文档介绍：页岩气构造地质学研究
中国地质大学(北京)
报告人:陈昭年丁文龙
二O一一年一月五日
内容提纲
一、页岩气构造研究意义及主要内容
二、页岩气形成的区域构造背景分析
三、不同类型盆地页岩气藏特征
四、褶皱与断裂体系特征及形成演化
五、页岩气储层裂缝发育规律研究
六、页岩气保存条件研究
二、页岩气形成的区域构造背景分析
1. 研究富有机质页岩发育时期的大地构造位置、古盆地类型和构造古地貌(古地理)特征及其对页岩层发育的沉积环境、岩性、厚度和分布的控制作用。
2. 分析在多期次构造运动和多种构造应力作用下,页岩发育地区的现今区域构造格架及其构造演化。
二、页岩气形成的区域构造背景分析
页岩气的分布主要与原始沉积盆地所在的板块构造位置有关,与后期的构造运动及逆冲断裂带活动有关。前者控制了页岩的沉积和发育,后者控制了页岩的保存和分布。
纵观北美产页岩气盆地分布的大地构造位置、盆地类型和性质,页岩气主要分布于阿巴拉契亚早古生代逆冲褶皱带、马拉松-沃希托晚古生代逆冲褶皱带和科迪勒拉中生代逆冲褶皱带前缘的前陆盆地及其相邻地台之上的克拉通盆地。
按时代可分为早古生代、晚古生代和中生代,分别发育在三个逆冲褶皱带的前缘。
早古生代前陆盆地主要位于阿巴拉契亚褶皱带前缘,伴随造山带的隆起形成,以
阿巴拉契亚盆地为代表。阿巴拉契亚褶皱带为加里东期北美板块和非洲板块碰撞形成的,北东—南西向展布,有东倾的大逆掩断裂带为边界,造山带西侧为前陆盆地。
阿巴拉契亚盆地是早古生代发育起来的前陆盆地,主要有三次大的构造事件:Taconic、
Acadian和Alleghanian构造运动。晚寒武世—早中奥陶世,为北美板块被动大陆边缘
的一部分,晚奥陶世,北美板块向古Iapetus洋板块俯冲,导致Taconic构造运动,形成晚奥陶世前陆盆地;中晚泥盆世的陆-陆碰撞,导致Acadian构造运动并形成泥盆纪前陆盆地;中石炭世的Alleghanian构造运动形成盆地现今的形态。
地层沉积在向东倾斜的三期前陆盆地内,形成三套主要的沉积旋回,每一旋回底部为碳质页岩、中部为碎屑岩、顶部为碳酸盐岩。沉积了奥陶系的Utica页岩层、志留系的Rochester Sodus/Williamson页岩层以及泥盆系的Marcellus/Millboro、Geneseo、Rhinestreet、Dunkirk、Ohio页岩层,这些页岩均具有有机碳含量高、成熟度高、埋藏浅等特点,且都发现了页岩气藏或页岩气显示。该盆地的Big Sandy页岩气田发现于1915年,储量963亿立方米,在1921-1985年期间,该气田钻了一万多口页岩气井,生产了超过708亿立方米的天然气。
前陆盆地
1. 美国页岩气盆地分布大地构造背景分析与盆地类型
Shale gas basin distribution law in America
早古生代
前陆盆地
晚古生代
前陆盆地
中生代
前陆盆地
克拉通盆地
美国东部阿巴拉契亚盆地页岩气构造地质条件
晚古生代前陆盆地主要是马拉松—沃希托造山运动形成的,该造山运动是由泛古大陆变形引起的北美板块和南美板块碰撞形成的,沿着与拗拉槽有关的薄弱处发生下坳沉降形成弧后前陆盆地,主要包括福特沃斯、黑勇士、阿科马、二叠等盆地,马拉松-沃希托逆冲带构成了这类盆地靠近逆冲带的边界。这些盆地均在泥盆系和密西西比系黑色页岩中发现了页岩气藏或页岩气显示,资源量很大,具有代表性的是福特沃斯盆地。
福特沃斯盆地是一个边缘陡、向北加深的盆地,主要地层有寒武系、奥陶系、密西西比系、宾夕法尼亚系、二叠系和白垩系。寒武纪—晚奥陶世为被动大陆边缘沉积,大部分为碳酸盐岩沉积,密西西比纪为前陆沉积,t组页岩层和Chappel组、Marble Fall组等灰岩层,宾夕法尼亚纪,为代表与沃希托构造前缘推进有关的沉降过程和盆地充填。该盆地的Newark East气田的储量居全美天然气田第三,产量居全美天然气田第二,是美国最大的页岩气田,占全美页岩气总产量的一半以上。
前陆盆地