川西南段大邑地區(qū)深層碳酸鹽巖油氣成藏探討

鐘川楠,孫瑋、2*,李澤奇,徐宏遠(yuǎn),鄧賓,吳娟,宋金民,常雨琪

(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 610059; 2.自然資源部構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610059)

2022年中國(guó)天然氣進(jìn)口量達(dá)1 515億立方米,進(jìn)口依存度41.5%,加之天然氣作為國(guó)家政策“雙碳”計(jì)劃中重要的清潔能源,因此在未來(lái)的國(guó)家發(fā)展中占據(jù)重要的地位。中國(guó)天然氣淺層勘探已達(dá)瓶頸,未來(lái)天然氣勘探主要以深層為主,國(guó)際上深層天然氣藏主要指儲(chǔ)層深度在15 000 ft(約4 600 m)以下的天然氣藏[1-3],中國(guó)南方超此深度的地層多為碳酸鹽巖地層,因此,從天然氣勘探的角度、深層、碳酸鹽巖是未來(lái)勘探的重要領(lǐng)域[4]。四川盆地深層勘探很早(女基井,中國(guó)第一口鉆深超7 000 m探井[5]),因此在該領(lǐng)域有重要的發(fā)言權(quán)。盆地西側(cè)龍門(mén)山前緣的勘探始于海棠鋪構(gòu)造,突破于中壩氣田,但多年未有大的突破[6]。近年來(lái)在龍門(mén)山前山帶雙魚(yú)石、彭州等構(gòu)造陸續(xù)取得突破,發(fā)現(xiàn)了一系列油氣田[7],特別是在深層雷口坡組、棲霞組、觀霧山組都取得了突破,鉆探井深多數(shù)超過(guò)6 500 m,顯示了在該區(qū)域深層碳酸鹽巖的勘探前景。但隨著埋深的增加,勘探中儲(chǔ)層特征及預(yù)測(cè)難度較大。雖然用淺層的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)深層有其必要性,但更好的方式就是用深層來(lái)解釋深層。因此,深層勘探對(duì)完善中國(guó)深層-超深層及古老層系油氣地質(zhì)理論體系具有重要的意義。龍門(mén)山地區(qū)在印支期發(fā)生強(qiáng)烈的逆沖形成推覆構(gòu)造帶,在其前端形成了前緣隱伏帶,但由于缺少資料,目前對(duì)該復(fù)雜構(gòu)造帶的構(gòu)造模式認(rèn)識(shí)尚不清晰,特別是針對(duì)逆沖推覆斷層下伏構(gòu)造的變形特征及其地表構(gòu)造響應(yīng)的研究還不夠深入,導(dǎo)致現(xiàn)階段還未能明確推覆體下盤(pán)隱伏構(gòu)造的側(cè)向變化特征和空間分布規(guī)律,制約了該地區(qū)的油氣勘探進(jìn)程[8]。

大邑地區(qū)以往主要致力于上三疊統(tǒng)須家河組裂縫性致密砂巖氣藏的勘探與開(kāi)發(fā),對(duì)深層海相碳酸鹽巖層系是否具有油氣勘探前景少有探討,僅提過(guò)雷口坡組的可能勘探前景,深層基本處于勘探的空白區(qū),特別是該區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組、二疊系棲霞組和茅口組、上震旦統(tǒng)燈影組碳酸鹽巖層系,能否形成規(guī)模較大的構(gòu)造-古巖溶復(fù)合圈閉,是否具有較大的油氣勘探潛力一直未有定論。隨著邑深1井(2018年)鉆遇中三疊統(tǒng)雷口坡組,使研究該構(gòu)造單元深層海相油氣成藏更具有了現(xiàn)實(shí)可能性。所以,深入研究川西大邑構(gòu)造特征、演化模型,深入探討該區(qū)海相油氣成藏條件,不但能更新該區(qū)構(gòu)造地質(zhì)認(rèn)識(shí),也能為川西深層下一步油氣勘探提供理論。

