四川盆地下組合水文地質(zhì)條件與天然氣保存

孫 瑋，王晨霞，羅冬梅，秦成明，李智武

(1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059;2.《天然氣工業(yè)》雜志社，四川 成都 610051;3.中油西南油氣田分公司，四川 成都 610051)

引 言

四川盆地下組合指震旦系燈影組和下古生界地層，目前勘探程度很低，而且已有的勘探工作也分布不均衡。如僅在加里東古隆起一帶和周緣造山帶進(jìn)行過震旦系燈影組的鉆井，盆地內(nèi)除威遠(yuǎn)、資陽、高石梯和磨溪構(gòu)造外鉆井?dāng)?shù)量很少。盆地內(nèi)寒武系、奧陶系也僅在大池干井、座洞崖、貓兒塘、王家場、陽高寺、東山、油罐頂、廣安、合川、漢王場等十幾個(gè)構(gòu)造進(jìn)行過鉆探。因此，需要從更多的方面來分析地區(qū)的油氣成藏的問題，通過天然氣的保存條件來推斷就是方法之一。地層水資料用來確定與油田的關(guān)系由來已久[1-4]，與保存條件的關(guān)系也在一些研究中應(yīng)用過[5-8]。在前人研究的基礎(chǔ)上，通過四川盆地下組合水文地質(zhì)資料，分析和探討四川盆地下組合水文地質(zhì)特征，并進(jìn)一步探討四川盆地下組合保存條件，對未來下組合勘探有重要的意義。

1 四川盆地下組合水動力特征

四川盆地下組合水動力特征因華鎣山斷層以東地區(qū)缺少鉆至震旦系的鉆井資料而研究較少，主要集中于斷層以西地區(qū)。一般以燈影組作為主要研究對象。華鎣山斷裂帶以西燈影組水動力場可以分為3個(gè)高水位區(qū)和2個(gè)低水位區(qū)。3個(gè)高水位區(qū)為盆地西南緣、川北廣旺地區(qū)和川中高石梯、安平店、龍女寺地區(qū);2個(gè)低水位地區(qū)為威遠(yuǎn)—資陽一帶和雅安以北、大邑以南的川西地區(qū)南部(圖1)。

盆地西南緣高水位區(qū)位于雅安—樂山—壽保場—大塔場構(gòu)造以西靠近露頭的地帶，燈影組流體壓力折算水位在800 m以上，天堂宮、周公山、大窩頂構(gòu)造折算水位高于1 100 m。結(jié)合該地帶水化學(xué)特征，認(rèn)為高水位區(qū)內(nèi)大氣降水補(bǔ)給導(dǎo)致沖刷作用強(qiáng)，近現(xiàn)代溶蝕及地下水循環(huán)作用活躍(常表現(xiàn)為鉆井過程中出現(xiàn)無法建立循環(huán)的惡性漏失)。

川北廣旺高水位區(qū)位于四川盆地北部廣元、旺蒼地區(qū)靠近露頭的邊緣地帶，構(gòu)造推覆作用強(qiáng)[9]，折算水位600 m以上，曾家河一帶超過1 300 m，折算水位高且水力坡度大，亦應(yīng)屬于大氣降水補(bǔ)給成因的水動力場。

川中地區(qū)也是一個(gè)高水位區(qū)，其折算水位在900 m以上，安平1井燈影組折算水位高達(dá)1 246 m;女基井燈影組折算水位為1 238 m;在與威遠(yuǎn)、資陽之間的過渡帶，折算水位大致為700～900 m，水位梯度相對較大。

川西南低水位區(qū)主要指遠(yuǎn)離露頭、龍泉山以東盆地內(nèi)的威遠(yuǎn)、資陽一帶，燈影組折算水位低于700 m，一般在600 m左右。表明此區(qū)地層水滲濾作用極為滯緩。

川西地區(qū)南部低水位區(qū)主要指龍門山推覆帶下盤，雅安以北、大邑以南、龍泉山以西的區(qū)域，其折算水位低于900 m，水位梯度較小。該區(qū)尚未鉆探震旦系燈影組。

華鎣山—青山嶺斷裂帶燈影組埋于地腹，該帶上的構(gòu)造均未鉆探燈影組，其上覆二、三疊系水動力場，在此斷裂帶是一個(gè)泄壓帶，推測賈村溪、青山嶺、西山、瀝鼻峽一帶應(yīng)是水位不高于700 m的低勢帶。

