川西坳陷回龍構(gòu)造雷口坡組天然氣成藏條件

胡 燁，陳迎賓，王彥青，袁曉宇

(1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無(wú)錫 214126；2.常州工學(xué)院，江蘇 常州 213032)

0 引 言

近幾十年來(lái)，中國(guó)石化在川西地區(qū)的油氣勘探集中于中生代陸相層系，并取得了良好的油氣勘探成果，而對(duì)于海相油氣的勘探程度相對(duì)較低，探區(qū)內(nèi)鉆至海相地層的鉆井很少。近年來(lái)，在鄰區(qū)的磨溪、威遠(yuǎn)、中壩等海相地層發(fā)現(xiàn)了規(guī)模氣田[1-2]，揭示了在具有類(lèi)似油氣地質(zhì)背景的川西探區(qū)海相層系很有可能存在規(guī)模的油氣藏。中國(guó)石化西南油氣分公司在川西探區(qū)龍門(mén)山前金馬-鴨子河構(gòu)造帶上針對(duì)海相層系部署的彭州1、羊深1井等探井經(jīng)測(cè)試獲得了高產(chǎn)天然氣，實(shí)現(xiàn)了川西探區(qū)龍門(mén)山前雷口坡組四段天然氣勘探的突破[3]。與此同時(shí)，部署在梓潼凹陷、新場(chǎng)構(gòu)造帶、成都凹陷的潼深1、川科1、都深1等井在雷口坡組均鉆遇優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層并見(jiàn)到良好天然氣顯示，證實(shí)了川西雷口坡組的巨大勘探潛力。

前期研究及勘探成果表明，川西雷口坡組在印支早期川西整體隆升的過(guò)程中遭受了大面積、大幅度剝蝕，在雷口坡組頂部形成了風(fēng)化殼溶蝕縫洞型的儲(chǔ)層[4]；回龍地區(qū)因長(zhǎng)期處于構(gòu)造高部位及強(qiáng)變形區(qū)，容易形成裂縫型的儲(chǔ)層；川西龍門(mén)山前雷口坡組的突破肯定了雷口坡組微生物參與成巖的孔隙型白云巖儲(chǔ)層，結(jié)合前人對(duì)川西地區(qū)沉積相的研究成果[5-6]，回龍地區(qū)也應(yīng)發(fā)育相同相帶的白云巖儲(chǔ)層；而回龍構(gòu)造位于川西坳陷東坡，一直是油氣運(yùn)移指向區(qū)；結(jié)合鉆探、三維地震資料解釋及鄰區(qū)勘探研究成果認(rèn)為，回龍構(gòu)造雷口坡組具有良好的天然氣成藏條件，是川西地區(qū)雷口坡組擴(kuò)大勘探的一個(gè)重要領(lǐng)域。

1 研究區(qū)概況

回龍構(gòu)造位于四川盆地川西坳陷東部斜坡與川中隆起銜接部位。構(gòu)造以北隔黃鹿向斜與豐谷-高廟子構(gòu)造帶相望，以南為中興場(chǎng)向斜，東鄰東部斜坡與川中隆起銜接，其西部知新場(chǎng)-石泉場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)由于受龍門(mén)山推覆作用形成南北向構(gòu)造帶，而緊鄰知新場(chǎng)-石泉場(chǎng)東部的回龍工區(qū)構(gòu)造形變相對(duì)較弱。通過(guò)對(duì)回龍構(gòu)造三維地震數(shù)據(jù)資料解釋發(fā)現(xiàn)，回龍構(gòu)造雷四段頂面不整合特征明顯且雷四段遭受了強(qiáng)烈的差異分化剝蝕作用，雷口坡組整體上發(fā)育早期正向構(gòu)造，且不整合面發(fā)育范圍與構(gòu)造高部位疊合較好。綜合區(qū)域油氣地質(zhì)研究及鄰區(qū)最新勘探成果分析認(rèn)為，回龍構(gòu)造雷口坡組具有優(yōu)越的天然氣成藏條件，回龍地區(qū)勘探潛力巨大，是川西地區(qū)雷口坡組天然氣勘探的有利目標(biāo)。

