川西前陆盆地上三叠统须家河组致密砂岩气藏超压体系形成演化与天然气聚集关系

李 伟 王雪柯 赵容容 唐大海 尹 宏 裴森奇

1.中国石油勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司勘探事业部 3.中国石油西南油气田公司川西北气矿

0 引言

超压体系指地层流体压力超过正常静水压力的地层系统，多数指地层流体压力系数大于1.1或1.2的地层[1-3]。世界上主要含油气盆地都存在不同程度的超压或异常高压，中国多数含油气盆地发育超压体系，而且超压体系对油气的聚集具有重要作用[3-21]。长期以来，含油气盆地中超压与油气的关系也是油气地质工作者的重点研究内容，而且前人已经提出了异常高压的众多形成机制，如：构造挤压、生烃作用、欠压实、水热作用、黏土矿物转化、超压传递、底辟作用、充气作用等[3-6]。对于超压体系形成与演化的历史也有较多的研究，但是，超压体系的形成历史仍然是目前一个重要研究课题。

含油气盆地中超压体系形成与演化历史研究非常有利于开展油气聚集规律探讨，尤其是喜马拉雅期构造改造十分明显的四川盆地，一些地质工作者从四川盆地西部上三叠统须家河组（T3x）封存箱的角度或超压发育特征的角度，简要探讨了这一超压体系的形成与演化[22-27]。为了进一步深化川西前陆盆地中生界致密砂岩天然气聚集规律认识与有利勘探区带预测，笔者以该区气藏压力、钻井液密度以及前人关于包裹体均一温度研究成果与含烃盐水包裹体PVT模拟气藏古压力恢复成果为基础，结合须家河组不同含气区的埋藏史研究与构造运动规律，试图探索川西前陆盆地须家河组沉积以来超压体系的发育特征、形成与演化历史，并探讨其与天然气富集的相关性，以期为川西前陆盆地中生界碎屑岩地层中天然气大规模聚集的方向提供重要地质依据。

1 川西前陆盆地超压体系的形成与演化

川西前陆盆地指龙门山造山带前缘至上扬子克拉通地块前缘之间的狭长坳陷带，其主要形成于晚三叠纪，由龙门山造山带的前缘冲断带、川西前缘坳陷带与川中—蜀南克拉通地块边缘绕曲形成的前陆斜坡与前陆隆起等主要构造单元组成[28]。其发育的地层主要有浅海陆棚相的上三叠统马鞍塘组局限碳酸盐岩沉积、海陆过渡相的上三叠统小塘子组碳酸盐岩与碎屑岩交互沉积以及须家河组二段—六段的砂泥岩交互沉积[29-31]。随后，发育了侏罗系—白垩系的拗陷型盆地沉积与喜马拉雅期的局限冲积扇与洪泛河湖沉积[29]。川西前陆盆地自形成以来，经历了印支晚期以龙门山中北段为主的安县构造运动[31-32]、印支末期以川西北剑阁—广元地区强烈隆升为主的区域性构造运动[33-34]、燕山中期与晚期川西中部山前带与峨边—威远等地区为主的褶皱构造运动[32-34]、喜马拉雅期以区域性强烈隆升剥蚀为主的构造运动[32-37]以及喜马拉雅末期以来川西南部与龙泉山构造带的强烈冲断为主的构造运动 [32-34,38]。

川西前陆盆地须家河组天然气资源十分丰富，目前勘探已发现了37个气藏与含气构造，探明天然气地质储量超过8 300×108m3，预测与控制天然气地质储量约 10 000×108m3，其多以低丰度、大面积的岩性致密气藏为主（图1），多数具有超压或异常高压特征。其超压体系的演化经历了原始超压体系的形成与消亡、古超压体系的形成与新生代超压系统改造等3个发展阶段。

图1 川西前陆盆地须家河组顶界构造概要与气藏分布图

1.1 川西前陆盆地中生代古超压体系的形成

前人对川西前陆盆地须家河组超压或异常高压做过大量研究，但是，这些研究多是沉积型与构造型[27,39]古超压形成机制与现今超压简要特征的论述。沉积盆地中的超压主要有欠压实增压、生烃增压、构造应力增压等区域性超压体系的形成机制[7-8,27,39-41]，川西前陆盆地也是如此。

