川西拗陷北段海相油氣成藏特征及勘探前景

梁 霄，劉樹(shù)根，莫倩雯，孫 瑋，鄧 賓，夏國(guó)棟，熊琳沛，李澤奇

（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)石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)研究院，成都610051）

圖1 川西拗陷構(gòu)造格局及重要油氣井與油氣田分布圖Fig.1 The structural framework and distribution of petroleum drilling wells／fields in the northern part of Western Sichuan Depression

川西拗陷北段（龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶北段），由大致平行的逆斷層組成，構(gòu)造特征復(fù)雜，但油氣顯示十分豐富。川西拗陷北段是四川盆地油氣勘探歷史悠久、勘探程度較深入的區(qū)域（圖1）［1－4］。1945年，在江油海棠鋪構(gòu)造上首次開(kāi)鉆江1井，揭開(kāi)了龍門(mén)山前陸沖斷帶油氣勘探的序幕。在青林口地區(qū)，較早的青林1井在淺層獲產(chǎn)稠油，1972年在江油中壩構(gòu)造三疊系雷口坡組（T2l）和須家河組（T2x）發(fā)現(xiàn)氣藏，顯示印支期逆掩推覆體下古生界圈閉具有良好的含油氣性能。之后又相繼在河灣場(chǎng)構(gòu)造與九龍山構(gòu)造發(fā)現(xiàn)氣田。但2004－2008年在天井山構(gòu)造帶礦山梁地區(qū)部署的礦1井和礦2井無(wú)重大突破；而天井1井因圈閉落實(shí)難度大，鉆遇構(gòu)造陡帶也未獲工業(yè)氣流：表明造山帶前緣主斷裂上盤(pán)上沖推覆體構(gòu)造帶油氣勘探仍存在諸多挑戰(zhàn)。2014年后，中國(guó)石油西南油氣田分公司在雙魚(yú)石構(gòu)造部署的雙探1井與雙探3井在二疊系棲霞組（P2q）－茅口組（P2m）與泥盆系光霧山組（D3g）先后取得突破。川西拗陷北段在下古生界志留系－奧陶系、二疊系（吳家坪組、茅口組、棲霞組等）、三疊系（須家河組、雷口坡組、飛仙關(guān)組）及侏羅系（自流井組珍珠沖段）等多個(gè)層系中鉆獲工業(yè)氣流（表1）。隨著川中高石梯-磨溪構(gòu)造震旦系燈影組（Z2dn）和寒武系龍王廟組（C－1l）取得重大突破，以及下古生界“綿陽(yáng)-長(zhǎng)寧拉張槽”的發(fā)現(xiàn)［5－6］，預(yù)示川西拗陷北段深層具有良好的油氣地質(zhì)條件和勘探前景。

川西拗陷北段深層海相油氣勘探仍存在諸多挑戰(zhàn)：一是區(qū)域油氣顯示從相態(tài)上具有地表固態(tài)瀝青脈、地表液態(tài)油砂巖、淺層凝析油-稠油以及氣態(tài)泥盆系－二疊系干氣等多樣化特征，其相互關(guān)系及分布區(qū)域需要厘清。二是烴源不明，川西拗陷烴源巖層系眾多，而相關(guān)研究未取得統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。三是構(gòu)造演化復(fù)雜，保存條件成為油氣成藏的重要因素；同時(shí)，依據(jù)地震資料落實(shí)構(gòu)造難度大，天井1井與ST9井均鉆遇斷層陡帶，進(jìn)入目的層深度加大，影響鉆井效果。四是成藏模式多樣，成藏各要素匹配關(guān)系復(fù)雜，研究程度不高。本文通過(guò)結(jié)合最新地表、鉆井、地震與地球化學(xué)資料，梳理川西拗陷北段烴源巖層系及供烴特征，分析海相油氣蓋層封閉條件，建立川西拗陷北段油氣成藏綜合模式，進(jìn)一步提出川西拗陷北段深層－超深層海相油氣勘探有利地區(qū)。

1 多源供烴特征

1.1 烴源巖特征

1.1.1 泥盆系－下三疊統(tǒng)烴源巖

川西拗陷北段海相烴源巖層系包括震旦系陡山沱組（Z2d）、下寒武統(tǒng)、泥盆系、志留系與二疊系等（表2）。研究區(qū)受加里東期古隆起影響，奧陶紀(jì)－志留紀(jì)優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育條件受限，區(qū)域志留系泥頁(yè)巖 TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù) （wTOC）均小于0.5%。該套層系往東直到旺蒼正源、南江橋亭才發(fā)育黑色筆石頁(yè)巖相，出露厚度數(shù)米至十幾米。同時(shí)，中下泥盆統(tǒng)局部也夾有泥頁(yè)巖，如在江油甘溪地區(qū)可見(jiàn)0.5～3 m厚泥巖層，盡管個(gè)別層段wTOC＞2%，但分布規(guī)模有限［7］。

