川西地区构造演化研究

川西地区构造演化研究

西川徐家河群砂岩地层属于致密非均质层。本段砂体的平均孔隙仅为4%，远小于传统有效孔隙储层的孔径大于7%的储层限制，即该砂体不一定存在于理论上。但在该地区的新XX井却在须二段钻遇高产气层,无阻流量达到160×104m/d。通过分析发现,该类气藏的成藏机制是“古构造成藏+裂缝改造”,“古构造成藏”是指在烃源岩生烃高峰期,储层存在高孔隙度的“古圈闭”并且形成了早期油气聚集,后期的储层致密化作用虽然使储层的物性条件变差,但并没有造成油气散失,如果这类“古油气藏”有后期裂缝的配合,就能形成良好的油气储层。新XX井就是这类储层。因此古构造对致密砂岩储层油气成藏起着重要的作用。一、构造恢复技术。在构造古构造图的制作的理论基础是沉积补偿原理。即认为在沉降速度和沉积速度相对稳定的情况下,盆地的古地理环境是保持不变的,盆地内沉积物的堆积厚度与地壳沉降幅度大体是相当的。正是基于这种沉积补偿假设,才可能重塑地层的构造发育史。目前最常用的古构造图的制作方法是“厚度相减法”。但这种方法有较大的局限性,只适用于构造起伏平缓,褶皱、断裂不发育的部分地区;而在地层褶皱变形强烈、断层发育地区,由于断层断距、地层倾角、不均匀压实、不均匀剥蚀的影响,用“厚度法”计算出的“古构造图”往往会产生巨大的误差。而“构造恢复”法是一个全新的构造演化分析方法。其方法是将目的层目前的构造形态逐步恢复到刚沉积时的构造形态,从而得到不同地质时期目的层的“古构造图”。整个恢复过程符合运动学和几何学原理,能够满足模拟地层形变的要求。在恢复过程中,岩石体积保持守恒。采用这种方法制作目的层的“古构造图”,能够很好地避免由断层、倾斜地层,甚至是不均匀压实作用造成的误差。二、构造层的恢复构造恢复实际上是地层沉积演化过程的逆过程,任何一层地层演化过程往往是:沉积—压实—褶皱—断裂。因此,对某一构造层恢复过程实际是:去断层—去褶皱—去压实。最终得到某一地质时期目的层的古构造形态。1.斜剪切算法模拟上盘进行构造演化分析首先要消除断层断距的影响,即用相关软件使断层上盘沿着断层面“滑动”,以达到消除断层断距的目的。其“滑动”的矢量算法满足运动学和几何学原理,能够很好的模拟岩石的形变规律。目前最常用的断层恢复法是斜剪切法(Inclinedshear),该算法综合了Verral(1981),Gibbs(1983),WithjackandPeterson(1993)关于不同断层形态对上盘的形变特征的影响的研究。斜剪切是用来模拟断层上盘以与地层具有一定夹角的定向滑动,斜剪切算法通过指定上盘的移动方向和距离,然后移动断层上盘而完成的。断层面和上盘之间的空间由于上盘的移动而形成。上盘然后“倒塌”到断层面上。这种“倒塌”是由剪切矢量控制的,剪切矢量逐点对应到断层面。斜剪切算法假设形变只发生在断层上盘,在上盘内沿着一系列平行的指向断层面的“剪切矢量”将上盘移动到一定的位置。由于“剪切矢量“的长度是保持不变的。因此,断层面附近的地形变化便作为褶皱传播到上盘地层中。从而完成了断层恢复(图1)。2.层压抗混合系统的恢复地层褶皱与断层主要都是由构造应力引起的,区别是断层是构造应力大于地层破裂强度形成的;当构造应力小于地层破裂强度时只能形成构造形变———即褶皱。因此,要进行构造演化分析,在进行断层恢复后还需要进行地层褶皱恢复,以消除构造形变对地层的影响。这就是通常说的“层拉平”。对于挤压性褶皱,通常使用“弯滑曲褶皱”方法进行去褶皱恢复。弯滑去褶皱的算法适用于平行褶皱。该算法拉平一个模版层到一个水平层位或者一个固定深度,目标层随之发生形变。在模版层与目标层之间分割成多个平行于模版层的滑动层,在模版层恢复时,用滑动层之间的相互滑动来控制目标层的去褶皱程度,同时保持滑动层厚度恒定。最终完成模版层的去褶皱恢复(图2)。3.泥岩孔隙度的恢复在去褶皱恢复后,其下部地层的埋藏深度不一,在回剥过程中需要考虑差异压实对地层厚度的影响。因此,需要作去压实恢复。造成地层不均匀压实的主要因素是埋藏深度差异和岩性差异。去压实恢复通常只考虑埋藏深度的变化。主要表现为:随着埋深增大,孔隙度下降,导致地层厚度变薄。因此,去压实恢复实际是地层孔隙度的恢复。艾西(Athy,1930)曾实测过俄克拉何马州古生代粘土的密度,并做出相关的深度曲线,发现该曲线可用经验公式表示,哈伯特和鲁比将将艾西的公式改写成为:其中:F为深度z处的孔隙率;f0为粘土岩的初始孔隙度;c为经验常数。图3所示的是泥岩孔隙度与埋藏深度交会曲线,该曲线与艾西理论公式是符合的。如果,孔隙度轴采用对数坐标,该曲线就变成一条直线———正常压实趋势线。很明显,如果已知该趋势线,就能够得到不同埋深造成孔隙度下降程度。也就能对不同埋深的地层进行不均匀压实恢复。用多口井的泥岩孔隙度统计方法来制作泥岩压实曲线,在没有泥岩孔隙度资料地区,可以利用声波孔隙度与深度交会得到。只是有一定的误差。经过泥岩孔隙度与深度交会后,可得到艾西公式中f0和z两个参数,从而进行地层压实恢复。需要注意的是:对于存在大规模不均匀剥蚀的地区和孔隙间胶结作用发育地带,用这种方法进行压实恢复存在一定误差。三、构造恢复顺序川西XX地区须家河组储层烃源岩的生烃高峰期为早侏罗晚期———T41沉积期,这时形成的古圈闭非常有利于早期油气聚集。需要制作T41沉积时须二段储层的古构造形态。需要对T41沉积前地层进行构造恢复。根据对该地区构造演化过程分析,主要断层均发生在T41沉积后。因此恢复顺序为:去断层恢复※T41上部地层(T2层)去褶皱恢复※T41-T2之间地层去压实恢复※T41去褶皱恢复。图4是川西XX地区进行构造恢复的流程图,在对T2上部地层进行了去断层恢复、去褶皱恢复、去压实恢复后,得到T2沉积时T51的古构造。然后再对T41-T2段地层进行去压实恢复、并对T41进行去褶皱恢复后,能得到T41沉积时T51古构造图。即须家河组烃源岩生烃高峰期的T51构造图。图5是须家河组烃源岩生烃高峰期时,须二段储层的古构造图的平面展布,由图可知:新XX井在生烃高峰期处于一个古隆起的位置。很明显,这