川西坳陷中段沙溪庙组天然气成藏条件分析

王帅成,王多义,2,陈 敏,刘登丽,陈 伟,程 留

(1.成都理工大学能源学院,四川成都 610059; 2.成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都 610059; 3.中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083)

川西坳陷中段沙溪庙组天然气成藏条件分析

王帅成1,王多义1,2,陈 敏3,刘登丽1,陈 伟1,程 留1

(1.成都理工大学能源学院,四川成都 610059; 2.成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都 610059; 3.中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083)

探讨川西坳陷中段沙溪庙组天然气成藏地质条件,为油气勘探提供理论依据。从油气的烃源条件、储集条件、保存条件及成藏组合方面入手,结合构造史以及岩心、地震及钻井等资料进行分析,结果表明川西坳陷中段处于生烃坳陷中心地带,烃源岩丰富,具备生烃能力。晚三叠世中、晚期发育冲积扇—河流沉积相带,储集条件良好,后期构造运动使断层裂缝系统较发育,有利于储集条件改善和油气富集。其上有压力封存箱和巨厚的砂泥岩互层,保存条件良好。川西坳陷中段新场—盐亭地区近EW向古隆起及龙门山前缘扩展变形带中的鸭子河—石板滩地区是油气勘探的有利地带。

川西坳陷;沙溪庙组;成藏条件;天然气

自上世纪70年代,中坝气田(下沙溪庙组)的发现,逐渐拉开了川西油气勘探的序幕。至目前为止,发现数个大、中型气田(中坝、合兴场、孝泉—新场、丰谷、平落坝等气田)。川西天然气藏浅、中、深层都有[1],据统计仅聚源地区川聚608井、大邑6井、金马2井、川鸭609井、金深1井及金佛1井等6口井总共在侏罗系发现86层厚710 m油气显示,而沙溪庙组就有52层厚488 m油气显示,占整个侏罗系油气显示的三分之二。由此表明,川西中段地区侏罗系的重点勘探方向应在沙溪庙组。

川西侏罗系气藏埋藏浅、投资少、见效快,一直是国内各大石油公司和石油地质学家们关注的焦点。许多专家[2-6]分别从侏罗系气藏的沉积环境、气源对比、烃源岩评价、应力分布规律和构造关系、气藏类型和资源量预测等方面做了研究,但缺乏对川西坳陷中段地区沙溪庙组天然气成藏条件研究。

鉴于此,本文在前人研究的基础上分别从烃源条件、储集条件、保存条件和成藏组合方面对川西坳陷中段地区沙溪庙组气藏进行了成藏地质条件探讨并对该区有利勘探区块提出了一些粗浅的认识。希望本文对该区油气勘探部署有一定的参考价值。

1 区域地质背景

自中、新生代以来在印支运动、燕山运动和喜马拉雅山运动的相伴之下川西坳陷孕育而生,发育巨厚的上三叠统和侏罗系(厚约2 000 m)陆相碎屑岩系,蕴藏着丰富的天然气资源。川西坳陷中段是指龙门山中段前缘以东,丰谷、中江以西,北至安县—永兴,南至大邑—双流一线的大片范围,面积约为10 000 km2。全区由西北向东南划分了多个构造带,依次为龙门山褶皱带、龙门山前缘推覆带、安县—鸭子河—大邑断褶带、绵竹—绵阳低褶带、孝泉—丰谷构造带、成都凹陷带及合兴场—龙宝梁断褶带(图1)[7]。

图1 川西坳陷中段构造分区(据马立元等[7],略改)Fig.1 Structure distribution in mid-section of Western Sichuan Depression

川西坳陷从中侏罗世中期→中侏罗世晚期→晚侏罗世,沉积环境由以前的湖泊相→河流相为主,局部湖泊相。中段地区发育冲积扇—河流沉积相带,沉积亚相岩石组合以粉砂岩、砂岩、泥岩为主。在沙溪庙组沉积时期发育时令湖、间歇湖和常年湖,其岩石组合以泥质岩,夹砂岩、粉砂岩为主,常年湖还发育介壳灰岩。常年湖和间歇湖沉积的泥岩因含丰富的有机质,可以成为中侏罗统烃源岩[2]。

