四川盆地侏羅系油氣成藏條件及勘探潛力

摘 要

摘要：四川盆地侏羅系已發(fā)現(xiàn)以盆地中部(簡(jiǎn)稱川中)為主體的多個(gè)石油富集構(gòu)造。對(duì)四川盆地侏羅系油氣成藏條件進(jìn)行了分析，認(rèn)為：①烴源巖條件好，資源量豐富；②儲(chǔ)層物性差，但大面積分布
摘要：四川盆地侏羅系已發(fā)現(xiàn)以盆地中部(簡(jiǎn)稱川中)為主體的多個(gè)石油富集構(gòu)造。對(duì)四川盆地侏羅系油氣成藏條件進(jìn)行了分析，認(rèn)為：①烴源巖條件好，資源量豐富；②儲(chǔ)層物性差，但大面積分布，儲(chǔ)蓋組合優(yōu)越；③圈閉類型多樣。通過(guò)開(kāi)展成藏模式研究，指出了有利勘探區(qū)域：①川中平緩構(gòu)造區(qū)油藏分布不受構(gòu)造控制，高能介屑灘、砂體疊加區(qū)及裂縫發(fā)育帶是石油富集的主控因素，具備大面積低滲透油藏疊加連片分布的特征；②川東褶皺帶向斜區(qū)侏羅系地層保存完整，成藏條件與川中基本相似，具有良好的勘探潛力；③龍門山、大巴山?jīng)_斷帶前緣可能發(fā)現(xiàn)多種類型的油藏或油氣藏。建議開(kāi)展老油田的挖潛工作，同時(shí)加大對(duì)川中北部及川東向斜區(qū)的勘探，尋找原油持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的接替區(qū)域。
關(guān)鍵詞：四川盆地；侏羅紀(jì)；油氣藏形成；條件；烴源巖；生儲(chǔ)蓋組合；圈閉；勘探潛力
    四川盆地雖以產(chǎn)氣為主，但至今仍在盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)了柘壩場(chǎng)、金華鎮(zhèn)、秋林、中臺(tái)山、石龍場(chǎng)、八角場(chǎng)、公山廟、充西-蓮池、桂花、一立場(chǎng)、稅家槽、鮮渡河等油田(圖1)。在四川盆地中部(川中)侏羅系中自下而上發(fā)現(xiàn)了珍珠沖段、東岳廟段、大安寨段、涼高山組、沙溪廟組5個(gè)含油層段，其中大安寨段、涼高山組和沙溪廟組為主力產(chǎn)油層。川西南部和中部在侏羅系地層中發(fā)現(xiàn)了新場(chǎng)、洛帶、平落壩、大興西等氣田，川西北部侏羅系露頭發(fā)現(xiàn)了油砂巖[1]。1950～1960年間在江油海棠鋪構(gòu)造所鉆井至今井口仍有少量原油產(chǎn)出。川東地區(qū)在侏羅系鉆井中也頻見(jiàn)油氣顯示，新5井日產(chǎn)原油36t[2]。川東北渡口河、五寶場(chǎng)地區(qū)于侏羅系上沙溪廟組亦發(fā)現(xiàn)氣藏并投入開(kāi)發(fā)。為此，研究了四川盆地侏羅系的油氣成藏條件。
1 成藏條件分析及成藏模式探討
1.1 成藏條件分析
1.1.1烴源巖條件好，資源量豐富
    晚印支運(yùn)動(dòng)后，四川盆地由晚三疊世前陸盆地向陸內(nèi)坳陷盆地轉(zhuǎn)化，侏羅系主要為沖積扇 湖泊相沉積體系。烴源巖主要分布在下侏羅統(tǒng)大安寨段及涼高山組(川西北部地區(qū)稱為千佛崖組)，部分位于東岳廟段和珍珠沖段(主要分布在川中北部地區(qū))。中侏羅統(tǒng)下沙溪廟組上部的“葉肢介頁(yè)巖”以及川西地區(qū)上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組發(fā)育的“景福院頁(yè)巖”、“倉(cāng)山頁(yè)巖”可能也具有一定的生烴能力。
