華鎣西石炭系天然氣成藏條件及勘探前景分析

李朋武，曹子顏，王旭

華鎣西石炭系天然氣成藏條件及勘探前景分析

李朋武，曹子顏，王旭

（成都理工大學能源學院，成都 610059）

華鎣西石炭系黃龍組地層由于處于尖滅線附近，厚度不大。該組地層烴源巖層系發(fā)育，氣源條件較好；儲層厚度較薄，優(yōu)勢儲層并不發(fā)育；構(gòu)造平緩，圈閉規(guī)模不大。蓋層的封蓋性、斷層的封堵性以及地層水特征均顯示保存條件良好。綜合評價可知，由于受到儲層及圈閉此核心成藏條件的制約，華鎣山西部地區(qū)石炭系天然氣整體成藏條件較差，天然氣勘探風險較大。

天然氣；石炭系；成藏條件；華鎣西

與華鎣山西部地區(qū)僅以一深大斷裂相隔的川東地區(qū)石炭系黃龍組多年來一直是川東地區(qū)天然氣的主力產(chǎn)層，在華鎣西地區(qū)是否也能找到如此規(guī)模的氣藏，與川東形成資源潛力分布梯度是近年來人們一直關(guān)心的問題。該文對華鎣西石炭系天然氣成藏條件進行了分析，并且與川東地區(qū)石炭系氣藏進行對比，指出了華鎣西石炭系油氣成藏條件上的優(yōu)劣及其天然氣勘探前景。

1 地層與沉積相特征

研究區(qū)位于四川盆地東南緣的華鎣山構(gòu)造西麓，面積約0.37×104km2。根據(jù)研究區(qū)的鉆井、錄井、巖心分析，以及對前人[1-3]的研究成果的剖析，將黃龍組自下而上劃分為三段：黃龍組一段：巖性主要為泥晶白云巖、泥質(zhì)白云巖，局部見角礫白云巖、砂屑白云巖及少量灰質(zhì)白云巖，夾灰?guī)r，泥質(zhì)含量重，巖性致密。其多于下伏志留系灰綠色泥巖接觸。黃龍組二段：主要為粉晶砂屑針（溶）孔白云巖、角礫白云巖、細粉晶鮞粒白云巖。發(fā)育厚度較大的巖溶成因的角礫白云巖。黃龍組三段：主要巖性為生物（屑）微晶石灰?guī)r、生物石灰?guī)r、砂屑石灰?guī)r、生物砂屑凝塊灰?guī)r、白云石化的含鈣質(zhì)粉晶白云巖及少量粉晶白云巖。沉積相方面，研究區(qū)在石炭系黃龍組沉積時期為開闊臺地-局限臺地相，并根據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化特征，將研究區(qū)劃分為潮坪、粒屑灘、潟湖三種亞相。再通過對研究區(qū)多口單井沉積相剖面的研究，發(fā)現(xiàn)黃龍組沉積相縱向上表現(xiàn)出多個潟湖-粒屑灘-潮坪的向上變淺的沉積旋回。大部分區(qū)域的沉積水體由循環(huán)受限逐漸變得較通暢，即由局限臺地變?yōu)殚_闊臺地，僅在研究區(qū)西部、南部的較狹窄范圍內(nèi)保持局限臺地沉積。黃龍組一段多為早期較深水的潟湖沉積，黃龍組二段整體為向上變淺的灘相沉積，而黃龍組三段多為開闊海沉積。

2 成藏條件分析

2.1 氣源條件

華鎣西石炭系天然氣資源量豐富，受構(gòu)造作用影響強烈，其氣藏具有混源充注、多期調(diào)整成藏的特征。該層位儲層瀝青生物標志化合物（甾烷、萜烷）和志留系的具可比性，而與下二疊統(tǒng)、寒武系及震旦系存在明顯差異。同時對照實際鉆井資料，石炭系下伏地層為志留系龍馬溪組暗色泥頁巖，并且王蘭生[4]的研究結(jié)果也表明下伏志留系為鄰區(qū)川東石炭系的主要烴源巖。結(jié)合對石炭系的氣源對比結(jié)果認為華鎣西地區(qū)石炭系天然氣的烴源巖同川東一致，主要來自于下伏志留系龍馬溪組泥頁巖。烴源巖厚度自西向東也呈現(xiàn)出遞增趨勢，在研究區(qū)西部志留系已逐漸尖滅。整個華鎣西志留系厚度處于0~80m之間；烴源巖的有機碳含量多在0.5%～1.5%，最高可達9.64%；烴源巖母質(zhì)類型為腐泥型，已達過成熟階段。通過模擬計算，研究區(qū)生氣強度由西向東、北部向北東向隨烴源巖厚度的增加而增大，分布范圍為0～40×108m3/km2，平均生氣強度為22×108m3/km2。研究區(qū)較川東地區(qū)而言，雖在烴源巖厚度、地化特征、生氣量方面有所差距，但也完全可以為現(xiàn)今石炭系天然氣聚集提供有利的氣源條件。

