大邑構造雷口坡組四段天然氣成藏條件

陳迎賓，胡 燁，王彥青，曾華盛

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院，江蘇 無錫 214126)

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大邑構造雷口坡組四段天然氣成藏條件

陳迎賓，胡 燁，王彥青，曾華盛

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院，江蘇 無錫 214126)

以區(qū)域地質研究為基礎，通過三維地震解釋及有機地球化學分析等技術手段，綜合分析了大邑構造雷口坡組四段天然氣成藏條件及其勘探潛力。研究結果表明，大邑地區(qū)二疊系及雷口坡組烴源巖發(fā)育，深大斷裂及不整合面可作為油氣運移的良好通道，天然氣成藏具有“雙源供烴”的良好氣源條件。雷口坡組四段發(fā)育臺緣灘沉積，基質孔滲性較好，加之后期風化淋濾及構造變形，推斷發(fā)育孔隙-縫洞復合型優(yōu)質儲層。發(fā)育于構造軸部的1號斷鼻圈閉面積大、幅度高，具備良好的封蓋及保存條件。雷口坡組四段圈閉、儲層形成時間早，具有“下生上儲式”、“自生自儲式”良好的生儲蓋組合，是川西雷口坡組天然氣勘探的一個新的有利目標。

成藏條件；地球化學；大邑構造；雷口坡組；川西坳陷

0 引 言

中三疊統(tǒng)雷口坡組(T2l)是四川盆地海相勘探的一個重要層系。1972 年，中壩構造上的川19井在雷口坡組三段(T2l3)獲高產工業(yè)氣流(25.8×104m3/d) ，由此發(fā)現了中壩雷三段碳酸鹽巖氣藏[1]。此后，又相繼發(fā)現了磨溪、臥龍河、觀音場、龍崗、元壩等雷口坡組氣藏和含氣構造[2-4]。2009至2010年，川西新場構造上的CK1、XSH1井在雷口坡組四段(T2l4)風化殼獲得工業(yè)氣流(測試無阻流量分別為86.8×104、68.0×104m3/d)，初步揭示出川西雷四段風化殼具有一定的勘探潛力。2014至2015年，川西龍門山前彭州地區(qū)金馬—鴨子河構造帶上的PZ1、YAS1、YANGS1井測試獲得高產工業(yè)氣流，實現了川西雷四段天然氣勘探的重大突破。同時，部署在梓潼凹陷、成都凹陷的TS1、DS1井在雷四段均鉆遇優(yōu)質儲層并見到良好天然氣顯示，證實了雷四段風化殼在川西廣泛分布并發(fā)育優(yōu)質儲層，進一步揭示出川西雷四段風化殼的巨大勘探潛力。

1 研究區(qū)概況

大邑構造位于川西坳陷中南段，與金馬—鴨子河構造、中壩構造同屬龍門山前緣隱伏構造帶。早期對該構造主要致力于上三疊統(tǒng)須家河組二段、三段裂縫性碎屑巖氣藏的勘探與開發(fā)，未對雷口坡組進行深入評價和鉆探。近期，通過三維地震資料解釋發(fā)現大邑構造雷四段差異風化剝蝕強烈，與上覆馬鞍塘組具有明顯的角度不整合接觸關系，且不整合面發(fā)育范圍與構造高部位疊合較好，可形成規(guī)模較大的構造-古巖溶復合圈閉。結合鄰區(qū)勘探成果及區(qū)域油氣地質研究認為，大邑構造雷四段具有良好的天然氣成藏條件和勘探潛力，是川西雷四段天然氣勘探的一個新的有利目標。同時，通過該構造的研究與勘探對整體評價川西龍門山前雷四段天然氣成藏富集規(guī)律也具有十分重要的意義。

