川西梓潼凹陷中下侏羅統(tǒng)氣藏成藏條件

董 軍，蔡李梅，何秀彬，李 斌，張 帆，王浩宇，謝佳彤

（1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059；2.中國(guó)石化西南油氣分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，成都610041；3.西南石油大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都610500；4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430074）

梓潼凹陷位于川西拗陷北部向東與川中隆起的過(guò)渡地帶，北部毗鄰龍門(mén)山－米倉(cāng)山構(gòu)造帶，東南與八角場(chǎng)構(gòu)造相鄰，西北與中壩潛伏構(gòu)造相鄰，總體構(gòu)造面貌表現(xiàn)為“兩隆夾一凹”的構(gòu)造格局［1］。梓潼凹陷經(jīng)過(guò)多年勘探，在文星－玉泉、文興場(chǎng)、綿陽(yáng)、豐谷、老關(guān)廟、柘壩場(chǎng)、魏城鎮(zhèn)及九龍山等構(gòu)造中的侏羅系均不同程度見(jiàn)氣侵、井涌、井噴及井漏顯示，并且多口井在侏羅系產(chǎn)層獲得工業(yè)氣流，表明梓潼地區(qū)中、下侏羅統(tǒng)也是重要的勘探評(píng)價(jià)目標(biāo)。目前，針對(duì)侏羅系勘探成果相對(duì)較少［2－5］，氣藏成藏條件和氣藏特征多借鑒鄰區(qū)的成果，梓潼凹陷帶侏羅系成藏條件研究相對(duì)薄弱。本文通過(guò)對(duì)梓潼凹陷新近勘探成果的深入分析，總結(jié)帶中下侏羅統(tǒng)氣藏的成藏條件，為進(jìn)一步勘探評(píng)價(jià)提供參考。

1 成藏條件分析

1.1 烴源巖條件

一直以來(lái)梓潼凹陷下侏羅統(tǒng)的生烴能力和對(duì)中淺層氣藏的影響都是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)［6，7］，前人研究認(rèn)為四川盆地中部、北部地區(qū)中下侏羅統(tǒng)烴源巖質(zhì)量?jī)?yōu)于川西地區(qū)［8，9］。梓潼凹陷周邊地區(qū)下侏羅統(tǒng)烴源巖具有一定顯示，如MY1井有機(jī)碳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）平均值為0.12%～1.2%，梓潼凹陷下侏羅統(tǒng)暗色泥質(zhì)巖有機(jī)碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.42%，略低于川西上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖有機(jī)碳含量的下限。下侏羅統(tǒng)有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，少量Ⅱ型和Ⅰ型，為富含高等植物碎屑的降解產(chǎn)物；腐殖基質(zhì)含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為19.39%～71.09%，平均為47.36%，為無(wú)定形組的主要成分；Ro值在0.51%～1.04%，處于成熟階段。下侏羅統(tǒng)烴源巖厚度為20～100m不等，生烴強(qiáng)度在（0.1～2）×109m3/km2，強(qiáng)生烴區(qū)分布在梓潼凹陷東部思依場(chǎng)一帶，向周圍逐漸減弱，綜合分析認(rèn)為梓潼凹陷下侏羅統(tǒng)生烴能力較弱。

對(duì)于梓潼地區(qū)侏羅系氣藏而言，須五段泥頁(yè)巖是侏羅系白田壩組、千佛崖組、沙溪廟組、遂寧組、蓬萊鎮(zhèn)組砂巖儲(chǔ)層的主力烴源巖［10－12］。梓潼地區(qū)須五段烴源巖厚度為10～160m，有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.35%（表1），烴源巖處于高溫生氣階段，生烴強(qiáng)度為（0.1～1）×109m3/km2，強(qiáng)生烴區(qū)分布在綿陽(yáng)—安縣以南一帶，最大生烴強(qiáng)度為8×109m3/km2，往南部的生烴強(qiáng)度明顯增高，中壩、新場(chǎng)等氣田均位于強(qiáng)生烴區(qū)附近，證實(shí)該套烴源巖具有形成大中型氣田的烴源條件。

1.2 儲(chǔ)層條件

梓潼凹陷沙溪廟組上部及以上地層基本無(wú)油氣顯示或顯示較弱［13］，本文僅對(duì)下沙溪廟組及以下儲(chǔ)層段進(jìn)行分析。侏羅系儲(chǔ)層以巖屑砂巖為主，長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑石英砂巖次之（圖1），其中石英（Q）一般占碎屑總量的40%～80%（面積分?jǐn)?shù)），最低也不小于20%，最高可達(dá)90%以上，平均為67.8%；長(zhǎng)石（F）含量（面積分?jǐn)?shù)）普遍低于10%，局部可達(dá)10%～30%，最高可達(dá)66%，平均為7.2%；巖屑（R）含量（面積分?jǐn)?shù)）主要集中在0%～50%，其中以20%～40%居多，少數(shù)樣品可達(dá)50%以上，平均為25.02%（表2）。研究區(qū)介殼灰?guī)r主要分布于自流井組，累計(jì)厚度為24～58m，縱向與黑色泥頁(yè)巖呈薄互層，鄰區(qū)有鉆井在該層段測(cè)試僅產(chǎn)微氣，孔滲性較差。