1 大邑地區(qū)地質(zhì)背景

大邑地區(qū)地處四川盆地西緣,構(gòu)造位置上屬于龍門(mén)山南段山前隱伏構(gòu)造帶,為盆地與造山帶間的過(guò)渡單元。如圖1所示,龍門(mén)山前緣隱伏帶的南段從南往北有大邑構(gòu)造在內(nèi)的邛西、平落壩等構(gòu)造分布,大邑構(gòu)造位于此帶的北端,處于川西拗陷中段到南段的過(guò)渡帶,為龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶與成都拗陷的盆山接合部[9-11]。大邑地區(qū)總體上呈現(xiàn)為一個(gè)寬緩的背斜形態(tài),構(gòu)造軸向?yàn)楸睎|向,長(zhǎng)軸在11～16.4 km;短軸在2.1～2.7 km,兩翼不對(duì)稱(chēng),北西翼部完整,地層傾角13.4°～25.1°[12],海拔高度 520～1 900 m。該區(qū)地表出露地層為中生代侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)棕紅色、棕褐色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖和晚新生代礫石層。大邑地區(qū)后山區(qū)域地貌形態(tài)明顯高于兩側(cè)區(qū)域,前山區(qū)域地貌形態(tài)較緩,整體展現(xiàn)出“耳”狀地貌形態(tài)特征(圖1)。

圖1 川西南段地區(qū)地質(zhì)略圖及構(gòu)造綱要圖及震旦系-三疊系巖性綜合柱狀圖

整個(gè)大邑構(gòu)造為一典型造山帶前展式逆沖推覆構(gòu)造,其西部斷層為都江堰-安縣斷層,而大邑構(gòu)造自身構(gòu)成了推覆前緣最前峰受大邑隱伏斷層控制的褶皺。盡管自南向北的構(gòu)造強(qiáng)度有所差異,斷層的特征可能一些變化,但整體構(gòu)造樣式變化并不大。這種典型的前展式推覆可以從卷入構(gòu)造的地層判斷,大邑隱伏斷層卷入地層主要是侏羅系,地表白堊系變形并不強(qiáng)烈,都江堰-安縣斷層地表三疊系變形強(qiáng)烈,上盤(pán)已缺失侏羅系,說(shuō)明自西向東的遞進(jìn)變形關(guān)系,也說(shuō)明大邑隱伏斷層形成較晚。

2 成藏條件

2.1 烴源層

表1 綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧拉張槽內(nèi)下寒武筇竹寺組烴源巖特征對(duì)比表

圖2 川西坳陷南段構(gòu)造分區(qū)圖及烴源巖厚度圖及川西南下二疊統(tǒng)泥灰?guī)rTOC等值線圖

圖3 大邑地區(qū)寒武系厚度特征剖面展示圖

除筇竹寺組烴源巖外,二疊紀(jì)初的海侵覆蓋于早期準(zhǔn)平原化的基底之上,海侵初期主要堆積了一套厚度不大的濱岸-濱岸沼澤沉積,形成二疊系底部梁山組黑色泥頁(yè)巖和棲霞組一段灰黑色泥質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖組成的烴源巖。下二疊統(tǒng)薄層狀黑色泥頁(yè)巖、灰黑色灰質(zhì)泥巖,厚度分布范圍為5～40 m,TOC為0.2%～2.3%[圖2(b)],平均1.09%,為一套有機(jī)豐度含量一般的有效烴源巖,與筇竹寺組烴源巖層系相比可作為次要生烴層系。

2.2 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層

大邑地區(qū)可能存在的海相碳酸鹽巖儲(chǔ)集層主要分為三類(lèi):燈影組表生巖溶、中二疊統(tǒng)白云巖、雷口坡組微生物白云巖,除此之外峨眉山玄武巖組儲(chǔ)層是這一地區(qū)較獨(dú)特的一類(lèi)儲(chǔ)層[16]。