2 天然氣成藏條件分析

2.1 構(gòu)造發(fā)育特征及圈閉條件

通過(guò)三維地震資料解釋發(fā)現(xiàn)，回龍構(gòu)造雷口坡組各段頂面構(gòu)造形態(tài)相似，整體呈現(xiàn)北西低南東高的構(gòu)造形態(tài)?；佚垬?gòu)造雷口坡組共解釋出25條斷層(圖1)，均為逆斷層，其中F1、F2斷裂規(guī)模較大，控制了構(gòu)造的形成與展布。根據(jù)斷裂產(chǎn)狀可劃分為2組：一組是近東西向斷裂，一組是北東—南西斷裂。近東西向共有8條斷裂，平面上呈弧型、反“S”型展布，產(chǎn)狀較陡，控制了雷口坡組早期構(gòu)造的形成，主干斷層F1上下2盤(pán)為2個(gè)大型的鼻狀構(gòu)造，且在斷層上盤(pán)，向東揚(yáng)起的基礎(chǔ)上，沿主干斷層發(fā)育一系列正向構(gòu)造。北東—南西共有17條斷裂，平面上呈平直型、弱弧型展布，大多平行或雁列式展布，主干斷層F2與次生或派生斷層形成多個(gè)斷塊，這些斷層調(diào)整并促成了雷口坡組現(xiàn)今構(gòu)造形成及空間展布特征。

圖1川西回龍三維雷四段頂面構(gòu)造及圈閉

F1斷裂形成于印支晚期，從展布形態(tài)看可能與新場(chǎng)構(gòu)造同期形成，稱為回龍斷裂。F1斷裂在回龍三維工區(qū)也是規(guī)模最大的斷裂，由西向東呈反“S”型展布，延伸長(zhǎng)度近20 km。斷面近北傾向，自下而上，產(chǎn)狀變化不大，但斷距逐漸增大，范圍為0～150 m。斷層向上斷穿整個(gè)雷口坡組，最淺斷達(dá)須家河組三段，向下最深斷至二疊系。斷層上下盤(pán)發(fā)育一系列平面上與之斜交或平行的羽狀派生或次生斷裂，剖面上構(gòu)成了“Y”字型斷裂組合及正花狀構(gòu)造樣式(圖2)。

F2斷裂規(guī)模僅次于F1斷裂，由北東—南西向呈弱弧型展布，延伸長(zhǎng)度約為16 km。斷面北西傾向，自下而上斷距逐漸增大，范圍為0～180 m，產(chǎn)狀向下略變緩，斷層向上斷穿整個(gè)雷口坡組，最淺斷裂至須家河組三段，向下最深斷裂至下三疊統(tǒng)嘉陵江組。與F1斷裂相似，斷層上下盤(pán)發(fā)育一系列平面上與之斜交或平行的羽狀派生或次生斷裂，剖面上構(gòu)成了“Y”字型斷裂組合及正花狀構(gòu)造樣式(圖2)。F2斷裂形成于早白堊世的燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，該時(shí)期，回龍地區(qū)在這一擠壓應(yīng)力場(chǎng)條件下，地層擠壓逆沖形成F2斷裂，且隨著擠壓應(yīng)力的進(jìn)一步加強(qiáng)，地層受斷面控制褶皺變形，并派生出一系列北東—南西向的分支斷層；由于此時(shí)期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向及性質(zhì)有所改變，導(dǎo)致F1斷裂發(fā)生右行壓扭變形。

圖2回龍三維工區(qū)典型構(gòu)造樣式

回龍構(gòu)造雷口坡組四段可識(shí)別出一個(gè)三級(jí)構(gòu)造圈閉群，圈閉內(nèi)部可識(shí)別出9個(gè)構(gòu)造高點(diǎn)(圖1)。9個(gè)構(gòu)造高點(diǎn)分別位于斷塊、斷鼻之上。斷塊主要由一級(jí)主干斷裂與派生的二級(jí)分支斷裂圍成，該類(lèi)構(gòu)造高點(diǎn)主要發(fā)育于F2斷層上盤(pán)，主要依附于北東—南西向主干斷裂發(fā)育。斷鼻是此次圈閉評(píng)價(jià)的主要構(gòu)造高點(diǎn)類(lèi)型，其中，1、4、5、7號(hào)單個(gè)高點(diǎn)面積小且孤立發(fā)育；最大的高點(diǎn)范圍位于近東西向主干斷裂的上盤(pán)，命名為6號(hào)斷鼻，面積達(dá)14.43 km2，其次是2號(hào)斷鼻，面積為10.00 km2。以上2個(gè)主要高點(diǎn)性質(zhì)基本相同，斷鼻軸線呈北東—南西向展布，南西端揚(yáng)起并被近東西向北傾斷裂切割封堵，形成斷鼻(表1)。

