川西地區(qū)構(gòu)造演化研究

川西地區(qū)構(gòu)造演化研究

西川徐家河群砂巖地層屬于致密非均質(zhì)層。本段砂體的平均孔隙僅為4%，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)有效孔隙儲層的孔徑大于7%的儲層限制，即該砂體不一定存在于理論上。但在該地區(qū)的新XX井卻在須二段鉆遇高產(chǎn)氣層,無阻流量達(dá)到160×104m/d。通過分析發(fā)現(xiàn),該類氣藏的成藏機(jī)制是“古構(gòu)造成藏+裂縫改造”,“古構(gòu)造成藏”是指在烴源巖生烴高峰期,儲層存在高孔隙度的“古圈閉”并且形成了早期油氣聚集,后期的儲層致密化作用雖然使儲層的物性條件變差,但并沒有造成油氣散失,如果這類“古油氣藏”有后期裂縫的配合,就能形成良好的油氣儲層。新XX井就是這類儲層。因此古構(gòu)造對致密砂巖儲層油氣成藏起著重要的作用。一、構(gòu)造恢復(fù)技術(shù)。在構(gòu)造古構(gòu)造圖的制作的理論基礎(chǔ)是沉積補(bǔ)償原理。即認(rèn)為在沉降速度和沉積速度相對穩(wěn)定的情況下,盆地的古地理環(huán)境是保持不變的,盆地內(nèi)沉積物的堆積厚度與地殼沉降幅度大體是相當(dāng)?shù)?。正是基于這種沉積補(bǔ)償假設(shè),才可能重塑地層的構(gòu)造發(fā)育史。目前最常用的古構(gòu)造圖的制作方法是“厚度相減法”。但這種方法有較大的局限性,只適用于構(gòu)造起伏平緩,褶皺、斷裂不發(fā)育的部分地區(qū);而在地層褶皺變形強(qiáng)烈、斷層發(fā)育地區(qū),由于斷層斷距、地層傾角、不均勻壓實、不均勻剝蝕的影響,用“厚度法”計算出的“古構(gòu)造圖”往往會產(chǎn)生巨大的誤差。而“構(gòu)造恢復(fù)”法是一個全新的構(gòu)造演化分析方法。其方法是將目的層目前的構(gòu)造形態(tài)逐步恢復(fù)到剛沉積時的構(gòu)造形態(tài),從而得到不同地質(zhì)時期目的層的“古構(gòu)造圖”。整個恢復(fù)過程符合運動學(xué)和幾何學(xué)原理,能夠滿足模擬地層形變的要求。在恢復(fù)過程中,巖石體積保持守恒。采用這種方法制作目的層的“古構(gòu)造圖”,能夠很好地避免由斷層、傾斜地層,甚至是不均勻壓實作用造成的誤差。二、構(gòu)造層的恢復(fù)構(gòu)造恢復(fù)實際上是地層沉積演化過程的逆過程,任何一層地層演化過程往往是:沉積—壓實—褶皺—斷裂。因此,對某一構(gòu)造層恢復(fù)過程實際是:去斷層—去褶皺—去壓實。最終得到某一地質(zhì)時期目的層的古構(gòu)造形態(tài)。1.斜剪切算法模擬上盤進(jìn)行構(gòu)造演化分析首先要消除斷層斷距的影響,即用相關(guān)軟件使斷層上盤沿著斷層面“滑動”,以達(dá)到消除斷層斷距的目的。其“滑動”的矢量算法滿足運動學(xué)和幾何學(xué)原理,能夠很好的模擬巖石的形變規(guī)律。目前最常用的斷層恢復(fù)法是斜剪切法(Inclinedshear),該算法綜合了Verral(1981),Gibbs(1983),WithjackandPeterson(1993)關(guān)于不同斷層形態(tài)對上盤的形變特征的影響的研究。斜剪切是用來模擬斷層上盤以與地層具有一定夾角的定向滑動,斜剪切算法通過指定上盤的移動方向和距離,然后移動斷層上盤而完成的。斷層面和上盤之間的空間由于上盤的移動而形成。上盤然后“倒塌”到斷層面上。這種“倒塌”是由剪切矢量控制的,剪切矢量逐點對應(yīng)到斷層面。斜剪切算法假設(shè)形變只發(fā)生在斷層上盤,在上盤內(nèi)沿著一系列平行的指向斷層面的“剪切矢量”將上盤移動到一定的位置。由于“剪切矢量“的長度是保持不變的。因此,斷層面附近的地形變化便作為褶皺傳播到上盤地層中。從而完成了斷層恢復(fù)(圖1)。