四川盆地震旦系天然氣勘探潛力分析

摘 要

摘要：四川盆地震旦系資源豐富，但發(fā)現(xiàn)率低，自威遠(yuǎn)、資陽(yáng)氣藏發(fā)現(xiàn)后，近20年未獲重大突破。為此，在“十一五”國(guó)家攻關(guān)課題對(duì)該盆地震旦系新一輪評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上，從地層和
摘要：四川盆地震旦系資源豐富，但發(fā)現(xiàn)率低，自威遠(yuǎn)、資陽(yáng)氣藏發(fā)現(xiàn)后，近20年未獲重大突破。為此，在“十一五”國(guó)家攻關(guān)課題對(duì)該盆地震旦系新一輪評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上，從地層和沉積、儲(chǔ)層分布、烴源條件、圈閉特征等方面討論了震旦系成藏地質(zhì)條件。研究表明：震旦系燈影組白云巖厚度巨大，表生巖溶作用形成的裂縫-孔洞型儲(chǔ)層具有多層段、厚度大、分布廣的特點(diǎn)；相關(guān)烴源巖生烴強(qiáng)度最高達(dá)56×108m3/km2，具備形成大中型氣田的烴源基礎(chǔ)；構(gòu)造圈閉多，圈閉面積大，后續(xù)勘探目標(biāo)充足；在對(duì)震旦系含油氣地質(zhì)條件綜合分析的基礎(chǔ)上，劃分出了3個(gè)有利的勘探區(qū)帶，即古隆起核部巖溶發(fā)育區(qū)、古隆起翼部構(gòu)造圈閉和川東臺(tái)緣高能相帶，并指出了勘探方向及目標(biāo)。該研究成果為四川盆地震旦系下一步天然氣勘探部署提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞：四川盆地；震旦紀(jì)；天然氣；勘探；資源潛力；成藏條件；有利區(qū)帶
1 四川盆地震旦系勘探概況
    四川盆地震旦系是我國(guó)最古老的含油氣沉積層系，歷經(jīng)60年的勘探研究歷程，有較多重大發(fā)現(xiàn)，其研究程度和勘探程度要高于其他含油氣盆地。至2009年底，四川盆地鉆至震旦系的井共128口(大部分集中于威遠(yuǎn)構(gòu)造)，發(fā)現(xiàn)威遠(yuǎn)、資陽(yáng)氣藏，高石梯龍女寺含氣構(gòu)造區(qū)，獲地質(zhì)儲(chǔ)量840×108m3，資源發(fā)現(xiàn)率11.86%，尚有較大的勘探潛力。
    四川盆地震旦系油氣勘探歷程曲折，大致由4個(gè)階段構(gòu)成：①1940—1969年，威遠(yuǎn)震旦系氣田發(fā)現(xiàn)階段；②1970—1989年，盆地周邊甩開(kāi)預(yù)探，成效甚微的低谷階段；③1990—2000年，樂(lè)山-龍女寺古隆起專題攻關(guān)研究階段，發(fā)現(xiàn)了資陽(yáng)氣藏、安平店-高石梯含氣構(gòu)造；④2001年至今，強(qiáng)化含油氣地質(zhì)條件綜合研究，風(fēng)險(xiǎn)勘探出現(xiàn)新苗頭。在此期間，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，慎重選擇，本著立體勘探、重在發(fā)現(xiàn)的宗旨，在古隆起核部部署了2口風(fēng)險(xiǎn)探井。其中漢王場(chǎng)構(gòu)造漢深1井已于2010年完鉆，震旦系燈影組縫洞儲(chǔ)層較發(fā)育，測(cè)試產(chǎn)水8m3/d，Na2S04水型，礦化度低。高石1井目前已完鉆，震旦系燈影組儲(chǔ)層累厚達(dá)184.05m，平均孔隙度為4.04%、滲透率為1.53mD，純氣層厚度達(dá)67m，僅燈二段測(cè)試產(chǎn)量就在百萬(wàn)立方米以上，川中古隆起震旦系巨大的勘探潛力終成現(xiàn)實(shí)[1]。
