排液泄露等地下水污染风险的可能。
- 页岩气 /
- 构造演化 /
- 沉积 /
- 地下水 /
- 水力压裂
Abstract:
In recent years, Sichuan Basin has been continuously explored and extensively developed as a shale gas enrichment area in China. This paper makes a detailed comparison and analysis of the exploitation of shale in southeastern Sichuan from the aspects of sedimentary environment, tectonic geological background and rock types. It is found that the sedimentary environment of Marine shale in the United States is similar, and the tectonic evolution of Sichuan Basin is more complex. Compared with Sichuan Basin, continental shale strata in Ordos Basin are more simple and stable, with shallow burial, small porosity and great difference in shale characteristics. The shale characteristics of Weiyuan, Changning and Zhaotong blocks in southeast Sichuan are basically similar, but there are significant differences in fracture development degree, connectivity degree, caking condition and groundwater occurrence of different tectonic units. The shale gas field in southeast Sichuan has some differences with other shale gas fields, so the existing exploitation experience cannot be copied completely, and the risk of groundwater pollution such as fracturing fluid and flowback fluid leakage may occur in the exploitation process.
- Shale gas /
- Tectonic evolution /
- Sedimentary /
- Groundwater /
- Fracturing

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图 1 延长组顶部低幅度构造特征(改编^[9]）

Figure 1.

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图 2 长宁五峰组-龙马溪组页岩气藏构造剖面图（北东-南西向）

Figure 2.

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图 3 YS108H1、H6 水平井组井场自然地理及交通位置

Figure 3.

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图 4 YS108H1水平井组井区域构造单元划分

Figure 4.

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图 5 YS108H1 水平井组井区域地质

Figure 5.

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图 6 YS108H1水平井台区域志留系龙马溪组底界构造

Figure 6.

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图 7 页岩气开发相关的地下水风险示意

Figure 7.

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表 1 中美页岩主要特征对比^[3]

Table 1. Comparison of main characteristics of shale between China and US

	埋深/m	厚度/m	孔隙度/%	热成熟度 R₀/%	渗透率/ （×10⁻³μm²）	压力系数	保存条件	构造运动	地表条件
Barnett 页岩	1980～2590	30～180 （平均107）	4～5	0.5～2.1	<0.001	0.99～1.01	上下覆均为致密灰岩	北美地台构造稳定，地史中经历的大型构造活动几乎没有	平原或丘陵
Marcellus 页岩	1220～2591	15～60	10	1.2～3.5	<0.001	0.9～1.4	上覆：页岩；下覆：致密灰岩	北美地台构造稳定，地史中经历的大型构造活动几乎没有	平原或丘陵
龙马溪组页岩	1500～4000	25～120	3～10 （4.75）	1.5～3.0	0.00001～ 0.00009	1.0～2.3	上覆：黏土质页；岩下覆：致密灰岩	中-上扬子经历：加里东期、海西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等5次大型构造运动。四川盆地外总体为构造变形、褶皱强烈、断层发育，盆地内处于相对稳定沉降区	高山和丘陵
延长组页岩	500～2000	25～130	0.1～13.14 (4.69)	0.5～0.8	0.003～1.49 （0.157）	0.75～0.85	上覆：泥岩；下覆：泥岩和页岩	经历了加里东运动、印支运动及燕山运动等，整体上升，持续沉降，较为稳定	高原和沙漠

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表 2 四川盆地和鄂尔多斯盆地主要构造旋回活动对比

Table 2. Comparison of main structural cycles in the Sichuan Basin and the Ordos Basin

主要构造活动	四川盆地	鄂尔多斯盆地
扬子运动	包括晋宁运动和澄江运动，以晋宁运动为主	晋宁运动形成统一中国地台
加里东运动	主要包括三期的运动：影响四川地区明显的主要是第一期（震旦纪末期）和第三期（志留纪末期）的运动，前者主要表现为大规模的抬升运动，后者使四川地区发育大型隆起和坳陷，并伴有不同组系的深断裂活动，从而导致基底产生不均衡块断活动，对后期构造演化产生重要影响	影响鄂尔多斯盆地的主要是加里东运动第一期（早奥陶纪马家沟末期）和加里东运动晚期（奥陶纪末期），使鄂尔多斯陆块抬升，形成海退，全区成为剥蚀区从而使华北地台缺失中晚奥陶世、志留纪、泥盆纪、早石炭世的沉积，形成奥陶系顶部风化壳古岩沼带。
海西运动	是古生代第二个构造旋回，性质上属于地壳张裂活动伴生的升降运动，主要表现为地层的缺失和上下地层组之间呈假整合接触。
印支运动	是上扬子准地台的重要地质事件，主要发生在三叠纪，包括中三叠纪末的早印支运动和晚三叠纪末的晚印支运动。地壳从张裂活动转为压扭活动，结束了海相地台的沉积，而转变为陆相沉积。	印支运动第II幕（中三叠纪末）造成中晚三叠世地层间断，晚三叠世地层缺失，盆地北部抬升，西缘坳陷继续下陷，盆地中心也开始下陷，鄂尔多斯地区开始全面地进入了典型的内陆盆地发展期；印支运动第III幕（晚三叠世末），盆地一度抬升，造成上三叠统部分地层被剥蚀。
燕山运动	包括侏罗纪至白垩纪的构造运动，是上扬子地区陆相沉积发育的主要阶段。以侏罗纪末的中燕山运动最明显，使盆地再次上隆，而周边开始向盆地内压缩，褶皱并抬升。盆内则主要表现为区域性抬升，造成侏罗系上部地层被大幅度剥蚀。	燕山运动的第II幕（中侏罗纪末期），使中下侏罗纪发生了强烈的褶皱和断裂，并使鄂尔多斯台坳上升成为剥蚀区。
喜马拉雅旋回	主要指发生在新生代的构造运动，是四川盆地内最强烈的造山运动，包括早喜山运动，发生在新近纪以前，是影响四川构造盆地和局部构造形成的主要时期，使震旦纪至古近纪以来的沉积盖层全面褶皱，并将不同时期、不同地域的褶皱和断裂连成一体；另一次为晚喜山运动，发生在新近纪以后，第四纪之前，该运动使得早喜山期形成的构造进一步得以加强和改造，使四川盆地的构造面貌最终定型，而这些对四川盆地内油气藏的形成及赋存位置都具有很重要的影响。	除了周缘地带外, 新构造运动对鄂尔多斯盆地腹部地区构造变形很轻微^[4]。

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