    大安寨段在川中地區(qū)為介殼灰?guī)r與黑色泥頁(yè)巖不等厚互層沉積，湖盆沉降中心分布于平昌-儀隴-達(dá)縣一帶，烴源巖厚度為30～65m；涼高山組烴源巖主要分布于涼高山組上段(以下簡(jiǎn)稱涼上段)，涼下段則為紫紅色泥巖夾粉砂巖或石英細(xì)砂巖沉積，其生烴主中心則向東遷移至達(dá)州-萬(wàn)縣一帶[3]，次中心位于儀隴-巴中-平昌一帶[4]。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，涼上段黑色頁(yè)巖厚度為30～85m。兩套泥質(zhì)烴源巖有機(jī)碳豐度一般都大于1.0%，最高可達(dá)2.0%；碳酸鹽巖烴源巖有機(jī)碳平均豐度為0.34%。
經(jīng)成熟度分析，除靠近大巴山前緣附近侏羅系烴源巖鏡質(zhì)體反射率(Ro)為1.5%～2.0%外，川中大部分地區(qū)Ro為0.7%～1.12%，目前處于成油高峰期。干酪根碳同位素分析結(jié)果表明，δ13C為-23.61‰～-32.81‰，一般為-26‰左右，泥巖干酪根腐泥組分含量分布為47%～79%，烴源巖類型主要為偏腐泥混合型[5]。說(shuō)明有機(jī)質(zhì)類型好、豐度高，具有成油的良好物質(zhì)基礎(chǔ)。
 
   據(jù)全國(guó)第二次油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果，大安寨段及涼高山組石油資源量達(dá)11.36×108t，而目前石油探明儲(chǔ)量?jī)H8000×104t，且集中在川中西部大安寨段，未發(fā)現(xiàn)的資源量巨大。
1.1.2儲(chǔ)層物性差，但大面積分布，儲(chǔ)蓋組合優(yōu)越
   川中地區(qū)侏羅系儲(chǔ)層多層段分布，珍珠沖段砂巖、東岳廟段石灰?guī)r、大安寨段石灰?guī)r、涼高山組砂巖及沙溪廟組砂巖構(gòu)成了重要的產(chǎn)油層。沙溪廟組、蓬萊鎮(zhèn)組是川西南部侏羅系主要?dú)鈱樱淮|北地區(qū)目前主要在上沙溪廟組獲得氣藏。
   大量資料分析結(jié)果表明，川中地區(qū)無(wú)論是碎屑巖或碳酸鹽巖均表現(xiàn)為低孔低滲、特低滲甚至致密的特點(diǎn)。川中大安寨段石灰?guī)r基質(zhì)孔隙度一般小于2%，平均為0.08%；涼高山組砂巖孔隙度一般為2%～3%；沙溪廟組孔隙度為1.01%～5.6%，平均為3.63%[6]。
    川西地區(qū)侏羅系物性變化大，平均孔隙度為0.87%～12.43%，滲透率為1×10-7～1×10-2μm2[7]。從層系上來(lái)看，除上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組孔隙度、滲透率較高(孔隙度平均大于10%，基質(zhì)滲透率可達(dá)10×10-2μm2)為近似常規(guī)儲(chǔ)層外，沙溪廟組幾乎都是低孔隙度特低滲透率致密儲(chǔ)層。川西北部厚壩沙溪廟組油砂巖孔隙度為9.56%～22.72%，平均值為17.89%，具有比其他地區(qū)高的孔隙度[8]。