2 四川盆地震旦系含油氣地質(zhì)條件
2.1 地層和沉積相
根據(jù)最新的地層研究成果，四川盆地震旦系劃分下統(tǒng)和上統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)于陡山沱組和燈影組，燈影組進(jìn)一步分為燈一、燈二、燈三和燈四段4個(gè)巖性段。
2.1.1陡山沱組
    陡山沱組是四川盆地第一套海侵層系，主要由碎屑巖夾碳酸鹽巖組成，碎屑巖在川中-川西地區(qū)以砂泥巖為主，川東南地區(qū)黑色頁(yè)巖比例大幅增加，成為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖。沉積厚度受四川盆地基底結(jié)構(gòu)的影響，盆地中部較薄(9～20m)，盆地邊緣較厚(100～789m)。
2.1.2燈影組
    燈影組主要為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，以藻白云巖、晶粒白云巖、砂(粒)屑白云巖為主，夾少量薄層砂、泥巖、硅質(zhì)巖及膏巖等，可分為4個(gè)巖性段。燈影組基本北東-南西向展布，厚度以旺蒼楊壩-南充-川中安平店、峨眉山-長(zhǎng)寧一帶較厚，厚者在1000m以上。存在3個(gè)相對(duì)厚區(qū)：廣元-英華附近、南充西北、峨眉-宮深1地區(qū)。此帶向西北、向東南均減薄，向東南方向出盆地減薄至500m，甚至更薄，具有鑲邊臺(tái)地特征。
四川盆地震旦紀(jì)燈影期藻類生物繁盛，自成黏結(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)育，缺乏有殼類動(dòng)物化石。常見(jiàn)風(fēng)暴擾動(dòng)和疑似生物擾動(dòng)構(gòu)造，部分地區(qū)可見(jiàn)巨厚的膏巖層發(fā)育。可見(jiàn)，盆地內(nèi)部以水體較淺、相對(duì)閉塞的局限臺(tái)地相沉積為主，在局限臺(tái)地內(nèi)部發(fā)育有渴湖、潮坪和臺(tái)內(nèi)灘亞相。陸源物質(zhì)來(lái)自于西部，在盆地的東部發(fā)育以藻灘為主的臺(tái)地邊緣相帶，如康家坪、廖家槽及遵義松林剖面，在臺(tái)地邊緣相帶以東，沉積厚度迅速減薄，為斜坡-盆地沉積環(huán)境(圖1)[2]。需要說(shuō)明的是，由于震旦系研究程度不高，盆地及周邊資料點(diǎn)較少且分布不均，各相帶邊界并非十分確定，有待以后補(bǔ)充完善。
 
2.2 儲(chǔ)層特征
四川盆地震旦系燈影組儲(chǔ)層巖性可分為兩類：①具原生沉積結(jié)構(gòu)的各種黏結(jié)云巖、粉細(xì)晶云巖和顆粒云巖；②被各類地質(zhì)營(yíng)力改造形成的角礫云巖或角礫狀云巖。多種巖性在巖溶溶蝕作用下均可形成儲(chǔ)層。震旦系燈影組儲(chǔ)層類型主要為裂縫-孔洞型儲(chǔ)層，在燈四、燈三和燈二段均有發(fā)育。在距離震頂較近的燈三、燈四段儲(chǔ)層中，儲(chǔ)集巖明顯受到桐灣期表生溶蝕作用的影響，溶洞發(fā)育且以中-大型溶洞為主(圖2)[3]，全直徑物性明顯高于基質(zhì)物性，為典型的裂縫-孔洞型儲(chǔ)層。據(jù)四川盆地8012個(gè)小樣分析，孔隙度平均為1.65%，而290個(gè)全直徑樣品的平均孔隙度達(dá)3.97%，新完鉆的高石1井全直徑平均為4.71%，比基質(zhì)孔隙度高出一倍，顯示出縫洞體系對(duì)物性的貢獻(xiàn)比例很大。
 
