四川盆地德阳—武胜拉张槽西段构造—沉积特征及勘探领域

2020-04-27罗开平曹清古彭金宁李龙龙曾华盛

石油实验地质 2020年2期

罗开平，曹清古，彭金宁，李龙龙，曾华盛，张宏

(1.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 214126；2.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

德阳—武胜(前人称之为盐亭—蓬溪或者盐亭—潼南)和广元—开江—梁平海槽是在二叠纪Pangaea大陆裂解、处于东特提斯洋的华南板块因外围南秦岭洋打开、松潘—甘孜边缘海扩张和金沙江—哀牢山洋盆的拉张背景下[1-6]，在上扬子地块西北缘于晚古生代中晚期—早中生代形成的2个拉张槽(图1)[7-10]，两者均大致呈北西—南东约45°走向、西部宽往盆内逐渐变窄的平面形态特征，但两者的规模、形成时期存在差别[9,11]。20世纪90年代后期以来，随着川东北地区礁滩相油气藏勘探的进展，借助高精度三维地震及钻井资料，实现了对广元—开江—梁平拉张槽结构和地层层序的精细刻画，其“槽生缘储(聚)”的源—储配置/成藏模式，成就了普光、元坝、龙岗等一批大中型气田，呈现了一个超大型油气聚集带[12-13]。相比而言，德阳—武胜拉张槽认识程度和油气发现均不及开江—梁平拉张槽。近年来中国石油在德阳—武胜拉张槽东段川中合川—磨溪地区取得了长兴组礁滩相勘探的突破，使得勘探家对于该构造带整体油气前景充满期待。作者基于前人的认识和勘探成果，结合川西地区地球物理及地表地质资料，从德阳—武胜拉张槽(西段)的结构及沉积充填特征等方面，探讨了有利勘探领域及方向。

图1 四川盆地及邻区晚二叠世长兴期构造—沉积格局[7]Fig.1 Structural-sedimentary pattern of Late Permian Changxing period in Sichuan Basin and adjacent area

1 德阳—武胜拉张槽构造特征

德阳—武胜拉张槽早期被认为是一个北西向的台凹或者台内盆地[11]。从普光气田发现以后，罗志立等[4]基于对开江—梁平海槽的认识，结合其形成的构造背景分析，预测在川西绵竹—中江地区还存在一个与开江—梁平相似的构造沉积单元。之后中国石油在川中地区发现蓬溪—武胜台洼，并向西北延伸与绵竹—中江海槽相连，罗志立等将之统称为绵竹—蓬溪—武胜拗拉槽[4-5,11]。近几年随着地球物理资料对四川盆地深部地质结构的清晰揭示，刘树根等[9]对于早古生代和晚古生代几个大型沉降单元开展了系统的研究，提出了“拉张槽”的概念，并表述为“克拉通内的凹陷，它是岩石圈拉张演化序列中形成的第一个构造单元”。拉张槽在地质和地球物理上显示非常少的地壳拉张的证据，鲜见到明显的张性断裂，但发生了长时间的凹陷型沉降作用[9]。开江—梁平和德阳—武胜拉张槽属于地壳弱伸展作用下构造沉积分异形成的拉张槽。

四川盆地上二叠统长兴组，由于沉积环境不同，浅水台地相区沉积速率大于深水相区，导致深水相区的地层厚度较邻区台地相区明显减薄，拉张槽中央与其两侧边缘地层厚度差异更加明显，使得拉张槽在横剖面上表现出明显的槽状结构特征[14]。磨溪1井—女基井—广3井连井对比剖面揭示了长兴组厚度的横向变化(图2)。在潼南地区，处于拉张槽中央的潼4井长兴组厚约77 m，比位于台缘带的磨溪、王家地区长兴组(厚120 m)薄约50 m；同样处于深水相带的华西1井长兴组厚约120 m，比其两侧台缘带的涞1井(长兴组厚190 m)、广3井(长兴组厚220 m)要薄将近100 m。长兴组厚度平面分布图清晰反映了德阳—武胜拉张槽的范围(图3)。

