四川盆地大气田分布、主控因素与勘探方向

2019-09-03 06:45魏国齐刘满仓谢武仁武赛军沈珏红郝翠果
天然气工业 2019年6期
关键词:四川盆地烃源气藏

魏国齐 杨 威 刘满仓 谢武仁 金 惠 武赛军 苏 楠 沈珏红 郝翠果

中国石油勘探开发研究院

0 引言

四川盆地是我国重要的含油气盆地,面积约18×104km2,是在早期稳定的克拉通海相盆地之上叠加晚期前陆盆地的叠合盆地,沉积了巨厚的震旦系—中三叠统(厚度介于4 000~7 000 m)的海相碳酸盐岩和上三叠统—始新统(厚度介于2 000~5 000 m)的陆相碎屑岩[1-2]。同时,四川盆地也是我国天然气工业的摇篮[1,3-4],经过60多年的勘探,已取得了重大成果。截至2017年底,该盆地内已钻获气田120多个,探明天然气地质储量约3.69×1012m3,其中探明储量大于300×108m3的常规气+致密气大气田共20个,探明储量约2.87×1012m3,占总探明储量的78%;常规气+致密气年产量约305×108m3,85%以上来源于20个大气田。可见大气田在全盆地天然气勘探开发中占有重要地位,对其进行研究十分必要。

四川盆地分层系、分区域的大气田成藏条件、成因机理和勘探方向的探讨较多[5-16];总结全盆地天然气分布规律的成果较少[17-21],马永生等[17]总结了四川盆地2008年以前发现的大中型气田分布规律,提出了勘探方向;张水昌和朱光有[18]2006年从烃源岩角度分析了四川盆地海相天然气成藏特征与勘探潜力;龙胜祥等[19]2012年分析了四川盆地陆相层系天然气成藏条件,提出了勘探思路。但近10年来,勘探取得了许多新进展,发现了安岳等多个大气田;地质上认识有了新变化,提出了如绵竹—长宁克拉通内裂陷、高石梯—磨溪古隆起等新认识[22-23]。因此,随着资料的增加和勘探的深化,有必要对大气田分布特征和主控因素进行分析,提出新的大气田勘探方向。笔者从20个大气田的地质参数统计出发,分析大气田分布特征和形成的地质条件,分析大气田发育的主控因素,评价下一步大气田勘探的主要方向,以期对四川盆地大气田勘探产生一定的指导作用,同时也有助于丰富我国大气田地质理论。

1 大气田分布

1.1 平面分布

从构造单元(盆地分区)上看,20个大气田分布于四川盆地的不同构造区域,其中以川中低缓构造带(川中)最多,发育10个大气田,占总探明储量的63.1%;其次为米仓山—大巴山前缘褶皱带(川东北),发育4个大气田,占总探明储量的19.5%;川西凹陷带(川西)发育3个大气田,占总探明储量的10.8%;川东高陡构造带(川东)发育2个大气田,占总探明储量的5.2%;川南低陡构造带(川南)最少,仅1个大气田,占总探明储量的1.4%(图1、图 2-a)。

图1 四川盆地大气田分布图

1.2 纵向分布

四川盆地已发现的常规气+致密气的产层约24个[20],20个大气田的产层主要分布在7个层系中,分别为侏罗系、上三叠统须家河组、中三叠统雷口坡组—下三叠统嘉陵江组、下三叠统飞仙关组—上二叠统长兴组、中石炭统黄龙组、下寒武统龙王庙组和上震旦统灯影组。长兴组—飞仙关组大气田最多(6个),探明储量占总探明储量的29.2%;其次为须家河组大气田有4个,占总探明储量的28.0%;灯影组和龙王庙组大气田分别占总探明储量的15.7%和15.4%(图2-b)。

从气田产层中部埋深上看,20个大气田分布于浅层、中层和深层。埋深小于3 500 m的浅层发现9个大气田,占总探明储量的37.2%;埋深介于3 500~5 000 m的中层发现6个大气田,占总探明储量的24.9%;埋深大于5 000 m的深层发现5个大气田,占总探明储量的37.9%。

2 大气田特征

2.1 烃源岩特征

形成20个大气田的烃源岩主要有4套组合,分别是下寒武统筇竹寺组+上震旦统灯影组、下志留统龙马溪组、上二叠统+下三叠统、上三叠统须家河组。其中以筇竹寺组+灯影组烃源岩组合为主的共发现4个大气田,占总探明储量的31.1%;以上二叠统+下三叠统烃源岩组合为主的共发现大气田7个,占总探明储量的31.6%;以须家河组烃源岩为主的发现大气田7个,占总探明储量的32.1%;以龙马溪组烃源岩为主的发现大气田2个,占总探明储量的5.2%(图2-c)。

