論四川盆地奧陶系天然氣勘探

摘 要

摘要:四川盆地奧陶系的天然氣勘探一直未取得較好成效。為此,分析了奧陶系2組烴源巖(燈影組、九老洞組)的生油氣條件:①燈影組具有生油條件,唯其時(shí)代久遠(yuǎn),埋藏一般較深,有機(jī)質(zhì)已演

摘要:四川盆地奧陶系的天然氣勘探一直未取得較好成效。為此,分析了奧陶系2組烴源巖(燈影組、九老洞組)的生油氣條件:①燈影組具有生油條件,唯其時(shí)代久遠(yuǎn),埋藏一般較深,有機(jī)質(zhì)已演化到過(guò)成熟階段(Ro>2%),所生成的石油皆已裂解為天然氣;②九老洞組烴源巖生氣強(qiáng)度十分可觀,以成都、樂(lè)山、自貢與資陽(yáng)地區(qū)為最豐,生氣強(qiáng)度為20×108~230×108m3/km2。通過(guò)儲(chǔ)層物性、縫洞分析(古巖溶縫、洞穴的發(fā)育分布,古巖溶的演化,裂縫作用)及蓋層條件分析,結(jié)合該區(qū)雅安-龍女寺古隆起、天井山古隆起、瀘州古隆起與油氣的生成關(guān)系分析結(jié)果,認(rèn)為在奧陶系找氣仍有較好前景,并提出了勘探建議:盆地中、西部的弧形地帶,即從廣元經(jīng)南充、華鎣山-樂(lè)山,以及加里東期形成的瀘州古隆起和威遠(yuǎn)巨型穹隆背斜構(gòu)造,皆是奧陶系下一步勘探的有利區(qū)塊。
關(guān)鍵詞:四川盆地;奧陶紀(jì);沉積巖相;生油氣條件;古巖溶縫洞;加里東期古隆起;勘探有利區(qū);弧形地帶
    川黔鄂地區(qū)奧陶系的油氣顯示均普遍存在,特別是在中奧陶統(tǒng)寶塔組龜裂紋石灰?guī)r中更是如此,常見(jiàn)于龜裂紋隙和直角石體腔內(nèi),次為下奧陶統(tǒng)紅花園組石灰?guī)r和生物灰?guī)r裂縫及晶洞中。然而,從已鉆井情況來(lái)看,皆未取得較好的成效,目前僅在瀘州地區(qū)的東山構(gòu)造寶塔組鉆獲一口高產(chǎn)氣井(東深1井),經(jīng)測(cè)試產(chǎn)氣達(dá)22×104m3/d;此外在盆地西北廣元的河灣場(chǎng)構(gòu)造在奧陶系鉆河深1井,完鉆測(cè)試產(chǎn)氣3.29×104m3/a。為推進(jìn)四川盆地奧陶系油氣勘探,謹(jǐn)寫(xiě)此文。
1 早奧陶世沉積相
按理本區(qū)奧陶系油氣顯示,均以中奧陶統(tǒng)寶塔組最為普遍,而且已鉆獲工業(yè)氣流的也是寶塔組,但考慮到該組全區(qū)皆為龜裂紋石灰?guī)r,巖性很穩(wěn)定,而且厚度變化也不大,一般介于10~30m,最厚達(dá)50m。為此,鑒于下奧陶統(tǒng)距下伏生油層更近,并有儲(chǔ)層,因此相應(yīng)的把沉積相改作早奧陶世沉積相,以期對(duì)奧陶系含油氣遠(yuǎn)景能有更多揭示。
 
    四川盆地早奧陶世海侵,繼承了晚震旦世燈影期以來(lái)海侵格局(圖1),即由黔北和鄂西向北西方向侵入。當(dāng)時(shí)海盆周邊,西有康滇古陸,西北有青藏古陸,秦嶺古陸則橫亙于北。但由于早期海侵規(guī)模相對(duì)較小,致使川陜邊界及龍門(mén)山地區(qū),缺失下奧陶統(tǒng)下部,下奧陶統(tǒng)上部超覆于寒武系之上[1]。盆地東部下奧陶統(tǒng)多為碳酸鹽巖,向西碎屑巖逐漸增多,愈往西碎屑巖愈粗且多為紅色,其中以紅花園組最為明顯,在川鄂邊境紅花園組石灰?guī)r較厚,向西逐漸變薄,上部已為湄潭組頁(yè)巖下部所代替,到峨眉山一帶已變?yōu)樯皫r夾少許白云巖的高洞口組。沉積厚度由盆地西、北部向東南逐漸增厚,最厚達(dá)400m。
1.1 碎屑巖相
    位于四川盆地西部,廣元、成都、樂(lè)山-宜賓一線(xiàn)以西,呈北東向向西突出的弧形。在南段峨眉山一帶,僅存羅漢坡組大乘寺組,其上缺失,羅漢坡組為紅、綠色石英砂巖及紫、灰色頁(yè)巖,產(chǎn)Chungkingaspis sinensis等三葉蟲(chóng)化石,厚100m;大乘寺組為灰-灰綠色頁(yè)巖,產(chǎn)Taihungshania brevica等三葉蟲(chóng)及筆石化石[2]。北段陜南寧強(qiáng)一帶,為趙家山組-西梁寺組,主要為灰綠-黃綠色頁(yè)巖,僅西梁寺組頂部10m為淺灰色瘤狀石灰?guī)r,產(chǎn)始兩分對(duì)筆石、瑞典斷筆石及安娜葉筆石等眾多筆石[1],厚115m。
1.2 臺(tái)地碳酸鹽巖相向上變?yōu)樗樾紟r相
    該相位于碎屑巖相之東,由房縣經(jīng)萬(wàn)洲、重慶-遵義一線(xiàn)之西的盆地中部地區(qū),亦呈北東向向西突出的弧形。南段黔北一帶,地層分組名稱(chēng)從下向上為桐梓組、紅花園組、湄潭組及牯牛潭組,下部桐梓組-紅花園組為灰黑一灰色厚層至薄層白云質(zhì)灰?guī)r及結(jié)晶灰?guī)r夾頁(yè)巖,產(chǎn)Tungtzuella及芬根伯貝等三葉蟲(chóng)及腕足類(lèi)化石,厚97m;中、上部湄潭組 牯牛潭組,為灰黃-綠色頁(yè)巖,夾少量砂巖及石灰?guī)r,產(chǎn)斷筆石及宜昌三瘤蟲(chóng)三葉蟲(chóng)等化石,厚183m。中段西部威遠(yuǎn)一帶,威2井羅漢坡組為砂質(zhì)白云巖及石英砂巖,厚48m;大乘寺組為灰色粉砂巖與灰綠色頁(yè)巖互層,厚184m。中段東部華鎣山一帶,為半河組-揚(yáng)子貝組,下部半河組為淺灰至紫、粉紅色頁(yè)巖,底部為15m灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r,產(chǎn)Chungkingaspis、Tungtzuella等三葉蟲(chóng)化石,厚86m;中、上部湄潭組為黃綠色頁(yè)巖,產(chǎn)Didymograptus等筆石化石,厚170m;頂部揚(yáng)子貝組為黃色疏軟云母質(zhì)頁(yè)巖,厚25m[2]。北段與碎屑巖相相似,為趙家壩組-西梁寺組,主要為灰綠-黃綠色頁(yè)巖。
