四川盆地基準井勘探歷程回顧及地質(zhì)效果分析

摘 要

摘要：20世紀50年代在四川盆地實施的基準井鉆探計劃甚為成功，取得了6項顯著成果：發(fā)現(xiàn)一個鹽水溫泉，發(fā)現(xiàn)中國第一個大氣田，發(fā)現(xiàn)中國最古老的產(chǎn)氣層，第一次取得盆地基底信息，發(fā)現(xiàn)并證
摘要：20世紀50年代在四川盆地實施的基準井鉆探計劃甚為成功，取得了6項顯著成果：發(fā)現(xiàn)一個鹽水溫泉，發(fā)現(xiàn)中國第一個大氣田，發(fā)現(xiàn)中國最古老的產(chǎn)氣層，第一次取得盆地基底信息，發(fā)現(xiàn)并證實了四川盆地內(nèi)的第一個大型古隆起(樂山-龍女寺古隆起)，成功鉆成當時中國最深的一口井。其地質(zhì)效果可以歸納為：①為20世紀60年代我國“開氣找油”的石油“大會戰(zhàn)”提供了戰(zhàn)場選擇的依據(jù)；②獲得四川盆地內(nèi)完整的地層剖面并在古生界發(fā)現(xiàn)4個產(chǎn)氣層(二疊系、奧陶系、寒武系和震旦系)，為其后尋找大氣田提供了方向；③獲得的四川盆地基底資料，為中國基礎地質(zhì)科學研究提供了重要的依據(jù)。結(jié)論認為：一個盆地勘探之初，有計劃地鉆一些基準井并與地震剖面聯(lián)系起來進行綜合解釋，是全面系統(tǒng)開展區(qū)域油氣勘探的一套有效方法；20世紀50年代在川中“地臺”實施的基準井計劃，是四川盆地油氣勘探戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的成功范例，為其后四川盆地近60年油氣勘探開發(fā)事業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。
關鍵詞：四川盆地；基準井；蓬基井；威基井；女基井；川中地臺；油氣勘探；地質(zhì)效果
1 實施基準井勘探計劃的由來
    四川自西漢時期發(fā)現(xiàn)與利用天然氣，至今已有2000多年的悠久歷史[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，到1949年底該盆地內(nèi)的古老氣田已累計采氣300×108m3[2]。新中國成立后的1949—1956年，四川盆地的油氣勘探工作主要集中在川西坳陷的海棠鋪構(gòu)造、厚壩構(gòu)造和龍泉山構(gòu)造(圖1)，當時主要基于前山帶找油氣理論和明顯的局部構(gòu)造和眾多的油氣苗布井，先后鉆井7口，未獲工業(yè)性油氣流。
    1955年9月原石油工業(yè)部康世恩部長率團赴原蘇聯(lián)考查。當時原蘇聯(lián)年產(chǎn)原油5600×104t，他們從烏拉爾的山前坳陷開始勘探，向西到俄羅斯地臺邊緣斜坡上發(fā)現(xiàn)第二巴庫的杜依瑪茲和羅馬什金兩個大型油田而獲得成功，因而上地臺找油成為其寶貴經(jīng)驗。當康世恩部長展開中國地質(zhì)圖向原蘇聯(lián)米爾欽科院士咨詢時，后者指出：“川中地臺加上陜甘寧盆地30多萬平方公里，這些地方是不是你們中國的?為什么不到那里去找油?”。原蘇聯(lián)的成功范例和院士的話語堅定了中國同行上川中找油的決心[3]，同時還學到了在勘探上采取區(qū)域大剖面和鉆基準井的方法——利用多種手段進行全面系統(tǒng)的區(qū)域勘探。
    在1956年1月的全國石油勘探會議上，康世恩部長指出：“四川不應只研究山前盆地，應加強地臺區(qū)，引進基準井了解剖面和含油氣情況，應鉆至基巖；從龍門山地槽區(qū)到地臺區(qū)的剖面上，選幾個構(gòu)造打幾口基準井，這是最重要的任務；蓬萊鎮(zhèn)構(gòu)造可以先開鉆，先打一口看看；為了解二疊系、石炭系、泥盆系的情況，可考慮在威遠構(gòu)造上或其他埋藏較淺的構(gòu)造上先打一口基準井”[4]。與會代表據(jù)此做出決議：在四川盆地蓬萊鎮(zhèn)構(gòu)造上定了蓬基井、在威遠構(gòu)造上定了威基井，這就是鉆探兩口基準井的由來；與此同時在川中“地臺”上的南充構(gòu)造、龍女寺構(gòu)造和蓬萊鎮(zhèn)構(gòu)造上也安排了探井。此舉對以后發(fā)現(xiàn)川中油田起到了重要作用，從此盆地油氣勘探在地區(qū)上實現(xiàn)了戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移、在勘探方法上向前邁進了一大步。
