黄骅坳陷沧东凹陷孔二段泥页岩裂缝发育特征及主控因素分析

陈世悦，龚文磊,2，张　顺，蒲秀刚，马洪坤，时战楠，张　跃

(1.中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，山东 青岛　266404；2.中国石油 长庆油田分公司第二采油厂，甘肃 庆阳　745000；3.中国石油 大港油田研究院，天津　300280)



黄骅坳陷沧东凹陷孔二段泥页岩裂缝发育特征及主控因素分析

陈世悦1，龚文磊1,2，张顺1，蒲秀刚3，马洪坤1，时战楠3，张跃1

(1.中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，山东 青岛266404；2.中国石油 长庆油田分公司第二采油厂，甘肃 庆阳745000；3.中国石油 大港油田研究院，天津300280)

黄骅坳陷沧东凹陷孔二段泥页岩沉积厚度大，有机质丰度高、类型好，是泥页岩致密油气勘探开发的重点层位之一。在岩心精细观察与描述基础上，利用偏光显微镜、荧光显微镜、激光共聚焦显微镜观察以及X射线衍射分析、岩石热解分析等技术手段，对沧东凹陷孔二段泥页岩的岩石学特征、裂缝类型及发育特征(长度、开度、角度、充填物等)进行研究，并分析了裂缝发育的主控因素。沧东凹陷孔二段泥页岩主要由长英质矿物、碳酸盐矿物及黏土矿物组成，主要岩性包括云质泥岩、砂质泥岩、泥质云岩、砂质云岩及白云岩等，沉积构造类型包括块状构造、层状构造、纹层状构造及透镜状构造等。孔二段泥页岩主要发育构造缝、层理缝、差异压实缝及异常高压缝等4种裂缝，其中构造缝最发育，其次为层理缝和差异压实缝，异常高压缝发育较少，裂缝中充填物主要包括黄铁矿、方沸石、方解石及沥青等。研究表明，构造作用、岩性与矿物组成、沉积构造、成岩作用及有机质丰度是控制沧东凹陷孔二段泥页岩裂缝发育的主要因素。

泥页岩；裂缝；主控因素；沧东凹陷；孔二段

0　引　言

泥页岩油气的成功开发，使边缘资源转变为重要能源，能源中心也由中东转到西半球，改变了世界油气的版图和石油世界新秩序[1]。北美地区五大页岩气系统取得的成就，极大地推动了国内泥页岩油气的研究。自2010年开始，国内油田公司相继在四川盆地、鄂尔多斯盆地等泥页岩层段钻遇油气显示，揭示了国内泥页岩油气的勘探潜力。国内学者对泥页岩的岩性岩相特征、储层特征、力学特征及沉积环境等进行了深入的研究和探讨，为国内泥页岩油气的勘探开发奠定了坚实基础[2-7]。勘探实践证明，裂缝不仅为页岩气提供储集空间，也可为页岩气生产提供运移通道[8-11]。裂缝的发育不仅有助于泥页岩层中游离气体积的增加，还有助于吸附气的解吸[12-13]。裂缝发育程度是页岩致密储集体能否具有渗流能力，并进而形成工业产能的基础[14]。国内外学者针对泥页岩裂缝的发育类型、特征及控制因素的研究[15-17]，多集中在海相地层，对中国东部构造活动强烈的陆相湖盆地层中泥页岩裂缝的发育类型及特征认识不深。

始新统孔店组孔二段(Ek2)泥页岩是黄骅坳陷最优质烃源岩，最大厚度可达400 m，有机碳含量平均3.1%，以Ⅰ型干酪根为主，是沧东凹陷的主要生油层系[18-19]，但由于孔二段泥页岩在渤海湾盆地内分布范围有限，目前缺少针对孔二段泥页岩裂缝发育特征的研究。GX井、GDX井、WX井是沧东凹陷内3口专探致密油气与页岩油气的重点探井，其中GX井连续取心超过500 m，为研究孔二段泥页岩裂缝发育特征打下了良好的基础。孔二段主体埋深小于4 000 m，热演化程度中等偏低，以产低熟到成熟原油为主[20]，对储集层要求较高，裂缝的发育可以极大地改善岩石储集性能。因此，开展孔二段泥页岩裂缝发育特征的研究，对寻找页岩油气有利勘探层段具有重要意义。

