四川盆地閬中-南部地區(qū)須家河組勘探潛力

摘 要

摘要：四川盆地閬中-南部地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組油氣勘探一直未能取得突破，前期研究認(rèn)為是由于缺乏豐富的馬鞍塘組、小塘子組優(yōu)質(zhì)烴源巖所致。結(jié)合區(qū)域沉積環(huán)境，從烴源巖發(fā)育情況
摘要：四川盆地閬中-南部地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組油氣勘探一直未能取得突破，前期研究認(rèn)為是由于缺乏豐富的馬鞍塘組、小塘子組優(yōu)質(zhì)烴源巖所致。結(jié)合區(qū)域沉積環(huán)境，從烴源巖發(fā)育情況、儲(chǔ)層發(fā)育情況、油氣運(yùn)移通道以及油氣藏保存情況等幾個(gè)方面入手，對(duì)該區(qū)須家河組油氣勘探潛力進(jìn)行了分析。結(jié)合鄰區(qū)廣安氣田的勘探成果，研究指出：盡管閬中-南部地區(qū)馬鞍塘組、小塘子組缺乏有效的烴源巖，但須家河組烴源巖仍具有一定的生烴潛力；須家河組三段具有一定的生烴條件，須家河組五段具有較好的生烴條件；油氣運(yùn)移條件分析表明，天宮院、金星場(chǎng)和石龍2井等部位處于油氣運(yùn)移的有利通道上，有利于油氣的聚集成藏；從油氣成藏條件的配置情況來(lái)看，須四段是該區(qū)須家河組取得油氣重大突破的主力層段。
關(guān)鍵詞：四川盆地；閬中-南部地區(qū)；晚三疊世；沉積環(huán)境；烴源巖；儲(chǔ)集層；油氣運(yùn)移；勘探潛力
1 烴源巖條件分析
    前期研究[1～2]認(rèn)為，四川盆地閬中-南部地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組油氣未能取得突破的一個(gè)關(guān)鍵因素是由于缺乏烴源巖，尤其是缺乏馬鞍塘組和小塘子組烴源巖。
    區(qū)域沉積構(gòu)造演化分析結(jié)果表明，晚三疊世初期，由于揚(yáng)子板塊順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，揚(yáng)子板塊首先與龍門(mén)山北端的碧口地體開(kāi)始拼合，四川盆地東北(川東北)地區(qū)基本結(jié)束了殘留海沉積環(huán)境，以前陸盆地沉積環(huán)境為主，川西地區(qū)維持著殘留海與前陸盆地共存的局面[3]，其中，具陸相沉積特征的周緣前陸盆地的范圍則繼續(xù)向西南方向擴(kuò)大，而殘留海的范圍則繼續(xù)向西南方向萎縮。此階段川西殘留海域的范圍、水深和沉積厚度自北西向南東由窄加寬、由深變淺，沉積厚度迅速減薄，龍門(mén)山及廣大川西地區(qū)為淺海陸棚和三角洲或?yàn)I海平原(海灣和溻湖-潮坪組合)沉積環(huán)境，川中和川東北地區(qū)為大面積的前陸隆起發(fā)育區(qū)，以北東向展布的瀘州-開(kāi)江古隆起為前陸隆起的核心部位。
    受區(qū)域構(gòu)造沉積環(huán)境影響，龍門(mén)山前山帶沉積了一套淺海生物灘相和生物丘相生物灰?guī)r，江油、安縣、綿竹一帶的馬鞍塘組中發(fā)育海綿、海百合和珊瑚等淺海生物，川西地區(qū)須一段馬鞍塘組與小塘子組分布廣泛且厚度大，是很好的烴源巖；而川東北地區(qū)須一段馬鞍塘組與小塘子組厚度很薄(0～20m)，自西南向北東方向逐漸減薄，至通南巴構(gòu)造帶馬路背構(gòu)造馬2井基本缺失。因而在川西地區(qū)馬鞍塘組與小塘子組成為很好的烴源巖，而川東北地區(qū)馬鞍塘組與小塘子組沉積非常薄，難以成為很好的有效烴源巖。
    以上分析表明，川東北地區(qū)缺乏好的小塘子組、馬鞍塘組烴源巖，也正因?yàn)槿绱?，在川東北地區(qū)位于該套層序之上的須二段儲(chǔ)層由于缺乏下伏烴源巖烴類(lèi)流體的供給，一直沒(méi)有獲得油氣勘探突破，鄰區(qū)須家河組油氣取得突破的層位主要是須四段，而川西地區(qū)須二段則為主力產(chǎn)氣層。