    盡管儲(chǔ)層物性差、變化大，但石灰?guī)r巖體及砂體累計(jì)厚度大、分布廣。川中大安寨段介殼灰?guī)r平均厚度為0.5～5m，累計(jì)厚度10～30m，向?yàn)I湖區(qū)厚度有增加趨勢(shì)(如中臺(tái)山地區(qū)介殼灰?guī)r累計(jì)厚度可達(dá)到40m，單層最大厚度達(dá)20m)，介殼灰?guī)r隨岸線方向呈環(huán)帶連片分布；涼高山沉積期(注：有部分學(xué)者將之與川北地區(qū)千佛崖組對(duì)應(yīng)[91)在湖盆西部、東北部發(fā)育河流-三角洲沉積，在川中地區(qū)為濱淺湖環(huán)境，發(fā)育濱淺湖砂灘、砂壩。砂體廣泛分布，據(jù)統(tǒng)計(jì)砂體單層厚度為1～5m，累計(jì)厚度也可達(dá)30m；沙溪廟組沉積期自川西、川北向川中地區(qū)為河流-三角洲-濱淺湖沉積，砂體類型多樣。在川西地區(qū)河道砂體縱向疊加厚度介于100～300m[10]，到川中地區(qū)不同時(shí)期三角洲前緣-濱淺湖砂壩亦可疊加連片分布，據(jù)公山廟區(qū)塊的統(tǒng)計(jì)，沙一段砂體累計(jì)厚度為70～140m[11～12]。川西孝泉地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組中上部含氣組合為三角洲相沉積，在一個(gè)含氣組合中，疊置的砂體厚度超過(guò)30m[13]。
侏羅系具備良好的儲(chǔ)蓋組合，川中地區(qū)大安寨段黑色頁(yè)巖既是生油層又是蓋層和隔層，介殼灰?guī)r既是生油層又是儲(chǔ)油層，二者在縱向上間互存在，構(gòu)成連續(xù)型生儲(chǔ)蓋組合(圖2)，涼高山組亦具備該特點(diǎn)。
 
    而對(duì)于沙溪廟組及其以上地層來(lái)說(shuō)，地層本身不具備生烴條件，其烴源來(lái)自下伏侏羅系或須家河組，構(gòu)成非連續(xù)型生儲(chǔ)蓋組合，其直接蓋層為與砂巖間互分布的紫紅色泥巖。在川西北部地區(qū)遂寧組厚200～300m的泥巖可作為下伏儲(chǔ)油氣層的區(qū)域蓋層，川西南部灌口組沉積的一套厚100～300m的膏鹽巖層對(duì)下伏侏羅系儲(chǔ)層的氣藏可形成良好的封蓋。
1.1.3圈閉類型多樣
    川西坳陷地區(qū)侏羅系氣藏受燕山中晚期構(gòu)造制約，加之又疊加喜山運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈改造以及地層、巖性、成巖作用等一系列因素的影響，氣藏類型多樣。按圈閉成因，包括構(gòu)造圈閉(含裂縫型圈閉)、構(gòu)造-巖性圈閉[14]。近期在洛帶、馬中等地也發(fā)現(xiàn)不受構(gòu)造控制的巖性氣藏。大量研究表明，有利的沉積成巖相帶及儲(chǔ)滲體構(gòu)成了油氣富集的基本單元。
    川西南部地區(qū)斷裂發(fā)育，除部分?jǐn)嗔褦嘀恋乇?，造成侏羅系保存條件被破壞外，大部分地區(qū)斷層對(duì)油氣藏都起到了建設(shè)性作用，成為氣源斷層，與斷裂有關(guān)的裂縫又改善了儲(chǔ)層的滲透性。平落壩、白馬廟地區(qū)的高產(chǎn)井均分布在斷層、裂縫帶內(nèi)。川西北部地區(qū)侏羅系可能存在自生自儲(chǔ)油藏及次生油氣藏。據(jù)研究，江油市厚壩鎮(zhèn)沙溪廟組殘余油藏稠油與自流井組大安寨段介殼灰?guī)r生成的烴類化合物具較好的親緣關(guān)系(蔡開(kāi)平，1999)，在老關(guān)廟關(guān)8井沙溪廟組河道砂巖中獲得的油氣推測(cè)為大安寨段自生油氣沿?cái)嗔堰\(yùn)移至沙溪廟組形成的次生油氣藏(張聞林，2007)。因此，在川西北部侏羅系地層中可能存在巖性圈閉。
