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、資陽氣藏發(fā)現(xiàn)后，近20年未獲重大突破。為此，在“十一五”國家攻關課題對該盆地震旦系新一輪評價研究的基礎上，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、資陽氣藏發(fā)現(xiàn)后，近20年未獲重大突破。為此，在“十一五”國家攻關課題對該盆地震旦系新一輪評價研究的基礎上，從地層和沉積、儲層分布、烴源條件、圈閉特征等方面討論了震旦系成藏地質條件。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-孔洞型儲層具有多層段、厚度大、分布廣的特點；相關烴源巖生烴強度最高達56×108m3/km2，具備形成大中型氣田的烴源基礎；構造圈閉多，圈閉面積大，后續(xù)勘探目標充足；在對震旦系含油氣地質條件綜合分析的基礎上，劃分出了3個有利的勘探區(qū)帶，即古隆起核部巖溶發(fā)育區(qū)、古隆起翼部構造圈閉和川東臺緣高能相帶，并指出了勘探方向及目標。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)。
關鍵詞：四川盆地；震旦紀；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(大部分集中于威遠構造)，發(fā)現(xiàn)威遠、資陽氣藏，高石梯龍女寺含氣構造區(qū)，獲地質儲量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個階段構成：①1940—1969年，威遠震旦系氣田發(fā)現(xiàn)階段；②1970—1989年，盆地周邊甩開預探，成效甚微的低谷階段；③1990—2000年，樂山-龍女寺古隆起專題攻關研究階段，發(fā)現(xiàn)了資陽氣藏、安平店-高石梯含氣構造；④2001年至今，強化含油氣地質條件綜合研究，風險勘探出現(xiàn)新苗頭。在此期間，經(jīng)過反復研究，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口風險探井。其中漢王場構造漢深1井已于2010年完鉆，震旦系燈影組縫洞儲層較發(fā)育，測試產(chǎn)水8m3/d，Na2S04水型，礦化度低。高石1井目前已完鉆，震旦系燈影組儲層累厚達184.05m，平均孔隙度為4.04%、滲透率為1.53mD，純氣層厚度達67m，僅燈二段測試產(chǎn)量就在百萬立方米以上，川中古隆起震旦系巨大的勘探潛力終成現(xiàn)實[1]。
2 四川盆地震旦系含油氣地質條件
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)，分別對應于陡山沱組和燈影組，燈影組進一步分為燈一、燈二、燈三和燈四段4個巖性段。
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)黑色頁巖比例大幅增加，成為一套優(yōu)質烴源巖。沉積厚度受四川盆地基底結構的影響，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、硅質巖及膏巖等，可分為4個巖性段。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-長寧一帶較厚，厚者在1000m以上。存在3個相對厚區(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，具有鑲邊臺地特征。
四川盆地震旦紀燈影期藻類生物繁盛，自成黏結結構發(fā)育，缺乏有殼類動物化石。常見風暴擾動和疑似生物擾動構造，部分地區(qū)可見巨厚的膏巖層發(fā)育?？梢姡璧貎炔恳运w較淺、相對閉塞的局限臺地相沉積為主，在局限臺地內部發(fā)育有渴湖、潮坪和臺內灘亞相。陸源物質來自于西部，在盆地的東部發(fā)育以藻灘為主的臺地邊緣相帶，如康家坪、廖家槽及遵義松林剖面，在臺地邊緣相帶以東，沉積厚度迅速減薄，為斜坡-盆地沉積環(huán)境(圖1)[2]。需要說明的是，由于震旦系研究程度不高，盆地及周邊資料點較少且分布不均，各相帶邊界并非十分確定，有待以后補充完善。
 
2.2 儲層特征
四川盆地震旦系燈影組儲層巖性可分為兩類：①具原生沉積結構的各種黏結云巖、粉細晶云巖和顆粒云巖；②被各類地質營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層。震旦系燈影組儲層類型主要為裂縫-孔洞型儲層，在燈四、燈三和燈二段均有發(fā)育。在距離震頂較近的燈三、燈四段儲層中，儲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物性，為典型的裂縫-孔洞型儲層。據(jù)四川盆地8012個小樣分析，孔隙度平均為1.65%，而290個全直徑樣品的平均孔隙度達3.97%，新完鉆的高石1井全直徑平均為4.71%，比基質孔隙度高出一倍，顯示出縫洞體系對物性的貢獻比例很大。
 