1.1.1 欠压实作用形成原始超压体系

晚三叠世—侏罗纪是川西前陆盆地须家河组欠压实作用形成超压体系阶段。关于川西前陆盆地须家河组欠压实超压体系的形成时间，多数学者认为是侏罗系，欠压实作用产生的过剩压力最盛于侏罗纪末[7-8,27,39]。然而，笔者认为不同地区形成时间存在差异，这主要是因不同区域沉积埋藏快慢与时期不同所致（图2、3）。由于欠压实形成于生烃作用之前，也就是热演化程度（Ro）小于0.5%时的沉积埋藏与早成岩阶段，其埋藏深度受地温梯度高低的影响，一般发生在1 500 m以浅的地层中[42-44]。因此，笔者根据川西前陆盆地三叠纪晚期至侏罗纪的古地温梯度主要区间值介于3.2～2.8 ℃/100 m[45-47]，白垩纪至新生代的古地温梯度主要区间值介于3.2～1.5 ℃/100 m[45-47]，开展了不同含气区的埋藏史分析，分析结果认为其欠压实主要形成于晚三叠世后期—侏罗纪。其中川西坳陷带的欠压实主要形成于晚三叠世—早侏罗世。如老关庙须家河组在早侏罗世的地层压力系数就达到1.34[27]，预测剑阁—九龙山—元坝地区有类似的欠压实超压系统形成（图2）；而平落坝、大邑、新场等地区在三叠纪后期多数达到1 500～2 000 m的埋深，其形成欠压实超压体系的时间更早，预测为须家河组沉积的早中期（图3）。前陆隆起带及其邻区欠压实的形成时间较晚，如威东、荷包场、八角场等地区多在中晚侏罗世才发育欠压实超压（图3）。

图2 元坝与剑阁地区须家河组气藏埋藏史与超压演化史图

图3 川西前陆盆地不同气区须家河组埋藏史与超压演化史图

由于川西前陆盆地须家河组还存在生烃增压的改造，目前不能准确计算须家河组欠压实作用所形成的古超压体系的地层压力系数，即使利用现今须家河组泥岩段测井计算的地层压力系数，也是不能代表当时的地层压力系数。因此，笔者根据准噶尔盆地南缘古近系古新统—始新统紫泥泉子组在强烈构造挤压与欠压实作用下的地层压力系数高达2.00～2.30[16-19,48-49]，与无构造挤压的渤海湾盆地小于2 000 m异常高压泥岩的地层压力系数多小于1.35[50]，结合川西前陆盆地三叠纪末—侏罗纪为微弱构造挤压与欠压实作用，因此预测须家河组地层压力系数多低于1.40。川西前陆盆地须家河组欠压实所形成的超压体系，其赋存时间的长短与压实作用、后期生烃作用相关。前人通过包裹体PVT模拟研究认为，Ro=0.75%时（图2），因压实作用的影响，元坝4井须家河组欠压实作用所形成的超压体系基本消失，如晚侏罗世早期（距今时间约160.8 Ma）的古地层压力系数仅为1.11[22]；通过数值模拟，侏罗纪须家河组古地层压力系数多介于1.05～1.12，少量介于1.27～1.34[26]。因此，笔者也认为欠压实作用所形成的超压会在生烃高峰到来之前，因压实成岩而基本消失，至多维持弱超压状态，但在厚层泥岩中有欠压实残留。

