四川盆地中三疊統雷口坡組儲層特征與勘探領域探討

辛勇光 文 龍 張 豪 田 瀚 王 鑫 孫豪飛 謝增業

（ 1 中國石油勘探開發研究院四川盆地研究中心；2 中國石油杭州地質研究院；3 中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院；4 中國石油勘探開發研究院 ）

0 引言

由于發育優質的白云巖儲層和膏鹽巖蓋層，四川盆地中三疊統雷口坡組天然氣勘探被寄予厚望，源儲配置關系和圈閉復雜，雖歷經50余年的勘探，雷口坡組天然氣有發現但無法形成規模儲量區，只發現了川西中壩、川中磨溪和龍崗、川東臥龍河等氣田和一些含氣構造或裂縫系統（川中龍女寺、潼南、羅渡溪和川南觀音場、自流井等），均為常規氣藏[1-7]，累計探明地質儲量僅為582.93×108m3，與四川盆地雷口坡組豐富的天然氣資源量（7609.93×108m3）不匹配。長期以來四川盆地中三疊統雷口坡組的勘探區域和層段主要集中于川中地區和蜀南地區雷一段、川西北地區雷三段及川西地區雷四段，對整個四川盆地雷口坡組儲層特征和勘探領域缺乏系統研究［2-4，8-20］，同時也反映出雷口坡組儲層特征和天然氣成藏規律的復雜性。主要表現在：（1）氣源多，以混源為主，主力烴源不明確；（2）儲層類型多、層位多，優質儲層形成機制不明確；（3）天然氣成藏主控因素不清楚。本文在大量露頭、巖心、巖屑、分析化驗等資料的基礎上，通過地質、測井及地震相結合的綜合研究方法，對四川盆地中三疊統雷口坡組儲層和天然氣成藏特征開展了系統研究，利用最新的勘探成果和資料分析了四川盆地雷口坡組天然氣勘探領域，期望能為四川盆地雷口坡組勘探提供有益的地質理論指導和技術思路。

1 地質背景

四川盆地是揚子準地臺上偏西北側的一個次一級構造單元[1]，中三疊統雷口坡組沉積期屬于揚子克拉通盆地的一部分[8]，古溫度為34.6～36.9℃，古氣候以干旱為主，間夾潮濕氣候[9-11]。受印支運動早幕構造抬升影響，四川盆地中三疊統雷口坡組沉積期盆緣和盆內古隆起發育（圖1a）：（1）四川盆地西南緣存在康滇古陸，北緣為米倉山古隆起和大巴山古隆起，西緣為龍門山島鏈，東南緣為江南古陸；（2）盆內古隆起主要是瀘州古隆起、開江古隆起。

圖1 四川盆地雷口坡組沉積期區域地質背景Fig.1 Regional geological settings during the deposition period of Leikoupo Formation in Sichuan Basin

四川盆地中三疊統雷口坡組頂部與上三疊統須家河組碎屑巖不整合接觸，底部與下三疊統嘉陵江組蒸發巖整合接觸，雷口坡組總體為一套碳酸鹽巖和蒸發巖混積序列，縱向上自下而上可劃分為雷一段、雷二段、雷三段、雷四段和雷五段（圖1b）。受印支運動影響，四川盆地上三疊統沉積前結束了海相沉積的歷史，繼而進入陸相盆地沉積階段[12]。盆內中三疊統雷口坡組與上覆上三疊統須家河組之間呈微角度—平行不整合接觸，代表3～5Ma中短期的地層剝蝕和夷平；盆內雷口坡組普遍遭受剝蝕，殘余地層厚度為0～1200m，由西向東地層逐漸被剝蝕減薄，川東瀘州古隆起、開江古隆起地區地層剝蝕嚴重，古隆起核心地區地層被剝蝕殆盡。

2 沉積特征及有利相帶分布

四川盆地在雷口坡組沉積期盆緣隆起發育、盆內坳隆相間，障壁發育，古氣候干旱，海水主要來自西北部的滇青藏古大洋，總體表現為西深東淺的沉積格局，盆地內部主要是局限臺地沉積環境。本文通過露頭、巖心、巖屑、薄片的觀察，結合測井、地震等特征，識別了雷口坡組主要沉積相類型，混積潮坪、潟湖、潟湖邊緣坪（云坪、灰坪等）、灘相（潟湖邊緣灘和障壁丘灘）是其骨架相，其巖石類型主要包括蒸發巖、顆?；規r、顆粒云巖、泥晶石灰巖、泥晶白云巖、藻云巖及砂泥巖（表1）。不同的亞相或微相在側向上可以是連續的，也可以是交叉的；臺內各亞相和微相在不同時期的側向遷移也相當頻繁。

