四川盆地西南部上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖成藏模式初探

楊毅張本健蔣德生裴森奇周子琰

1.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦 2.中國石油西南油氣田公司采氣工程研究院

四川盆地西南部上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖成藏模式初探

楊毅1張本健1蔣德生1裴森奇1周子琰2

1.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦 2.中國石油西南油氣田公司采氣工程研究院

楊毅等.四川盆地西南部上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖成藏模式初探.天然氣工業(yè),2010,30(5):46-49.

采用將周公山重點氣藏解剖與區(qū)域地質(zhì)分析相結(jié)合的方法,研究了四川盆地西南部上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖的特殊性、成藏的復(fù)雜性和多樣性。分析認為:玄武巖在川、滇、黔廣泛分布,研究區(qū)內(nèi)其厚度為40～500m;玄武巖的多期溢流,造就其縱向上的多旋回性和各旋回頂部的溶蝕孔洞發(fā)育,發(fā)育的裂縫勾通孔洞構(gòu)成了良好的滲流網(wǎng)絡(luò)體系;氣組分、同位素分析和親緣對比研究結(jié)果認為,玄武巖天然氣組成與震旦系和上三疊統(tǒng)氣迥然有別,下二疊統(tǒng)是主烴源層,上二疊統(tǒng)相變?yōu)槊合档貙訁^(qū)可能也有所貢獻,燕山中晚期為生、排烴高峰期,也是玄武巖古油氣藏的形成期,強烈的喜山運動使全區(qū)構(gòu)造定型、油氣重新調(diào)整并趨多樣化。周公山—氈帽山區(qū)塊應(yīng)以尋找構(gòu)造氣藏為主,該區(qū)以東應(yīng)著力于巖性氣藏和構(gòu)造—巖性復(fù)合型油氣藏的勘探、研究工作。

四川盆地 晚二疊世 峨眉山玄武巖 儲集層 烴源 成藏模式 碳同位素 構(gòu)造油氣藏

峨眉山玄武巖(P2β)最早命名于1928年(趙亞曾),特指覆蓋于四川盆地西南峨眉山地區(qū)含Neoschwagerina筳化石茅口組之上的玄武巖。四川盆地鉆遇上二疊統(tǒng)玄武巖始于1966年威西地區(qū),1992年在雅安地區(qū)周公山構(gòu)造1號井完鉆上試首次獲氣,無阻流量達50×104m3/d,其后相繼完鉆了周公2井和漢6井,但因玄武巖的特殊性等諸多原因,導(dǎo)致勘探停滯。

1 玄武巖的形成與分布

峨眉山玄武巖是目前我國境內(nèi)唯一被國際學(xué)術(shù)界認可的大火成巖省[1]。一般認為,大火成巖省來源于地幔柱,但對巖石圈參與地幔柱中混染的程度,學(xué)者界爭議較大。就其成因而言,20世紀八九十年代,以裂谷成因占主導(dǎo),隨著研究的深入,地幔柱成因逐成主流觀點,其依據(jù)之一是從下二疊統(tǒng)茅口組石灰?guī)r的剝蝕情況推斷玄武巖是呈近圓狀展布,而不是沿攀西裂谷呈線狀分布[1]。

峨眉山玄武巖通常分為西、中、東3大巖區(qū)(圖1)[2],在四川、云南、貴州地區(qū)廣泛分布,自西向東厚度呈減薄趨勢,變化幅度可由西部大于5000m至東部小于100m。一般認為西界為哀牢山—紅河斷裂,往北至龍門山—小箐河斷裂,面積達25×10km,體積小于1×107km3。在川西南部地區(qū)厚40～500m,由南西向北東方向厚度也逐漸變薄,與總體變化趨勢一致,向東、向北尖滅于邛崍、仁壽、威西、宜賓等地區(qū)[3]。