結(jié)合近年來(lái)提出的烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（wTOC＞0.5%），二疊系烴源巖對(duì)該地區(qū)油氣聚集成藏的貢獻(xiàn)值得商榷。中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組主要發(fā)育碳酸鹽巖，其間夾頁(yè)巖或燧石條帶，前人研究認(rèn)為中二疊統(tǒng)中發(fā)育好—極好的碳酸鹽巖烴源巖［8］。川西拗陷北段地區(qū)棲霞組和茅口組以碳酸鹽巖為主，棲霞組的wTOC為0.02%～2.86%，＞0.3%者占42%，表明其貢獻(xiàn)作用較低；而茅口組的 wTOC為0.08%～3.89%，＞0.3%者可占67%［7］。所謂中二疊統(tǒng)烴源巖除有機(jī)碳含量變化等宏觀(guān)分布特征以外，微觀(guān)上的非均質(zhì)性也較強(qiáng)，具體表現(xiàn)在：①所夾泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）普遍大于1%，遠(yuǎn)高于灰?guī)r層，但累計(jì)厚度相對(duì)較小。②有機(jī)顯微組分中，碳酸鹽巖中碳瀝青占比盡管可達(dá)78%～90%，但腐泥組和藻類(lèi)組分一般低于20%；而泥頁(yè)巖正好相反，碳瀝青一般僅占9%～13%，藻類(lèi)和腐泥組分可占40%～50%。成烴組分的不同可以造成生排烴過(guò)程的差異［7－8］。

表1 川西拗陷北段主要鉆井參數(shù)Table 1 Data from major drilling wells in the northern part of Western Sichuan Depression

表2 川西拗陷北段主要烴源層系特征Table 2 The characteristics of major source rocks in the northern part of Western Sichuan Depression

在上二疊統(tǒng)吳家坪組／龍?zhí)督M及長(zhǎng)興組／大隆組中，烴源巖頻繁地同時(shí)異相演變，非均質(zhì)性十分明顯。上二疊統(tǒng)烴源巖的非均質(zhì)性使得其在不同地區(qū)同一層段、同一地區(qū)不同層段發(fā)育特征上具有差異性，時(shí)空分布上具有不穩(wěn)定性，評(píng)價(jià)難度較大［7］。吳家坪組底部王坡頁(yè)巖在該地區(qū)有發(fā)育，與川南龍?zhí)督M相比，其厚度薄、規(guī)模不大，但有機(jī)碳含量普遍較高，長(zhǎng)江溝剖面測(cè)得wTOC可達(dá)4.41%，生烴潛量（質(zhì)量比）達(dá)12.99‰，氫指數(shù)（質(zhì)量比）為279‰［7］，主要為碳質(zhì)頁(yè)巖夾薄煤層，往北至旺蒼、南江、萬(wàn)源和城口一線(xiàn)均有不同程度發(fā)育，是上二疊統(tǒng)底部一套較好的烴源巖層。上二疊統(tǒng)頂部大隆組發(fā)育優(yōu)質(zhì)海相泥質(zhì)烴源巖，與下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）底部薄層泥灰?guī)r可歸為一套海相烴源巖，該烴源巖對(duì)河壩、元壩和普光氣田等長(zhǎng)興組－飛仙關(guān)組氣藏的形成具有重要意義。針對(duì)廣元長(zhǎng)江溝剖面，已有學(xué)者對(duì)大隆組按不同巖性進(jìn)行采樣分析，測(cè)試表明中、上部硅質(zhì)頁(yè)巖相wTOC為0.79%～13.52%，平均達(dá)5.11%，≥2%者占77%，是高有機(jī)質(zhì)豐度層段［7］。綜上所述，盡管上二疊統(tǒng)烴源巖發(fā)育狀況可觀(guān)，但上二疊統(tǒng)最優(yōu)質(zhì)烴源巖與棲霞組－茅口組儲(chǔ)層為上生下儲(chǔ)模式，這對(duì)烴類(lèi)運(yùn)移不利，對(duì)現(xiàn)今棲霞組－茅口組氣藏貢獻(xiàn)應(yīng)不大。

1.1.2 下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖

早寒武世川西表現(xiàn)為明顯的拉張作用，形成“綿陽(yáng)-長(zhǎng)寧拉張槽”。在其東邊界，根據(jù)地震資料發(fā)現(xiàn)其“陡坎”現(xiàn)象較之與川中地區(qū)具有由南往北“一分為二”特征（圖2），表明川西拉張強(qiáng)度比川中更高。同樣，川西的下寒武統(tǒng)筇竹寺組（C－1q）厚度較之川中地區(qū)更大，如田1井已穿下寒武統(tǒng)770余米仍未見(jiàn)底。川西下寒武統(tǒng)巨厚沉積層的發(fā)育，提供了底部?jī)?yōu)質(zhì)烴源巖，為川西地區(qū)油氣成藏奠定了基礎(chǔ)。下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)泥質(zhì)烴源巖為半封閉性深水、低能、還原環(huán)境產(chǎn)物［9－10］，富含有機(jī)質(zhì)。