2.2.1 燈影組表生巖溶儲(chǔ)集層

前人對(duì)川西南地區(qū)燈影組以進(jìn)行了很多研究工作,通過(guò)對(duì)資陽(yáng)地區(qū)和威遠(yuǎn)地區(qū)燈影組儲(chǔ)層類(lèi)型、特征、成因及與儲(chǔ)層的關(guān)系進(jìn)行了研究,認(rèn)為燈影組儲(chǔ)集空間是多次巖溶經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期改造的產(chǎn)物,儲(chǔ)層發(fā)育主要受控于古巖溶作用[17-20]。四川盆地震旦系燈影組野外露頭及鉆井巖芯中普遍可見(jiàn)及儲(chǔ)層瀝青,說(shuō)明燈影組形成過(guò)較好的儲(chǔ)層并有過(guò)大規(guī)模的油氣充注[21-23]。資陽(yáng)—威遠(yuǎn)一帶以西是古巖溶作用最強(qiáng)烈的地方[24],鉆井和巖心多可見(jiàn)古巖溶作用形成的厘米級(jí)溶洞。由于大邑地區(qū)現(xiàn)今未有鉆井鉆至震旦系燈影組,故以距離較近的ZT-1井、天全龍門(mén)剖面以及寶興剖面為例。2021年完鉆的ZT-1井(圖4),完鉆深度為5 130.90 m,鉆遇燈影組4 918.55～5 130.90 m(未鉆穿),據(jù)測(cè)井資料顯示,ZT-1井燈影組儲(chǔ)層厚179 m,孔隙度1.3%～7.67%,平均孔隙度3.92%。

該區(qū)燈影組僅殘留有燈一段至燈二段中部(葡萄-花邊狀白云巖層段),野外觀察巖性主要為晶粒白云巖、藻紋層白云巖,夾少量的薄層鮞粒白云巖。硅化作用較為普遍,可見(jiàn)燧石條帶及燧石結(jié)核;受淡水作用改造強(qiáng)烈,皮殼狀、葡萄狀構(gòu)造發(fā)育,皮殼間可見(jiàn)白云石→瀝青或白云石→石英→瀝青充填,溶蝕孔洞中亦可見(jiàn)瀝青充填,推測(cè)以前曾存在過(guò)古油藏,后遭受破壞。從巖相縱向發(fā)育特征來(lái)說(shuō),下部主要為潮下沉積,夾少量混合潮坪沉積;上部主要為潮下-潮間沉積,夾有鮞粒灘。早期淡水作用改造強(qiáng)烈,形成大量葡萄狀花斑狀構(gòu)造及溶蝕孔洞,后期抬升遭受剝蝕。

2.2.2 中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)集層

四川盆地西南部中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖存在普遍的白云巖化作用[25]。通過(guò)巖石學(xué)、地球化學(xué)和流體包裹體分析,以前的觀察表明熱液流體可能參與了這些白云巖的形成。然而,熱液流體流動(dòng)的時(shí)間和地球動(dòng)力學(xué)背景仍然不受限制。區(qū)域上,兩大構(gòu)造熱事件,即中二疊世晚期被稱(chēng)為峨眉山火成巖的強(qiáng)烈火山活動(dòng)和龍門(mén)山造山帶晚三疊世以來(lái)的構(gòu)造演化[26-28],可能對(duì)這些中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖成巖蝕變的熱狀態(tài)或流體來(lái)源有貢獻(xiàn)。