圖1 峨眉山玄武巖分布及對比圖

由于火山噴溢呈脈動式,故其噴溢(熔巖流)物具多期性、韻律性。據(jù)峨眉山玄武巖露頭情況和地腹巖心的組構(gòu)特征可在縱向上劃分出若干個熔巖流段(韻律或旋回),每段從下部的致密狀→斑狀→氣孔狀或杏仁狀,頂部一般為凝灰?guī)r或火山角礫巖,在川西南部地區(qū)最多可劃分出10～11個這樣的旋回。

2 峨眉山玄武巖儲集特征

川西南部地區(qū)峨眉山玄武巖主要由熔巖類、火山碎屑巖構(gòu)成[4]。不同的巖石組構(gòu)特征和后期成巖作用改造對儲層的儲集性能有不同的影響(表1),其主要的儲集空間有以下3類:

表1 川西南部周公山地區(qū)峨眉山玄武巖全直徑巖心物性分析表

2.1 原生孔隙

多見于杏仁狀、氣孔(杏仁)狀玄武巖中(圖2),高溫玄武熔巖冷凝時氣體不斷向上排出,上部熔巖溫度下降快,成巖后使氣體封閉在巖體中形成氣孔;后因熱液作用和重結(jié)晶作用部分氣孔被次生礦物所充填,這種半充填的杏仁和未充填的氣孔是玄武巖原生孔隙的主體,但多是孤立的,需靠裂縫溝通。

圖2 氣孔(杏仁)狀玄武巖圖(周公2井,3189.34～3189.5m)

2.2 溶蝕改造孔洞

以溶蝕火山角礫巖為主。早二疊世末東吳運動使四川盆地大幅整體抬升,接受大氣淡水的淋濾改造,玄武巖的多期溢流,每次溢流停歇間,常受到大氣淡水的淋濾改造,故每個旋回的頂部普遍發(fā)育溶蝕孔洞,并在電測曲線和成像測井上響應(yīng)特征明顯。

2.3 裂縫系統(tǒng)

圖3 峨眉山玄武巖圖(周公2井,3226.15～3226.38m)

研究區(qū)玄武巖裂縫以成巖裂縫和構(gòu)造裂縫為主(圖3)。成巖裂縫包括因內(nèi)外散熱不均,冷縮作用形成的一些柱狀節(jié)理,收縮縫、晶間縫;構(gòu)造裂縫是構(gòu)造應(yīng)力的產(chǎn)物。按傾角分為水平縫、斜交縫、垂直縫,據(jù)巖心統(tǒng)計,三者數(shù)量比例大致為1∶2∶2,其中垂直縫和斜交縫較寬(最寬可達2cm),水平縫較窄大多為全充填縫。巖石裂縫發(fā)育程度不均,一般(2～3)條/m、最多達12條/m;普遍發(fā)育寬0.05～2.0mm的微裂縫,周公2井薄片見遇率達55%,但多被充填或半充填并常伴溶蝕現(xiàn)象。綜上所述,峨眉山玄武巖是由原生氣孔、溶蝕孔洞和裂縫構(gòu)成的孔洞—裂縫型儲層。

3 氣源與成藏模式探討

周公山玄武巖氣藏生產(chǎn)至今已愈17a,屬次生氣藏為學(xué)界共識,但氣源來自何層尚有歧義[3,5]。據(jù)表2可知,周公1井玄武巖與威遠震旦系氣組成差別大,后者N2、CO2、H2S、He含量高,CH4低,多數(shù)人認為氣源主要來自寒武系筇竹寺組,而川西南部地區(qū)受加里東運動影響,該套烴源巖剝蝕,殘余厚度僅0～70m。天然氣碳同位素揭示,玄武巖天然氣具油型氣特征,與川西南部上三疊統(tǒng)天然氣碳同位素有明顯差異。地面露頭地化分析(表3)表明,玄武巖瀝青苗的飽和烴色譜均以正構(gòu)烷烴為主,主峰都為 nC17,奇碳數(shù)優(yōu)勢, Pr/Ph為0.69、Pr/nC17為0.43、Ph/nC18為0.74、∑nC21-/∑nC21+為1.44、Ro為3.067%,與下伏的下二疊統(tǒng)石灰?guī)r具良好的親緣關(guān)系,推測烴源來自下二疊統(tǒng)。