1.1.2 生烃作用形成古超压体系

晚侏罗世—白垩纪是川西前陆盆地须家河组生烃增压作用形成超压体系的重要阶段。关于川西前陆盆地须家河组生烃增压的论述较多，如：罗啸泉[51]认为烃源岩Ro=0.9%时，因大量生烃，并大量伴生CO2，在碳酸盐矿物大量溶解形成次生孔隙发育带的同时，碳酸盐矿物溶液向上运移至低温低压地层时，碳酸钙沉淀形成致密顶板，而促使超压封存箱的形成；王震亮等[27]认为因须家河组渗透性较差，生烃作用特别是天然气的大量生成导致地层压力的快速增长；徐国盛等[26]认为须家河组内的生烃作用使地层压力系数由生烃前的1.10上升为1.16～2.10；张俊武等[22]认为进入生烃高峰期的后期时，虽然包裹体的温度与压力都在随埋深的加大而增加，但其地层压力系数开始逐渐减小。笔者根据古今地温梯度、埋藏史与热演化历史，结合前人包裹体的研究结果，开展了古压力的计算。具体步骤为：①根据埋藏史确定包裹体形成时间；②根据包裹体均一温度与古今地温梯度、结合埋藏史计算包裹体形成的最大埋深，即包裹体均一温度除以平均地温梯度所得数据；③根据埋藏史计算该包裹体形成时所在地层的实际埋深，即包裹体均一温度在埋藏热演化史图中对应的深度；④将包裹体形成的最大埋藏与其地层的实际埋深都转化为静水柱高或静水地层压力，并用前者除以后者所得值就是古地层压力。研究结果表明，川西前陆盆地坳陷带中侏罗世—晚侏罗世因生烃作用形成古超压体系，其古地层压力系数多介于1.41～1.69，甚至更高，如新场—孝泉地区个别古地层压力系数可达1.87[26]；而隆起带及其邻区，至白垩纪才开始因生烃作用而形成古超压体系，其地层压力系数多介于1.40～1.50（图2、3、表1）。因此，笔者认为生烃作用所形成的古超压体系是须家河组现今超压体系发育的基础。

表1 川西前陆盆地部分须家河组含气区古地层压力系数计算结果与现今地层压力系数对照表

另外，印支末期—燕山期，虽然构造运动以挤压为主，构造挤压所产生的超压成分也应该存在，但前人开展的有关声发射测试结果反映，这一时期川西地区因岩石的最大水平主应力远小于上部负荷应力，岩石变形以垂向压实为主[39]。因此，此时构造应力所产生的超压贡献很小。

由此可知，晚三叠世—侏罗纪的欠压实作用形成了须家河组最原始的超压体系，坳陷带超压形成于晚三叠世早中期—早侏罗世，前陆盆地隆起及其邻区的超压形成于中晚侏罗世；欠压实形成的超压多在Ro=0.75%时消失或维持弱超压状态。晚侏罗世—白垩纪生烃作用形成了须家河组古超压体系，这也是现今超压体系发育的基础；坳陷带古超压形成于中侏罗世—晚侏罗世，隆起带及其邻区古超压形成于白垩纪中期。印支末期—燕山期的构造挤压作用对须家河组超压体系形成的贡献很小。

1.2 川西前陆盆地新生代超压体系的改造与演化

川西前陆盆地自喜马拉雅构造运动开始，随全盆地一起进入区域性挤压隆升与剥蚀阶段[59]。这一阶段的构造挤压、隆升与剥蚀、断裂形成与活动对须家河组古超压体系产生了重要影响。笔者以埋藏史研究为基础，结合前人在古流体包裹体、古构造应力、储层致密化等方面的分析结果，认为川西前陆盆地须家河组古超压体系在这一时期经历了明显的差异演化。

1.2.1 构造应力作用对古超压体系形成的贡献

构造应力作用所产生的流体超压是古超压体系形成的重要组成部分。笔者主要依据前人的研究成果来进行讨论。虽然川西前陆盆地须家河组在印支末期—燕山期也是挤压构造背景，但因其最大水平主应力远小于上部负荷应力，因此其构造应力对超压的贡献是不可能与喜马拉雅期相比的。王震亮等[39]研究认为开放体系的构造应力充分释放，构造挤压作用难以引起流体增压；而较为封闭的流体体系的应力释放困难且缓慢，构造增压的贡献明显存在，且差异较大。如中坝、平落坝、三和场、大兴西、汉王场、三苏场等构造因断裂发育，其地层应力比例系数介于0.75～0.92，流体处于开放体系，构造挤压作用难以引起流体增压[39]。而川西坳陷带北部储层物性极致密且断裂不发育区构造挤压增压较显著。李军等[40]通过通南巴—元坝一带的须家河组钻井岩心古构造应力测定，认为构造挤压增压贡献介于28%～39%；王震亮等[39]通过老关庙—柘坝场一带的须家河组钻井岩心古构造应力测定，认为构造挤压增压贡献介于80%～100%。因此，川西前陆盆地除去喜马拉雅期断裂活动频繁且转变成开放地层体系的地区外，构造挤压所产生的流体增压不同程度的存在，且与储层致密程度与断裂发育程度相关。