川西拗陷北段下寒武統(tǒng)地表僅出露深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖。長(zhǎng)江溝剖面下寒武統(tǒng)中下部未見(jiàn)底部黑色頁(yè)巖，巖性為砂巖夾頁(yè)巖，測(cè)試其wTOC大多低于 0.50%，平均為 0.13%，僅個(gè)別樣品達(dá)0.50%～0.60%［7］；向南西至綿竹清平剖面，下寒武統(tǒng)底部可見(jiàn)紋層－薄層狀黑色頁(yè)巖、硅質(zhì)巖和橘黃色含磷層，厚度＞250 m。根據(jù)實(shí)測(cè)清平剖面邱家河組（麥地坪組）底部黑色頁(yè)巖段，其厚度可達(dá)270 m，其中黑色頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖與泥巖厚度為142 m，測(cè)得其wTOC為0.7%～42.68%，平均為12.95%，＞2%的層段超過(guò)70%，幾乎全部wTOC值都大于1%。同樣，川西拗陷北段青川關(guān)莊壩剖面可見(jiàn)下寒武統(tǒng)底部，盡管出露不全，但厚度也達(dá)80 m，巖性為黑色頁(yè)巖，其wTOC為0.29%～7.72%，平均為2.2%，＞2%的可達(dá)40%。川西拗陷北段下寒武統(tǒng)烴源巖較之其他層系厚度更大且分布穩(wěn)定，有機(jī)質(zhì)豐度高，為腐泥型（Ⅰ－Ⅱ1型）優(yōu)質(zhì)烴源巖。

1.2 以下寒武統(tǒng)為主的多源供烴

已有研究統(tǒng)計(jì)從廣元至江油間有瀝青、油砂以及油氣苗等油氣顯示共260余處［4］，平面上分布在北起碾子壩、礦山梁、天井山，南至雙魚(yú)石、青林口、重華、厚壩等區(qū)域（圖3），以礦山梁瀝青脈和厚壩油砂巖最為著名，而縱向上自震旦系至侏羅系均有分布。

圖2 川西拗陷“綿陽(yáng)-長(zhǎng)寧拉張槽”東邊界特征Fig.2 The characteristics of eastern boundary of Mianyang-Changning intracratonic sag in the Western Sichuan Depression

川西烴源巖層系多，使得油砂、油苗與瀝青來(lái)源問(wèn)題更為復(fù)雜。近年來(lái)，眾多學(xué)者對(duì)其來(lái)源問(wèn)題進(jìn)行了廣泛研究，主要研究對(duì)象包括江油厚壩油砂巖、青川礦山梁瀝青脈與長(zhǎng)江溝剖面油苗等［11－20］。針對(duì)上述油氣顯示來(lái)源，現(xiàn)有研究多認(rèn)為二疊系和三疊系的油苗主要來(lái)自二疊系烴源巖，三疊系也可能為自生自?xún)?chǔ)；而對(duì)寒武系－泥盆系瀝青和油苗來(lái)源仍有不同見(jiàn)解，部分研究認(rèn)為主要來(lái)自于深部震旦系－寒武系烴源巖［11－17］，但也有二疊系和下三疊統(tǒng)的貢獻(xiàn)［14，18－20］（表3）。

1.2.1 瀝青脈

川西拗陷北段固體瀝青主要分布在龍門(mén)山北段礦山梁、田壩和天井山3個(gè)山前帶構(gòu)造核部下古生界中，以下寒武統(tǒng)最多。瀝青大部分發(fā)育在與褶曲伴生的裂縫和斷層中，少量分布在層間縫中。瀝青形態(tài)多數(shù)呈上窄下寬的脈狀，因此被稱(chēng)之為瀝青脈。

對(duì)礦山梁地區(qū)下寒武統(tǒng)2種類(lèi)型的瀝青脈進(jìn)行了Re-Os同位素年代學(xué)及其油源研究。年代學(xué)上顯示這些瀝青熱成熟度低，表明油氣生成時(shí)間早。通過(guò)綜合固體瀝青初始187Os／188Os值、Re-Os等時(shí)線(xiàn)年齡、生物標(biāo)志化合物和碳同位素研究，顯示瀝青脈來(lái)源于陡山沱組烴源巖，其在低成熟階段（572～559 Ma B.P.）生成稠油，運(yùn)移至燈影組形成古油藏。瀝青脈是后期由構(gòu)造抬升導(dǎo)致古油藏破壞形成的產(chǎn)物［21］。

圖3 川西拗陷北段油氣顯示分布圖Fig.3 The distribution of petroleum in the northern part of Western Sichuan Depression

表3 川西拗陷北段油氣顯示烴源對(duì)比分析Table 3 The contrast analysis of hydrocarbon in the northern part of Western Sichuan Depression

1.2.2 油砂

川西拗陷北段油砂分布廣泛，泥盆系平驛鋪組和侏羅系沙溪廟組是2個(gè)最重要的含油砂地層，幾乎所有鉆井均有發(fā)現(xiàn)。部分研究根據(jù)油砂特征以及區(qū)域構(gòu)造對(duì)油砂帶形成與分布的控制作用，將川西拗陷北段劃分為金子山－青林口－厚壩和礦山梁－天井山－二郎廟2條油砂帶。2條油砂帶在區(qū)域構(gòu)造上分別與礦山梁－天井山－二郎廟沖斷背斜亞帶和下寺－金子山－青林口山前帶疊置［22］。

