【摘要】：頁(yè)巖氣儲(chǔ)層存在超壓是頁(yè)巖氣富集和高產(chǎn)的重要控制因素,是頁(yè)巖氣層具有良好保存條件的證據(jù),頁(yè)巖氣儲(chǔ)層今、古壓力狀態(tài)和超壓形成及演化研究受到了業(yè)界的廣泛重視,頁(yè)巖氣儲(chǔ)層古壓力狀態(tài)的證據(jù)可通過不同時(shí)期頁(yè)巖裂縫脈體中捕獲的流體包裹體的古壓力恢復(fù)研究獲得,本次選取涪陵地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組、下志留統(tǒng)龍馬溪組、宜昌地區(qū)下震旦統(tǒng)陡山沱組和下寒武統(tǒng)牛蹄塘組海相頁(yè)巖裂縫脈體樣品做為研究對(duì)象,對(duì)裂縫脈體宏觀和微觀充填、脈體光學(xué)、陰極發(fā)光及微量元素地球化學(xué)特征、脈體形成時(shí)間、期次及成因開展研究;同時(shí)對(duì)脈體中捕獲的流體包裹體的巖相學(xué)、顯微測(cè)溫、低溫相變及激光拉曼光譜特征展開研究;進(jìn)一步利用脈體中發(fā)育的流體包裹體的古溫壓特征對(duì)裂縫脈體所在頁(yè)巖層系的古壓力狀態(tài)開展分析,同時(shí)對(duì)比頁(yè)巖層系的現(xiàn)今壓力狀態(tài),分析涪陵和宜昌地區(qū)地質(zhì)歷史中頁(yè)巖層系的含氣飽和度以及頁(yè)巖氣的散失與保存條件,為進(jìn)一步開展頁(yè)巖氣的保存和富集與頁(yè)巖超壓的關(guān)系研究提供地質(zhì)依據(jù)。論文取得的主要認(rèn)識(shí)和成果如下:(1)根據(jù)鏡下觀察及陰極發(fā)光分析,涪陵地區(qū)焦頁(yè)A井五峰組-龍馬溪組濁積砂段發(fā)育裂縫復(fù)合脈體(石英脈+方解石脈)及石英脈體,裂縫方解石脈的陰極發(fā)光特征主體相似,均以暗紅色為主;焦頁(yè)B井五峰組-龍馬溪組濁積砂段發(fā)育裂縫復(fù)合脈體(石英脈+方解石脈)及纖維狀方解石脈,其中龍馬溪組裂縫方解石脈的陰極發(fā)光特征以橘黃色為主,五峰組裂縫方解石脈的陰極發(fā)光特征以橘紅色為主。宜昌地區(qū)鄂陽(yáng)頁(yè)A井陡山沱組裂縫脈體類型以石英脈為主,發(fā)育于石英脈顆粒間的方解石的陰極發(fā)光特征較為復(fù)雜,主要表現(xiàn)為3種發(fā)光特征,分別為暗紅色、深紅色、橘黃色;牛蹄塘組裂縫脈體類型為方解石脈,其陰極發(fā)光特征表現(xiàn)為2種:一種為亮橘黃色,另一種為暗橘黃色。(2)根據(jù)裂縫方解石脈稀土元素分析,涪陵地區(qū)焦頁(yè)A井和焦頁(yè)B井五峰組-龍馬溪組濁積砂段裂縫方解石脈的稀土元素按北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn),配分模式均表現(xiàn)為中稀土元素相對(duì)富集的特征,存在明顯的Eu和Y正異常,且五峰組方解石脈Y正異常程度均相對(duì)高于龍馬溪組。宜昌地區(qū)鄂陽(yáng)頁(yè)A井陡山沱組石英脈中方解石的稀土元素按北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn),配分模式存在2類:Ⅰ類模式表現(xiàn)為輕-中稀土元素稍富集的特征,該類配分模式存在較明顯的Eu和Y正異常,Ce負(fù)異常不明顯;Ⅱ類模式表現(xiàn)為重稀土元素稍富集的特征,該類配分模式存在較明顯的Ce負(fù)異常和Y正異常,Eu正異常不明顯。屬于Ⅰ類配分模式的方解石的稀土元素特征參數(shù)值與寄主圍巖的稀土元素特征參數(shù)值相差較大,這類成脈流體主要是受到了酸性熱液流體作用的影響,沉淀于弱氧化弱還原的流體環(huán)境;屬于Ⅱ類配分模式的方解石的稀土元素地球化學(xué)特征主要繼承了寄主圍巖的稀土元素地球化學(xué)特征,受酸性熱液流體作用影響較小,沉淀于相對(duì)氧化的流體環(huán)境。