表1 四川盆地雷口坡組局限臺地沉積相類型表Table 1 Classification and characteristics of the restricted platform facies of Leikoupo Formation in Sichuan Basin

在主要巖石類型單因素綜合分析的基礎上，結合測井、地震，明確了四川盆地雷口坡組沉積相展布規律，其沉積環境平面上自西向東表現為障壁丘灘— 潟湖邊緣坪和潟湖邊緣灘—潟湖—潟湖邊緣坪和潟湖邊緣灘—混積潮坪的展布特征，縱向上表現為蒸發巖、白云巖與石灰巖互層的演化特征（圖1b）。盆地東部江南古陸活化隆升和盆內瀘州古隆起、開江古隆起[15-16]隆升對區域沉積具有重要控制作用，主要體現在：（1）陸源碎屑供給方向由嘉陵江組沉積期的南北向轉變為東西向，瀘州古隆起、開江古隆起西部表現為碳酸鹽巖和蒸發巖共生的雷口坡組相區，東部則表現為碳酸鹽巖、蒸發巖與陸源碎屑巖共生的巴東組相區。（2）盆內潟湖由東北逐漸向西南“逆時針”遷移，潟湖中心由雷二段沉積期川中儀隴地區向西南遷移到雷四2亞段沉積期川西成都地區，沉積了厚層膏巖和鹽巖等蒸發巖（圖2）。（3）川西龍門山障壁丘灘帶和川中潟湖邊緣灘帶“雙灘帶”是有利的沉積相帶，主要發育于雷一1亞段、雷三3亞段和雷四3亞段沉積期。雷一1亞段沉積期川中潟湖邊緣灘帶廣泛發育，主要分布在川中古地貌較高地區，面積約為1×104km2；雷三3亞段和雷四3亞段沉積期川西龍門山障壁丘灘帶發育，面積約為 3000km2（圖3）。

圖2 四川盆地雷口坡組沉積期潟湖分布和遷移Fig.2 Distribution and migration of lagoons during the deposition period of Leikoupo Formation in Sichuan Basin

3 儲層特征及分布

四川盆地“雙灘帶”是孔隙型白云巖儲層主要發育區，儲層主要發育在雷一1亞段、雷三3亞段和雷四3亞段，3套儲層各有其特點及分布范圍。

雷一1亞段儲層巖性以灘相砂屑云巖、鮞粒云巖和細—粉晶白云巖為主，儲集空間以粒間（溶）孔和晶間（溶）孔為主（圖4a—c）。據川中地區28口井巖心樣品實測資料統計，巖心孔隙度為3%～31.79%，平均為8.53%，滲透率為0.02～1.82mD，平均為0.26mD，整體表現為中孔—低滲的特征，局部中高孔滲。雷一1亞段儲層在川中瀘州古隆起、開江古隆起西斜坡廣泛分布，面積約為1×104km2，厚0～20m(圖5a)。

圖3 四川盆地雷口坡組沉積期“雙灘帶”分布和遷移Fig.3 Distribution and migration of the“double beach zones”during the deposition period of Leikoupo Formation in Sichuan Basin

雷三3亞段儲層巖性以灘相藻屑云巖、藻云巖為主，以粒內溶孔、粒間溶孔、藻間溶孔和晶間溶孔為主（圖4d—f）。通過巖心物性分析統計得到的儲層孔隙度主體介于2%～8%，滲透率主體介于0～1mD，裂縫較發育，屬于裂縫—孔隙型儲層。雷三3亞段儲層在川西龍門山古地貌高處規模分布，面積約為1×104km2，主體厚20～40m(圖5b)。

雷四3亞段儲層巖性以灘相藻屑云巖、藻云巖及細—粉晶白云巖為主，由于靠近雷口坡組頂部風化殼，局部地區受巖溶作用影響，儲集空間以粒間（溶）孔、藻間溶孔和晶間溶孔為主（圖4g—i）。川西地區藻屑云巖和藻云巖儲層廣泛發育，面積約為0.8×104km2，儲層厚10～40m，儲層平均孔隙度為3.1%，平均滲透率為1.05mD；川中龍崗等地區儲層較發育，主體厚10～30m。

