川西地區(qū)上三疊統(tǒng)天然氣成藏主控因素及勘探方向

裴森奇 李躍綱 張本健 王維 楊毅

中國石油西南油氣田公司川西北氣礦

川西地區(qū)上三疊統(tǒng)天然氣成藏主控因素及勘探方向

裴森奇 李躍綱 張本健 王維 楊毅

中國石油西南油氣田公司川西北氣礦

四川盆地川西地區(qū)前陸盆地上三疊統(tǒng)沉積巨厚，發(fā)育了多套自生自儲的天然氣成藏系統(tǒng)。為了弄清該區(qū)天然氣成藏的主控因素、尋找下一步油氣勘探的方向，在分析天然氣成藏條件的基礎上，結合區(qū)域構造、油氣演化的時空配置，探討了油氣運聚成藏機制及其主控因素。結果表明：川西上三疊統(tǒng)烴源巖層厚度大、有機碳含量高、生烴強度大，具有有利的天然氣成藏條件；有效時空配置是成藏的關鍵，生烴強度控制氣藏豐度，古今構造疊置決定氣藏品質，大斷裂控制氣藏改造、重組和充滿度。進而指出下一步的勘探方向：川西地區(qū)南部以勘探常壓、構造圈閉型氣藏為主，其中川西南部三和①號斷層下盤的老君山和邛西①號斷層下盤的桑園等構造應為構造圈閉氣藏的首選目標；川西地區(qū)北部以勘探超壓、巖性氣藏為主，其中地層上傾方向的梓潼凹陷—九龍山構造之間的劍門—龍崗地區(qū)是巖性氣藏勘探的重要領域。

四川盆地 川西前陸盆地 晚三疊世 氣藏類型 成藏條件 成藏機制 主控因素 勘探區(qū)

1 地質背景及勘探簡況

中生代以來，四川盆地的地殼運動發(fā)生了質的變化，由晚古生代至中生代早期的拉張運動，向擠壓褶皺運動發(fā)展，從被動大陸邊緣盆地沉積轉化為龍門山山前推覆作用的前陸盆地發(fā)展歷史，沉積了上三疊統(tǒng)須家河組巨厚的含煤碎屑巖地層，在綿竹金河厚逾4 200 m，向盆內減薄。縱向上可六分，其中須一、須三、須五段以泥頁巖為主夾薄煤層，是主要的烴源巖層，須二、須四、須六段是以砂巖為主的儲集層。

川西地區(qū)須家河組的油氣鉆探始于1977年1月14日中壩構造中4井，該井在須二段獲高產氣流，無阻流量達124.67×104m3／d；迄今為止，川西地區(qū)以須家河組為目的層的勘探，已鉆33個構造，其中有23個構造鉆獲工業(yè)氣井，構造鉆探成功率為69.7%；共發(fā)現42個氣藏，已探明氣藏5個（指已獲國家儲委審批），其中平落壩、邛西和中壩等3個須二段氣藏為中豐度、中型儲量的整裝氣藏。

2 天然氣成藏條件

2.1 烴源條件

晚三疊世，川西前陸盆地為前淵坳陷充填的一套海陸交互—陸相的含煤碎屑巖建造，是四川盆地最富特色的成烴系統(tǒng)。

1）須家河組烴源巖層段多、厚度大、分布廣：須一、須三、須五段是主要的烴源巖，以黑色泥巖、碳質泥巖為主，夾煤層，須家河組在前淵帶沉積巨厚，介于700～4 200 m，烴源巖厚度占地層總厚的30%～40%，并以雅安—綿陽一帶為最厚（介于800～1 000 m），煤層厚度介于5～15 m，其中平落4井為23 m、白馬廟達40 m。

2）烴源巖品質好，有機碳含量高：TOC主要分布在0.25%～6.50%，最高可超過10%，平均為2.43%，甚至須二、須四段大套砂巖中夾的頁巖的TOC也介于2.98%～4.31%；煤層有機碳含量一般大于35%，泥質巖有機碳含量遠高于四川盆地其他時代的烴源巖。

3）生烴強度大，天然氣資源量豐富：川西地區(qū)須家河組生烴強度最高可達200×108m3／km2以上（據羅啟后、王世謙等，1995）。生烴中心在彭州—都江堰一帶，具有與上三疊統(tǒng)地層厚度變化趨勢相一致的“貝殼狀”分布，向東、向北、向南逐漸降低，目前發(fā)現的氣藏都分布在生烴強度介于15×108～150×108m3／km2的區(qū)域（圖1）；據四川盆地第三次油氣資源評價結果（陳綏祖，1993），川西地區(qū)須家河組潛在天然氣資源量占全盆地天然氣資源總量的49.2%。