1　区域地质背景

沧东凹陷位于黄骅坳陷南部，为第二大富油凹陷，勘探面积4 700 km2，是一个由西南向东北方向张开的狭长形新生代断陷盆地[21]。凹陷西侧发育沧东断层，东侧发育徐西断层，发育沧东、南皮、小集、常庄等4个次级凹陷，其中沧东次凹和南皮次凹构成沧东凹陷的主体(图1)。

图1　沧东凹陷构造纲要图Fig.1　Tectonic outline of Cangdong Sag

沧东凹陷自始新世以来沉积了古近系孔店组、沙河街组与东营组，新近系馆陶组和明化镇组，第四系平原组。孔店组根据岩性的差异自下而上划分为孔三段(Ek3)、孔二段(Ek2)和孔一段(Ek1)，其中孔二段自下而上又进一步划分为Ek24、Ek23、Ek22、Ek21等4个亚段。Ek24亚段为砂岩集中发育段；Ek23亚段以发育半深湖相、深湖相黑色泥岩和油页岩互层为特征；Ek22亚段下部发育半深湖相泥质沉积，上部发育砂质浊积扇沉积；Ek21亚段下部发育油页岩或薄层状白云岩，上部以泥岩为主[19]。本文主要研究Ek21亚段泥页岩及Ek22+Ek23亚段泥页岩的裂缝发育特征及控制因素，其中Ek22+Ek23亚段泥页岩层段主要由Ek22亚段下部及Ek23亚段构成。

2　岩石学特征

本文泥页岩指广义泥页岩，即由粒径小于62 μm的细粒沉积物所构成的岩石，组分包括有机质、长英质矿物、黏土矿物及碳酸盐矿物等[2]。借助岩石薄片鉴定及X射线衍射分析等技术对研究区孔二段泥页岩的组成矿物进行鉴定和识别。研究表明，孔二段泥页岩的矿物组成与国内湖相泥页岩相似，主要由长英质矿物、黏土矿物及碳酸盐矿物构成，含量均介于20%～40%之间，无绝对优势矿物，差异性体现在发育大量方沸石，最高可达23%。X射线衍射结果表明：长英质矿物、碳酸盐矿物等脆性组分相对发育，长英质矿物平均含量为32.79%，碳酸盐矿物平均含量为36.04%，黏土矿物平均含量为23.9%(表1)。黏土矿物以伊利石、伊/蒙混层矿物为主，发育少量绿泥石及绿/蒙混层矿物。伊利石相对含量46.31%，伊/蒙混层矿物相对含量为42.24%，绿泥石相对含量为8.82%，绿/蒙混层矿物相对含量为2.63%。

泥页岩作为陆相湖盆深水沉积的主体部分，具有岩石类型复杂、沉积构造多样、非均质性强等特点[14]。通过对沧东凹陷GX井、GDX井及WX井等孔二段泥页岩岩心的精细观察，结合岩石薄片鉴定及X射线衍射分析的结果发现，研究区孔二段泥页岩发育云质泥岩、砂质泥岩、泥质云岩、砂质云岩及白云岩等多种岩石类型，其中云质泥岩、砂质泥岩和泥质云岩最为发育，构成孔二段泥页岩的主体。沉积构造揭示了泥页岩沉积时的水动力条件和气候演化等特征[24]，是泥页岩沉积学研究的重要组成部分。孔二段泥页岩发育块状构造、层状构造、纹层状构造及透镜状构造等4种主要的沉积构造类型，其中又以块状、层状及纹层状3种沉积构造类型最为常见。研究区白云岩多以透镜体状产出，而透镜状沉积构造也主要见于白云岩中。