    20世紀60年代，原石油工業(yè)部從羅馬尼亞購買了兩部7000m鉆機，其中一部就投放在四川。為完成井位選擇和地質(zhì)設計的任務，當時在四川石油管理局地質(zhì)研究所工作的筆者按原蘇聯(lián)的技術規(guī)范要求，編寫出《川中龍女寺構(gòu)造基準井設計(地質(zhì)部分)》。該設計把井位選在龍女寺構(gòu)造，不僅因為它是“川中地塊”上面積最大的局部構(gòu)造，而且其出露地層也相對較老(中侏羅統(tǒng)沙溪廟組)，在區(qū)域構(gòu)造位置上是四川盆地“明三塊”中最易鉆達基底的地區(qū)。設計的鉆井目的：取得川中地區(qū)下三疊統(tǒng)至震旦系完整地層剖面，查明二疊系至震旦系含油氣情況，為勘探川中地區(qū)古生界油氣指出方向。
2 三口基準井的鉆探歷程
2.1 蓬基井
    該井位于四川盆地川中蓬萊鎮(zhèn)構(gòu)造，1956年3月9日開鉆，1958年1月18日鉆至香溪群(上三疊統(tǒng)須家河組)出大水停鉆，井深3201.16m，日產(chǎn)水數(shù)百立方米，持續(xù)數(shù)年，從1959年投產(chǎn)至2009年12月該井共采鹽水768×104m3，同時該井累計產(chǎn)天然氣也達1.7×108m3。用該井生產(chǎn)的鹽水溫泉開辟的“中國死海”景區(qū)，現(xiàn)已成為四川省遂寧市大英縣政府旅游景點，成為了結(jié)合現(xiàn)代水上運動、休閑、度假、保健等要素的水文化旅游度假勝地。
2.2 威基井
    1956年5月部署威基井，鉆探目的：“為取得四川盆地古生界及元古界含油氣資料及基底起伏情況，從而對四川盆地含油氣遠景進行評估，指出勘探方向”。該井位于威遠構(gòu)造頂部威1井附近的曹家壩高點，1958年鉆至中寒武統(tǒng)洪椿坪組(井深2438.6m)，因鉆機超負荷運轉(zhuǎn)而停鉆。
    1964年5月再次上鉆加深威基井，只不過是為了完成設計任務，但在此過程中也發(fā)生了一段插曲：即1963年冬，原石油工業(yè)部在大慶召開全國石油勘探會議，“要求全國各局代表團回去后，按兩論起家的思想，比照大慶油田提出1～2個有重大發(fā)現(xiàn)的地區(qū)(意即要找大油氣田)”。筆者等為此撰寫了《在四川盆地尋找油氣田有重大發(fā)現(xiàn)地區(qū)的建議》的報告，提出威遠構(gòu)造、川西地區(qū)和川東梁平地區(qū)為取得重大發(fā)現(xiàn)的3個有利地區(qū)，其中特別是威遠構(gòu)造從有利、不利條件進行分析，其成藏條件利大于弊，因而把威遠構(gòu)造選為可能有重大發(fā)現(xiàn)地區(qū)之一，并建議對該構(gòu)造加強勘探。
   1964年10月威基井鉆至2859.39m發(fā)生井漏，在井深2852.7～2859.39m震旦系頂部漏失鉆井液44m3?，F(xiàn)場測試獲日產(chǎn)氣14.46×104m3、日產(chǎn)水373.3m3，從而揭開了發(fā)現(xiàn)威遠大氣田的序幕。威遠氣田后經(jīng)大量鉆探證實，其天然氣地質(zhì)儲量為400×104m3，不僅是當時國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一個大氣田，而且也是中國擁有最古老產(chǎn)層(震旦系)的氣田，對四川盆地天然氣儲量和產(chǎn)量上臺階均具有重要意義。由此也進一步證明了威遠構(gòu)造是有重大發(fā)現(xiàn)地區(qū)的論斷。
2.3 女基井