    燈影組溶蝕孔洞多被自形晶白云石、石英、瀝青半充填，不同地區(qū)均可見(jiàn)到熱液礦物(方鉛礦和黃鐵礦)，推測(cè)可能原因?yàn)檎鸬┫惦x基底較近，巖石受到來(lái)自深部熱液的侵蝕改造。
    震旦系燈影組下部(燈二段)也有儲(chǔ)層發(fā)育。由于其埋藏較深、含水層較多，以前并未給予足夠重視，對(duì)其取得的實(shí)物資料較少，研究程度不高。從目前不多的資料來(lái)看，它和上部的儲(chǔ)層發(fā)育特征有所差異，主要表現(xiàn)為溶洞規(guī)模降低，孔隙層增多。巖心描述顯示：燈影組向下大型縫洞減少，小型孔洞占據(jù)優(yōu)勢(shì)，高科1井燈影組巖心統(tǒng)計(jì)，溶洞巖心累計(jì)28.57m，其中燈四段11.45m(占40.1%)，燈三段12.20m(占42.7%)，燈二段4.92m(占17.2%)，顯示出向下溶洞發(fā)育減弱。但是在基質(zhì)物性方面，下部?jī)?chǔ)層有變優(yōu)的趨勢(shì)，表明孔隙層增多，借此可以彌補(bǔ)溶洞層減少的不足。
   燈二段距離震頂較遠(yuǎn)，如在川中地區(qū)距震頂超過(guò)300m，威遠(yuǎn)地區(qū)也大多超過(guò)150m，儲(chǔ)層接受震旦紀(jì)末期的風(fēng)化淋溶作用比較困難。對(duì)于其溶蝕孔洞的成因，一些研究者傾向于認(rèn)為燈二段頂部也發(fā)育有類似震頂?shù)谋┞秳兾g面，即震旦系燈影組遭受過(guò)桐灣運(yùn)動(dòng)兩幕的抬升剝蝕作用。這一認(rèn)識(shí)在盆地周邊露頭已顯示了部分證據(jù)，在盆地內(nèi)部由于缺乏取心資料，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
   總體來(lái)看，四川盆地震旦系作為中國(guó)最古老的碳酸鹽巖沉積儲(chǔ)層，由于其沉積厚度大、溶蝕作用相對(duì)發(fā)育，儲(chǔ)層累計(jì)厚度常超過(guò)100m，儲(chǔ)層物性可低至中等孔隙度，并且在盆地內(nèi)部普遍發(fā)育，若配以較好的烴源條件和圈閉條件，其勘探潛力不容忽視。
2.3 烴源條件
   通過(guò)對(duì)震旦系儲(chǔ)層瀝青與烴源巖有機(jī)質(zhì)中生物標(biāo)志化合物的對(duì)比研究[4]，認(rèn)為震旦系的油氣主要來(lái)自寒武系，同時(shí)也有部分震旦系自身的貢獻(xiàn)。四川盆地下寒武統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖是盆地內(nèi)最重要的烴源巖之一，已有證據(jù)證明它可向震旦系、寒武系和上覆多個(gè)層系供烴。其烴源巖厚度分布在0～509.5m之間，最厚區(qū)分布于川西南地區(qū)，平均厚度為139m，有機(jī)碳含量0.4%～4.2%，平均為1.24%，烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型干酪根，生烴能力強(qiáng)，是優(yōu)質(zhì)油系烴源層。目前盆地內(nèi)烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度較高，Ro值為2.0%～5.8%，均達(dá)到過(guò)成熟階段，以生成氣態(tài)烴為主。下寒武統(tǒng)的生氣強(qiáng)度變化在0～160×108m3/km2之間，以盆地西緣和盆地的中北部生氣強(qiáng)度相對(duì)較低，以盆地西南部的自貢-宜賓-瀘州一帶生氣強(qiáng)度相對(duì)較高，平均生氣強(qiáng)度在(40～45)×108m3/km2。