厚壩油砂巖位于大梁山背斜的東南翼。油砂層分布于下寺至厚壩間約30 km長(zhǎng)一帶，油層沿地層走向出露，局部可見(jiàn)油及瀝青沿節(jié)理縫分布。油砂發(fā)育地層為中侏羅統(tǒng)上沙溪廟組中下部地層，巖性為中－粗粒長(zhǎng)石（巖屑）石英砂巖。研究認(rèn)為其主要來(lái)源于陡山沱組與下寒武統(tǒng)烴源巖［23］。綜合分析地表露頭、鉆井所發(fā)現(xiàn)的侏羅系油浸砂巖有機(jī)地球化學(xué)特征，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化，認(rèn)為油砂巖中原油是寒武系泥質(zhì)烴源巖在生油高峰期生成的原油經(jīng)歷了不同程度的生物降解和長(zhǎng)距離的運(yùn)移后，在多期構(gòu)造作用下，多次充注、運(yùn)移、再分配的產(chǎn)物［12］。

川西拗陷北段竹園壩地區(qū)泥盆系油砂巖地球化學(xué)分析顯示，其抽提物氯仿瀝青“A”的δ13C值和各族組分δ13C值都低于－30‰。油砂巖抽提物飽和烴色譜呈駝峰狀，絕大部分正構(gòu)烷烴和支鏈烷烴均已消失，芳烴含量很低。低分子量的孕甾烷和三環(huán)萜烷都構(gòu)成強(qiáng)峰群，藿烷以C29為主峰，伽馬蠟烷具中等豐度，甾烷具C29優(yōu)勢(shì)，經(jīng)甲基菲指數(shù)折算油砂巖中烴類(lèi)的鏡質(zhì)體反射率為0.83%。上述研究認(rèn)為油來(lái)自于寒武系烴源巖［15－16］。

1.2.3 油苗

地球化學(xué)定量分析顯示長(zhǎng)江溝剖面泥盆系、茅口組、飛仙關(guān)組油苗及下寒武統(tǒng)瀝青具有以下特征：①飽和烴生物標(biāo)志化合物特征相似，顯示早期有下寒武統(tǒng)烴源充注；②不同層系芳烴生物標(biāo)志化合物特征存在差異，除成熟度影響以外，可能有上古生界烴源充注；③飛仙關(guān)組油苗地球化學(xué)特征與下古生界瀝青和油苗存在明顯差異，而與大隆組具有相似性，但也可能為下三疊統(tǒng)自生自?xún)?chǔ)［14］。一些研究認(rèn)為茅口組油苗原油族組分碳同位素組成特征與飛仙關(guān)組油苗和天井山拌桶崖泥盆系油砂巖存在明顯差別，而與茅口組灰?guī)r自身抽提物具有相似的組成特征，表現(xiàn)為油苗色譜略呈駝峰狀，正構(gòu)烷烴下降，低分子量的正構(gòu)烷烴已完全消耗。通過(guò)生物標(biāo)志化合物對(duì)比認(rèn)為茅口組油苗與茅口組自身灰?guī)r具有極強(qiáng)的相似特征［18－19］。根據(jù)雙探1井測(cè)試分析認(rèn)為雙魚(yú)石構(gòu)造二疊系氣藏氣源來(lái)自于二疊系本身與下伏志留系烴源巖［20］。但又有研究結(jié)合長(zhǎng)江溝剖面飛仙關(guān)組原油地球化學(xué)特征、區(qū)域地質(zhì)背景分析與長(zhǎng)江溝飛一段（T1f1）烴源巖特征，認(rèn)為飛仙關(guān)組原油來(lái)自于寒武系烴源巖，現(xiàn)今縫洞中原油是早期充注后遭受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)破壞的結(jié)果［15－16］。

總之，川西拗陷北段據(jù)地表油氣顯示和鉆井勘探情況，深層海相地層具有明顯的多源供烴特征，油氣顯示和（古）油氣藏具有混源特點(diǎn)；從烴源巖厚度和各種指標(biāo)分析，下寒武統(tǒng)麥地坪組和筇竹寺組可能是主要的烴源巖。

2 多級(jí)封蓋特征

川西拗陷北段蓋層主要包括下寒武統(tǒng)泥質(zhì)巖、中寒武統(tǒng)致密灰?guī)r夾膏鹽巖、中下三疊統(tǒng)膏鹽巖與上三疊統(tǒng)－白堊系巨厚陸相地層。下寒武統(tǒng)泥質(zhì)巖不僅是良好的烴源巖，也可以作為區(qū)域滑脫層，現(xiàn)今川西拗陷北段上沖推覆構(gòu)造帶多滑脫其上部。碾子壩構(gòu)造瀝青脈主要集中在構(gòu)造的南、北兩端和中部的下寒武統(tǒng)中；而礦山梁構(gòu)造瀝青脈分布在下寒武統(tǒng)、中奧陶統(tǒng)和中志留統(tǒng)中，該瀝青脈的原古油藏為下部燈影組，古油藏直接蓋層為下寒武統(tǒng)泥質(zhì)巖，后期構(gòu)造抬升，蓋層遭受大幅度隆升剝蝕，燈影組古油藏破壞，形成現(xiàn)今地表大范圍瀝青脈。而雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)潛伏構(gòu)造帶深部，下寒武統(tǒng)分布穩(wěn)定，厚度大，作為燈影組的直接蓋層，能起到極好的封閉能力。雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)潛伏構(gòu)造帶泥盆系－二疊系近年來(lái)勘探取得較大突破。雙探3井顯示，泥盆系光霧山組直接蓋層為棲霞組底部50 m厚的致密灰黑色泥晶灰?guī)r（含1 m厚梁山組灰黑色泥頁(yè)巖）；棲霞組－茅口組氣藏直接蓋層為茅口組頂部至吳家坪組150 m厚致密泥晶灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r，而該套層系之上又為中下三疊統(tǒng)膏鹽巖，顯示該區(qū)域具有多級(jí)蓋層封蓋特征。