2 天然氣成藏條件分析

2.1 構造特征及圈閉條件

三維地震解釋表明，大邑構造雷四段整體為一個南西揚起、北東傾覆，北西翼陡、南東翼緩的大型不對稱鼻狀構造。構造北西翼被一系列北東—北北東向逆斷層分割為3個軸向北東呈斜列展布的小型向斜構造。軸部夾持于2個逆斷層之間，軸線由南西向北東略呈反“S”的弧形展布。軸部南西段被一系列北東—北北東向的次生羽狀斷裂切割，形成一個復雜的小型斷塊群；北東段構造相對完整，僅在斷裂上盤處發(fā)育一系列北東向羽狀次生斷裂。構造南東翼產狀平緩，整體為一個軸向北東的向斜構造。

大邑構造雷四段構造圈閉數量眾多，類型主要為斷塊、斷鼻圈閉，其斷塊圈閉主要發(fā)育在軸部南西段，數量多但類型差且面積普遍較小；而其斷鼻圈閉類型好且面積大。雷口坡組四段頂面圈閉面積為34.92 km2，幅度達200 m，發(fā)育2個完整的背斜高點。該圈閉整體位于大邑構造高部位，且雷四段剝蝕特征明顯，不整合面發(fā)育范圍與圈閉疊合較好，可形成規(guī)模較大的構造-古巖溶復合圈閉。

2.2 烴源巖發(fā)育特征及氣源條件

PZ1井及中壩雷三段氣藏天然氣有機地球化學分析及氣源對比表明，龍門山前帶雷口坡組天然氣為混源氣，主要來源于下伏二疊系及雷口坡組本身烴源巖[5-7]。通過野外露頭、鄰區(qū)鉆井烴源巖樣品的系統(tǒng)測試(表1)及綜合分析認為，大邑地區(qū)二疊系及雷口坡組烴源巖均十分發(fā)育，雷四段天然氣成藏具有優(yōu)越的烴源條件。

大邑地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖烴源巖殘余有機碳質量百分比(TOC)平均為0.70%，有機質類型為Ⅰ—Ⅱ1型，有效烴源巖厚度達180 m。泥質烴源巖TOC在川西地區(qū)最高，平均為2.65%，有機質類型為Ⅱ1—Ⅲ型，有效烴源巖厚度在川西地區(qū)最大，約為12 m左右。上二疊統(tǒng)碳酸鹽巖TOC與川西其他地區(qū)基本一致，平均為0.65%，有機質類型為Ⅰ—Ⅱ1型，有效烴源巖厚度為100 m左右。泥質烴源巖TOC在川西地區(qū)最高，均在2.50%以上，有機質類型為Ⅱ1—Ⅲ型，有效烴源巖厚度在30 m左右。近期研究表明，雷口坡組烴源巖形成于生物生產力高、水動力弱、海水循環(huán)受限、鹽度較高、底部水體缺氧和沉積速率低的環(huán)境中，不僅有利于有機質的保存，同時使得烴源巖具有轉化率高的特點(轉化率平均為24.7%)。根據以上特點，將川西雷口坡組碳酸鹽巖有效烴源巖TOC下限定為0.20%[8-9]。大邑地區(qū)雷口坡組碳酸鹽巖烴源巖TOC與彭州地區(qū)相當，略低于中壩地區(qū)，平均為0.30%，有效烴源巖厚度與彭州、中壩地區(qū)相當，約為200 m左右。根據盆地模擬，對川西二疊系、雷口坡組烴源巖計算所得累計生氣強度，認為大邑地區(qū)是中、上二疊統(tǒng)泥質烴源巖的生烴中心，生氣強度分別為3×108～5×108、18×108～22×108m3/km2；大邑地區(qū)中、上二疊統(tǒng)碳酸鹽巖烴源巖生氣強度總體與彭州、中壩地區(qū)相當，分別為30×108～35×108、10×108～15×108m3/km2；雷口坡組烴源巖生氣強度雖略低于彭州地區(qū)，但也可達10×108～15×108m3/km2。

表1 川西坳陷烴源巖有機碳數據

就大邑構造雷四段天然氣成藏而言，兼具“自生自儲”、“下生上儲”2種供烴方式，有著良好的生儲組合；同時，大邑構造發(fā)育的深大斷裂可有效溝通二疊系烴源巖與雷四段儲層；雷口坡組頂面不整合面、巖層內部流體壓力、構造運動促使巖石破裂而形成的通道也為大邑構造油氣縱、橫向運移輸導創(chuàng)造了良好的條件。綜上可見，大邑構造雷四段天然氣成藏氣源條件優(yōu)越，具備形成大中型氣藏的物質基礎和資源潛力。

