大邑构造雷口坡组四段天然气成藏条件

2016-12-20陈迎宾王彦青曾华盛

特种油气藏 2016年3期

关键词：缝洞川西烃源

陈迎宾，胡烨，王彦青，曾华盛

(中国石化石油勘探开发研究院，江苏无锡 214126)

大邑构造雷口坡组四段天然气成藏条件

陈迎宾，胡烨，王彦青，曾华盛

(中国石化石油勘探开发研究院，江苏无锡 214126)

以区域地质研究为基础，通过三维地震解释及有机地球化学分析等技术手段，综合分析了大邑构造雷口坡组四段天然气成藏条件及其勘探潜力。研究结果表明，大邑地区二叠系及雷口坡组烃源岩发育，深大断裂及不整合面可作为油气运移的良好通道，天然气成藏具有“双源供烃”的良好气源条件。雷口坡组四段发育台缘滩沉积，基质孔渗性较好，加之后期风化淋滤及构造变形，推断发育孔隙-缝洞复合型优质储层。发育于构造轴部的1号断鼻圈闭面积大、幅度高，具备良好的封盖及保存条件。雷口坡组四段圈闭、储层形成时间早，具有“下生上储式”、“自生自储式”良好的生储盖组合，是川西雷口坡组天然气勘探的一个新的有利目标。

成藏条件；地球化学；大邑构造；雷口坡组；川西坳陷

0 引言

中三叠统雷口坡组(T2l)是四川盆地海相勘探的一个重要层系。1972 年，中坝构造上的川19井在雷口坡组三段(T2l3)获高产工业气流(25.8×104m3/d) ，由此发现了中坝雷三段碳酸盐岩气藏[1]。此后，又相继发现了磨溪、卧龙河、观音场、龙岗、元坝等雷口坡组气藏和含气构造[2-4]。2009至2010年，川西新场构造上的CK1、XSH1井在雷口坡组四段(T2l4)风化壳获得工业气流(测试无阻流量分别为86.8×104、68.0×104m3/d)，初步揭示出川西雷四段风化壳具有一定的勘探潜力。2014至2015年，川西龙门山前彭州地区金马—鸭子河构造带上的PZ1、YAS1、YANGS1井测试获得高产工业气流，实现了川西雷四段天然气勘探的重大突破。同时，部署在梓潼凹陷、成都凹陷的TS1、DS1井在雷四段均钻遇优质储层并见到良好天然气显示，证实了雷四段风化壳在川西广泛分布并发育优质储层，进一步揭示出川西雷四段风化壳的巨大勘探潜力。

1 研究区概况

大邑构造位于川西坳陷中南段，与金马—鸭子河构造、中坝构造同属龙门山前缘隐伏构造带。早期对该构造主要致力于上三叠统须家河组二段、三段裂缝性碎屑岩气藏的勘探与开发，未对雷口坡组进行深入评价和钻探。近期，通过三维地震资料解释发现大邑构造雷四段差异风化剥蚀强烈，与上覆马鞍塘组具有明显的角度不整合接触关系，且不整合面发育范围与构造高部位叠合较好，可形成规模较大的构造-古岩溶复合圈闭。结合邻区勘探成果及区域油气地质研究认为，大邑构造雷四段具有良好的天然气成藏条件和勘探潜力，是川西雷四段天然气勘探的一个新的有利目标。同时，通过该构造的研究与勘探对整体评价川西龙门山前雷四段天然气成藏富集规律也具有十分重要的意义。

2 天然气成藏条件分析

2.1 构造特征及圈闭条件

三维地震解释表明，大邑构造雷四段整体为一个南西扬起、北东倾覆，北西翼陡、南东翼缓的大型不对称鼻状构造。构造北西翼被一系列北东—北北东向逆断层分割为3个轴向北东呈斜列展布的小型向斜构造。轴部夹持于2个逆断层之间，轴线由南西向北东略呈反“S”的弧形展布。轴部南西段被一系列北东—北北东向的次生羽状断裂切割，形成一个复杂的小型断块群；北东段构造相对完整，仅在断裂上盘处发育一系列北东向羽状次生断裂。构造南东翼产状平缓，整体为一个轴向北东的向斜构造。

大邑构造雷四段构造圈闭数量众多，类型主要为断块、断鼻圈闭，其断块圈闭主要发育在轴部南西段，数量多但类型差且面积普遍较小；而其断鼻圈闭类型好且面积大。雷口坡组四段顶面圈闭面积为34.92 km2，幅度达200 m，发育2个完整的背斜高点。该圈闭整体位于大邑构造高部位，且雷四段剥蚀特征明显，不整合面发育范围与圈闭叠合较好，可形成规模较大的构造-古岩溶复合圈闭。