3　裂缝类型及分布特征

裂缝为岩石的不连续面，构造作用、成岩作用及沉积作用等都可能是其产生的原因。裂缝对改善低孔低渗泥页岩储层物性、指导后期水平压裂有重要意义[10]。

3.1裂缝类型

裂缝的分类方法种类繁多[15-16]，侧重点各异，本文主要采用成因分类法。通过借助岩心精细观察及普通光学显微镜，对孔二段泥页岩裂缝的类型、长度、角度、开度及充填物等特征进行了统计和分类(图2)。累积观察岩心厚度469.25m，统计裂缝1 497条，识别出构造缝(612条)、层理缝(460条)、异常高压缝(70条)及差异压实缝(355条)等4种成因裂缝。由于Ek21亚段泥页岩裂缝的发育特征与Ek22+Ek23亚段具有相似性(图2)，因此本文以Ek21亚段为例对孔二段泥页岩裂缝的发育特征进行详细阐述。

表1　沧东凹陷孔二段泥页岩矿物组成特征

3.1.1构造缝

构造缝是由于局部构造作用所形成的或与局部构造作用相伴而生的裂缝，主要是与断层和褶皱有关的裂缝，其方向、分布和形成均与局部构造的形成和发展有关，包括张性裂缝、剪性裂缝2种[25]。沧东凹陷构造活动强烈，边界断层的活动，导致孔二段在沉积、成岩后经历了强烈的应力改造，发育大量构造裂缝，其中主要为张裂缝。

表2　沧东凹陷孔二段泥页岩裂缝发育特征参数

通过对岩心的精细观察发现，Ek21亚段泥页岩中构造缝以高角度缝为主，相对频率均在50%以上，平均角度为58°，开度介于0.1～0.3 mm之间，平均开度0.26 mm(表2)，充填物主要为黄铁矿、沥青及方解石。镜下观察，构造缝开度较小，往往被油质充填，呈青黄色荧光(图3)。构造缝主要发育在脆性矿物含量较高的岩石中，研究区构造缝主要发育在泥质云岩、砂质泥岩中。

3.1.2层理缝

层理缝是层间页理缝的简称，指页岩中纹层面间的裂缝，主要发育在具有纹层状构造的泥页岩中。由于层理面多为岩性过渡面，纹层面即为潜在的裂缝界面，因此在受力后极易破裂。研究表明，沧东凹陷孔二段泥页岩中层理缝极发育，裂缝角度多集中在0°～5°之间，开度多为0.1～0.3 mm，开度较大的裂缝常被沥青、黄铁矿全充填(表2)。通过荧光薄片观察，层理缝开度普遍较小，但均有油质浸染，呈青黄色荧光。通过激光共聚焦显微镜观察发现，具纹层状沉积构造的云质泥岩及泥质云岩中层理缝极为发育，油质组分常顺层理缝向两侧浸染(图3)。这种近水平裂缝与高角度张性构造缝组成泥页岩中天然的裂缝网络，可以极大地改善泥页岩储层的物性。

3.1.3差异压实缝

差异压实缝又称为垂向差异载荷裂缝，是由于地层垂向载荷的差别导致垂向主应力变化而在岩石中形成的裂缝[25]。地层厚度不均匀和压实系数不相同均可导致差异压实作用的发生。以往研究中，差异压实缝多发育在三角洲前缘和坡度较大的砂泥不均匀互层区[26]，而沧东凹陷孔二段沉积时期，湖盆地形整体较平缓[27]，沉积厚度较均匀，不具备上述大型差异压实缝发育的条件，但笔者在对孔二段泥页岩岩心进行精细观察过程中发现了大量长度普遍小于10 cm的小型差异压实缝(图3)。

研究发现，沧东凹陷孔二段泥页岩中发育大量厚度为5～10 cm的白云岩透镜体，几乎所有的差异压实缝都发育在白云岩透镜体中。统计表明，Ek21亚段泥页岩中差异压实缝以近垂直缝为主，频率达77.42%，平均开度0.62 mm(表2)，其中开度大于1 mm的裂缝占38.71%。由于受到透镜体大小的限制，差异压实缝长度较短，主体在10 cm以内，主要为方沸石半充填，部分可见油浸现象。镜下观察发现，差异压实缝中普遍含油，荧光呈现青黄色(图3)。差异压实缝虽然长度有限，但其较大的开度和数量，有助于改善泥页岩储层物性。