2.3 儲集條件

鉆探研究表明，川西雷四段主要為局限-蒸發(fā)臺地沉積，發(fā)育灘相孔隙型、風化殼巖溶縫洞型及孔隙-縫洞復合型3種類型儲層[10-11]。灘相孔隙型儲層主要發(fā)育于龍門山前臺地邊緣的臺緣灘及坳陷內新場等地區(qū)的臺內灘，分布范圍及規(guī)模相對較小。而受拉丁期末的“印支早期運動”影響，川西雷口坡組整體抬升，雷四段遭受差異剝蝕，形成了古風化殼巖溶縫洞型儲層。該類儲層主要發(fā)育在晶粒白云巖和含顆粒晶粒白云巖中，遍布于整個川西地區(qū)，厚度大，物性、含氣性好。如PZ1井雷四段巖溶縫洞型儲層累計厚度為116.4 m，占地層厚度84%；孔隙度為2.0%～14.4%，平均為4.6%；空氣滲透率為0.11×10-3～6.22×10-3μm2，平均為1.12×10-3μm2。XS1井雷四段巖溶縫洞型儲層實測平均孔隙度為5.17%，平均空氣滲透率為0.54×10-3μm2；CK1井與巖溶有關的儲層油氣顯示段累計厚度為58.4 m，實測平均孔隙度為4.8%，平均空氣滲透率為0.11×10-3μm2；其他如TS1、DS1井在雷四段也均鉆遇風化殼巖溶縫洞型優(yōu)質儲層。根據鄰區(qū)鉆探及區(qū)域沉積相研究，川西龍門山前大飛水—彭洲—綿竹—江油一線以西到北川—映秀斷裂之間的區(qū)域發(fā)育臺緣灘及灘間亞相[12]。大邑地區(qū)的霧1井、大飛水剖面均見到臺緣灘相沉積，大邑三維地震雷四段在主斷裂以西也可見丘狀、高頻、強反射的波阻特征，推斷在該區(qū)域也發(fā)育臺緣灘相沉積(圖1)。灘相顆粒白云巖、灰?guī)r不僅本身發(fā)育較好的孔隙型儲層，同時為后期形成溶蝕縫洞型儲層提供了良好的基質條件，形成物性更加優(yōu)異的孔隙-縫洞復合型儲層。同時，地震剖面顯示，大邑主體雷四頂面不整合較已獲得發(fā)現的新場構造、金馬—鴨子河構造更加明顯，且高部位與兩翼地層厚度差異較大，一方面表明大邑構造形成時間早，具古構造特征；另一方面推斷雷四段剝蝕相對強烈，巖溶型儲層更加發(fā)育。而晚期褶皺、斷裂的進一步活動也可以形成構造裂縫，從而進一步改善儲層物性。由此可推斷，大邑構造雷四段孔隙-縫洞型儲層發(fā)育，應具有良好的儲集條件。

圖1 川西坳陷雷口坡組四段巖相古地理

2.4 成藏要素配置關系與成藏模式

通過對川西金馬—鴨子河、新場、中壩雷口坡組氣藏、含氣構造解剖，結合區(qū)域二疊系—中、下三疊統(tǒng)的沉積埋藏史、熱演化史及成巖、孔隙演化過程等研究成果初步認為，川西地區(qū)雷口坡組天然氣成藏經歷了以下過程(圖2)。

雷口坡組末期，受印支早期構造運動影響，雷口坡組整體抬升，雷四段碳酸鹽巖暴露地表后，在表層形成滲流帶和潛流帶，原生孔隙或裂縫遭到溶蝕擴大，形成連通性較好的孔、洞、縫系統(tǒng)。

