四川盆地震旦系天然气勘探潜力分析

摘 要

摘要：四川盆地震旦系资源丰富，但发现率低，自威远、资阳气藏发现后，近20年未获重大突破。为此，在“十一五”国家攻关课题对该盆地震旦系新一轮评价研究的基础上，从地层和
摘要：四川盆地震旦系资源丰富，但发现率低，自威远、资阳气藏发现后，近20年未获重大突破。为此，在“十一五”国家攻关课题对该盆地震旦系新一轮评价研究的基础上，从地层和沉积、储层分布、烃源条件、圈闭特征等方面讨论了震旦系成藏地质条件。研究表明：震旦系灯影组白云岩厚度巨大，表生岩溶作用形成的裂缝-孔洞型储层具有多层段、厚度大、分布广的特点；相关烃源岩生烃强度最高达56×108m3/km2，具备形成大中型气田的烃源基础；构造圈闭多，圈闭面积大，后续勘探目标充足；在对震旦系含油气地质条件综合分析的基础上，划分出了3个有利的勘探区带，即古隆起核部岩溶发育区、古隆起翼部构造圈闭和川东台缘高能相带，并指出了勘探方向及目标。该研究成果为四川盆地震旦系下一步天然气勘探部署提供了依据。
关键词：四川盆地；震旦纪；天然气；勘探；资源潜力；成藏条件；有利区带
1 四川盆地震旦系勘探概况
    四川盆地震旦系是我国最古老的含油气沉积层系，历经60年的勘探研究历程，有较多重大发现，其研究程度和勘探程度要高于其他含油气盆地。至2009年底，四川盆地钻至震旦系的井共128口(大部分集中于威远构造)，发现威远、资阳气藏，高石梯龙女寺含气构造区，获地质储量840×108m3，资源发现率11.86%，尚有较大的勘探潜力。
    四川盆地震旦系油气勘探历程曲折，大致由4个阶段构成：①1940—1969年，威远震旦系气田发现阶段；②1970—1989年，盆地周边甩开预探，成效甚微的低谷阶段；③1990—2000年，乐山-龙女寺古隆起专题攻关研究阶段，发现了资阳气藏、安平店-高石梯含气构造；④2001年至今，强化含油气地质条件综合研究，风险勘探出现新苗头。在此期间，经过反复研究，慎重选择，本着立体勘探、重在发现的宗旨，在古隆起核部部署了2口风险探井。其中汉王场构造汉深1井已于2010年完钻，震旦系灯影组缝洞储层较发育，测试产水8m3/d，Na2S04水型，矿化度低。高石1井目前已完钻，震旦系灯影组储层累厚达184.05m，平均孔隙度为4.04%、渗透率为1.53mD，纯气层厚度达67m，仅灯二段测试产量就在百万立方米以上，川中古隆起震旦系巨大的勘探潜力终成现实[1]。
2 四川盆地震旦系含油气地质条件
2.1 地层和沉积相
根据最新的地层研究成果，四川盆地震旦系划分下统和上统，分别对应于陡山沱组和灯影组，灯影组进一步分为灯一、灯二、灯三和灯四段4个岩性段。
2.1.1陡山沱组
    陡山沱组是四川盆地第一套海侵层系，主要由碎屑岩夹碳酸盐岩组成，碎屑岩在川中-川西地区以砂泥岩为主，川东南地区黑色页岩比例大幅增加，成为一套优质烃源岩。沉积厚度受四川盆地基底结构的影响，盆地中部较薄(9～20m)，盆地边缘较厚(100～789m)。
2.1.2灯影组
    灯影组主要为碳酸盐岩台地沉积，以藻白云岩、晶粒白云岩、砂(粒)屑白云岩为主，夹少量薄层砂、泥岩、硅质岩及膏岩等，可分为4个岩性段。灯影组基本北东-南西向展布，厚度以旺苍杨坝-南充-川中安平店、峨眉山-长宁一带较厚，厚者在1000m以上。存在3个相对厚区：广元-英华附近、南充西北、峨眉-宫深1地区。此带向西北、向东南均减薄，向东南方向出盆地减薄至500m，甚至更薄，具有镶边台地特征。
四川盆地震旦纪灯影期藻类生物繁盛，自成黏结结构发育，缺乏有壳类动物化石。常见风暴扰动和疑似生物扰动构造，部分地区可见巨厚的膏岩层发育。可见，盆地内部以水体较浅、相对闭塞的局限台地相沉积为主，在局限台地内部发育有渴湖、潮坪和台内滩亚相。陆源物质来自于西部，在盆地的东部发育以藻滩为主的台地边缘相带，如康家坪、廖家槽及遵义松林剖面，在台地边缘相带以东，沉积厚度迅速减薄，为斜坡-盆地沉积环境(图1)[2]。需要说明的是，由于震旦系研究程度不高，盆地及周边资料点较少且分布不均，各相带边界并非十分确定，有待以后补充完善。
 
