四川盆地德陽—武勝拉張槽西段構(gòu)造—沉積特征及勘探領(lǐng)域

羅開平，曹清古，彭金寧，李龍龍，曾華盛，張 宏

(1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

德陽—武勝(前人稱之為鹽亭—蓬溪或者鹽亭—潼南)和廣元—開江—梁平海槽是在二疊紀(jì)Pangaea大陸裂解、處于東特提斯洋的華南板塊因外圍南秦嶺洋打開、松潘—甘孜邊緣海擴(kuò)張和金沙江—哀牢山洋盆的拉張背景下[1-6]，在上揚(yáng)子地塊西北緣于晚古生代中晚期—早中生代形成的2個(gè)拉張槽(圖1)[7-10]，兩者均大致呈北西—南東約45°走向、西部寬往盆內(nèi)逐漸變窄的平面形態(tài)特征，但兩者的規(guī)模、形成時(shí)期存在差別[9,11]。20世紀(jì)90年代后期以來，隨著川東北地區(qū)礁灘相油氣藏勘探的進(jìn)展，借助高精度三維地震及鉆井資料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣元—開江—梁平拉張槽結(jié)構(gòu)和地層層序的精細(xì)刻畫，其“槽生緣儲(chǔ)(聚)”的源—儲(chǔ)配置/成藏模式，成就了普光、元壩、龍崗等一批大中型氣田，呈現(xiàn)了一個(gè)超大型油氣聚集帶[12-13]。相比而言，德陽—武勝拉張槽認(rèn)識(shí)程度和油氣發(fā)現(xiàn)均不及開江—梁平拉張槽。近年來中國石油在德陽—武勝拉張槽東段川中合川—磨溪地區(qū)取得了長興組礁灘相勘探的突破，使得勘探家對(duì)于該構(gòu)造帶整體油氣前景充滿期待。作者基于前人的認(rèn)識(shí)和勘探成果，結(jié)合川西地區(qū)地球物理及地表地質(zhì)資料，從德陽—武勝拉張槽(西段)的結(jié)構(gòu)及沉積充填特征等方面，探討了有利勘探領(lǐng)域及方向。

圖1 四川盆地及鄰區(qū)晚二疊世長興期構(gòu)造—沉積格局[7]Fig.1 Structural-sedimentary pattern of Late Permian Changxing period in Sichuan Basin and adjacent area

1 德陽—武勝拉張槽構(gòu)造特征

德陽—武勝拉張槽早期被認(rèn)為是一個(gè)北西向的臺(tái)凹或者臺(tái)內(nèi)盆地[11]。從普光氣田發(fā)現(xiàn)以后，羅志立等[4]基于對(duì)開江—梁平海槽的認(rèn)識(shí)，結(jié)合其形成的構(gòu)造背景分析，預(yù)測在川西綿竹—中江地區(qū)還存在一個(gè)與開江—梁平相似的構(gòu)造沉積單元。之后中國石油在川中地區(qū)發(fā)現(xiàn)蓬溪—武勝臺(tái)洼，并向西北延伸與綿竹—中江海槽相連，羅志立等將之統(tǒng)稱為綿竹—蓬溪—武勝拗拉槽[4-5,11]。近幾年隨著地球物理資料對(duì)四川盆地深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)的清晰揭示，劉樹根等[9]對(duì)于早古生代和晚古生代幾個(gè)大型沉降單元開展了系統(tǒng)的研究，提出了“拉張槽”的概念，并表述為“克拉通內(nèi)的凹陷，它是巖石圈拉張演化序列中形成的第一個(gè)構(gòu)造單元”。拉張槽在地質(zhì)和地球物理上顯示非常少的地殼拉張的證據(jù)，鮮見到明顯的張性斷裂，但發(fā)生了長時(shí)間的凹陷型沉降作用[9]。開江—梁平和德陽—武勝拉張槽屬于地殼弱伸展作用下構(gòu)造沉積分異形成的拉張槽。

四川盆地上二疊統(tǒng)長興組，由于沉積環(huán)境不同，淺水臺(tái)地相區(qū)沉積速率大于深水相區(qū)，導(dǎo)致深水相區(qū)的地層厚度較鄰區(qū)臺(tái)地相區(qū)明顯減薄，拉張槽中央與其兩側(cè)邊緣地層厚度差異更加明顯，使得拉張槽在橫剖面上表現(xiàn)出明顯的槽狀結(jié)構(gòu)特征[14]。磨溪1井—女基井—廣3井連井對(duì)比剖面揭示了長興組厚度的橫向變化(圖2)。在潼南地區(qū)，處于拉張槽中央的潼4井長興組厚約77 m，比位于臺(tái)緣帶的磨溪、王家地區(qū)長興組(厚120 m)薄約50 m；同樣處于深水相帶的華西1井長興組厚約120 m，比其兩側(cè)臺(tái)緣帶的淶1井(長興組厚190 m)、廣3井(長興組厚220 m)要薄將近100 m。長興組厚度平面分布圖清晰反映了德陽—武勝拉張槽的范圍(圖3)。

