川东北宣汉地区双石庙背斜构造特征与卤水成矿潜力分析.pdf

收稿日期：2021-11-16；修回日期：2022-01-02资助项目：四川省政府性投资地质勘查项目（四川省宣汉县柳池富锂钾卤水调查评价）作者简介：刘铸（1988-），男，硕士，工程师，研究方向地质调查与矿产勘查。E-mail：。通讯作者：仲佳爱（1985-），男，博士，高级工程师，主要从事地质调查与矿产勘查。E-mail：。前言四川盆地地下卤水分布广泛，点多面广，品质优良，资源丰富，且多具有高矿化度、含锂钾特高等特点1，故称为富锂钾卤水。四川盆地内卤水主要集中在背斜部位富集。在自流井构造、邓井关构造2、平落坝构造3、磨西构造、黄金口4-6等构造中都发现有高品位卤水。经多年勘探开发和研究表明，三叠系深部卤水具有高矿化度、深埋封闭、高温、高压、运移近于停滞等特点。由于埋深大，储卤层多为低孔渗性岩层，单井产水量较小，在断层带裂缝孔隙高值带常形成卤水富集区，单井产水量成倍乃至几十、上百倍增加，具有极高的开采价值；深部卤水在某些方面与油，气流体矿产相似。一个矿区具有一定的储存量，在开发过程中，无补给、无层间越流，开采量随时间逐渐减少，最后枯竭。上世纪 70、80年代，石油部门在川东北宣汉黄金口构造南端施工川25井、北2井时，在早-中三叠统嘉陵江组五段-雷口坡组一段发现富钾卤水。K、Li等元素含量均远高于工业品位，多种有用组分也普遍达到或超过综合利用和单独开采工业要求。近年来随着对锂、钾等资源的持续重视，黄金口背斜构造带上陆续施工的探井都见矿4，也使得该区有望成为重要的锂钾资源勘查基地。前人的勘查工作主要集中在黄金口构造上，而对该构造以南的双石庙构造潜在锂钾资源未做过分析。通过对柳1井的岩芯、测录井、抽水试验资料研究的基础上，初步查明双石庙构造一带的锂钾资源的基本特征，对其潜在锂钾资源做出评价，为后续勘查工作的开展提供依据。1双石庙背斜构造特征双石庙背斜位于黄金口背斜群西南，为喜山期四川运动褶皱隆起的北东向低背斜构造，并有北西向月儿梁背斜与其横跨呈“十”字相交（图1）。经受多期构造应力作用，储卤层褶皱及断裂较发育，储卤层构造分析表明该背斜近轴部也发育了一对顺轴向的倾轴断层，且与上覆层及深层断裂不相联系。其卤水储集、运移条件良好，且有厚大的侏罗系砂泥岩刘铸，王富明，仲佳爱，等.川东北宣汉地区双石庙背斜构造特征与卤水成矿潜力分析 J.盐湖研究，2023，31（3）：47-51.Liu Z，Wang F，Zhong J，et al.Structural Characteristics of Shuangshimiao Anticline and Analysis of Brine Mineralization Potential in Xuanhan Area，Northeastern Sichuan J.Journal of Salt Lake Research，2023，31（3）：47-51.DOI：10.12119/j.yhyj.202303006川东北宣汉地区双石庙背斜构造特征与卤水成矿潜力分析刘铸，王富明，仲佳爱*，李红兵，盛德波，庞博（四川省地质矿产勘查开发局四五地质队，四川 成都611830）摘要：通过对达州-宣汉地区双石庙背斜构造特征、深部断裂、储层裂隙等因素综合分析，采用空压机方式对柳1井开展了抽水试验，计算了水文地质参数，并估算了单井影响范围内资源量；结果表明双石庙构造三叠系卤水储层富水性弱，单井影响范围有限，资源量为855 104m3，该结果将为后续探（采）矿权设置、开发井的布设提供依据。关键词：双石庙；卤水；水文地质；构造；资源量中图分类号：O641.464文献标识码：A文章编号：1008-858X（2023）03-0047-05第 31 卷第 3 期2 0 2 3年 9 月JOURNAL OF SALT LAKE RESEARCH盐湖研究Vol.31 No.3Sep.2023盐湖研究第 31卷覆盖。地表断裂不发育，保存条件有利。在该背斜与北西向构造交接复合部位施工的石油探井双石1井录井资料已表明有含卤显示，钻至该段钾显示也异常高7，因此该构造为寻找卤水的有利地区。2卤层储集空间分析卤水作为一种液体矿产与油、气一样，其储集及富集必须要有储集空间，它的运移必须具有使储集空间连通的渠道。蒸发岩层对卤水的运移和富集均不利，因此常作为区域隔水层。而其间的碳酸盐岩层（即卤层）因其具有一定的孔隙且具脆性易破碎的特点，形成相应的裂缝系统，这既是良好的卤水储集场所，也构成了卤水运移的良好通道8。根据对卤层岩石微观资料的研究，其储集特征可分为粒间、溶洞、裂缝。其中裂缝是本区最重要的成矿要素。裂缝主要与构造应力和应变有关，在构造应力集中部位裂隙密度最大。因处于断裂及褶曲部位，裂隙特别发育，使岩石呈碎屑状；靠近断裂附近的岩石，裂隙特别发育。裂隙的发育与岩性也有着密切的关系，岩石脆性大则裂隙发育，如白云岩的裂隙及破碎强度比石灰岩大。此外，裂隙的发育程度还与碳酸盐岩的层厚有关，厚度越大，裂隙越不发育，这已为研究区已有油气井及邻区各取心钻井资料证实9。图1研究区构造纲要图（据1 20万区域地质调查-通江幅修改）Fig.1Structural outline of the study area48刘铸，等：川东北宣汉地区双石庙背斜构造特征与卤水成矿潜力分析第3期3储层特征3.1储层裂隙发育情况区域富锂钾卤水赋存在嘉陵江组四五段-雷口坡组一段之灰岩、白云岩中。