表2 天然氣組分及碳同位素對比表

表3 峨眉山玄武巖瀝青、茅口組石灰?guī)r抽提烴類對比表

另據(jù)玄武巖瀝青的m/z217質(zhì)量色譜圖(圖4),規(guī)則甾烷呈近“V”字形,C27占優(yōu)勢,反映水生生物輸入有機質(zhì)較多,利用C27-C28-C29甾烷相對含量判斷烴源巖母質(zhì)類型(圖5),表明除水生生物外,還有部分腐殖型有機質(zhì)的輸入;由于上覆的沙灣組在漢王場—青神—犍為—珙縣以東地區(qū),已相變?yōu)楹谏搸r夾薄層石灰?guī)r,有時可見薄層碳質(zhì)頁巖和煤層[3],故推測氣源可能有上二疊統(tǒng)煤系地層的貢獻。

滇黔地區(qū)玄武巖中瀝青及有機包裹體研究認為,該區(qū)曾發(fā)育過古油氣藏[6-8],而周公山玄武巖氣藏的形成也不是孤立的地質(zhì)事件,在地史發(fā)展中凡具備儲集能力的玄武巖分布區(qū)均可能聚集成藏。

圖4 滇黔地區(qū)峨眉山玄武巖瀝青抽提m/z217質(zhì)量色譜圖

圖5 C27-C28-C29甾烷相對含量判斷不同母質(zhì)烴源巖三角圖

圖6 峨眉山玄武巖含油氣系統(tǒng)綜合事件圖

圖6是玄武巖含油氣系統(tǒng)綜合事件圖,由于獨特的成巖特征和分布,使其具備形成巖性圈閉、構(gòu)造圈閉以及復(fù)合圈閉的可能。玄武巖形成初期,受成巖前古地貌控制,在川、滇、黔呈南西→北東向展布,每個旋回頂部發(fā)育儲層和大量的成巖裂縫,其后沉積了數(shù)十至250m的暗紫色泥巖夾粉砂巖的上二疊統(tǒng)沙灣組致密蓋層;中侏羅世燕山早期,二疊系烴源巖成熟;白堊紀燕山中、晚期,地層抬升、褶皺,研究區(qū)周公山等構(gòu)造已具雛形并缺失白堊系—新近系地層,此期是重要的生、排烴期,大量油氣通過浮力和裂縫進入玄武巖儲層形成巖性氣藏;喜山期是重要的斷、褶期和構(gòu)造定型期,由于各地區(qū)玄武巖分布特征不同,受構(gòu)造應(yīng)力影響強弱不同,油氣重組后而具明顯的分帶性。I區(qū)帶:位于川西南部的西南隅,厚度逾250m,已發(fā)現(xiàn)周公山、沙坪鐵廠、氈帽山、汪山等多個南北向斷褶構(gòu)造,因大而陡的順軸斷層發(fā)育,水體入侵,燕山期形成的巖性氣藏解體,一部分溢散、一部分仍賦存于斷層—構(gòu)造圈閉中而形成構(gòu)造型氣藏,如周公山玄武巖氣藏。Ⅱ區(qū)帶:Ⅰ區(qū)帶之東,玄武巖厚度為100～250m,分布于順龍場、漢王場、浦西等7個構(gòu)造,鉆達、鉆經(jīng)玄武巖的井3口,漢1、大深1井未測試,漢6井測試見微氣、未見水;受區(qū)域應(yīng)力影響小,斷、褶適中,保存條件好是構(gòu)造—巖性復(fù)合型氣藏勘探的理想之地,關(guān)鍵是尋找有效儲層和裂縫均發(fā)育的部位。