圖1 川西地區(qū)前陸盆地上三疊統(tǒng)生烴強度及油氣藏分布圖

2.2 儲層條件

須二、須四—須六段的厚層、塊狀砂巖是主要儲層，多為中、細粒長石巖屑砂巖、長石石英砂巖和巖屑石英砂巖，有利沉積微相為三角洲前緣河口砂壩、三角洲平原河道砂體。儲集空間以粒間、粒內溶孔和微裂縫為主，次為雜基溶孔及少量殘余粒間孔。巖心實測須家河組儲層孔隙度主要介于2%～8%，平均滲透率介于0.001～1 mD，為低孔隙度、低滲透率、強非均質性的裂縫—孔隙型儲層，其有效性取決于巖石喉道大小和裂縫發(fā)育程度及其匹配關系。

2.3 圈閉條件

川西地區(qū)已經發(fā)現49個構造圈閉，閉合面積一般介于10～60 km2，圈閉的閉合高度一般介于100～400 m，少數達935 m。相比較而言，川西南部的構造閉合面積較大、幅度較高、斷裂發(fā)育。

2.4 油氣運移的輸導條件和動力條件

斷層、儲層和不整合面是油氣二次運移的主要通道。須二、須四、須六段砂巖厚度大、分布廣，并與上、下烴源巖呈互層式接觸，構成了油氣二次運移的主要輸導層。川西南部褶皺強度大，斷裂發(fā)育，因此斷層、裂縫是油氣運聚的重要通道。川西北部大斷層不發(fā)育，褶皺強度弱，儲層致密化后，排流不暢，油氣運聚主要靠浮力和裂縫。

3 氣藏類型與成藏

晚三疊世川西前陸盆地須家河組氣藏近源聚集，自生自儲特征明顯，縱向上各個層段均有氣藏發(fā)現（表1），故大致可分為5～6套成藏組合。各區(qū)帶因前陸盆地結構單元、充填強弱以及構造應力大小的不同，其成藏機制、成藏類型也各不相同。油氣藏類型，國內外從不同角度有不同的分類方案，本文從勘探、開發(fā)生產的實用出發(fā)，對川西地區(qū)已發(fā)現的42個氣藏（未包括中石化的，下同），以圈閉類型為主，劃分為以下3類（表1）。由表1可知：

1）氣藏分布層位從須一段至須五段均有，皆可構成完整的生、儲、蓋組合，自成壓力系統(tǒng)、獨自成藏。其中須二段發(fā)現氣藏22個，占氣藏總數的52.4%，次為須四、須三段氣藏，分別占氣藏總數的19%和16.7%，即便是傳統(tǒng)意義上的須一段烴源巖，近期在須一段馬鞍塘組海相碳酸鹽巖儲層中也已獲2口工業(yè)氣井，其中川科1井氣產量高達86.8×104m3／d。

2）從構造分區(qū)來看，氣藏主要分布在川西北部。北部已發(fā)現26個氣藏（含中壩須二上亞段氣藏），占氣藏總數的61.9%，而南部則僅有16個，占氣藏總數的38.1%。

3）從氣藏壓力系數分布看，川西北部27個須家河組氣藏的壓力系數均大于1.6，全為高壓、超高壓氣藏。

4）氣藏圈閉類型“三分天下”，即構造圈閉氣藏13個，構造—巖性圈閉氣藏14個，巖性圈閉氣藏15個。其中，構造圈閉氣藏從層位上看，除平落壩須四段氣藏以外，另12個均分布在須二段；從壓力系數看，除九龍山須二下亞段為高壓氣藏以外，其余12個氣藏的壓力系數均介于0.98～1.25，均為常壓氣藏；從構造分區(qū)來看，除中壩位于龍門山北段前緣帶、九龍山位于川西北部以外，其余11個構造圈閉氣藏均分布于川西南部。南部地區(qū)地應力大，褶皺強，斷裂發(fā)育；此類氣藏多與斷層相伴，特別是中壩、平落壩、邛西3個探明儲量大于100×108m3的中豐度（大于2×1012m3／km2）氣藏，均與背沖式逆斷層上拱部分緊密相關。即100～350 m巨厚的須二段砂巖體，為構造圈閉氣藏奠定了儲層基礎，喜山期的斷褶，是該類氣藏形成的關鍵要素。

表1 川西地區(qū)須家河組氣藏分布、壓力及類型統(tǒng)計表1）

巖性圈閉和構造—巖性圈閉氣藏，從本質上講二者都主要受巖性控制，僅因后者是產生在構造背景上。這兩類氣藏共同特征是壓力系數高，主要受沉積環(huán)境和巖性控制，多形成于川西北部“泥包砂”沉積體系的須三、須五段砂巖儲滲體中。