1.3 臺(tái)地碳酸鹽巖淺緩坡相
    位于房縣經(jīng)萬(wàn)州、重慶-遵義一線(xiàn)以東的渝鄂接壤一帶,主要在鄂西地區(qū)。地層分組名稱(chēng),自下向上為南津關(guān)組、分鄉(xiāng)組、紅花園組、大灣組及牯牛潭組。鄂西房縣-襄樊一帶,厚208~242m:南津關(guān)組為灰白-深灰色中厚層白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r,常夾燧石結(jié)核或條帶;分鄉(xiāng)組為灰及灰黑色薄層石灰?guī)r夾少量頁(yè)巖;紅花園組以黑色薄層至中層粗晶灰?guī)r為主,含Cameroceras頭足類(lèi)化石;大灣組為黃綠色瘤狀灰?guī)r,夾紫紅色粗晶灰?guī)r,產(chǎn)Yangtzeella、Isoteloides等腕足類(lèi)及三葉蟲(chóng)化石;牯牛潭組以灰黃色塊狀石灰?guī)r為主,常夾黃色薄層瘤狀灰?guī)r[3]。鄂西宜昌-恩施一帶,厚202~367m:宜昌南津關(guān)組為灰白色厚層白云巖夾少許頁(yè)巖,產(chǎn)櫛殼蟲(chóng)及指紋頭蟲(chóng)等三葉蟲(chóng)化石,向西至恩施變?yōu)榛野?深灰色厚層生物灰?guī)r及結(jié)晶灰?guī)r,夾白云質(zhì)灰?guī)r及頁(yè)巖,富含Dactylocephalus等三葉蟲(chóng)化石;分鄉(xiāng)組在宜昌一帶為灰色石灰?guī)r,上部夾少量頁(yè)巖,至恩施變?yōu)樯罨疑兄梁駥訝罱Y(jié)晶灰?guī)r及黃綠色頁(yè)巖,產(chǎn)Acathograptus、Tungtzuella等筆石及三葉蟲(chóng)化石;紅花園組宜昌一帶為灰黑色厚層石灰?guī)r,至恩施一帶變?yōu)榛壹吧罨疑?厚層石灰?guī)r,夾生屑灰?guī)r及黃色頁(yè)巖;大灣組宜昌一帶為紅色薄層石灰?guī)r,夾頁(yè)巖及瘤狀灰?guī)r,至恩施一帶變?yōu)榛揖G色頁(yè)巖為主,夾紫紅色中-厚層瘤狀灰?guī)r,富含筆石、腕足類(lèi)及三葉蟲(chóng)化石;牯牛潭組為紫灰色薄層石灰?guī)r與灰色薄層瘤狀灰?guī)r互層,產(chǎn)頭足類(lèi)化石。渝東秀山一帶,厚473m:南津關(guān)組下部為深灰色厚層及塊狀石灰?guī)r,夾少許頁(yè)巖,石灰?guī)r含燧石結(jié)核,中部為灰-深灰色灰質(zhì)白云巖,頂部為白云質(zhì)條帶灰?guī)r,含燧石;分鄉(xiāng)組為灰色厚層石灰?guī)r及生物灰?guī)r夾頁(yè)巖;紅花園組為深灰色塊狀石灰?guī)r,上、下部富含燧石;大灣組稱(chēng)紫臺(tái)組,以紫紅及黃綠色中厚層瘤狀泥灰?guī)r及黃綠色頁(yè)巖為主,夾中層石灰?guī)r、泥灰?guī)r及少量細(xì)砂巖,富含多類(lèi)化石;牯牛潭組為灰及紫灰色中層石灰?guī)r夾泥質(zhì)瘤狀灰?guī)r,產(chǎn)頭足類(lèi)化石。
2 奧陶系生儲(chǔ)蓋條件
2.1 生油氣條件
    奧陶系具有2個(gè)烴源巖,其一是震旦系燈影組,另一則為下寒武統(tǒng)九老洞組的泥頁(yè)巖。
2.1.1燈影組生油氣條件
    燈影組含有較多藻類(lèi)、微古植物及古孢子,特別是下段富藻白云巖層,藻類(lèi)主要為藍(lán)綠藻、似紅藻等,這些低等生物遺體便是燈影組生油的物質(zhì)基礎(chǔ)。從巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造中可見(jiàn)到藻的黏液質(zhì)和藻跡殘余。據(jù)電鏡掃描燈影組所含干酪根呈絮狀,具明顯無(wú)定型結(jié)構(gòu),證實(shí)為低等生物演化而成的腐泥型干酪根類(lèi)型[4]。
    碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)豐度,一般認(rèn)為有機(jī)質(zhì)含量大于或等于0.08%~0.20%,即可認(rèn)為是生油層[5~6]。從表1可知,燈影組平均有機(jī)碳含量除盆地西部樂(lè)山范店鄉(xiāng)、綿竹清平、廣元陳家壩-陜南寧強(qiáng)胡家壩外,其余地區(qū)平均有機(jī)碳含量一般皆大于0.13%,最高可達(dá)0.43%,且其殘余厚度常常大于500m,可見(jiàn)燈影組無(wú)疑具有一定的生油條件。
