川中安岳气田灯影组气藏构造演化特征及控藏机制

张 旋, 陈 康, 马 波, 冉 崎, 陈 骁, 邹定永, 吕文正, 赵春妮

(中国石油西南油气田分公司 勘探开发研究院，成都 610051)

1 地质背景

高石梯-磨溪潜伏构造位于四川盆地乐山-龙女寺古隆起东端，东邻合川气田，西南与威远气田相望(图1)。高石梯-磨溪区块震旦系气藏勘探始于20世纪70年代[1-5]，1975年首钻女基井，1976年2月钻穿震旦系完钻，钻井过程中见多层气侵、井漏显示，随后对震旦系灯影组第四段(简称“灯四段”)5 206～5 248 m深度进行射孔酸化，测试获工业性气流1.85×104m3/d，发现了该区震旦系气藏。1993年完钻安平1井灯四段射孔酸化测试获气0.25×104m3/d，1999年完钻的高科1井中测获气0.7×104m3/d。2011年7月，部署位于高石梯构造的高石1井勘探获得重大发现，灯二段测试获得102.15×104m3/d的高产工业气流，实现了四川盆地乐山-龙女寺古隆起高石梯构造天然气勘探的重大突破，打开了元古界储层新的勘探领域，揭示了广阔的资源前景。

安岳气田位于四川盆地川中古隆平缓构造区的威远至龙女寺构造群，东至广安构造，西邻威远构造，南与川东南中隆高陡构造区相接[5]，属川中古隆平缓构造区向川东南高陡构造区的过渡地带，构造总的趋势为走向北东东，由西南向北东倾伏的褶皱单斜。在此单斜背景下，由西向东主要分布有岳源乡高点、龙女寺、合川等构造。

安岳气田灯影组分为4段，灯三段为黑色泥页岩，其余3段均以白云岩为主。气田共计2套独立气藏，分布在灯二段和灯四段。灯二段为一套台地相碳酸盐岩建造，藻凝块白云岩及藻砂屑白云岩发育，与其下部以泥粉晶云岩为主的灯一段整合接触，与上部泥页岩、砂质白云岩构成的灯三段为假整合接触。灯四段是一套碳酸盐台地建造，与其下灯三段混积台地沉积呈整合接触，与上覆泥岩为主的麦地坪组、筇竹寺组不整合接触。灯四段储层均发育在白云岩中，储集岩主要以丘滩复合体的藻凝块云岩、藻叠层云岩、藻纹层云岩、砂屑云岩为主。其中丘、滩相的藻凝块白云岩、藻砂屑白云岩中溶蚀孔隙、溶洞和裂缝发育，是优质的油气储集岩。

2 构造演化特征

根据平衡剖面原则，对过研究区的一条盆地格架剖面进行构造演化恢复(图2)，可以看出：①灯三段沉积前，桐湾Ⅰ幕川中整体抬升，灯二顶被剥蚀，受早期拉张活动影响，研究区西部形成了大型的裂谷。②寒武系沉积前，桐湾Ⅱ幕川中整体抬升，灯影组顶被剥蚀，受早期断层活动影响，研究区西部裂谷继承性发育。③下奥陶统沉积前，川中整体相对稳定，研究区处于高部位。④下二叠统沉积前，加里东运动晚期川中剧烈抬升，川中处于高部位，研究区志留系和奥陶系遭受严重夷平剥蚀，二叠系直接与寒武系形成不整合接触。⑤须家河组沉积前，印支运动早期挤压运动，川西南抬升，研究区影响较小。⑥侏罗系沉积前，印支运动晚期挤压运动，川西南继续抬升，研究区影响较小。⑦受喜马拉雅运动挤压作用，威远地区抬升为高点，研究区西南略有抬升，位于油气上倾的斜坡之上，油气上倾方向为威远地区。

图1 四川盆地构造分区及研究区位置图Fig.1 Map showing structural division of Sichuan Basin and location of the study area一级深断裂：F1.安宁河断裂; F2.龙门山断裂; F3.城口断裂。二级基底断裂：F4.彭灌断裂; F5.熊坡断裂; F6.龙泉山断裂; F7.华蓥山断裂; F8.齐岳山断裂; F9.万源断裂; F10.峨眉-瓦山断裂; F11.汉源断裂; F12.普雄河断裂; F13.垭都-马山断裂