2.2 儲集條件

華鎣西石炭系的儲集層主要發(fā)育在黃龍組二段，為一套白云巖儲層。參照有效儲層物性下限標準(φ=2.5%，下述)，研究區(qū)儲集巖巖性主要為顆粒白云巖、晶粒白云巖、角礫白云巖；儲集空間主要為粒間、粒內(nèi)溶孔以及晶間（溶）孔，局部裂縫較發(fā)育（圖1-a,b）。物性方面，儲層孔隙度主要分布在2.5%～6%之間，平均孔隙度4.60%，儲層滲透率多在1×10-3μm2以下，平均滲透率為0.69×10-3μm2（圖1-c,d），屬于低孔、低滲儲層，孔滲具有不明顯的正相關(guān)性，整體屬于裂縫-孔隙型儲層。

圖1 華鎣西石炭系儲層特征圖

結(jié)合川東石炭系黃龍組儲層分類評價標準，對華鎣西石炭系儲層的分類方案以孔隙度為主要劃分依據(jù)，滲透率和壓汞參數(shù)作為輔助參數(shù)。以2.5%作為儲層孔隙度下限，當儲層孔隙度在大于12%、6%～12%和2.5%～6%分別對應(yīng)Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類儲層。參照研究區(qū)儲層的測井解釋，Ⅰ類儲層在華鎣西石炭系不發(fā)育；Ⅱ類儲層分布少，均發(fā)育于各井的黃龍組二段，其中水深1井厚度較厚，近7.75m；其余均為Ⅲ類儲層，并廣泛分發(fā)育?？梢?，研究區(qū)儲層具較強的非均質(zhì)性與一定的不連續(xù)性特征。

為了進一步說明研究區(qū)儲層發(fā)育的優(yōu)劣情況，將其與鄰區(qū)部分石炭系儲層主要特征進行了對比（表1）?？梢娙A鎣西石炭系儲層物性特征較沙罐坪、五百梯、云和寨存在明顯的差異，且Ⅰ類儲層的不發(fā)育，以及Ⅱ、Ⅲ類儲層厚度遠不及后者。而與龍會場、鄰北相較，華鎣西的儲層發(fā)育情況與之相似，甚至略好于后者。

2.3 圈閉條件

華鎣山構(gòu)造以西石炭系頂界構(gòu)造除華鎣山高陡構(gòu)造帶外總體上表現(xiàn)為由南東向北西傾伏的單斜，靠近華鎣山構(gòu)造變陡，與西側(cè)平緩區(qū)之間有一沿華鎣山走向分布的相對凹帶，斷裂發(fā)育，整體呈南東-北西走向，局部發(fā)育構(gòu)造高點，加上石炭系向西、向南尖滅和儲層非均質(zhì)性，可形成構(gòu)造圈閉、地層-構(gòu)造復(fù)合圈閉及巖性圈閉。研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造和巖性圈閉較為發(fā)育，圈閉面積大于20km2有10個，總面積426.76km2。從構(gòu)造演化史來看，該區(qū)域為繼承性發(fā)育的局部構(gòu)造，儲層孔洞中豐富的瀝青也表明了該區(qū)為古油藏發(fā)育區(qū)。華鎣西南部發(fā)育一具有較大規(guī)模的背斜圈閉，該圈閉是華鎣西相對位置較高，面積最大的圈閉，是研究區(qū)油氣運聚的有利區(qū)域。進而將華鎣西地區(qū)發(fā)育的三個典型圈閉與鄰區(qū)部分現(xiàn)階段正處于開發(fā)狀態(tài)下的氣藏所在圈閉展開要素對比[5]，可見在閉合高度上存在較為明顯的差距，加之圈閉埋藏得較深也一定程度上限制了后期的大規(guī)模成藏。

表1 華鎣西與鄰區(qū)部分地區(qū)石炭系儲層主要特征對比表

2.4 保存條件

華鎣西石炭系上覆梁山組泥巖為其直接蓋層，厚度為10～20m，二疊系—三疊系沉積的上千米厚泥頁巖、致密碳酸鹽巖和膏巖層為其區(qū)域性的間接蓋層?？傮w而言，蓋層條件較為理想。再從區(qū)域構(gòu)造演化史來看，研究區(qū)在印支期初見雛形，再于喜山期劇烈造山運動后最終定型。華鎣山以西地區(qū)地史上缺乏大型構(gòu)造圈閉，局部構(gòu)造繼承性發(fā)育有利于油氣聚集和保存。多期構(gòu)造運動使華鎣山地區(qū)逆斷層發(fā)育，大斷裂上盤石炭系及蓋層已遭到破壞；下盤潛伏構(gòu)造早期受斷層破壞作用，后期斷層主要起封堵作用，現(xiàn)今保存條件良好。對地層水數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，華鎣西各井石炭系地層水的總礦化度為1.45～166.47g/L，變化較大，水型主要為CaCl2型；變質(zhì)系數(shù)大部分小于0.85。表明已發(fā)生了濃縮變質(zhì)作用，代表了保存條件好；且脫硫系數(shù)基本均小于1，說明地層處于還原環(huán)境，即地層的封閉性較好。