1 燈影組有機(jī)碳含量簡(jiǎn)表    %
地點(diǎn)
有機(jī)碳含量
平均值(樣品數(shù)/個(gè))
最小值
最大值
威遠(yuǎn)構(gòu)造威3井
0.16(126)
0.05
0.50
威遠(yuǎn)構(gòu)造威4井
0.28(66)
0.04
1.48
威遠(yuǎn)構(gòu)造威9井
0.13(55)
0.01
0.72
威遠(yuǎn)構(gòu)造威10井
0.10(73)
0.02
0.51
威遠(yuǎn)構(gòu)造威11井
0.35(18)
0.08
0.71
威遠(yuǎn)構(gòu)造威12井
0.36(12)
0.05
0.96
威遠(yuǎn)構(gòu)造威13井
0.13(37)
0.01
0.53
威遠(yuǎn)構(gòu)造威14井
0.16(41)
0.01
0.54
威遠(yuǎn)構(gòu)造威15井
0.11(79)
0.01
1.34
威遠(yuǎn)構(gòu)造威22井
0.19(9)
0.11
0.42
威遠(yuǎn)構(gòu)造威30井
0.14(21)
0.05
0.33
威遠(yuǎn)構(gòu)造威基井
0.18(4)
0.08
0.33
龍女寺構(gòu)造女基井
0.23(28)
0.03
0.82
長(zhǎng)寧構(gòu)造寧1井
0.11(6)
0.01
0.32
樂(lè)山范店鄉(xiāng)
0.03(55)
0.01
0.07
峨眉山
0.08(8)
0.02
0.26
綿竹清平
0.05(32)
0.01
0.41
廣元陳家壩
0.07(13)
0.02
0.14
南江楊壩
0.43(20)
0.03
0.97
陜南漢中梁山
0.19(13)
0.02
1.17
陜南寧強(qiáng)胡家壩
0.07(70)
0.01
0.47
陜南寧強(qiáng)窄峽子
0.15(17)
0.03
0.55
鄂西威豐2井
0.30(9)
0.08
1.28
鄂西各井
0.15(38)
0.02
0.69
燈影組生油的另一證據(jù)是,無(wú)論是盆地內(nèi)或周邊露頭,都常見(jiàn)黑色瀝青或變質(zhì)瀝青,如陜南、黔北及鄂西。氯仿瀝青“A”含量除陜南南鄭鋼廠(chǎng)和南山嶺外,一般平均都大于0.01%,甚至漢中梁山最大可達(dá)2.558%,女基井最大也達(dá)0.35%(表2);與松遼盆地深層主力烴源巖沙河子組氯仿瀝青“A”含量為0.026%~0.16%[7]相比較,也較相近;燈影組井下巖心瀝青含量也不低,而且含瀝青樣品率也較高。
表2 燈影組氯仿瀝青“A”含量及井下巖心瀝青含量表
地區(qū)
氯仿瀝青“A”含量
井下巖心瀝青含量
平均值(樣數(shù)/個(gè))%
最小值/%
最大值/%
構(gòu)造名稱(chēng)
井號(hào)
樣品數(shù)/個(gè)
平均值/%
含瀝青樣品/%
陜南漢中梁山
0.34(17)
0.001
2.558
資陽(yáng)古潛臺(tái)
資2
298
5.29
66.11
陜南南鄭鋼廠(chǎng)
0.007(6)
0.003
0.022
平安店
平安1
480
4.56
53.54
陜南南山嶺
0.009(5)
0.004
0.019
威遠(yuǎn)
威117
357
0.93
39.50
陜南寧強(qiáng)胡家壩
0.012(14)
0.001
0.038
自流井
自深1
291
1.13
39.18
廣元陳家壩
0.010(9)
0.004
0.020
大窩頂
窩深1
437
0.41
46.68
女基井
0.004~0.35(樣品數(shù)至少7個(gè))[8]
    以上均充分說(shuō)明燈影組具有生油條件,唯其時(shí)代久遠(yuǎn),埋藏一般均較深,有機(jī)質(zhì)已演化到過(guò)成熟階段(Ro>2%),所生成的石油皆已裂解為天然氣。
2.1.2九老洞組生油氣條件
    九老洞組位于奧陶系之下,巖性以黑-深灰色頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖或砂質(zhì)頁(yè)巖為主,表明為強(qiáng)還原環(huán)境條件下的沉積,而且厚度大,尤其是在廣元-重慶一線(xiàn)以西地區(qū),厚度皆大于100m,向西逐漸增大,至宜賓西最大可達(dá)400m。其次是廣元-石柱一線(xiàn)以東,厚度為60~200m。只有南充、涪陵與石柱間,厚度小于50m,生油氣條件較差。
    有機(jī)質(zhì)豐富,尤其是盆地西部的綿陽(yáng)、成都、樂(lè)山、宜賓和瀘州地區(qū),有機(jī)質(zhì)含量皆大于1.0%,在資陽(yáng)、樂(lè)山-自貢之間的威遠(yuǎn)地區(qū),有機(jī)質(zhì)豐度競(jìng)達(dá)5.0%。其次是儀隴、達(dá)州-涪陵一線(xiàn)以東地區(qū),有機(jī)質(zhì)含量大于1.0%,南江一帶最高可達(dá)3.0%。以盆地中部南充、儀隴、達(dá)州、重慶-古藺一帶最差,有機(jī)質(zhì)含量?jī)H為0.5%~1.0%。
