川东北元坝地区致密砂岩油气地质特征

印 峰，盘昌林，杜红权

(1.中石化勘探南方分公司，四川 成都 610041;2.同济大学，上海 200092)

川东北元坝地区致密砂岩油气地质特征

印 峰1，2，盘昌林1，杜红权1

(1.中石化勘探南方分公司，四川 成都 610041;2.同济大学，上海 200092)

随着川东北油气勘探的迅速发展，中浅层油气藏逐渐成为油气增储上产的重要接替阵地之一。根据钻探成果以及化验资料分析，川东北元坝地区中浅层油气藏具有低孔、低渗的特点，且横向展布范围大，有效储集层受岩性和物性的控制。同时利用测井资料和地震解释成果对该区油气藏成藏机理进一步分析，表明元坝地区中浅层油气藏为致密砂岩油气藏及其多次运移的结果，渗透率级差、孔隙连通性决定着该类型油气藏的富集规律。元坝地区致密砂岩油气藏的发现对于进一步扩大川东北油气勘探的胜利成果和建立川东北油气资源的接替阵地有着十分重要的意义。

元坝气田;致密砂岩;成藏机理;油气地质

引 言

普光气田的发现奠定了“川气东送”工程的资源基础，如何扩大川东北油气勘探的胜利成果，建立川东北油气资源的接替阵地，是川东北油气勘探亟待解决的问题。元坝隶属于川东北地区，地跨巴中市、苍溪县、通江县和南江县等行政区域。该地区位于四川盆地东北部及其周缘，主要经历了海相碳酸盐岩和陆相碎屑岩沉积阶段，形成了巨厚的沉积盖层。由于元坝地区经历了多期次的构造改造，由此增大了该区中浅层油气勘探的难度和复杂性，尤其是一些油气地质问题尚未解决，油气分布规律尚未明了。

1 元坝致密砂岩油气藏的特征

1.1 油气藏的基本特征

钻探成果显示，元坝地区致密砂岩油气藏具有横向展布范围大，大面积层状分布，有效储集层受岩性和物性控制等特点(图1)。

(1)元坝致密砂岩油气藏形成的构造背景稳定，古地貌平缓。虽然元坝地区中浅层断裂较发育，但断裂多为中、小断裂，且表现出逆断层性质仅错断雷口坡组顶部至千佛崖组底部地层。后期地层持续沉积，断裂发育较少，直至下白垩统剑门关组。这些中小断裂构成了良好的油气运移通道部分层系如自流井组珍珠冲段、大安寨段等，储集性能较好可运聚成藏。同时，元坝地区褶皱程度发育较弱，相对于邻区九龙山、通南巴构造带而言该区并无明显构造高点，大部分地区为低缓断褶带及构造向斜。故陆相阶段南部湖盆最大湖泛面的升降运动控制着整个元坝地区砂体和泥质烃源岩以及煤层在纵向上的展布。水进时期发育大范围展布的湖泊相和沼泽相的泥质、煤系烃源岩，水退时期发育大型浅水河流相、三角洲体系的砂体。

(2)中三叠世以后，由于元坝地区古地貌平缓，水动力能力较弱，导致沉积物分异较差，抗压实作用较弱。须家河组时期该区沉积了大面积分布的煤系地层，早期深埋后又抬升仅发生局部溶蚀使得储集层总体孔渗性较差，其中孔隙度多数小于10%，渗透率平均在1×10－3μm2以下，非均质性较强。分析化验资料证实元坝地区中浅层油气来源主要为陆相，而据钻井资料分析该地区油气运移距离较短，扩散作用是致密砂岩中油气运移的主要方式，属于自源或近源型油气藏。

图1 元坝地区中浅层地层综合柱状图

(3)虽然元坝地区勘探程度不高，但已有钻井资料证实该区域封闭性好，已钻圈闭无明显界限和直接盖层，分析其原因主要是非均质性强且低孔、低渗性砂体发育所致，属于动态平衡圈闭。同时钻井资料显示该区油气藏聚集不受浮力驱动，低孔、低渗性致密砂岩油气藏存在着异常高压区，即高于区域静水压力，推测该区油气运移和成藏过程中存在着达西流和非达西流双重渗流机制，且低渗状态下非达西流现象明显。该区油气水关系复杂，存在着气水倒置、气水同层等多类型的多相成藏系统含气饱和度差异较大。