   1971年8月10日開鉆女基井，鉆至上三疊統(tǒng)香溪群香四段和香二段砂巖發(fā)現(xiàn)氣層，有氣侵和井噴顯示。其后鉆至下二疊統(tǒng)(4401.5～4408.2m)發(fā)現(xiàn)孔隙度較好的砂糖狀白云巖。1974年1月中途測試，日產(chǎn)氣4.68×104m3。1976年在井深5974m進入基巖層，完鉆井深為6011m；后在奧陶系和寒武系見氣顯示；在震旦系燈影組燈四段(井深5206.0～5248.0m)試氣，日產(chǎn)天然氣1.85×104m3。當時它是中國第一口深井，并新發(fā)現(xiàn)二疊系、奧陶系、寒武系和震旦系等4個產(chǎn)氣層，為研究川中地區(qū)深部含油氣條件提供了重要資料。女基井完鉆后，國務院授予承鉆的7001鉆井隊為“勇攀高峰鉆井隊”，原石油工業(yè)部為了慶賀鉆井成功，1976年還在四川遂寧召開了共計6000人參加的慶功大會。
3 基準井鉆探的地質(zhì)效果
3.1 蓬基井
   該井雖未鉆探成功，但發(fā)現(xiàn)在香溪群大量產(chǎn)水，累計產(chǎn)水量達數(shù)百萬立方米，這在川中地區(qū)低孔隙度、低滲透率儲層中，可以說是一個奇跡。及時研究和不斷追蹤蓬基井高產(chǎn)水量的地質(zhì)規(guī)律，有助于尋找香溪群高孔滲儲層，有利于推進現(xiàn)今川中地區(qū)香溪群大氣田的勘探開發(fā)。
   蓬基井所產(chǎn)大量鹽水被用作溫泉景點用水，取得較大的社會經(jīng)濟效益，落實了“有油要油，沒油要氣；沒有油氣也要水”的地質(zhì)資源觀，充分利用地下資源為社會服務，一樣可以獲得社會、經(jīng)濟效益。這對“石油人”的勘探工作有很大的啟發(fā)作用。
3.2 威基井
    1) 發(fā)現(xiàn)四川盆地威遠地區(qū)缺失泥盆系和石炭系，為以后證實樂山-龍女寺古隆起提供了依據(jù)。
    2) 發(fā)現(xiàn)上元古界震旦系燈影組為溶蝕性孔洞性儲層，它是中國最老的產(chǎn)氣層，其與燈影組沉積末期的桐灣運動隆升侵蝕有關，成為以后區(qū)域上油氣勘探追蹤的目的層。
    3) 1964年威基井產(chǎn)氣后，為原石油工業(yè)部1965年貫徹中央提出的“開氣找油”大會戰(zhàn)提供了戰(zhàn)場選擇。先后鉆井數(shù)十口，獲天然氣地質(zhì)儲量400×108m3，成為當時國內(nèi)最大的氣田。其后又區(qū)域展開，在盆地邊緣的川北廣元一旺蒼到陜西寧強地區(qū)以及鄂西渝東地區(qū)鉆探7口震旦系井，除在田壩構(gòu)造下寒武統(tǒng)見到極少量油流外(撈獲30L)，其余井全部落空。
    4) 20世紀70年代后又在四川盆地內(nèi)部的樂山-龍女寺古隆起下斜坡及近盆地邊緣的坳陷帶鉆探的大窩頂(窩深1井)、天宮堂(宮深1井)、盤龍場(盤1井)、自流井(自深1井)、老龍壩(老龍1井)和周公山(周公1井)等構(gòu)造均見水；同期在樂山-龍女寺構(gòu)造頂部及上斜坡資陽地區(qū)的鉆探也未發(fā)現(xiàn)有工業(yè)性天然氣儲量。近來在高石梯-磨溪構(gòu)造帶中[5]所鉆的探井獲高產(chǎn)氣流，顯示出自威基井1964年出氣后，經(jīng)過長期的研究和勘探，四川盆地震旦系尚有很大的天然氣勘探潛力。
3.3 女基井
    1) 由于井位選擇和設計施工恰當，該井順利完鉆，取得四川盆地從侏羅系至盆地基巖的完整地層剖面，并發(fā)現(xiàn)二疊系、奧陶系、寒武系和震旦系4個產(chǎn)氣層，為勘探四川盆地古生界和上元古界氣層提供了依據(jù)。
    2) 證實樂山-龍女寺古隆起向川中地區(qū)延伸，為在古隆起找氣提供了方向。“遠在1947年，英伊石油公司總地質(zhì)師M.W.Strong在其《四川石油地質(zhì)報告》中就指出，在烏拉爾時代，那里好像有一個橫貫盆地的隆起，可見二疊紀海相沉積在雅安、峨眉、大渡河上覆在奧陶紀地層之上”[4]，只是他的論述當時并未引起人們的注意。1964年威基井鉆探揭示：二疊系與志留系接觸，缺失泥盆-石炭系。1965年原四川石油局地調(diào)處作威遠至仁壽地震剖面解釋時發(fā)現(xiàn)威遠構(gòu)造在向西抬升的古侵蝕斜坡上，并繪出威遠地區(qū)古地質(zhì)圖。1970—1972年西南地質(zhì)綜合大隊利用地震和鉆井資料編寫出《川西南地區(qū)加里東古隆起小結(jié)》，認為古隆起頂部在蘆山、夾江、樂山、井研等地，剝蝕了志留-奧陶紀地層，向北東方向延伸，存在雅安、樂山、龍女寺等3個高點，面積為6×104km2，并將其命名為樂山龍女寺古隆起[4]。1976年完鉆的女基井進一步證實了該古隆起的存在，為川中地區(qū)下古生界找氣開辟了廣闊的領域。