盡管九老洞組烴源巖的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)時(shí)期的演化已達(dá)過(guò)成熟階段,所生成石油均已裂解為天然氣,但其生氣強(qiáng)度卻十分可觀。以成都、樂(lè)山、自貢與資陽(yáng)地區(qū)最豐,生氣強(qiáng)度為20×108~230×108m3/km2,次為盆地東北南江、通江和達(dá)州地區(qū),生氣強(qiáng)度為10×108~60×108m3/km2(圖2)[9],其余地區(qū)則皆少。
 
2.2 儲(chǔ)集條件
2.2.1儲(chǔ)層物性
    四川盆地奧陶系因巖性致密一般均未取心,僅在威遠(yuǎn)構(gòu)造鉆威基井進(jìn)行了系統(tǒng)取心,奧陶系的2個(gè)儲(chǔ)層(寶塔組和羅漢坡組)的連通孔隙度都很低(平均僅有1.27%和1.92%),必須借助于裂縫和其他縫、洞的相互溝通,才能成為較好的儲(chǔ)層。
2.2.2古巖溶縫洞
2.2.2.1 古巖溶縫
志留系沉積后產(chǎn)生的加里東造山運(yùn)動(dòng),不僅使四川盆地整體上升為陸,而且在盆地中、西部形成了一個(gè)近東西向的雅安-龍女寺大型古隆起。該古隆起原名樂(lè)山-龍女寺古隆起,是1964年發(fā)現(xiàn)威遠(yuǎn)震旦系燈影組氣藏以后,對(duì)該區(qū)地震普查資料進(jìn)行全面研究后,于20世紀(jì)70年代初命名[10]?,F(xiàn)據(jù)實(shí)鉆資料編制的古地質(zhì)圖,高點(diǎn)并不在樂(lè)山而是在雅安。因此筆者據(jù)實(shí)作了修正(圖3)。加里東運(yùn)動(dòng)使盆地抬升為陸,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)地質(zhì)歲月,志留系巖石遭到了嚴(yán)重剝蝕,在風(fēng)化剝蝕進(jìn)程中露出地表的部分,經(jīng)日照、風(fēng)吹、季節(jié)變化,以及晝夜溫差等自然力的作用,必然會(huì)產(chǎn)生很多上寬下窄的張裂縫,當(dāng)剝蝕至奧陶系碳酸鹽巖時(shí),遇大氣降水,裂縫中便會(huì)充滿(mǎn)淡水,有淡水中的CO2參與便可對(duì)碳酸鹽巖進(jìn)行溶解,從而開(kāi)始了以溶蝕為主的過(guò)程。因此奧陶系中的古巖溶縫一般來(lái)說(shuō)應(yīng)比較發(fā)育。
 
2.2.2.2 古巖溶洞穴
    在形成古巖溶縫向下縱橫向擴(kuò)溶的同時(shí),于不同層位和巖石中,如遇易溶的鮞粒、生屑、藻屑、藻球粒及軟體動(dòng)物等多孔地帶,最容易首先形成鑄???sup>[11],或淡水停留較長(zhǎng)久的地段,以及裂縫延伸相互交接處,都可使奧陶系的碳酸鹽巖溶蝕擴(kuò)大為古溶洞穴。但從整個(gè)盆地油氣勘探有效邊界內(nèi)來(lái)看,盡管經(jīng)歷了加里東運(yùn)動(dòng)表生期漫長(zhǎng)而強(qiáng)烈的剝蝕,但將志留系泥頁(yè)巖剝蝕干凈的地區(qū)并不太多,呈現(xiàn)在古地質(zhì)圖上的只有盆地西部的廣元經(jīng)南充-威遠(yuǎn)一線(xiàn)以西的地區(qū),且在廣元、磨溪-樂(lè)山一線(xiàn)以西的地區(qū)奧陶系已全遭剝蝕。因此當(dāng)時(shí)尚有奧陶系殘存的地區(qū),則僅有該兩線(xiàn)之間向東突出的弧形地帶,即由廣元向南跨越雅安一龍女寺古隆起北翼,再經(jīng)其軸部轉(zhuǎn)向南翼的弧形地帶。該地帶奧陶系碳酸鹽巖分布較廣,經(jīng)長(zhǎng)期的淡水淋溶必然會(huì)產(chǎn)生古巖溶洞穴。從該帶已鉆井可知,女基井、磨深1井及高科1井均有南津關(guān)組殘存,其厚度分別為39m、54.5m及22m,巖性女基井有生物灰?guī)r和鮞?;?guī)r,均是淡水最易于溶蝕的巖石,但該3口井皆未發(fā)現(xiàn)有古溶洞穴存在。威遠(yuǎn)構(gòu)造雖然已鉆了100多口井,但均無(wú)一口井已剝蝕至羅漢坡組(即南津關(guān)組),其上尚有超過(guò)100m的大乘寺組砂、頁(yè)巖存在,甚至有些井尚有100~200m的志留系泥頁(yè)巖存在,因此也未發(fā)現(xiàn)有古巖溶洞穴存在。唯長(zhǎng)寧構(gòu)造寧1井鉆至羅漢坡組時(shí),于井深12.83~13.4m鉆具放空0.57m,漏清水有進(jìn)無(wú)出,但這是現(xiàn)今巖溶,而不是古巖溶,不過(guò)卻可說(shuō)明羅漢坡組是易于形成古巖溶的。因此認(rèn)為前述加里東期末尚有奧陶系碳酸鹽巖殘存的向東突出的弧形地帶,可能有較多古巖溶洞穴存在。
2.2.2.3 古巖溶的演化
    1) 早期:加里東運(yùn)動(dòng)將盆地褶皺并抬升為陸,至中二疊世海侵到來(lái)之前。在志留紀(jì)-中二疊世整整2個(gè)多紀(jì),四川盆地僅于青藏古陸前緣龍門(mén)山斷褶帶和盆地中部華鎣山以東地區(qū),有部分泥盆系和石炭系沉積外,在這漫長(zhǎng)的地質(zhì)歲月里,盆地其余地區(qū)都遇到了嚴(yán)重的剝?nèi)?,特別是當(dāng)剝蝕到奧陶系碳酸鹽巖時(shí),必然會(huì)產(chǎn)生大量的Mg(HCO3)2或Ca(HCO3)2溶液和少量雜質(zhì)(主要為泥質(zhì))。它們主要是通過(guò)區(qū)域潛流帶向低處溢出,僅部分殘留在古巖溶縫、洞壁上,形成一世代膠結(jié),從而造就了眾多古巖溶洞穴。因此早期為古巖溶的形成期。