牛蹄塘組方解石脈的稀土元素按北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn),配分模式存在2類:Ⅰ類模式表現(xiàn)為輕-中稀土元素富集的特征,該類配分模式存在較明顯的Ce負(fù)異常、Eu和Y正異常;Ⅱ類模式表現(xiàn)為各稀土元素均衡的富集特征,該類配分模式存在較明顯的Eu負(fù)異常和Y正異常,Ce負(fù)異常不明顯。屬于Ⅰ類配分模式的方解石可能主要是受到了酸性熱液流體作用的影響,沉淀于相對(duì)高溫、氧化的流體環(huán)境;屬于Ⅱ類配分模式的方解石可能主要是受低溫成礦作用的影響,沉淀于相對(duì)還原的流體環(huán)境。(3)根據(jù)裂縫脈體中流體包裹體激光拉曼光譜分析、巖相學(xué)分析及低溫相變分析,涪陵地區(qū)焦頁(yè)A井和焦頁(yè)B井五峰組-龍馬溪組濁積砂段裂縫脈體中主要發(fā)育2類流體包裹體:氣-液兩相鹽水包裹體和甲烷包裹體,其中氣-液兩相鹽水包裹體中普遍含有甲烷,甲烷包裹體中部分含有少量CO_2,部分為近似純甲烷包裹體,個(gè)別甲烷包裹體中含有瀝青,它們被捕獲于CH_4-NaCl-H_2O不混溶流體體系。宜昌地區(qū)鄂陽(yáng)頁(yè)A井陡山沱組和牛蹄塘組裂縫脈體中主要發(fā)育3類流體包裹體:氣-液兩相鹽水包裹體、甲烷包裹體和瀝青包裹體,其中瀝青包裹體多見于陡山沱組石英脈中,且個(gè)別瀝青包裹體中含有甲烷,3類流體包裹體共存于同一原生流體包裹體組合,說明包裹體組合是捕獲于烴類-鹽水不混溶流體體系。(4)根據(jù)裂縫脈體中鹽水包裹體顯微測(cè)溫分析,涪陵地區(qū)焦頁(yè)A井五峰組裂縫石英脈、方解石脈中氣-液兩相鹽水包裹體的均一溫度分別主要分布在237~271℃、216~274℃;龍馬溪組濁積砂段裂縫石英脈、方解石脈中氣-液兩相鹽水包裹體的均一溫度分別主要分布在230~260℃、206.6~266℃,鹽度分別主要分布在4.02~5.86%(平均值為5.23%)、4.80~5.26%(平均值為5.07%)。焦頁(yè)B井五峰組、龍馬溪組濁積砂段裂縫石英脈中氣-液兩相鹽水包裹體的均一溫度分別分布在234~255℃、229~244℃,鹽度分別分布在5.0~7.4%(平均值為5.9%)、4.3~4.8%(平均值為4.5%);龍馬溪組下段纖維狀方解石脈中氣-液兩相鹽水包裹體的均一溫度主要分布在165~209℃之間,鹽度分布在0.2~1.4%,平均值為0.8%。宜昌地區(qū)鄂陽(yáng)頁(yè)A井陡山沱組裂縫石英脈中鹽水包裹體的均一溫度主要集中在3個(gè)溫度段,分別為150~180℃、180~210℃和220~300℃,180~210℃溫度段最為主要,150~180℃溫度段次之,鹽度集中分布在3個(gè)區(qū)間,分別為2.6~6.2%、11.6~15.4%和17.4~23.2%,主要為11.6~15.4%和17.4~23.2%;牛蹄塘組裂縫方解石脈中鹽水包裹體的均一溫度主要集中在170~220℃、220~270℃的2個(gè)溫度段,170~220℃溫度段最為主要。(5)根據(jù)甲烷包裹體激光拉曼光譜及顯微測(cè)溫分析,涪陵地區(qū)焦頁(yè)A井五峰組、龍馬溪組濁積砂段頁(yè)巖裂縫石英脈中甲烷包裹體的均一溫度分別為-98.7~-86.1℃、-99.4~-87.0℃,甲烷包裹體經(jīng)校正的激光拉曼散射峰波數(shù)υ_(corr)分別為2910.929~2911.819cm~(-1)、2910.779~2911.970cm~(-1),甲烷包裹體的密度分別為0.234~0.302g/cm~3、0.226~0.304g/cm~3;焦頁(yè)B井五峰組、龍馬溪組濁積砂段頁(yè)巖裂縫石英脈中甲烷包裹體的均一溫度分別為-97.8~-86.8℃、-96.3~-95.9℃,甲烷包裹體經(jīng)校正的激光拉曼散射峰波數(shù)υ_(corr)分別為2910.929~2911.623cm~(-1)、2910.779~2911.623cm~(-1),甲烷包裹體的密度分別為0.244~0.299g/cm~3、0.244~0.302g/cm~3。宜昌地區(qū)鄂陽(yáng)頁(yè)A井陡山沱組頁(yè)巖裂縫石英脈中甲烷包裹體經(jīng)校正的激光拉曼散射峰波數(shù)υ_(corr)分布在2910.7793~2911.6131cm~(-1),甲烷包裹體的密度為0.244~0.323g/cm~3。