1.2.2 构造运动的差异性对超压体系演化的影响

构造隆升与地层剥蚀是古超压体系差异演化的主要成因。由于四川盆地自新生代以来，不同地区隆升与剥蚀的程度不同，必然会对不同区域古超压体系的演化产生不同的影响。

从图2与表1可知，剑阁须家河组气藏与元坝须家河组气藏东部分别地处九龙山构造的西南翼上倾部位与东南翼下倾部位，其演化规律具有一定的相似性。剑阁须家河组气藏包裹体计算的白垩纪末期的古地层压力系数为1.62，而剑阁须家河组气藏与元坝须家河组气藏东部现今地层压力系数分别介于2.15～2.38、1.65～1.82。显然二者在这一时期的超压体系经历了不同构造演化过程。从其埋藏史曲线来看，二者在古近纪缓慢隆升过程中剥蚀了约500 m厚的地层，这对二者超压改造的影响是相似的，虽有一定流体压力的释放，但因储层致密仍存在较高的超压流体。新近纪以来，二者因构造隆升导致的地层剥蚀厚度差异十分明显，剑阁地区经历了约2 000 m的地层剥蚀，元坝东部区只有约500 m的地层剥蚀，因此在极致密岩石的封堵下，剑阁地区须家河组地层压力系数上升超过2.15，而元坝东部地区须家河组的地层压力系数只比白垩纪末的古地层压力系数（1.62）略有升高。

从图3与表1可知，前陆盆地坳陷带的平落坝、新场、大邑等构造与前陆盆地斜坡带的八角场构造在古近纪具有相似的超压演化规律，即因都经历了白垩纪的深埋与较强—强成岩作用，储层致密化明显，流体压力释放困难，至古近纪地层中仍维持了较多剩余流体压力，展现出地层压力系数略有升高的规律。进入新近纪后，由于断裂发育程度不同，各自超压发育规律差异较大。沿前陆盆地坳陷带西南—东北向，地层压力系数有逐渐增大的趋势。平落坝构造在新近纪构造活动频繁，断裂发育，须家河组泄压后成了常压气藏；大邑构造断裂与裂缝较发育，地层压力系数略有降低，介于1.50～1.60；新场构造及其邻区相对较稳定，小断裂较发育，断裂没有通达浅层，在构造挤压与封存作用的共同作用下，剩余的流体压力越来越多，地层压力系数上升，介于1.70～1.90；而剑阁地区断层不发育，构造完整，地层压力系数上升至2.15～2.38；但是，位于川中地区的八角场构造发育1条大断裂，在挤压作用与封存作用的联合作用下，地层压力系数略有下降，介于1.70～1.80。前陆盆地隆起区由于热演化程度较低，成岩作用较弱，储层致密化程度较弱，至白垩纪末期才达到流体超压的最高值；新生代由于强烈隆升、剥蚀，以及断裂与裂缝的产生，一直处于泄压状态，尤其是新近纪以来成岩作用相对更弱的荷包场构造泄压更快，现今多为常压特征；而威东含气区由于储层比荷包场构造略致密，热演化程度也略高于荷包场构造，剥蚀后还剩余了一定的流体压力，呈现弱高压状态，地层压力系数介于1.30～1.50（图4）。

须家河组现今超压体系的平面发育规律与喜马拉雅期以来形成的断裂关系十分密切，但与须家河组生气强度的关系并不明显。由于生烃增压是古超压体系发育的基础，生气强度较大的地区应该超压最发育。但从图4可以看出，生气强度最大的川西南大部分地区不存在超压体系，超压强度最大的却发育在生气强度较小的梓潼坳陷区。这显然与川西南地区喜马拉雅晚期以来形成的断裂[59]较多有关。平落坝—大兴场—眉山—资阳等一线以南、华蓥山断裂带西侧以及江油以北的龙门山山前与米仓山山前等超压基本不发育，也是强烈构造运动造成。这进一步证明强烈的构造运动破坏了古超压体系。

