川西坳陷中段沙溪廟組天然氣成藏條件分析

王帥成,王多義,2,陳 敏,劉登麗,陳 偉,程 留

(1.成都理工大學能源學院,四川成都 610059; 2.成都理工大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室,四川成都 610059; 3.中國地質大學地球科學與資源學院,北京 100083)

川西坳陷中段沙溪廟組天然氣成藏條件分析

王帥成1,王多義1,2,陳 敏3,劉登麗1,陳 偉1,程 留1

(1.成都理工大學能源學院,四川成都 610059; 2.成都理工大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室,四川成都 610059; 3.中國地質大學地球科學與資源學院,北京 100083)

探討川西坳陷中段沙溪廟組天然氣成藏地質條件,為油氣勘探提供理論依據。從油氣的烴源條件、儲集條件、保存條件及成藏組合方面入手,結合構造史以及巖心、地震及鉆井等資料進行分析,結果表明川西坳陷中段處于生烴坳陷中心地帶,烴源巖豐富,具備生烴能力。晚三疊世中、晚期發育沖積扇—河流沉積相帶,儲集條件良好,后期構造運動使斷層裂縫系統較發育,有利于儲集條件改善和油氣富集。其上有壓力封存箱和巨厚的砂泥巖互層,保存條件良好。川西坳陷中段新場—鹽亭地區近EW向古隆起及龍門山前緣擴展變形帶中的鴨子河—石板灘地區是油氣勘探的有利地帶。

川西坳陷;沙溪廟組;成藏條件;天然氣

自上世紀70年代,中壩氣田(下沙溪廟組)的發現,逐漸拉開了川西油氣勘探的序幕。至目前為止,發現數個大、中型氣田(中壩、合興場、孝泉—新場、豐谷、平落壩等氣田)。川西天然氣藏淺、中、深層都有[1],據統計僅聚源地區川聚608井、大邑6井、金馬2井、川鴨609井、金深1井及金佛1井等6口井總共在侏羅系發現86層厚710 m油氣顯示,而沙溪廟組就有52層厚488 m油氣顯示,占整個侏羅系油氣顯示的三分之二。由此表明,川西中段地區侏羅系的重點勘探方向應在沙溪廟組。

川西侏羅系氣藏埋藏淺、投資少、見效快,一直是國內各大石油公司和石油地質學家們關注的焦點。許多專家[2-6]分別從侏羅系氣藏的沉積環境、氣源對比、烴源巖評價、應力分布規律和構造關系、氣藏類型和資源量預測等方面做了研究,但缺乏對川西坳陷中段地區沙溪廟組天然氣成藏條件研究。

鑒于此,本文在前人研究的基礎上分別從烴源條件、儲集條件、保存條件和成藏組合方面對川西坳陷中段地區沙溪廟組氣藏進行了成藏地質條件探討并對該區有利勘探區塊提出了一些粗淺的認識。希望本文對該區油氣勘探部署有一定的參考價值。

1 區域地質背景

自中、新生代以來在印支運動、燕山運動和喜馬拉雅山運動的相伴之下川西坳陷孕育而生,發育巨厚的上三疊統和侏羅系(厚約2 000 m)陸相碎屑巖系,蘊藏著豐富的天然氣資源。川西坳陷中段是指龍門山中段前緣以東,豐谷、中江以西,北至安縣—永興,南至大邑—雙流一線的大片范圍,面積約為10 000 km2。全區由西北向東南劃分了多個構造帶,依次為龍門山褶皺帶、龍門山前緣推覆帶、安縣—鴨子河—大邑斷褶帶、綿竹—綿陽低褶帶、孝泉—豐谷構造帶、成都凹陷帶及合興場—龍寶梁斷褶帶(圖1)[7]。

圖1 川西坳陷中段構造分區(據馬立元等[7],略改)Fig.1 Structure distribution in mid-section of Western Sichuan Depression

川西坳陷從中侏羅世中期→中侏羅世晚期→晚侏羅世,沉積環境由以前的湖泊相→河流相為主,局部湖泊相。中段地區發育沖積扇—河流沉積相帶,沉積亞相巖石組合以粉砂巖、砂巖、泥巖為主。在沙溪廟組沉積時期發育時令湖、間歇湖和常年湖,其巖石組合以泥質巖,夾砂巖、粉砂巖為主,常年湖還發育介殼灰巖。常年湖和間歇湖沉積的泥巖因含豐富的有機質,可以成為中侏羅統烴源巖[2]。

2 成藏地質條件

2.1 烴源條件

川西坳陷中段烴源巖豐富,主要來自上三疊統須家河組以及侏羅系底自流井組暗色泥巖,具有很強的生氣能力(總計2 175 780×108m3,圖2)。據統計,川西坳陷中段須家河組天然氣資源量為5 431.2×108m3[7],而侏羅系暗色泥巖生氣量為0.34×1012～0.39×1012m3,可作為侏羅系氣藏的輔助源巖。