4 氣藏主控因素分析

眾所周知，油氣成藏過程中生、儲、蓋、運、聚、保是必要的基本條件，對川西須家河組氣藏而言，儲層致密化時間早，多數圈閉形成晚，氣藏類型多式多樣，不同類型的氣藏其形成機理和主控條件也各不相同。氣藏形成的主控因素如下。

4.1 有效時空配置是成藏的關鍵

前人已達成共識，川西地區(qū)須家河組生烴高峰在燕山中、晚期，豐富的烴源進入砂巖后，因浮力和壓差的作用尚較活躍，在燕山期古隆起和大斜坡上方進行區(qū)域聚集，或在局部構造和地層巖性遮擋條件下適時成藏。儲層厚而圈閉大者能集聚巨大的儲量，并能進行氣水分異。燕山晚末期砂巖已完全致密化，流體運移受阻，生烴增壓，產生異常高壓從而進入燕山期“深盆氣”或“根緣氣”發(fā)展階段。喜山期，龍門山多期次的強烈推覆，其前緣直達龍泉山［1－3］，形成一大批構造圈閉和斷層、裂縫系統(tǒng)，從而打破燕山期油氣分布格局并重組氣藏，那些禁錮在儲層中的高壓氣、因大幅度隆升脫溶的溶解氣、彌散在儲層中的游離氣，以及豐富的晚成氣，經斷層、裂縫的溝通進入圈閉富集成藏［4］。

4.2 生烴強度控制氣藏豐度

燕山期最有利于須家河組原生氣藏的形成，曾形成過相當規(guī)模的常規(guī)儲層和大范圍的“深盆氣”聚集；此期聚集在平面上儲量豐度差別，則成為晚期（喜山期）氣藏分布、等級優(yōu)劣的基礎［1，5］?，F今氣藏的分布與生烴強度關系密切，所有氣田（藏）都分布在生烴強度大于10×108m3／km2的區(qū)域，邛西、平落壩這種儲量豐度較高的氣藏，均位于生烴強度大于125×108m3／km2的部位（圖1），并處于燕山期古隆起帶上。

4.3 古今構造疊置決定氣藏品質

現今氣藏格局是喜山期龍門山強烈推覆，對燕山期古氣藏改造、重組的結果［1－6］。燕山期氣藏或聚集帶的含氣豐度，既受控于烴源條件，又受控于燕山期的構造作用［2］?，F今氣藏分布和含氣豐度，既取決于烴源條件又取決于喜山期的構造作用。因此古、今疊置的正向構造最有利于油氣富集。據原地礦部西南石油局“八五”攻關成果（圖2），燕山中晚期有3個鼻狀隆起帶，從龍門山呈近東西向伸入川西前淵帶，并控制了燕山期和現今主要氣藏的格局。南部邛崍隆起帶形成于中侏羅世晚期，面積最大，囊括了蓮花山、平落壩、邛西等16個須家河組氣藏；中部的什邡隆起帶，整個燕山期都處于相對隆起狀態(tài)，孝泉、新場、合興場和新851等氣藏［5］均分布于該帶核部；北部的安縣—中壩隆起帶與什邡隆起帶類似，但面積最小，中壩須二段氣藏位于該帶核部，中壩是前人共識的印支期已具雛形的古構造。

圖2 川西地區(qū)上三疊統(tǒng)燕山期古隆起與天然氣藏分布關系圖

4.4 大斷裂控制氣藏改造、重組和充滿度

前已述及，喜山運動時期，龍門山多期次的強烈推覆形成了一大批構造圈閉和斷層、裂縫系統(tǒng)，這為改造、重組氣藏創(chuàng)造了條件。盆內各地因地質結構、應力強度和環(huán)境的差異，改造效果也不一樣；靠山前帶比盆內、川西南部比北部褶皺、斷裂更發(fā)育。川西南部須家河組氣藏和3個中豐度氣藏多與大、中型斷層相伴，中壩氣田與彰明斷層相伴，閉合高度達830 m，平落壩氣田和邛西、大興西氣田分別受控于平落①號斷層和邛西①號斷層；近期發(fā)現的張家坪和蓮花山、油榨西須二段氣藏［6］，分別與張①號斷層和三合①號斷層相關。這些大斷層屬邊界斷層，它控制了區(qū)域地質格架和構造區(qū)帶特征，控制了斷層—構造圈閉的形態(tài)、面積和閉合度以及裂縫系統(tǒng)（圖3）；這些大斷層既處于高生烴強度區(qū)，又位于燕山期隆起帶上，可以較大范圍運、聚，對燕山期“深盆氣”進行改組、調整，重新富集成藏，當通過斷層、裂縫的聚氣量大于或遠大于逸失量時，則可富集成藏，并進而制約現今氣藏的含氣范圍、含氣高度和儲量規(guī)模以及氣藏的充滿度，如邛西北斷壘和平落壩須二段氣藏的充滿度為100%。