(6)利用CH_4體系狀態(tài)方程,結(jié)合單井埋藏-抬升-熱演化史分析,求得涪陵地區(qū)焦頁(yè)A井五峰組、龍馬溪組濁積砂段頁(yè)巖裂縫石英脈中甲烷包裹體的捕獲壓力分別為92.72~160.64MPa、85.74~162.00MPa,對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)分別為1.46~2.53、1.37~2.59;焦頁(yè)B井五峰組、龍馬溪組濁積砂段頁(yè)巖裂縫石英脈中甲烷包裹體的捕獲壓力分別為99.62~155.50MPa、98.22~157.25MPa,對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)分別為1.51~2.36、1.52~2.43,說明燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升前或初期,涪陵地區(qū)焦石壩區(qū)塊、平橋區(qū)塊五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖層接近最大埋深及裂縫脈體形成時(shí),整個(gè)頁(yè)巖氣層處于中等—強(qiáng)超壓狀態(tài)。宜昌地區(qū)鄂陽(yáng)頁(yè)A井陡山沱組頁(yè)巖裂縫石英脈中甲烷包裹體的平均捕獲壓力為88.62~170.16MPa,對(duì)應(yīng)的平均壓力系數(shù)為1.37~2.64,說明宜昌地區(qū)陡山沱組頁(yè)巖層在埋深的過程中由于熱裂解生烴作用而發(fā)育超壓,整個(gè)頁(yè)巖氣層處于中等—強(qiáng)超壓狀態(tài)。
【圖文】：

通過甲烷包裹體均一溫度參數(shù)和激光拉曼位移參數(shù)，，求取甲烷包裹體的密度范圍，然后進(jìn)一步求取甲烷包裹體的捕獲壓力，進(jìn)一步通過結(jié)合相應(yīng)單井的埋藏-抬升-熱演化史，求取涪陵地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組、下志留統(tǒng)龍馬溪組和宜昌地區(qū)下震旦統(tǒng)陡山沱組、下寒武統(tǒng)牛蹄塘組裂縫脈體所處頁(yè)巖層系的古壓力狀態(tài)，最后通過對(duì)比研究同一地區(qū)不同深度段頁(yè)巖層系古壓力狀態(tài)以及今、古壓力狀態(tài)，探討涪陵和宜昌地區(qū)的頁(yè)巖氣保存條件。1.3.3 技術(shù)路線本次研究在確定頁(yè)巖裂縫脈體發(fā)育類型及特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)裂縫脈體進(jìn)行陰極發(fā)光分析、微量元素地球化學(xué)特征分析，以明確成脈流體的期次和來源，然后，對(duì)裂縫脈體中發(fā)育的流體包裹體進(jìn)行分類觀察、測(cè)溫分析、拉曼光譜分析，以明確包裹體的均一溫度、鹽度、密度、捕獲壓力等基本流體信息，最后結(jié)合單井埋藏-抬升-熱演化史模擬恢復(fù)，以明確裂縫脈體所在頁(yè)巖層系的古溫壓狀態(tài)及裂縫脈體充填時(shí)間，所采取的詳細(xì)技術(shù)路線如圖 1-1 所示：

圖 2-1 中揚(yáng)子涪陵地區(qū)構(gòu)造綱要及井位圖海西旋回中的柳江運(yùn)動(dòng)發(fā)生在泥盆紀(jì)末期，主要構(gòu)造表現(xiàn)為地層的整體系遭受了不同程度的分化剝蝕，石炭紀(jì)末期，由于受到海西旋回中的云影響，研究區(qū)出現(xiàn)了區(qū)域性不整合面，石炭系遭到侵蝕。云南運(yùn)動(dòng)結(jié)束之頂面基本上被準(zhǔn)平原化，盆地開始下沉接受沉積。隨后的東吳運(yùn)動(dòng)造成隆起，上下二疊統(tǒng)之間的地層接觸關(guān)系為區(qū)域性假整合接觸。東吳運(yùn)動(dòng)13
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P618.13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2674129