(4)元坝地区中浅层的油气组分表明该油气组分中含有少量的H2S、CO2，属于煤成气、热成因或两者混合成因。该区中浅层油气藏主要分布在雷口坡组至须家河组的海、陆相环境以及自流井组的平缓斜坡带中。而该区油气藏的聚集特征具有薄气层、大面积、多层系、埋藏浅等特点。另外，元坝地区中浅层油气藏由于低孔、低渗性砂岩发育导致常规技术难以开采，经人工压裂的层位或天然裂缝发育较好的层位才能获得工业气流，且生产持续时间并不稳定。

2 元坝致密砂岩油气藏的成藏机理

元坝地区中浅层发育广泛分布的暗色泥质及煤系烃源岩，并且在成藏过程中持续生烃，连续充注。大面积叠置分布的致密砂体控制着元坝中浅层油气藏的分布，部分区域为逆断层所阻断，在平缓低孔、低渗的油气层中形成油气水关系复杂的多相油气系统。

2.1 暗色烃源岩蒸发式生、排烃

元坝地区发育雷口坡组—须家河组海、陆交互相层系，烃源岩广泛分布，且与上覆储集层整合接触。须家河组暗色泥质及煤系烃源岩埋深至生烃门限后，层状烃源岩大范围生烃，且整体向上下蒸发式排烃。须家河组内部由于须二段、须四段具备良好的储集性能(图2)，因此须二段、须四段成为油气聚集的场所。而雷口坡组四段上部的部分区域由于抬升剥蚀，形成了白云岩的古风化壳，发育溶蚀孔、洞及裂缝，且须家河组生排烃时期晚于雷口坡组古风化壳的形成时期，因此，该时期也具备捕获油气的能力。值得一提的是，此时须家河组烃源岩生排烃模式有别于生烃灶中心排烃，为层状蒸发式排烃，且上覆、下伏地层可以分别捕获运移至其中的油气。

图2 过yb6—yb2—yb21—yb223须家河组二段下砂岩储层对比

2.2 多相共生成因机制

砂质碎屑流理论是对经典浊流理论的部分否定与新发展［8］，可以揭示陆相湖盆中心水下坡折带砂体的分布特征与形成机制，从而扩大了陆相油气勘探的新领域。元坝地区中浅层经历了陆相沉积过程，尤其是须家河组发育着从湖泊相—三角洲相—沼泽相—河流相较完整的陆相沉积序列。综合分析岩性特征和区域构造特征可知，秦岭—大别造山带的隆升、雪峰隆起的演化以及龙门山的形成，盆山耦合式地控制着元坝地区须家河组时期以后最大湖泛面的升降，进一步形成该区特有的沉积特征与储层性质。三角洲前缘由于沉积物的快速大量堆积，堆积的沉积物一旦超过动态平衡并在外界触发机制的影响下就会沿着坡折带向着湖底崩塌、滑动。这些沉积物可叠置在浊流沉积物之上，也可叠置在底流沉积物之上，形成共生关系，以至于横向上连片分布且纵向上延伸不远。底流、浊流、砂质碎屑流构成的沉积体系随着以后成岩作用的演化可形成不同类型的岩石，如纹层状粉细砂岩、递变层理砂岩、块状砂岩和含泥砾砂岩，也就形成了现今的须家河组二段、四段砂岩储层，但不同的砂岩之间存在着渗透率级差。须一、须三、须五段时期由于最大湖泛面的上升或下降，从而在元坝地区形成优质的暗色泥质及煤系烃源岩层。