圖4 四川盆地雷口坡組灘相儲層微觀特征圖Fig.4 Microscopic characteristics of beach facies reservoir of Leikoupo Formation in Sichuan Basin

圖5 四川盆地雷口坡組儲層分布圖Fig.5 Distribution of Leikoupo Formation reservoir in Sichuan Basin

近年來在對川中地區充探1、簡陽1等新井跟蹤研究中，在雷三2亞段潟湖相膏鹽巖夾層中發現致密泥質灰巖、灰質泥頁巖儲層，孔隙類型以納米—微米級礦物粒間孔和粒內孔、有機質孔及微裂縫為主（圖6）。產生礦物粒間孔和粒內孔的礦物主要包括黏土、方解石和黃鐵礦（圖6a、c），有機質孔主要發育在有機質中（圖6b、d），而微裂縫主要發育在礦物顆粒之間、礦物周圍和有機質內部（圖6a）。儲層低孔低滲，孔隙度為0～8.51%，滲透率為0.0076～1.68mD。30余口井測井儲層重新解釋證實這套潟湖相致密泥質灰巖、灰質泥頁巖儲層在川中潟湖大面積分布，存在西充—儀隴和威遠—合川兩個儲層厚值區，西充—儀隴地區儲層規模較大，面積約為4700km2，主體厚30～40m；威遠—合川地區儲層厚10～30m，面積約4000km2（圖7）。

圖6 川中地區簡陽1井雷三2亞段潟湖相泥質灰巖主要儲集空間微觀特征圖Fig.6 Microscopic characteristics of the main reservoir space of lagoon facies argillaceous limestone of the second sub member of the third member of Leikoupo Formation in Well Jianyang 1 in the Central Sichuan Basin

圖7 四川盆地雷口坡組三2亞段泥質灰巖、灰質泥頁巖儲層分布圖Fig.7 Distribution of argillaceous limestone and limy shale reservoirs of the second sub member of the third member of Leikoupo Formation in Sichuan Basin

綜上所述，四川盆地雷口坡組共發育兩類儲層：灘相孔隙型白云巖常規儲層和潟湖相致密泥質灰巖、灰質泥頁巖非常規儲層。灘相孔隙型白云巖常規儲層巖性以顆粒云巖和藻云巖為主，儲集空間以次生溶蝕孔隙為主，主要分布在雷一1亞段、雷三3亞段和雷四3亞段沉積期“雙灘帶”，規模較大。潟湖相致密泥質灰巖、灰質泥頁巖非常規儲層以納米—微米級孔隙和微裂縫為主，主要分布于雷三2亞段沉積期川中潟湖區。

4 常規天然氣勘探領域探討

本文對已發現的雷口坡組常規氣藏進行了解剖，結果表明：（1）四川盆地目前已發現的中壩、磨溪、彭州等常規氣藏均分布于“雙灘帶”；（2）氣藏類型主要有兩種：構造氣藏和構造—巖性氣藏；（3）氣源主要來自兩套烴源巖：下伏的二疊系烴源巖和上覆的須家河組烴源巖；（4）成藏組合主要有兩種：下生上儲和上生下儲。由于天然氣從下伏二疊系烴源巖運移至雷口坡組和從上覆須家河組烴源巖從上到下“倒灌”至雷口坡組，均具有難度，因此如何捕獲上覆須家河組和下伏二疊系烴源巖生成的天然氣就成了成藏的關鍵因素。通源斷裂發揮了關鍵作用：天然氣可以通過通源斷裂由下向上垂向運移（如磨溪氣藏等），也可以在合適的斷距條件下須家河組烴源巖與儲層直接對接，天然氣側向運移到圈閉富集成藏（如中壩氣藏等）；雷口坡組頂部不整合面對天然氣運移也起到了一定的作用（如龍崗氣藏等）。