3 天然氣勘探前景

根據(jù)油氣地質(zhì)分析認為，華鎣西石炭系地層分布較廣，但總體位于尖滅線附近，厚度不大，一般在27m左右。該套地層烴源巖層系發(fā)育，可為研究區(qū)石炭系天然氣成藏提供良好的氣源條件。但儲層發(fā)育情況較為一般，其劣勢主要體現(xiàn)在有效儲層厚度及優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育方面，這也直接成為研究區(qū)域內(nèi)天然氣大規(guī)模成藏的主要缺陷。另外，從圈閉要素來看，除華鎣山高陡構(gòu)造外研究區(qū)北部埋藏較深，勘探風險較大，中部及南部具有少數(shù)幾個有利圈閉，在閉合高度上存在明顯劣勢。最后，蓋層條件、斷層的封堵作用以及地層水特征均表明研究區(qū)的保存條件較好。通過與川東地區(qū)石炭系大氣田的成藏條件進行對比，誠然在氣源、保存條件上差距不大，亦可為華鎣西石炭系天然氣成藏提供較為有利因素，但儲集與圈閉條件不容樂觀，這可能在研究區(qū)石炭系天然氣的大規(guī)模成藏方面起著決定性的阻礙?？傊?，華鎣西石炭系天然氣成藏條件較為普通，勘探風險較大。

4 結(jié)論

1）研究區(qū)烴源巖發(fā)育，可以為研究區(qū)提供充足的油氣物質(zhì)來源。蓋層條件、斷層的封堵作用以及地層水特征均表明研究區(qū)的保存條件較好。

2）研究區(qū)地層雖分布較廣，但總體位于尖滅線附近，致使厚度不大。儲集條件上，研究區(qū)有效儲層厚度及優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育方面與鄰區(qū)存在明顯差距。圈閉條件中等，面積較大圈閉多以構(gòu)造圈閉為主，與部分鄰區(qū)有利圈閉在閉合高度上劣勢明顯。

3）綜合評價可知，由于受到儲層及圈閉此核心成藏條件的制約，華鎣山西部地區(qū)石炭系天然氣整體成藏條件較差，天然氣勘探風險較大。

[1]張婷，唐洪，吳斌.華鎣山北傾沒端地區(qū)石炭系沉積相研究[J]. 四川地質(zhì)學報，2010，30(03):271-274.

[2]張翼.華鎣西石炭系黃龍組沉積相研究[J]. 重慶科技學院學報(自然科學版)，2015，17(04):31-36.

[3]方少仙，侯方浩，李凌，等. 四川華鎣山以西石炭系黃龍組沉積環(huán)境的再認識[J]. 海相油氣地質(zhì)，2000(Z1):158-166.

[4]王蘭生，李宗，銀沈平，等. 四川盆地東部大中型氣藏成烴條件分析[J]. 天然氣地球科學，2004(06):567-571.

[5]李偉，張志杰，鄒才能，等. 川東石炭系天然氣成藏地質(zhì)條件再認識及其勘探潛力預(yù)測[J]. 天然氣工業(yè)，2010,30(12):20-24+121-122.

On Natural Gas Accumulation Conditions and Exploration Prospect of the Carboniferous in the Western Section of the Huaying Mountain

LI Peng-wu CAO Zi-yan WANG Xu

(Energy Institute, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

The Carboniferous Huanglong Formation in the western section of the Huaying Mountains is not thick due to its location near the pinch-out line. But Hydrocarbon source rock formation is well developed and gas source conditions are also good. However, the reservoir is thin and high-quality reservoir is not developed. The structural trap is small in size due to its gentle occurrence, although sealing property of caprock, fault sealing and characteristics of formation water show good preservation conditions. A comprehensive evaluation indicates that the natural gas accumulation conditions of the Carboniferous Huanglong Formation in the western section of the Huaying Mountains are poor and the risk of natural gas exploration is relatively high.

Natural Gas; Carboniferous; accumulation condition; western section of the Huaying Mountains;

2018-12-28

李朋武（1993-），男，漢族，四川蓬安人，在讀碩士研究生，研究方向：油氣藏地質(zhì)學與成藏動力學

P618.13

A

1006-0995（2019）01-0079-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.019