柳1井位于双石庙背斜和月儿梁背斜相交之处，构造复杂裂隙十分发育。柳1井2 7512 809 m段为断裂破碎带，岩性为白云岩，钻探过程中井涌、井漏、放空，氯离子上升，岩芯有孔洞、裂隙，呈碎块状，卤浸、返潮、盐霜现象。该段岩芯孔隙度大于 3.00%，含水率 0.55%，该段从取芯上看，岩芯较破碎（见图2）。从岩芯断裂面观察见颗粒状硫磺，仅少许缝中见泥质物，局部亦见微细裂缝（图3）。缝中见溶蚀孔洞，洞径1 mm 3 mm3 mm 6 mm不等，个别达3 mm 10 mm，这些缝、洞多未充填或半充填，从而成为有效洞缝。3.2储层物性特征通过卤水成矿条件分析，四川盆地进入晚三叠世及以后，盆地急剧沉降，上覆层不断增大，含卤岩系进入埋藏封闭阶段10。随着地层压力，地温的不断增高，含卤岩系中蒸发岩不断压密及热融变质，大图2卤水段破碎岩芯图3岩心断面的硫磺晶体Fig.2Broken core in brine sectionFig.3Sulfur crystal in core section表1储层测井解释参数表（实测）Table 1Reservoir logging interpretation parameters（measured）层号12345678922232425深度/m起始2 760.42 763.02 774.32 775.62 777.12 781.92 783.82 792.92 794.12 798.12 799.42 803.32 805.9截止2 761.42 771.52 775.62 777.12 781.92 783.82 792.92 794.12 798.12 799.42 803.32 805.92 808.9有效厚度/m1.08.51.31.54.81.99.11.24.01.33.92.63.0自然伽马（API）24.523.419.024.020.426.122.517.519.821.019.523.523.3深侧向/（m）24598102473524337310618521840273浅侧向/（m）4921221310711294610010919952密度/（g/cm3）2.722.772.772.752.762.762.802.792.802.822.832.852.84孔隙度/%2.85.56.83.37.22.66.04.15.13.66.14.75.7渗透率/（10-3m2）0.0190.1930.5070.0270.6330.0110.330.0460.1190.030.2720.0870.188含水饱和度/%98.388.174.7100.094.5100.099.0100.089.190.960.461.091.849盐湖研究第 31卷量脱出水（孔隙水、吸附水、结晶水等）携带易溶物质进入相邻碳酸盐储层，混合或置换着碳酸盐储层中的原生沉积水11；这一水量十分巨大，其中仅石膏转化为硬石膏之结晶脱出水即相当原石膏体积的 48.6%。形成以硬石膏为主，渗透性差而作为隔层，碳酸盐岩作为储层所形成的隔储相间的含水组合。因此，渗透率、孔隙度是指示卤水层的重要指标12。测井资料显示2 7512 809 m储卤层段主要为2类水层、次为3类水层、少量为一类水层，有效厚度48.2 m。自然伽玛值（API）17.526.1；深侧向电阻率值 24402 m，平均值为 119.9 m；浅侧向电阻率 值 7199 m，平 均 值 为 47.7 m；声 波 值49.958.6 us/ft，均 值 为 54.3 us/ft；孔 隙 度 2.6%7.2%，平 均 值 为 5.25%；含 水 饱 和 度 60.4%100%（表1）。4水文地质参数以柳1井为例，为取得单井水文地质参数，对解释的储层段进行了抽卤试验。从施工工艺、安全、试水效果、经济性等方面综合考虑，封隔含卤层上下段后采用裸眼试水方案。含水层底板用水泥封堵，封堵段为2 8102 860 m，含水层顶板以上至二开底部下套管固井（1 868.882 735 m）隔断了雷口坡及以上地层的水力联系。在抽水试验方法选择上本次抽水试验采用气举抽水，使用设备为 S-10/250 型撬装式空气压缩机。抽水装置示意图见图4。（1）抽水实验前下入 89 mm钻杆至井底，注入清水正循环洗井，直到井口返水清亮为止起钻。（2）起钻至 1 500 m开始试抽水，累计出水285.58 m。（3）待水位恢复后，起钻至 1 200 m开始抽水试验，控制空压机压力8 MPa，出水阀门1 MPa，稳定时长24 h，累计出水93.3 m，并以此计算水文地质参数（表2）。单位涌水量0.0216 L/sm，富水性弱。5单井资源量预测储层波阻抗与非储层差异不明显，储层敏感曲线为电阻率曲线，低值对应卤水矿化度高。本次采用电阻率对柳1井所在小构造圈闭进行反演预测，预测区面积2.52 km2（图5）；控制范围内储层加权厚度75 m，孔隙度值平均为 5.25%，含水饱和度平均为87%，采用容积法估算得出单井资源量855 104m3。