这4套烃源岩组合中,筇竹寺组+灯影组、龙马溪组、上二叠统+下三叠统等3套为海相泥页岩和碳酸盐岩烃源岩,须家河组为陆相煤系烃源岩。4套烃源岩组合品质好、生气强度大、分布面积广,是大气田发育的物质基础。如筇竹寺组泥质烃源岩是四川盆地最好的烃源岩之一,其总有机碳含量(TOC)介于0.50%~7.56%,平均值为1.88%;腐泥型干酪根,碳同位素介于-33.3‰~-31.1‰,平均值为-32.1‰;处于高—过成熟生气阶段,镜质体反射率(Ro)介于1.83%~3.90%;厚度大,介于100~400 m;分布面积大,生气强度大于20×108m3/km2的面积为12×104km2。该套筇竹寺组烃源岩是震旦系、寒武系大气田的主要烃源岩[22]。

图2 大气田特征统计图

2.2 储层特征

四川盆地大气田储层有两种类型。20个大气田中,碳酸盐岩储层大气田有13个,占总探明储量的68%;致密砂岩储层大气田7个,占总探明储量的32%。碳酸盐岩储层以白云岩为主,次为石灰岩,储层平均孔隙度为3.24%,平均渗透率大部分小于1.5 mD,优质储层主要受礁滩相和白云石化作用控制。大气田碳酸盐岩储层物性一般较差,储层孔隙度平均值介于3.2%~12.0%(最大者为普光气田),渗透率平均值介于0.1~180.0 mD(最大者为普光气田);大气田碳酸盐岩储层主要类型为裂缝—孔隙(洞)型储层,有12个,孔隙型碳酸盐岩储层大气田仅有1个;裂缝对储层的有效性有重要贡献。

7个陆相大气田都为致密砂岩储层,孔隙度平均值介于5.1%~10.2%,渗透率平均值介于0.11~2.64 mD。总体来说,陆相大气田储层为低孔低渗、特低孔特低渗储层,局部发育高孔隙型储层。据近40 000个须家河组样品物性资料统计,平均孔隙度为5.22%,一般都小于6%;渗透率主要介于0.01~0.10 mD。优质储层主要受三角洲水下分流河道砂体和溶蚀作用控制,裂缝在气田高产中占极其重要地位。

2.3 主要盖层特征

四川盆地区域性大气田盖层主要有筇竹寺组泥岩、二叠系泥岩、嘉陵江组+雷口坡组膏盐岩和须家河组泥岩。大气田的直接盖层主要有灯影组泥岩、筇竹寺组泥岩、中寒武统高台组泥灰岩+膏盐岩、飞仙关组泥灰岩等。区域盖层中,中下三叠统膏盐岩在四川盆地内广泛发育,高石梯—磨溪地区膏盐岩厚度超过300 m;二叠系泥岩盖层在威远—安岳—合川等地区最厚为200 m,高石梯地区厚度介于40~120 m、磨溪地区厚度介于80~200 m;筇竹寺组泥岩既是优质烃源岩,也是下伏灯影组储层的良好盖层,筇竹寺组泥岩盖层广泛分布,高石梯—磨溪地区泥岩厚度介于80~150 m。

2.4 气藏类型

从气藏类型上看,四川盆地发育构造、构造—岩性、岩性—构造和岩性等4类大气田。已发现的20个大气田中构造—岩性大气田10个,占总探明储量的56.1%;岩性大气田4个,占总探明储量的31.1%;岩性—构造和构造大气田较少,所占探明储量的比例也较小(图2-d)。近年所探明的大气田主要为岩性和构造—岩性大气田。

从气藏的压力系统上看,发育常压、高压和超高压等3类大气田。20个大气田中,常压大气田9个,占总探明储量的47.4%;高压大气田8个,占总探明储量的33.6%;超高压大气田3个,占总探明储量的19.0%。