3.1.4异常高压缝

由于快速沉积作用造成泥页岩欠压实，或泥页岩在封闭状态下，由黏土矿物转化脱水、生烃增压和水热增压等综合作用形成异常高流体压力，当流体压力的超压值(大于静水柱压力的部分)等于基质压力的1/2或1/3时，即可产生裂缝，形成异常高压裂缝[28-29]。岩心上观察，沧东凹陷孔二段泥页岩中异常高压缝常成组出现，裂缝数量有限，相对不发育，且多为蛇曲状产出。Ek21亚段泥页岩中异常高压缝以高角度裂缝为主，其次为低角度缝和近垂直缝，两者频率相当，裂缝长度较短，多集中在0～5 cm之间(图2)，开度较大，平均为0.7 mm，但均被黄铁矿充填。荧光薄片观察发现，异常高压缝为蛇曲状，呈现淡黄色荧光显示(图3)。研究区部分异常高压缝中可见浸染状黄铁矿伴生的现象，分析认为是由于富含铁离子的地层水在流经异常高压缝时，顺层浸染而成。

3.2裂缝垂向分布特征

3.2.1沧东凹陷Ek21亚段裂缝垂向分布特征

沧东凹陷Ek21亚段上部主要发育纹层状云质泥岩、块状粉砂质泥岩，下部以发育纹层状泥质云岩为主。GX井钻取Ek21亚段73.4 m，共统计裂缝246条，其中构造缝93条、层理缝114条、差异压实缝31条、异常高压缝8条，裂缝线密度为3.35条/m。统计表明，Ek21亚段构造缝集中发育在2 921～2 949 m和2 973～2 989 m两个深度段；层理缝主要发育在2 961～2 989 m深度范围内；差异压实缝主要发育在2 929 m～2 945 m深度范围内；异常高压缝数量较少，规律性不明显。整体看来，GX井区Ek21亚段存在两个裂缝发育带：2 929～2 941 m裂缝发育带，共发育裂缝39条，线密度达3.25条/m；2 969～2 989 m裂缝发育带，共发育裂缝148条，线密度达7.4条/m，远高于该亚段裂缝的线密度(图4(a))。

GDX井钻取Ek21亚段68.4 m，共统计出裂缝173条，其中构造缝97条、层理缝34条、差异压实缝23条、异常高压缝19条，线密度为2.53条/m。GDX井区Ek21亚段构造缝分布范围较广，在4 083.4～4 131.4 m深度范围内相对集中；层理缝主要分布在该亚段的底部；差异压实缝和异常高压缝发育带基本一致，主要集中在4 103.4～4 131.4 m深度段内。整体看来，GDX井区Ek21亚段存在两个裂缝相对集中带: 4 083.4～4 099.4 m裂缝发育带，以构造缝为主，共发育裂缝38条，线密度达2.375条/m；4 103.4～4 131.4 m裂缝发育带，共发育裂缝99条，线密度达3.54条/m，高于整体线密度(图4(b))。

综合GX井区和GDX井区Ek21亚段裂缝垂向分布特征认为，沧东凹陷Ek21亚段裂缝发育带位于该亚段中下部，线密度4.55条/m，以发育构造缝和层理缝为主。

3.2.2沧东凹陷Ek22+Ek23亚段泥页岩层段裂缝垂向分布特征

沧东凹陷钻遇Ek22+Ek23亚段泥页岩层段的取心井较少，GX井钻取该层段泥页岩岩心333 m，主要发育纹层状泥质云岩、纹层状云质泥岩、块状泥质云岩及透镜状白云岩，下部可见层状砂质泥岩和块状砂质泥岩等。GX井区Ek22+Ek23亚段泥页岩层段裂缝极为发育，共统计裂缝1 078条，其中构造缝422条、层理缝312条、差异压实缝301条、异常高压缝43条，线密度3.24条/m。

