206 / 2023-07-15 18:28:50

顶底板灰岩对海陆过渡相页岩气富集高产的作用——以南华北盆地为例

灰岩；盖层；压裂遮挡层；页岩气；海陆过渡相；南华北盆地

       海陆过渡相中的障壁海岸相可发育台地、障壁岛、泻湖、潮坪、沼泽等沉积亚相，沉积灰岩、页岩、砂岩、煤等多种岩性，形成不同的岩性组合，不同岩性组合富集页岩气的条件不同。现场解析发现，南华北盆地二叠系太原组顶底板为灰岩的页岩段含气量较高，研究顶底板灰岩对海陆过渡相页岩气的作用具有重要意义。通过分析测试、理论计算、统计对比分析，研究表明，灰岩构造裂缝容易被方解石充填，且发育非构造裂缝较少，而页岩大量发育层理缝和成岩收缩裂缝等微裂缝，且这些天然微裂缝裂缝可相互沟通形成裂缝网络；灰岩孔侯半径和孔隙直径偏小、更差的三维联通性、孔隙度和渗透率更低；灰岩可作为页岩气的良好盖层，有利于页岩气的富集。相比石英和黄铁矿，方解石和白云石等碳酸盐矿物力学性质偏弱，脆性比传统认为的偏差，把碳酸盐矿物和石英、黄铁矿对脆性的贡献等效看待有失恰当；此外，灰岩破裂压力明显比页岩的更大，且为高应力区，再加上天然裂缝比页岩少，因此，顶底板灰岩可以作为页岩段压裂裂缝扩展的良好遮挡层，有利于页岩气压裂高产。根据页岩段水平面和沉积环境的变化，建立了2类6种页岩气富集高产地质模式。一类是水退型，包括正常、快速和较小水退型；一类是水退-水进型，包括正常、快速和循环水退-水进型。