    川中低緩構(gòu)造帶侏羅系油藏受構(gòu)造、巖性復(fù)合控制，形成大安寨段與涼高山組自生自儲(chǔ)的原生油藏，沙溪廟組底下生上儲(chǔ)的原生油藏，沙溪廟組一段中、上部的次生油藏，油層分布不受構(gòu)造控制。濱淺湖高能生屑灘、三角洲前緣砂體、濱淺湖砂壩疊加區(qū)，構(gòu)造軸部、扭曲和變異部位裂縫發(fā)育帶是油氣相對(duì)富集的區(qū)塊。在構(gòu)造翼部，甚至向斜區(qū)均有高產(chǎn)油井分布，除川中西部個(gè)別井產(chǎn)少量水外，其余的幾乎都未見(jiàn)油水邊界。
    川東及川南地區(qū)侏羅系除在背斜區(qū)遭受嚴(yán)重剝蝕外，在廣大向斜區(qū)和低緩潛伏背斜仍有分布，沉積相與川中地區(qū)基本相似，為三角洲-濱淺湖沉積，有利儲(chǔ)集體與裂縫搭配也可構(gòu)成有效的圈閉。
    總之，除在龍門山?jīng)_斷帶、大巴山?jīng)_斷帶及華鎣山?jīng)_斷帶上升盤中生代和古生代地層遭到強(qiáng)烈剝蝕不具備封蓋和保存條件，逆沖大斷裂下降盤侏羅系地層上傾方向與具壓性特點(diǎn)的斷裂相接，可構(gòu)成構(gòu)造-巖性圈閉以外，盆內(nèi)大部分地區(qū)都主要以巖性圈閉、構(gòu)造(裂縫)-巖性圈閉為主(圖3)。油氣橫向運(yùn)移受到制約，斷裂及其伴生裂縫成為油氣就近運(yùn)移、就近捕獲的重要通道或載體，裂縫有利于油氣的富集。
1.2 成藏模式探討
    對(duì)川西地區(qū)侏羅系氣藏成藏模式，前人研究較多(張聞林、蔡開(kāi)平、楊克明等)，筆者不再贅述，而對(duì)川西北部侏羅系油藏的認(rèn)識(shí)仍有待進(jìn)一步做工作。
    川中地區(qū)侏羅系油藏形成主要受油源區(qū)、斷裂或裂縫及儲(chǔ)集體三要素控制。儲(chǔ)集體是基礎(chǔ)，斷裂或裂縫是橋梁。大安寨段及涼高山組生油層生成的油就近運(yùn)移形成自生自儲(chǔ)型油藏。介殼灘或砂體發(fā)育的三角洲前緣、濱淺湖亞相分布帶與構(gòu)造裂縫發(fā)育帶疊加區(qū)是油氣富集區(qū)。涼高山組頁(yè)巖生成的油可直接向覆于其上的沙溪廟底部砂巖排烴而形成“下生上儲(chǔ)”式油藏。涼高山組或大安寨段生成的原油沿?cái)嗔鸭鞍樯牧芽p帶繼續(xù)上移至沙溪廟組底以上的河道砂體或?yàn)I淺湖灘壩而形成次生油藏。成藏模式如圖4所示。
 
2 侏羅系有利勘探區(qū)
   1) 川盆地侏羅系原油勘探目前主要集中在川中西部及西北部，層位集中在大安寨段、涼高山組及沙溪廟組一段。但鄰區(qū)的油砂、鉆井等信息則充分反映了侏羅系原油勘探大有可為。
    侏羅系大安寨期、涼高山期湖盆中心位于川北儀隴-達(dá)州一帶。河流三角洲砂體、濱淺湖灘壩以及生屑灘圍繞淺湖-半深湖相分布。盡管儲(chǔ)層具低孔隙度、低滲透率-特低滲透率特征，但可疊加大面積連片分布，是油氣勘探重點(diǎn)單元。目前主要勘探開(kāi)發(fā)集中在生烴凹陷西緣的川中西部地區(qū)的背斜構(gòu)造上，對(duì)該地區(qū)向斜區(qū)及背斜翼部鉆探投入較少。而對(duì)位于生烴中心北緣及東緣的川中東北部及川東向斜地區(qū)侏羅系勘探認(rèn)識(shí)更是不足。川東地區(qū)沉積條件與川中基本相似，油氣顯示非?；钴S。例如，拔向1井于井深2350～2365m的大安寨段測(cè)試日產(chǎn)氣2.77×104m3、產(chǎn)少量原油；洋渡1井于沙溪廟組測(cè)試日產(chǎn)氣1.83×104m3，日產(chǎn)油1.16m3；20世紀(jì)70年代前，在鄂西建南背斜鉆的井于涼高山組口口見(jiàn)油，建6、11、8井分別撈獲原油5L、24L及117.5L。川中北部近年在LG、元壩地區(qū)侏羅系珍珠沖段、大安寨段、涼高山組及沙溪廟組已獲得工業(yè)油氣流。因此，川中北部-川東地區(qū)有望成為侏羅系石油勘探的接替區(qū)域。