川西地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層具有很大的勘探潛力,棲霞組巖性整體以生屑灰?guī)r、顆?；?guī)r夾白云巖為主,儲(chǔ)層多發(fā)育于晶粒白云巖層段,儲(chǔ)集層類(lèi)型為裂縫-孔隙型、層狀孔隙型儲(chǔ)層,儲(chǔ)集空間主要為溶蝕孔洞、晶間孔、粒間孔,受有利相帶控制,后期經(jīng)溶蝕及熱液改造,沿臺(tái)緣灘連片分布,平均孔隙度6%～10%,儲(chǔ)層內(nèi)瀝青含量豐富。在川西北地區(qū)的龍4井、龍16井、礦3井、雙探2井等13口井均發(fā)現(xiàn)有大套中二疊統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層[29]。四川盆地西南地區(qū)ZG-1井、H-1井、DS-1井、PY-1井、ZT-1井、HS-1井等,在中二疊統(tǒng)棲霞組-茅口組鉆遇厚層優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層[30]。特別是川西南地區(qū)的大興場(chǎng)構(gòu)造、平落壩構(gòu)造下部署的勘探井,在二疊系棲霞組近年來(lái)連續(xù)獲得突破,如DS-1井棲霞組厚119.5 m,棲霞組-茅口組日產(chǎn)氣12.22萬(wàn)m3;DS001-x4井棲霞組厚112 m,白云巖36 m,日產(chǎn)氣32.68萬(wàn)m3;PT-1井棲霞組厚121 m,白云巖厚 28 m,日產(chǎn)氣66.86萬(wàn)m3等(圖5)。在石渣、金口河、沙灣等露頭區(qū)均見(jiàn)有中二疊統(tǒng)大套白云巖,且斷裂發(fā)育,ZG-1井、H-1井、HS-1井等井也證實(shí)白云巖的存在,可見(jiàn)白云巖平面分布范圍較廣,出現(xiàn)頻率較高。該套白云巖在棲霞組、茅口組均有發(fā)育,一般集中在棲霞組的上部和茅口組的中上部。

2.2.3 雷口坡組微生物白云巖儲(chǔ)集層

川西地區(qū)其主力產(chǎn)層儲(chǔ)集巖位于雷四段第三亞段,雷四段第三亞段微生物白云巖的結(jié)構(gòu)以凝塊石(包括泡狀凝塊石)、藻紋層-疊層石、紋層石為主,局部夾微生物黏結(jié)組成的藻砂屑、藻核形石、泡沫綿層等結(jié)構(gòu)。從微生物白云巖現(xiàn)存孔隙度來(lái)看,紋層石白云巖儲(chǔ)層最優(yōu),藻紋層-疊層石白云巖次之,凝塊石白云巖最次(表2),凝塊石白云巖儲(chǔ)層孔隙度和滲透率較低,為低孔特低滲儲(chǔ)層。

表2 川西地區(qū)白云巖儲(chǔ)集層巖性及物性特征對(duì)比表

川西地區(qū)雷四段第三亞段微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層整體呈北東南西向條帶狀展布,微生物巖在北東-南西向連續(xù)性較好,儲(chǔ)層厚度介于17～55 m,儲(chǔ)層最厚處位于川西地區(qū)中-南段的YS-1附近。儲(chǔ)層西部尖滅點(diǎn)位于LS-1井附近,東部尖滅點(diǎn)位于CK-1井附近。微生物巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育于研究區(qū)內(nèi)潮間帶下部-潮下帶,可能順龍門(mén)山水下隆起帶平行展布。以彭州氣田為例,雷口坡組雷四段上亞段沉積微相以藻云坪為主,縱向上呈多個(gè)藻云坪→藻砂屑灘→泥云坪的米級(jí)旋回,微生物結(jié)構(gòu)較常見(jiàn)。由于微生物豐度縱向上受沉積微相的米級(jí)旋回控制,微生物結(jié)構(gòu)控制下的格架非均質(zhì)性較強(qiáng)。部分由藻砂屑組成的層段,其分選磨圓較差,藻屑形狀很不規(guī)則,但其粒內(nèi)與粒間溶孔卻較為發(fā)育。整體上,雷四段上亞段儲(chǔ)層先存孔隙發(fā)育較多,故儲(chǔ)層性能較好。