圖2 川西坳陷雷口坡組成藏事件

晚三疊世中、晚期—早侏羅世時期，分別為二疊系、雷口坡組烴源巖生、排烴重要時期，也是有機酸、CO2大量生成及運移時期。這些酸性流體通過斷裂、不整合面等運移至雷口坡組早先形成的溶孔、溶縫中，對早期的孔隙進行進一步溶蝕，隨后油氣充注，形成以油為主的儲層，這段時期為古油藏形成的重要時期。

隨著雷口坡組儲層埋藏加大，溫度、壓力進一步升高，至中侏羅—早、中白堊世時期，早先形成的油藏熱裂解轉化為氣，同時溫度進一步升高，儲層中含有的硬石膏可以與油氣進行硫酸鹽熱化學還原作用(TSR)，產生H2S、CO2和H2O。在高溫下，H2S、CO2等酸性流體以及產生的H2O(H2O也可能對儲層中的鹵水具有稀釋作用，使鹵水變得不飽和)可以進一步對儲層進行溶蝕、改造。如在鄰區(qū)雷口坡組儲層中發(fā)現有鞍狀白云石，見方解石、黃鐵礦交代硬石膏結核的成巖現象，以及雷口坡組天然氣中均高含H2S，是發(fā)生TSR的重要證據。二疊系、雷口坡組生成的氣也在這段時期運移至儲層，該時期為氣藏形成的重要時期。

燕山期—喜山期構造運動在川西比較活躍。斷裂、褶皺可形成大量構造裂縫，從而進一步增加了儲層儲集性能。同時，早先形成的氣藏在構造作用下發(fā)生調整、改造。這段時期主要為氣藏的調整改造期。

結合上述認識，大邑構造雷四段儲層(灘相孔隙型及孔隙-溶蝕縫洞型儲層)形成時間早，具備了早期、晚期存儲油氣的能力。整體構造及主斷裂形成于雷口坡組沉積前，具古構造特征，不僅可以提供圈閉條件，優(yōu)先捕獲油氣，斷裂還可有效溝通烴源巖與儲層。后期褶皺和斷裂活動還可形成大量構造裂縫，進一步改善儲層物性。馬鞍塘組及小塘子組暗色泥巖、灰?guī)r具有較好的封蓋性。斷裂雖然晚期活動強烈，但縱、側向均具有較好的封堵性。總體來說，大邑構造雷四段生、儲、蓋、圈、保存等成藏要素時間、空間組合配置關系良好，具備形成天然氣藏的條件[14-15]。

3 結 論

(1) 根據上述成藏條件的分析，大邑構造雷四段具有良好的成藏條件。斷鼻圈閉類型好、面積大且具有雷口坡組頂面巖溶縫洞發(fā)育區(qū)與構造高部位復合的有利條件，是實施鉆探的首選目標。但鉆探需兼顧構造高點及雷口坡組頂面剝蝕明顯區(qū)域的復合部位進行部署，同時參考地震屬性及波形特征，盡量使井位落于具有丘狀或雜亂、低頻、弱振幅反射特征(鄰區(qū)鉆探已證實，該類反射區(qū)儲層發(fā)育且含氣性好)的區(qū)域。

(2) 大邑構造位處龍門山前隱伏構造帶，具有印支早期古凸起的特征。從印支早期構造運動對四川盆地油氣控制作用來看，川西龍門山前可能具有與瀘州—開江古隆起類似的構造背景。如果該構造獲得發(fā)現，將與彭州、中壩形成一個雷口坡組油氣區(qū)帶，這將會進一步擴大龍門山前雷口坡組勘探領域與范圍。

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編輯 張 雁

20151204；改回日期：20160325

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”之“海相碳酸鹽巖層系盆地分析與戰(zhàn)略選區(qū)”(2016ZX05005-001-005)

陳迎賓(1975-)，男，高級工程師，1997年畢業(yè)于成都理工大學地質學專業(yè)，2010年畢業(yè)于中國地質大學(北京)礦產普查與勘探專業(yè)，獲博士學位，現從事油氣地質綜合研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.03.006

TE121.1

A

1006-6535(2016)03-0025-05