    震旦系是四川盆地發(fā)育的最老的烴源巖，烴源巖主要發(fā)育在陡山沱組和燈影組。烴源巖包含暗色泥質(zhì)巖和碳酸鹽巖兩類。深色泥頁(yè)巖厚0～45m，以盆地中西部、北部和盆地東緣較厚，有機(jī)碳含量分布在0.20%～2.20%之間，平均為1.18%。震旦系深色碳酸鹽巖厚度在0～600m之間，以盆地西南部厚度最大，窩深1井最厚可達(dá)659m，有機(jī)碳分布范圍為0.05%～0.75%，平均為0.29%。和寒武系烴源巖類似，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型干酪根，是優(yōu)質(zhì)油系烴源層。目前盆地內(nèi)烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度較高，Ro值為2.2%～6.0%，均達(dá)到過(guò)成熟階段，以生成氣態(tài)烴為主。震旦系烴源巖強(qiáng)生氣區(qū)主要分布在盆地的西南部，其生氣強(qiáng)度一般在(10～18)×108m3/km2之間。其相關(guān)烴源巖(包括對(duì)成藏有貢獻(xiàn)的所有烴源巖)生烴強(qiáng)度的展布特征與震旦系生烴強(qiáng)度的展布特征基本一致，在瀘州-宜賓-自貢-成都一帶生氣強(qiáng)度相對(duì)較高，在自貢地區(qū)生氣強(qiáng)度最高達(dá)56×108m3/km2。單就烴源巖發(fā)育和生氣潛力評(píng)價(jià)來(lái)看，震旦系燈影組已具備形成大中型氣田的條件[5]。
2.4 圈閉條件
    目前，四川盆地震旦系氣藏既有構(gòu)造氣藏(如威遠(yuǎn)氣藏)[6]，也有構(gòu)造背景上的巖性圈閉氣藏(如資陽(yáng)震旦系殘留氣藏)。在現(xiàn)有勘探程度和研究程度不高的情況下，勘探的主要對(duì)象還是相對(duì)容易發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造圈閉氣藏。在加里東期樂(lè)山-龍女寺古隆起軸部及兩翼分布著眾多的正向構(gòu)造。比如已獲發(fā)現(xiàn)的威遠(yuǎn)構(gòu)造，震旦系圈閉面積達(dá)1229.35km2，閉合高度760m，為一巨型穹隆構(gòu)造。磨溪和高石梯共圈面積達(dá)1015km2，河包場(chǎng)335km2，廣安170km2。根據(jù)最新連片構(gòu)造解釋成果，大川中高石梯-廣安地區(qū)震旦系構(gòu)造圈閉(面積大于10km2)共有14個(gè)，累計(jì)面積1759km2。川中地區(qū)震旦系勘探一旦獲得較大突破，后期可供選擇的目標(biāo)是比較充分的。
    川南、川東地區(qū)作為下古生界至震旦系勘探的后備領(lǐng)域，和大川中地區(qū)相比，構(gòu)造圈閉發(fā)育特征差別較大。川南、川東地區(qū)是以高陡構(gòu)造發(fā)育為顯著特征，和川中地區(qū)相比，雖然圈閉面積較小，但數(shù)量眾多，圈閉閉合度大，仔細(xì)選擇具有優(yōu)異的生儲(chǔ)蓋組合的構(gòu)造進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)勘探，取得突破是很有希望的。
3 四川盆地震旦系資源潛力及有利勘探區(qū)帶
3.1 資源潛力分析
    根據(jù)“十一五”資源評(píng)價(jià)結(jié)果，四川盆地震旦系總資源量約為7080×108m3(表1)，已獲三級(jí)儲(chǔ)量840×108m3，資源發(fā)現(xiàn)率11.86%，尚有較大的勘探潛力。從區(qū)帶分析來(lái)看，位于樂(lè)山-龍女寺古隆起主體區(qū)的川西南-川中地區(qū)資源量最大，達(dá)3697.2×108m3，占盆地總資源量的52.2%，顯示出古隆起主體區(qū)域依然是盆地震旦系勘探的主要戰(zhàn)場(chǎng)。其次是川南和川東