图4 川西前陆盆地须家河组超压体系与断裂、生气强度、气藏分布等叠合图

由此可知，川西前陆盆地构造运动的差异性对须家河组超压体系演化的影响十分明显。前陆盆地坳陷带与斜坡带，在古近纪的隆升与剥蚀期，致密储层阻滞了流体压力的释放，并在构造挤压下以维持超压体系与导致地层压力系数略有增加为特征；至新近纪，因构造运动的差异，断裂发育区以超压系统破坏为主，断裂欠发育区以超压维持或超压增强为主。前陆盆地隆起带与断裂活动强烈区，在强烈隆升与剥蚀作用下，须家河组持续泄压，超压系统遭受不同程度的破坏。

2 超压体系发育特征与天然气富集关系

川西前陆盆地超压体系的发育特征及其与天然气富集的关系，前人做过较多的研究。王震亮等[27]认为川西坳陷南部为“两段式”超压模式，川西坳陷北部为“三段式”超压模式，梓潼凹陷为超压最高地区，并提出了山前带低幅超压近源成藏与中—低幅超压多级成藏，及坳陷内超高压近源成藏3种成藏模式；宋钰等[8,40]认为元坝—通南巴地区发育封隔型超压体系，天然气充注与构造挤压是超压发育的主要动力机制等认识；张闻林等[60]认为封存箱顶部是油气藏形成的有利部位，压力降低区有利于规模油气藏形成；罗啸泉[51]认为后期构造运动对封存箱的改造使天然气向箱外“混相涌流”，在浅中深层形成了规模次生气藏；杨克明[61]认为须家河组分为下部和上部两个成藏组合，下部成藏组合为高压驱赶与低压吸拉天然气成藏模式，上部成藏组合为水溶气运移释放与浮力顺优势通道输导天然气成藏模式；李伟等[38-39]认为川中地区烃类充注和构造抬升与剥蚀是异常高压的主要形成机制，等等。由此可知，前人的研究多局限于川西坳陷、川中隆起等具体的气藏或天然气聚集区。笔者在此成果基础上，以川西前陆盆地的主体为基础开展流体压力、钻井液密度、天然气分布等方面的研究，并编制地层压力系数平面图与剖面图来描述现今超压发育规律，并以此为基础讨论其与天然气富集规律的关系。

2.1 川西前陆盆地须家河组超压发育特征

超压或异常高压的定量描述，国内外有多种分类[11]，但都很简单。为了较准确地描述超压特征，笔者将地层压力系数介于0.9～1.2定义为常压、大于1.2统称为超压，其中介于1.2～1.6为弱超压、介于1.6～2.0为强超压、大于2.0为极强超压。川西前陆盆地由于受喜马拉雅期构造运动的影响，完全改变了由生烃增压而形成的古超压体系原始特征。笔者利用须家河组单井压力测试数据计算的地层压力系数，并根据地层压力系数编制了平面分布图（图4）；同时利用钻井液密度结合实际测试地层压力系数编制了部分过井剖面的超压体系剖面图（图5～7）。

图5 川西北地区上三叠统超压体系发育特征与天然气聚集关系图

从超压体系的平面发育特征来看，须家河组的极强超压主要发育于川西坳陷带的中北部的洛带—绵阳—老关庙—九龙山构造南部等地区，强超压环绕川西坳陷带及部分斜坡带发育，弱超压主要发育于川西前陆盆地的斜坡带与隆起带。而川西南断裂发育区、龙门山山前冲断带北部、米仓山山前带以及华蓥山山前带为须家河组常压发育区（图4）。