圖3 川西坳陷背沖斷層構造裂縫發(fā)育情況圖

5 結論與勘探方向

1）川西地區(qū)上三疊統(tǒng)烴源巖層厚度大（200～1 000 m）、有機碳含量高（0.25%～6.5%）、生烴強度大（200×108m3／km2），氣藏分布與烴源條件密切相關。

2）燕山期的構造格架控制了早期氣藏的分布和豐度，并決定成為喜山期天然氣成藏條件優(yōu)劣的基礎，因此古今構造疊置的地區(qū)，控制了現今氣藏的“甜點”及其分布。

3）喜山期形成的圈閉、斷層、裂縫系統(tǒng)為改造、重組氣藏創(chuàng)造了條件；大、中型斷層發(fā)育區(qū)，可以大范圍運移、富集成藏。

4）已知的42個氣藏，構造圈閉、巖性圈閉、構造巖性圈閉氣藏各占1／3。構造圈閉氣藏表現為常壓，多分布于川西南部的須二段大砂體中，并與喜山期的斷褶改造密切相關，其中三和①號斷層下盤的老君山和邛西①號斷層下盤桑園等構造應為構造圈閉氣藏的首選目標［4］。巖性圈閉和構造巖性圈閉氣藏的重要特征是異常高壓，多分布于川西北部的須三、須五段“泥包砂”沉積體系中或分布于須四段礫巖為主的儲滲體中，主要受沉積環(huán)境和巖性的控制，其中地層上傾方向的梓潼凹陷—九龍山構造之間的劍門—龍崗地區(qū)是巖性氣藏勘探的重要領域。

研究與成文過程中得到了邱宗恬高級工程師的指導、修正，在此致謝！

［1］王金琪.川西坳陷須家河組氣藏再認識［J］.天然氣工業(yè)，2002，22（2）：1－6.

［2］劉樹根，趙錫奎，羅志立.龍門山造山帶——川西前陸盆地系統(tǒng)構造事件研究［J］.成都理工大學學報：自然科學版，2001，28（3）：221－230.

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［6］唐立章，張貴生，張曉鵬，等.川西須家河組致密砂巖成藏主控因素［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（9）：5－7.

Major controlling factors of gas pooling and exploration directions in the Upper Triassic in the western Sichuan Basin

Pei Senqi，Li Yuegang，Zhang Benjian，Wang Wei，Yang Yi
（Northwestern Sichuan Division of Southwest Oil ＆Gasfield Company，PetroChina，Jiangyou，Sichuan 621709，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 10，pp.6－9，10／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The Upper Triassic sedimentary sequence is thick in the western Sichuan foreland basin and has multiple indigenous gas plays.On the basis of analyzing the main reservoir forming conditions and in combination with regional structures and hydrocarbon evolution as well as their configuration relationship between time and space，this paper discusses the mechanism and major controlling factors of hydrocarbon migration and accumulation.The Upper Triassic source rocks in the western Sichuan Basin are featured by great thickness，high TOC contents，and heavy hydrocarbon generation intensity，which are all favorable conditions for gas accumulation.The geometric configuration is the key to gas accumulation，hydrocarbon generation intensity controls the abundance of gas reservoirs，the superimposition of structures controls the quality of gas reservoirs，and large faults control the modification，recombination and fullness of gas reservoirs.This paper also presents the future exploration directions.It is highly possible that structural trap gas reservoirs with normal pressure occur in the southern part of the western Sichuan Basin，where the Laojunshan structures on the down－thrown walls of No.3 and No.1 faults and the Sangyuan structure on the Qiongxi－1 fault are the major targets of structural trap gas reservoirs.Lithologic gas reservoirs with normal pressure may occur in the northern part of the western Sichuan Basin，where the Jianmen－Longgang area between the Zitong sag and the Jiulongshan structure is the target of lithologic gas reservoirs.

Sichuan Basin，western Sichuan foreland basin，Late Triassic，gas reservoir type，pooling condition，pooling mechanism，major controlling factor，exploration direction

裴森奇等.川西地區(qū)上三疊統(tǒng)天然氣成藏主控因素及勘探方向.天然氣工業(yè)，2012，32（10）：6－9.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.002

裴森奇，女，1981年生，工程師，碩士；現從事氣田地質綜合研究工作，已發(fā)表論文多篇。地址：（621709）四川省江油市中國石油西南油氣田公司川西北氣礦地質勘探開發(fā)研究所。電話：15882876534。E－mail：psq2007＠petrochina.com.cn

（修改回稿日期 2012－08－04 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.002

Pei Senqi，engineer，born in 1981，is engaged in comprehensive geologic research of gas field.

Add：Jiangyou，Sichuan 621709，P.R.China

E－mail：psq2007＠petrochina.com.cn