图4抽水试验装置Fig.4Pumping test device表2水文参数成果表Table 2Results of hydrological parameters试段自/m2 760深度至/m2 810降次S2降深/m720涌水量/（m3/d）93.3单位涌水量（L/sm）0.021 6渗透系数/（m/d）0.006 15影响半径/m298钻孔半径/m0.113计算公式K=0.366QM lgRrK=1OSk式中Q抽水试验出水量（m3/d）；S抽水稳定水位降深（m）；r抽水孔半径（m）；M含水层厚度（出水段厚度m）；R影响半径（m）。50刘铸，等：川东北宣汉地区双石庙背斜构造特征与卤水成矿潜力分析第3期Structural Characteristics of Shuangshimiao Anticline and Analysis of BrineMineralization Potential in Xuanhan Area，Northeastern SichuanLIU Zhu，WANG Fu-ming，ZHONG Jia-ai*，LI Hong-bing，SHENG De-bo，PANG Bo(405 Geological Brigade of Sichuan Bureau of Geology&Mineral Resources,Chengdu，611830，China)Abstract：In this study,the structural characteristics,deep faults,reservoir fractures and other factors of Shuangshimiao anticline in Dazhou Xuanhan area were comprehensively analyzed.The pumping test of well Liu 1 was carried out by using air compressor,the hydrogeological parameters were calculated,and the resources within the influence range of single well were estimated.The results show that the water yield of Triassic brine reservoir in Shuangshimiao structure is weak,the influence rangeof single well is limited,and the resources are 855104m3,which will provide basis for subsequent exploration(mining)rightsetting and development well layout.Key words:Shuangshimiao；Brine；Hydrogeology；Structure；Resource6结论1）双石庙构造位于北东-南西向和北西-南东向构造交接部位，嘉陵江组四、五段裂隙十分发育，卤水储集空间较好。嘉陵江组四、五段储卤层以裂隙为主，岩性为白云岩。2）柳1井储卤层主要为2类水层，柳1井储卤层有效厚度48.2 m，孔隙度平均值为5.25%，具有较低的双侧向电阻率值。3）通过抽水试验获得柳1井单位涌水量0.0216L/sm，卤水富水性弱。4）通过电阻率反演预测，柳1井所在小构造圈闭面积约 2.52 km2，用容积法估算得出单井资源量855 104m3。参考文献：1 林耀庭，陈绍兰.四川盆地地下卤水勘探开发前景展望 J.盐湖研究，2008，16（1）：1-7.2 陈小炜，周恳恳，牟传龙，等.浅析四川盆地典型储卤构造地下卤水型锂资源潜力 J.轻金属，2016（10）：7-11.3 张成江，徐争启，倪师军，等.川西坳陷平落坝构造富钾卤水成因探讨 J.地球科学进展，2012，27（10）：1054-1060.4 Zhong J，Zheng M，Tang X Y，et al.The Discovery of Deep Potassium and Lithium Resources in the Huangjinkou Anticline，Northeast of SichuanJ.Acta Geologica Sinica English Edition，2018，92（3）：1279-1280.5 张永生，郑绵平.中国钾盐矿产基地成矿规律与深部探测技术示范 J.地学前缘，2021，28（06）：1-9.6 高娟琴，于扬，仲佳爱，等.川东北黄金口背斜ZK001钻孔流体地球化学及含锂特征 J.地球科学与环境学报，2019，41（02）：197-208.7 地矿部第二地质大队.四川盆地东部三叠系浅部钾盐普查评价 R1988.12.8 王大明、官汉屏、王竞存.川东北区域构造格架及下、中三叠统盐卤层构造特征研究 R.地矿部第二地质大队，1986.3.9 西南石油地质局第二地质大队.四川钾盐找矿工作总结及找矿方向预测 R.1992.10西南石油局第二地质大队.四川盆地卤水资源评价及综合利用途径研究 R.1990.11地矿部第二地质大队.川东北宣汉地区富钾卤水资源远景评价及综合利用研究项目总结 R.1986.10.12地矿部第二地质大队.川东北下三迭统固液相钾盐普查评价R.1988.12.图5单井资源量估算范围Fig.5Estimation range of single well resources51