回龍構(gòu)造雷口坡組圈閉總面積達(dá)42.78 km2，該圈閉整體位于南北向構(gòu)造帶回龍地區(qū)的高部位，且雷口坡組四段剝蝕特征顯著，頂部不整合面的發(fā)育區(qū)域與構(gòu)造圈閉相疊合，可形成大規(guī)模的構(gòu)造-古巖溶復(fù)合圈閉。

表1 回龍三維區(qū)雷四頂面圈閉要素

2.2 烴源巖發(fā)育特征及氣源條件

金馬-鴨子河構(gòu)造帶彭州1井及中壩雷口坡組三段氣藏的天然氣成因分析及氣源對(duì)比證明，川西龍門(mén)山前帶的雷口坡組天然氣具有混源氣的特征，而氣源來(lái)源于其下伏的二疊系烴源巖及雷口坡組自身烴源巖[7-9]。在系統(tǒng)整理、分析各項(xiàng)地質(zhì)資料和前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)川西坳陷內(nèi)鄰區(qū)最新鉆井巖心、巖屑樣品及龍門(mén)山前野外樣品的系統(tǒng)測(cè)試證實(shí)(表2)，南北向構(gòu)造帶回龍地區(qū)二疊系及雷口坡組烴源巖發(fā)育良好，回龍構(gòu)造雷口坡組天然氣成藏具有良好的烴源條件。

表2 川西鉆井及野外樣品烴源巖有機(jī)碳含量

回龍地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖烴源巖殘余TOC為0.80%～1.00%，烴源巖有效厚度達(dá)250 m以上，上二疊統(tǒng)碳酸鹽巖TOC為0.40%～0.60%，烴源巖有效厚度約為130 m，中上二疊統(tǒng)碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為Ⅰ—Ⅱ1型；中上二疊統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖TOC在整個(gè)川西坳陷均較高，大于1.50%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為Ⅱ1—Ⅲ型，推測(cè)回龍地區(qū)中上二疊統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖有效累計(jì)厚度約為30 m。

根據(jù)最新研究成果證實(shí)，川西地區(qū)雷口坡組烴源巖形成于有利的生物環(huán)境中，雷口坡組烴源巖有機(jī)質(zhì)富集和保存良好，且烴源巖具有較高的轉(zhuǎn)化率，因此，將川西地區(qū)雷口坡組碳酸鹽巖烴源巖TOC的下限值定為0.20%[10-11]?；佚埖貐^(qū)雷口坡組碳酸鹽巖烴源巖TOC為0.40%～0.50%，有效烴源巖厚度約為300 m。根據(jù)盆地模擬結(jié)果，回龍地區(qū)中上二疊統(tǒng)烴源巖的生氣強(qiáng)度達(dá)到了50×108m3/km2以上；雷口坡組烴源巖生氣強(qiáng)度達(dá)10×108～15×108m3/km2，該區(qū)烴源條件優(yōu)越，氣源充足。