目前已發現的常規氣藏的共同特點有3個：（1）古 隆起及斜坡背景；（2）鄰近二疊系或須家河組烴源中心；（3）發育規模儲層。古隆起及斜坡背景、近烴源灶和規模儲層是四川盆地雷口坡組常規天然氣富集的必要條件?！半p灘帶”具有古隆起及斜坡背景、鄰近烴源中心、發育規模儲層，是天然氣富集的有利地區，是常規氣藏有利勘探區帶。其中川西龍門山障壁丘灘帶是最有利的勘探區帶，理由有3個：（1）位于龍門山前構造帶，通源斷裂發育，發育構造圈閉和古隆起及斜坡背景下的構造—巖性圈閉；（2）位于川西須家河組生烴中心，鄰近二疊系生烴中心，烴源充足；（3）位于障壁丘灘帶，發育多套儲層，其中雷三3亞段和雷四3亞段發育規模藻云巖儲層，主體厚度為30～80m。由于雷口坡組源儲配置關系要求比較苛刻，因此川西龍門山障壁丘灘帶形成整裝的天然氣田難度大，但有條件形成高效的氣藏群，川西彭州氣田的發現也證實了這點。川中潟湖邊緣灘帶位于瀘州古隆起、開江古隆起西斜坡，通源斷裂較發育，鄰近二疊系生烴中心，雷一1亞段發育規模儲層，主體厚10～20m，儲層物性較好，是常規氣藏有利勘探區帶。目前川中雷一1亞段發現的氣藏均是構造氣藏，尚未發現構造—巖性氣藏，對于是否存在構造—巖性氣藏仍需進一步研究和探索。

5 非常規天然氣勘探領域探討

非常規天然氣是全球未來天然氣勘探的重要領域[21]，近期在老井復查和新井跟蹤研究中發現：川中坳陷雷三段大面積發育的潟湖相泥質灰巖、灰質泥頁巖普遍含氣，已鉆井氣侵顯示頻繁，新鉆井充探1、簡陽1等井測試獲天然氣，具有一定的勘探潛力，是有利的非常規勘探領域。理由有3個：（1）川中坳陷雷三段泥質灰巖、灰質泥頁巖是一套潟湖相烴源巖，實測殘余有機碳含量平均為0.77%，最高可達1.98%，屬于較好的碳酸鹽巖烴源巖；遂寧—西充地區為生烴中心，烴源巖主體厚40～80m，生烴強度為（6～10）×108m3/km2，估算生烴量為20×1012m3。（2）泥質灰巖、灰質泥頁巖既是烴源巖又是儲層，儲集空間以納米—微米級孔縫為主，低孔低滲；泥質灰巖、灰質泥頁巖儲層在川中大面積分布，西充—儀隴和威遠—合川兩個儲層厚值區總面積約8700km2，主體厚度為10～40m（圖7）。（3）雷三段沉積期川中大面積分布的膏鹽質潟湖沉積了多層膏巖、鹽巖等蒸發巖，膏鹽巖與富有機質泥質灰巖、灰質泥頁巖交互沉積，多層膏鹽巖的存在為其下部富有機質泥質灰巖、灰質泥頁巖形成異常壓力提供良好的地質背景，同時也為下部地層天然氣的聚集和保存起到良好的封蓋作用，對川中雷三段富有機質泥質灰巖、灰質泥頁巖致密氣的成藏和保存有重要影響（圖8）。川中雷三段大面積發育的潟湖相泥質灰巖、灰質泥頁巖致密氣源儲一體，頂底板均為膏鹽巖封堵，可以構成一種新型非常規天然氣成藏系統。推測川中地區雷三段存在連續分布的致密氣藏，是值得探索的非常規天然氣勘探新領域。

6 結論

（1）四川盆地中三疊統雷口坡組主要發育兩類4套儲層。第一類儲層是灘相孔隙型白云巖常規儲層，包括雷一1亞段、雷三3亞段和雷四3亞段3套儲層，巖性以顆粒云巖和藻云巖為主，儲集空間以粒內溶孔、粒間溶孔和藻間溶孔、晶間溶孔為主，中低孔低滲，主要分布在“雙灘帶”（川西龍門山障壁丘灘帶和川中潟湖邊緣灘帶）。第二類儲層是川中雷三2亞段潟湖相泥質灰巖、灰質泥頁巖非常規儲層，儲集空間以納米—微米級孔隙和微裂縫為主，低孔低滲，主要分布于川中潟湖區。

圖8 四川盆地雷口坡組雷三段泥質灰巖、灰質泥頁巖非常規天然氣成藏模式圖Fig.8 Gas accumulation mode in unconventional reservoirs of argillaceous limestone and limy shale of the third member of Leikoupo Formation in Sichuan Basin