    2) 中期:指中二疊世-喜馬拉雅山運(yùn)動(dòng)前。此期,當(dāng)中二疊世海侵到來(lái)后,便在奧陶系侵蝕面之上,四川盆地一般都沉積了中二疊統(tǒng)棲霞組,厚100~150m的泥頁(yè)巖和致密石灰?guī)r,從而停止了繼續(xù)溶蝕。此時(shí)埋藏水中的泥質(zhì)首先沉淀,然后淡水和CO2消失,再后MgCO3(或CaCO3)溶液達(dá)到飽和濃度而沉淀,于是便在古巖溶縫、洞壁上,形成了巖石薄片鑒定中常見(jiàn)的一世代或二世代的泥質(zhì)或方解石膠結(jié)。此期經(jīng)歷的地質(zhì)歷史時(shí)期雖然很長(zhǎng),從古生代直到新生代,其間有多個(gè)地殼運(yùn)動(dòng)發(fā)生,但對(duì)四川盆地而言,有明顯影響的雖有東吳和早印支期運(yùn)動(dòng),它們使四川盆地整體兩次上升為陸,并結(jié)束了漫長(zhǎng)的海相沉積,但均為造陸運(yùn)動(dòng),并未形成明顯的構(gòu)造改變。同時(shí),由于該兩期運(yùn)動(dòng)被剝?nèi)艿牡貙泳鄪W陶系均甚遠(yuǎn),淡水對(duì)奧陶系已形成的古巖溶縫、洞均未造成影響。在志留紀(jì)時(shí),震旦系燈影組和下寒武統(tǒng)九老洞組的烴源巖已達(dá)到生油高峰期,至早、中三疊世已進(jìn)入成氣階段,石油裂解為天然氣。因此此期也是奧陶系儲(chǔ)層油氣的生成、運(yùn)移、聚集和油變?yōu)闅獾闹匾獣r(shí)期,天然氣已聚集于奧陶系古巖溶縫、洞和碳酸鹽巖原生孔隙中。
    3) 晚期:強(qiáng)烈的喜馬拉雅山造山運(yùn)動(dòng)是四川盆地構(gòu)造的最后定型期,它不僅形成了眾多不同類(lèi)型的構(gòu)造帶和局部構(gòu)造,而且伴生了更多大小不等、方向不定的斷裂。相應(yīng)的在局部構(gòu)造軸、頂部、斷層沿線(xiàn)、鼻凸、扭曲和陡緩轉(zhuǎn)折處,也會(huì)產(chǎn)生較多的張性縫,從而改善儲(chǔ)層的相互連通性。
2.2.3裂縫作用
    伴隨構(gòu)造形成的張性縫,具有一定的孔隙空間,早已被人們認(rèn)為是致密巖層儲(chǔ)集油氣的重要儲(chǔ)集空間。四川盆地的碳酸鹽巖一般都很致密,儲(chǔ)集油氣在很大程度上就是靠裂縫。中奧陶統(tǒng)寶塔組就是一典型的例證,由于含泥質(zhì)重不容易溶蝕成孔洞,儲(chǔ)集油氣主要靠龜裂紋灰?guī)r的張性裂縫。裂縫的另一作用,就是連通已形成的古巖溶洞穴和沉積時(shí)形成的巖石原生孔隙,特別是古巖溶洞穴,盡管在奧陶系目前尚未發(fā)現(xiàn)有其存在,但推測(cè)應(yīng)有較多古巖溶洞穴存在。由于古巖溶洞穴埋藏深度都較深,如中二疊統(tǒng)茅口組儲(chǔ)層,一般都發(fā)現(xiàn)在距茅口組儲(chǔ)層侵蝕頂面以下50~200m之間[12],試想溶蝕如此深,絕不可能是一條垂直單縫,而應(yīng)有許多分支。當(dāng)其彼此相互交切連通起來(lái),便可成為一個(gè)連通網(wǎng)絡(luò)空間。因此,裂縫既是儲(chǔ)集空間,又是連接孔、洞的通道,對(duì)油氣的運(yùn)聚起著重要的作用。
2.3 蓋層條件
    奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層的蓋層有兩種情況:①當(dāng)加里東運(yùn)動(dòng)后的剝?nèi)芤褵o(wú)志留系泥頁(yè)巖殘存的地區(qū),其蓋層為中二疊統(tǒng)棲霞組底部,一般有10~20m的泥頁(yè)巖(即梁山段)和其上130~140m的致密灰?guī)r,封蓋良好,早已為川東石炭系氣藏所證實(shí)[13];②另一情況是志留系頁(yè)巖尚有殘存,則其蓋層為奧陶系中、上部的頁(yè)巖和志留系的頁(yè)巖,厚度不定,往往很大,是一套良好的蓋層。
3 加里東期古隆起與油氣
3.1 雅安-龍女寺古隆起
    該古隆起西起雅安之西約100km與康滇古陸相接,向東經(jīng)資陽(yáng)、南充、武勝-華鎣西龍女寺構(gòu)造傾沒(méi)(圖3),西高東低,長(zhǎng)約460km,實(shí)為一個(gè)向東傾伏的巨型鼻狀古隆起。在其形成過(guò)程中,隨著運(yùn)動(dòng)的進(jìn)程必然會(huì)在平行古隆起的軸向產(chǎn)生許多張性縫,此時(shí)也是燈影組和九老洞組的烴源巖達(dá)到生油高峰的時(shí)期。當(dāng)這些裂縫一旦穿達(dá)奧陶系儲(chǔ)層并進(jìn)入上寒武統(tǒng)洗象池群(該群氣源層與奧陶系相同,截至2004年于威遠(yuǎn)氣田已有11口井獲工業(yè)性氣流,其中6口井氣產(chǎn)量皆在10×104m3/d以上),因此很可能此時(shí)已有油氣聚集于奧陶系儲(chǔ)層中。