2.3 儲(chǔ)集條件

最新鉆探及沉積相研究表明，川西龍門(mén)山前的臺(tái)緣灘和坳陷內(nèi)新場(chǎng)等區(qū)域的臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育雷口坡組灘相孔隙型儲(chǔ)層，但分布范圍有限且規(guī)模較小。由于受到早期印支運(yùn)動(dòng)的影響，川西雷口坡組被整體抬升，而雷口坡組四段遭受了差異風(fēng)化剝蝕，在其頂部發(fā)育了古風(fēng)化殼巖溶縫洞型的儲(chǔ)層。該類(lèi)儲(chǔ)層形成于含顆粒晶粒白云巖及晶粒白云巖中，分布在川西大部分地區(qū)，厚度大，物性及含氣性好。川西坳陷南北向構(gòu)造帶回龍地區(qū)雷三段沉積相帶主要為局限-蒸發(fā)臺(tái)地相，而雷四段沉積相類(lèi)型及空間展布與雷三段基本一致，表現(xiàn)為繼承性發(fā)育的特征?；佚垬?gòu)造回龍1井鉆井揭示雷三段上部發(fā)育深灰色—灰黑色白云巖、含膏白云巖，主要為潟湖和蒸發(fā)潮坪沉積；中下部以大段灰黑色灰?guī)r夾薄層膏鹽巖為主，主要發(fā)育蒸發(fā)潮坪與潟湖的交互沉積；雷四段中亞段主要發(fā)育富藻的潟湖與潮坪相，以(含膏)白云巖與膏鹽巖互層沉積為主，下亞段則以厚層膏鹽巖夾潟湖、蒸發(fā)潮坪相的白云巖為主。

回龍1井雷三段鉆遇一層裂縫性微含氣層，成像測(cè)井解釋認(rèn)為，回龍1井雷口坡組裂縫發(fā)育；在雷四段鉆遇4 687.6～4 700.4m含氣層段，該段有效孔隙度為6.5%，滲透率為0.62×10-3μm2，裂縫發(fā)育，巖性為富藻的含膏-膏質(zhì)白云巖，膏溶孔、微生物孔、裂縫十分發(fā)育?；佚?井雷四段上亞段被剝蝕，地震剖面揭示回龍構(gòu)造雷口坡組頂面風(fēng)化剝蝕強(qiáng)烈，故巖溶型的儲(chǔ)層在該區(qū)應(yīng)更為發(fā)育，晚期的褶皺變形、斷裂的再活動(dòng)可形成構(gòu)造裂縫，能進(jìn)一步改善雷口坡組儲(chǔ)層的物性條件。

綜合以上分析，結(jié)合鄰區(qū)鉆探成果，回龍構(gòu)造雷三段發(fā)育2種類(lèi)型儲(chǔ)集層：①該區(qū)受擠壓作用強(qiáng)，較易形成裂縫性儲(chǔ)層； ②從鉆井沉積相類(lèi)型及巖性組合推斷，雷三段蒸發(fā)潮坪、潟湖是藻類(lèi)、嗜鹽微生物發(fā)育的有利環(huán)境，后期微生物參與成巖的孔隙型儲(chǔ)層容易形成。雷四段發(fā)育3種類(lèi)型儲(chǔ)集層：①暴露剝蝕強(qiáng)度大，與龍門(mén)山前川科1井等相似，易發(fā)育溶蝕孔洞類(lèi)型儲(chǔ)層；②裂縫性儲(chǔ)層；③該區(qū)缺失上亞段，與彭州-鴨子河構(gòu)造雷四上亞段相比較，中亞段發(fā)育類(lèi)似的藻類(lèi)、微生物參與成巖的孔隙類(lèi)型，是雷四段最主要的儲(chǔ)層類(lèi)型。

2.4 運(yùn)移與保存

孝深1井雷口坡組見(jiàn)高溫?zé)嵋撼梢蛭炇?，新?井見(jiàn)熱液成因天青石，而鴨深1井見(jiàn)低溫?zé)嵋撼梢蜷W鋅礦，反映出深部熱液流體運(yùn)移至雷口坡組；常量元素和稀土元素分析表明，雷口坡組經(jīng)歷了后生熱液流體的蝕變與改造，熱液流體運(yùn)移通道(斷裂)同樣為下伏海相氣源提供了天然氣運(yùn)移的通道。

針對(duì)回龍構(gòu)造天然氣成藏，其具有下生上儲(chǔ)及自生自儲(chǔ)2種供烴方式，生儲(chǔ)配置關(guān)系良好。區(qū)域地震剖面構(gòu)造解釋表明，縱向上，回龍地區(qū)發(fā)育溝通雷口坡組和下伏二疊系海相層系的烴源斷裂；橫向上，雷口坡組頂部發(fā)育區(qū)域性的不整合面，頂部不整合面-烴源斷裂可形成良好的運(yùn)移疏導(dǎo)體系。此外，川西坳陷東坡印支早期以來(lái)，長(zhǎng)期處于油氣運(yùn)移的指向區(qū)，因此，坳陷東坡具有良好的運(yùn)移條件，自身烴源巖生成的油氣及下伏層系產(chǎn)生的油氣，均可較好地運(yùn)移至圈閉或有利儲(chǔ)集體中聚集成藏。