表1 梓潼凹陷帶須家河組烴源巖參數(shù)Table 1 Parameters of the hydrocarbon source rocks of Xujiahe Formation in the Zitong depression

圖1 梓潼凹陷下沙溪廟組儲(chǔ)層孔隙特征Fig.1 Characteristics of the pores in the Xiashaximiao Formation reservoir

侏羅系砂巖儲(chǔ)集空間以原生粒間孔和次生孔隙為主（圖2），儲(chǔ)層孔隙度普遍小于15%，滲透率普遍小于10×10－3μm2，總體屬于低孔低滲儲(chǔ)層（圖3）。下沙溪廟組巖心孔隙度范圍在1.07%～19.03%之間，平均為9.65%，主要集中在6%～10%范圍內(nèi)；滲透率最小值為1.003×10－3μm2，最大可達(dá)490.02×10－3μm2，平均為2.92×10－3μm2，但主要集中在（1～10）×10－3μm2范圍內(nèi)。自流井組最大孔隙度1.96%，滲透率一般為＜0.01×10－3μm2，局部地區(qū)儲(chǔ)層微裂縫較發(fā)育（圖4），儲(chǔ)層具雙重孔隙介質(zhì)特征，為裂縫－孔隙型儲(chǔ)層。

1.3 圈閉條件

圖2 下沙溪廟組儲(chǔ)層掃描電鏡特征Fig.2 Characteristics of scanning electron microscopy in the Xiashaximiao Formation reservoir

晚侏羅世沉積前，川西地區(qū)下侏羅統(tǒng)頂面構(gòu)造西高東低，最高處在龍門(mén)山前緣鴨子河地區(qū)，最低處位于成都－金堂地區(qū)；綿竹－德陽(yáng)地區(qū)為一大型的鼻狀構(gòu)造隆起帶，走向?yàn)楸睎|－南西向。到早白堊世沉積前，梓潼－劍閣地區(qū)新的負(fù)向構(gòu)造單元產(chǎn)生［14］。從構(gòu)造演化史來(lái)看，梓潼地區(qū)的綿竹－綿陽(yáng)、老關(guān)廟、柘壩場(chǎng)和九龍山構(gòu)造帶始終處于隆起區(qū)，因此，該區(qū)發(fā)育構(gòu)造圈閉。從地震剖面和構(gòu)造圖上看，本區(qū)構(gòu)造平緩（圖5），主要表現(xiàn)為凹陷斜坡背景，局部有些低幅度正向構(gòu)造，也發(fā)育一些次一級(jí)向斜，其構(gòu)造幅度都相對(duì)較低，約為20～30m?？碧綄?shí)踐表明［15－17］，該區(qū)存在多種圈閉類型，以構(gòu)造－巖性圈閉為主，發(fā)育地層、巖性圈閉等非常規(guī)圈閉。

表2 侏羅系砂巖骨架顆粒構(gòu)成狀況Table 2 Calculation table of the framework grains in the Jurassic sandstone

圖3 梓潼凹陷侏羅系儲(chǔ)層物性特征Fig.3 Distribution diagram of porosity and permeability of the Jurassic reservoir in research area

圖4 自流井組微裂縫特征Fig.4 Characteristics of the microcracks in Ziliujing Formation

構(gòu)造－巖性圈閉是本區(qū)主要的圈閉類型，屬于低幅、微構(gòu)造圈閉背景下巖性復(fù)合，走向NE向，在玉泉、文星場(chǎng)、黎雅廟、柘壩場(chǎng)、思依場(chǎng)地區(qū)發(fā)育，圈閉面積不大，在20～45km2之間，閉合幅度為30～70m，高點(diǎn)埋深為3.2～3.9km，圈閉條件較為可靠。

本區(qū)須五段厚度由凹陷內(nèi)的梓潼向山前的安縣—綿竹地區(qū)變薄，沿龍門(mén)山走向在綿陽(yáng)－江油－劍閣地區(qū)存在一條NE-SW向的尖滅線（圖6），靠近山前須五上超尖滅，在山前和劍閣以北地區(qū)須四地層也被剝蝕。因此，在不整合面附近侏羅系底界附近易形成地層圈閉氣藏、不整合面相關(guān)氣藏。