3 大气田发育的主控因素

通过对20个大气田气藏分布、特征和成藏条件等因素分析,笔者认为控制海相大气田发育的主要因素为克拉通内裂陷和古隆起,控制陆相大气田发育的主要因素是前陆盆地结构。

3.1 克拉通内裂陷

四川盆地发育晚震旦世—早寒武世绵竹—长宁克拉通内裂陷(以下简称绵竹—长宁裂陷)、万源—达州克拉通内裂陷(以下简称万源—达州裂陷)[23-24]和晚二叠世—早三叠世开江—梁平克拉通内裂陷(以下简称开江—梁平裂陷)、鄂西—城口克拉通内裂陷(以下简称鄂西—城口裂陷)。20个大气田中的13个海相大气田中有12个分布于绵竹—长宁裂缝和开江—梁平裂陷两侧(图3),可见裂陷对海相大气田的发育有重要的控制作用。其主要从烃源岩生烃中心、台缘高能相带和侧向封堵成藏等3方面控制大气田的发育。

图3 四川盆地克拉通内裂陷与海相大气田分布图

3.1.1 控制烃源岩生烃中心

克拉通内裂陷沉积水体较深,水动力较弱,以泥页岩沉积为主,厚度相对较大,是优质烃源岩发育区,是烃源岩生烃中心。绵竹—长宁裂陷沉积充填了巨厚的下寒武统麦地坪组+筇竹寺组黑色泥页岩,如裂陷内部的高石17井麦地坪组+筇竹寺组烃源岩厚度超过400 m,川西北地区的天1井烃源岩厚度超过350 m,川南地区烃源岩厚度介于300~450 m。裂陷外烃源岩厚度明显减薄,裂陷西侧的威远—资阳地区厚度介于200~300 m,再向西减薄至50~100 m;裂陷东侧的高石梯—磨溪地区烃源岩厚度介于120~150 m;除裂陷外的其他地区筇竹寺组烃源岩的厚度介于80~150 m。裂陷内下寒武统烃源岩TOC>2%、生气强度介于80.0×108~180.0×108m3/km2;裂陷外下寒武统烃源岩TOC平均值为1.0%、生气强度介于20.0×108~40.0×108m3/km2。研究结果显示,高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系大气田的烃源岩主要为筇竹寺组[25],可见,绵竹—长宁裂陷控制了震旦系—寒武系生烃中心。万源—达州裂陷灯三段发育厚层黑灰色泥岩烃源岩,厚度介于20~60 m,较盆地内其他地区灯三段烃源岩厚[24]。

开江—梁平裂陷发育上二叠统大隆组泥质烃源岩,主要为黑色泥质岩,TOC高,平均值为5.86%,烃源岩干酪根主要为腐泥型,少量为混合型;其厚度介于12.5~33.5 m,厚度稳定,其分布受裂陷控制[18];生气强度介于13.0×108~16.5×108m3/km2,是二叠系烃源岩的有力补充。裂陷外大隆组不发育,相变为以石灰岩、生物礁灰岩(白云岩)为主的长兴组。大隆组为裂陷两侧的普光、元坝、龙岗等大气田提供了部分烃源。

3.1.2 裂陷两侧形成台缘高能储集相带

裂陷两侧发育同沉积断裂,形成古地貌坡折,在断裂下盘形成高能相带,发育大型台地边缘丘滩或礁滩相储集体,为大气田的形成提供了储集空间。如绵竹—长宁裂陷两侧(周缘)发育灯二段、灯四段大型台地边缘相带,岩性主要为藻/砂屑云岩、藻凝块云岩、叠层石云岩、藻纹层云岩等;灯二段台缘丘滩体厚度介于100~300 m、灯四段台缘丘滩体厚度介于100~200 m,台内丘滩体厚度一般小于100 m;台缘丘滩体孔隙度平均值为3.94%、渗透率平均值为0.62 mD,台内丘滩体孔隙度平均值为3.46%、渗透率平均值为0.46 mD。可见,台缘丘滩体比台内丘滩体储层品质好。万源—达州裂陷与绵竹—长宁裂陷类似,在裂陷周缘发育灯二段台地边缘丘滩体,可形成较好的储集体。

四川盆地北部发育开江—梁平裂陷和鄂西—城口裂陷,沿裂陷发育3条长兴组—飞仙关组台缘礁滩带,台缘礁与台缘滩基本叠合,沿裂陷呈带状或斜列状分布。在裂陷周缘已发现台地边缘生物礁滩分布于五百梯、天东、石宝寨、铁山坡、普光、元坝、龙岗、罗家寨、渡口河等地区,台缘礁主要发育于长兴组的中上部、台缘滩主要发育于飞仙关组下部,礁滩体厚度大,一般超过100 m,如普光5井台缘礁滩厚约500 m。台缘礁滩经历白云石化作用和溶蚀作用,形成溶蚀孔隙型白云岩储层,礁滩储层纵向叠置,横向沿裂陷成排成带分布。长兴组生物礁储层厚度介于20~70 m,孔隙度介于4%~6%;台缘鲕滩储层厚度介于20~60 m,孔隙度介于4%~10%。裂陷以外的台内地区,长兴组—飞仙关组都不发育规模性储集体。