圖2 構造區帶生氣量Fig.2 Gas yielding in structural zone

2.1.1 有機質豐度

川西中段上三疊統須家河組烴源巖主要為馬鞍塘組、小塘子組、須三段和須五段。據唐立章等的研究,馬鞍塘組的有機碳含量為0.86%～2.95%,平均為1.49%,而小塘子組、須三段和須五段一般為2%～3.5%,有機質豐度較高。侏羅系紅層中所夾的暗色泥巖厚47.5～114 m,有機碳含量0.16%～0.7%,平均為0.43%[8]。

2.1.2 有機質類型

川西坳陷中段上三疊統烴源巖中,馬鞍塘組和小塘子組的有機質類型以Ⅱ型為主,須三段和須五段烴源巖的有機質類型總體以Ⅲ型為主[7]。據王亮國等研究,侏羅系暗色泥巖有機質類型以Ⅲ型為主,少量Ⅰ型和Ⅱ型,顯微組分的主體是無定型的腐殖體和鏡質組,生氣潛力中等以上。

2.1.3 有機質演化程度

對川西坳陷中段上三疊統泥巖、頁巖樣品分析,其干酪根鏡質體反射率(Ro)平均值為1.632%(表1)。因此,總體來看,川西坳陷中段上三疊統烴源巖大多處于成熟—高成熟演化階段。而侏羅系暗色泥巖有機質演化程度適中,Ro值0.51%～1.04%,說明侏羅系暗色泥巖也具有一定生烴規模。

表1 川西坳陷中段烴源巖鏡質體反射率統計(據唐立章等)Tab.1 Statistic vitrinite reflectance of source rocks in mid-band of Western Sichuan Depression

2.2 儲集條件

川西坳陷中段整個沙溪廟—遂寧期均處于三角洲平原、三角洲前緣沉積相帶內,可能發育砂體有水下分流河道、河口壩及遠砂壩。該區沙溪廟組為一套粉砂質泥巖為主,局部見透鏡狀長石巖屑砂巖,可作為儲層。如大邑6井在3 195～3 465 m之間鉆遇不等厚氣層5層,累計厚度19 m,其巖石學特征為淺綠灰色細粒長石巖屑砂巖就是最好的例證。

構造裂縫發育程度可以作為評價沙溪廟致密儲層好壞因素之一。據川鴨609井、189井沙溪廟組巖心裂縫觀察統計,主要發育有斜交縫、水平縫、網狀縫3類裂縫。川鴨69井在1 992～1 996 m井段孔隙度高達17%,滲透率高達30×10-3μm2,推測為裂縫改善所致[8]。川西淺層勘探開發實踐表明,具備工業開采價值的成功探井往往與裂縫發育程度密切相關,而深部致密儲層的規模富集更是離不開小斷層或者裂縫。

2.3 保存條件

研究表明川西坳陷中段沙溪廟組成藏封蓋條件良好(圖3),其封蓋機理主要有:巖性封蓋、壓力封蓋和斷裂封堵。

(1)巖性封蓋。白堊系、上侏羅統蓬萊鎮組和遂寧組以泥巖為主,巖性穩定,分布廣泛,地層巨厚,與下伏沙溪廟組整合接觸,可作沙溪廟組氣藏的蓋層。上白堊統灌口組局部見膏鹽—膏質層,單層厚度大多在1.5 m以上,累厚一般為10～24 m,最厚可達34 m以上,埋深150～250 m[6],是沙溪廟組、蓬萊鎮組乃至下白堊統夾關組的良好蓋層。川西坳陷中段蓬萊鎮組和遂寧組埋深較厚,均以泥巖為主,其厚均大于200 m,分布面積較廣。綜合評價沙溪廟組上覆的遂寧組、蓬萊鎮組和白堊系屬優質蓋層。

圖3 川西坳陷中段J2s氣藏生、儲、蓋概況Fig.3 Chart of production,reservoir and preservation of J2s gas field in mid-band of Western Sichuan Depression

(2)壓力封蓋。川西坳陷中段碎屑巖層普遍具有超壓特點。僅就油氣保存條件而言,箱內高壓區是很好的區域蓋層。據前人研究[9-12]:川西坳陷侏羅系—上三疊統均為低孔低滲性超壓儲層,更容易形成超壓氣藏,而且有多個壓力封存箱。例如,沙溪廟組封存箱頂界有遂寧組區域性泥質巖為封蓋層。研究區屬于中超壓區(壓力系數在1.5～2.0),大部分地區壓力系數都在1.5以上,存在很好的壓力封蓋條件。

(3)斷裂封堵。位于龍門山前緣擴展變形帶[13]以內的中段研究區,以短軸背斜為主(鴨子河、金馬、聚源),其含氣構造帶定型于喜馬拉雅晚期,受控于關口和彭縣斷裂(圖4)。據統計[8],川鴨609井位于金馬鼻狀構造上,在2 367～2 394.5 m井段水樣分析,其礦化度為49 414 mg/ L,水型為CaCl2,證實為地層水,說明該區域的斷層未與地表連通,保存條件較好。

圖4 川西坳陷中段構造剖面圖(據德陽分院資料,略改)Fig.4 Structure profile in mid-band of Western Sichuan Depression

