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。
表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
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||||||
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
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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]
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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)
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位置
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層位
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產(chǎn)出方式
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瀝青脈/m
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物理性質(zhì)
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||
寬
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長(zhǎng)
|
高
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|||||
1
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礦山梁背斜核部
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下寒武統(tǒng)九老洞組頂以下約500m
|
高角度斷層裂縫兩壁
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0.65
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—
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3.0
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褐黑色,固態(tài),硬,砂泥質(zhì)含量特重
|
2
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礦山梁背斜核部
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下寒武統(tǒng)九老洞組頂以下約440m
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高角度斷層裂縫
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0.39
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1.0
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1.8
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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
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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
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下寒武統(tǒng)九老洞組頂以下約500m
|
低角度逆掩斷層破碎帶
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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
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黑色,固態(tài),含泥砂質(zhì)較重
|
6
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礦山梁背斜東北端
|
志留系
|
裂縫
|
0.40
|
—
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0.9
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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)
|
||
寬
|
長(zhǎng)
|
高
|
|||||
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
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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)
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3.8及6.9
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—
|
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
|
—
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2.1
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褐黑色,固態(tài),較重,含泥砂最多,并有角礫
|
4
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田壩附近
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下寒武統(tǒng)九老洞組以下約400m
|
高角度縱斷層
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0.33
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—
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4.0
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黑色,固態(tài),能燃,含泥砂重,具砂、泥巖角礫
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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)
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