    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)均可見到熱液礦物(方鉛礦和黃鐵礦)，推測可能原因為震旦系離基底較近，巖石受到來自深部熱液的侵蝕改造。
    震旦系燈影組下部(燈二段)也有儲層發(fā)育。由于其埋藏較深、含水層較多，以前并未給予足夠重視，對其取得的實物資料較少，研究程度不高。從目前不多的資料來看，它和上部的儲層發(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，高科1井燈影組巖心統(tǒng)計，溶洞巖心累計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。但是在基質物性方面，下部儲層有變優(yōu)的趨勢，表明孔隙層增多，借此可以彌補溶洞層減少的不足。
   燈二段距離震頂較遠，如在川中地區(qū)距震頂超過300m，威遠地區(qū)也大多超過150m，儲層接受震旦紀末期的風化淋溶作用比較困難。對于其溶蝕孔洞的成因，一些研究者傾向于認為燈二段頂部也發(fā)育有類似震頂?shù)谋┞秳兾g面，即震旦系燈影組遭受過桐灣運動兩幕的抬升剝蝕作用。這一認識在盆地周邊露頭已顯示了部分證據(jù)，在盆地內部由于缺乏取心資料，有待進一步驗證。
   總體來看，四川盆地震旦系作為中國最古老的碳酸鹽巖沉積儲層，由于其沉積厚度大、溶蝕作用相對發(fā)育，儲層累計厚度常超過100m，儲層物性可低至中等孔隙度，并且在盆地內部普遍發(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
   通過對震旦系儲層瀝青與烴源巖有機質中生物標志化合物的對比研究[4]，認為震旦系的油氣主要來自寒武系，同時也有部分震旦系自身的貢獻。四川盆地下寒武統(tǒng)泥質烴源巖是盆地內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，有機碳含量0.4%～4.2%，平均為1.24%，烴源巖有機質類型為腐泥型干酪根，生烴能力強，是優(yōu)質油系烴源層。目前盆地內烴源巖有機質成熟度較高，Ro值為2.0%～5.8%，均達到過成熟階段，以生成氣態(tài)烴為主。下寒武統(tǒng)的生氣強度變化在0～160×108m3/km2之間，以盆地西緣和盆地的中北部生氣強度相對較低，以盆地西南部的自貢-宜賓-瀘州一帶生氣強度相對較高，平均生氣強度在(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巖和碳酸鹽巖兩類。深色泥頁巖厚0～45m，以盆地中西部、北部和盆地東緣較厚，有機碳含量分布在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659m，有機碳分布范圍為0.05%～0.75%，平均為0.29%。和寒武系烴源巖類似，有機質類型為腐泥型干酪根，是優(yōu)質油系烴源層。目前盆地內烴源巖有機質成熟度較高，Ro值為2.2%～6.0%，均達到過成熟階段，以生成氣態(tài)烴為主。震旦系烴源巖強生氣區(qū)主要分布在盆地的西南部，其生氣強度一般在(10～18)×108m3/km2之間。其相關烴源巖(包括對成藏有貢獻的所有烴源巖)生烴強度的展布特征與震旦系生烴強度的展布特征基本一致，在瀘州-宜賓-自貢-成都一帶生氣強度相對較高，在自貢地區(qū)生氣強度最高達56×108m3/km2。單就烴源巖發(fā)育和生氣潛力評價來看，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造氣藏(如威遠氣藏)[6]，也有構造背景上的巖性圈閉氣藏(如資陽震旦系殘留氣藏)。在現(xiàn)有勘探程度和研究程度不高的情況下，勘探的主要對象還是相對容易發(fā)現(xiàn)的構造圈閉氣藏。在加里東期樂山-龍女寺古隆起軸部及兩翼分布著眾多的正向構造。比如已獲發(fā)現(xiàn)的威遠構造，震旦系圈閉面積達1229.35km2，閉合高度760m，為一巨型穹隆構造。磨溪和高石梯共圈面積達1015km2，河包場335km2，廣安170km2。根據(jù)最新連片構造解釋成果，大川中高石梯-廣安地區(qū)震旦系構造圈閉(面積大于10km2)共有14個，累計面積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域，和大川中地區(qū)相比，構造圈閉發(fā)育特征差別較大。川南、川東地區(qū)是以高陡構造發(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，仔細選擇具有優(yōu)異的生儲蓋組合的構造進行風險勘探，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”資源評價結果，四川盆地震旦系總資源量約為7080×108m3(表1)，已獲三級儲量840×108m3，資源發(fā)現(xiàn)率11.86%，尚有較大的勘探潛力。從區(qū)帶分析來看，位于樂山-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。其次是川南和川東