四川盆地海相油氣最重要的區(qū)域蓋層是下三疊統(tǒng)嘉陵江組（T1j）和雷口坡組膏鹽巖［25－26］。這2套地層的存在，使得其下伏地層具有較佳的保存條件。嘉陵江組膏鹽巖主要分布在川西和川中，為潟湖相沉積，蒸發(fā)和成鹽作用強(qiáng)；膏鹽巖厚度可達(dá)30 m，其占全組厚度的比例有時(shí)超過(guò)30%。以川參1井為例，嘉陵江組厚807 m，石膏厚度308 m，占比為38.2%。雷口坡組膏鹽巖主要分布在川西、川中西部和川北地區(qū)，為灰白色石膏層夾鹽巖層與膏質(zhì)白云巖、灰?guī)r互層，厚度可達(dá)600～1 006 m。中下三疊統(tǒng)膏鹽巖有2個(gè)沉積中心，其中一個(gè)位于川西拗陷中南段偏西的成都地區(qū)，例如孝新合構(gòu)造川科1井雷口坡組膏鹽巖層鉆遇厚度達(dá)290 m；另一個(gè)位于川東廣安地區(qū)，區(qū)域膏鹽巖厚度可達(dá)200 m，為典型的潟湖沉積。川西拗陷北段恰好位于2個(gè)沉積中心的中間區(qū)域，膏鹽巖厚度穩(wěn)定（表4）。

川西拗陷北段礦1井、礦2井及天井1井都未取得突破，均位于前山帶與山前帶的過(guò)渡帶，位于主斷裂上盤(pán)，不僅構(gòu)造不容易得到落實(shí)，中下三疊統(tǒng)膏鹽巖也均有不同程度出露；而山前帶前緣雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)潛伏背斜構(gòu)造帶中下三疊統(tǒng)有較好的分布，斷裂多隱伏其下，勘探已取得重大突破。因此，川西下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)泥巖、中寒武統(tǒng)致密灰?guī)r夾膏鹽巖對(duì)超深層燈影組起到較好的封蓋作用，而中下三疊統(tǒng)及陸相巨厚沉積蓋層不僅對(duì)二疊系起到良好的封閉，也對(duì)深層－超深層燈影組－泥盆系起到較好的間接封蓋。

表4 川西拗陷北段雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)構(gòu)造帶重點(diǎn)井中下三疊統(tǒng)膏鹽巖統(tǒng)計(jì)Table 4 The statistics of Middle-Lower Triassic gypsum-salt rock in the Shuangyushi-Hewanchang structure belt，northern part of Western Sichuan Depression

四川盆地流體垂向上的跨層流動(dòng)分屬2個(gè)系統(tǒng)，即燈影組－雷口坡組海相碳酸鹽巖系統(tǒng)和須家河組至白堊系的陸相碎屑巖系統(tǒng)［25－26］。同一系統(tǒng)內(nèi)部流體活動(dòng)較為活躍，形成混源氣藏。這2個(gè)系統(tǒng)之間流體交換較弱。位于中三疊統(tǒng)頂部風(fēng)化殼附近的雷三－雷四段具有上述2個(gè)系統(tǒng)流體的交換作用（圖4）。作為區(qū)域性流體封隔層，中下三疊統(tǒng)作為四川盆地海相油氣保存的作用最為重要，川西拗陷北段是以中下三疊統(tǒng)膏鹽巖為主的多級(jí)封蓋。

3 復(fù)合輸導(dǎo)系統(tǒng)特征

川西拗陷北段印支期以來(lái)構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈，形成了以斷裂-不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為核心的復(fù)合輸導(dǎo)系統(tǒng)。輸導(dǎo)系統(tǒng)作為連通優(yōu)質(zhì)烴源巖與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的通道，對(duì)于川西拗陷北段深層油氣成藏十分重要。斷裂為川西拗陷北段垂向上優(yōu)質(zhì)烴源巖與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層提供油氣跨層輸導(dǎo)通道，而不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層則為油氣側(cè)向運(yùn)移提供條件。然而二者均具有兩面性，既對(duì)油氣運(yùn)移成藏起建設(shè)性作用，也可能對(duì)古油氣藏后期調(diào)整改造產(chǎn)生破壞。

川西拗陷北段最主要的側(cè)向輸導(dǎo)系統(tǒng)為燈影組頂部與中二疊統(tǒng)頂部不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，二者在四川盆地地震資料中均為強(qiáng)同相軸反射特征，為標(biāo)志層反射界面（圖5）。研究表明燈影組頂部不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層在盆地內(nèi)分布穩(wěn)定，為油氣側(cè)向大范圍、長(zhǎng)距離運(yùn)移的良好通道［27－29］。中二疊統(tǒng)頂部不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層與燈影組頂部輸導(dǎo)系統(tǒng)相似，對(duì)區(qū)域內(nèi)二疊系天然氣的側(cè)向運(yùn)移起到積極作用（圖6-A）。

