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四川盆地含气层系众多,天然气资源丰富。2000年后,中国石化也对川东北地区的天然气资源潜力进行重新分析,认为川东北地区具有下寒武统、上奥陶一下志留统、下二叠统和上二叠统四套优质烃源岩,油气资源基础雄厚:自下而上发育有石炭系黄龙组、上二叠统长兴组、下三叠统飞仙关组及嘉陵江组等优质储层,同时,上三叠有较厚的嘉陵江组优质膏盐岩盖层,发育构造及构造一岩性复合圈闭,具有得天独厚的成藏条件,为大规模的天然气富集奠定了坚实的物质基础,明确了川I东北地区是油气勘探的首选领域。上三叠统须家河组作为四川盆地最具勘探潜力的层系之一,形成于晚三叠世四川盆地由海相克拉通盆地向陆相盆地转变的过渡时期,自下而上为一套从海相一海陆交互相一陆相并以陆相为主的含煤碎屑岩组合。
本论文在野外露头考察,现场对回注1井,普光1井等取芯井的岩心观察描述的基础上,再结合该区域的地质,测井,分析化验等资料,详细的对须家河组须三段至须一段进行研究。首先是在岩心资料,测井数据的基础上对地层进行了划分对比,须家河组整体可以划分为六段,但是本论文只研究其中的须三段至须一段。
晚三叠世末期的印支运动,四川盆地整体抬升成陆,古特提斯海海水彻底退出扬子地台,主要接受以陆相碎屑岩为主的沉积岩。整个须家河组地层厚度一般为468m-1000m,岩性主要为一套灰色的细砂岩、中砂岩及含砾砂岩与灰黑色泥岩不等厚互层,其中夹黑色煤层及碳质泥岩。其中须一段在元坝区块发育相对较全,岩性主要为深灰色页岩、灰黑色页岩、碳质页岩,夹粉砂岩、细砂岩;须二段以厚层灰色、灰白色中砂岩为主,上部夹深灰色粉砂岩、灰黑色泥岩、碳质泥页岩及煤线,通南地区由于处于古地貌较高部位,缺失须一段及须二段下部地层;全区须三段厚度普遍不大,顶部为黑色碳质泥岩,上部灰色粉砂岩,下部为深灰色粉砂质泥岩、黑色碳质泥岩,夹灰色泥质粉砂岩。
岩性上,须家河组以厚层块状砂岩为主夹泥岩的陆相地层与下伏为海相碳酸岩地层界线明确。从电性看,须家河组自然伽马曲线多呈齿化“箱状”,少数呈“指状”,电阻率曲线呈“山峰状”中高值,与下伏雷口坡组一段自然伽马曲线呈“齿状”中低值,电阻率曲线呈“尖峰状”高值不同。
然后,通过地层对比,沉积相标志、单井及连井沉积相分析,得出本区须家河组须三段至须一段的沉积相类型主要有三角洲相和湖泊相。发育的亚相主要有三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相及湖湾亚相;包括的微相有沼泽微相、分流河道微相、支流间湾微相及水下分流河道微相等。沉积模式主要为河流—三角洲—湖泊模式。
在剖面相上,主要以南东方向和南西方向两条主线进行研究。南东剖面位于研究区的中心地带,从垂向上看,从下至上依次发育三角洲平原亚相—三角洲前缘亚相-三角洲平原亚相;南西剖面与物源区-大巴山逆冲推覆带近似垂直,因为顺着物源方向,因此可以看出在该剖面上面,沉积相的种类较少,同时也可以看出,该剖面整体上沉积相变化不大。从垂向上看,各井由上至下均发育三角洲平原亚相-三角洲前缘亚相。