圖1 四川盆地下組合地層水折算水位等值線

2 四川盆地下組合儲層水化學(xué)特征

2.1 無機(jī)組分

(1)地層水的主要組分特征。四川盆地震旦系地層水中主要化學(xué)組分的含量變化極大，水中的陽離子 Na++K+的含量為100～28 000 mg/L，Ca2+含量為55～2 100 mg/L，Mg2+含量為6～470 mg/L;水中陰離子Cl-含量為100～47 000 mg/L，SO42-含量為0～300 mg/L，HCO3-含量為212～1 458 mg/L。威遠(yuǎn)、資陽地區(qū)震旦系地層水中含Ba2+，但在受滲入水影響的地區(qū)不含Ba2+。威遠(yuǎn)、資陽一帶震旦系地層水礦化度穩(wěn)定在70 000～80 000 mg/L。CaCl2、NaHCO3、Na2SO43 種水型皆有，NaHCO3、Na2SO4分布于靠近露頭的盆地邊緣，CaCl2型水分布于遠(yuǎn)離露頭的盆地內(nèi)部(表1)。部分震旦系位于造山帶的鉆井顯示也為 NaHCO3型水[10]。由表1還可看出，四川盆地內(nèi)寒武系、奧陶系地層水屬于變質(zhì)程度高的高礦化水(高濃度鹵水)。

(2)水中微量元素特征。威遠(yuǎn)—資陽地區(qū)燈影組地層水中，含微量 K、Sr、Li、Cr、Cu、Mn、Pb、Cd 等金屬元素。其中，K離子的濃度可達(dá)2 400～2 600 mg/L，相對Na離子的豐度比較穩(wěn)定，大致為0.11～0.12，相當(dāng)于海水的3倍;Sr離子含量150 mg/L以上;Li離子含量為90～100 mg/L;Mn離子含量為1～10 mg/L。所有金屬元素的含量及相對Na離子的豐度均大大高于正常海水(表2)。Zn、Cr、Mn、Cu離子在各井間差異明顯。

受地表滲入水淡化明顯的水中往往微量金屬元素含量低，基本測不出。

表1 四川盆地下古生界地層水化學(xué)性質(zhì)

表2 威遠(yuǎn)—資陽地區(qū)燈影組地層水微量元素特征統(tǒng)計(jì)

2.2 水化學(xué)特征的展布面貌

盆地邊緣靠近露頭的地帶，地層水礦化度低，水型為NaHCO3、Na2SO4。地層水的化學(xué)特征是:Na+、Cl-含量低，礦化度低，無 Ba2+，rNa+/rCl-比值高，水溶烴含量少(在基本衡定的取樣條件下)，且組分單一(僅檢測出穩(wěn)定性最高的甲烷)，為大氣降水沖刷淡化的水化學(xué)特征。

遠(yuǎn)離露頭區(qū)的盆地內(nèi)，礦化度為70 000～90 000 mg/L;均為CaCl2型;其水化學(xué)特征總的可歸納為:Na+、Cl-高，穩(wěn)定同位素偏重，富含有機(jī)組分和微量金屬元素，含Ba2+、無SO42-、含鹽量高，具有未受到現(xiàn)今大氣降水沖刷淡化的封閉還原環(huán)境的水化學(xué)特征。

3 油氣保存與水文地質(zhì)條件的關(guān)系

綜合燈影組水動力、水化學(xué)場的特征，對華鎣山以西區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)條件對油氣保存的控制作如下討論。

靠近盆地邊緣露頭的地帶，折算水位較高，水力坡度大，大氣降水滲入淡化明顯，沖刷作用強(qiáng);具三低(Na+、Cl-、礦化度低)、一無(無 Ba2+)、一高(rNa+rCl-比值高)的水化學(xué)特征。綜合水動力、水化學(xué)特征將其劃分為高水頭沖刷淡化區(qū)。上述地區(qū)的燈影組圈閉處于水文地質(zhì)垂直分帶的自由交替帶。

遠(yuǎn)離露頭區(qū)的盆地內(nèi)，威遠(yuǎn)、資陽地區(qū)水動力特征為低水位、低緩的水力坡度;水化學(xué)特征表現(xiàn)為三高(Na+、Cl-、礦化度高)、一低(rNa+/rCl-比值低)、一重(氫氧穩(wěn)定同位素偏重)、二富集(微量金屬元素、有機(jī)組分富集)。其水文地質(zhì)分區(qū)為常壓沉積封存水濃縮區(qū)。川中地區(qū)水性特征與威遠(yuǎn)、資陽地區(qū)相似，但水動力表現(xiàn)為具一定超壓的特征，可劃為高壓鹵水封存區(qū)。這些地區(qū)處于水交替停滯帶。