2.3 區(qū)域蓋層

川西南段深層碳酸鹽巖有效區(qū)域蓋層主要以三套層系為主,分別為須家河組底的致密砂巖或泥巖、中-下三疊統(tǒng)雷口坡組和嘉陵江組膏鹽巖以及二疊系底部的黑色泥頁(yè)巖。其中須家河組泥巖和中-下三疊統(tǒng)(嘉陵江—雷口坡組)的膏鹽巖發(fā)育廣泛且厚度較大(表3),因此縱向上蓋層條件較好。泥質(zhì)巖層系主要分布在侏羅系-白堊系紅色碎屑巖沉積建造中,厚度可達(dá)數(shù)百米至上千米。結(jié)合龍門(mén)山中—南段收集的部分鉆井地層水資料來(lái)看,其深層海相碳酸鹽巖地層保存條件自龍門(mén)山造山帶向盆地內(nèi)部逐漸變好的趨勢(shì),如位于霧中山構(gòu)造上的霧1井保存條件相對(duì)較差,雷口坡組產(chǎn)淡水(含氯 3 100～3 200 mg/L);而更靠近盆地內(nèi)的DS-1井,棲霞組產(chǎn)氣1.72萬(wàn)m3/d,茅口組產(chǎn)氣10.5萬(wàn)m3/d、產(chǎn)水5.05萬(wàn)m3/d。

表3 川西坳陷南段鉆遇三疊系雷口坡組和嘉陵江組巖性及厚度表

綜上,盡管研究區(qū)大邑所在的川西坳陷南段有斷裂發(fā)育,位置正處于三疊系雷口坡組膏鹽巖的沉積中心,上覆有巨厚的膏巖蓋層,導(dǎo)致多數(shù)斷裂消失于三疊系膏鹽層中,因此淺層的構(gòu)造變形和斷裂并未影響深層海相的縱向封蓋條件。

2.4 生儲(chǔ)蓋組合

大邑地區(qū)盡管在加里東期構(gòu)造抬升造成了較多的地層被剝蝕(如寒武系大部分地層、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系),但也間接促成了由震旦系-二疊系-三疊系等多套生儲(chǔ)蓋組合疊合發(fā)育的特征(圖6)。將該區(qū)深層海相油氣成藏主要總結(jié)為三種生儲(chǔ)蓋組合模式。

(1)筇竹寺組(烴源)→燈影組(儲(chǔ)集層)→筇竹寺組(蓋層),上生下儲(chǔ),直接接觸。這種類(lèi)型生儲(chǔ)蓋組合是四川盆地?zé)粲敖M油氣成藏的經(jīng)典模型,盡管上覆烴源巖和下伏儲(chǔ)層的關(guān)系不利于油氣充注,但受綿陽(yáng)-長(zhǎng)寧拉張槽的影響,使得在拉張槽內(nèi)部的筇竹寺組優(yōu)質(zhì)烴源與兩側(cè)燈影組儲(chǔ)層形成旁生側(cè)儲(chǔ)良好生儲(chǔ)關(guān)系,并且上覆筇竹寺組-二疊系梁山組-棲一段底部致密的泥巖/頁(yè)巖可作為蓋層,形成烴源巖層系亦可作為燈影組蓋層的獨(dú)特生儲(chǔ)蓋模式。

(2)筇竹寺組(烴源)→棲霞組+茅口組+峨眉山玄武巖(儲(chǔ)集層)→嘉陵江組(蓋層),下生上儲(chǔ),直接接觸。這種類(lèi)型生儲(chǔ)蓋組合僅見(jiàn)于川西中—南段,受該地區(qū)加里東運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的地層剝蝕影響,導(dǎo)致下伏下寒武統(tǒng)筇竹寺組和下二疊統(tǒng)梁山組直接接觸,其黑色泥頁(yè)巖組成的優(yōu)質(zhì)烴源巖,與上覆棲二段白云巖儲(chǔ)層構(gòu)成了高效的下生上儲(chǔ)模型,油氣直接向上運(yùn)移至棲二段白云巖儲(chǔ)層內(nèi)。茅口早期三級(jí)海平面的快速上升沉積的茅一段灰黑色泥巖、泥灰?guī)r組成了棲二段頂部蓋層。

(3)筇竹寺組(烴源)→雷口坡組(儲(chǔ)集層)→雷口坡組+須家河組(蓋層),下生上儲(chǔ),跨運(yùn)式運(yùn)移。該生儲(chǔ)蓋組合也僅見(jiàn)于川西,受斷裂影響,自震旦系燈影組或二疊系的氣藏沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移至雷口坡組白云巖儲(chǔ)層內(nèi),同時(shí)受雷口坡組巨厚膏鹽巖封蓋阻隔,最終形成雷口坡組次生氣藏。該生儲(chǔ)蓋組合條件比較苛刻,但川西南段可以見(jiàn)到一些相應(yīng)特征說(shuō)明該生儲(chǔ)蓋組合有可能成藏。

