）聂海宽，包书景，高 波，等／地学前缘（ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅＦｒｏｎｔｉｅｒｓ２０１２，１９（３）
］１８１９－。笔峰的时代越老，形成大气田所占比重越小［
２８５
河２井位于鄂西渝东地区花果坪复向斜的河涝子构造轴部，完钻层位为奥陶系南津关组；鱼１井位于利川复向斜鱼皮泽构造核部，完钻层位为寒武系石龙洞组；建深１井位于石柱复向斜，在钻探中志留系天然气显示活跃，志留系全层系均含气，特别是小河坝组和龙马溪组显示更好。３口井的上奥陶统和志留系在晚奥陶世—志留纪为浅海陆棚相碎屑岩沉积，烃源岩以黑色碳质泥页岩、灰—深灰色泥页岩为主，纵向上烃源岩主要发育在五峰组—龙马溪组下部，局部地区小河坝组和韩家店组泥岩段亦具备生。均在龙马溪组页岩层见到良烃能力（如建深１井）从东向西，页好的气测显示。由图上我们可以看出，
岩气显示层段有规律地变化。在研究区东部的河２井和鱼１井基本上是全井段显示，建深１井的页岩气显示主要集中在龙马溪组底部，但是其上部层段也有天然气显示。从显示级别和量上来看，河２井和鱼１井的气测异常仅相当于建深１井龙马溪组上，部层段，甚至略低于后者（图５）主要原因可能是河
者认为，页岩气也不例外，根据美国页岩气勘探开发生气高峰越晚越好，如美国页岩气勘探开经验判断，
发最成功的福特沃斯盆地Ｂａｒｎｅｔｔ页岩气藏。威远气田的下寒武统页岩生气高峰为白垩纪中期，而黔中隆起附近和湘鄂西地区分别为白垩纪早期（在三）叠纪还有一次生气高峰）和中侏罗世。（具有抬升３时间晚的特征，在白垩纪中期以后抬升，另外两个地区为白垩纪早期和中侏罗世。从页岩埋藏史和热演化史角度说明四川盆地内部下寒武统和上奥陶统—下志留统具有优越的页岩气成藏条件。２．２ 抬升剥蚀
抬升剥蚀一方面使含气页岩层段之上的上覆岩层和区域盖层减薄或剥蚀，导致上覆压力变小，提高残余盖层的孔隙度、渗透率，也易使盖层的脆性破裂或已形成的断裂（含微裂缝）变成开启状态，降低盖层的封闭能力。如果抬升剥蚀的幅度较大，整个含气页岩段之上的盖层可能完全剥蚀，导致页岩含气
段没有盖层的保护。另一方面抬升导致页岩含气段２井和鱼１井的黑色页岩厚度较薄，且后期抬升幅
本身压力降低，游离气散失，进一步导致吸附气解度过大，导致现今埋藏较浅，页岩气保存条件遭到吸，从而造成总含气量降低。
研究区的抬升剥蚀作用可以分为两类，一类是整体性抬升，主要包括四川盆地和黔西北等地区；另一类是差异性抬升，以鄂西渝东为代表。不同的抬升类型，对页岩气藏产生的破坏作用不一样，整体性抬升具有抬升范围大、抬升幅度小和地区间的抬升差异性小等特点，比较有利于页岩气的保存。差异性抬升具有抬升范围小、抬升幅度大和地区间的抬升差异性大等特点，导致页岩的埋深从出露地表到埋深超过万米均有分布。如湘鄂西—渝东—四川盆地一带，下寒武统和下志留统埋藏依次加深。埋藏太浅，页岩气的保存条件可能遭受破坏，而埋藏太深又给勘探和经济开发带来难度。该带的东南部在背
一定程度的破坏，天然气散失较多，现今残留的天然气较少。而建深１井的抬升幅度比较小，保存了大量的页岩气。不难看出强烈的构造抬升对页岩气的保存具有破坏作用，但是轻微的抬升对页岩气藏维持超压、先存排烃微裂缝的重新开启和吸附气解吸等具有建设性作用。在埋深比较大的情况下，晚期抬升不宜过小，而埋深小的情况下，抬升幅度不宜过大，以不破坏页岩气藏内的压力系统，不造成天然气散失为宜。就整个研究区来说，燕山期—喜山期以来的隆升是否导致页岩气的保存条件变差、游离气散失、吸附气解吸和总含气量降低等不利因素，需要根据具体的地质条件进行分析，会因地区不同而异。