3.1.3 侧向封堵,形成地层岩性气藏

克拉通内裂陷区域沉积水体较深,沉积物以泥页岩、泥灰岩为主,既是优质的烃源岩、又是致密层,能对裂陷周缘沉积的台缘丘滩储层起到很好的侧向封堵作用,为大面积地层岩性气藏的形成创造条件。如高石梯—磨溪地区灯四段气藏,由于裂陷内巨厚的筇竹寺组泥页岩的侧向封堵作用,形成地层岩性气藏。从现今构造看,古构造高部位在威远—资阳地区,高石梯—磨溪构造处于现今构造的低部位,如果无裂陷区下寒武统厚层泥质岩为高石梯—磨溪构造灯四段地层圈闭上倾方向提供侧向封堵,灯四段台缘丘滩无法大面积成藏(图4)。

图4 克拉通内裂陷控制海相大气田发育模式图

3.2 古隆起

四川盆地在构造演化过程中,形成了震旦纪—早寒武世高石梯—磨溪[25]、中寒武世—早志留世乐山—龙女寺[26]、晚二叠世末期—晚三叠世泸州—开江等3期古隆起。13个海相大气田中有11个分布于高石梯—磨溪、泸州—开江古隆起上或周缘(图5),可见古隆起对海相大气田的形成与分布有重要的控制作用。其主要从台内高能相带、岩溶白云岩储层和长期油气聚集指向等3方面控制气藏的形成。

图5 四川盆地古隆起及海相大气田分布图

3.2.1 控制台内高能相带

古隆起易发育高能颗粒滩储集体。古隆起的沉积古地貌相对较高,水体较浅,古隆起周缘发育坡折带,水体能量较高,沉积厚层颗粒滩,随海平面的频繁升降,颗粒滩互相叠置,大面积分布(图6-a)。如高石梯—磨溪古隆起龙王庙组大面积颗粒滩,岩性为灰色中层中—细晶、细—粉晶残余颗粒云岩,沉积如砂屑、砾屑和鲕粒等多种颗粒,形成鲕粒滩、砂屑滩、砂砾屑滩和生屑滩等微相,发育交错层理、冲刷面、粒序层理等沉积构造,滩体厚度介于40~70 m,由多个滩体叠置而成。川东地区黄龙组颗粒滩,其主要发育于乐山—龙女寺古隆起的斜坡区,岩性主要为颗粒云岩和溶孔颗粒云岩,沉积颗粒主要为砂砾屑、藻团块、有孔虫屑,生物以有孔虫为主,层理不明显,滩体厚度介于10~70 m,由西向东增厚。

图6 古隆起控制颗粒滩及岩溶白云岩储层形成模式图

3.2.2 有利于台内岩溶白云岩储层的形成

古隆起上沉积颗粒滩储集体之后,随着海平面下降,颗粒滩暴露出海平面,接受大气淡水淋滤作用,发生同沉积期溶蚀作用,形成多期层间岩溶,产生大量溶蚀孔洞(图6-b);随着海平面继续下降,在大气淡水岩溶作用发生的同时,由于海水与淡水共同作用,发生蒸发泵和渗透回流白云石化作用,形成准同生白云石化作用和进一步的溶蚀作用,形成优质岩溶白云岩储层(图6-c)。如高石梯—磨溪古隆起龙王庙组颗粒滩储层的储集空间以粒间溶孔、晶间溶孔、溶洞及裂缝为主,孔缝匹配关系良好,属于裂缝—孔洞型储层。孔隙度平均值为4.04%,渗透率平均值为1.39 mD。在古隆起范围内,储层厚度介于20~70 m,分布面积约7 000 km2,属规模性优质岩溶白云岩储层。

3.2.3 长期继承性发育,是油气持续运聚的指向区

古隆起影响上覆地层的沉积和成岩作用,并在后期构造演化过程中,影响古隆起储层的油气聚集成藏。高石梯—磨溪古隆起长期继承性发育,控制震旦系、寒武系油气成藏[25]。高石梯—磨溪构造灯影组顶面形成具有统一圈闭线向北东东方向倾没的大型背斜构造圈闭,以海拔-5 010 m计算,共圈闭面积为3 500 km2,闭合度为350 m。该构造在震旦纪隆起形成以来,古隆起核部灯影组顶面及相邻层系始终发育具有统一圈闭线的巨型构造圈闭,一直处于构造高部位,长期继承性发育,始终是油气聚集的指向区。