2.5 疏導(dǎo)體系

2.5.1 不整合輸導(dǎo)體系

研究區(qū)深層主要不整合面為燈影組頂面桐灣期不整合面、寒武系頂面加里東期不整合面、茅口組頂面東吳期不整合面、雷口坡組頂面印支期不整合面,其中燈影組頂面不整合研究最深入,最有利于全盆地大規(guī)模天然氣運(yùn)移。研究區(qū)最為特殊的是由于加里東作用在川西南地區(qū)大面積剝蝕影響,龍門(mén)山南段-中段-滎經(jīng)一帶寒武系至泥盆系地層直接剝蝕至下寒武統(tǒng),形成了該區(qū)域桐灣期不整合與加里東期不整合疊加發(fā)育的特征[31-32]。直接導(dǎo)致大面積區(qū)域二疊系地層直接覆蓋于下古生界或新元古代(震旦系)地層之上,如ZT-1井、HS-1井,均表現(xiàn)為下寒武統(tǒng)與二疊系地層不整合接觸。如圖7所示,大邑地區(qū)燈影組頂與下寒武統(tǒng)筇竹寺組不整合面表現(xiàn)為一套強(qiáng)連續(xù)反射軸特征。值得注意的是,自南東方向下寒武統(tǒng)泥巖/頁(yè)巖層系的中等連續(xù)、弱-中等振幅反射軸,向北西方向逐漸殲滅,并且呈現(xiàn)出下寒武統(tǒng)與上覆地層下二疊統(tǒng)梁上組黑色泥巖的中等連續(xù)、中等振幅反射軸合并的特征,具有明顯削截作用形成角度不整合接觸特征。說(shuō)明大邑地區(qū)在加里東期受不整合面向西剝蝕程度加劇,最終形成下伏桐灣期不整合面與加里東期不整合面重合,并對(duì)燈影組儲(chǔ)層造成了二次巖溶改造。因此,燈影組頂面疊加改造不整合面最有利于油氣的運(yùn)移,使得筇竹寺組排出的油氣直接側(cè)向運(yùn)移成藏。加之其他不整合面均已被證實(shí)為四川盆地主要油氣運(yùn)移通道,它們共同構(gòu)成了大邑地區(qū)深層海相油氣運(yùn)移的不整合輸導(dǎo)體系。

2.5.2 斷裂輸導(dǎo)體系

斷裂為前陸盆地中大-中型氣田天然氣運(yùn)移的主要輸導(dǎo)通道。晚三疊世以來(lái),龍門(mén)山南推覆構(gòu)造帶沿走向主要發(fā)育3條深大斷裂和1條隱伏斷裂,分別為耿達(dá)—隴東斷裂、鹽井—五龍斷裂、大川—雙石斷裂和山前隱伏斷裂(廣元—大邑隱伏斷裂),斷裂傾向均以北西向?yàn)橹?具有前展式構(gòu)造特征[28,33-36]。合適的斷裂輸導(dǎo)系統(tǒng),應(yīng)一方面斷至深層-超深層烴源巖和古油氣藏,起到溝源的作用;另一方面又不能斷至地表,使調(diào)整的油氣仍保留在儲(chǔ)層中,形成天然氣的跨層運(yùn)移成藏[37-38]。大邑地區(qū)的隱伏斷裂就是一條非常有利于油氣垂向運(yùn)聚的溝源斷裂。如圖7所示,該隱伏斷層為主體逆沖推覆斷層,貫通震旦系、二疊系、三疊系,但整體并未斷裂至地表。并且作為燈影組古油氣藏、二疊系古油氣藏向上覆三疊系次生油氣藏運(yùn)移的主要通道,為該地區(qū)多層系油氣成藏起到了良好的溝源作用,為天然氣跨層運(yùn)移提供了斷裂輸導(dǎo)體系。而這條斷裂帶在整個(gè)川西南段普遍發(fā)育,有可能是縱向運(yùn)移的有效運(yùn)移通道。