圖4 川西拗陷北段流體運(yùn)移分層模式Fig.4 The delamination model of fluid migration in the northern part of Western Sichuan Depression

圖5 川西拗陷北段雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)構(gòu)造帶不整合面-斷裂-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層輸導(dǎo)系統(tǒng)剖面分析Fig.5 The profile analysis of unconformity-fault-high quality reservoir conduit system in the Shuangyushi-Hewanchang structure belt，northern part of Western Sichuan Depression

川西拗陷北段垂向輸導(dǎo)系統(tǒng)則以印支期－喜馬拉雅期形成的上沖斷層為主，其對(duì)現(xiàn)今地表瀝青脈-稠油-油砂等油氣顯示起到控制作用。龍門(mén)山構(gòu)造帶北段唐王寨向斜構(gòu)造前緣疊瓦狀沖斷系形成了毛埡、通口、黃蓮橋和香水4條斷層及其所分隔的4個(gè)滑覆－上沖巖片，最終呈疊瓦狀上沖于侏羅系之上（圖6-D）。另一個(gè)疊瓦狀沖斷系位于馬角壩－雁門(mén)壩一帶，該區(qū)域所采獲的地震資料質(zhì)量極差，表現(xiàn)為石炭系－二疊系上沖于中下三疊統(tǒng)之上，泥盆系又上沖于石炭系－二疊系之上，志留系再上沖于泥盆系之上。強(qiáng)烈的上沖推覆使得在中下三疊統(tǒng)內(nèi)部飛仙關(guān)組上下部也發(fā)育疊瓦扇，從而造成地層的多次重復(fù)。這些疊瓦狀沖斷系也可能是頂部被剝蝕的雙重構(gòu)造［30］（圖6-D）。疊瓦狀沖斷系的前緣過(guò)渡為天井山、礦山梁等背斜構(gòu)造，山前帶構(gòu)造變形主要發(fā)生于震旦系－寒武系滑脫層之上，地表表現(xiàn)為短軸-線(xiàn)性背斜，地腹主要為雙重構(gòu)造，且局部地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，前山帶與山前帶轉(zhuǎn)換地區(qū)大量油氣顯示已表明斷裂輸導(dǎo)體系已對(duì)油氣藏產(chǎn)生破壞，使得山前帶已不具備油氣保存條件。山前帶厚壩油砂巖即下部古油藏在未裂解為氣藏時(shí)直接遭受破壞，由斷裂垂向輸導(dǎo)至淺層侏羅系砂巖儲(chǔ)集體，并在后期持續(xù)的隆升中抬升至地表遭受降解，形成油砂。局部在青林口地區(qū)與江油漁洞梁地區(qū)淺層形成凝析油和稠油油藏（圖6-D）。

圖6 川西拗陷北段復(fù)合輸導(dǎo)系統(tǒng)模式Fig.6 The model of comprehensive conduit system in the northern part of Western Sichuan Depression

北段雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)構(gòu)造帶主要的儲(chǔ)集層為燈影組、棲霞組－茅口組。燈影組斷層發(fā)育少，下寒武統(tǒng)烴源巖油氣注入后，沿?zé)粲敖M頂不整合面和儲(chǔ)層內(nèi)側(cè)向運(yùn)移至構(gòu)造高點(diǎn)，為不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層輸導(dǎo)模式（圖6-B）。茅口組頂斷層發(fā)育，斷裂為棲霞組－茅口組的主要輸導(dǎo)運(yùn)移要素。以筇竹寺組主多源供烴生成的油氣沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移至二疊系，聚集于前緣潛伏構(gòu)造（圖6-B、C），并可沿加里東期不整合面、茅口組頂不整合面?zhèn)认蜻\(yùn)移，進(jìn)入?yún)^(qū)域二疊系儲(chǔ)層，表現(xiàn)為垂向斷裂-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層與側(cè)向不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層復(fù)合輸導(dǎo)模式（圖6-E）。

4 油氣多樣多期成藏特征

川西拗陷北段油氣顯示具有多相態(tài)特征，表明油氣成藏過(guò)程極為復(fù)雜。通過(guò)總結(jié)川西拗陷北段以下寒武統(tǒng)為主的多源供烴、以斷裂為主的復(fù)合輸導(dǎo)系統(tǒng)和以中下三疊統(tǒng)為主的多級(jí)封蓋特征，海相油氣成藏模式可大致分為3類(lèi)（圖7）。

一是“原生油藏、原生氣藏”模式，即下寒武統(tǒng)烴源巖成熟排烴，旁生側(cè)儲(chǔ)或上生下儲(chǔ)運(yùn)移至下伏燈影組以及上覆龍王廟組形成古油藏，后期古油藏原位裂解，儲(chǔ)層中具有瀝青，形成現(xiàn)今氣藏模式。這一模式對(duì)川西拗陷北段綿陽(yáng)-長(zhǎng)寧拉張槽東邊界雙魚(yú)石地區(qū)深部燈影組勘探有一定的指導(dǎo)作用。