开江古隆起发育宽缓的石炭系大型构造圈闭。中三叠世末开江古隆起上石炭统构造圈闭面积为2 000 km2、晚三叠世为2 060 km2、早侏罗世末为2 135 km2。同时,在三叠纪末古隆起形成时期,志留系烃源岩处于生油高峰期,下伏烃源岩中的烃类沿着孔隙、不整合面和裂缝等通道聚集在古隆起核部构造圈闭形成古油藏;侏罗纪末,志留系烃源岩处于湿气—干气演化阶段,不断向古隆起构造圈闭供气,圈闭内早期聚集的原油也已开始裂解形成古气藏。燕山期—喜马拉雅期形成川东褶皱冲断带,古气藏被调整改造,成为川东地区成排成带的一系列石炭系气藏,如卧龙河、大天池石炭系大气田。

图7 川西前陆盆地结构与陆相大气田分布图

3.3 前陆盆地结构

关于川西前陆盆地的结构、构造及沉积充填特征,已有系统的研究,前陆盆地结构可以划分为前陆冲断带、前陆凹陷带、前陆斜坡带和前陆隆起带[27-28](图7)。7个陆相大气田中3个在凹陷带、1个在斜坡带、3个在隆起带。以隆起带探明储量占比最大,为62.4%。前陆盆地结构控制了陆相大气田的形成与分布,前陆冲断带以发育中小型构造气藏为主,前陆凹陷带、斜坡带和隆起带发育大型岩性气藏(图7)。2005年以来,先后在前陆隆起带探明了广安、合川、安岳等3个超千亿立方米的岩性大气田。前陆盆地结构从构造背景、源储组合、圈闭类型和裂缝分布等方面控制大气田的发育。

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3.3.1 提供沉积成藏的构造背景

晚三叠世须家河期,四川盆地为扬子台地西缘被动大陆边缘基础上形成的前陆盆地,其下部为中三叠统及以下的碳酸盐岩沉积。盆地西缘龙门山前构造活动强烈,形成前陆冲断带。从冲断带前缘到前陆斜坡隆起带的广大地区,构造平缓(地层倾角小于1°),变形弱,在四川盆地内的分布面积为11×104km2,约占现今盆地总面积的61%。整体来说,具有小冲断、大斜坡的构造特征(图8),为须家河组砂体大面积展布、烃源岩大面积发育和大面积岩性气藏成藏提供了构造基础。

图8 龙门山前陆盆地结构控制须家河组成藏模式图

3.3.2 控制源储盖大面积叠合的成藏格局

须家河组沉积期,盆地构造活动以垂向升降为主,频繁的湖侵与湖退,形成广覆式烃源岩与大面积砂体的互层结构。须家河组沉积前,湖盆基底经历了剥蚀夷平和填平补齐;沉积期,湖底坡度平缓,坡降较小,沉积受湖平面升降影响较大。湖平面上升期,水体相对较深、分布面积大、陆源碎屑少,大范围沉积有机质丰富的泥质岩,为主要烃源岩层;湖平面下降期,水体相对较浅、陆源碎屑多,三角洲水下分流河道砂体向湖盆中央推进,沉积大面积的砂体,为主要储层段。须家河期,经历了3次大的湖进、湖退过程,沉积3层大面积烃源岩(须一、三、五段)和3层大面积砂体(须二、四、六段)叠置分布。在每一期湖水进退过程中,又发育多期次一级的湖平面变化,致使须家河组主要泥岩层中夹有砂岩沉积、主要砂岩段中夹有泥岩沉积,形成须家河组大面积烃源岩和储层叠置分布、源储一体大面积成藏的格局。如川中地区须三段成熟烃源岩厚度大于20 m的面积为5×104km2,其上覆须四段孔隙度大于6%的砂体在川中地区分布面积约5.2×104km2,须五段泥岩厚度普遍大于40 m。这种大面积分布的生储盖组合是岩性气藏大面积成藏的重要基础。

3.3.3 控制圈闭类型

前陆冲断带以发育构造圈闭为主。冲断带在长期的演化过程中形成了龙门山逆冲推覆构造[11],发育多种类型的构造圈闭,已落实构造圈闭约40个,呈北北东向多排分布,形成了中坝、矿山梁、天井山、大邑、邛崃等多个成排分布的构造圈闭。龙门山冲断带强烈的构造变形控制了川西地区断裂的发育,在冲断带中部和前缘,褶皱核部通天断层较少,保证了圈闭的完整性。