2 成藏地质条件

2.1 烃源条件

川西坳陷中段烃源岩丰富,主要来自上三叠统须家河组以及侏罗系底自流井组暗色泥岩,具有很强的生气能力(总计2 175 780×108m3,图2)。据统计,川西坳陷中段须家河组天然气资源量为5 431.2×108m3[7],而侏罗系暗色泥岩生气量为0.34×1012～0.39×1012m3,可作为侏罗系气藏的辅助源岩。

图2 构造区带生气量Fig.2 Gas yielding in structural zone

2.1.1 有机质丰度

川西中段上三叠统须家河组烃源岩主要为马鞍塘组、小塘子组、须三段和须五段。据唐立章等的研究,马鞍塘组的有机碳含量为0.86%～2.95%,平均为1.49%,而小塘子组、须三段和须五段一般为2%～3.5%,有机质丰度较高。侏罗系红层中所夹的暗色泥岩厚47.5～114 m,有机碳含量0.16%～0.7%,平均为0.43%[8]。

2.1.2 有机质类型

川西坳陷中段上三叠统烃源岩中,马鞍塘组和小塘子组的有机质类型以Ⅱ型为主,须三段和须五段烃源岩的有机质类型总体以Ⅲ型为主[7]。据王亮国等研究,侏罗系暗色泥岩有机质类型以Ⅲ型为主,少量Ⅰ型和Ⅱ型,显微组分的主体是无定型的腐殖体和镜质组,生气潜力中等以上。

2.1.3 有机质演化程度

对川西坳陷中段上三叠统泥岩、页岩样品分析,其干酪根镜质体反射率(Ro)平均值为1.632%(表1)。因此,总体来看,川西坳陷中段上三叠统烃源岩大多处于成熟—高成熟演化阶段。而侏罗系暗色泥岩有机质演化程度适中,Ro值0.51%～1.04%,说明侏罗系暗色泥岩也具有一定生烃规模。

表1 川西坳陷中段烃源岩镜质体反射率统计(据唐立章等)Tab.1 Statistic vitrinite reflectance of source rocks in mid-band of Western Sichuan Depression

2.2 储集条件

川西坳陷中段整个沙溪庙—遂宁期均处于三角洲平原、三角洲前缘沉积相带内,可能发育砂体有水下分流河道、河口坝及远砂坝。该区沙溪庙组为一套粉砂质泥岩为主,局部见透镜状长石岩屑砂岩,可作为储层。如大邑6井在3 195～3 465 m之间钻遇不等厚气层5层,累计厚度19 m,其岩石学特征为浅绿灰色细粒长石岩屑砂岩就是最好的例证。

构造裂缝发育程度可以作为评价沙溪庙致密储层好坏因素之一。据川鸭609井、189井沙溪庙组岩心裂缝观察统计,主要发育有斜交缝、水平缝、网状缝3类裂缝。川鸭69井在1 992～1 996 m井段孔隙度高达17%,渗透率高达30×10-3μm2,推测为裂缝改善所致[8]。川西浅层勘探开发实践表明,具备工业开采价值的成功探井往往与裂缝发育程度密切相关,而深部致密储层的规模富集更是离不开小断层或者裂缝。

2.3 保存条件

研究表明川西坳陷中段沙溪庙组成藏封盖条件良好(图3),其封盖机理主要有:岩性封盖、压力封盖和断裂封堵。

(1)岩性封盖。白垩系、上侏罗统蓬莱镇组和遂宁组以泥岩为主,岩性稳定,分布广泛,地层巨厚,与下伏沙溪庙组整合接触,可作沙溪庙组气藏的盖层。上白垩统灌口组局部见膏盐—膏质层,单层厚度大多在1.5 m以上,累厚一般为10～24 m,最厚可达34 m以上,埋深150～250 m[6],是沙溪庙组、蓬莱镇组乃至下白垩统夹关组的良好盖层。川西坳陷中段蓬莱镇组和遂宁组埋深较厚,均以泥岩为主,其厚均大于200 m,分布面积较广。综合评价沙溪庙组上覆的遂宁组、蓬莱镇组和白垩系属优质盖层。

图3 川西坳陷中段J2s气藏生、储、盖概况Fig.3 Chart of production,reservoir and preservation of J2s gas field in mid-band of Western Sichuan Depression

