川南长宁地区构造变形特征及对页岩气保存条件的影响

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.061

摘要/Abstract

摘要：

长宁地区位于四川盆地南部,区内上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩品质较高,具有良好的生储盖条件。显生宙经历了多期伸展、挤压与走滑变形及强烈抬升剥蚀作用,致使页岩气保存条件十分复杂。本文从该区构造特征、构造演化出发,明确各项构造因素对页岩气保存条件的影响机制,并提出构造因素影响页岩气保存条件的综合定量评价方法,预测有利勘探区域。研究结果表明:长宁地区主要发育NE向和NW向两组构造,均为基底卷入断层上盘发育的相关褶皱,对应的主要形成期分别为燕山早期和燕山晚期,且部分NE向构造于喜山期受到走滑改造。构造改造时间、抬升剥蚀、地层倾角、多尺度断层-裂缝和现今地应力方向是影响长宁地区五峰组—龙马溪组页岩气保存条件的主要构造因素。基于各项构造要素对页岩气保存的影响,提出适用于长宁地区的页岩保存条件定量评价方法。评价结果显示,建武向斜页岩气保存条件最好,天宫堂背斜次之,双龙向斜与罗场向斜较差。

关键词: 长宁, 构造变形, 构造演化, 五峰组—龙马溪组, 页岩气保存条件

Abstract:

The Changning area is located in the southern Sichuan Basin. The shale in the Upper Ordovician Wufeng Formation and the Lower Silurian Longmaxi Formation is of high quality and exhibits favorable source-reservoir-cap conditions. During the Phanerozoic, multi-stage extension, extrusion and strike-slip deformation, along with strong uplift and denudation, resulted in very complex preservation conditions for shale gas. Based on the structural characteristics and tectonic evolution in this area, this paper examines how various structural factors influence the preservation conditions of shale gas. This study also proposes a comprehensive quantitative evaluation method for assessing shale gas preservation conditions and predicts potential exploration areas. The study results show that the Changning area mainly features two groups of structures: NE-trending and NW-trending. Both sets of structures are related to folds developed on the hanging wall of basement-involved fault. They formed during the Early and Late Yanshanian periods, respectively, and some NE-trending structures were modified by strike-slip events during the Himalayan period. The main structural factors affecting shale gas preservation conditions include the timing of tectonic transformation, uplift and denudation, stratigraphic dip, multi-scale fault-fracture systems, and the current in-situ stress direction. Based on the impact of various structural elements on the shale gas preservation, a quantitative evaluation method for assessing preservation conditions in the Changning area is proposed. The evaluation results indicate that the shale gas preservation conditions in the Jianwu syncline are the most promising, followed by the Tiangongtang anticline, Shuanglong syncline, and Luochang syncline.

Key words: Changning, structural deformation, structural evolution, Wufeng Formation-Longmaxi Formation, shale gas preservation condition

中图分类号:

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图/表 15

图1 长宁地区五峰组底界构造图 (a)长宁研究区构造位置;(b)长宁地区五峰组底界构造图

Fig.1 Structural map of the bottom of the Wufeng Formation in Changning

图2 长宁地区过NW向构造典型地震剖面解释图(剖面位置见图1) (a) 过天宫堂背斜NE向剖面;(b) 过长宁背斜-建武向斜NE向剖面

Fig.2 Interpretation of typical seismic sections across the NW-direction structures in Changning (seeing Fig.1 for the location of sections)

图3 长宁地区过NE向构造典型地震剖面解释图(剖面位置见图1)

Fig.3 Interpretation of typical seismic sections across the NE-direction structures in Changning (seeing Fig.1 for the location of section)

图4 长宁地区过天宫堂背斜的平衡剖面图(剖面同图2(a))

Fig.4 Balanced cross-section through the Tiangongtang anticline in Changning(same section as Fig.2(a)

图5 长宁地区过双龙向斜和罗场向斜的平衡剖面图(剖面同图3)

Fig.5 Balanced cross-section through the Shuanglong and Luochang synclines in Changning ( same section as Fig.3)

图6 长宁地区裂缝渗透率与剥蚀量关系图(1 mD=1×10-3 μm2) (a) 裂缝渗透率变化率与剥蚀量关系图;(b) 裂缝渗透率与剥蚀量关系图

Fig.6 Relationships between fracture permeability and erosion in Changning

图7 长宁地区野外与岩心裂缝照片 (a) 顺层剪切裂缝野外照片;(b) 穿层剪切裂缝野外照片;(c) 层内张裂缝野外照片;(d) 顺层剪切裂缝岩心照片;(e) 穿层剪切裂缝岩心照片;(f) 层内张裂缝岩心照片