上述水文地質(zhì)分區(qū)，定性地反映了油氣的保存條件。保存條件的優(yōu)劣雖不是所要考察的圈閉有無油氣藏的充分條件，但卻是判斷其存在與否的必要條件。不同的水文地質(zhì)分區(qū)對油氣保存及富集成藏的作用和貢獻(xiàn)是截然不同的。

綜合燈影組埋深、圈閉條件、水動力、水化學(xué)特征(圖2、表3)，反映了水文地質(zhì)對油氣保存的控制:盆地西部邊緣樂山范店一帶，為燈影組出露區(qū)，折算水位高，水力坡度大，其孔洞體系內(nèi)地層水為受地表滲入水活躍交替、被淡化的低鹽度、含SO42-的NaHCO3、Na2SO4型水，油氣保存條件差，鉆探結(jié)果只產(chǎn)淡水。隨著遠(yuǎn)離露頭，到威遠(yuǎn)構(gòu)造之西的壽保場附近，水力坡度變得非常平緩，地表滲入水影響急劇減弱，水文地質(zhì)環(huán)境由水循環(huán)活躍的自由交替帶及交替阻滯帶轉(zhuǎn)化為交替停滯帶，在威遠(yuǎn)、資陽地區(qū)地層水中已無SO42-離子，富集Ba2+離子，為CaCl2水型，保存條件轉(zhuǎn)優(yōu)，威遠(yuǎn)構(gòu)造圈閉、資陽構(gòu)造-巖性圈閉燈影組氣藏得以保存下來(圖2)。

表3 四川盆地震旦系燈影組油氣保存條件分析評價(jià)

4 華鎣山以西燈影組油氣保存條件評價(jià)

(1)高水頭沖刷淡化區(qū)，主要指盆地周緣造山帶，油氣的保存條件差(表3)，不宜作為勘探對象，最近在米倉山大兩會西緣勘探的天星1井的失敗，即屬于此例。

(2)常壓沉積封存水濃縮區(qū)的水動力條件與水文地球化學(xué)特征均對油氣聚集保存有利。華鎣山以西的區(qū)域，主要是指威遠(yuǎn)、資陽一帶。龍門山推覆帶下盤、大邑以南、雅安以北、龍泉山以西的川西地區(qū)南部，這些地區(qū)尚未鉆達(dá)震旦系，油1、大深1、漢1井均完鉆于下寒武統(tǒng)。推測其水文地質(zhì)條件優(yōu)越，處于水力坡度平緩的較低水位區(qū)，基本不受地表滲入水的影響。因此，該區(qū)內(nèi)的油罐頂及相鄰構(gòu)造圈閉面積較大，加之位于加里東古隆起的高部位，油氣運(yùn)聚條件也好，應(yīng)是下步勘探的優(yōu)選區(qū)塊。

(3)川中高壓鹵水封存區(qū)，油氣聚集保存較有利。該區(qū)位于加里東古隆起的東段，在地史時(shí)期，桐灣期的溶蝕相對威遠(yuǎn)、資陽地區(qū)弱;有機(jī)質(zhì)熱演化過程中始終處于深埋封閉的環(huán)境;但現(xiàn)今構(gòu)造褶皺作用較弱，喜山期對燈影組儲層流體的泄壓較小，同時(shí)烴類熱裂解的殘留物(安平1井和高科1井鏡下觀察瀝青充填發(fā)育)對孔喉的堵塞作用較強(qiáng)。因此，該區(qū)油氣保存條件優(yōu)越，有利于油氣成藏，目前新勘探成功的安岳氣田即屬于此例。

圖2 樂山范店—威遠(yuǎn)—資陽—高石梯—磨溪震旦系燈影組水文地質(zhì)橫剖面

5 結(jié)論

(1)四川盆地周緣造山帶折算水位高，礦化度低，受地表滲入水影響大，屬高水頭沖刷淡化區(qū)，保存條件較差;向盆地內(nèi)部西南部威遠(yuǎn)地區(qū)折算水位低，礦化度高，受地表滲入水影響小，屬于水交替停滯區(qū)，保存條件好;盆地內(nèi)部向川中方向，折算水位高，礦化度高，屬于高壓鹵水封閉區(qū)，保存條件好。

(2)四川盆地勘探下組合仍應(yīng)著眼于盆地內(nèi)部，周緣造山帶可考慮靠近盆地推覆帶的下盤，這些地區(qū)水動力條件弱，封閉性強(qiáng)，保存條件較好。

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