四川盆地北部震旦系天然气勘探潜力分析

李 辉，朱 祥，李毕松，梅庆华

(中国石化勘探分公司，四川 成都 610041)

0 引 言

作为中国大型富含天然气盆地之一，四川盆地在上古生界—中下三叠统和陆相地层中均发现了多个大中型天然气藏[1-2]；而震旦系—下古生界经历了50多年勘探，仅早期发现了探明储量为409×108m3的威远气田；盆地内震旦系—寒武系因其时代老、埋深大，经历构造演化期次多且后期仅钻获低产气流使得对该古老层系的勘探处于迷茫期，直到2011年川中高石梯-磨溪构造震旦系灯影组和下寒武统龙王庙组才获得重大突破，高石1井灯影组经酸化压裂测试达到日产百万方天然气，震旦系—寒武系三级储量超过万亿方，显示出川中地区灯影组具有巨大的勘探潜力[3-5]。川北震旦系地层埋深大(超过8 000 m)、地震资料品质差、钻井资料极少、勘探程度低，对震旦系灯影组的油气成藏条件相关研究程度低，川北是否与川中一样发育大型天然气藏尚不可知。因此，结合地震资料、川北最新钻井MS1井和野外露头的岩心、薄片等资料，对川北地区灯影组烃源岩、储集层、圈闭和盖层等成藏条件进行评价分析，深化成藏认识，对该地区震旦系下一步天然气勘探提供地质依据。

1 区域地质特征

四川盆地是在前震旦系变质岩和火成岩结晶基底上沉积发育的一个面积约为19×104km2的大型含油气叠合盆地，沉积地层累计厚度最大超过10 000 m[6]。川北地区北邻米仓山构造带，西接龙门山推覆构造带，北东侧为大巴山构造带，南部则为川中复合弱变形区(图1)。研究区升降运动较频繁，加里东运动和海西运动在震旦系、寒武系、奥陶系—志留系以及二叠系上下统之间形成了多个平行不整合；中三叠世末印支运动结束了四川盆地东部海相环境，转为前陆盆地沉积环境[7]。地层发育情况上，以川北灯影组为研究对象，进一步细分为灯一段、灯二段、灯三段和灯四段；其下为震旦系下统陡山陀组，其上发育寒武系宽川铺组、筇竹寺组、仙女洞组、沧浪铺组、龙王庙组和陡坡寺组等地层[8]。

图1四川盆地北部区域构造位置及下古生界地层综合柱状图

2 川北震旦系含油气地质条件

2.1 烃源岩条件

川中威远、资阳、高石梯震旦系天然气气源对比研究结果表明，震旦系灯影组气藏天然气主要来自寒武系，而震旦系自身烃源岩亦有贡献[9]。

2.1.1 下寒武统烃源岩

下寒武统烃源岩包括麦地坪组和筇竹寺组2套烃源岩[9]。桐湾运动Ⅲ幕使盆内及周缘麦地坪组普遍遭到剥蚀，四川盆地仅在德阳-安岳古裂陷槽内部存在50～100 m的麦地坪组泥质烃源岩[10]。川北地区下寒武统烃源岩主要以筇竹寺组灰黑色泥页岩为主[11]。该烃源岩受古裂陷槽和台内凹陷联合控制，通江—巴中—阆中一带厚度大于300 m，而大巴山前缘镇巴—城口一带厚度在250～400 m之间(图2)。该套烃源岩干酪根类型为I型，有机碳TOC含量高，主要介于0.60%～7.00%，平均为4.30%，沉积中心生烃强度达80×108m3/km2。MS1井钻遇筇竹寺组烃源岩TOC大于2.00%的厚度达128 m，TOC大于0.50%的厚度达274 m。川北地区筇竹寺组烃源岩分布范围广，厚度大，有机质丰度高，该地区具备形成大中型气田的物质基础。

图2川北地区筇竹寺组烃源岩厚度

2.1.2 震旦系烃源岩

震旦系烃源岩主要分布于灯影组三段地层中，为一套含硅炭质泥岩、灰黑色粉砂质泥岩。露头及钻井显示，川北灯三段烃源岩厚度为15～40 m，MS1井灯三段厚度为42 m，暗色泥岩TOC大于0.50%的厚度为36 m，平均TOC达1.54%。此外，灯影组藻白云岩部分层段有机质丰度较高，热模拟结果显示该类碳酸盐岩仍具有较高的生烃潜力[12]。