2.2 储层特征
四川盆地震旦系灯影组储层岩性可分为两类：①具原生沉积结构的各种黏结云岩、粉细晶云岩和颗粒云岩；②被各类地质营力改造形成的角砾云岩或角砾状云岩。多种岩性在岩溶溶蚀作用下均可形成储层。震旦系灯影组储层类型主要为裂缝-孔洞型储层，在灯四、灯三和灯二段均有发育。在距离震顶较近的灯三、灯四段储层中，储集岩明显受到桐湾期表生溶蚀作用的影响，溶洞发育且以中-大型溶洞为主(图2)[3]，全直径物性明显高于基质物性，为典型的裂缝-孔洞型储层。据四川盆地8012个小样分析，孔隙度平均为1.65%，而290个全直径样品的平均孔隙度达3.97%，新完钻的高石1井全直径平均为4.71%，比基质孔隙度高出一倍，显示出缝洞体系对物性的贡献比例很大。
 
    灯影组溶蚀孔洞多被自形晶白云石、石英、沥青半充填，不同地区均可见到热液矿物(方铅矿和黄铁矿)，推测可能原因为震旦系离基底较近，岩石受到来自深部热液的侵蚀改造。
    震旦系灯影组下部(灯二段)也有储层发育。由于其埋藏较深、含水层较多，以前并未给予足够重视，对其取得的实物资料较少，研究程度不高。从目前不多的资料来看，它和上部的储层发育特征有所差异，主要表现为溶洞规模降低，孔隙层增多。岩心描述显示：灯影组向下大型缝洞减少，小型孔洞占据优势，高科1井灯影组岩心统计，溶洞岩心累计28.57m，其中灯四段11.45m(占40.1%)，灯三段12.20m(占42.7%)，灯二段4.92m(占17.2%)，显示出向下溶洞发育减弱。但是在基质物性方面，下部储层有变优的趋势，表明孔隙层增多，借此可以弥补溶洞层减少的不足。
   灯二段距离震顶较远，如在川中地区距震顶超过300m，威远地区也大多超过150m，储层接受震旦纪末期的风化淋溶作用比较困难。对于其溶蚀孔洞的成因，一些研究者倾向于认为灯二段顶部也发育有类似震顶的暴露剥蚀面，即震旦系灯影组遭受过桐湾运动两幕的抬升剥蚀作用。这一认识在盆地周边露头已显示了部分证据，在盆地内部由于缺乏取心资料，有待进一步验证。
   总体来看，四川盆地震旦系作为中国最古老的碳酸盐岩沉积储层，由于其沉积厚度大、溶蚀作用相对发育，储层累计厚度常超过100m，储层物性可低至中等孔隙度，并且在盆地内部普遍发育，若配以较好的烃源条件和圈闭条件，其勘探潜力不容忽视。
2.3 烃源条件
   通过对震旦系储层沥青与烃源岩有机质中生物标志化合物的对比研究[4]，认为震旦系的油气主要来自寒武系，同时也有部分震旦系自身的贡献。四川盆地下寒武统泥质烃源岩是盆地内最重要的烃源岩之一，已有证据证明它可向震旦系、寒武系和上覆多个层系供烃。其烃源岩厚度分布在0～509.5m之间，最厚区分布于川西南地区，平均厚度为139m，有机碳含量0.4%～4.2%，平均为1.24%，烃源岩有机质类型为腐泥型干酪根，生烃能力强，是优质油系烃源层。目前盆地内烃源岩有机质成熟度较高，Ro值为2.0%～5.8%，均达到过成熟阶段，以生成气态烃为主。下寒武统的生气强度变化在0～160×108m3/km2之间，以盆地西缘和盆地的中北部生气强度相对较低，以盆地西南部的自贡-宜宾-泸州一带生气强度相对较高，平均生气强度在(40～45)×108m3/km2。