从盆地格架构造演化来看，川中安岳气田灯影组气藏经历了多重构造运动，其中桐湾运动对气藏形成具有主要的控制作用。研究区西部裂谷形成于灯三段沉积之前，受到桐湾期Ⅰ幕的暴露剥蚀和断裂活动的共同影响形成早期裂谷，桐湾Ⅱ幕构造运动导致裂谷继承性发育，但川中安岳气田始终处于裂谷东侧的构造高部位，有利于油气的聚集。印支运动时期，四川盆地处于挤压状态，川中台地较稳定抬升，成藏条件未受到破坏；喜马拉雅运动时期，威远地区剧烈抬升，高石梯-磨溪处于油气运移的上倾方向，灯影组上覆寒武系泥岩盖层对安岳气田形成岩性封堵，防止油气向威远方向运移，安岳气田仍处于有利的油气聚集区。整体来说，在构造演化过程中，安岳气田均为不同构造时期的油气聚集有利区[6-10]。

通过三维可视化技术对研究区震旦系目的层精细解释，并利用相干技术对安岳气田西部裂谷形态精细刻画，从平面上来看(图3)，西部的裂谷与安岳气田之间存在一定落差的陡坎，在灯二末期与灯四末期表现出明显的2期陡坎，且2期陡坎在平面展布上存在差异，局部区域有交叉。从纵向上来看(图4)，工区北段早晚2期陡坎分割较远，晚期陡坎位于早期陡坎东侧；到中段位置，晚期陡坎位于早期陡坎的西部，灯影组顶界到灯二顶界的厚度增加主要是由于灯三段在此处有填平补齐的作用；在南段早晚2期陡坎变缓，纵向相叠合。从剖面上识别陡坎带主要依据剥蚀现象，以及沉积的上超现象。

图2 过老龙坝-高石梯-大巴山构造演化剖面Fig.2 Structural evolution profile across Laolongba-Gaoshiti-Dabashan

图3 高石梯-磨溪地区灯影组2期陡坎相干属性切片Fig.3 Two stage coherent property slices for the Dengying Formation in Gaoshiti-Moxi area

图4 高石梯-磨溪地区灯影组2期陡坎纵向展布图Fig.4 Vertical layout for the steep zone of Dengying Formation in Gaoshiti-Moxi area

图5 灯四上亚段无阻流量与离灯四段陡坎的距离关系Fig.5 The relationship between unrestricted flow and distance away from “steep zone” of the Member 4 of the Dengying Formation

勘探开发钻井证实，灯四末期陡坎展布与灯四段气藏产能具有很好的正相关性(图5)，表现为到陡坎距离越近，产能越高。紧邻陡坎的区域，即安岳气田灯影组台缘带范围，为高产区域，是目前安岳气田勘探开发主要的部署区域。而灯二末期陡坎展布与灯四段气藏产能相关性较低，说明灯二末期陡坎展布对灯四段影响较小，主要原因是灯三段泥岩对灯二末期陡坎带进行了填平补齐沉积。

3 主动拉张裂谷形成机制

通过对MX47井资料以及井震结合的分析，表明此处灯三段沉积厚度有增大的趋势，证实灯二段末期已经存在早期裂谷，灯三段进行填平补齐沉积。而GS17井钻探成功，则证实了灯四末期的晚期凹槽的形成。2期裂谷形成时间不同，具有两幕性，空间展布具有一定的继承性。研究区灯影组经历了桐湾期的2次抬升作用，整体上处于拉张的环境，而这种拉张环境会导致裂谷形成。通过文献调研表明，拉张作用分为2种：①大陆岩石圈主动拉张，地幔上涌导致地壳抬升，地壳浅层向两侧相反方向分散，使地壳脆弱部分张裂、断陷而成为裂谷带，例如东非大裂谷。②大陆岩石圈被动拉张，是区域构造运动。灯二期裂谷与灯四期裂谷的形成都是以主动拉张为主的机制。原因一是灯二期并没有区域拉张的相关文献记录；原因二是主动拉张的动力就是桐湾运动的抬升运动，具有合理性。

具体来看(图6)，灯二沉积末期，桐湾Ⅰ幕抬升剥蚀，然后经历主动拉张下陷，形成灯二末期的主动拉张裂谷。灯三段泥岩对灯二早期裂谷进行填平补齐沉积，因此在灯二期裂谷内的MX47井的灯三段泥岩沉积厚度远远大于裂谷外的沉积厚度；灯四段沉积末期，桐湾Ⅱ幕抬升剥蚀，经历主动拉张与早寒武世被动拉张下陷，形成晚期拉张裂谷，然后寒武系填平补齐沉积，寒武系泥岩沉积厚度在裂谷内达到最大。因此，研究区灯二末期与灯四末期均形成了裂谷，2期裂谷形成时期不同，空间上具有独立性。其形成机制均为“先抬升剥蚀，然后拉张下陷”的主动拉张机制，且具有两幕性，这种机制的诱因是桐湾Ⅰ幕与桐湾Ⅱ幕运动的抬升作用。抬升是导致研究区处于主动拉张的构造环境的动力。