2.2 烃源岩发育特征及气源条件

PZ1井及中坝雷三段气藏天然气有机地球化学分析及气源对比表明，龙门山前带雷口坡组天然气为混源气，主要来源于下伏二叠系及雷口坡组本身烃源岩[5-7]。通过野外露头、邻区钻井烃源岩样品的系统测试(表1)及综合分析认为，大邑地区二叠系及雷口坡组烃源岩均十分发育，雷四段天然气成藏具有优越的烃源条件。

大邑地区中二叠统碳酸盐岩烃源岩残余有机碳质量百分比(TOC)平均为0.70%，有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型，有效烃源岩厚度达180 m。泥质烃源岩TOC在川西地区最高，平均为2.65%，有机质类型为Ⅱ1—Ⅲ型，有效烃源岩厚度在川西地区最大，约为12 m左右。上二叠统碳酸盐岩TOC与川西其他地区基本一致，平均为0.65%，有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型，有效烃源岩厚度为100 m左右。泥质烃源岩TOC在川西地区最高，均在2.50%以上，有机质类型为Ⅱ1—Ⅲ型，有效烃源岩厚度在30 m左右。近期研究表明，雷口坡组烃源岩形成于生物生产力高、水动力弱、海水循环受限、盐度较高、底部水体缺氧和沉积速率低的环境中，不仅有利于有机质的保存，同时使得烃源岩具有转化率高的特点(转化率平均为24.7%)。根据以上特点，将川西雷口坡组碳酸盐岩有效烃源岩TOC下限定为0.20%[8-9]。大邑地区雷口坡组碳酸盐岩烃源岩TOC与彭州地区相当，略低于中坝地区，平均为0.30%，有效烃源岩厚度与彭州、中坝地区相当，约为200 m左右。根据盆地模拟，对川西二叠系、雷口坡组烃源岩计算所得累计生气强度，认为大邑地区是中、上二叠统泥质烃源岩的生烃中心，生气强度分别为3×108～5×108、18×108～22×108m3/km2；大邑地区中、上二叠统碳酸盐岩烃源岩生气强度总体与彭州、中坝地区相当，分别为30×108～35×108、10×108～15×108m3/km2；雷口坡组烃源岩生气强度虽略低于彭州地区，但也可达10×108～15×108m3/km2。

表1 川西坳陷烃源岩有机碳数据

就大邑构造雷四段天然气成藏而言，兼具“自生自储”、“下生上储”2种供烃方式，有着良好的生储组合；同时，大邑构造发育的深大断裂可有效沟通二叠系烃源岩与雷四段储层；雷口坡组顶面不整合面、岩层内部流体压力、构造运动促使岩石破裂而形成的通道也为大邑构造油气纵、横向运移输导创造了良好的条件。综上可见，大邑构造雷四段天然气成藏气源条件优越，具备形成大中型气藏的物质基础和资源潜力。

2.3 储集条件

钻探研究表明，川西雷四段主要为局限-蒸发台地沉积，发育滩相孔隙型、风化壳岩溶缝洞型及孔隙-缝洞复合型3种类型储层[10-11]。滩相孔隙型储层主要发育于龙门山前台地边缘的台缘滩及坳陷内新场等地区的台内滩，分布范围及规模相对较小。而受拉丁期末的“印支早期运动”影响，川西雷口坡组整体抬升，雷四段遭受差异剥蚀，形成了古风化壳岩溶缝洞型储层。该类储层主要发育在晶粒白云岩和含颗粒晶粒白云岩中，遍布于整个川西地区，厚度大，物性、含气性好。如PZ1井雷四段岩溶缝洞型储层累计厚度为116.4 m，占地层厚度84%；孔隙度为2.0%～14.4%，平均为4.6%；空气渗透率为0.11×10-3～6.22×10-3μm2，平均为1.12×10-3μm2。XS1井雷四段岩溶缝洞型储层实测平均孔隙度为5.17%，平均空气渗透率为0.54×10-3μm2；CK1井与岩溶有关的储层油气显示段累计厚度为58.4 m，实测平均孔隙度为4.8%，平均空气渗透率为0.11×10-3μm2；其他如TS1、DS1井在雷四段也均钻遇风化壳岩溶缝洞型优质储层。根据邻区钻探及区域沉积相研究，川西龙门山前大飞水—彭洲—绵竹—江油一线以西到北川—映秀断裂之间的区域发育台缘滩及滩间亚相[12]。大邑地区的雾1井、大飞水剖面均见到台缘滩相沉积，大邑三维地震雷四段在主断裂以西也可见丘状、高频、强反射的波阻特征，推断在该区域也发育台缘滩相沉积(图1)。滩相颗粒白云岩、灰岩不仅本身发育较好的孔隙型储层，同时为后期形成溶蚀缝洞型储层提供了良好的基质条件，形成物性更加优异的孔隙-缝洞复合型储层。同时，地震剖面显示，大邑主体雷四顶面不整合较已获得发现的新场构造、金马—鸭子河构造更加明显，且高部位与两翼地层厚度差异较大，一方面表明大邑构造形成时间早，具古构造特征；另一方面推断雷四段剥蚀相对强烈，岩溶型储层更加发育。而晚期褶皱、断裂的进一步活动也可以形成构造裂缝，从而进一步改善储层物性。由此可推断，大邑构造雷四段孔隙-缝洞型储层发育，应具有良好的储集条件。

图1 川西坳陷雷口坡组四段岩相古地理

2.4 成藏要素配置关系与成藏模式

通过对川西金马—鸭子河、新场、中坝雷口坡组气藏、含气构造解剖，结合区域二叠系—中、下三叠统的沉积埋藏史、热演化史及成岩、孔隙演化过程等研究成果初步认为，川西地区雷口坡组天然气成藏经历了以下过程(图2)。

雷口坡组末期，受印支早期构造运动影响，雷口坡组整体抬升，雷四段碳酸盐岩暴露地表后，在表层形成渗流带和潜流带，原生孔隙或裂缝遭到溶蚀扩大，形成连通性较好的孔、洞、缝系统。

图2 川西坳陷雷口坡组成藏事件

晚三叠世中、晚期—早侏罗世时期，分别为二叠系、雷口坡组烃源岩生、排烃重要时期，也是有机酸、CO2大量生成及运移时期。这些酸性流体通过断裂、不整合面等运移至雷口坡组早先形成的溶孔、溶缝中，对早期的孔隙进行进一步溶蚀，随后油气充注，形成以油为主的储层，这段时期为古油藏形成的重要时期。

随着雷口坡组储层埋藏加大，温度、压力进一步升高，至中侏罗—早、中白垩世时期，早先形成的油藏热裂解转化为气，同时温度进一步升高，储层中含有的硬石膏可以与油气进行硫酸盐热化学还原作用(TSR)，产生H2S、CO2和H2O。在高温下，H2S、CO2等酸性流体以及产生的H2O(H2O也可能对储层中的卤水具有稀释作用，使卤水变得不饱和)可以进一步对储层进行溶蚀、改造。如在邻区雷口坡组储层中发现有鞍状白云石，见方解石、黄铁矿交代硬石膏结核的成岩现象，以及雷口坡组天然气中均高含H2S，是发生TSR的重要证据。二叠系、雷口坡组生成的气也在这段时期运移至储层，该时期为气藏形成的重要时期。

燕山期—喜山期构造运动在川西比较活跃。断裂、褶皱可形成大量构造裂缝，从而进一步增加了储层储集性能。同时，早先形成的气藏在构造作用下发生调整、改造。这段时期主要为气藏的调整改造期。

结合上述认识，大邑构造雷四段储层(滩相孔隙型及孔隙-溶蚀缝洞型储层)形成时间早，具备了早期、晚期存储油气的能力。整体构造及主断裂形成于雷口坡组沉积前，具古构造特征，不仅可以提供圈闭条件，优先捕获油气，断裂还可有效沟通烃源岩与储层。后期褶皱和断裂活动还可形成大量构造裂缝，进一步改善储层物性。马鞍塘组及小塘子组暗色泥岩、灰岩具有较好的封盖性。断裂虽然晚期活动强烈，但纵、侧向均具有较好的封堵性。总体来说，大邑构造雷四段生、储、盖、圈、保存等成藏要素时间、空间组合配置关系良好，具备形成天然气藏的条件[14-15]。

3 结论

(1) 根据上述成藏条件的分析，大邑构造雷四段具有良好的成藏条件。断鼻圈闭类型好、面积大且具有雷口坡组顶面岩溶缝洞发育区与构造高部位复合的有利条件，是实施钻探的首选目标。但钻探需兼顾构造高点及雷口坡组顶面剥蚀明显区域的复合部位进行部署，同时参考地震属性及波形特征，尽量使井位落于具有丘状或杂乱、低频、弱振幅反射特征(邻区钻探已证实，该类反射区储层发育且含气性好)的区域。

(2) 大邑构造位处龙门山前隐伏构造带，具有印支早期古凸起的特征。从印支早期构造运动对四川盆地油气控制作用来看，川西龙门山前可能具有与泸州—开江古隆起类似的构造背景。如果该构造获得发现，将与彭州、中坝形成一个雷口坡组油气区带，这将会进一步扩大龙门山前雷口坡组勘探领域与范围。

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