从超压体系剖面发育特征来看，不仅不同区域差异较大，而且不同区域的不同构造部位差异更大。例如：前陆盆地龙门山冲断带北部、梓潼凹陷与九龙山等构造的超压特征各不相同（图5）。龙门山冲断带矿山梁构造基本不发育超压；梓潼凹陷西侧以弱超压为主，展现出超压强度自上而下加大的特征；梓潼凹陷东侧剑阁地区以强超压—极强超压为主，剖面上展现出明显的超压透镜状特征；九龙山构造区—元坝地区以强超压为主，展现出由九龙山构造主体部位须家河组超压上弱—中强—下较强，向元坝地区转变为上弱—下强的超压特征，而且展示出其超压强度与烃源岩现今埋深的关系并不明显。剑阁—九龙山—元坝地区的强超压—极强超压的形成，显然与九龙山构造在喜马拉雅期的强烈回返有关。

前陆盆地中部鸭子河冲断带、坳陷区、龙泉山冲断带、安岳—磨溪隆起区也是各不相同（图6）。鸭子河构造带的超压强度展现出自上而下由低增高又降低的变化过程，且以弱超压—强超压为主；坳陷区则是自上而下超压逐渐增强的过程，即由弱超压增加至强超压，局部可能达极强超压；龙泉山构造带及其邻区的永深1井与永探1井展示，也是自上而下由弱超压转变为强超压的特征，更重要的是其上倾部位的斜坡区须家河组下部可能发育透镜状强超压；安岳—磨溪隆起区是相对略有变化的弱超压为特征。

图6 川西冲断带—川中上三叠统超压体系发育特征与天然气聚集关系图

前陆盆地南部的雾中山冲断带、灌口—邛崃—熊坡断裂褶皱带、龙泉山冲断带南段以及隆起区威远褶皱带存在更大的差异（图7）。冲断带的雾中山构造须家河组以常压为特征；坳陷区的灌口—邛崃—熊坡断裂褶皱带须家河组以下弱上强的常压—弱超压为特征，而泥岩段多数发育弱—强超压；斜坡区的龙泉山冲断带南段须家河组以相对稳定的弱超压为特征；隆起区的资阳—威远须家河组以地层压力系数低于1.05的常压为主。

图7 川西南地区上三叠统超压体系发育特征与天然气聚集关系图

由此可知，川西前陆盆地须家河组超压体系主要发育于构造相对稳定的中北部坳陷带与斜坡带，川西南邛崃—熊坡—资阳—威远以南、龙门山—米仓山山前冲断带、华蓥山西侧构造运动影响强烈区的古超压体系遭受破坏，以常压为特征。从超压发育的剖面结构特征来看，须家河组多数自上而下超压强度加大，但在老关庙—九龙山构造带及其邻区发育透镜状极强超压、鸭子河构造带以东的坳陷带可能存在厚层叠置极强超压、龙泉山以东的斜坡带须家河组下部发育透镜状强超压、川中隆起带须家河组发育弱超压。现今川西前陆盆地须家河组超压是在致密岩性阻滞下，以生烃增压与构造挤压为主形成的古超压体系经历喜马拉雅期强烈构造运动后的残余压力体系。

2.2 川西前陆盆地须家河组超压与天然气富集关系

川西前陆盆地由于须家河组超压体系的复杂演化，其对须家河组天然气富集有着多种独特的作用。

1）西强东弱的超压体系持续发育促进了川中隆起区大面积、低丰度、低含气饱和度天然气区的形成。从图2、3可知，自晚侏罗世至白垩纪末期，是川西坳陷天然气大规模生成的时期，也是西强东弱的古超压体系形成与持续发育期。新生代以来，虽然古超压体系发生不同程度的破坏与分异，但由于川西坳陷须家河组埋深大、地层流体压力高，仍然可以持续使地层流体向东南部的华蓥山前褶皱断裂带运移，不仅在川中—川南过渡带的隆起区形成须家河组的泄水区，而且形成侧向顺层压力梯度远大于浮力现象[62]。这不仅长期使坳陷带的大量天然气顺层向东运移至川中地区，而且使川中地区须家河组厚层砂体中的大量水体顺层向合川—广安一线的华蓥山山前低压断裂带排泄，产生水溶气的减压脱溶与地层水浓缩脱溶而聚集成藏[62]，形成了安岳、合川、广安、蓬莱等多个天然气探明或预测地质储量超过2 000×108m3的大面积、低丰度致密岩性大气田（图4）。因此，须家河组超压体系的长期持续发育是弱超压—常压的隆起带及其邻区天然气顺层侧向运移与大规模聚集的重要动力。根据这一规律，隆起带及其邻区仍然具有寻找大气田的潜力。