图5　沧东凹陷Ek22+Ek23亚段泥页岩层段裂缝垂向分布图Fig.5　Vertical distribution characteristics of shale fracture of Ek22 and Ek23 in Cangdong Sag

统计表明，该层段构造缝线密度1.27条/m，存在3 027～3 069 m、3 153～3 209 m和3 265～3 335 m三个裂缝发育带。层理缝主要发育于3 195～3 279 m深度范围内；差异压实缝也存在3 027～3 097 m、3 139～3 181 m和3 251～3 293 m三个裂缝发育带；异常高压缝集中发育于3 307～3 349 m深度范围内。整体看来，GX井区Ek22+Ek23亚段泥页岩层段存在4个裂缝发育带：3 055～3 083 m裂缝发育带，共计裂缝105条，线密度3.75条/m，以发育差异压实缝和构造缝为主；3 139～3 181 m裂缝发育带，共计裂缝170条，线密度4.05条/m，也以发育构造缝和差异压实缝为主；3 195～3 237 m裂缝发育带，共计裂缝169条，线密度4.02条/m，以发育层理缝为主；3 265～3 293 m裂缝发育带，共计裂缝112条，线密度4条/m，以发育层理缝、构造缝及差异压实缝为主(图5)。研究表明， Ek22+Ek23亚段泥页岩层段的裂缝发育带主要集中在Ek23亚段中，为纹层状云质泥岩与块状泥质云岩发育段，Ek22亚段泥页岩中裂缝相对较少。

4　裂缝发育主控因素分析

泥页岩中裂缝的发育是多种因素共同作用的结果，结合沧东凹陷孔二段泥页岩裂缝发育的特征分析认为，其主控因素包括构造作用、岩性与矿物组成、沉积构造、成岩作用与有机质丰度等。

4.1构造作用

构造作用是控制构造裂缝发育的主要外在影响因素，在其他条件基本一致的情况下，构造活动越强烈，构造应力集中和释放的过程越频繁，裂缝越发育。沧东凹陷构造裂缝极为发育，占统计裂缝总条数的40.88%，线密度达1.3条/m。构造缝的发育与盆地新生代的断裂活动密切相关。

沧东凹陷自西向东发育沧东、孔西、孔东及徐西等主要断层。沧东断层为黄骅坳陷的控盆边界断层，为一级断层，发育于印支期，在孔店期活动性最强，断层分段性明显。徐西断层为盆地内二级断层，最早活动于Ek1亚段沉积早期，在Ek1—Es2+3期活动强烈。孔东和孔西断层分别位于孔店凸起的东西两侧，为盆地内三级断层，此外盆内还发育由二、三级断层派生的大量四级断层。边界断层的活动还导致盆地发生构造反转，形成孔店凸起等背斜构造带[30]。综合沧东凹陷新生代断裂活动规律认为，沧东凹陷孔二段构造缝主要存在两个集中发育期：Ek1上亚段沉积时期，盆地断裂活动的初始阶段，边界断层强烈活动，盆地发生构造反转，构造作用的叠加和应力方向的转变为构造缝的发育提供了应力支撑；Es3—Es1时期，沉降中心发生迁移，盆地内发育大量的三级、四级断层，是与断层活动关系密切的裂缝的主要发育期。

4.2岩性及矿物组成

岩性对裂缝发育的控制作用在差异压实缝的发育上表现最为明显，其仅发育在透镜状白云岩中。其次为构造缝，主要发育在脆性矿物含量较高的岩石中，如泥质云岩、砂质泥岩等。一般认为，脆性矿物含量越高、弹性模量越高、泊松比越低，岩石脆性也就越大[7]，岩石破裂时形成的裂缝网络越复杂。针对国内陆相湖盆泥页岩矿物组成特点，常将石英、长石及碳酸盐矿物界定为脆性矿物[31]。