前陆凹陷带、斜坡带、隆起带以发育岩性圈闭为主。须家河组岩性圈闭主要有两种成因:①水下分流河道砂体频繁改道,平面上叠置分布,周围被湖相泥岩致密层包围,形成大面积岩性圈闭;②后期成岩作用使一部分砂体致密化,导致储层非均质性强,形成岩性圈闭。这两种岩性圈闭在川中地区广泛发育,在横剖面上呈透镜状,在平面上则呈不规则的条带状(图8)。

川西前陆冲断带构造应力集中,储层中裂缝发育。裂缝主要有两期,早期裂缝被方解石充填、晚期裂缝被方解石和石英充填,以晚期裂缝为主,龙门山断裂带南段裂缝比北段更发育。在致密储层中裂缝对储层及产能影响极大,只有当裂缝发育时,储集性能尤其是渗透率才能得到有效的改善,这些裂缝对形成具商业价值的气藏有十分重要的作用。

川中地区须家河组砂岩裂缝发育,裂缝主要有水平缝、垂直缝和斜交缝。这些裂缝一般仅断开须家河组内部一、两个层段,对天然气的运移、聚集、成藏起到非常重要作用。裂缝发育区的井,在钻井中都有明显的井漏和气测显示,试气过程中产气量较高。裂缝不发育区的井,单井产气量低或为干井。裂缝发育不仅提高了储集层的渗透性,而且增加了储集空间。

4 大气田勘探方向

四川盆地天然气资源丰富、探明程度较低、勘探潜力巨大。通过对大气田分布与特征分析,结合裂陷、古隆起和前陆盆地对大气田发育的控制机理,笔者提出四川盆地下一步大气田勘探方向为5大领域。

4.1 震旦系—寒武系

四川盆地震旦系和寒武系天然气资源量为5×1012m3,约占全盆地天然气(常规气+致密气)资源量的30%。截至2017年底,震旦系和寒武系探明天然气地质储量为8 500×108m3,三级储量(预测+控制+探明)超过1.5×1012m3,剩余天然气资源潜力大,其大气田勘探有5个有利区。

4.1.1 绵竹—长宁裂陷两侧台缘带

裂陷两侧发育灯二、灯四段的台缘丘滩体[29],发育微生物格架孔,经准同生溶蚀和多期岩溶作用叠加改造,形成裂缝—孔洞、溶洞型优质白云岩储层,厚度介于120~210 m;裂陷内筇竹寺组+麦地坪组烃源岩厚度介于200~400 m。裂陷东侧高石梯—磨溪地区的台缘丘滩体上已发现安岳大气田,高石梯—磨溪地区以北台缘带分布清楚,成藏条件与高石梯—磨溪地区相似,整体为单斜背景,但台缘丘滩体之间由潮道分隔成独立分布的单个丘滩复合体,潮道沉积为致密层,单个丘滩复合体可独立形成岩性气藏;高石梯—磨溪地区以南台缘带基本清楚,荷深1井钻井证实本区成藏条件与高石梯—磨溪地区相似,发育多个大型构造圈闭,可能形成大型构造气藏群。裂陷西侧台缘带在资阳—威远地区基本清楚,灯二段台缘丘滩体为厚层藻/砂屑、叠层石云岩、凝块石云岩沉积,溶蚀孔洞发育,储层厚度介于20~150 m;该地区紧邻裂陷生烃中心,成藏条件好,发育多个低幅度构造圈闭和岩性圈闭。

4.1.2 高石梯—磨溪古隆起斜坡部位

高石梯—磨溪古隆起区构造稳定,现今古隆起斜坡部位早期为古隆起核部,一直是油气运聚的有利指向区。源储大面积叠置发育,龙王庙组发育大面积台内滩,经准同生白云石化及多期岩溶作用,形成优质白云岩储层,孔隙度平均值为4.8%,厚度介于20~70 m,分布面积为8 000 km2;灯影组也发育大面积台内白云岩储层;寒武系洗象池组也发育大面积颗粒滩[14],已有多口井在洗象池组获气。灯三段与筇竹寺组烃源岩发育,厚度分别介于10~30 m和80~120 m,烃源充足。虽构造圈闭不发育,但由于碳酸盐岩储层的非均质性,具备大面积岩性气藏发育的条件,也是进行立体勘探的有利区。