地區(qū)，資源量合計2079.2×108m3，目前尚無勘探發(fā)現(xiàn)，可作為盆地下古生界-震旦系的后備領域開展研究和準備。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，對其了解程度僅限于周邊少量露頭資料，對其含油氣地質條件知道甚少，無法對這一區(qū)帶作出客觀評價。
 
3.2 有利勘探區(qū)帶評價
    研究表明，震旦系沉積、儲層及油氣演化與富集均受地史時期構造運動的影響，主要包括桐灣期、加里東期、印支期、喜山期4期構造運動，其中又以加里東運動、喜山運動形成的古隆起、疊隆和現(xiàn)今構造意義最為深遠。通過油氣地質條件對比分析，認為四川盆地震旦系可劃分3個有利勘探區(qū)帶：古隆起核部巖溶風化殼勘探區(qū)帶，古隆起翼部構造圈閉有利勘探區(qū)帶，川東臺緣有利勘探區(qū)帶(圖3)。
 
3.2.1古隆起核部巖溶儲層有利勘探區(qū)帶
    古隆起核部巖溶儲層有利勘探區(qū)帶，指震旦系頂部暴露剝蝕窗及其周邊受古構造巖溶直接影響的區(qū)域，東起川中龍女寺構造東邊，西至樂山，南抵大足-內江一帶，北至遂寧，區(qū)塊面積約2.2×104km2。該區(qū)帶震旦系發(fā)育局限海臺內灘亞相，處于有利于風化期巖溶發(fā)育的巖溶斜坡帶，以巖溶為特征的裂縫-孔洞型儲層發(fā)育。燈影組在桐灣運動抬升剝蝕，以資陽地區(qū)剝蝕程度大，在川中等其他地區(qū)剝蝕程度相對較小。震頂風化殼為區(qū)域性儲集層，巖心見有不同規(guī)模大小的溶縫、溶孔、溶洞及洞穴，見各種類型的巖溶巖充填。古隆起西南部震旦系生烴強度大，一般在(15～30)×108m3/km2；該區(qū)屬于古今構造疊隆起區(qū)，是油氣運聚的指向區(qū)，有利于油氣富集；除古、今構造圈閉外，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)威遠氣田、資陽含氣區(qū)與高石梯-磨溪含氣區(qū)，探明儲量約400×108m3。這3個含氣區(qū)因構造圈閉演化史不同，其氣藏類型和主控因素也不同，根據(jù)構造演化及含氣性將震頂氣藏劃分為3種類型：威遠晚期褶皺背斜型氣藏、資陽殘余裂縫-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-磨溪龍女寺是當前較為現(xiàn)實的勘探區(qū)域。
3.2.2古隆起翼部構造圈閉有利勘探區(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，與震旦系有關的生烴強度西高東低，西部可達40×108m3/km2。位于加里東古隆起翼部，現(xiàn)今構造圈閉發(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的構造圈閉24個，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，對晚期裂解氣運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)震旦系儲層依然發(fā)育，上覆寒武系有大面積的灘體發(fā)育，雖然儲層的非均質性和含油氣性有待進一步評價，但依然值得探索。荷包場、螺觀山和西山構造可作為目前震旦系勘探首選目標。
3.2.3川東臺緣高能相帶有利勘探區(qū)帶
    川東臺緣高能相帶有利勘探區(qū)可勘探面積10000km2，儲層發(fā)育，主要為臺地邊緣灘云巖儲層，平均孔隙度3.5%左右，烴源條件較前兩個區(qū)塊差，生氣強度不足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。本區(qū)帶可列為四川盆地震旦系后備勘探領域，太和場構造是當前較為現(xiàn)實的勘探目標。
4 結論
    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。其相關烴源巖生烴強度在瀘州-宜賓-自貢-成都一帶相對較高，在自貢地區(qū)生氣強度最高達56×108m3/km2。震旦系燈影組具備形成大中型氣田的烴源條件。
   3) 四川盆地震旦系構造圈閉眾多。在大川中地區(qū)，由于地層相對平緩，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。通過油氣地質條件綜合分析，將四川盆地震旦系劃分出3個有利勘探區(qū)帶：古隆起核部巖溶風化殼勘探區(qū)帶、古隆起翼部構造圈閉有利勘探區(qū)帶和川東臺緣有利勘探區(qū)帶。
參考文獻
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(本文作者：洪海濤1 謝繼容1 吳國平2 劉鑫1 范毅1 夏茂龍1 1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院；2.中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦)