川西梓潼凹陷中下侏罗统气藏成藏条件

董 军，蔡李梅，何秀彬，李 斌，张 帆，王浩宇，谢佳彤

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都610059；2.中国石化西南油气分公司 勘探开发研究院，成都610041；3.西南石油大学 地质科学与技术学院，成都610500；4.中国地质大学 构造与油气资源教育部重点实验室，武汉430074）

梓潼凹陷位于川西拗陷北部向东与川中隆起的过渡地带，北部毗邻龙门山－米仓山构造带，东南与八角场构造相邻，西北与中坝潜伏构造相邻，总体构造面貌表现为“两隆夹一凹”的构造格局［1］。梓潼凹陷经过多年勘探，在文星－玉泉、文兴场、绵阳、丰谷、老关庙、柘坝场、魏城镇及九龙山等构造中的侏罗系均不同程度见气侵、井涌、井喷及井漏显示，并且多口井在侏罗系产层获得工业气流，表明梓潼地区中、下侏罗统也是重要的勘探评价目标。目前，针对侏罗系勘探成果相对较少［2－5］，气藏成藏条件和气藏特征多借鉴邻区的成果，梓潼凹陷带侏罗系成藏条件研究相对薄弱。本文通过对梓潼凹陷新近勘探成果的深入分析，总结带中下侏罗统气藏的成藏条件，为进一步勘探评价提供参考。

1 成藏条件分析

1.1 烃源岩条件

一直以来梓潼凹陷下侏罗统的生烃能力和对中浅层气藏的影响都是争论的焦点［6，7］，前人研究认为四川盆地中部、北部地区中下侏罗统烃源岩质量优于川西地区［8，9］。梓潼凹陷周边地区下侏罗统烃源岩具有一定显示，如MY1井有机碳含量（质量分数）平均值为0.12%～1.2%，梓潼凹陷下侏罗统暗色泥质岩有机碳的平均质量分数为0.42%，略低于川西上三叠统须家河组烃源岩有机碳含量的下限。下侏罗统有机质类型以Ⅲ型为主，少量Ⅱ型和Ⅰ型，为富含高等植物碎屑的降解产物；腐殖基质含量（质量分数）为19.39%～71.09%，平均为47.36%，为无定形组的主要成分；Ro值在0.51%～1.04%，处于成熟阶段。下侏罗统烃源岩厚度为20～100m不等，生烃强度在（0.1～2）×109m3/km2，强生烃区分布在梓潼凹陷东部思依场一带，向周围逐渐减弱，综合分析认为梓潼凹陷下侏罗统生烃能力较弱。

对于梓潼地区侏罗系气藏而言，须五段泥页岩是侏罗系白田坝组、千佛崖组、沙溪庙组、遂宁组、蓬莱镇组砂岩储层的主力烃源岩［10－12］。梓潼地区须五段烃源岩厚度为10～160m，有机碳平均质量分数为2.35%（表1），烃源岩处于高温生气阶段，生烃强度为（0.1～1）×109m3/km2，强生烃区分布在绵阳—安县以南一带，最大生烃强度为8×109m3/km2，往南部的生烃强度明显增高，中坝、新场等气田均位于强生烃区附近，证实该套烃源岩具有形成大中型气田的烃源条件。

1.2 储层条件

梓潼凹陷沙溪庙组上部及以上地层基本无油气显示或显示较弱［13］，本文仅对下沙溪庙组及以下储层段进行分析。侏罗系储层以岩屑砂岩为主，长石岩屑砂岩和岩屑石英砂岩次之（图1），其中石英（Q）一般占碎屑总量的40%～80%（面积分数），最低也不小于20%，最高可达90%以上，平均为67.8%；长石（F）含量（面积分数）普遍低于10%，局部可达10%～30%，最高可达66%，平均为7.2%；岩屑（R）含量（面积分数）主要集中在0%～50%，其中以20%～40%居多，少数样品可达50%以上，平均为25.02%（表2）。研究区介壳灰岩主要分布于自流井组，累计厚度为24～58m，纵向与黑色泥页岩呈薄互层，邻区有钻井在该层段测试仅产微气，孔渗性较差。

表1 梓潼凹陷带须家河组烃源岩参数Table 1 Parameters of the hydrocarbon source rocks of Xujiahe Formation in the Zitong depression

图1 梓潼凹陷下沙溪庙组储层孔隙特征Fig.1 Characteristics of the pores in the Xiashaximiao Formation reservoir

侏罗系砂岩储集空间以原生粒间孔和次生孔隙为主（图2），储层孔隙度普遍小于15%，渗透率普遍小于10×10－3μm2，总体属于低孔低渗储层（图3）。下沙溪庙组岩心孔隙度范围在1.07%～19.03%之间，平均为9.65%，主要集中在6%～10%范围内；渗透率最小值为1.003×10－3μm2，最大可达490.02×10－3μm2，平均为2.92×10－3μm2，但主要集中在（1～10）×10－3μm2范围内。自流井组最大孔隙度1.96%，渗透率一般为＜0.01×10－3μm2，局部地区储层微裂缝较发育（图4），储层具双重孔隙介质特征，为裂缝－孔隙型储层。

1.3 圈闭条件

图2 下沙溪庙组储层扫描电镜特征Fig.2 Characteristics of scanning electron microscopy in the Xiashaximiao Formation reservoir

晚侏罗世沉积前，川西地区下侏罗统顶面构造西高东低，最高处在龙门山前缘鸭子河地区，最低处位于成都－金堂地区；绵竹－德阳地区为一大型的鼻状构造隆起带，走向为北东－南西向。到早白垩世沉积前，梓潼－剑阁地区新的负向构造单元产生［14］。从构造演化史来看，梓潼地区的绵竹－绵阳、老关庙、柘坝场和九龙山构造带始终处于隆起区，因此，该区发育构造圈闭。从地震剖面和构造图上看，本区构造平缓（图5），主要表现为凹陷斜坡背景，局部有些低幅度正向构造，也发育一些次一级向斜，其构造幅度都相对较低，约为20～30m。勘探实践表明［15－17］，该区存在多种圈闭类型，以构造－岩性圈闭为主，发育地层、岩性圈闭等非常规圈闭。

表2 侏罗系砂岩骨架颗粒构成状况Table 2 Calculation table of the framework grains in the Jurassic sandstone

图3 梓潼凹陷侏罗系储层物性特征Fig.3 Distribution diagram of porosity and permeability of the Jurassic reservoir in research area

图4 自流井组微裂缝特征Fig.4 Characteristics of the microcracks in Ziliujing Formation

构造－岩性圈闭是本区主要的圈闭类型，属于低幅、微构造圈闭背景下岩性复合，走向NE向，在玉泉、文星场、黎雅庙、柘坝场、思依场地区发育，圈闭面积不大，在20～45km2之间，闭合幅度为30～70m，高点埋深为3.2～3.9km，圈闭条件较为可靠。

本区须五段厚度由凹陷内的梓潼向山前的安县—绵竹地区变薄，沿龙门山走向在绵阳－江油－剑阁地区存在一条NE-SW向的尖灭线（图6），靠近山前须五上超尖灭，在山前和剑阁以北地区须四地层也被剥蚀。因此，在不整合面附近侏罗系底界附近易形成地层圈闭气藏、不整合面相关气藏。

本区构造、沉积演化比较特殊，存在3个相变边界，即莲花口组/蓬莱镇组相变，位于梓潼凹陷西斜坡；白田坝组/自流井组相变带，位于凹陷的东南斜坡；局部可能存在千佛崖组与凉高山组的相变，往川中方向特征也较为明显。3条相变边界与油气富集密切相关，侧向岩性封堵亦可形成岩性圈闭。珍珠冲组为砂、泥互层或下砂（砾）上泥及侏罗系底部不整合面的存在可形成地层超覆圈闭，再配合区域上广泛存在的构造圈闭，具备良好的圈闭条件（图6）。九龙山地区珍珠冲组气藏勘探开发表明，珍珠冲组具有单井产量高、生产稳定的特征，新钻的MY1井在自流井组钻遇气层和含气层。

图5 梓潼凹陷中坝－老关庙构造解释剖面图Fig.5 Profile of tectonic interpretation of Zhongba-Laoguanmiao in the Zitong depression

图6 过梓潼凹陷北东向剖面油气运聚示意图Fig.6 Hydrocarbon migration and accumulation diagram of N-E section in the Zitong depression

1.4 保存条件

梓潼凹陷侏罗系储层之上发育多套区域泥岩盖层和直接盖层，封盖层厚度大，排驱压力高，保存条件良好。其中，遂宁组是沙溪庙组气藏的区域性封闭盖层，厚度约200～300m，分布稳定、质纯、塑性强；白垩系灌口组中上部泥岩厚度一般大于200m，含石膏、钙芒硝层，可作为侏罗系蓬莱镇组次生气藏的区域性盖层［18］。由研究区侏罗系泥岩封盖参数分析，泥岩封闭性能为Ⅰ－Ⅱ级，可塑性强，突破压力大（一般超过12MPa），中值半径小（＜4nm），以微孔隙结构为主，可作为有效的区域盖层［19］。目前钻井揭示，侏罗系下部千佛崖组和沙溪庙组地层水为CaCl2型，显示区内保存条件利于天然气成藏。

2 成藏时期

区域研究表明：川西拗陷带须家河组烃源岩自晚三叠世开始排烃，在燕山中晚期生、排烃作用达到高峰，与之适配的隆起带和背斜构造是最有利的富集部位［20－22］。

从梓潼凹陷带须家河组烃源岩地层热演化过程可以看出（图7），须家河组烃源岩第一期生烃发生在白垩纪早中期，烃源层埋深＞4km，对应古地温为90～130℃，有机质成熟度达到0.5%～1.1%，由生烃门限生烃高峰期的湿气阶段。产物以煤系烃源生成的大量干燥系数较低的湿气为主，混有部分凝析油气等液态烃类，荧光薄片上对应原生孔隙、裂缝内边缘以及粒间泥质吸附的暗黄色、土黄色荧光，该期为湿气成藏期。在晚白垩世末期至古新世初期，须家河组烃源岩埋深接近5.5km，古地温达到150～170℃，有机质成熟度达到1.5%～1.7%，进入腐殖型有机质的生气高峰期，并以生成干气为主。须五段大量生成的干气注入下侏罗统储层（图7）。对绵竹地区沙溪庙组烃类包裹体测温结果表明（图8），主峰在110～120℃，对应主成藏期为中白垩世。

图7 梓潼凹陷MY1井热演化史图Fig.7 Thermal evolution history of Well MY1in the Zitong depression

燕山中晚期，深层须五段进入油气生成高峰期，成为川西拗陷梓潼凹陷侏罗系成藏的关键时期，天然气可能在侏罗系有利储层中聚集［23，24］。喜马拉雅期，在构造应力作用下，造成天然气再分配与调整，并有利于侏罗系储层天然气富集。

图8 梓潼凹陷沙溪庙组烃类包裹体均一温度分布图Fig.8 Distribution of the hydrocarbon inclusion homogenization temperatures in the Zitong depression

3 成藏模式分析

通过对梓潼凹陷已发现的中坝气藏、九龙山气藏成藏条件以及研究区部分重点探井剖析，梓潼凹陷构造作用形变较弱，断裂不发育，但生、储、盖匹配较好［25］。侏罗系的天然气主要来源于须五段，储层为纵向距离较短的白田坝组、下沙溪庙组高孔渗砂岩，便于天然气横向短距离运移，有利于天然气运聚成藏。盖层为下沙溪庙组和上沙溪庙组之间的泥页岩（图9）。运移通道主要是孔隙和裂缝。由于气藏储层非均质性强，导致天然气充满度不高，有时候表现为气水同产。

这类侏罗系气藏的成藏往往具有异常高压特征，地层异常高压对梓潼地区侏罗系成藏有重要影响［26］。

图9 川西梓潼凹陷侏罗系气藏成藏模式图Fig.9 Accumulation model of the Jurassic gas reservoir in the Zitong depression

对于梓潼凹陷带侏罗系远源气藏而言，上三叠统气源较为充足，保存条件除盆地周边和“通天”断层附近较差外，其余一般均较好。如发育于燕山期古隆起背景下的中坝构造，在局部断裂发育区完钻的中33井，在侏罗系千佛崖组获气12.9×103m3/d即是例证。因此，侏罗系气藏的成藏主要受储层和圈闭的控制。目前，研究区的MY1井在自流井组（东岳庙段）录井显示较好，潼深1井在沙溪庙组录井、测井解释含油气性较好，证实该区中、下侏罗统潜在的勘探前景，其中低幅凹中隆起区为侏罗系有利勘探区。

4 结论

a.梓潼凹陷下侏罗统暗色泥质岩有机质的质量分数接近0.92%，有机质类型以Ⅲ型为主，为富含高等植物碎屑的降解产物，Ro值在0.51%～1.04%，处于成熟阶段。下侏罗统烃源岩厚度为20～100m，生烃强度为（0.1～2）×109m3/km2，整体显示生烃能力较弱。须五段泥页岩层是该区侏罗系气藏的主力气源层。

b.侏罗系储层以岩屑砂岩为主，砂岩储集空间以原生粒间孔和次生孔隙为主，储层孔隙度普遍小于15%，渗透率普遍小于10×10－3μm2，总体属于低孔低渗储层。其中自流井组平均孔隙度为1.96%，渗透率＜0.01×10－3μm2，为裂缝-孔隙型储层。

c.梓潼凹陷带中、下侏罗统存在多种圈闭类型，以构造－岩性圈闭为主，其特点为低幅、微构造圈闭背景下岩性复合，走向NE向，圈闭面积不大，圈闭较为可靠。本区须五段厚度由凹陷内向山前安县—绵竹地区变薄，存在一条NE－SW向的尖灭线，沿龙门山走向分布在绵阳－江油－剑阁地区，易形成地层圈闭气藏、不整合面相关气藏。

d.梓潼凹陷侏罗系普遍发育3条相变边界，与油气富集密切相关，侧向岩性封堵亦可形成岩性圈闭。

e.梓潼地区中下侏罗统气藏成藏的主要控制因素为：储渗条件较好的储层（包括裂缝相对较发育的地区），规模较大、形成较早的古隆起背景上的圈闭。低幅凹中隆起区是勘探突破的重点目标。

［1］薛良清，张光亚.中国中西部前陆盆地油气地质与勘探［M］.北京：地质出版社，2005.Xue L Q，Zhang G Y.Petroleum Geology and Exploration of Foreland Basins in Central and Western China［M］.Beijing：Geological Publishing House，2005.（In Chinese）

［2］杨晓萍，邹才能，陶士振.四川盆地上三叠统－侏罗系含油气系统特征及油气富集规律［J］.中国石油勘探，2005（2）：15－22.Yang X P，Zou C N，Tao S Z.Characteristics of Upper Triassic-Jurassic oil and gas system in Sichuan Basin and oil and gas abundance law［J］.China Petroleum Exploration，2005（2）：15－22.（In Chinese）

［3］李跃纲.梓潼凹陷西斜坡含油气评价研究［R］.江油：中国石油西南油气田分公司川西北气矿，2001.Li Y G.Evaluation of Oil and Gas Containing of West Slope Zitong Depression［R］.Jiangyou：Southwest Oil and Gas Field Branch Northwest Sichuan Gas Field，CNPC，2001.（In Chinese）

［4］李跃纲，廖仕孟，杨跃明，等.川西地区侏罗系浅层气勘探配套技术研究［J］.西南石油学院学报，2002，24（6）：11－16.Li Y G，Liao S M，Yang Y M，etal.Study on the integrated techniques applied in the exploration of Ju-rassic shallow gases in Western Sichuan［J］.Journal of Southwest Petroleum Institute，2002，24（6）：11－16.（In Chinese）

［5］张开洪，韩耀文，戴鸿呜.川西北盆地上三叠统异常高压气藏的形成条件［J］.天然气工业，1990，10（4）：16－21.Zhang K H，Han Y W，Dai H M.Conditions forming gas reservoirs with abnormally high pressure in Upper Triassic at Zitong region in northwest Sichuan［J］.Natural Gas Industry，1990，10（4）：16－21.（In Chinese）

［6］刘华，刘大成，李书舜.川西坳陷侏罗系红层天然气成因类型与上三叠统油气同源性探讨［J］.天然气勘探与开发，2002，25（3）：28－35.Liu H，Liu D C，Li S S.Jurassic red beds genetic types of natural gas and Upper Triassic hydrocarbon homology in Western Sichuan Depression［J］.Natural Gas Exploration and Development，2002，25（3）：28－35.

［7］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）：11－17.Ye J.Evaluation on hydrocarbon source rocks in Jurassic System of Chuanxi depression［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2001，8（3）：11－17.（In Chinese）

［8］杜敏，陈盛吉，万茂霞，等.四川盆地侏罗系源岩分布及地化特征研究［J］.天然气勘探与开发，2005，28（2）：15－20.Du M，Chen S J，Wan M X，etal.Study on distribution and geochemical features of Jurassic source rocks in Sichuan Basin［J］.Natural Gas Exploration and Development，2005，28（2）：15－20.（In Chinese）

［9］曹烈，徐殿桂，黄川.川西坳陷上三叠统－侏罗系烃源岩生烃史研究［J］.天然气工业，2005，25（12）：22－26.Cao L，Xu D G，Huang C.Research on the hydrocarbon generation history of the source rocks in Upper Triassic series and Jurassic series in West Sichuan Depression［J］.Natural Gas Industry，2005，25（12）：22－26.（In Chinese）

［10］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.Shen Z M，Liu T，Lv Z X，etal.A comparison study on the gas source of Jurassic natural gas in the Western Sichuan Depression［J］.Geological Journal of China Universities，2008，14（4）：577－582.（In Chinese）

［11］蔡开平，廖仕孟.川西地区侏罗系气藏气源研究［J］.天然气工业，2000，21（1）：36－42.Cai K P，Liao S M.Research on gas source of Jurassic gas reservoir in western Sichuan［J］.Natural Gas Industry，2000，21（1）：36－42.（In Chinese）

［12］尹长河，王廷栋，郑丽辉.平罗坝气田成藏时期的确定［J］.天然气地球科学，1999，10（3/4）：70－76.Yin C H，Wang T D，Zheng L H.Determination of accumulation period of Pingluoba gas fields［J］.Natural Gas Geoscience，1999，10（3/4）：70－76.（In Chinese）

［13］张娜，孟万斌，刘家铎，等.四川梓潼下侏罗统珍珠冲组储层特征分析［J］.云南地质，2009，28（3）：338－344.Zhang N，Meng W B，Liu J D，etal.An analysis of the reservoir characteristics analysis of J1Zhengzhuchong Formation in Zitong，Sichuan［J］.Yunnan Geology，2009，28（3）：338－344.（In Chinese）

［14］郑冰.川西坳陷二叠系－上三叠统油气资源量计算［R］.无锡：中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，2008.Zheng B.An Calculation of Oil and Gas Resources Permian-Triassic in West Sichuan Depression［R］.Wuxi： Wuxi Institute of Petroleum Geology，SINOPEC Research Institute of Petroleum Exploration and Development，2008.（In Chinese）

［15］王鹏，李瑞，刘叶.川西坳陷陆相天然气勘探新思考［J］.石油实验地质，2012，34（4）：406－412.Wang P，Li R，Liu Y.New thoughts of continental gas exploration in western Sichuan depression［J］.Petroleum Geology ＆ Experiment，2012，34（4）：406－412.（In Chinese）

［16］曹伟.川西侏罗系致密砂岩气藏裂缝特征［J］.石油实验地质，1999，21（1）：12－18.Cao W.Unloading fracture－an important type of fractures in the Jurassic tight sandstone，western Sichuan Basin［J］.Experimental Petroleum Geology，1999，21（1）：12－18.（In Chinese）

［17］郭正吾.四川盆地西部浅层致密砂岩天然气勘探模式［J］.天然气工业，1997，17（3）：5－13.Guo Z W.Natural gas exploration mode of shallow tight sand in the west part of Sichuan Basin［J］.Natural Gas Industry，1997，17（3）：5－13.（In Chinese）

［18］吴世祥，江泽成，张林.川西侏罗系成藏主控因素及分类［J］.天然气工业，2001，21（4）：20－25.Wu S X，Jiang Z C，Zhang L.Gas pool types and dominating pool formation factors of Jurassic System in western Sichuan Basin［J］.Natural Gas Industry，1997，17（3）：5－13.（In Chinese）

［19］王世谦，罗启后，邓鸿斌，等.四川盆地西部侏罗系天然气成藏特征［J］.天然气工业，2001，21（2）：1－9.Wang S Q，Luo Q H，Deng H B，etal.Characteristics of forming Jurassic gas reservoir in the west part of Sichuan Basin［J］.Natural Gas Industry，2001，21（2）：1－9.（In Chinese）

［20］李书兵，叶军，陈昭国.川西坳陷碎屑岩大中型气田形成条件［J］.成都理工大学学报：自然科学版，2005，32（1）：41－45.Li S B，Ye J，Chen Z G.Formation conditions of middle to large clastic gas fields in West Sichuan Basin，China［J］，Journal of Chengdu University of Technology（Science ＆Technology Edition），2005，32（1）：41－45.（In Chinese）

［21］杨克明.川西坳陷油气资源现状及勘探潜力［J］.石油与天然气地质，2003，24（4）：322－328.Yang K M.Status of oil and gas resources and exploration potential in western Sichuan depression［J］.Oil ＆ Gas Geology，2003，24（4）：322－328.（In Chinese）

［22］邓莉.川西坳陷沙溪庙组气藏成藏主控因素探讨［J］.断块油气田，2003，10（5）：26－30.Deng L.A probe of the major control factors of gas reservoir formation of Shaximiao Formation in Chuanxi depression［J］.Fault Block Oil ＆ Gas Field，2003，10（5）：26－30.（In Chinese）

［23］杨跃明，段勇，何鲤，等.川西地区天然气勘探新思路［J］.天然气工业，2009，29（6）：4－8.Yang Y M，Duan Y，He L，etal.New ideas of gas exploration in western Sichuan Basin［J］.Natural Gas Industry，2009，29（6）：4－8.（In Chinese）

［24］符晓，邓少云.川西新场气田中、浅层气藏特征及立体勘探开发的技术思路［J］.天然气工业，1997，17（3）：14－19.Fu X，Deng S Y.Middle and shallow gas reservoir characteristics of Xinchang gas field in west Sichuan and stereoexploration and stereodevelopment technical thinking［J］.Natural Gas Industry，1997，17（3）：14－19.（In Chinese）

［25］张闻林，陈义才，高熙，等.川西北部地区侏罗系气藏成藏特征——与川西南部侏罗系气藏比较［J］.天然气工业，2007，27（10）：15－21.Zhang W L，Chen Y C，Gao X，etal.Reservoiring characteristics of Jurassic gas reservoir in northern part of West Sichuan Basin：Correlation with Jurassic gas pools in southern part［J］.Natural Gas Industry，2007，27（10）：15－21.（In Chinese）

［26］蔡开平，杨跃明，王应蓉，等.川西地区侏罗系气藏类型与勘探［J］.天然气工业，2001，21（2）：9－14.Cai K P，Yang Y M，Wang Y R，etal.Types of Jurassic gas reservoir in West Sichuan and their prospects［J］.Natural Gas Industry，2001，21（2）：9－14.（In Chinese）