图6 主动拉张裂谷形成机制示意图Fig.6 The schematic diagram illustrating the tensile rupture rift mechanism

4 构造演化对储层的控制作用

图7所示，灯四段围岩早期岩溶阶段主要为桐湾Ⅱ幕运动的抬升引起德阳-安岳一带形成隆起，然后经历暴露剥蚀夷平作用[11-15]。在德阳-安岳一带隆起部位最高，剥蚀最为严重，导致灯四段、灯三段以及部分灯二段被剥蚀，为剥蚀中心。与德阳-安岳一带相比较，高石梯-磨溪地区剥蚀程度相对较弱，靠近剥蚀中心的台缘带的岩溶程度较高，向东岩溶逐渐减弱。早期岩溶导致德阳-安岳一带剥蚀最为严重，灯四段碳酸盐岩储层被剥蚀。

由于桐湾运动的主动拉张以及早寒武世的被动拉张，导致研究区发生拉张下陷过程，引起古地貌形态上发生巨大变化，由灯影组沉积末期的东高西低，变为寒武系沉积前的东低西高地貌，岩溶中心明显迁移。

图7 高石梯-磨溪储层地质模型Fig.7 Geologic model of the Gaoshiti-Moxi reservoir

从剖面上可以清晰地看到寒武系在台缘带西侧存在大量上超点，说明寒武系在台缘带西侧沉积时，台缘带东侧持续暴露在水面之上，继续接受暴露风化岩溶。此时位于台缘带的高石梯-磨溪地区的岩溶受到当时古地貌的控制。

综上所述，构造演化导致研究区储层的岩溶经历了2个阶段，抬升剥蚀阶段和拉张下陷后寒武系沉积前的暴露风化剥蚀。在2个岩溶阶段中，岩溶中心从早期的西部迁移至晚期的东南部，岩溶古地貌由于构造运动发生了巨大变化。台缘带在横向上均位于2期岩溶斜坡的叠合古地貌区域，其纵向上又处于2期岩溶的水平潜流带叠合区带。因此研究区构造演化导致台缘带形成，并使其成为岩溶程度最高的区域，是储层岩溶发育的有利区带，为气藏提供了良好的存储空间。

地质地震综合研究结果表明(图8)，岩溶导致地震相处于杂乱反射、丘状或空白反射，向东侧台内区域岩溶减弱，地震相表现为连续波峰反射。目前研究区勘探开发工作也主要围绕台缘带附近进行，并取得了很好的效果。

5 构造演化对气藏古构造的控制作用

为了研究震旦系顶界构造演化史，可以假定在各构造运动末期，地表基本被夷平至海平面，因此可以利用各构造时期的不整合面至震旦系顶界的地层厚度来对震旦系顶界的古构造演化史进行分析，即地层厚度越大者，代表当时震旦系顶界埋深越大，为古构造低洼地带；地层厚度越小，代表震旦系顶界埋藏越浅，为古构造较高部位[16]。

从震旦系顶界各时期的古构造图(图9)可以看出：①加里东早期，磨溪-龙女寺长轴隆起初现，同时高石梯-磨溪地区存在一条近南北走向的台缘带。②加里东晚期，磨溪-龙女寺古隆起已经定型，台缘带依然存在，磨溪-龙女寺古隆起为油气聚集有利构造区，且台缘带西侧寒武系烃源岩形成了气藏西边界的岩性封堵。③至印支运动时期，由于研究区南部泸州古隆起的抬升，北部相对沉降，磨溪-龙女寺古隆起构造轴线南移[16]，同时在高石梯地区也形成了古隆起，此时在高石梯和磨溪地区存在2个独立的有利构造高部位，台缘带依然在气藏西边界形成岩性封堵。④印支晚幕运动和燕山早期运动，主要表现为盆地西部和北部相对沉降[16]，构造高点南移，高石梯地区隆起规模增大。⑤喜马拉雅运动时期，高点继续向南迁移，高石梯地区为整个研究区最有利的构造区域，而磨溪-龙女寺古隆起幅度减小。喜马拉雅运动后，研究区构造稳定至今。

图8 灯四段地震振幅特征图Fig.8 Characteristics of seismic amplitude of the Member 4 of Dengying Formation图中红、黄色代表振幅能量较弱的区域，反映杂乱、丘状或空白地震反射特征，即台缘带地震相；绿色、蓝色代表振幅能量较强的区域，反映连续强波峰反射特征，即台内地震相

图9 高石梯-磨溪地区各期古构造及现今构造图Fig.9 Paleo-tectonics and current tectonics of the Gaoshiti-Moxi area at various stages