    據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，川西坳陷北部龍門山推覆構(gòu)造帶在侏羅系地層露頭中有多處油苗，厚壩侏羅系中還發(fā)現(xiàn)有油砂巖，加上20世紀(jì)50～60年代，在江油海棠鋪所鉆的井有原油產(chǎn)出等信息。這些都反映出川北地區(qū)侏羅系油藏勘探不可忽視。盡管有學(xué)者認(rèn)為侏羅系油砂的油來(lái)自寒武系[15]，但也有學(xué)者推測(cè)在老關(guān)廟-魏城一帶因毗鄰生烴中心可能形成自生自儲(chǔ)油氣藏[8]。柘壩場(chǎng)侏羅系油氣藏的發(fā)現(xiàn)也證實(shí)川西北部具有勘探價(jià)值。
    大巴山前緣構(gòu)造帶的向斜區(qū)仍保留了部分上沙溪廟組及其以下地層，上沙溪廟組主要為曲流河及曲流河三角洲沉積。已發(fā)現(xiàn)的渡口河、五寶場(chǎng)地區(qū)沙溪廟組氣田主要產(chǎn)層位于上沙溪廟組下部三角洲前緣分流河道及河口壩疊加砂體中[16]。儲(chǔ)層物性差，孔隙度平均小于4%，滲透率小于0.01×10-3μm2，屬于特低滲-致密儲(chǔ)層。研究表明氣源來(lái)自下伏須家河組及下侏羅統(tǒng)陸相生烴巖系[17]，氣藏圈閉類型為構(gòu)造 巖性圈閉。因此，在大巴山前緣高陡背斜帶間的向斜地區(qū)及潛伏構(gòu)造區(qū)若裂縫與儲(chǔ)集體有效搭配可能獲得自生自儲(chǔ)油藏及沙溪廟組次生氣藏。
    川南的向斜區(qū)含油明顯，官渡構(gòu)造在侏羅系單井最高日產(chǎn)原油達(dá)30t，充分說(shuō)明這一區(qū)域的勘探潛力。
3 結(jié)論
    1) 四川盆地侏羅系烴源巖豐富，有機(jī)質(zhì)類型好，川中地區(qū)目前正處于生油的高峰期，侏羅系油氣藏勘探具備物質(zhì)基礎(chǔ)。
    2) 川中北部資源豐富，儲(chǔ)集相帶有利，是川中石油勘探的接替區(qū)域；川東地區(qū)及川南的向斜單元侏羅系保存完整，油氣顯示活躍，有較好的勘探潛力，是石油勘探的準(zhǔn)備區(qū)塊。龍門山北段、大巴山、華鎣山逆沖斷裂帶下降盤侏羅系地層保存完好，也發(fā)現(xiàn)了侏羅系次生或原生油藏、氣藏，是四川盆地油氣勘探的突破領(lǐng)域。
    3) 建議開(kāi)展川中老油區(qū)的精細(xì)刻畫(huà)，對(duì)向斜、斜坡區(qū)增加勘探力度；加大川北-川東地區(qū)向斜區(qū)侏羅系油氣藏勘探投入，深化對(duì)油氣藏富集規(guī)律的認(rèn)識(shí)。
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(本文作者：蔣裕強(qiáng)1 漆麟1 鄧海波2 王毓俊3 蔣嬋1 羅明生1 1.西南石油大學(xué)；2.中國(guó)石油西南油氣田公司川中油氣礦；3.中國(guó)海油勘探開(kāi)發(fā)研究院)