本區(qū)構(gòu)造、沉積演化比較特殊，存在3個(gè)相變邊界，即蓮花口組/蓬萊鎮(zhèn)組相變，位于梓潼凹陷西斜坡；白田壩組/自流井組相變帶，位于凹陷的東南斜坡；局部可能存在千佛崖組與涼高山組的相變，往川中方向特征也較為明顯。3條相變邊界與油氣富集密切相關(guān)，側(cè)向巖性封堵亦可形成巖性圈閉。珍珠沖組為砂、泥互層或下砂（礫）上泥及侏羅系底部不整合面的存在可形成地層超覆圈閉，再配合區(qū)域上廣泛存在的構(gòu)造圈閉，具備良好的圈閉條件（圖6）。九龍山地區(qū)珍珠沖組氣藏勘探開(kāi)發(fā)表明，珍珠沖組具有單井產(chǎn)量高、生產(chǎn)穩(wěn)定的特征，新鉆的MY1井在自流井組鉆遇氣層和含氣層。

圖5 梓潼凹陷中壩－老關(guān)廟構(gòu)造解釋剖面圖Fig.5 Profile of tectonic interpretation of Zhongba-Laoguanmiao in the Zitong depression

圖6 過(guò)梓潼凹陷北東向剖面油氣運(yùn)聚示意圖Fig.6 Hydrocarbon migration and accumulation diagram of N-E section in the Zitong depression

1.4 保存條件

梓潼凹陷侏羅系儲(chǔ)層之上發(fā)育多套區(qū)域泥巖蓋層和直接蓋層，封蓋層厚度大，排驅(qū)壓力高，保存條件良好。其中，遂寧組是沙溪廟組氣藏的區(qū)域性封閉蓋層，厚度約200～300m，分布穩(wěn)定、質(zhì)純、塑性強(qiáng)；白堊系灌口組中上部泥巖厚度一般大于200m，含石膏、鈣芒硝層，可作為侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組次生氣藏的區(qū)域性蓋層［18］。由研究區(qū)侏羅系泥巖封蓋參數(shù)分析，泥巖封閉性能為Ⅰ－Ⅱ級(jí)，可塑性強(qiáng)，突破壓力大（一般超過(guò)12MPa），中值半徑?。ǎ?nm），以微孔隙結(jié)構(gòu)為主，可作為有效的區(qū)域蓋層［19］。目前鉆井揭示，侏羅系下部千佛崖組和沙溪廟組地層水為CaCl2型，顯示區(qū)內(nèi)保存條件利于天然氣成藏。

2 成藏時(shí)期

區(qū)域研究表明：川西拗陷帶須家河組烴源巖自晚三疊世開(kāi)始排烴，在燕山中晚期生、排烴作用達(dá)到高峰，與之適配的隆起帶和背斜構(gòu)造是最有利的富集部位［20－22］。

從梓潼凹陷帶須家河組烴源巖地層熱演化過(guò)程可以看出（圖7），須家河組烴源巖第一期生烴發(fā)生在白堊紀(jì)早中期，烴源層埋深＞4km，對(duì)應(yīng)古地溫為90～130℃，有機(jī)質(zhì)成熟度達(dá)到0.5%～1.1%，由生烴門(mén)限生烴高峰期的濕氣階段。產(chǎn)物以煤系烴源生成的大量干燥系數(shù)較低的濕氣為主，混有部分凝析油氣等液態(tài)烴類，熒光薄片上對(duì)應(yīng)原生孔隙、裂縫內(nèi)邊緣以及粒間泥質(zhì)吸附的暗黃色、土黃色熒光，該期為濕氣成藏期。在晚白堊世末期至古新世初期，須家河組烴源巖埋深接近5.5km，古地溫達(dá)到150～170℃，有機(jī)質(zhì)成熟度達(dá)到1.5%～1.7%，進(jìn)入腐殖型有機(jī)質(zhì)的生氣高峰期，并以生成干氣為主。須五段大量生成的干氣注入下侏羅統(tǒng)儲(chǔ)層（圖7）。對(duì)綿竹地區(qū)沙溪廟組烴類包裹體測(cè)溫結(jié)果表明（圖8），主峰在110～120℃，對(duì)應(yīng)主成藏期為中白堊世。

圖7 梓潼凹陷MY1井熱演化史圖Fig.7 Thermal evolution history of Well MY1in the Zitong depression

燕山中晚期，深層須五段進(jìn)入油氣生成高峰期，成為川西拗陷梓潼凹陷侏羅系成藏的關(guān)鍵時(shí)期，天然氣可能在侏羅系有利儲(chǔ)層中聚集［23，24］。喜馬拉雅期，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，造成天然氣再分配與調(diào)整，并有利于侏羅系儲(chǔ)層天然氣富集。