但由于平行古隆起方向的裂縫,一般都是斷續(xù)或疏密不均,以及古隆起軸、頂部?jī)?chǔ)集空間的多寡等,而導(dǎo)致晚期生成的一些油氣滯留于距古隆起較低或較遠(yuǎn)的奧陶系儲(chǔ)層中。即使喜馬拉雅山造山運(yùn)動(dòng)形成了眾多不同類(lèi)型的構(gòu)造帶、局部構(gòu)造和斷裂,也很難徹底改變這一狀態(tài)。例如女基井并未鉆在龍女寺構(gòu)造圈閉內(nèi),而是鉆在該構(gòu)造南翼圈閉線(xiàn)外7km的向斜中,當(dāng)鉆到下奧陶統(tǒng)南津關(guān)組時(shí),于井深4525~4530.5m,巖性為生物灰?guī)r,局部為鮞?;?guī)r,發(fā)生氣侵。同樣,位于其南的合川構(gòu)造合12井,鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)南津關(guān)組時(shí),于井深4355~4358m發(fā)生井涌,巖性為石灰?guī)r,泥漿池氣泡面積達(dá)60%,遺憾的是對(duì)這兩口井均未進(jìn)行測(cè)試。
    其實(shí),2004年威遠(yuǎn)氣田老井挖潛,用13口震旦系老氣井上試寒武統(tǒng)洗象池群,獲氣井10口,成功率達(dá)77%,其中值得關(guān)注的是威水2井,當(dāng)年鉆達(dá)洗象池群時(shí),僅于井深2231~2232m漏泥漿4.9m3,上試則產(chǎn)氣10×104m3/d以上。鑒于此,建議對(duì)以下在威遠(yuǎn)氣田鉆達(dá)奧陶系儲(chǔ)層有油氣顯示的井,都應(yīng)進(jìn)行上試:①威基井鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)羅漢坡組,井深1831~1872m嚴(yán)重氣侵;②威4井鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)大乘寺組,井深2204~2207m漏漿49.66m3;③威15井鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)大乘寺組,井深2188.5~2256m嚴(yán)重氣侵,泥漿池增液1.2~3.0m3;④威寒17井鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)羅漢坡組,井深2581~2582.75m井涌,取氣可燃;⑤威37井鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)大乘寺組,井深1892.2~1898.4m漏漿17.6m3,后效氣,侵,泥漿池增液1.3m3;⑥威42井鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)羅漢坡組-上寒武統(tǒng)洗象池群,井深2170~2205.08m漏漿155.02m3,后效氣侵;⑦威65井鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)羅漢坡組,井深2054.65~2054m漏漿175.6m,堵漏用水泥28.5t;⑧威72井鉆達(dá)下奧陶統(tǒng)羅漢坡組,井深2122.92m漏漿33m3;⑨威93井鉆達(dá)中奧陶統(tǒng)寶塔組,井深1680.17~1682.38m漏漿62.3m3,堵漏用水泥5t。
3.2 天井山古隆起
該古隆起位于盆地西北緣,曾經(jīng)云貴和冶里兩次地殼運(yùn)動(dòng)[14],在青藏古陸與龍門(mén)山深大斷層接壤處,形成的一北東向盆地邊緣古隆起,因于20世紀(jì)60年代在廣元-江油間的天井山構(gòu)造首先發(fā)現(xiàn)而命名。清晰可見(jiàn)下寒武統(tǒng)九老洞組(或稱(chēng)筇竹寺組)砂、頁(yè)巖露頭,呈兩翼近于對(duì)稱(chēng)的標(biāo)準(zhǔn)背斜橫剖面,其上為中二疊統(tǒng)石灰?guī)r覆蓋。顯然,是于志留紀(jì)末發(fā)生的加里東造山運(yùn)動(dòng)造就的古隆起,經(jīng)嚴(yán)重剝蝕導(dǎo)致,向古隆起外側(cè)在磨刀埡西北,可見(jiàn)到泥盆系、石炭系覆于奧陶系石灰?guī)r之上,其間缺失志留系。在上寺之西的田壩,于1950~1960年曾開(kāi)采瀝青(最初認(rèn)為是煤)煉油、煉焦,“采出瀝青數(shù)萬(wàn)斤,煉出油1000余斤”。筆者有幸前往調(diào)查,證實(shí)九老洞組頁(yè)巖夾砂巖內(nèi),確有4條巨型瀝青脈,最寬者為6~7m。緊接著地調(diào)處便派隊(duì)前往對(duì)其進(jìn)行了詳查(表3、4和圖4)[15]。
表3 礦山梁背斜瀝青脈情況表
編號(hào)
位置
層位
產(chǎn)出方式
瀝青脈/m
物理性質(zhì)
長(zhǎng)
1
礦山梁背斜核部
下寒武統(tǒng)九老洞組頂以下約500m
高角度斷層裂縫兩壁
0.65
3.0
褐黑色,固態(tài),硬,砂泥質(zhì)含量特重
2
礦山梁背斜核部
下寒武統(tǒng)九老洞組頂以下約440m
高角度斷層裂縫
0.39
1.0
1.8