3 油氣成藏模式及油氣充值期次

綜上,研究區(qū)深層碳酸鹽巖成藏受構(gòu)造控制,并且要經(jīng)過(guò)古油藏→古氣藏→現(xiàn)今氣藏的演化。

3.1 成藏模式

大邑地區(qū)所處的川西坳陷中-南段是四川盆地桐灣期不整合面與加里東期不整合面疊合的區(qū)域,這大大提高了油氣沿?zé)粲敖M運(yùn)移的效率和范圍,非常有利于油氣沿不整合面大面積網(wǎng)毯式運(yùn)移,提高了油氣成藏的效率和規(guī)模。大邑構(gòu)造作為龍門(mén)山構(gòu)造自西向東的最后一個(gè)構(gòu)造單元,向盆地內(nèi)部延伸其燈影組構(gòu)造高部位具有得天獨(dú)厚的構(gòu)造圈閉優(yōu)勢(shì),促使以東燈影組更深部位的油氣可以沿?zé)粲敖M頂不整合面向大邑地區(qū)運(yùn)移,從而形成燈影組油氣藏(圖8)。斷裂為茅口組的主要輸導(dǎo)運(yùn)移要素,下寒武統(tǒng)筇竹寺組等生成的油氣一方面可以直接運(yùn)移至二疊,也可沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移至二疊系,聚集于斷裂帶附近(圖8),沿加里東期不整合面、茅口組頂不整合面?zhèn)认蜻\(yùn)移,進(jìn)入二疊系儲(chǔ)層,主要為不整合面-斷裂輸導(dǎo)模式。受滑脫層影響,中三疊統(tǒng)雷口坡組斷層發(fā)育較少,筇竹寺組生成的油氣沿切穿膏鹽巖斷裂向上運(yùn)移至雷口坡組(圖8),或沿二疊系供烴中心運(yùn)移至雷口坡組,匯聚于斷裂帶附近,沿優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層運(yùn)移至圈閉(圖7),主要為斷裂輸導(dǎo)模式。

圖8 川西南大邑地區(qū)成藏模式圖(過(guò)2802測(cè)線)

3.2 成藏過(guò)程

綜合前述的研究,對(duì)大邑地區(qū)的油氣成藏的可能過(guò)程進(jìn)行分析,確定其以寒武系烴源為主的含油氣系統(tǒng)演化形成。

(1)生氣中心(古油藏)。四川盆地結(jié)束加里東運(yùn)動(dòng)后,二疊系沉積時(shí)川西中北部烴源巖埋深達(dá)到生烴門(mén)限,開(kāi)始大量排烴形成一種縱向上疊置的古油藏 (燈影組和二疊系古油藏)。特別是在川西中段南部,下寒武統(tǒng)直接與二疊系直接接觸,有利于生成的液態(tài)烴向上運(yùn)移至二疊系中成藏,這一階段一直持續(xù)至晚三疊世沉積期,不同埋深的烴源相繼成熟,接替成藏。

(2)儲(chǔ)氣中心(古氣藏)。川西地區(qū)自須家河組巨厚地層快速沉積開(kāi)始快速下陷(圖9),造成震旦系燈影組和二疊系棲霞組-茅口組地溫迅速上升,為上述兩套地層內(nèi)的古油藏向古氣藏的轉(zhuǎn)變提供了條件,此時(shí)古油藏內(nèi)的烴類(lèi)(原油)逐漸熱裂解,形成古氣藏。這一時(shí)期古圈閉改造不大,大邑地區(qū)震旦系燈影組和二疊系棲霞組-茅口組逐漸完成由古油藏向古氣藏轉(zhuǎn)變,形成兩套儲(chǔ)氣中心。