圖8 梓潼凹陷沙溪廟組烴類包裹體均一溫度分布圖Fig.8 Distribution of the hydrocarbon inclusion homogenization temperatures in the Zitong depression

3 成藏模式分析

通過(guò)對(duì)梓潼凹陷已發(fā)現(xiàn)的中壩氣藏、九龍山氣藏成藏條件以及研究區(qū)部分重點(diǎn)探井剖析，梓潼凹陷構(gòu)造作用形變較弱，斷裂不發(fā)育，但生、儲(chǔ)、蓋匹配較好［25］。侏羅系的天然氣主要來(lái)源于須五段，儲(chǔ)層為縱向距離較短的白田壩組、下沙溪廟組高孔滲砂巖，便于天然氣橫向短距離運(yùn)移，有利于天然氣運(yùn)聚成藏。蓋層為下沙溪廟組和上沙溪廟組之間的泥頁(yè)巖（圖9）。運(yùn)移通道主要是孔隙和裂縫。由于氣藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，導(dǎo)致天然氣充滿度不高，有時(shí)候表現(xiàn)為氣水同產(chǎn)。

這類侏羅系氣藏的成藏往往具有異常高壓特征，地層異常高壓對(duì)梓潼地區(qū)侏羅系成藏有重要影響［26］。

圖9 川西梓潼凹陷侏羅系氣藏成藏模式圖Fig.9 Accumulation model of the Jurassic gas reservoir in the Zitong depression

對(duì)于梓潼凹陷帶侏羅系遠(yuǎn)源氣藏而言，上三疊統(tǒng)氣源較為充足，保存條件除盆地周邊和“通天”斷層附近較差外，其余一般均較好。如發(fā)育于燕山期古隆起背景下的中壩構(gòu)造，在局部斷裂發(fā)育區(qū)完鉆的中33井，在侏羅系千佛崖組獲氣12.9×103m3/d即是例證。因此，侏羅系氣藏的成藏主要受儲(chǔ)層和圈閉的控制。目前，研究區(qū)的MY1井在自流井組（東岳廟段）錄井顯示較好，潼深1井在沙溪廟組錄井、測(cè)井解釋含油氣性較好，證實(shí)該區(qū)中、下侏羅統(tǒng)潛在的勘探前景，其中低幅凹中隆起區(qū)為侏羅系有利勘探區(qū)。

4 結(jié)論

a.梓潼凹陷下侏羅統(tǒng)暗色泥質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近0.92%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，為富含高等植物碎屑的降解產(chǎn)物，Ro值在0.51%～1.04%，處于成熟階段。下侏羅統(tǒng)烴源巖厚度為20～100m，生烴強(qiáng)度為（0.1～2）×109m3/km2，整體顯示生烴能力較弱。須五段泥頁(yè)巖層是該區(qū)侏羅系氣藏的主力氣源層。

b.侏羅系儲(chǔ)層以巖屑砂巖為主，砂巖儲(chǔ)集空間以原生粒間孔和次生孔隙為主，儲(chǔ)層孔隙度普遍小于15%，滲透率普遍小于10×10－3μm2，總體屬于低孔低滲儲(chǔ)層。其中自流井組平均孔隙度為1.96%，滲透率＜0.01×10－3μm2，為裂縫-孔隙型儲(chǔ)層。

c.梓潼凹陷帶中、下侏羅統(tǒng)存在多種圈閉類型，以構(gòu)造－巖性圈閉為主，其特點(diǎn)為低幅、微構(gòu)造圈閉背景下巖性復(fù)合，走向NE向，圈閉面積不大，圈閉較為可靠。本區(qū)須五段厚度由凹陷內(nèi)向山前安縣—綿竹地區(qū)變薄，存在一條NE－SW向的尖滅線，沿龍門(mén)山走向分布在綿陽(yáng)－江油－劍閣地區(qū)，易形成地層圈閉氣藏、不整合面相關(guān)氣藏。

d.梓潼凹陷侏羅系普遍發(fā)育3條相變邊界，與油氣富集密切相關(guān)，側(cè)向巖性封堵亦可形成巖性圈閉。

e.梓潼地區(qū)中下侏羅統(tǒng)氣藏成藏的主要控制因素為：儲(chǔ)滲條件較好的儲(chǔ)層（包括裂縫相對(duì)較發(fā)育的地區(qū)），規(guī)模較大、形成較早的古隆起背景上的圈閉。低幅凹中隆起區(qū)是勘探突破的重點(diǎn)目標(biāo)。

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