Fig.7 Photos of field and core fractures in Changning

图8 长宁地区不同级次断层与测试产量的关系图 (a) 一级断层与测试产量的关系;(b) 二级断层与测试产量的关系;(c) 三级断层与测试产量的关系;(d) 四级断层与测试产量的关系

Fig.8 Relationships between different fault scales and production testing in Changning

表1 长宁地区部分井测试产量及其距各级断层的距离统计

Table 1 Statistics of production testing from selected wells in Changning and their distances from faults at various levels

井位	测试产量 (m³/t)	距一级断层(km)	距二级断层(km)	距三级断层(km)	距四级断层(km)
宁208	0.1	1.5	0.4	2.1	7.0
宁217	11.1	0.5	2.9	0.3	4.4
宁216	20.3	1.3	0.8	2.8	0.5
宁225	0.2	0.4	0.8	0.8	0.5
宁215	6.8	0.9	1.0	1.1	0.6
宁224	1.4	0.2	4.3	5.8	2.9
宁203	1.3	7.0	6.3	2.3	3.0
宁209	1.3	6.0	5.3	1.3	0.2
宜202	6.5	7.0	20.3	6.4	2.2
宁201	1.7	6.0	3.8	2.2	1.9
宁228	1.9	10.4	3.3	4.1	2.7
宁214	24.7	4.3	4.3	4.2	5.6
宁213	21.9	2.9	6.5	0.7	9.1
宁222	10.1	6.5	2.0	2.5	5.6
宁211	10.2	9.3	9.6	2.8	1.3

表2 长宁地区典型井裂缝密度统计

Table 2 Statistics of fracture density from typical wells in the Changning

构造单元	钻井	裂缝密度(条/m)
构造单元	钻井	穿层剪切裂缝	顺层剪切裂缝	层内张开裂缝	总密度
天宫堂背斜	宜202	0.19	0.59	2.28	3.05
天宫堂背斜	宁西202	7.00	2.00	1.69	10.69
双龙向斜	宁219	1.58	0.24	1.26	3.08
罗场向斜	宁218	1.05	0.53	0.81	2.39
罗场向斜	宁228	0.36	0.21	0.53	1.10
建武向斜	宁213	0.50	/	4.03	4.54
	宁216	0.92	0.04	0.63	1.60
	宁227	0.47	0.16	/	0.63

图9 长宁地区龙马溪组多尺度断层-裂缝、地层倾角与现今最大主应力方向分布

Fig.9 Distribution map of multi-scale fault and fracture systems in the Longmaxi Formation, including stratigraphic inclination and the current maximum principal stress direction in Changning

表3 长宁地区龙马溪组页岩气保存条件评价参数表

Table 3 Evaluation parameters for shale gas conservation conditions in the Longmaxi Formation, Changning

图10 长宁地区部分井解析气及测试含气量与综合评价指数SP关系 (a) 解析气与综合评价指数SP关系;(b) 测试含气量与综合评价指数SP关系

Fig.10 Analytical gas and test gas content for some wells in Changning, and the SP relationship between these values and the comprehensive evaluation index

图11 长宁地区页岩气保存条件综合评价分区图

Fig.11 Comprehensive evaluation zoning map of shale gas preservation conditions in Changning

表4 长宁地区不同构造单元龙马溪组页岩气保存条件评价指数

Table 4 Evaluation index for shale gas preservation conditions across different structural units in the Longmaxi Formation, Changning

评价参数指标	构造改造时间	剥蚀量	构造样式	地层倾角	Ⅰ、Ⅱ 级断层密度	目的层底界埋深	距剥蚀线距离	距Ⅰ、Ⅱ 级断层的距离	裂缝密度		现金地应力与断层夹角	综合评价指数
评价参数指标	构造改造时间	剥蚀量	构造样式	地层倾角	Ⅰ、Ⅱ 级断层密度	目的层底界埋深	距剥蚀线距离	距Ⅰ、Ⅱ 级断层的距离	层内张裂缝密度	穿层剪切裂缝密度	现金地应力与断层夹角	综合评价指数
建武向斜	0.75	0.75	1	0.75	1	1	1	1	1	1	0.75	0.9
天宫堂背斜	0.75	0.50	1	0.75	1	0.75	1	0.75	1	1	1	0.85
罗场向斜	0.5	0.75	0.5	1	0.5	0.5	1	0.5	0.5	0.5	0.75	0.65
双龙向斜	0.5	0.75	0.5	1	0.75	0.5	1	0.5	0.75	0.5	0.75	0.6875

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