圖9 大邑地區(qū)以下寒武統(tǒng)烴源巖為主的海相含油氣系統(tǒng)成藏過(guò)程圖

(3)保氣中心(原生氣藏、次生氣藏)。晚白堊世,隨著喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)的發(fā)生,但大邑地區(qū)震旦系局部構(gòu)造并未發(fā)生太大的變動(dòng)也使得古氣藏持續(xù)保持形成現(xiàn)今氣藏,因此,震旦系屬于原生油藏-原生氣藏。二疊系的構(gòu)造與震旦系相似,古氣藏也得以保持,但由于斷層溝通了深層震旦系,因此可能會(huì)接受部分運(yùn)移的天然氣,因此屬于原生油藏-原生+次生氣藏,以原生氣藏為主。

但在這一階段,龍門(mén)山山前的大邑隱伏斷層開(kāi)始形成。大邑隱伏斷層上斷至侏羅系-白堊系,下斷至基底,連通深部-淺部地層,為震旦系燈影組和二疊系棲霞組-茅口組內(nèi)的天然氣向上運(yùn)移提供了通道,而中三疊統(tǒng)雷口坡組獨(dú)特的構(gòu)造-巖性圈閉特征也為天然氣聚集提供了有利條件。此時(shí),下伏震旦系燈影組、二疊系棲霞組-茅口組古氣藏內(nèi)的天然氣沿?cái)鄬舆\(yùn)移,儲(chǔ)存在上部雷口坡組雷四段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層中,形成現(xiàn)今氣藏。并且,由于雷口坡組為次生調(diào)整型氣藏,也可從側(cè)面解釋了為何在研究區(qū)周邊鉆井中均未發(fā)現(xiàn)瀝青充填,而多具氣藏的情況。

4 結(jié)論

根據(jù)上述對(duì)大邑地區(qū)深層碳酸鹽巖油氣成藏的分析,研究區(qū)具有良好的成藏條件。

(1)從烴源角度方面,大邑地區(qū)發(fā)育筇竹寺組優(yōu)質(zhì)烴源巖,厚度由西向東整體呈現(xiàn)出逐漸增厚的特征,為研究區(qū)深層海相油氣成藏提供了烴源巖條件;從儲(chǔ)層發(fā)育方面,大邑深層存在燈影組、二疊系和雷口坡組三套有效的儲(chǔ)集層;從蓋層方面,有效區(qū)域蓋層主要以三套層系為主,分別為須家河組底的致密砂巖或泥巖、中-下三疊統(tǒng)雷口坡組合嘉陵江組膏鹽巖以及二疊系底部的黑色泥頁(yè)巖,因此具備非常好的原生油氣地質(zhì)條件。

(2)大邑地區(qū)深層海相油氣成藏主要包括兩種生儲(chǔ)蓋組合模式:①自燈影組(儲(chǔ)層)→筇竹寺組+梁山組(烴源+蓋層)→棲霞組(儲(chǔ)層)→茅口組(烴源+蓋層)→峨眉山玄武巖(儲(chǔ)層)→嘉陵江組(蓋層),聯(lián)合構(gòu)成了多級(jí)疊合的三明治式生儲(chǔ)蓋組合;②自筇竹寺組(間接烴源)→燈影組和二疊系古氣藏(直接烴源)+雷口坡組(儲(chǔ)集層)+雷口坡組膏巖-須家河組泥巖(蓋層)下生上儲(chǔ)頂蓋型生儲(chǔ)蓋組合。

(3)大邑地區(qū)油氣成藏可分為古油藏→古氣藏→現(xiàn)今氣藏3個(gè)過(guò)程,該地區(qū)油氣主要是沿四川盆地桐灣期不整合面與加里東期不整合面疊合的區(qū)域運(yùn)移,提高了油氣沿?zé)粲敖M運(yùn)移的效率和范圍,斷裂輸導(dǎo)體系構(gòu)建了縱向運(yùn)移,因此從側(cè)向與縱向立體輸導(dǎo)成藏提高了成藏概率。加之該帶的構(gòu)造破壞較小,有利于氣體的保存,因此大邑所處的構(gòu)造帶是未來(lái)深層勘探的有利區(qū)域。