2.4 成藏組合

根據川西坳陷中段上三疊統須家河組及侏羅系底烴源巖的分布、儲層儲集物性、封蓋機制及疏導條件等因素,可將沙溪廟組氣藏的成藏組合概括為“下生上儲”型組合(圖5)。因其烴源巖來源不同可分為近源氣藏組合和遠源氣藏組合。

圖5 川西坳陷中段沙溪廟組成藏組合模式Fig.5 The model of reservoir forming of Shaximiao Formation in mid-band of Western Sichuan Depression

“近源氣藏”型,系自流井組(生)—沙溪廟組(儲)—遂寧組、蓬萊鎮組、白堊系(蓋)。烴源巖來自侏羅系底部分暗色泥巖,而生成的氣在該地層形成異常高壓,氣體在壓力的迫使下通過微裂縫不斷的向上擴散、滲透,在上升的過程中遇到沙溪廟組儲層物性較好的砂體,滯留成藏。

“遠源氣藏”型,系須一段、須三段、須五段(生)—沙溪廟組(儲)—白堊系(蓋)。烴源巖主要來自上三疊統須家河組,而生成的氣體如何穿過多層致密的不滲透層到達沙溪廟組呢?僅擴散滲透作用是不太可能的。王金琪(1997)、謝澤華(2000)等認為是煙囪效應作用的結果[14-15],劉樹根等(2005)則認為是爆發式成藏的結果[16]。無論哪種效應氣體都是通過在燕山期和喜馬拉雅期構造旋回運動中形成的斷裂和裂縫,在高壓的驅動下向上運移,成藏于沙溪廟組物性較好的砂體中。

3 有利區預測

油氣勘探經驗表明,毗鄰生烴凹陷隆起的區域、斜坡是形成油氣聚集的指向帶。除了一般性成藏條件外,大型油氣田成藏的關鍵要素之一是烴類生成高峰期與大型隆起帶形成時期上的匹配。川西坳陷中段也不例外,其燕山期大型古隆起與油氣運移高峰期相匹配是形成該區大型氣田必要因素之一。新場氣田就是最好的佐證。

川西坳陷中段新場—鹽亭近EW向古隆起是油氣聚集的有利地帶。該古隆起形成于燕山中晚期,受喜馬拉雅構造運動影響較小,構造變形較弱,油氣保存條件較好,且緊鄰生烴凹陷,成藏組合較佳。

龍門山前緣擴展變形帶(鴨子河—石板灘)位于川西坳陷中段陡坡位置,是油氣聚集的指向地帶,也是油氣勘探的有利地帶。該變形帶NE走向,受控于龍門山構造,自西向東構造變形強度減弱,油氣保存條件趨好。都江堰—彭州一帶是晚三疊世生烴中心,且發育沖積扇—河流沉積相帶,縱橫向砂體比較發育,斷層裂縫發育,利于儲集條件改善和油氣富集,是油氣勘探的有利區域。

4 結論

川西坳陷中段沙溪廟組天然氣成藏地質條件優越,蘊藏著豐富的油氣資源。其烴源巖豐富,有機質演化程度較高,具備一定的生烴能力,儲集條件良好,斷層裂縫系統較發育,利于儲集條件改善和油氣富集。其上有壓力封存箱和巨厚的砂泥巖互層,保存條件好。綜合分析有利勘探區2個:①新場—鹽亭近EW向古隆起油氣有利勘探區;②龍門山前緣鴨子河—石板灘擴展變形帶油氣有利勘探區。

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Natural gas reservoir-formation condition of Shaximiao Formation in mid-band of Western Sichuan Depression

Wang Shuaicheng1,Wang Duoyi1,2,Chen Min3,Liu Dengli1,Chen Wei1,Cheng Liu1
(1.College of Energy Resources,Chengdu University of Technology,Chengdu610059;2.Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu610059;3.School of the Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing100083)

Natural gas reservoir-formation condition of Shaximiao Formation in mid-band of Western Sichuan Depression was discussed in order to provide evidence to explore oil and gas.Source rocks,reservoir,preservation,and play were analyzed combining with structure history,rock core data,seismic data and drill data,the result indicated that the mid-band of Western Sichuan Depression was located in the center of hydrocarbon producing zone and source rocks developed widely here.In the mid-late of late-Triassic, alluvial fan and fluvial deposition developed and fault breaks developed in the late of late-Triassic which was good for gas accumulation.Preservation is good because pressing boxes and thick sand shale imbedded upon reservoirs.Palaeohigh of EW direction in Xinchang-Yanting area in mid-band of Western Sichuan Depression and Yazi River-Shibantan area in spread deformable zone in front of Longmen Mountain are good belts for oil and natural gas exploration.

s:Western Sichuan Depression;Shaximiao Formation;reservoir forming condition;natural gas

book=9,ebook=111

TE122.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.042

1008-2336(2010)03-0042-06

2010-03-31;改回日期:2010-04-26

王帥成,1985年生,男,礦產普查與勘探專業在讀碩士研究生,研究方向為石油與天然氣勘探方法及技術應用。E-mail: wangsc19851008@163.com。