平面上,研究区须一段主体为三角洲平原亚相,发育沼泽微相;在西北角可见浅湖沉积;而中部主要为三角洲前缘沉积。须二段主要发育三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相沉积。其中,北部和东部可见三角洲平原亚相,而在西部主要发育浅湖亚相;中部主体为三角洲前缘亚相沉积。须三段从东北至西南方向依次发育有三角洲平原亚相,三角洲前缘亚相和浅湖亚相,可见分流河道、沼泽、水下分流河道、支流间湾及湖湾等微相。
结合区域构造演化,连井沉积相及平面沉积相分析,了解到研究区须家河组须一段至须三段在垂向上及平面上均表现为先水退,再水进的沉积过程。其中,须一段至须二段下部为水退过程,主要发育三角洲平原亚相,须二段上部至须三段为水进过程,以发育三角洲前缘亚相和三角洲平原亚相为主。
最后,通过观察岩心,发现在须家河组发育大量裂缝,以须二段最为发育。裂缝多被方解石、石英、碳质、泥质充填,偶见被灰质胶结物充填。综合分析影响裂缝发育的内因,得到了沉积相与裂缝发育的关系。
影响裂缝发育的内因主要有岩石的成分,岩层的厚度及岩层的组合。一般含高脆性成分的岩石比低脆性成分的岩石具有更大的裂缝密度;粒径较大的颗粒的裂缝发育的较好,特别是含有脆性成分的颗粒;在相同的应力作用下,孔隙度大的岩石的韧性会低于孔隙度低的岩石,那么它的裂缝就会相应的发育;不同厚度的岩层其岩石力学性质差异明显,当岩石其他性质相差无几的情况下,薄的岩层肯定是比厚的岩层产生更密集的裂缝;裂缝的整体发育还与岩层的组合形式有关。当一套地层,小层含脆性成分较高、粒度较细、层厚较薄、且薄互层累积厚度较大时,该套地层越容易发育裂缝;反之则发育程度较差。
最后,通过对沉积相的研究,然后结合本区的裂缝发育情况,对裂缝和沉积相的关系做了一定的研究,根据裂缝发育的内因,对比沉积微相发育的层段和区域,总结出了两者之间的关系:普光地区须家河组地层须二段上部至须三段发育的三角洲前缘亚相水下分流河道微相主要以粉砂岩为主,分选性好,颗粒细,单层砂岩厚度小且累积厚度大,十分有利于裂缝的发育;在支流间湾微相中,砂岩与泥岩互层出现,但其含泥较多、砂岩较少,所以在这个微相中裂缝发育次之;在须一段及须二段下部发育的三角洲平原亚相分流河道微相因为单层砂岩厚度较大,裂缝发育较差;沼泽和湖湾亚相主要以泥岩为主,岩石的韧性大,裂缝发育程度最差。
本论文在野外露头考察,现场对回注1井,普光1井等取芯井的岩心观察描述的基础上,再结合该区域的地质,测井,分析化验等资料,详细的对须家河组须三段至须一段进行研究。首先是在岩心资料,测井数据的基础上对地层进行了划分对比,须家河组整体可以划分为六段,但是本论文只研究其中的须三段至须一段。
晚三叠世末期的印支运动,四川盆地整体抬升成陆,古特提斯海海水彻底退出扬子地台,主要接受以陆相碎屑岩为主的沉积岩。整个须家河组地层厚度一般为468m-1000m,岩性主要为一套灰色的细砂岩、中砂岩及含砾砂岩与灰黑色泥岩不等厚互层,其中夹黑色煤层及碳质泥岩。其中须一段在元坝区块发育相对较全,岩性主要为深灰色页岩、灰黑色页岩、碳质页岩,夹粉砂岩、细砂岩;须二段以厚层灰色、灰白色中砂岩为主,上部夹深灰色粉砂岩、灰黑色泥岩、碳质泥页岩及煤线,通南地区由于处于古地貌较高部位,缺失须一段及须二段下部地层;全区须三段厚度普遍不大,顶部为黑色碳质泥岩,上部灰色粉砂岩,下部为深灰色粉砂质泥岩、黑色碳质泥岩,夹灰色泥质粉砂岩。
岩性上,须家河组以厚层块状砂岩为主夹泥岩的陆相地层与下伏为海相碳酸岩地层界线明确。从电性看,须家河组自然伽马曲线多呈齿化“箱状”,少数呈“指状”,电阻率曲线呈“山峰状”中高值,与下伏雷口坡组一段自然伽马曲线呈“齿状”中低值,电阻率曲线呈“尖峰状”高值不同。