    3) 獲得了四川盆地基底巖層的年齡和性質(zhì)資料，為中國大地構(gòu)造演化研究提供了重要的依據(jù)。女基井雖于1976年完鉆，也鉆至基底巖石，但未取樣作基底巖石年齡和性質(zhì)的研究。后來，筆者與成都理工大學劉樹根教授等在承擔國家“六五”攻關課題期間，在原四川石油管理局川西南礦區(qū)和川中礦區(qū)的支持下，終于獲取了女基井和威28井基巖的年齡資料及其所代表的地質(zhì)信息，被認為是“從老鼠口中奪回可貴的地質(zhì)資料”。女基井從井深5963～6010m共選取7個巖屑樣品進行分析，薄片鑒定為流紋英安巖，稀土元素分析結(jié)果表明其代表島弧區(qū)的火山巖，可與川西南區(qū)地面出露的蘇雄組對應，測得Rb-Sr全巖等時年齡為距今701.50Ma。威28井從井深3 640～3730m共選取7個巖樣分析，定名為花崗巖或花崗閃長巖，屬造山帶和島弧區(qū)的火山巖，Rb-Sr法全巖等時年齡為距今740.99Ma，屬澄江期的產(chǎn)物[6]。女基井和威28井這兩口井的基巖資料雖已公布30多年，但目前尚無新發(fā)現(xiàn)的資料來補充和完善。過去有些地學研究者從大地構(gòu)造的角度，稱川中地區(qū)為“川中地塊”，還有的研究揚子準地臺的演化，又把川中地區(qū)稱為“川中古陸核”[7]，但作者依據(jù)女基井和威28井的同位素年齡分析的結(jié)果——其距今只有701.5～740.99Ma，認為川中地區(qū)應為新元古代南沱組的產(chǎn)物，而非太古代古陸核的產(chǎn)物。再從基底巖石產(chǎn)生的構(gòu)造背景分析，二者均為島弧區(qū)的火山巖，結(jié)合四川盆地航磁資料和盆地周邊出露巖石學資料，筆者解釋川中地區(qū)為“古弧核”，并認為揚子古板塊基底為“兩弧夾一盆”的構(gòu)造格局[6]，“古弧核”的觀點也得到朱夏先生臨終前報告的認同[8]。
    4) 龍女寺基準井在工程上克服了許多技術難題，因此才奪得全國第一口超深井鉆井成功的紀錄，同時也為國內(nèi)鉆超深井積累了經(jīng)驗、培養(yǎng)了人才。
4 結(jié)束語
    1956年起在四川盆地實施的基準井勘探計劃，取得了很大的成效。蓬基井發(fā)現(xiàn)一個鹽水溫泉，造福社會，有利于人民健康。威基井發(fā)現(xiàn)國內(nèi)第一個大氣田和最古老的燈影組產(chǎn)氣層，后者成為四川盆地區(qū)域性產(chǎn)氣層，現(xiàn)正成為四川盆地天然氣儲量增長的有利層位。女基井取得四川盆地從侏羅系至震旦系和基巖的完整地質(zhì)剖面，并在古生界發(fā)現(xiàn)4個產(chǎn)氣層，為以后遠景勘探提供了重要線索；證實樂山 龍女寺古隆起向川中地區(qū)延伸，為其后尋找大氣田提供了方向[9～10]；獲得的盆地基巖信息為研究中國大地構(gòu)造提供了寶貴的資料。
    撫今思昔，教益良多，一個盆地開始勘探階段，有計劃地鉆一些基準井并與地震剖面聯(lián)系進行綜合解釋，是一種全面系統(tǒng)區(qū)域勘探的有效方法，20世紀50年代四川盆地上川中地臺實施基準井勘探方案，應是一個很好的范例。
    成文中，得到了同行王宓君、冉隆輝的鼓勵和支持并提出許多寶貴意見，在此致謝!
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(本文作者：羅志立1 孫瑋1 代寒松2 王睿婧1 1.成都理工大學；2.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院)