4.1.3 绵竹—长宁裂陷内部孤立丘滩体

绵竹—长宁裂陷面积约3×104km2,裂陷内灯二段岩溶白云岩为主要储层,由于桐湾运动的影响,岩溶作用使灯二段的顶面高低不平,可发现孤立的岩溶丘滩体,储层质量好;烃源岩为裂陷内巨厚的筇竹寺组泥质烃源岩,烃源岩生成的油气从上面和侧面向岩溶丘滩体聚集,形成岩性气藏。万源—达州裂陷内也有可能发育此类孤立岩溶丘滩体。

4.1.4 万源—达州裂陷周缘灯二段台缘带

万源—达州与绵竹—长宁裂陷具有相类似的构造沉积特征,在万源—达州裂陷周缘发育灯二段台地边缘丘滩体[24],是较好的储集体。裂陷内部发育厚层优质的灯三段泥质烃源岩,其下伏陡山沱组也可能发育厚层黑色页岩,城口明月野外剖面揭示陡山沱组厚度为230 m的黑色页岩,TOC介于0.21%~10.88%,平均值为3.39%。裂陷南侧的营山—渠县地区、裂陷东侧的大天池—南门场地区和裂陷西侧仪陇-通江地区发育构造圈闭和岩性圈闭。

4.1.5 川东高陡构造勘探区

川东地区发育众多成排成带构造圈闭,以高台组膏盐岩为滑脱层将地层分为上下两个构造层,上构造层变形强烈,形成多排构造圈闭带;下构造层相对稳定,断裂不发育,形成完整的构造圈闭。储层主要有灯二段、灯四段、龙王庙组,其中灯二、灯四段储层与川中台内的特征相似,龙王庙组在该区发育台地边缘滩相沉积,储层质量好[30]。筇竹寺组和灯三段发育烃源岩,陡山沱组和南华系大塘坡组也可能发育烃源岩[22,31]。烃源岩生成油气聚集在下构造层中的构造圈闭中,以灯影组和龙王庙组储层主要目的层,形成大型构造气藏。

4.2 栖霞组—茅口组

栖霞组—茅口组在四川盆地广泛发育,地层厚度介于200~400 m,埋深小于6 000 m的面积约13×104km2,天然气资源量为1.5×1012m3,已探明天然气地质储量为960×108m3。早期勘探以蜀南地区构造圈闭中的茅口组岩溶储层为主。近年来,在川中、川西地区取得突破,川中地区南充1井在茅口组孔隙型白云岩储层中获得高产气流;在川西北地区双鱼石构造带发现了栖霞组孔隙型白云岩规模气藏。其大气田勘探有2个有利区。

4.2.1 川西地区栖霞组—茅口组

川西地区发育栖霞组—茅口组台地边缘滩,形成厚层孔隙型岩溶白云岩储层,有效储层孔隙度平均值为4.3%,一般厚度介于20~40 m,最厚者超过100 m。烃源岩为中下二叠统和筇竹寺组。大型逆冲构造背景上的构造圈闭成排成带发育,已在双鱼石地区发现千亿立方米规模的构造—岩性气藏,川西南地区大兴场构造也有气藏发现。川西地区栖霞组—茅口组构造圈闭多,成排成带分布,可能形成构造—岩性大气田。

4.2.2 川中地区栖霞组—茅口组

川中地区栖霞组台内滩相白云岩储层发育,茅口组发育大面积岩溶和白云岩储层,多套储层纵向叠置分布;中下二叠统烃源充足,筇竹寺组烃源可作有效补充,该区位于高石梯—磨溪古隆起和乐山—龙女寺古隆起叠合发育区,构造长期稳定,有利于油气聚集成藏;南充1井等多口井在栖霞组、茅口组已获得工业产能,展示该领域良好的勘探前景。

4.3 长兴组—飞仙关组台缘礁滩

四川盆地长兴组—飞仙关组天然气地质资源量约2.8×1012m3。截至2017年底,长兴组—飞仙关组礁滩相相继发现了普光、元坝、罗家寨、龙岗等大型气田,已探明天然气储量超过9 000×108m3,其大气田勘探有2个有利区。

4.3.1 开江—梁平裂陷两侧台缘带

开江—梁平裂陷两侧台缘礁滩分布清楚,成藏条件好,在东西两侧已发现普光等6个大气田。裂陷东侧台缘礁滩叠合发育,向西北延伸到镇巴地区,储层厚度大、储集性好、规模大,气源充足,断裂发育,沟通下伏烃源岩。铁山坡以西的坡西地区构造圈闭成排成带分布,是下一步最有利的突破区。西侧台缘带在川西北地区新发现有与元坝地区相似的雁列式台缘礁滩,在剑阁地区新发现长兴组台缘礁和靠裂陷一侧的飞一段台缘滩,有望发现新的大气田。