斜核部下寒武统和上奥陶统—下志留统黑色页岩依２．３ 断裂和裂缝次出露，甚至出露震旦系地层，导致这两套页岩层系断裂和裂缝对页岩气聚集具有双重作用，是一的页岩气成藏条件遭受破坏。常规油气勘探表明，把双刃剑，其发育程度和规模是影响页岩含气量和湘鄂地区油气勘探未获突破的重要原因是很多探井
２０］
。笔者进一步分析认钻遇地层生储盖组合不全［
页岩气聚集的主要因素，决定页岩渗透率的大小，控制页岩的连通程度，进一步控制气体的流动速度、气藏的产能。裂缝还决定页岩气藏的保存条件，裂缝比较发育的地区，页岩气藏的保存条件可能差些，天然气易散失、难聚集、难形成页岩气藏，甚至不能形成页岩气藏。反之，则有利于页岩气藏的形成。通常区域性大断裂由于多期次、长时间的活动，微裂缝
为，可能是多期次的抬升剥蚀导致的地层生储盖组合不全，而具有一定抗破坏能力的页岩气也显示较差，从测井气测异常上来看也能定性地看出抬升幅度导致在构造高部位和低部位页岩气保存条件存在差异。
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２１］
图５ 鄂西渝东地区建深１井、鱼１井和河２井龙马溪组页岩气显示［
２１
，Ｙ，ＨａｓＦｉ５ ＴｈｅｓｈａｌｅｓｈｏｗｓｏｆＬｏｗｅｒＳｉｌｕｒｉａｎｉｎＪｉａｎｓｈｅｎ１Ｗｅｌｌｕ１Ｗｅｌｌｅ２Ｗｅｌｌｉｎｗｅｓｔｅｒｎｈｕｂｅｉａｎｄｅａｓｔｅｒｎｃｈｏｎｉｎ ｇ．ｇｇｑｇ［］
２１］
图６ 黔中隆起方深１井过井地震剖面［
１
ｒｏｆｉｌｅｓＦｉ６ ＴｈｅｓｅｉｓｍｉｃｏｆＦａｎｓｈｅｎ１ＷｅｌｌｉｎＱｉａｎｚｈｏｎＵｌｉｆｔ２ ｐｇ．ｇｇｐ ［］
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比较发育，且存在大气水下渗的影响，导致其附近区域的页岩气保存条件较差。如在福特沃斯盆地Ｂａｒ－天然气的生产ｎｅｔｔ页岩气藏中裂缝非常发育的区域，
速度最低，高产井基本上都分布在裂缝不发育的地
］２２
。黔中隆起的方深１井，方［位于黔中隆起北缘区
响了钻井过程中的气测异常的程度。林１井下志留统龙马溪组的裂缝较发育，游离气易散失，可能是导致气测异常的主要原因。在龙马溪组７５１．０ｍ段深灰色含粉砂质泥岩出现泥浆漏失，说明裂缝发育有一定的规模，钻井取心显示在７５６．３６～７６４．８９ｍ的深灰、黑灰色泥岩中，约见３缝密度１０条立缝，５８条／为次生方解石全充填。在钻井过程中该井段ｍ，
，有强烈的页岩气显示（图７）在取心未见裂缝的区域，气测异常显示较差。
域性断裂附近，该井虽有页岩气显示，对牛蹄塘组黑色页岩的压裂测试也有天然气产出，但由于位于断裂）。附近，导致含气量低，压裂后产气量有限（图６
达到页岩气藏规模级别的断裂和裂缝，对页岩气的保存和破坏程度与其发育的位置、规模和性质等有关。笔者认为，综合考虑裂缝的性质和对页岩气聚集的控制作用，按裂缝发育规模将其分为巨型裂缝、大型裂缝、中型裂缝、小型裂缝和微型裂缝５类
［］２３
。
）（总体认为巨型裂缝和大型裂缝较发育的地区１
页岩气的保存条件较差，在页岩气勘探中应重点分析，研究裂缝的活动时期，是否封闭等。这类裂缝一般是页岩（烃源岩）排烃的通道，发育该类裂缝的区域，有利于页岩的排烃，页岩中残留烃较少，不利于页岩气聚集。在此类裂缝欠发育或不发育的区域，页岩的排烃受阻，排烃较少，页岩中残留烃较多，有利于页岩气聚集，是页岩气发育的有利位置。在选区上应远，离巨型和大型断裂（裂缝）尤其是远离通天断裂。（）中型裂缝、小型裂缝和微型裂缝发育的地区２