    震旦系是四川盆地发育的最老的烃源岩，烃源岩主要发育在陡山沱组和灯影组。烃源岩包含暗色泥质岩和碳酸盐岩两类。深色泥页岩厚0～45m，以盆地中西部、北部和盆地东缘较厚，有机碳含量分布在0.20%～2.20%之间，平均为1.18%。震旦系深色碳酸盐岩厚度在0～600m之间，以盆地西南部厚度最大，窝深1井最厚可达659m，有机碳分布范围为0.05%～0.75%，平均为0.29%。和寒武系烃源岩类似，有机质类型为腐泥型干酪根，是优质油系烃源层。目前盆地内烃源岩有机质成熟度较高，Ro值为2.2%～6.0%，均达到过成熟阶段，以生成气态烃为主。震旦系烃源岩强生气区主要分布在盆地的西南部，其生气强度一般在(10～18)×108m3/km2之间。其相关烃源岩(包括对成藏有贡献的所有烃源岩)生烃强度的展布特征与震旦系生烃强度的展布特征基本一致，在泸州-宜宾-自贡-成都一带生气强度相对较高，在自贡地区生气强度最高达56×108m3/km2。单就烃源岩发育和生气潜力评价来看，震旦系灯影组已具备形成大中型气田的条件[5]。
2.4 圈闭条件
    目前，四川盆地震旦系气藏既有构造气藏(如威远气藏)[6]，也有构造背景上的岩性圈闭气藏(如资阳震旦系残留气藏)。在现有勘探程度和研究程度不高的情况下，勘探的主要对象还是相对容易发现的构造圈闭气藏。在加里东期乐山-龙女寺古隆起轴部及两翼分布着众多的正向构造。比如已获发现的威远构造，震旦系圈闭面积达1229.35km2，闭合高度760m，为一巨型穹隆构造。磨溪和高石梯共圈面积达1015km2，河包场335km2，广安170km2。根据最新连片构造解释成果，大川中高石梯-广安地区震旦系构造圈闭(面积大于10km2)共有14个，累计面积1759km2。川中地区震旦系勘探一旦获得较大突破，后期可供选择的目标是比较充分的。
    川南、川东地区作为下古生界至震旦系勘探的后备领域，和大川中地区相比，构造圈闭发育特征差别较大。川南、川东地区是以高陡构造发育为显著特征，和川中地区相比，虽然圈闭面积较小，但数量众多，圈闭闭合度大，仔细选择具有优异的生储盖组合的构造进行风险勘探，取得突破是很有希望的。
3 四川盆地震旦系资源潜力及有利勘探区带
3.1 资源潜力分析
    根据“十一五”资源评价结果，四川盆地震旦系总资源量约为7080×108m3(表1)，已获三级储量840×108m3，资源发现率11.86%，尚有较大的勘探潜力。从区带分析来看，位于乐山-龙女寺古隆起主体区的川西南-川中地区资源量最大，达3697.2×108m3，占盆地总资源量的52.2%，显示出古隆起主体区域依然是盆地震旦系勘探的主要战场。其次是川南和川东
地区，资源量合计2079.2×108m3，目前尚无勘探发现，可作为盆地下古生界-震旦系的后备领域开展研究和准备。川西和川北地区资源量最低(1303.8×108m3)，因该地区震旦系埋藏太深，对其了解程度仅限于周边少量露头资料，对其含油气地质条件知道甚少，无法对这一区带作出客观评价。
 