结合油气演化史对油气的运移、调整以及聚集成藏进行更为深入的研究。从各期古构造图的对比分析，可以看出磨溪-龙女寺地区为继承性长轴古隆起[16]，同时发育一条近南北走向的台缘带，高石梯地区古隆起随着构造演化逐渐规模变大，构造隆起最高。古油藏形成于中奥陶世-中三叠世，之后印支运动对研究区进行油气调整，调整后液态烃向高石梯古隆起和磨溪-龙女寺长轴古隆起构造高部位聚集。古油藏继续原油裂解生气，至喜马拉雅运动，高石梯古隆起继续抬升，将高石梯地区调整为研究区最高构造部位，此时高石梯地区为古气藏聚集最有利区，且高石梯气藏规模增大，磨溪气藏规模减小。总之，在气藏形成过程中，构造演化控制了高石梯古隆起以及磨溪-龙女寺长轴古隆起2处有利古构造，并始终保持着继承性发展，而台缘带则在西边界形成了岩性封堵，两者共同控制着有利的成藏聚集条件，且最后高石梯地区较磨溪地区古构造更高，为最有利油气聚集中心。因此高石梯地区灯影组气藏产能较磨溪地区更高。

6 构造演化控藏机制与震旦系勘探方向

桐湾运动导致灯二段末期早期主动拉张裂谷与灯四段末期晚期主动拉张裂谷独立形成，具有两幕性，是安岳气田灯影组气藏形成的诱因。成藏机制还必须满足3个关键因素：①在2起主动裂谷形成过程中，灯二段储层与灯四段储层分别受到了早晚2期岩溶，且靠近裂谷的台缘带为岩溶程度最高区域，为储层发育有利区，与裂谷展布存在很好的相关性。②台缘带靠近寒武系烃源中心，烃源供给充足，2期桐湾运动不整合面分别成为灯二段气藏与灯四段气藏最佳的运移通道。③研究区形成了高石梯古隆起和磨溪-龙女寺古隆起2处有利古构造，并始终继承性发展，为油气聚集中心；且裂谷烃源岩在西边界形成了岩性封堵，保存条件良好。川中安岳气田构造演化导致储层发育、烃源供给充足和保存条件良好等有利气藏形成因素，最终在灯二段与灯四段形成2个独立的大气藏。构造演化对安岳气田灯二段与灯四段气藏控藏机制相似，但由于两者纵横向空间展布不同，导致灯四段气藏规模大于灯二段气藏。主要原因是：平面上看，由于灯二段裂谷与灯四段裂谷独立形成，空间上不一致，因此岩溶有利的台缘带展布范围不同，灯四段岩溶有利区展布更广；纵向上，灯影组的2套气藏独立形成，灯四段气藏类型为岩性构造气藏，而灯二段气藏为构造圈闭气藏，因为研究区灯二段气藏下部普遍含水，且水层顶界高于灯二段顶界构造最低圈闭线的海拔高度。

从控藏机制上分析，对于灯二段气藏与灯四段气藏靠近裂谷的台缘带均为目前勘探开发主要区域。灯二段气藏扩展勘探，以寻找主体以外的其他构造圈闭为勘探方向。灯四段气藏扩展勘探具有2个主要方向，首先可以沿裂谷向南北进行台缘带有利区的扩展勘探，其次是向东侧的台内地区进行扩展。

7 结 论

a.川中安岳气田灯影组经历了多重构造运动，其中桐湾运动对气藏形成具有主要的控制作用。桐湾Ⅰ幕与桐湾Ⅱ幕构造运动形成了2期贯穿南北的大型主动拉张裂谷，2期裂谷形成时期不同，空间上独立。

b.主动拉张裂谷形成机制为“先抬升剥蚀，然后拉张下陷”，且具有两幕性。这种机制的诱因是桐湾Ⅰ幕与桐湾Ⅱ幕运动的抬升运动的主动拉张作用。

c.研究区主动拉张裂谷两幕性，形成了灯二段与灯四段2套储层，每套储层的岩溶又分为抬升剥蚀和拉张下陷后暴露风化剥蚀2个阶段。在2个不同岩溶阶段中，岩溶中心从早期的西部迁移至晚期的东南部，岩溶古地貌由于构造运动发生了巨大变化，靠近裂谷的台缘带为储层发育的有利区，且钻井证实台缘带为高产区带。

d.在气藏形成过程中，构造演化控制了高石梯古隆起和磨溪-龙女寺长轴古隆起2处有利古构造，并始终保持着继承性发展，而裂谷内的烃源岩则在西边界形成了岩性封堵，两者共同控制着有利的成藏聚集条件。高石梯地区较磨溪地区古构造更高，为最有利油气聚集中心，因此高石梯地区灯影组气藏产能较磨溪地区更高。