2.2 沉积储层发育特征

2.2.1 沉积相特征

晚震旦世灯影组沉积早期，四川盆地发生了较大规模持续海侵，上扬子地台进入了相对稳定的构造期，盆地内部主要为碳酸盐岩台地相沉积[13]。克拉通内部由于德阳-安岳古裂陷槽的发育，控制了台缘带灯影组高能丘滩及寒武世早期深水陆棚沉积相带的展布[14]。

灯一段沉积时期，川北地区主要为局限台地环境，以潟湖及潮坪亚相为主，少量发育台内滩；如杨坝剖面以浅灰、灰白色中厚层状碎裂白云为主。灯二段时期碳酸盐台地水体进一步加深，在台地内部及古裂陷边缘发育大量具葡萄花边构造的含菌藻类白云质灰泥丘-藻丘[15]。灯三段沉积时期，构造活动加剧整个上扬子地区转变为局限内海[15]，靠近汉南古陆地区因大量陆源物质的输入，以白云质粉砂岩为主，如TX1井；在远离古陆的内海则沉积一套灰黑色粉砂质泥岩、泥页岩，MS1井泥岩、粉砂质泥岩厚度达42 m。灯四段沉积时期，盆地再次进入稳定碳酸盐台地发育时期，台地范围与灯影初期差别不大，但水体较深，不利于大规模菌藻席的形成，主要沉积了一套巨厚的硅质条带或硅质团块微晶白云岩，但在古裂陷边缘及内部发育藻丘、颗粒滩及丘滩复合体。

2.2.2 储层特征

钻井和野外露头资料表明，川北地区灯影组以碳酸盐岩为主，少量硅质岩和泥岩，碳酸盐岩包括白云岩、藻白云岩、砂屑(糖粒状)白云岩、硅质条带白云岩、葡萄状白云岩等，局部发育含鲕粒、核形石白云岩等岩石类型。德阳-安岳裂陷槽的存在控制了研究区灯影组古裂陷边缘台缘藻丘、颗粒滩和丘滩复合体的沉积，且由于桐湾运动Ⅰ幕(灯二段沉积期末)和桐湾运动Ⅱ幕(灯四段沉积期末)使得灯影组地层整体抬升，遭受长期的暴露剥蚀，接受大气淡水及表生岩溶改造，有利于形成大量的溶孔、溶洞和溶缝[16]。研究区灯影组储集体主要发育于与区域不整合有关的灯二段和灯四段，储集空间类型为晶间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、晶间溶孔以及裂缝等，主要分布于与藻相关的纹层状白云岩、藻砂屑白云岩和颗粒白云岩之中(图3)。川中高石梯-磨溪地区灯影组处于台缘丘滩相带，发育藻凝块、藻砂屑云岩，基质平均孔隙度为3.24%[17]；川北MS1井灯影组钻遇局限台地浅滩，取心段分析孔隙度为1.50%～4.60%，平均为2.87%。推测川北元坝地区灯影组台缘带具有与川中相似的储层物性。

图3川北地区震旦系灯影组储集空间类型

2.3 盖层条件

川北地区灯影组气藏纵向上发育下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组区域性泥岩盖层；下三叠统嘉陵江组、飞仙关组、中三叠统雷口坡组膏盐岩盖层。筇竹寺组泥岩盖层作为震旦系灯影组的直接盖层，厚度为50～400 m，不仅厚度大，分布广，还作为有效烃源岩为灯影组供烃，具物性封闭和烃浓度封闭双重作用，封盖能力强。龙马溪组作为海侵体系域的产物，川北地区泥质盖层广泛分布，MS1井龙马溪组泥岩厚度为316 m。钻井显示整个川北志留系泥质岩厚度为400～700 m，厚度大、分布范围广，连续性好。中三叠世雷口坡组地层中，膏盐岩盖层横向稳定，连续性好，MS1井雷口坡组膏质云岩和石膏岩厚度为183 m。川北地区雷口坡组硬石膏岩厚度为44～235 m[18]。嘉陵江组是川北地区主要膏盐岩发育层段，元坝地区嘉四五段厚度为98～375 m，占地层厚度的50%～87%，如元坝2井嘉四五段膏盐岩厚度为199 m。川北地区厚层的膏盐岩发育说明该区区域保存条件较好。