對(duì)于氣藏的形成，烴源巖是基礎(chǔ)，封蓋保存是關(guān)鍵。從回龍構(gòu)造雷口坡組上覆地層來(lái)看，上三疊統(tǒng)馬鞍塘組和小塘子組均發(fā)育一定厚度的泥巖，特別是須家河組巨厚的泥巖，為雷口坡組提供了優(yōu)越的蓋層條件。此外，雷口坡組不發(fā)育大斷裂，有利于雷口坡組油氣的保存。

2.5 成藏要素配置關(guān)系與成藏模式

綜合上述成藏條件，并結(jié)合埋藏史研究，綜合分析認(rèn)為，川西回龍構(gòu)造具備有利的成藏要素時(shí)空配置關(guān)系(圖3)。川西坳陷回龍構(gòu)造發(fā)育雙向供烴有利條件，雷口坡組烴源巖于中晚侏羅世大量生氣，龍?zhí)督M烴源巖于晚三疊世開(kāi)始大量生氣；回龍構(gòu)造雷口坡組儲(chǔ)層主要為微生物參與的早期成巖作用，形成時(shí)間早，后期該區(qū)發(fā)生過(guò)較強(qiáng)烈變形，有利于裂縫型儲(chǔ)層的形成；上覆馬鞍塘-小塘子暗色泥頁(yè)巖具有良好的封蓋性；該區(qū)雷口坡組發(fā)育古構(gòu)造圈閉，形成于雷口坡組沉積末期，形成時(shí)間早，在須三段沉積時(shí)期圈閉進(jìn)一步加強(qiáng)，須五段沉積末期定型，圈閉形成時(shí)間早于下伏海相層系及雷口坡組烴源巖的大規(guī)模生排烴期，有利于油氣的早期聚集；回龍地區(qū)長(zhǎng)期處于川西坳陷斜坡部位，是油氣運(yùn)移的指向區(qū)；南北向構(gòu)造帶雷口坡組歷經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造變形強(qiáng)烈，地震解釋結(jié)果認(rèn)為，該區(qū)無(wú)大斷裂，且圈閉定形后，未受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，具備良好的保存條件(圖3)。綜合分析認(rèn)為，回龍構(gòu)造雷口坡組烴源條件、儲(chǔ)層、蓋層、圈閉、運(yùn)聚、保存等成藏時(shí)空配置關(guān)系良好，具備了形成規(guī)模天然氣藏的優(yōu)越條件[12-13]。

圖3 川西坳陷回龍構(gòu)造雷口坡組成藏配置關(guān)系

3 結(jié) 論

(1) 回龍構(gòu)造二疊系及雷口坡組烴源巖發(fā)育，縱向上溝通雷口坡組和下伏二疊系海相層系的烴源斷裂及橫向上雷口坡組頂部不整合面可作為油氣運(yùn)移的良好運(yùn)移疏導(dǎo)體系，天然氣成藏具有“雙源供烴”的良好氣源條件。雷口坡組發(fā)育局限-蒸發(fā)臺(tái)地相沉積，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，且儲(chǔ)層形成時(shí)間早，具有“下生上儲(chǔ)式”、“自生自儲(chǔ)式”良好的生儲(chǔ)蓋組合。

(2) 綜合分析認(rèn)為，回龍構(gòu)造雷口坡組具有優(yōu)越的成藏條件，構(gòu)造圈閉類(lèi)型好、斷鼻圈閉面積大，且雷口坡組頂面巖溶縫洞發(fā)育區(qū)域與回龍構(gòu)造高部位相疊合，是下步實(shí)施鉆探的有利目標(biāo)區(qū)域。

(3) 回龍構(gòu)造地處川西坳陷的斜坡區(qū)，位于構(gòu)造位置相對(duì)最高的南北向構(gòu)造帶，該區(qū)的海相目的層最淺，對(duì)于擴(kuò)大整個(gè)雷口坡組的勘探范圍和勘探領(lǐng)域具有重要意義。

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