(2)压力封盖。川西坳陷中段碎屑岩层普遍具有超压特点。仅就油气保存条件而言,箱内高压区是很好的区域盖层。据前人研究[9-12]:川西坳陷侏罗系—上三叠统均为低孔低渗性超压储层,更容易形成超压气藏,而且有多个压力封存箱。例如,沙溪庙组封存箱顶界有遂宁组区域性泥质岩为封盖层。研究区属于中超压区(压力系数在1.5～2.0),大部分地区压力系数都在1.5以上,存在很好的压力封盖条件。

(3)断裂封堵。位于龙门山前缘扩展变形带[13]以内的中段研究区,以短轴背斜为主(鸭子河、金马、聚源),其含气构造带定型于喜马拉雅晚期,受控于关口和彭县断裂(图4)。据统计[8],川鸭609井位于金马鼻状构造上,在2 367～2 394.5 m井段水样分析,其矿化度为49 414 mg/ L,水型为CaCl2,证实为地层水,说明该区域的断层未与地表连通,保存条件较好。

图4 川西坳陷中段构造剖面图(据德阳分院资料,略改)Fig.4 Structure profile in mid-band of Western Sichuan Depression

2.4 成藏组合

根据川西坳陷中段上三叠统须家河组及侏罗系底烃源岩的分布、储层储集物性、封盖机制及疏导条件等因素,可将沙溪庙组气藏的成藏组合概括为“下生上储”型组合(图5)。因其烃源岩来源不同可分为近源气藏组合和远源气藏组合。

图5 川西坳陷中段沙溪庙组成藏组合模式Fig.5 The model of reservoir forming of Shaximiao Formation in mid-band of Western Sichuan Depression

“近源气藏”型,系自流井组(生)—沙溪庙组(储)—遂宁组、蓬莱镇组、白垩系(盖)。烃源岩来自侏罗系底部分暗色泥岩,而生成的气在该地层形成异常高压,气体在压力的迫使下通过微裂缝不断的向上扩散、渗透,在上升的过程中遇到沙溪庙组储层物性较好的砂体,滞留成藏。

“远源气藏”型,系须一段、须三段、须五段(生)—沙溪庙组(储)—白垩系(盖)。烃源岩主要来自上三叠统须家河组,而生成的气体如何穿过多层致密的不渗透层到达沙溪庙组呢?仅扩散渗透作用是不太可能的。王金琪(1997)、谢泽华(2000)等认为是烟囱效应作用的结果[14-15],刘树根等(2005)则认为是爆发式成藏的结果[16]。无论哪种效应气体都是通过在燕山期和喜马拉雅期构造旋回运动中形成的断裂和裂缝,在高压的驱动下向上运移,成藏于沙溪庙组物性较好的砂体中。

3 有利区预测

油气勘探经验表明,毗邻生烃凹陷隆起的区域、斜坡是形成油气聚集的指向带。除了一般性成藏条件外,大型油气田成藏的关键要素之一是烃类生成高峰期与大型隆起带形成时期上的匹配。川西坳陷中段也不例外,其燕山期大型古隆起与油气运移高峰期相匹配是形成该区大型气田必要因素之一。新场气田就是最好的佐证。

川西坳陷中段新场—盐亭近EW向古隆起是油气聚集的有利地带。该古隆起形成于燕山中晚期,受喜马拉雅构造运动影响较小,构造变形较弱,油气保存条件较好,且紧邻生烃凹陷,成藏组合较佳。

龙门山前缘扩展变形带(鸭子河—石板滩)位于川西坳陷中段陡坡位置,是油气聚集的指向地带,也是油气勘探的有利地带。该变形带NE走向,受控于龙门山构造,自西向东构造变形强度减弱,油气保存条件趋好。都江堰—彭州一带是晚三叠世生烃中心,且发育冲积扇—河流沉积相带,纵横向砂体比较发育,断层裂缝发育,利于储集条件改善和油气富集,是油气勘探的有利区域。

4 结论

川西坳陷中段沙溪庙组天然气成藏地质条件优越,蕴藏着丰富的油气资源。其烃源岩丰富,有机质演化程度较高,具备一定的生烃能力,储集条件良好,断层裂缝系统较发育,利于储集条件改善和油气富集。其上有压力封存箱和巨厚的砂泥岩互层,保存条件好。综合分析有利勘探区2个:①新场—盐亭近EW向古隆起油气有利勘探区;②龙门山前缘鸭子河—石板滩扩展变形带油气有利勘探区。

[1]曹俊兴,刘树根,何晓燕,等.从汶川地震分析龙门山与四川盆地的动力耦合机制及其对川西深层油气运移聚散的影响[J].成都理工大学学报(自然科学版),2009,36(6):605-616.