2.層壓抗混合系統(tǒng)的恢復(fù)地層褶皺與斷層主要都是由構(gòu)造應(yīng)力引起的,區(qū)別是斷層是構(gòu)造應(yīng)力大于地層破裂強(qiáng)度形成的;當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力小于地層破裂強(qiáng)度時只能形成構(gòu)造形變———即褶皺。因此,要進(jìn)行構(gòu)造演化分析,在進(jìn)行斷層恢復(fù)后還需要進(jìn)行地層褶皺恢復(fù),以消除構(gòu)造形變對地層的影響。這就是通常說的“層拉平”。對于擠壓性褶皺,通常使用“彎滑曲褶皺”方法進(jìn)行去褶皺恢復(fù)。彎滑去褶皺的算法適用于平行褶皺。該算法拉平一個模版層到一個水平層位或者一個固定深度,目標(biāo)層隨之發(fā)生形變。在模版層與目標(biāo)層之間分割成多個平行于模版層的滑動層,在模版層恢復(fù)時,用滑動層之間的相互滑動來控制目標(biāo)層的去褶皺程度,同時保持滑動層厚度恒定。最終完成模版層的去褶皺恢復(fù)(圖2)。3.泥巖孔隙度的恢復(fù)在去褶皺恢復(fù)后,其下部地層的埋藏深度不一,在回剝過程中需要考慮差異壓實對地層厚度的影響。因此,需要作去壓實恢復(fù)。造成地層不均勻壓實的主要因素是埋藏深度差異和巖性差異。去壓實恢復(fù)通常只考慮埋藏深度的變化。主要表現(xiàn)為:隨著埋深增大,孔隙度下降,導(dǎo)致地層厚度變薄。因此,去壓實恢復(fù)實際是地層孔隙度的恢復(fù)。艾西(Athy,1930)曾實測過俄克拉何馬州古生代粘土的密度,并做出相關(guān)的深度曲線,發(fā)現(xiàn)該曲線可用經(jīng)驗公式表示,哈伯特和魯比將將艾西的公式改寫成為:其中:F為深度z處的孔隙率;f0為粘土巖的初始孔隙度;c為經(jīng)驗常數(shù)。圖3所示的是泥巖孔隙度與埋藏深度交會曲線,該曲線與艾西理論公式是符合的。如果,孔隙度軸采用對數(shù)坐標(biāo),該曲線就變成一條直線———正常壓實趨勢線。很明顯,如果已知該趨勢線,就能夠得到不同埋深造成孔隙度下降程度。也就能對不同埋深的地層進(jìn)行不均勻壓實恢復(fù)。用多口井的泥巖孔隙度統(tǒng)計方法來制作泥巖壓實曲線,在沒有泥巖孔隙度資料地區(qū),可以利用聲波孔隙度與深度交會得到。只是有一定的誤差。經(jīng)過泥巖孔隙度與深度交會后,可得到艾西公式中f0和z兩個參數(shù),從而進(jìn)行地層壓實恢復(fù)。需要注意的是:對于存在大規(guī)模不均勻剝蝕的地區(qū)和孔隙間膠結(jié)作用發(fā)育地帶,用這種方法進(jìn)行壓實恢復(fù)存在一定誤差。三、構(gòu)造恢復(fù)順序川西XX地區(qū)須家河組儲層烴源巖的生烴高峰期為早侏羅晚期———T41沉積期,這時形成的古圈閉非常有利于早期油氣聚集。需要制作T41沉積時須二段儲層的古構(gòu)造形態(tài)。需要對T41沉積前地層進(jìn)行構(gòu)造恢復(fù)。根據(jù)對該地區(qū)構(gòu)造演化過程分析,主要斷層均發(fā)生在T41沉積后。因此恢復(fù)順序為:去斷層恢復(fù)※T41上部地層(T2層)去褶皺恢復(fù)※T41-T2之間地層去壓實恢復(fù)※T41去褶皺恢復(fù)。圖4是川西XX地區(qū)進(jìn)行構(gòu)造恢復(fù)的流程圖,在對T2上部地層進(jìn)行了去斷層恢復(fù)、去褶皺恢復(fù)、去壓實恢復(fù)后,得到T2沉積時T51的古構(gòu)造。然后再對T41-T2段地層進(jìn)行去壓實恢復(fù)、并對T41進(jìn)行去褶皺恢復(fù)后,能得到T41沉積時T51古構(gòu)造圖。即須家河組烴源巖生烴高峰期的T51構(gòu)造圖。圖5是須家河組烴源巖生烴高峰期時,須二段儲層的古構(gòu)造圖的平面展布,由圖可知:新XX井在生烴高峰期處于一個古隆起的位置。很明顯,這