    鄰區(qū)廣安氣田須家河組烴源巖分析結(jié)果表明：其烴源巖主要來(lái)源于須家河五段與三段的泥質(zhì)巖、煤系地層(該區(qū)也缺乏晚三疊世早期烴源巖)[4]。結(jié)合區(qū)域巖相古地理演化分析，須三段沉積時(shí)，沉降中心位于川中中江-南充-廣安一帶，有利的烴源巖為濱淺湖相的泥質(zhì)巖、煤系地層，閬中-南部地區(qū)則處于三角洲前緣湖沼相沉積，從烴源巖發(fā)育程度來(lái)說(shuō)，要差于廣安氣田、充西氣田。須五段沉積時(shí)，受北部米倉(cāng)山-大巴山持續(xù)加強(qiáng)的逆沖推覆活動(dòng)影響，須五段沉降中心位于川西-川中地區(qū)，有利的烴源巖為三角洲前緣、濱淺湖泥沼相地層，在元壩1井以北地區(qū)主要為三角洲平原沉積，沉積環(huán)境能量偏高，而元壩1井及其以南地區(qū)，則為濱-淺湖相沉積，沉積環(huán)境能量偏低，其湖相泥巖以及碳質(zhì)頁(yè)巖與煤層是較好的烴源巖和蓋層。
    閬中-南部地區(qū)川石55井及石深1井須五段與須三段含有不少的煤系地層與碳質(zhì)頁(yè)巖，石深1井須家河組五段頂、底部分別鉆遇了16、48m(含7m煤層)左右的碳質(zhì)頁(yè)巖與煤系地層。顯然，作為烴源巖的物質(zhì)基礎(chǔ)是有了的。
    據(jù)李登華等(2007)研究，須家河組煤層厚度往西北方向有逐漸變厚的趨勢(shì)，閬中-南部地區(qū)煤成氣生烴強(qiáng)度明顯好于南部地區(qū)的充西、八角場(chǎng)與廣安地區(qū)。由于閬中-南部地區(qū)須三段生烴條件要差于充西與廣安地區(qū)，因而可以預(yù)測(cè)，閬中-南部地區(qū)須五段煤層較充西、廣安地區(qū)更為發(fā)育，生氣強(qiáng)度更高。
    綜上，閬中-南部地區(qū)小塘子組、馬鞍塘組烴源巖不發(fā)育，須三段具有一定的生烴條件，須五段具有較好的生烴條件。
2 儲(chǔ)集條件分析
2.1 須家河組二段儲(chǔ)集條件分析
    須家河組二段沉積期間，構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)，龍門(mén)山、米倉(cāng)山、大巴山等盆地周邊的褶皺帶先后隆升，川西、川東北地區(qū)進(jìn)入前陸盆地構(gòu)造演化階段。前陸盆地及其前陸隆起帶成為物源區(qū)，從物源區(qū)至匯水盆地發(fā)育了從近源沖積扇、河流系統(tǒng)、三角洲系統(tǒng)到湖沼及湖灣系統(tǒng)等復(fù)雜的陸源碎屑沉積體系，閬中-南部-巴中區(qū)塊主要位于河流下游，發(fā)育辮狀河-湖沼及湖灣系統(tǒng)等復(fù)雜的陸源碎屑沉積體系。
    據(jù)石深1井的資料，須家河組二段上部為灰色、淺灰色(含礫)中粒、細(xì)粒巖屑石英砂巖、細(xì)粒巖屑砂巖、鈣屑砂巖夾灰黑色(碳質(zhì))頁(yè)巖；中部為灰黑色(碳質(zhì))頁(yè)巖、黑色煤層與灰色中、細(xì)粒巖屑砂巖近等厚互層，夾灰色泥巖；下部為灰色中粒巖屑砂巖、巖屑石英砂巖夾灰黑色頁(yè)巖，底部為灰色泥巖。儲(chǔ)層巖性為細(xì)砂巖、中砂巖，含氣儲(chǔ)層總厚37m，占須二段砂體總厚度的15%。該段儲(chǔ)層孔隙度和滲透率低，屬特低孔、滲性儲(chǔ)層，裂縫不發(fā)育，儲(chǔ)層類(lèi)型為孔隙型。儲(chǔ)層孔滲性相對(duì)于川西地區(qū)要略好一些。
    依據(jù)有利儲(chǔ)層發(fā)育的層序地層模式分析以及新場(chǎng)氣田有利儲(chǔ)層地震相分析得出的結(jié)論認(rèn)為：地震剖面上橫向?yàn)榍鹦蔚卣鹣?，縱向上能夠見(jiàn)到斜交前積反射，在頂積層反射附近通常是有利儲(chǔ)層——河口壩砂體發(fā)育帶[5]。