页岩气具有较好的保存条件，这类裂缝一是不与外界沟通，不会导致页岩的排烃，二是提高了页岩自身的储集空间和渗流能力，有利于页岩气的聚集和保存。从构造抬升的角度考虑，页岩气达到最大生气量以后的大规模抬升剥蚀可能对页岩气的保存产生不利影响，之所以强调大规模是因为适度抬升造成的压降，有助于页岩气藏中已有的小级别裂缝重新开启，而大规模的抬升不仅小级别的裂缝重新开启，还可能导致更大级别的裂缝开启，对页岩气藏产生破坏作用。可以根据页岩中裂缝充填物定量研究裂
２４］缝的形成时间。李双建等［研究认为，页岩在抬升
２１］
图７ 川东南地区林１井五峰组—龙马溪组页岩气显示［
Ｆｉ７ ＴｈｅｓｈａｌｅａｓｓｈｏｗｓｏｆＵｅｒＯｒｄｏｖｉｃｉａｎｏｗｅｒ －Ｌｇ．ｇｐｐ［２１］
ＳｉｌｕｒｉａｎｉｎＬｉｎ１ＷｅｌｌｉｎＳｏｕｔｈｅａｓｔＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎ 因此，笔者认为，如果抬升幅度导致埋深小于页岩大规模破裂产生裂缝的深度时，由于大量裂缝的产生，对于热成因的页岩气藏来说的保存条件将变差，但由于大气淡水的下渗，可能有助于生物成因或生物再作用成因的页岩气聚集，这需要视具体的地质情况而定。
过程中在达到一定深度时会集中产生裂缝，主要与
２５］
受到的侧向挤压力有关。楼章华等［通过对比方１３１８ 解石脉和灰岩背景值δ在Ｃ、Ｏ同位素值认为，δ
扬子北缘的川东、渝东—湘鄂西区块下古生界
主要分布在宜昌、恩施、３δＣＰＤＢ负值区呈局部分布， 地层水条件万源、张家界、彭水和华蓥山等地区。大气水沿断裂
１３
带下渗，影响方解石的形成，进一步说明地层在抬升过程中产生大量裂缝导致大气水下渗。在钻井过程中，也能见到这种裂缝。现今裂缝的发育程度还影
地层水文地质条件是油气保存条件的综合反映，主要受抬升幅度、盖层条件、目的层埋深、断裂活动和大气水下渗深度等影响，主要包括地层水矿化
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、度、各种评价指标（变质系数等）氢氧同位素和区域水动力条件等。
３．１ 地层水矿化度和水型
对地层水活动带的划分，在纵向上可以分为自由交不同的地层水区带，地层水的矿化度不同，钠氯系数、脱硫系数等参数也不同，对页岩气的保存影响也
／、仅个别井地层水矿化度较高，如庄１井（５２．１ｇＬ）
］２９３０－／，羊２井（等［揭示出局部具较好的２０．５３４ｇＬ）
页岩气保存水文地质条件。在四川盆地内的下古生
２－－／））数（也较低，在盆地外的湘ｒ（ＳＯ×１００ｒ（Ｃ１４）
＋２６］１９］２７］
）／）、界变质系数（普遍小于１，脱硫系根据刘方槐等［马永生等［和楼章华等［ｒ（Ｎａｒ（Ｃ１－）
２７］
。替带、交替阻滞带和交替停止带３个不同的区带。鄂西地区变质系数普遍大于２，脱硫系数也较大［
黔中隆起北缘的方深１井下寒武统牛蹄塘组地层水），的矿化度较低（表１变质系数为１．脱硫系数为０３，
／不同。对靠近四川盆地西南边缘的周公１、老龙１、３．黔东南凹陷黄页１井的矿化度为１１５；２．５６ｇＬ，
窝深１井和宫深１井所产地层水分析可知，震旦系变质系数为１．脱硫系数为１．０９，４７。这些均表明，
２８］
，气藏保存条件遭到破坏、产淡水［至少说明对于