4 結(jié)論

1)峨眉山玄武巖川、滇、黔地區(qū)廣泛分布,在川西南部地區(qū)厚40～500m,由南西向北東方向厚度變薄,據(jù)巖石組構(gòu)差異縱向上劃可分出若干個(最多可達11個)熔巖流(旋回)段。

2)玄武巖主要儲集空間為原生氣孔、溶蝕孔洞和裂縫。原生孔隙較少且連通性差,常由裂縫溝通地下的滲濾網(wǎng)絡(luò)。

3)玄武巖成藏史研究認為:油氣多來自下二疊統(tǒng),推測上二疊統(tǒng)煤系地層也有所貢獻;燕山中、晚期是重要的油氣生、排烴期,也是玄武巖古油氣藏的形成期;強烈的喜山運動使構(gòu)造定型、油氣重新調(diào)整而趨多樣化,除構(gòu)造氣藏外,尚可以發(fā)現(xiàn)大面積分布、整裝的巖性油氣藏和構(gòu)造—巖性復(fù)合型油氣藏。

綜上所述,川西南部地區(qū)上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖分布面積廣,縱向旋回多,儲層類型豐富,氣源條件好,具良好的勘探潛力。

致謝:在研究與成文過程中,邱宗恬高級工程師審核、修改了全文,在此表示感謝!

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(修改回稿日期 2010-03-28 編輯 羅冬梅)

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.05.011

Yang Yi,assistant engineer,was born in1981.He holds an M.Sc.degree,being mainly engaged in comprehensive study of petroleum geology.

Add:Jiangyou,Sichuan Province621709,P.R.China

Mobile:+86-13648118833 E-mail:yangyi001@petrochina.com.cn

A preliminary study on hydrocarbon pooling patterns of the Upper Permian Emeishan basalts in southwestern Sichuan Basin

Yang Yi1,Zhang Benjian1,Jiang Desheng1,Pei Senqi1,Zhou Ziyan2
(1.N orthwest Sichuan Gas Field,Southwest Oil&Gasf ield Company,PetroChina,J iangyou,Sichuan621709,China;2.Gas Production Engineering Research Institute,Southwest Oil&Gasf ield Company,PetroChina,Guanghan,Sichuan618300,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE5,pp.46-49,5/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

The particularity of the Upper Permian Emeishan basalts and the complexity and variety of hydrocarbon accumulations in southwestern Sichuan Basin are studied through an analysis of the major gas reservoirs in the Zhougongshan area and regional geological study.It is believed that basalts are widely distributed in Sichuan,Yunnan and Guizhou provinces and are40-500m thick in the study area.Besides,the multistage overflow of basalts results in their vertical multicyclicity and the development of dissolution pores and cavities on the top of each cycle.The well-developed fractures interconnect the pores and cavities,forming favorable migration pathway networks.The following conclusions are also drawn through an analysis of gas components and isotopes and gas-source correlation.The components of gas in the basalts are distinctly different from that in the Sinian and Upper Triassic.The Lower Permian is the primary source rocks,while the Upper Permian may be the secondary source rocks in areas where facies change into coal measure strata.Hydrocarbon generation and expulsion peaked in the Middle-Late Yanshan when the basalt palaeo-reservoirs formed.The strong Himalayan Movement finalized the structural framework in the study area,and led to the readjustment and diversification of reservoirs.Structural gas reservoirs are the major targets of exploration in the Zhougongshan-Zhanmaoshan Block,while lithologic gas reservoirs and structural-lithologic composite gas reservoirs are the major targets in the areas to its east.

Sichuan Basin,Late Permian,Emeishan basalt,reservoir,source rock,pooling pattern,carbon isotope,structural reservoir

book=46,ebook=533

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.05.011

楊毅,1981年生,助理工程師,碩士;主要從事油氣地質(zhì)綜合研究工作。地址:(621709)四川省江油市川西北氣礦勘探開發(fā)研究所。電話:13648118833。E-mail:yangyi001@petrochina.com.cn