在川西地區(qū)，將過永勝1井、關(guān)基井、元壩1井的地震剖面沿龍?zhí)督M底拉平，龍?zhí)督M+長興組地層厚度清楚地揭示了德陽—武勝拉張槽的“槽狀結(jié)構(gòu)特征”，將之與廣元—開江—梁平拉張槽對(duì)比，兩者在規(guī)模和結(jié)構(gòu)上有明顯的差別(圖4a)。廣元—開江—梁平拉張槽深度及邊緣坡度均較德陽—武勝拉張槽大。同時(shí)，根據(jù)地震剖面上二疊系地層厚度的變化(圖4b)，揭示了2個(gè)拉張槽形成時(shí)間的差異：廣元—開江—梁平拉張槽從茅口組沉積晚期開始發(fā)育，長興期為其鼎盛時(shí)期，而德陽—武勝拉張槽主要形成于長興期。

圖2 四川盆地磨溪1井—女基井—廣3井長興組連井對(duì)比剖面剖面位置見圖3A-A′剖面。Fig.2 Cross section of Changxing Formation through wells Moxi 1, Nüji and Guang 3, Sichuan Basin

圖3 四川盆地上二疊統(tǒng)長興組地層厚度示意Fig.3 Strata thickness of Upper Permian Changxing Formation, Sichuan Basin

圖4 四川盆地德陽—武勝拉張槽和開江—梁平拉張槽結(jié)構(gòu)對(duì)比剖面剖面位置見圖3。Fig.4 Structural profile of Deyang-Wusheng and Kaijiang-Liangping intracratonic sags, Sichuan Basin

2 德陽—武勝拉張槽長興組沉積特征

晚二疊世長興組沉積期，四川盆地總體表現(xiàn)為由西南向北東的區(qū)域性緩坡，依次發(fā)育陸相濱岸沼澤、海陸交互相混積臺(tái)地、海相碳酸鹽巖開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、斜坡及深水陸棚，西南部的康滇古陸是盆地的主要物源區(qū)[14]。周圍洋盆擴(kuò)張所形成的弱拉張導(dǎo)致的構(gòu)造沉積分異，在四川盆地及鄰區(qū)自西往東形成了德陽—武勝、廣元—開江—梁平和城口—鄂西3個(gè)近北西向的拉張槽。在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆井、地表剖面單井沉積相和地震相分析，編制了四川盆地及鄰區(qū)長興組沉積時(shí)期巖相古地理圖(圖5)。德陽—武勝拉張槽在平面上表現(xiàn)出明顯的沉積相的分異，臺(tái)緣帶和拉張槽內(nèi)部具有不同的沉積充填特征。

在德陽—武勝拉張槽，關(guān)基井和廣探2井代表了拉張槽內(nèi)長興組的沉積充填特征。關(guān)基井長興組巖性為深灰色含泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r夾燧石和泥質(zhì)條帶，生物稀少且個(gè)體較小，以骨針、鈣球?yàn)橹鳎溆酁樾⌒陀锌紫x、介形蟲、腕足類等，零星可見柯蘭尼蟲，且生物多硅化；廣探2井長興組三段含有大量骨針，鏡下見到生屑定向排列、生屑漂浮于泥、瀝青中，硅質(zhì)交代生屑等。兩者均反映了較深水沉積環(huán)境。拉張槽兩側(cè)臺(tái)緣帶長興組表現(xiàn)出與槽內(nèi)完全不同的巖性特征：在其西側(cè)磨溪—中江地區(qū)，因受陸源碎屑物源影響，生物礁不發(fā)育，以發(fā)育生屑灘為主，厚度較小，如磨溪1井。拉張槽東側(cè)廣安—公山廟臺(tái)緣帶長興組地層厚度較大，頂部發(fā)育生物礁。廣3井生物礁厚度約為63.5 m，下部礁基厚約8.5 m，為灰色生屑泥?！w?；?guī)r，上部有白云石化，巖性致密少孔；其上為礁核，厚約40.83 m，為生屑顆?；?guī)r、晶粒云巖間互層，白云巖溶孔、溶洞發(fā)育，且下部較上部更發(fā)育，該段頂部為塊狀礁骨架巖，生物非常發(fā)育，主要造礁生物有各種海綿、水螅以及苔蘚蟲、管殼石、硬海綿、古石孔藻等；再上面為礁蓋，厚約15 m，巖性主要為灰質(zhì)白云巖(圖6a)[14]。