黑色,固態(tài),含砂泥質(zhì)較重
3
礦山梁背斜核部
下寒武統(tǒng)九老洞組頂以下約470m
橫裂縫
0.29
0.5
1.0
黑色,固態(tài),似煤,脆,難燃,風(fēng)化成碎塊
4
礦山梁背斜青杠坡斷層
下寒武統(tǒng)九老洞組頂以下約500m
低角度逆掩斷層破碎帶
1.5
4.6
黑色,固態(tài),含泥砂質(zhì)重并具泥砂礫
5
礦山梁背斜青杠坡斷層附近
下寒武統(tǒng)九老洞組頂以下約440m
低角度逆掩斷層上盤(pán)橫裂縫
0.08
2.0
黑色,固態(tài),含泥砂質(zhì)較重
6
礦山梁背斜東北端
志留系
裂縫
0.40
0.9
黑色,固態(tài),質(zhì)純,性脆,易燃,具油脂光澤
表4 田壩下寒武統(tǒng)九老洞組巨型青脈情況表
編號(hào)
位置
層位
產(chǎn)出方式
瀝青脈/m
物理性質(zhì)
長(zhǎng)
1
田壩附近
下寒武統(tǒng)九老洞組以下約500m
高角度縱斷層
6.3
25.0
20.5
黑色,固態(tài),油脂光澤,能燃并有油味及油泡,含泥沙質(zhì)重,并有泥沙角礫
2
田壩附近
下寒武統(tǒng)九老洞組以下約550m
高角度斜斷層(2條瀝青脈)
3.8及6.9
8.6
黑色,固態(tài),能燃,含泥砂并具角礫
3
田壩附近
下寒武統(tǒng)九老洞組以下約500m
高角度縱斷層
1.15
2.1
褐黑色,固態(tài),較重,含泥砂最多,并有角礫
4
田壩附近
下寒武統(tǒng)九老洞組以下約400m
高角度縱斷層
0.33
4.0
黑色,固態(tài),能燃,含泥砂重,具砂、泥巖角礫
    不難看出,該古隆起經(jīng)云貴、冶里和志留紀(jì)末的加里東運(yùn)動(dòng),遭強(qiáng)烈剝蝕,從隆起核部向四周已露出了下寒武統(tǒng)九老洞組-奧陶系巖層,部分還殘留了少量志留系泥頁(yè)巖,其后于其上相繼沉積了泥盆系、石炭系及其以上地層。盡管從全盆地來(lái)看,燈影組和九老洞組烴源巖于志留紀(jì)時(shí)(也可能是志留紀(jì)末,因田壩田1井于九老洞組曾返出原油)已達(dá)到生油高峰期,然而對(duì)天井山古隆起來(lái)說(shuō)卻是例外,因其上覆的巖層已遭到嚴(yán)重剝蝕,地溫已大幅下降,其后繼續(xù)生成的石油,至少至三疊紀(jì)地溫才能再次達(dá)到生油主峰期,而早期生成的油氣一部分已從剝露出來(lái)的寒武系-奧陶系巖層中散去。由于上覆巖一般皆很致密,晚期生成的油氣雖于三疊紀(jì)已達(dá)到生油高峰期,但生成的油氣可能僅有一部分已運(yùn)移入奧陶系、二疊系及三疊系的碳酸鹽巖古巖溶縫、洞和沉積原生孔隙中,但絕大部分的油氣仍滯留于生油母巖中,并可能于新生代時(shí)才開(kāi)始進(jìn)入成氣階段,使石油裂解為天然氣,而在其尚未完全裂解為氣時(shí),喜馬拉雅山造山運(yùn)動(dòng)便發(fā)生了,油氣伴隨斷褶全面向上運(yùn)移,但遇阻后仍有不少滯留于斷帶和九老洞組裂縫中,如圖4和表4、5中所見(jiàn)。目前所見(jiàn)到的瀝青脈應(yīng)是喜山期后,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)地質(zhì)歲月的剝蝕后,裸露出來(lái)并遭強(qiáng)烈氧化變成的硬性固體瀝青。這已于1967年在田壩從九老洞組向下曾鉆田1井,于井深134.8m放空0.10m,井深220m、333~335.5m,曾先后返出原油2kg及30kg,井口有潮涌現(xiàn)象,得到了證實(shí)。
    于三疊紀(jì)生成并運(yùn)移入奧陶系、二疊系及三疊系碳酸鹽巖古巖溶縫、洞和沉積時(shí)形成的原生孔隙中的油氣,以及伴隨喜山期斷褶上移的油氣,則在上移的進(jìn)程中隨機(jī)選擇完好的構(gòu)造或圈閉而聚集成藏。而此時(shí),上覆地層尚未遭到剝蝕或剝蝕較輕,地溫還較高,使石油繼續(xù)裂解為天然氣,直到全部裂解。因此,該區(qū)目前已鉆獲的奧陶系和二疊系氣藏,如河灣場(chǎng)、礦山梁及射箭河等氣藏,均全為天然氣而無(wú)石油[12]。與本文有關(guān)的是河灣場(chǎng)構(gòu)造河深1井即于奧陶系產(chǎn)氣,鉆厚僅28m,產(chǎn)氣3.29×104m3/d,表明以上氣藏繼續(xù)向下勘探,皆有可能在奧陶系再獲氣藏。
3.3 瀘州古隆起
    位于盆地南部瀘州市區(qū)稍北,呈北東向,頂部在陽(yáng)高寺構(gòu)造陽(yáng)深2井與東山構(gòu)造東深1井之間,在古地質(zhì)圖上的地層為下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖,向四周變?yōu)橹兄玖艚y(tǒng)石牛欄群一上志留統(tǒng)韓家店群的泥灰?guī)r及頁(yè)巖。該古隆起已鉆深井較少,上述2口井加上陽(yáng)深1井共3口深井,其中僅有東深1井在奧陶系獲工業(yè)氣流。東山構(gòu)造呈北東向,有一條大逆斷層縱貫整個(gè)構(gòu)造,對(duì)東深1井奧陶系分兩段進(jìn)行了測(cè)試:①中奧陶統(tǒng)寶塔組,井深3497~3542m,產(chǎn)氣22×104m3/d;②下奧陶統(tǒng)湄潭組頂-中奧陶統(tǒng)頂,測(cè)試產(chǎn)氣29×104m3/d,產(chǎn)水33m3/d。說(shuō)明寶塔組雖然是龜裂紋灰?guī)r,下奧陶統(tǒng)也是致密灰?guī)r,但只要厚度較大和有斷裂存在,也有可能獲工業(yè)氣流。