地區(qū)，資源量合計(jì)2079.2×108m3，目前尚無(wú)勘探發(fā)現(xiàn)，可作為盆地下古生界-震旦系的后備領(lǐng)域開(kāi)展研究和準(zhǔn)備。川西和川北地區(qū)資源量最低(1303.8×108m3)，因該地區(qū)震旦系埋藏太深，對(duì)其了解程度僅限于周邊少量露頭資料，對(duì)其含油氣地質(zhì)條件知道甚少，無(wú)法對(duì)這一區(qū)帶作出客觀評(píng)價(jià)。
 
3.2 有利勘探區(qū)帶評(píng)價(jià)
    研究表明，震旦系沉積、儲(chǔ)層及油氣演化與富集均受地史時(shí)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，主要包括桐灣期、加里東期、印支期、喜山期4期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中又以加里東運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng)形成的古隆起、疊隆和現(xiàn)今構(gòu)造意義最為深遠(yuǎn)。通過(guò)油氣地質(zhì)條件對(duì)比分析，認(rèn)為四川盆地震旦系可劃分3個(gè)有利勘探區(qū)帶：古隆起核部巖溶風(fēng)化殼勘探區(qū)帶，古隆起翼部構(gòu)造圈閉有利勘探區(qū)帶，川東臺(tái)緣有利勘探區(qū)帶(圖3)。
 
3.2.1古隆起核部巖溶儲(chǔ)層有利勘探區(qū)帶
    古隆起核部巖溶儲(chǔ)層有利勘探區(qū)帶，指震旦系頂部暴露剝蝕窗及其周邊受古構(gòu)造巖溶直接影響的區(qū)域，東起川中龍女寺構(gòu)造東邊，西至樂(lè)山，南抵大足-內(nèi)江一帶，北至遂寧，區(qū)塊面積約2.2×104km2。該區(qū)帶震旦系發(fā)育局限海臺(tái)內(nèi)灘亞相，處于有利于風(fēng)化期巖溶發(fā)育的巖溶斜坡帶，以巖溶為特征的裂縫-孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育。燈影組在桐灣運(yùn)動(dòng)抬升剝蝕，以資陽(yáng)地區(qū)剝蝕程度大，在川中等其他地區(qū)剝蝕程度相對(duì)較小。震頂風(fēng)化殼為區(qū)域性儲(chǔ)集層，巖心見(jiàn)有不同規(guī)模大小的溶縫、溶孔、溶洞及洞穴，見(jiàn)各種類型的巖溶巖充填。古隆起西南部震旦系生烴強(qiáng)度大，一般在(15～30)×108m3/km2；該區(qū)屬于古今構(gòu)造疊隆起區(qū)，是油氣運(yùn)聚的指向區(qū)，有利于油氣富集；除古、今構(gòu)造圈閉外，還有巖性圈閉分布，圈閉的保存條件好。本區(qū)帶是四川盆地震旦系最有利的勘探區(qū)帶。古隆起核部震旦系燈影組已發(fā)現(xiàn)威遠(yuǎn)氣田、資陽(yáng)含氣區(qū)與高石梯-磨溪含氣區(qū)，探明儲(chǔ)量約400×108m3。這3個(gè)含氣區(qū)因構(gòu)造圈閉演化史不同，其氣藏類型和主控因素也不同，根據(jù)構(gòu)造演化及含氣性將震頂氣藏劃分為3種類型：威遠(yuǎn)晚期褶皺背斜型氣藏、資陽(yáng)殘余裂縫-孔洞型氣藏、高石梯-磨溪持續(xù)演化背斜型氣藏。該區(qū)帶震旦系埋深3500～5500m，其中高石梯-磨溪龍女寺是當(dāng)前較為現(xiàn)實(shí)的勘探區(qū)域。
3.2.2古隆起翼部構(gòu)造圈閉有利勘探區(qū)