圖5 四川盆地及鄰區(qū)晚二疊世長興期巖相古地理及沉積相分布Fig.5 Lithofacies paleogeography and sedimentary facies of Late Permian Changxing period in Sichuan Basin and adjacent area

在德陽—武勝拉張槽西段的江油(武引大壩)—北川(通口)—安縣(曉壩)一帶，長興組出露為一套厚層狀砂屑、生屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r等，局部含有大量的珊瑚、海百合莖、腹足等化石，出露厚度50～100 m(圖6b，圖7)，代表了臺(tái)緣帶高能灘相的沉積[15-16]。永勝1井鉆遇長興組厚度約61 m，主要為一套淺灰色生物灰?guī)r、含生屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r，含有豐富的蟲筳、有孔蟲等生物化石，見有輕微白云巖化，反映了臺(tái)內(nèi)灘相沉積環(huán)境(圖6c，圖7)。而在綿竹(天池)和都江堰(高橋)剖面上，長興組以深灰色微晶灰?guī)r為主，夾薄層硅質(zhì)巖、含硅質(zhì)泥巖和碳質(zhì)頁巖(圖6d，圖7)，反映了較深水沉積環(huán)境，同時(shí)說明拉張槽往西與廣海是連通的。

在龍寶梁三維工區(qū)，借助連片處理高精度三維地震資料，通過井約束，長興組頂、底界分別為一個(gè)強(qiáng)波峰、波谷反射，長興組地層厚度40～150 m(圖3)。在工區(qū)中央對(duì)應(yīng)于地層厚度大于70 m的范圍內(nèi)存在一個(gè)北西向的地震異常帶。該異常在地震波形及屬性上表現(xiàn)為底平頂凸、振幅減弱、頻率降低、相位增多(多出半個(gè)波谷)、橫向上地層明顯加厚等特征，與元壩地區(qū)生物礁地震反射特征非常相似，我們認(rèn)為它是臺(tái)緣生物礁的反映(圖8)。在二維地震剖面上，臺(tái)緣礁灘相反射特征同樣明顯，只是規(guī)模上要小于元壩地區(qū)。

3 德陽—武勝拉張槽西段長興組關(guān)鍵成藏要素與有利區(qū)帶

德陽—武勝與開江—梁平作為2個(gè)具有相同構(gòu)造屬性(拉張槽/海槽/陸棚)和相似結(jié)構(gòu)的構(gòu)造—沉積單元，后者已被證實(shí)為一個(gè)超大型的油氣富集帶。盡管中國石油在德陽—武勝拉張槽東段的合川—磨溪地區(qū)取得了一些油氣發(fā)現(xiàn)，磨溪1井和板東4井在長興組獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，但勘探和認(rèn)識(shí)程度較開江—梁平海槽要低，特別是其西段勘探程度更低，目前僅有永勝1井揭示了長興組。

圖6 四川盆地及鄰區(qū)典型鉆井和野外剖面上二疊統(tǒng)長興組巖性及沉積相剖面Fig.6 Lithologic and sedimentary facies profile of Upper Permian Changxing Formation in Sichuan Basin and adjacent area

圖7 四川盆地上二疊統(tǒng)長興組野外巖石照片F(xiàn)ig.7 Outcrop rock photos of Upper Permian Changxing Formation, Sichuan Basin

從烴源條件看，長興組下伏的中、上二疊統(tǒng)發(fā)育3套烴源巖[17]：龍?zhí)督M主要發(fā)育潮坪—潟湖—陸棚相泥質(zhì)烴源巖，厚度20～60 m，平均TOC含量2%～3%，磨溪1井和板東4井的長興組天然氣就來自于龍?zhí)督M烴源巖；茅口組烴源巖是以臺(tái)地/臺(tái)洼相泥灰?guī)r、微晶灰?guī)r為主的碳酸鹽巖，厚度50～100 m，平均TOC含量達(dá)0.7%；棲霞組烴源巖以臺(tái)地相含泥質(zhì)灰?guī)r、微晶灰?guī)r為主，厚度20 m左右，平均TOC含量達(dá)0.6%～0.7%[18]。3套烴源巖累計(jì)的排烴強(qiáng)度達(dá)到(15～25)×108m3/km2，具備形成大型氣田的烴源基礎(chǔ)[19]。此外，拉張槽內(nèi)部長興組深水相硅質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖、碳質(zhì)頁巖也具有很高的TOC含量，如綿竹天池剖面中，長興組地層厚60 m，其中中下部黑色碳質(zhì)泥巖、含硅質(zhì)泥巖達(dá)到了48 m，TOC含量在0.7%～1.5%之間，平均TOC含量1.3%，這是一套潛在的好烴源巖層。