沧东凹陷孔二段泥页岩矿物组成较复杂，对钻遇孔二段的三口取心井的X射线衍射资料研究表明，孔二段泥页岩以高长英质矿物和高碳酸盐矿物为特征。泥页岩的矿物组成是影响构造缝发育的内在因素。通过对比研究GX井Ek23亚段泥页岩的矿物组成特征及构造缝发育特征发现，该亚段泥页岩中构造缝的发育与泥页岩中长英质矿物含量呈正相关，而与碳酸盐矿物含量呈负相关(图6)，与粘土矿物的关系不明显。分析认为，矿物自身的应力特征决定了其对岩石脆性贡献的大小。石英等长英质矿物的脆性普遍优于方解石等碳酸盐矿物的脆性[7]，因此在相同应力条件下，富含长英质矿物的泥页岩更易产生裂缝。据此推测，沧东凹陷孔二段泥页岩中构造缝的发育主要受长英质矿物控制。

4.3沉积构造及成岩作用

沧东凹陷孔二段泥页岩中，沉积构造主要控制层理缝的发育，而成岩作用则控制着差异压实缝和异常高压缝的发育。

研究区层理缝主要发育在具有纹层状构造的岩石中，如纹层状泥质云岩、纹层状云质泥岩等。沧东凹陷孔二段泥页岩中的纹层主要由粉砂质纹层、碳酸盐纹层及粘土纹层三者构成，具层状、纹层状构造的岩石主要是由三者中的两者或者三者交互而成。纹层的过渡面，往往是力学性质薄弱面，在受力后极易沿过渡面破裂，形成裂缝。

差异压实缝的形成主要是由于透镜体核部与翼部沉积物的机械压实量的差异引起。分析认为，由于白云岩透镜体翼部沉积的泥岩厚度与透镜体核部沉积的厚度存在差异，且灰岩、白云岩等固结相对较早，压实量较为有限，导致白云岩透镜体核部的压实量与翼部的压实量存在较大差异，使透镜体受到近水平的张应力，最终发生破裂，形成近垂直的裂缝。沧东凹陷孔二段泥页岩中发育大量的白云岩透镜体，为差异压实缝的形成和发育提供了物质基础。成岩作用对异常高压缝形成的影响主要通过成岩过程中产生的异常高流体压力来实现，导致异常高流体压力的成岩作用包括欠压实、烃类生成、粘土矿物脱水、水热增压等。沧东凹陷孔二段泥页岩中异常高压缝的数量相对较少，占统计裂缝总量的4.6%，线密度0.15条/m，仅是构造缝线密度的1/10。这可能与孔二段泥页岩的成熟度相对较低、引起异常高流体压力的成岩作用不发育有关。

图6　沧东凹陷Ek23亚段泥页岩矿物组成特征与构造缝发育特征对比图Fig.6　Comparison between vertical distribution of structural fracture and mineral composition of Ek23 in Cangdong Sag

4.4有机质丰度

有机质作为泥页岩的重要组成部分，其含量的多少对泥页岩裂缝的发育具有重要影响。姜在兴等人研究认为，在有机质类型及成熟度相同的情况下，有机质含量越高，泥页岩中重结晶作用越发育，岩石脆性越强，因排烃作用引起有机质体积缩小而产生的裂缝也越发育[32]。丁文龙等人通过对世界各地已投入开发的泥页岩有机质丰度与裂缝发育程度的关系进行研究，以有机碳含量2%、4.5%、7%为界将裂缝发育程度划分为差、中等、好及很好4类[33]。

图7　沧东凹陷Ek21亚段有机质丰度与裂缝发育程度关系图Fig.7　Relationship between TOC and fracture density of Ek21 in Cangdong Sag

沧东凹陷Ek21亚段泥页岩有机质丰度普遍较高，平均值3.82%，最高可达12.92%。通过研究GX井Ek21亚段泥页岩有机质丰度与裂缝发育程度的关系发现，裂缝集中发育带的有机碳含量均大于平均值，而裂缝线密度较低的层段有机碳含量也相对较低(图7)。2 929～2 941 m裂缝发育带平均有机质丰度为4.36%，2 969～2 985 m裂缝发育带平均有机质丰度在4.30%以上。研究表明，沧东凹陷孔二段泥页岩中裂缝的发育与有机质丰度有很好的正相关关系。