2.4 圈闭条件

四川盆地已发现的震旦系气藏既有构造气藏(威远气藏、高石梯-磨溪灯二段气藏)，也存在岩性气藏和构造-地层复合型气藏(高石梯-磨溪灯四段气藏)[19-20]。通过地震资料综合解释，川北地区九龙山—元坝—阆中一带存在明显的类似川中高石梯-磨溪地区的“陡坎”结构，灯影组台缘相地层厚度明显增加，内部出现丘状、透镜状的杂乱或空白反射的地震反射特征，据此在川北地区震旦系发现多个大型圈闭，其中元坝灯影组丘滩构造-岩性有利区带面积为722 km2，通南巴构造带仁和场地区台内滩构造-岩性有利区带面积为780 km2；阆中地区台缘礁滩岩性有利区带面积达500 km2；九龙山构造为一大型短轴背斜，灯影组构造有利区带面积可达180 km2。随着研究的深入，川北地区台内浅滩岩性圈闭亦是下一步重点勘探目标。

3 川北震旦系资源潜力及有利区带

3.1 资源潜力分析

由于川北震旦系研究程度低，陡山陀组烃源岩相关资料较少，仅计算寒武系烃源岩生烃量。李剑等实验研究表明，上覆烃源岩生成的油气下排运移量为总量的25%～40%[21]，据此使用运聚系数法计算川北震旦系天然气总资源量为5 442.9×108～8 708.7×108m3，元坝—通南巴地区震旦系资源量为4 205.9×108～6 729.5×108m3，占整个川北天然气资源量的77.27%，显示出该地区资源量丰富，是川北震旦系勘探的主要地区。目前川北震旦系尚未取得突破，具有较大的勘探潜力。

3.2 川北震旦系有利勘探区带

结合川中高石梯-磨溪震旦系已突破地区对各项条件进行分类定级，评价标准如下。

(1) 烃源条件：优(裂陷槽侧源与倒灌供烃，烃源岩厚度大于250 m)；良(倒灌排烃，烃源岩厚度为150～250 m)；中(倒灌排烃，烃源岩厚度为50～150 m)；差(倒灌排烃，烃源岩厚度小于50 m)。

(2) 储集条件：优(台缘滩，灯四段地层厚度大于300 m)；良(台内滩，灯四段地层厚度为200～300 m)。

(3) 盖层条件：优(直接盖层厚度大于200 m，上覆地层剥蚀量少)；良(直接盖层厚度小于200 m，上覆地层剥蚀量较少)；中(直接盖层厚度小于200 m，上覆地层剥蚀量少)；差(直接盖层厚度小于200 m，上覆地层剥蚀强烈)。

按照上述评价标准，综合烃源岩、储集层和保存条件分析认为(表1)：川北广元—南江北地区位于米仓山造山推覆带前缘，构造主体剥蚀到寒武系—奥陶系，断裂发育，油气易沿断层逸散；镇巴—万源地区处于大巴山推覆变形带，保存条件存在风险，因此两者均为IV类勘探区(图4)。从盆缘向盆内，烃源岩厚度逐渐增大，构造变形逐渐减弱，保存条件逐渐变好，南江和通江中—强扭变形区为Ⅲ类有利勘探区，仁和场地区弱扭变形区为Ⅱ类有利勘探区。最有利区是位于阆中—元坝西—九龙山一带，该区域与川中高石地区灯影组具有相似的高能相带环境，发育灯二段和灯四段多期台缘丘滩，纵向上岩溶储层厚度大，仅灯四段白云岩厚度达250 m以上；另外，古裂陷槽控制了厚层寒武统烃源岩的沉积，越靠近槽内厚度越大，资源量越大，油气可以通过烃源岩的侧向和下排进入灯影组储层中，处于弱扭变形区，保存条件好，为Ⅰ类有利区。目前阆中地区已部署川深1井，川北震旦系一旦获得较大突破，后期勘探前景非常明朗。

图4川北地区震旦系灯影组有利勘探区带划分

表1 川北地区震旦系灯影组有利勘探区带评级

4 结 论

(1) 川北与灯影组成藏有关的烃源岩主要有2套：震旦系烃源岩厚度相对较薄，为灯影组供烃的一套补充烃源岩；下寒武统烃源岩作为区域性烃源岩，具有面积广、厚度大、有机质丰度高和有机质类型好的特征，川北灯影组具备形成大中型气田的物质基础。

(2) 川北震旦系以构造圈闭和岩性圈闭为主，圈闭面积大，主要位于裂陷槽边缘。台缘丘滩、台内浅滩岩性圈闭亦是下一步勘探目标。

(3) 川北震旦系天然气总资源量为5 442.9×108～8 708.7×108m3，目前尚未有勘探发现，具有较大的勘探潜力。通过油气成藏地质条件综合分析将川北震旦系划分出4类勘探区带，其中最有利区带主要分布在靠近古裂陷边缘的元坝西、阆中地区和九龙山构造带。

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