[2]王亮国,余福林,邓康龄,等.川西坳陷侏罗系沉积环境[J].油气地质与采收率,2001,8(6):13-16.

[3]沈忠民,刘涛,吕正祥,等.川西坳陷侏罗系天然气气源对比研究[J].高校地质学报,2008,14(4):577-582.

[4]叶军.川西坳陷侏罗系烃源岩评价[J].油气地质与采收率, 2001,8(3):1-14.

[5]李毓,李楠,王洪辉,等.川西坳陷侏罗系应力场分布规律与构造特征关系研究[J].断块油气田,2005,12(5):5-6.

[6]蔡开平,杨跃明,王应荣,等.川西地区侏罗系气藏类型与勘探[J].天然气工业,2001,21(2):9-12.

[7]马立元,周总瑛.川西坳陷中段上三叠统须家河组天然气资源潜力分析[J].天然气地球科学,2009,20(5):730-737.

[8]杨克明,徐进.川西坳陷致密碎屑岩领域[C]//天然气成藏理论与勘探开发方法技术.北京:地质出版社,2004:131-137.

[9]赵玲军,张金川,蒲军,等.川西坳陷高压异常与深盆气藏[J].西北油气勘探,2005,17(3):1-5.

[10]何志国,王信,黎从军,等.川西坳陷碎屑岩超压储层与油气关系研究[J].天然气勘探与开发,2001,24(4):6-15.

[11]汪时成,张金川,贾庆素.川西坳陷异常高压形成机理与天然气分布关系研究[J].天然气工业,2004,24(3):5-8.

[12]陈缕祖,曾怒蓉.封存箱与上三叠统天然气成藏模式[J].天然气工业,1994,14(5):24-27.

[13]李智武,刘树根,林杰,等.川西坳陷构造格局及其成因机制[J].成都理工大学学报(自然科学学报),2009,36(6):645-652.

[14]王金琪.油气活动的烟囱作用[J].石油实验地质,1997,19 (3):193-200.

[15]谢泽华.天然气成藏模式与勘探方法以川西天然气藏为例[J].石油与天然气地质,2000,21(2):144-147.

[16]刘树根,李国蓉,李巨初,等.川西前陆盆地流体的跨层流动和天然气爆发式成藏[J].地质学报,2005,79(5):690-699.

Natural gas reservoir-formation condition of Shaximiao Formation in mid-band of Western Sichuan Depression

Wang Shuaicheng1,Wang Duoyi1,2,Chen Min3,Liu Dengli1,Chen Wei1,Cheng Liu1
(1.College of Energy Resources,Chengdu University of Technology,Chengdu610059;2.Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu610059;3.School of the Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing100083)

Natural gas reservoir-formation condition of Shaximiao Formation in mid-band of Western Sichuan Depression was discussed in order to provide evidence to explore oil and gas.Source rocks,reservoir,preservation,and play were analyzed combining with structure history,rock core data,seismic data and drill data,the result indicated that the mid-band of Western Sichuan Depression was located in the center of hydrocarbon producing zone and source rocks developed widely here.In the mid-late of late-Triassic, alluvial fan and fluvial deposition developed and fault breaks developed in the late of late-Triassic which was good for gas accumulation.Preservation is good because pressing boxes and thick sand shale imbedded upon reservoirs.Palaeohigh of EW direction in Xinchang-Yanting area in mid-band of Western Sichuan Depression and Yazi River-Shibantan area in spread deformable zone in front of Longmen Mountain are good belts for oil and natural gas exploration.

s:Western Sichuan Depression;Shaximiao Formation;reservoir forming condition;natural gas

book=9,ebook=111

TE122.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.042

1008-2336(2010)03-0042-06

2010-03-31;改回日期:2010-04-26

王帅成,1985年生,男,矿产普查与勘探专业在读硕士研究生,研究方向为石油与天然气勘探方法及技术应用。E-mail: wangsc19851008@163.com。