四川盆地内具有较好的页岩气保存条件，盆地外诸向斜中心区域和靠近四川盆地的向斜地区具有较高的地层水矿化度，可能是页岩气保存条件较好的地区。总体研究认为，在现今四川盆地内两套目的层系具有较好的保存条件，而在盆地外，由于受到不同断裂和剥蚀作用的影响，地层水的矿化度相对较小，
常规油气来讲下寒武统页岩作为盖层是不封闭的，如湘鄂西等地区则较差，但是在鄂西渝东地区的复进一步说明该套页岩的断裂较发育，大气水下渗的影响较大，页岩气的保存条件较差。湘鄂西区下古生界地层水矿化度普遍较低，最高的为鱼１井灯影／，组地层水（其他钻井揭露地层水矿化度仅１４ｇＬ）
［９］
，为几克／这些构造单元地层水矿化度较低，水Ｌ２
型较差，属于自由交替带，页岩气的保存条件较差。页岩气的保存条件较差。
表１ 四川盆地及其周缘主要层位地层水水型和矿化度
Ｔａｂｌｅ１ Ｔｈｅｔｅａｎｄｓａｌｉｎｉｔｏｆｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｔｅｒｏｆｔｈｅｍａｉｎｓｔｒａｔｕｍｉｎ ｙｐｙ
ＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎａｎｄｉｔｓｅｒｉｈｅｒ ｐｐｙ
地区或构造单元四川盆地
井名威远地区资阳地区建１３井
渝东
建３井池７井
地层
震旦系震旦系侏罗系
三叠系嘉陵江组寒武系灯影组中部灯影组下部
黔中隆起
方深１井
牛蹄塘组牛蹄塘组牛蹄塘组
鱼１井
湘鄂西渝东
鄂参１ 河页１井河２井周公１井
四川盆地西南边缘
老龙１灯窝深１井宫深１井庄１井
黔东南凹陷
羊２井黄页１井
寒武系九门冲组
ＮａＨＣＯ３
龙马溪组下志留统灯四段灯三段灯一＋二段灯二段＋灯三段
ＮａＨＣＯ３ＮａＨＣＯ３ＮａＨＣＯ３ＮａＳＯ２４
ＮａＨＣＯａＳＯ３或Ｎ２４ＮａＨＣＯａＳＯ３或Ｎ２４
５２．１２０．５３４１２．５５９３３
灯影组
ＮａＨＣＯ３ＮａＨＣＯ３ＮａＨＣＯ３ＣａＣｌ２水型ＣａＣｌ２ＣａＣｌ２
（·Ｌ－１）矿化度／ｇ
７１～８１６３～７１１７．４１１２．６７３４６．６９０．２２７７ ０．２３１８ ９．４５０．５９５．２９１４６．７３．９～７．３１．８００．７４３１．３３
］。部分数据来自文献［２８２９，３１ 注：－：／／（）ｈｔｔｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ２０１２，１９３ 地学前缘，ｐ
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３．２ 地层水中氢氧同位素
根据地层水中氢氧同位素组成特征进行地层水
３２］２９］
保存条件的定量评价，如尹观等［和刘光祥等［研
件是评价页岩气藏整体封存能力的一个重要指标。区域水动力可以划分为离心流、向心流等。对于研经历了多期次的水动力演化，究区古老的地层来讲，
对页岩气藏的保存条件影响作用比较大的当属大气水的下渗深度。可以分为古大气水下渗深度和现今大气水下渗深度。
古大气水下渗深度对页岩气的保存破坏较小，关键问题在于古大气水下渗之后是否经历再沉积、二次生烃、是否有新的盖层进行分割。马永生
１９］２５］
、等［楼章华等［研究了川东—鄂西地区燕山—喜
究认为，卤层中卤水的同位素组成及氘过量参数值反映了卤水的不同来源。威远气田及其附近区域的下寒武统和下震旦统的地层水属于海相沉积型卤水，为封闭浓缩的结果，下寒武统页岩气藏的保存条件较好。通过勘探表明，在威２０１井古生界获得大