    在層序地層學(xué)理論指導(dǎo)下，依據(jù)以上儲(chǔ)層識(shí)別模式，結(jié)合閬中-南部地區(qū)地震剖面特征，通過(guò)各種屬性提取篩選分析，利用須二段儲(chǔ)層分頻疊合刻畫(huà)出本區(qū)沉積相分布特征，并進(jìn)而指出有利的儲(chǔ)層發(fā)育帶。
    預(yù)測(cè)結(jié)果表明，閬中-南部地區(qū)須二段發(fā)育2個(gè)三角洲沉積體系，西邊為回龍場(chǎng)三角洲，東邊為石龍場(chǎng)三角洲(圖1)。
 
    回龍場(chǎng)三角洲在南部為三角洲平原，其上河流相沉積清晰可見(jiàn)，頂積層也較為明顯，向北天宮院可能為河口壩發(fā)育部位，金星場(chǎng)為三角洲前緣-水下分流河道沉積，橫向剖面上則可見(jiàn)丘狀反射。
    石龍場(chǎng)三角洲縱向上也發(fā)育有三角洲平原、三角洲前緣相沉積，河口壩沉積地震剖面特征不是太清楚，過(guò)天宮院-石深1井的地震剖面顯示，天宮院地段可能為河口壩沉積，而石深1井所在部位為三角洲前緣沉積，沉積環(huán)境相對(duì)偏低。石龍場(chǎng)地區(qū)目前鉆達(dá)須家河組二段的井有川石55井和石深1井，雖有顯示，但都沒(méi)有獲得工業(yè)氣流，其原因之一可能是位于三角洲前緣沉積相帶，未處于最有利的儲(chǔ)層發(fā)育帶。
    通過(guò)回龍場(chǎng)與石龍場(chǎng)三角洲對(duì)比來(lái)看，回龍場(chǎng)三角洲春天觀附近為三角洲前緣分流河道或河口壩向沉積，橫剖面丘形特征明顯且幅度大，而石龍場(chǎng)三角洲分流河道相沉積幅度小，向西到春天觀見(jiàn)有低緩的斜交前積反射特征。表明當(dāng)時(shí)沉積時(shí)回龍場(chǎng)三角洲朵葉體比石龍場(chǎng)三角洲朵葉體沉積環(huán)境低，更有利于捕捉到三角洲前緣、前三角洲泥頁(yè)巖產(chǎn)生而運(yùn)移過(guò)來(lái)的油氣，因而是更為有利的儲(chǔ)層發(fā)育帶。
    依據(jù)以上分析來(lái)看，本區(qū)發(fā)育2個(gè)三角洲沉積體系，有利儲(chǔ)層主要發(fā)育在回龍場(chǎng)三角洲平原向三角洲前緣過(guò)渡的天宮院河口壩和春天觀附近分流河道或河口壩發(fā)育部位，以及石龍場(chǎng)三角洲平原分流河道部位，其中又以回龍場(chǎng)三角洲上的河口壩儲(chǔ)層發(fā)育部位為最佳。
2.2 須家河組四段儲(chǔ)集條件分析
    須家河組四段沉積期間，米倉(cāng)山 大巴山構(gòu)造活動(dòng)開(kāi)始加強(qiáng)，成為川東北的重要物緣區(qū)。須四段在整個(gè)川東北地區(qū)以砂巖為主，三角洲平原分流河道大致沿中江-三臺(tái)-鹽亭-西充-營(yíng)山-渠縣 廣安-潼南-樂(lè)至一帶呈環(huán)狀展布，該環(huán)帶外圍為河泛平原沉積，環(huán)帶內(nèi)則為前三角洲遠(yuǎn)砂壩-淺湖相沉積。閬中-南部-巴中區(qū)塊物緣區(qū)主要位于北部，處于河流下游，發(fā)育辮狀河-湖沼及湖.灣系統(tǒng)等復(fù)雜的陸源碎屑沉積體系。
    據(jù)石深1井資料，須四段巖性特征為(淺)灰色中粒、細(xì)粒巖屑石英砂巖、細(xì)粒巖屑砂巖，鈣屑砂巖與深灰色泥巖、灰黑色(碳質(zhì))頁(yè)巖近等厚互層，夾黑色煤層。儲(chǔ)層巖性為細(xì)粒、中粒巖屑(石英)砂巖，含氣儲(chǔ)層總厚為29.50m，占須四段砂體總厚度的為29.8%。巖石礦物成分主要由石英、巖屑組成，石英含量為5%～82%，巖屑含量為13%～95%，含少量長(zhǎng)石。儲(chǔ)層孔隙度最高為9.03%，最低為1.82%，平均為5.12%；滲透率最高為0.731×10-3μm2，最低為0.002×10-3μm2，平均為0.1567×10-3μm2，表明該段儲(chǔ)層孔隙度和滲透率低，屬于特低孔、滲性儲(chǔ)層。儲(chǔ)層類(lèi)型以孔隙為主，次為裂縫-孔隙型。