5　结　论

(1)沧东凹陷孔二段泥页岩主要由长英质矿物、碳酸盐矿物及黏土矿物等三类矿物组成，此外还发育方沸石、黄铁矿、菱铁矿等自生矿物。孔二段泥页岩的主要岩石类型包括云质泥岩、砂质泥岩、泥质云岩、砂质云岩及白云岩等，沉积构造类型包括块状构造、层状构造、纹层状构造及透镜状构造等。

(2)沧东凹陷孔二段泥页岩中主要发育构造缝、层理缝、差异压实缝、异常高压缝等4种裂缝。其中构造缝和层理缝最为发育，其次为差异压实缝，异常高压缝发育较少。Ek21亚段的裂缝集中发育带位于该亚段的中下部，Ek22+Ek23亚段泥页岩层段的裂缝发育带位于Ek23亚段。Ek21亚段泥页岩裂缝整体较Ek22+Ek23亚段发育。

(3)控制研究区裂缝发育的主要因素包括构造作用、岩性与矿物组成、沉积构造、成岩作用及有机质丰度等，其中构造作用、有机质丰度及矿物组成为最主要的控制因素。高长英质矿物含量、较强的成岩作用及高TOC的泥页岩层段更有利于后期压裂改造。

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Fracture Characteristics and Main Controlling Factors of Shales of the Second Member of Kongdian Formation in Cangdong Sag, Huanghua Depression

CHEN Shi-yue1, GONG Wen-lei1,2, ZHANG Shun1, PU Xiu-gang3,MA Hong-kun1, SHI Zhan-nan3, ZHANG Yue1

(1.SchoolofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao，Shandong266404,China; 2.No.2OilProductionPlantofChangqingOilfieldCompany,PetroChina,Qingyang,Gansu745000,China; 3.DagangOilfieldCompany,PetroChina,Tianjin300280,China)

The shale in the second member of Kongdian Formation(Ek2) in Cangdong Sag with large thickness, high values and excellent types of organic abundance, is one of the important intervals for dense petroleum exploration. Based on the detail observation and description of cores, this paper studied lithologic characteristics, fracture types and development characteristics(including length, opening,angle and filling)of shales in Ek2in Cangdong Sag of Huanghua Depression by the observation of polarizing microscope and fluorescence microscope and laser scanning confocal microscope together with analysis of X-ray diffraction and rock pyrolysis. Furthermore, it analyzed the main controlling factors of fracture development. The shales of Ek2in Cangdong Sag are mainly composed of felsic, carbonate and clay minerals; the main lithologies are dolomitic shale, silty mudstone, argillaceous dolostone, sandy dolomite and dolomite, etc; the main types of sedimentary structures include massive structure, lamellar structure, laminated structure and lenticular structure, etc.Four sorts of fractures develop in Ek2, i.e. structural fracture, interlayer lamellation crack, vertical-difference load fracture and overpressure-breaking fracture, among which the structural fracture is the most, followed by the interlayer lamellation crack and vertical-difference load fracture, and the overpressure-breaking fracture is the least. The main fillings in fractures are pyrite, analcime, calcite and asphalt. The results show that tectonism, lithology, mineral composition, sedimentary structure, diagenesis and organic matter abundance(TOC) are the main controlling factors for the development of fractures in shales of Ek2in Cangdong Sag.

shale; fracture; main controlling factor; Cangdong Sag; Ek2

2015-03-20；改回日期：2015-05-14；责任编辑：潘令枝。

国家自然科学基金项目(41372107)。

陈世悦，男，教授，博士生导师，1963年出生，地质学专业，主要从事沉积学及岩相古地理研究工作。

Email：chenshiyue@vip.sina.com。

龚文磊，男，硕士研究生，1988年出生，地质学专业，主要从事沉积学与储层地质学研究。

Email：gongwenlei1988@163.com。

TE122.2

A

1000-8527(2016)01-0144-11