然后,通过地层对比,沉积相标志、单井及连井沉积相分析,得出本区须家河组须三段至须一段的沉积相类型主要有三角洲相和湖泊相。发育的亚相主要有三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相及湖湾亚相;包括的微相有沼泽微相、分流河道微相、支流间湾微相及水下分流河道微相等。沉积模式主要为河流—三角洲—湖泊模式。
在剖面相上,主要以南东方向和南西方向两条主线进行研究。南东剖面位于研究区的中心地带,从垂向上看,从下至上依次发育三角洲平原亚相—三角洲前缘亚相-三角洲平原亚相;南西剖面与物源区-大巴山逆冲推覆带近似垂直,因为顺着物源方向,因此可以看出在该剖面上面,沉积相的种类较少,同时也可以看出,该剖面整体上沉积相变化不大。从垂向上看,各井由上至下均发育三角洲平原亚相-三角洲前缘亚相。
平面上,研究区须一段主体为三角洲平原亚相,发育沼泽微相;在西北角可见浅湖沉积;而中部主要为三角洲前缘沉积。须二段主要发育三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相沉积。其中,北部和东部可见三角洲平原亚相,而在西部主要发育浅湖亚相;中部主体为三角洲前缘亚相沉积。须三段从东北至西南方向依次发育有三角洲平原亚相,三角洲前缘亚相和浅湖亚相,可见分流河道、沼泽、水下分流河道、支流间湾及湖湾等微相。
结合区域构造演化,连井沉积相及平面沉积相分析,了解到研究区须家河组须一段至须三段在垂向上及平面上均表现为先水退,再水进的沉积过程。其中,须一段至须二段下部为水退过程,主要发育三角洲平原亚相,须二段上部至须三段为水进过程,以发育三角洲前缘亚相和三角洲平原亚相为主。
最后,通过观察岩心,发现在须家河组发育大量裂缝,以须二段最为发育。裂缝多被方解石、石英、碳质、泥质充填,偶见被灰质胶结物充填。综合分析影响裂缝发育的内因,得到了沉积相与裂缝发育的关系。
影响裂缝发育的内因主要有岩石的成分,岩层的厚度及岩层的组合。一般含高脆性成分的岩石比低脆性成分的岩石具有更大的裂缝密度;粒径较大的颗粒的裂缝发育的较好,特别是含有脆性成分的颗粒;在相同的应力作用下,孔隙度大的岩石的韧性会低于孔隙度低的岩石,那么它的裂缝就会相应的发育;不同厚度的岩层其岩石力学性质差异明显,当岩石其他性质相差无几的情况下,薄的岩层肯定是比厚的岩层产生更密集的裂缝;裂缝的整体发育还与岩层的组合形式有关。当一套地层,小层含脆性成分较高、粒度较细、层厚较薄、且薄互层累积厚度较大时,该套地层越容易发育裂缝;反之则发育程度较差。
最后,通过对沉积相的研究,然后结合本区的裂缝发育情况,对裂缝和沉积相的关系做了一定的研究,根据裂缝发育的内因,对比沉积微相发育的层段和区域,总结出了两者之间的关系:普光地区须家河组地层须二段上部至须三段发育的三角洲前缘亚相水下分流河道微相主要以粉砂岩为主,分选性好,颗粒细,单层砂岩厚度小且累积厚度大,十分有利于裂缝的发育;在支流间湾微相中,砂岩与泥岩互层出现,但其含泥较多、砂岩较少,所以在这个微相中裂缝发育次之;在须一段及须二段下部发育的三角洲平原亚相分流河道微相因为单层砂岩厚度较大,裂缝发育较差;沼泽和湖湾亚相主要以泥岩为主,岩石的韧性大,裂缝发育程度最差。