４－１１０］ ３
。城口和彭水于１×１的页岩工业气［０ｍ·ｄ
郁山的寒武系地层水则属于大气淋滤型地层水，鄂西渝东地区河２井志留系地层水氢、氧同位素组成特征与盆地大气降水平均值相近，大气水已基本交
马拉雅期抬升剥蚀和断裂作用过程中古大气水下渗深度的基本特点：川南古大气水下渗深度最小，小于
替原始地层水，开启程度高，油气保存条件差，这与８川东为１川东北和鄂西渝东００ｍ；０００～１５００ｍ；
湘鄂西地区古大气水的下渗深河２井地层水特征反映的油气保存条件差相吻为１５００～２２００ｍ；
２９］
。此外，合［河２井甲烷碳同位素异常轻，接近于
度明显增加，为２２００～４６００ｍ。总体上由西向东 古大气水下渗深度增加，石柱—利川—巫山一线以东呈现网格状分布，大气水下渗深度存在明显差异。这一期正是两套目的层达到生气高峰以后的抬升时期，古大气水下渗深度变化大说明地层抬升幅度不均一、断裂发育强度差别较大，导致页岩气保存条件存在差异性。在石柱—利川—巫山一线以西古大气水下渗较浅且幅度较小，页岩气保存条件较好且地区间的差异不大；而在此线以东地区下渗幅度比较大且变化较大，导致页岩气保存条件较差且地区间的差异性明显，尤其是在中央复背斜和宜都鹤峰复背斜的局部地区下渗深度超过３页０００ｍ的地区， 岩气保存条件遭到严重破坏。
现今大气水的下渗深度对页岩气藏的破坏比较强烈，根据大气水的下渗深度可以划分为大气水下
３３］
。在大渗区、地下水径流区和区域地下水流动区［
生物成因气，其可能是大气水携带喜氧细菌对甲烷
２９］
，改造的结果［热成因页岩气的保存条件较差。方
深１井、黄页１井的地层水氢氧同位素测定表明，这两口井的地层水与城口明通和彭水郁山盐井的地层，水同位素相当，同为大气降水（图８）进一步说明热成因页岩气的保存条件较差，但不排除有生物成因的页岩气藏发育。从氢氧同位素代表的地层水条件及其反映的保存条件来看，方深１井区和黄页１井区的页岩气藏保存条件比威远地区差。通过勘探表明，方深１井和黄页１井的钻探效果较差，笔者分析可能与地层水氢氧同位素低、产大气水有关。
气水下渗区页岩气的保存条件最差，大气水在纵向上的下渗深度和横向上的循环距离是决定页岩气保存条件破坏范围的两个评价指标，主要受区域地质条件、大断裂的活动期次和深度、地形和出露地层等因素的控制。大气水下渗可以使原生沉积水被淋
图８ 四川盆地及其周缘主要地区和钻井地层水氢氧同位素相关图３２］（）部分数据引自尹观等［
滤、冲刷，从而使页岩气藏彻底破坏。另外，大气水的下渗也可能把氧气和微生物带入页岩层，在条件合适的时候可能有类似于美国密执安盆地Ａｎｔｒｉｍ页岩气藏和伊利诺斯盆地Ｎｅｗ Ａｌｂａｎｙ页岩气藏等生物成因的页岩气藏发育，这一类的代表地区有黔中隆起、湘鄂西各复背斜核部等。区域地下水流动区域相对有利于页岩气的保存，该区域的地层水与外界沟通较少，由区域性的隔挡层与大气水下渗区
Ｆｉ８ Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｂｅｔｗｅｅｎｈｄｒｏｅｎａｎｄｏｘｅｎｉｓｏｔｏｅｏｆ ｇ．ｐｙｇｙｇｐ ｔｈｅｍａｉｎａｒｅａｓａｎｄｄｒｉｌｌｉｎｓｉｎＳｉｃｈｕａｎＢａｓｉｎａｎｄｉｔｓｅｒｉｈｅｒ ｇｐｐｙ３．３ 区域水动力条件
上述地层水的矿化度、变质系数和氢氧同位素等指标主要和区域水动力条件有关，区域水动力条
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