    在層序地層學(xué)理論指導(dǎo)下，借鑒鄰區(qū)廣安氣田工業(yè)產(chǎn)氣井在須家河組四段的地震響應(yīng)特征[6]，參考須家河組二段地震響應(yīng)特征的分析，依據(jù)有利儲(chǔ)層發(fā)育的層序地層模式分析可以得出結(jié)論：橫向?yàn)榍鹦蔚卣鹣?，縱向上為斜交前積反射并伴有頂積層反射，通常是有利儲(chǔ)層發(fā)育帶。依據(jù)以上儲(chǔ)層識(shí)別模式，結(jié)合閬中-南部地區(qū)地震剖面特征，通過(guò)各種屬性提取篩選分析，利用須三、四段儲(chǔ)層振幅特征可以很好地刻畫(huà)出本區(qū)沉積相分布特征(圖2)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，閬中-南部地區(qū)須三、四段物緣區(qū)主要位于北部，發(fā)育三角洲前緣-水下扇沉積體系，其中主要發(fā)育鳳嗚場(chǎng)-天宮院和馮家灣-春天觀2個(gè)水系所組成的三角洲前緣-水下扇沉積體系，有利的儲(chǔ)層發(fā)育帶是水下扇沉積。
    鳳鳴場(chǎng)-天宮院三角洲前緣-水下扇沉積體系地震剖面上須四段反射波整體表現(xiàn)為平行連續(xù)反射，結(jié)合鉆井巖性及區(qū)域沉積相圖來(lái)看，沉積時(shí)水體能量較低，在鳳鳴場(chǎng)-天宮院一帶有低頻強(qiáng)振幅斜交反射，從天宮院往南地震剖面上表現(xiàn)為高頻平行連續(xù)反射，有向下游前積的趨勢(shì)，表明水體變深，屬濱淺湖相沉積。過(guò)天宮院橫剖面上表現(xiàn)為丘形反射，預(yù)測(cè)為天宮院一帶為水下扇-水下分流河道相沉積，為本區(qū)須四段最有利的儲(chǔ)層發(fā)育帶。
    馮家灣-春天觀三角洲前緣-水下扇沉積體系地震剖面上須三、須四段反射波同樣整體表現(xiàn)為平行連續(xù)反射，表明沉積時(shí)水體能量較低，在馮家灣一帶有低頻強(qiáng)振幅斜交反射，只是反射特征沒(méi)有天宮院一帶明顯，可能水體變深，水下扇不是很發(fā)育，在橫剖面上表現(xiàn)也不如天宮院水下扇明顯，預(yù)測(cè)為較有利的儲(chǔ)層發(fā)育帶。
    綜上，閬中-南部地區(qū)須家河組二段物緣主要來(lái)自于南部，儲(chǔ)層發(fā)育，在天宮院和春天觀一帶發(fā)育河口壩相的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；須四段物緣主要來(lái)自于北部，儲(chǔ)層發(fā)育相對(duì)要差一些，在天宮院一帶可能發(fā)育水下扇-水下分流河道相優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。整體而言閬中-南部地區(qū)不缺乏優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，為油氣聚集成藏提供了良好的儲(chǔ)集空間。
3 油氣運(yùn)移、保存條件分析
3.1 油氣運(yùn)移條件
    前人的研究表明，印支晚期，本區(qū)須家河組二段埋藏深度不大，尚未進(jìn)入生烴期，在油氣運(yùn)移高峰時(shí)期即燕山中期[7]，因此，筆者可以做出川東北地區(qū)須三段底-遂寧組底的厚度圖來(lái)大致刻畫(huà)燕山中期末，須二段的油氣運(yùn)移趨勢(shì)，即油氣從燕山中期末的沉降中心、逐漸沿著“匯烴脊”(即沉降中心到構(gòu)造高部位的脊梁，這是油氣運(yùn)移速度最快、效果最佳的途徑，換言之，就是油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)途徑)向構(gòu)造高部位匯聚。顯然，位于“匯烴脊”之上的圈閉或儲(chǔ)層是最有利的圈閉或儲(chǔ)層。