4.3.2 鄂西—城口裂陷西侧台地边缘礁滩

露头、钻井和地震等资料证实鄂西—城口裂陷西侧发育台缘礁滩,特别是奉探1井发现厚度为148 m的长兴组台缘礁白云岩储层,孔隙度平均值为4.4%。该区台缘礁或滩厚度较大,储层质量好,与烃源岩侧向对接好。该区断裂发育,构造圈闭成排成带分布,但构造圈闭保存条件较差,构造圈闭之间的向斜区保存条件较好,可能发育大型高丰度岩性气藏。

4.4 须家河组致密砂岩

四川盆地须家河组分布范围广,发育多套广覆式分布、源储一体的生储盖组合,天然气地质资源量约3.15×1012m3。截至2017年底,已发现6个以须家河组为主的大气田,探明储量超过9 000×108m3,潜力仍很大。特别是前陆斜坡隆起带,除已发现的广安、合川、安岳、八角场等大气田外,在蓬莱、营山、龙岗等地区发现储量规模较大的含气区,其大气田勘探有2个有利区。

4.4.1 前陆斜坡带

前陆斜坡带是大面积岩性气藏有利勘探区,成藏条件优越。①位于生烃中心周围,烃源岩面积大,有机质丰度高、TOC平均值介于1.32%~2.55%,生烃强度超过20×108m3/km2;②三角洲水下分流河道砂体大面积叠置,与烃源岩形成良好的源储配置关系;③位于前陆斜坡带,有利于构造—岩性气藏的形成;④已发现蓬莱等大气藏。该区是下一步最有可能发现大气田的有利区。

4.4.2 前陆凹陷带

前陆凹陷带是致密砂岩气藏有利勘探区。①位于烃源岩生烃中心,烃源岩层位多、厚度大、成熟度高,生烃强度介于50×108~120×108m3/km2;②三角洲水下分流河道砂体大面积叠置,与烃源岩互层或一体;③须一—须五段均可成藏富集,且以高压气藏为主,单井产量较高;④在梓潼凹陷、秋林地区已发现气藏。

4.5 石炭系

四川盆地石炭系主要分布于川东和川中东部地区,面积约4×104km2,石炭系天然气资源量为1.3×1012m3,已发现两个大气田,探明天然气储量2 600×108m3,剩余资源量超过1×1012m3,构造圈闭钻探程度高,其大气田勘探有1个有利区,即川东高陡构造之间的向斜区。该区高陡构造成排成带分布,呈现“窄背斜、宽向斜”的特点,目前背斜圈闭大部分被钻探,大面积的向斜基本未钻探。该区构造圈闭为晚期构造,构造圈闭形成之前,岩溶白云岩储层已大面积发育,因此向斜区与高陡构造上的储层特征相似,主要烃源岩龙马溪组页岩在川东地区大面积分布。由此可见,向斜区具有与背斜带相似的源储配置,具备形成岩性大气田的条件。

5 结论

1)四川盆地已发现的20个大气田分布在不同构造区域,其中以川中低缓构造带最多;纵向上大气田发育在7个层系、以长兴组—飞仙关组最多;形成大气田的4套烃源岩以须家河组烃源岩形成的大气田最多;大气田的储层主要为孔隙型碳酸盐岩和致密砂岩;以构造—岩性大气田最多。

2)海相大气田主要受克拉通内裂陷和古隆起控制,克拉通内裂陷主要从烃源岩生烃中心、台缘高能相带和侧向封堵成藏等3方面控制大气田的发育,古隆起主要从台内高能相带、岩溶白云岩储层和长期油气聚集等3方面控制大气田的发育,前陆盆地结构从构造背景、源储组合、圈闭类型和裂缝分布等4方面控制陆相大气田的发育。

3)四川盆地下一步大气田勘探为5个领域12个有利区:震旦系—寒武系有利区为绵竹—长宁裂陷两侧台缘带、高石梯—磨溪古隆起斜坡部位、绵竹—长宁裂陷内部孤立丘滩体、万源—达州裂陷周缘灯二段台缘带、川东高陡构造区;栖霞组—茅口组有利区为川西和川中地区栖霞组—茅口组;长兴组—飞仙关组有利区为开江—梁平裂陷两侧台缘带的坡西地区和川西北地区、鄂西—城口裂陷西侧台缘礁滩;须家河组有利区为前陆斜坡带和前陆凹陷带;石炭系有利区为川东高陡构造之间的向斜区。

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