2）强超压—极强超压体系的持续发育确保了致密气的大面积封存。前人研究结果认为，剑阁—元坝地区自侏罗纪末期以来由于强烈的成岩作用，储层极其致密，孔隙度介于2%～6%[37,55,63]，而且在源储交互发育的岩性组合下，与致密储集体联合阻滞了流体压力的释放。另外，该区须家河组自侏罗纪末期至古近纪一直处于强超压状态（图2），新近纪虽然有构造运动，但主要以褶皱隆升为主，断穿须家河组的断裂基本不发育，这十分有利于古超压流体的持续封存。正是由于整套须家河组的超压封闭，使得剑阁与元坝地区预测与控制天然气地质储量分别超过1 000×108m3与3 000×108m3（图4）。笔者研究认为，黎雅—老关庙—文星场—柘坝场一带发现了类似的极致密砂岩天然气的聚集，有可能也是极致密气的大面积发育，具备拓展成大型极致密气聚集区的潜力。根据前人对新场—川合等须家河组气藏研究结果的认识，须家河组气藏天然气是致密砂岩气，也是近源聚集，具有强超压特征，超压封闭作用十分明显，其中新场构造须家河组探明天然气地质储量超过1 200×108m3[61]。因此，川合—黎雅一带也存在强超压—极强超压大面积封存的极致密砂岩气聚集区。

3）生烃增压形成的古超压体系是燕山期—喜马拉雅期须家河组天然气聚集成藏的重要动力。侧向压差驱动是坳陷带褶皱构造天然气大规模聚集的重要动力。如前人认为新场构造须家河组气藏是侏罗纪—白垩纪形成的超压烃源岩，在构造运动产生“断而未破”的小断裂与裂缝情况下，天然气被“高压驱赶”至须家河组致密储层中聚集而成；平落坝构造须家河组气藏是燕山晚期—喜马拉雅期在逆冲断裂泄压成常压后，使邻区超压环境下的天然气被大量“低压吸拉”至致密储层中聚集而成[61]，平落坝—邛西—白马庙地区天然气聚集超过500×108m3。实际上，笔者认为这都是在须家河组超压体系的大背景下，区域性的侧向压差驱动天然气聚集的结果。因此，冲断带—坳陷带潜在皱褶构造与复合圈闭仍有天然气大规模聚集的可能，值得重视。