    如圖3是根據(jù)閬中-南部地區(qū)川東北地區(qū)須三段底遂寧組底的厚度圖而刻畫(huà)的閬中-南部地區(qū)燕山中期末須二段油氣運(yùn)移趨勢(shì)圖，圖中紅線為燕山中期末須二段油氣運(yùn)移的“匯烴脊”，而紅色箭頭則為油氣運(yùn)移的方向。顯然，石龍場(chǎng)、金星場(chǎng)、天宮院西及柏埡等地區(qū)為油氣運(yùn)移有利地區(qū)。
 
    須家河組四段與須二段之間厚度變化不大，其油氣運(yùn)移趨勢(shì)與須二段相似。
    由前面烴源條件分析可知，閬中-南部地區(qū)須二段下部缺乏好的烴源巖，烴源供應(yīng)可能主要靠其內(nèi)部泥質(zhì)巖類(lèi)生烴而得，因而雖然須二段儲(chǔ)層發(fā)育良好，天宮院、金星場(chǎng)和石龍2井等部位位于油氣運(yùn)移的有利通道上，其油氣成藏規(guī)?？赡懿粫?huì)很大；須四段下部有須三段的泥質(zhì)巖作為烴源巖，且生烴強(qiáng)度整體看來(lái)并不比廣安氣田差，儲(chǔ)層發(fā)育程度從預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看雖不如須二段優(yōu)越，但還是相當(dāng)發(fā)育的，處于油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)部位的天宮院、金星場(chǎng)和石龍2井等部位有望在該層取得較大的油氣突破。
3.2 油氣保存條件
    閬中-南部地區(qū)須家河組中泥頁(yè)巖主要分布在須三段及須五段中，是須二段、四段的封蓋層，這些該層為該區(qū)油氣成藏提供了良好的保存條件。
    該區(qū)斷層總體而言不太發(fā)育且多規(guī)模不大，對(duì)油氣的保存影響不大。以該區(qū)最大的斷層——石龍場(chǎng)斷層為例，通過(guò)斷層封堵性分析來(lái)探討其對(duì)油氣保存的影響程度。
    斷層在空間上的封堵性包括垂向封堵性和側(cè)向封堵性。影響斷層側(cè)向封堵性的主要影響因素有：斷移地層的砂泥比值、泥巖膏鹽巖涂抹層分布的連續(xù)性、斷裂充填物的性質(zhì)。影響垂向封閉性的主要因素有：斷面產(chǎn)狀及斷面壓力。
    通過(guò)計(jì)算石龍場(chǎng)斷層斷面垂直壓力結(jié)果表明：石龍場(chǎng)斷層斷面剩余壓力大于30MPa，而根據(jù)前人的研究成果，剩余壓力大于20MPa斷層垂向上則為封堵的[8]，因而石龍場(chǎng)斷層在構(gòu)造平靜期不會(huì)對(duì)油氣保存產(chǎn)生大的影響。
4 結(jié)論
    閬中-南部地區(qū)烴源條件分析結(jié)果表明：該區(qū)須三段具有一定的生烴條件。須五段具有較好的生烴條件。油氣運(yùn)移條件分析表明：天宮院、金星場(chǎng)和石龍2井等部位位于油氣運(yùn)移的有利通道上，有利于油氣的聚集成藏。
    陸相儲(chǔ)層“源控論”決定了閬中-南部地區(qū)須家河組四段具有較好的勘探潛力，從油氣成藏條件的配置情況來(lái)看，須四段是閬中-南部地區(qū)須家河組取得油氣重大突破的主力層段。
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(本文作者：盛秀杰1 陳漢軍2 吳亞軍3 1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院；2.“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都理工大學(xué)；3.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院德陽(yáng)分院)