二是“次生油藏，原生氣藏”模式，即原古油藏在后期改造中遭受破壞，沖斷幅度較大的地區(qū)油藏被破壞，油運(yùn)移至地表淺層形成油苗、油砂、淺層稠油和瀝青脈；液態(tài)烴可運(yùn)移至上部仍具有保存條件的圈閉中形成次生古油藏，其中的液態(tài)烴后期發(fā)生深埋原位裂解形成氣藏，儲(chǔ)層中同樣具有瀝青。川西拗陷北段二疊系部分氣藏可能為該模式，但由于烴源巖問(wèn)題的復(fù)雜性，二疊系與泥盆系氣藏也可能由自身烴源巖供烴。因此，川西拗陷北段雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)構(gòu)造帶泥盆系－二疊系氣藏可能為“原生油藏、原生氣藏”，也可能為“次生油藏，原生氣藏”。這有待于今后進(jìn)一步的研究。

三是“次生氣藏”模式。這一模式判斷的最主要依據(jù)是氣藏儲(chǔ)層中沒(méi)有瀝青，而天然氣又為油裂解氣。氣源來(lái)自于其他層位古氣藏后期調(diào)整改造后由川西側(cè)向-垂向復(fù)合輸導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)移成為現(xiàn)今氣藏。川西拗陷中段彭州構(gòu)造的雷口坡組氣藏可能為此模式。

5 油氣勘探前景

川西拗陷北段具有豐富的油氣顯示，地表瀝青脈、油砂及油苗，淺層稠油，至前緣帶潛伏構(gòu)造深層二疊系海相油氣藏多相態(tài)變化特征，表明研究區(qū)勘探前景十分廣闊。而以下寒武統(tǒng)烴源巖為主的多源供烴、以中下三疊統(tǒng)膏鹽巖為主的多級(jí)封蓋、以斷裂-不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為主的垂向與側(cè)向復(fù)合輸導(dǎo)系統(tǒng)、以“原生油藏，原生氣藏”為代表的油氣多樣多期成藏模式，表明研究區(qū)應(yīng)具有含氣層位多、氣藏?cái)?shù)量多的特點(diǎn)，勘探難度大。

5.1 川西拗陷北段前山帶與山前帶過(guò)渡區(qū)域勘探效果分析

依據(jù)川西拗陷北段礦山梁-青林口-雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)構(gòu)造帶01KSL014測(cè)線(xiàn)、89L40測(cè)線(xiàn)與雙魚(yú)石三維地震資料，繪制了川西拗陷北段礦山梁－青林口－雙魚(yú)石綜合剖面（圖8），探討該區(qū)的勘探前景。

圖7 川西拗陷油氣成藏特征Fig.7 The characteristics of hydrocarbon accumulation in the Western Sichuan Depression

川西拗陷北段天井山構(gòu)造帶上礦山梁-碾子壩構(gòu)造泥盆系、寒武系瀝青，主要沿?cái)鄬?、?jié)理和裂縫呈脈狀分布。瀝青以軟瀝青為主，Ro值普遍為0.23%～0.65%，瀝青成熟度低，屬于典型的氧化瀝青［33］。由此可知：①瀝青呈脈狀分布揭示形成這些瀝青脈的古油藏在破壞時(shí)仍是油藏，即遭受破壞的是油藏，未發(fā)生油裂解作用。由于處于前山帶與山前帶過(guò)渡區(qū)，沖斷較為強(qiáng)烈，發(fā)育較大規(guī)模上沖推覆，但對(duì)比前山帶油砂分布層位可至侏羅系，表明礦山梁－碾子壩地區(qū)古油藏破壞時(shí)間應(yīng)當(dāng)晚于晚侏羅世。②低Ro值的瀝青脈表明其在形成后未遭受深埋作用。③天井山構(gòu)造帶瀝青脈盡管發(fā)育在寒武系－泥盆系中，但綜合分析表明寒武系－泥盆系并未形成古油藏。古油藏可能存在于下伏的燈影組中。

2004年部署的礦2井位于這一區(qū)域，二疊系產(chǎn)淡水，因此推測(cè)深部已不具有勘探前景。青林口地區(qū)位于山前帶，沖斷較為強(qiáng)烈，地表與鉆井所獲油砂、淺層獲稠油及地表油苗從泥盆系至侏羅系均有分布。2004年礦1井在二疊系發(fā)現(xiàn)較好儲(chǔ)層，測(cè)試產(chǎn)2.67×104m3／d微氣，同時(shí)產(chǎn)咸水，表明靠近山前帶仍具有一定的保存條件，深部殘余古油藏可能發(fā)生油裂解作用形成氣藏。2007年針對(duì)天井山構(gòu)造帶主斷裂上盤(pán)地震資料識(shí)別的疑似二疊系圈閉開(kāi)鉆天井1井，由于對(duì)龍門(mén)山推覆體構(gòu)造復(fù)雜程度估計(jì)不足，鉆遇斷層陡帶，原鉆探目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。近期ST9井鉆探結(jié)果也表明，山前帶與前山帶過(guò)渡區(qū)，即主斷裂上下盤(pán)疑似潛伏構(gòu)造，因地震資料預(yù)測(cè)難度大，對(duì)構(gòu)造變形尺度與層次估計(jì)不足，需要對(duì)此區(qū)域深部進(jìn)行深入研究。