    該有利勘探區(qū)位于古隆起核部巖溶儲(chǔ)層有利勘探區(qū)帶的南部，南抵宜賓、納溪以南，區(qū)帶面積23000km2。該區(qū)帶距生烴中心最近，與震旦系有關(guān)的生烴強(qiáng)度西高東低，西部可達(dá)40×108m3/km2。位于加里東古隆起翼部，現(xiàn)今構(gòu)造圈閉發(fā)育區(qū)，在震旦系頂或下古生界現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)圈閉面積大于20km2的構(gòu)造圈閉24個(gè)，圈閉總面積約1050km2。該區(qū)帶和印支期瀘州古隆起區(qū)域疊合，印支期瀘州古隆起形成期和震旦系、寒武系烴源巖高成熟期匹配，對(duì)晚期裂解氣運(yùn)移聚集有一定的控制作用。該區(qū)帶鉆入震旦系的深井較少，有限的資料顯示，該區(qū)震旦系儲(chǔ)層依然發(fā)育，上覆寒武系有大面積的灘體發(fā)育，雖然儲(chǔ)層的非均質(zhì)性和含油氣性有待進(jìn)一步評(píng)價(jià)，但依然值得探索。荷包場(chǎng)、螺觀山和西山構(gòu)造可作為目前震旦系勘探首選目標(biāo)。
3.2.3川東臺(tái)緣高能相帶有利勘探區(qū)帶
    川東臺(tái)緣高能相帶有利勘探區(qū)可勘探面積10000km2，儲(chǔ)層發(fā)育，主要為臺(tái)地邊緣灘云巖儲(chǔ)層，平均孔隙度3.5%左右，烴源條件較前兩個(gè)區(qū)塊差，生氣強(qiáng)度不足10×108m3/km2。該區(qū)帶寒武系、奧陶系發(fā)育有較厚的顆粒灘體，又和志留系小河壩砂巖疊合，可采取“一井多探”的方針，尋找盆地下組合油氣勘探的突破點(diǎn)。本區(qū)帶可列為四川盆地震旦系后備勘探領(lǐng)域，太和場(chǎng)構(gòu)造是當(dāng)前較為現(xiàn)實(shí)的勘探目標(biāo)。
4 結(jié)論
    1) 四川盆地震旦系燈影組白云巖厚度巨大，藻成因的顆粒灘體普遍發(fā)育，在桐灣期表生巖溶作用和后期埋藏溶蝕作用(包括熱液作用)的共同改造下，形成了一套較厚的裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層。
   2) 震旦系氣藏的烴源層共有兩套，主要烴源巖是上覆的寒武系，次要烴源巖為震旦系自身。其相關(guān)烴源巖生烴強(qiáng)度在瀘州-宜賓-自貢-成都一帶相對(duì)較高，在自貢地區(qū)生氣強(qiáng)度最高達(dá)56×108m3/km2。震旦系燈影組具備形成大中型氣田的烴源條件。
   3) 四川盆地震旦系構(gòu)造圈閉眾多。在大川中地區(qū)，由于地層相對(duì)平緩，圈閉閉合度不高，但圈閉面積大；在川南和川東地區(qū)，由于高陡構(gòu)造發(fā)育，雖然圈閉面積小，但圈閉數(shù)量多，閉合度較高。
   4) 四川盆地震旦系總資源量為7080×108m3，資源發(fā)現(xiàn)率僅11.86%，尚有較大的勘探潛力。通過(guò)油氣地質(zhì)條件綜合分析，將四川盆地震旦系劃分出3個(gè)有利勘探區(qū)帶：古隆起核部巖溶風(fēng)化殼勘探區(qū)帶、古隆起翼部構(gòu)造圈閉有利勘探區(qū)帶和川東臺(tái)緣有利勘探區(qū)帶。
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(本文作者：洪海濤1 謝繼容1 吳國(guó)平2 劉鑫1 范毅1 夏茂龍1 1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院；2.中國(guó)石油西南油氣田公司蜀南氣礦)