众多物理模拟实验［4，9－10］证明砂体的渗透率级差控制着非均质性砂体内的天然气成藏。而成藏圈闭的实质是物性遮挡，即致密性砂体中有渗透率相对较大的低致密性砂体。因此成藏圈闭的边界不是很明显，而是由渗透率级差决定着成藏圈闭的界线分布。成藏过程可分为3个阶段 (图3)：①须家河组烃源岩深埋成岩达到生烃门限后生烃增压，砂泥岩差异压实形成的源储压力差成为生排烃的运聚动力，由于扩散作用生排烃产生的油气呈层状蒸发式弥漫运移至上下储集层中包括须家河组致密性砂体、雷口坡组白云岩风化壳 (图3a);②由于后期的构造调整，生排烃的同时须家河组致密性砂体中的油气进入到差异聚集阶段，即致密性砂体中的油气汇聚到物性更好的砂体中，由砂中进入到砂中好砂，由此形成圈闭界线随时间变化的动态圈闭 (图3b);③由于中浅层中、小断层仅错断雷口坡组顶部至千佛崖组底部地层，因此中浅层油气藏进入到后期成藏保存阶段，这些中、小断层构成了油气二次运移的良好通道，并随着须家河组油气藏压力变化和后续油气补给情况而对自流井组、千佛崖组油气成藏产生一定的影响，形成油－气－水－干层共生或同层的多相成藏系统 (图3c)。

图3 元坝地区致密砂岩油气藏成藏模式

元坝地区中浅层油气藏的成因、成藏和分布机制较为复杂［11］，其有别于以往传统意义的岩性油气藏。基于以上认识和分析，可将其归结为致密砂岩油气藏的类型(图4)，其油气富集受致密性砂体的渗透率级差严格控制，也受断裂、裂缝等构造作用的局部控制，同时也与溶蚀孔、洞等油气储集性能有关。

3 结论与意义

根据区域地质背景和构造沉积特点，对元坝地区致密砂岩油气藏的基本特征进行了分析，同时也对该区致密砂岩油气藏的成藏机理进行了解剖，确定了元坝地区中浅层油气藏为致密砂岩油气藏及其多次运移的结果。由此可以得出致密砂岩油气藏的定义，即致密砂岩中有非致密砂岩储集体，其中由渗透率级差、孔隙连通性等因素决定着油气连续聚集且边界变化的动态圈闭油气藏。由此，元坝地区致密砂岩油气藏的发现对于进一步扩大川东北油气勘探的胜利成果，进一步建立川东北油气资源的接替阵地有着十分重要的意义。

致谢：此篇文章是陆相勘探研究室集体智慧的结晶，同时感谢梁狄刚及陈振岩教授!

图4 过jm1—yb6—yb1须家河组二段致密砂岩气藏剖面

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Petroleum geology of the tight sandstone reservoirs in Yuanba area of northeast Sichuan

YIN Feng1，2，PAN Chang － lin1，DU Hong － quan1
(1．SINOPEC Exploration Southern Company，Chengdu，Sichuan 610041，China;2．Tongji University，Shanghai 200092，China)

With the fast going of oil and gas exploration in northeast Sichuan province，mid－shallow reservoirs are important for adding to reserves and boosting production．Drilling data and laboratory analysis indicate that the mid－shallow reservoirs in Yuanba area of northeast Sichuan are characterized by low porosity and low permeability，extensively distributed laterally，and are dominated by lithology and physical property．The mechanism of hydrocarbon accumulation in this area has been analyzed by using logging data and seismic interpretation results．It shows that the mid－shallow reservoirs in Yuanba area are tight sandstone reservoirs which had experienced multiple migrations;and the enrichment of oil and gas in such reservoirs are subject to permeability ratio and pore connectivity．The discovery of the tight sandstone reservoirs in Yuanba area is of important significance for further expanding oil and gas exploration and securing substitutive oil and gas resources in northeast Sichuan．

Yuanba gas field;tight sandstone;hydrocarbon accumulation mechanism;petroleum geology

TE122.1

A

1006－6535(2012)02－0016－05

20111018;改回日期：20120106

国家科技重大专项“碎屑岩层系大中型油气田富集规律与勘探关键技术”项目(2008ZX05002－004)

印峰(1980－)，男，助理工程师，2004年毕业于中国地质大学(武汉)资源勘查工程专业，2009年毕业于同济大学海洋学院矿产普查与勘探专业，获硕士学位，现从事石油天然气地质勘探方面的工作。

编辑林树龙