浅谈四川盆地油气勘探的几点历史经验

2020-03-30郭虹兵徐宏远

山东化工 2020年4期

罗强,郭虹兵,徐宏远

(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)

截至2018年底，四川盆地共发现大型天然气田(探明储量>300×108m3)25个，其中包括4个页岩气田，占全国大气田总数的35%[1]，探明储量超千亿立方米的超大型气田9个[2]。海相气藏主力产气层位有震旦系灯影组、寒武系龙王庙组、石炭系黄龙组、二叠系、中-下三叠统等，陆相气藏主力产气层位有上三叠统须家河组，侏罗系沙溪庙组、蓬莱镇组等，而只在下侏罗统大安寨段等少数几个层位产油。半个多世纪以来，四川盆地油气勘探保持着明显的增速，尤其是2000年之后，相继发现了普光、广安、元坝、安岳等多个超千亿立方米气田(图1)。本文回顾了四川盆地部分重要油气田的勘探发现历程，选取了半个世纪以来油气勘探思路的几个重大转变，提出几点笔者在研究过程中的几点思考，拟在为盆地未来的勘探方向提出有价值的建议。

图1 四川盆地大-中型气田勘探历程

1 盆地沉积构造演化

近年来，随着构造控油论的逐步完善和发展，在研究四川盆地含油气性时，弄清盆地在地质历史时期的沉积构造演化显得尤为重要。

四川盆地是一个多旋回盆地，其地质历史时期的多期原型盆地在纵向上依次叠置，形成了现今的叠合盆地[3]。这种垂向叠置的高效性得益于上扬子地台的刚性稳定基底，地台块体周缘的板块拼贴碰撞和拉张裂解活动虽在克拉通周缘留下了规律性的断裂构造体系和沉积充填特征，但未从实质上改变板内的沉积盆地特征，从前寒武系结晶基底上沉积了从震旦系到白垩系乃至新生代的巨厚盖层。因此，刘树根等(2018)称之为周缘活动主控下的叠合盆地[4]。

上扬子区基底于晋宁期成核，晚元古代澄江运动形成最终的结晶基底。原始的结晶基底隆凹相间，其上沉积了第一套沉积物陡山沱组和灯影组。灯影组二段沉积末期和灯四段沉积末期分别发生了桐湾运动Ⅰ幕和Ⅱ幕，使得灯三段、灯四段和下寒武统的沉积均具有填平补齐的特征。往后的地质历史时期里，在现今的四川盆地范围及其周缘地带都处于上扬子地台沉积区，依次经历了加里东和海西两大沉积构造旋回，以及印支运动Ⅰ幕活动。印支期的第Ⅱ幕构造活动造成的直接结果是四川盆地整体由碳酸盐岩台地沉积转为了陆相湖盆-河流相沉积[5]。野外地质调查及盆地地震资料解释，揭示出四川叠合盆地纵向上发育至少6套重要的区域性不整合面[6]，而寒武系与震旦系灯影组之间的不整合面就构成了川中下组合油气运移的重要通道。

2 盆地海相油气勘探

四川盆地海相油气田主要分布于川东和川南(图2)，主力产层以川东石炭系和川南二叠系为主，而近年来川中和川东北的勘探成果显示，以裂陷槽有利沉积相带和古隆起的垂向叠合部位也蕴藏了巨大的油气资源，如川中安岳气田和川东北元坝气田等。

在背斜构造找油气勘探理论的指导背景下，1959年发现的卧龙河气田作为典型代表，是我国最早发现的大型天然气田，多套产层总探明储量为410.38×108m3[7]。令人意外的是，四川盆地元古界海相油气勘探获得重大突破较早，1964年发现了威远气田，此举填补了我们对前寒武系古老储层含油气性的认识空白。但威远气田的发现也具有很大的偶然性，1956年5月开钻威基井，目的层实为二叠系灰岩，1964年加钻至井深2859.39m，发现储层最古老的气藏-威远震旦系灯影组气藏。所以说，威远气田的成功发现并不是在当时现有的勘探理论指导下完成的，但这种有目的层而不唯目的层的灵活勘探处置方式[8]，在后续的勘探实践中也得到了非常好的印证。如：川东北渡口河构造部署的渡1井，是在以石炭系为目的层的钻探过程中兼探发现下三叠统飞仙关组鲕粒滩气藏的，由此实现了川东北飞仙关组气藏储量和石炭系气藏储量的新老接替，纵向上拓宽了油气藏采出层位，横向上为与之毗邻构造的油气勘探提供了借鉴。如：渡口河构造发现飞仙关组鲕粒滩相气藏后，发现其邻近的罗家寨构造的地震剖面在飞仙关组内部也具有和渡口河构造飞仙关组鲕滩储层相似的地震异常特征。1999年年末罗家2井和罗家1井先后开钻，对飞仙关祖射孔测试获工业性气流，发现了罗家寨气田[7]。