5.2 山前帶前緣背沖背斜帶隱伏構(gòu)造應(yīng)為川西拗陷北段重要勘探區(qū)域

潛伏區(qū)雙魚(yú)石構(gòu)造雙探1井、雙探3井分別于2014年和2016年在二疊系－泥盆系獲重大突破，表明該區(qū)域具有較好的油氣成藏條件。泥盆系與二疊系儲(chǔ)層中均有瀝青，表明為油裂解氣藏。

川西拗陷北段從早期至晚期均具有良好的成藏匹配條件。雙魚(yú)石地區(qū)早期位于早寒武世“綿陽(yáng)-長(zhǎng)寧拉張槽”東邊界，發(fā)育良好的烴源巖與蓋層。燈影組“陡坎”特征清晰，具有良好的油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)。不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層側(cè)向輸導(dǎo)系統(tǒng)與儲(chǔ)蓋匹配關(guān)系使得該區(qū)域燈影組大面積生成古油藏，早期的垂向輸導(dǎo)體系使得泥盆系－二疊系也有生成古油藏的可能。印支期－燕山期，強(qiáng)烈的上沖推覆作用使得造山帶前緣中下三疊統(tǒng)膏鹽巖完全出露遭受剝蝕。上沖推覆帶大型推覆斷裂發(fā)育，出露地層古老，構(gòu)造變形復(fù)雜。靠近造山帶地區(qū)保存條件缺失，燈影組古油藏被直接破壞形成地表瀝青脈；而靠近盆地區(qū)域沖斷作用較弱，斷層隱伏于中下三疊統(tǒng)之下，提供了良好的油氣運(yùn)移通道。前山帶前緣隱伏構(gòu)造區(qū)，包括雙魚(yú)石－河灣場(chǎng)地區(qū)，構(gòu)造最為穩(wěn)定，深部燈影組應(yīng)具有古油藏向古氣藏穩(wěn)定轉(zhuǎn)化過(guò)程，盡管可能受弱構(gòu)造影響發(fā)生調(diào)整改造，進(jìn)而緩慢發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，但現(xiàn)今二疊系－泥盆系勘探突破顯示燈影組古油藏-古氣藏會(huì)以垂向輸導(dǎo)為主。雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)地區(qū)中下三疊統(tǒng)有效蓋層厚度＞310 m，與其他各層系蓋層一道對(duì)下部潛伏構(gòu)造圈閉形成多級(jí)封蓋，燈影組古油藏-古氣藏與上覆泥盆系－二疊系古油藏-古氣藏，后期均發(fā)生調(diào)整改造形成現(xiàn)今氣藏，燈影組仍具有較好的勘探前景。因此，應(yīng)采用立體綜合勘探思路，在對(duì)區(qū)域泥盆系－二疊系勘探的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)山前帶前緣，尤其是雙魚(yú)石-河灣場(chǎng)隱伏構(gòu)造帶深部勘探的力度（圖8）。

6 結(jié)論

川西拗陷北段規(guī)模性油氣顯示表明，區(qū)域有過(guò)大規(guī)模油氣運(yùn)移、聚集成藏和后期破壞過(guò)程，解剖這一過(guò)程對(duì)川西海相油氣勘探具有借鑒意義。預(yù)測(cè)龍門(mén)山上沖推覆構(gòu)造帶北段和川西拗陷深處具有良好的海相油氣勘探前景。

a.上二疊統(tǒng)烴源巖與現(xiàn)今主要突破層系處于“上生下儲(chǔ)”模式，對(duì)該地區(qū)油氣聚集成藏有多大貢獻(xiàn)值得商榷。再結(jié)合川中地區(qū)高石梯-磨溪?dú)馓镉蜌獬刹刂袩N源巖研究成果與現(xiàn)有研究成果進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為川西下寒武統(tǒng)烴源巖厚度大、分布穩(wěn)定、TOC含量高，為以下寒武統(tǒng)烴源巖為主的多源供烴。

b.川西北段印支期以來(lái)形成了以斷裂-不整合面-優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為主導(dǎo)的復(fù)合輸導(dǎo)系統(tǒng)，在以中下三疊統(tǒng)為主的多級(jí)封蓋體系下，川西拗陷北段具有良好的油氣運(yùn)移能力與保存條件。

c.結(jié)合川西海相彭州構(gòu)造雷口坡組氣藏、雙魚(yú)石構(gòu)造二疊系與泥盆系氣藏以及川西深部下古生界可能取得突破的燈影組，川西海相油氣成藏模式可大致分為“原生油藏＋原生氣藏”、“次生油藏＋原生氣藏”與“次生氣藏”3類(lèi)。

d.雙魚(yú)石地區(qū)深部具有極佳的油氣成藏原位條件與后期穩(wěn)定的保存條件，推測(cè)雙魚(yú)石構(gòu)造深部燈影組具有較好勘探前景。燈影組古油藏-古氣藏可能受弱構(gòu)造影響發(fā)生調(diào)整改造，潛伏構(gòu)造圈閉優(yōu)選成為川西拗陷北段深層－超深層油氣勘探的關(guān)鍵。

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