4）生烃增压与构造挤压形成的古超压是侏罗系—白垩系等浅层天然气规模聚集的重要动力。前人研究认为川西致密碎屑岩生烃增压和成岩致密化后，构造运动对须家河组封存箱的改造，并在超压作用下，使天然气向箱外“混相涌流”，于浅中深层形成了规模次生气藏[51]；川西前陆盆地须家河组为一异常高压封存箱，箱内外相差悬殊的压力差，是天然气跨层运移持续作用的源动力[64]。川西前陆盆地中气源来自须家河组的浅层天然气聚集规模很大。如孝泉、新场、洛带、中江、平落坝、白马庙、苏码头等侏罗系—白垩系气藏已累计发现天然气地质储量超过3 000×108m3。如：新场构造侏罗系探明天然气地质储量834×108m3；洛带气田侏罗系探明天然气地质储量为324×108m3；白马庙气田侏罗系探明天然气地质储量269×108m3、预测天然气地质储量670×108m3；中江气田侏罗系探明天然气地质储量 219×108m3、三级天然气储量超过 2 000×108m3；平落坝气田侏罗系探明天然气地质储量20×108m3。笔者认为，古超压体系形成后，燕山期—喜马拉雅期的改造促进了天然气的快速向上充注。从受改造较严重的平落坝上三叠统须家河组与侏罗系气藏来看（图8），其经历了侏罗纪末期—白垩纪早期（距今时间介于148.4～117.4 Ma）[65]的强超压环境下的首次油气充注，天然气最早由须一段天然气生成的天然气聚集于须二段，后期调整到最上部的侏罗系蓬莱镇组，干燥系数较大（0.94～0.95）、甲烷碳同位素值介于-36.8‰～-35.0‰；而后其经历了晚白垩世后期（距今时间介于83.0～78.0 Ma）[65]弱超压环境下热演化程度略低的天然气充注，其天然气为须家河组三段—四段生成的天然气在须二段—须三段中的聚集，后期调整到侏罗系遂宁组—沙溪庙组，干燥系数偏低（0.93）、甲烷碳同位素值介于-38.3‰～-39.2‰，同时还存在来自须家河组上部须五段相对较低成熟烃源岩所生天然气的贡献[66]；最后其经历了喜马拉雅期构造隆升泄压后，充注了来自断裂下盘弱超压环境下成熟度更高的须一段烃源岩所生的天然气（与邛崃断垒构造于距今时间为14.0 Ma形成的时期相当），干燥系数最大（0.97～0.98）、甲烷碳同位素组成最重（-34.8‰～-32.5‰）。因此，笔者认为，超压体系发育的环境中，天然气的运聚不仅存在断裂带在浮力作用下的垂向运移，而且还存在压差驱动，这增加了天然气幕式运移的频率，促进了浅层天然气的规模聚集。因此，在须家河组较强—强超压体系之上的侏罗系浅层天然气的规模聚集与更多发现值得期待。

图8 平落坝气田中生界—新生界天然气多期次运移与聚集示意图

由此可知，川中隆起区持续发育的西强东弱超压体系促进了大面积、低丰度、低含气饱和度天然气区的形成，川西坳陷北部强超压—极强超压体系的持续发育确保了致密气的大面积封存，生烃增压形成的古超压体系不仅是须家河组自身天然气破坏与调整的重要源动力，也是燕山期—喜马拉雅期须家河组致密砂岩天然气聚集成藏中压差驱动的重要动力，还是侏罗系—白垩系等浅层天然气规模聚集的主要动力。隆起带及其邻区还存在较大规模致密岩性大气田发现的潜力，坳陷带的川合—黎雅存在大面积极致密砂岩气聚集的可能，冲断带—坳陷带的皱褶构造与复合圈闭仍是天然气大规模聚集的有利场所，须家河组超压体系之上的浅层侏罗系仍具有大面积天然气聚集的潜力。

3 结论

1）川西前陆盆地须家河组最早于晚三叠世—侏罗纪因欠压实作用形成了超压体系，但这一超压体系多在Ro=0.75%时（三叠纪末—侏罗纪末）消失或维持弱超压状态。晚侏罗世—白垩纪的生烃作用形成了须家河组的古超压体系，坳陷带的古超压形成早于隆起带。

2）川西前陆盆地燕山期—喜马拉雅期差异构造运动对须家河组超压体系演化的影响十分明显。坳陷与斜坡等相对稳定区，超压体系得以维持并略有增强；隆起带和断裂活动强烈区，须家河组持续泄压，超压系统遭受不同程度的破坏。

3）川西前陆盆地现今须家河组超压体系主要发育于川西坳陷的中北部与斜坡带。须家河组多数地区纵向上自上而下超压强度加大，但坳陷带—斜坡带还发育透镜状极强超压体、厚层叠置极强超压体、透镜状强超压体。现今须家河组超压是生烃作用与构造应力联合形成的古超压体系经历强烈构造改造后的残余压力体系。

4）超压体系的持续发育促进了川中隆起区大面积低丰度天然气区的形成，确保了致密气大面积封存。须家河组古超压体系不仅是其自身天然气破坏与调整的重要源动力，也是其致密砂岩气聚集成藏中压差驱动与浅层天然气规模聚集的重要源动力。坳陷带与斜坡带的须家河组近源致密砂岩、以及须家河组较强—强超压区之上的侏罗系存在大面积致密气聚集的良好条件，是未来大气田的重要寻找方向。