贯穿盆地南北的桐湾期拉张槽在早寒武世沉积了下古生界最重要的烃源岩，为川中灯影组和龙王庙组等气藏直接供烃。川西地区早寒武世为优质烃源岩有利产区的深水陆棚相，烃源岩厚度大，品质佳，应为上覆多套储层供烃供气。川西北矿山梁和天井山背斜核部一带出露的下古生界地层中，有残余沥青产出，揭示出下古生界碳酸盐岩中曾有过早期的石油聚集，并在后来的演化中遭受了严重的调整破化，但这也至少证明早期的下古生界深层碳酸盐岩油藏具备为浅层圈闭直接供气(裂解气)的条件。然而，目前川西勘探证实，其侏罗系和上三叠统须家河组等主力产层的气源主要来自须家河组的多套煤系地层；而下二叠统(旧称阳新统)和中下三叠统等主力产层的气源则可能来自二叠系内部的烃源岩[9]，缺少下寒武统烃源岩作为气源的发现。所以，今后川西油气勘探重点要更加准确地落实好地腹复杂构造带的构造样式，圈闭位置和准确地刻画深浅源储系统间的输导体系特征。那么，川西古生界深层勘探新突破指日可待。

图2 四川盆地油气田分布图(部分资料据文献[10-11]修改)

3 盆地陆相油气勘探

四川盆地相气田主要分布于川西和川中(图2)，主力产层为上三叠统须家河组和侏罗系地层，如广安气田和新场气田等。此外，仅在川中分布有几个储量为千万吨级别的油田，产油层主要为下侏罗统大安寨段，如公山庙油田。

因晚三叠世川西龙门山的崛起，上扬子板块西缘发生地质历史上最重要的构造转换，四川盆地由海相沉积逐渐过渡为陆相沉积[5]。按照一般的勘探经验，四川盆地油气勘探也应该是先浅层后深层的，可为什么上世纪五六十年代在川内进行的两次石油大会战-“川中会战”和“开气找油”都以失败告终，陆相浅层勘探迟迟不能打开局面，直到上世纪接近尾声才在川西发现诸如中坝(1973年)和新场(1985年)这样的中-大型气田？究其根本，是当时勘探理论无法满足复杂的盆地油气地质条件，对油气储层类型，圈闭条件，运移通道等油气成藏重要载体的认识不够全面。四川盆地两大石油会战期间所钻探井确实发现了不少油气显示，但当时还没有裂缝-孔隙型气藏的概念，也就无法解释和解决探井测试产量高、产量下降快的问题，因而导致了会战失利[12]。

长期以来，四川盆地因其广泛分布的陆相红层而备受油气勘探者的诟病，原因是以侏罗系为代表的陆相氧化红层被认为难以具备形成油气生成和保存条件。据研究，四川盆地陆相地层中发育5套烃源岩，分别为上三叠统须家河组一段、二段、三段、五段和下侏罗统，具备形成有效烃源的条件。厚度分布特征上须家河组烃源岩与下侏罗统烃源岩具有大致相反的趋势，即须家河组烃源岩在盆地内西厚东薄，下侏罗统烃源岩在盆地内西薄东厚[13]。但由于川东高陡区褶皱变形强烈，高部位的侏罗系地层遭受了严重的剥蚀，因而四川盆地浅层陆相找油气的重点目标自然落在了川中和川西。中坝气田位于川西龙门山山前断褶带，中二叠统雷口坡组和上三叠统须家河组构成中坝气田的两大气藏。中坝气田气藏不同于川西凹陷其他气田的最大特点是其埋深较浅，中坝气田须家河组气藏平均埋深3000m左右，而川西中段的新场气田须家河组气藏最大埋深已超过5000m。埋藏深度相对较浅而储层本身相对致密的前提下，气藏更容易得到有效保存。致密化储层给勘探带来困难的同时，也会对生产开发形成一定挑战。

据统计，以上三叠统须家河组和中上侏罗统为主的陆相碎屑岩地层，天然气探明储量约占全盆地总探明储量的30%[14]，并且随着近年来川中广安、合川等大型气田的发现，四川盆地浅层陆相碎屑岩油气藏的勘探成果还会有巨大的突破。