圖8 四川盆地龍寶梁三維工區(qū)長興組地層厚度展布及礁體地震相特征 工區(qū)位置見圖3。Fig.8 Thickness distribution and seismic reef-face characteristics of Changxing Formation in Longbaoliang 3D work zone, Sichuan Basin

儲(chǔ)層條件上，永勝1井揭示了厚達(dá)24 m的臺(tái)內(nèi)生屑灘相生屑灰?guī)r裂縫性儲(chǔ)層，儲(chǔ)層白云巖化程度較低，但它不能真實(shí)反映臺(tái)緣礁灘相儲(chǔ)層的特征。從磨溪和板東地區(qū)鉆井揭示情況看，長興組儲(chǔ)層巖性以礁云巖、灰質(zhì)云巖為主，但灰?guī)r儲(chǔ)層也具有較好物性，測試獲得工業(yè)氣流的磨溪1井和淶1井儲(chǔ)層就分別為生屑灘相灰?guī)r、灰質(zhì)云巖和礁灰?guī)r，平均孔隙度分別達(dá)到5.67%和3.5%。另外，從淶1井和磨溪1井對(duì)比看，臺(tái)緣帶內(nèi)礁和礁后灘均發(fā)育有較好的儲(chǔ)層，前者以礁灰?guī)r儲(chǔ)層為主，測井孔隙度達(dá)4%，后者為灘相灰?guī)r、灰質(zhì)云巖儲(chǔ)層，孔隙度達(dá)到5.67%，且磨溪地區(qū)沿著臺(tái)緣帶走向發(fā)育多排的生屑灘，它是分布更為廣泛的儲(chǔ)層類型。在川西坳陷龍寶梁三維工區(qū)，借助地震屬性的綜合分析，預(yù)測長興組生物礁儲(chǔ)層厚度20～60 m，孔隙度5%～7%。

烴源巖和儲(chǔ)層在空間上形成“下生(P2q+P2m+P3l)—上儲(chǔ)(P3ch)”和“旁生(P3ch深水相含硅質(zhì)泥巖)—側(cè)儲(chǔ)(P3ch礁、灘)”2種源儲(chǔ)組合，這與普光元壩等氣田的源儲(chǔ)配置一致[20]。

因此，基于“原型控源、疊加改造控藏”[21]的選區(qū)評(píng)價(jià)思路，在現(xiàn)今盆地構(gòu)造框架下，針對(duì)烴源、儲(chǔ)層2個(gè)關(guān)鍵成藏要素，以龍?zhí)督M和長興組巖相古地理為背景(前者控制主要烴源巖發(fā)育，后者控制有利儲(chǔ)集相帶分布)，將德陽—武勝拉張槽及鄰區(qū)分為5個(gè)區(qū)帶，綜合考慮各區(qū)帶成藏地質(zhì)條件的差異性及鉆井揭示油氣顯示，優(yōu)選德陽—武勝拉張槽西段南部臺(tái)緣帶(Ⅳ區(qū)帶)為最有利區(qū)帶(表1，圖9)。

表1 四川盆地德陽—武勝拉張槽及鄰區(qū)區(qū)帶評(píng)價(jià)

圖9 四川盆地德陽—武勝拉張槽及鄰區(qū)區(qū)帶評(píng)價(jià) 圖中Ⅰ～Ⅴ所代表的區(qū)帶評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。Fig.9 Zone evaluation of Deyang-Wusheng Intracratonic Sag in Sichuan Basin and adjacent area

4 結(jié)論

(1)德陽—武勝拉張槽是一個(gè)晚二疊世長興期的北西—南東向、西邊與廣海連通、向東南延伸到川中地區(qū)、具有槽狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)造—沉積單元。

(2)德陽—武勝拉張槽南北兩側(cè)臺(tái)緣帶發(fā)育長興組生物礁、生屑灘等高能相帶沉積，拉張槽內(nèi)則為相對(duì)深水的細(xì)粒沉積，臺(tái)緣帶地層較拉張槽槽內(nèi)明顯增厚。

(3)德陽—武勝拉張槽西段南部邊緣相帶發(fā)育長興組帶狀生物礁相儲(chǔ)層，與下伏中上二疊統(tǒng)(棲霞組+茅口組+龍?zhí)督M)烴源巖及拉張槽中央深水相長興組烴源巖構(gòu)成“下生上儲(chǔ)”、“旁生側(cè)儲(chǔ)”源儲(chǔ)組合。

(4)德陽—武勝拉張槽西段南部邊緣相帶是有利勘探領(lǐng)域，龍寶梁三維工區(qū)內(nèi)的長興組臺(tái)緣礁灘是近期勘探的有利目標(biāo)。