3.2 有利勘探区带评价
    研究表明，震旦系沉积、储层及油气演化与富集均受地史时期构造运动的影响，主要包括桐湾期、加里东期、印支期、喜山期4期构造运动，其中又以加里东运动、喜山运动形成的古隆起、叠隆和现今构造意义最为深远。通过油气地质条件对比分析，认为四川盆地震旦系可划分3个有利勘探区带：古隆起核部岩溶风化壳勘探区带，古隆起翼部构造圈闭有利勘探区带，川东台缘有利勘探区带(图3)。
 
3.2.1古隆起核部岩溶储层有利勘探区带
    古隆起核部岩溶储层有利勘探区带，指震旦系顶部暴露剥蚀窗及其周边受古构造岩溶直接影响的区域，东起川中龙女寺构造东边，西至乐山，南抵大足-内江一带，北至遂宁，区块面积约2.2×104km2。该区带震旦系发育局限海台内滩亚相，处于有利于风化期岩溶发育的岩溶斜坡带，以岩溶为特征的裂缝-孔洞型储层发育。灯影组在桐湾运动抬升剥蚀，以资阳地区剥蚀程度大，在川中等其他地区剥蚀程度相对较小。震顶风化壳为区域性储集层，岩心见有不同规模大小的溶缝、溶孔、溶洞及洞穴，见各种类型的岩溶岩充填。古隆起西南部震旦系生烃强度大，一般在(15～30)×108m3/km2；该区属于古今构造叠隆起区，是油气运聚的指向区，有利于油气富集；除古、今构造圈闭外，还有岩性圈闭分布，圈闭的保存条件好。本区带是四川盆地震旦系最有利的勘探区带。古隆起核部震旦系灯影组已发现威远气田、资阳含气区与高石梯-磨溪含气区，探明储量约400×108m3。这3个含气区因构造圈闭演化史不同，其气藏类型和主控因素也不同，根据构造演化及含气性将震顶气藏划分为3种类型：威远晚期褶皱背斜型气藏、资阳残余裂缝-孔洞型气藏、高石梯-磨溪持续演化背斜型气藏。该区带震旦系埋深3500～5500m，其中高石梯-磨溪龙女寺是当前较为现实的勘探区域。
3.2.2古隆起翼部构造圈闭有利勘探区
    该有利勘探区位于古隆起核部岩溶储层有利勘探区带的南部，南抵宜宾、纳溪以南，区带面积23000km2。该区带距生烃中心最近，与震旦系有关的生烃强度西高东低，西部可达40×108m3/km2。位于加里东古隆起翼部，现今构造圈闭发育区，在震旦系顶或下古生界现已发现圈闭面积大于20km2的构造圈闭24个，圈闭总面积约1050km2。该区带和印支期泸州古隆起区域叠合，印支期泸州古隆起形成期和震旦系、寒武系烃源岩高成熟期匹配，对晚期裂解气运移聚集有一定的控制作用。该区带钻入震旦系的深井较少，有限的资料显示，该区震旦系储层依然发育，上覆寒武系有大面积的滩体发育，虽然储层的非均质性和含油气性有待进一步评价，但依然值得探索。荷包场、螺观山和西山构造可作为目前震旦系勘探首选目标。
3.2.3川东台缘高能相带有利勘探区带
    川东台缘高能相带有利勘探区可勘探面积10000km2，储层发育，主要为台地边缘滩云岩储层，平均孔隙度3.5%左右，烃源条件较前两个区块差，生气强度不足10×108m3/km2。该区带寒武系、奥陶系发育有较厚的颗粒滩体，又和志留系小河坝砂岩叠合，可采取“一井多探”的方针，寻找盆地下组合油气勘探的突破点。本区带可列为四川盆地震旦系后备勘探领域，太和场构造是当前较为现实的勘探目标。
4 结论
    1) 四川盆地震旦系灯影组白云岩厚度巨大，藻成因的颗粒滩体普遍发育，在桐湾期表生岩溶作用和后期埋藏溶蚀作用(包括热液作用)的共同改造下，形成了一套较厚的裂缝-孔洞型储集层。
   2) 震旦系气藏的烃源层共有两套，主要烃源岩是上覆的寒武系，次要烃源岩为震旦系自身。其相关烃源岩生烃强度在泸州-宜宾-自贡-成都一带相对较高，在自贡地区生气强度最高达56×108m3/km2。震旦系灯影组具备形成大中型气田的烃源条件。
   3) 四川盆地震旦系构造圈闭众多。在大川中地区，由于地层相对平缓，圈闭闭合度不高，但圈闭面积大；在川南和川东地区，由于高陡构造发育，虽然圈闭面积小，但圈闭数量多，闭合度较高。
   4) 四川盆地震旦系总资源量为7080×108m3，资源发现率仅11.86%，尚有较大的勘探潜力。通过油气地质条件综合分析，将四川盆地震旦系划分出3个有利勘探区带：古隆起核部岩溶风化壳勘探区带、古隆起翼部构造圈闭有利勘探区带和川东台缘有利勘探区带。
参考文献
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[3] 王东，王国芝.四川南江灯影组白云岩葡萄状构造成因分析[J].四川地质学报，2010，30(4)：454-456.
[4] 黄文明，刘树根，马文辛，等.四川盆地震旦系-下古生界古油藏特征[J].成都理工大学学报：自然科学版，2010，37(6)：638-645.
[5] 魏国齐，焦贵浩，杨威，等.四川盆地震旦系下古生界天然气成藏条件与勘探前景[J].天然气工业，2010，30(12)：5-9.
[6] 孙玮，刘树根，王国芝，等.四川威远震旦系与下古生界天然气成藏特征[J].成都理工大学学报：自然科学版，2010，37(5)：481-489.
 
(本文作者：洪海涛1 谢继容1 吴国平2 刘鑫1 范毅1 夏茂龙1 1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院；2.中国石油西南油气田公司蜀南气矿)