4 勘探建議
4.1 中西部弧形區(qū)塊
    該區(qū)塊位于盆地中、西部,由廣元經(jīng)南充-樂(lè)山,向東呈鼻狀突出,面積約2.4×104km2(圖5)。從古地質(zhì)圖上可明顯看出,該區(qū)經(jīng)加里東期后的強(qiáng)烈剝蝕,下奧陶統(tǒng)已全面暴露地表,下奧陶統(tǒng)沉積時(shí)為碳酸鹽相向上變?yōu)樗樾紟r相,其底部常為碳酸鹽巖,經(jīng)鉆探證實(shí)女基井南津關(guān)組尚殘存有厚39m最容易溶蝕的生物灰?guī)r及鮞?;?guī)r,磨深1井和高科1井殘厚也分別達(dá)54.5m及22m,它們?cè)陂L(zhǎng)期遭受淡水溶蝕的情況下,必然會(huì)形成眾多古巖溶縫、洞。當(dāng)其被上覆的中二疊統(tǒng)棲霞組泥頁(yè)巖及致密灰?guī)r封蓋后,皆可成為良好的儲(chǔ)層。除已知局部構(gòu)造外,若區(qū)內(nèi)在古地形上,奧陶系儲(chǔ)層有殘丘或隆起,均可能是氣聚集的良好場(chǎng)所。甚至,由于古巖溶縫、洞的形成,并不受構(gòu)造和地域的限制,即使向斜內(nèi)如瀘州地區(qū)云錦向斜的云錦7井和云錦8井,在鉆入中二疊統(tǒng)茅口組儲(chǔ)層均有鉆具放空顯示,并獲得工業(yè)氣流,這就進(jìn)一步提示我們?cè)诳碧綂W陶系儲(chǔ)層時(shí),不僅要注重背斜圈閉,在一定條件下還要從非背斜油氣藏的角度去考慮,這將更會(huì)有益于勘探。本區(qū)塊的局部構(gòu)造,有礦山梁、河灣場(chǎng)、龍女寺、磨溪以及高石梯等10余個(gè)構(gòu)造,可供勘探。尤其是本區(qū)塊北段,靠近天井山古隆起一帶,如前所述已發(fā)現(xiàn)較多巨型瀝青脈,這在全國(guó)來(lái)說(shuō)也是罕見(jiàn),經(jīng)淺井鉆探,于200m以下還有液態(tài)原油,也許該區(qū)地腹還可能有下寒武統(tǒng)九老洞組油藏存在。因此對(duì)該區(qū)奧陶系來(lái)說(shuō),最現(xiàn)實(shí)的是廣元河灣場(chǎng)構(gòu)造河深1井已發(fā)現(xiàn)工業(yè)氣流,與其相鄰的一些構(gòu)造也可能有奧陶系氣藏存在,值得重視。
4.2 瀘州區(qū)塊
    位于川南瀘州一帶,呈北東向,面積近1×104km2,該區(qū)在加里東期末已形成古隆起,頂部在陽(yáng)深2井與東深1井之間,向四周傾斜。在其后的中二疊世茅口期末的東吳運(yùn)動(dòng)和中三疊世末的早印支運(yùn)動(dòng),皆有明顯的表現(xiàn)。因此該古隆起為繼承性古隆起。在數(shù)次上隆的過(guò)程中,必然會(huì)在隆起上產(chǎn)生許多張性裂縫,尤其是古隆起頂部,特別是喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng),經(jīng)斷褶在古隆起上形成了眾多方向不一的局部構(gòu)造,這些局部構(gòu)造大多皆有斷層發(fā)生,而在局部構(gòu)軸、頂部、鼻凸、斷帶、扭曲以及陡緩轉(zhuǎn)折處,都產(chǎn)生了不少?gòu)埧p,溝通了早期形成的溶洞和裂縫,以及沉積時(shí)形成的原生孔隙,使早期聚集于孔、縫、洞中的油氣,通過(guò)已連通的裂縫,擇高而聚集于圈閉完好的局部構(gòu)造中。目前,在該區(qū)塊已鉆達(dá)奧陶系的井還很少,但已在東山構(gòu)造東深1井,于中奧陶統(tǒng)寶塔組-下奧陶統(tǒng)頂已發(fā)現(xiàn)一個(gè)高產(chǎn)氣藏。本區(qū)塊除東山和陽(yáng)高寺構(gòu)造外,尚有納溪、花果山、塘河、付家廟以及臨峰場(chǎng)等20余個(gè)局部構(gòu)造可供鉆探。
4.3 威遠(yuǎn)構(gòu)造
    威遠(yuǎn)構(gòu)造是一個(gè)巨型穹隆背斜構(gòu)造,震旦系頂面閉合面積850km2,上三疊統(tǒng)香溪群頂面閉合面積為1761km2。盡管目前于奧陶系尚未發(fā)現(xiàn)氣藏,但從前述威基井等9口井均有油氣顯示,以及與其直接相鄰的下伏層上寒武統(tǒng)洗象池群上試的情況來(lái)看,獲氣的幾率確實(shí)很大,而且鑒于威15井位于震旦系構(gòu)造北翼圈閉線(xiàn)很遠(yuǎn),奧陶系仍有嚴(yán)重氣侵,泥漿池增液達(dá)1.2~3m3。因此預(yù)測(cè)構(gòu)造相鄰較遠(yuǎn)的地區(qū),奧陶系都很可能有氣藏存在,值得關(guān)注。
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(本文作者:陳宗清 原四川石油管理局地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)研究院)