在川西地区，将过永胜1井、关基井、元坝1井的地震剖面沿龙潭组底拉平，龙潭组+长兴组地层厚度清楚地揭示了德阳—武胜拉张槽的“槽状结构特征”，将之与广元—开江—梁平拉张槽对比，两者在规模和结构上有明显的差别(图4a)。广元—开江—梁平拉张槽深度及边缘坡度均较德阳—武胜拉张槽大。同时，根据地震剖面上二叠系地层厚度的变化(图4b)，揭示了2个拉张槽形成时间的差异：广元—开江—梁平拉张槽从茅口组沉积晚期开始发育，长兴期为其鼎盛时期，而德阳—武胜拉张槽主要形成于长兴期。

图2 四川盆地磨溪1井—女基井—广3井长兴组连井对比剖面剖面位置见图3A-A′剖面。Fig.2 Cross section of Changxing Formation through wells Moxi 1, Nüji and Guang 3, Sichuan Basin

图3 四川盆地上二叠统长兴组地层厚度示意Fig.3 Strata thickness of Upper Permian Changxing Formation, Sichuan Basin

图4 四川盆地德阳—武胜拉张槽和开江—梁平拉张槽结构对比剖面剖面位置见图3。Fig.4 Structural profile of Deyang-Wusheng and Kaijiang-Liangping intracratonic sags, Sichuan Basin

2 德阳—武胜拉张槽长兴组沉积特征

晚二叠世长兴组沉积期，四川盆地总体表现为由西南向北东的区域性缓坡，依次发育陆相滨岸沼泽、海陆交互相混积台地、海相碳酸盐岩开阔台地、台地边缘、斜坡及深水陆棚，西南部的康滇古陆是盆地的主要物源区[14]。周围洋盆扩张所形成的弱拉张导致的构造沉积分异，在四川盆地及邻区自西往东形成了德阳—武胜、广元—开江—梁平和城口—鄂西3个近北西向的拉张槽。在前人研究成果的基础上，结合钻井、地表剖面单井沉积相和地震相分析，编制了四川盆地及邻区长兴组沉积时期岩相古地理图(图5)。德阳—武胜拉张槽在平面上表现出明显的沉积相的分异，台缘带和拉张槽内部具有不同的沉积充填特征。

在德阳—武胜拉张槽，关基井和广探2井代表了拉张槽内长兴组的沉积充填特征。关基井长兴组岩性为深灰色含泥质泥晶灰岩、含生屑泥晶灰岩夹燧石和泥质条带，生物稀少且个体较小，以骨针、钙球为主，其余为小型有孔虫、介形虫、腕足类等，零星可见柯兰尼虫，且生物多硅化；广探2井长兴组三段含有大量骨针，镜下见到生屑定向排列、生屑漂浮于泥、沥青中，硅质交代生屑等。两者均反映了较深水沉积环境。拉张槽两侧台缘带长兴组表现出与槽内完全不同的岩性特征：在其西侧磨溪—中江地区，因受陆源碎屑物源影响，生物礁不发育，以发育生屑滩为主，厚度较小，如磨溪1井。拉张槽东侧广安—公山庙台缘带长兴组地层厚度较大，顶部发育生物礁。广3井生物礁厚度约为63.5 m，下部礁基厚约8.5 m，为灰色生屑泥粒—颗粒灰岩，上部有白云石化，岩性致密少孔；其上为礁核，厚约40.83 m，为生屑颗粒灰岩、晶粒云岩间互层，白云岩溶孔、溶洞发育，且下部较上部更发育，该段顶部为块状礁骨架岩，生物非常发育，主要造礁生物有各种海绵、水螅以及苔藓虫、管壳石、硬海绵、古石孔藻等；再上面为礁盖，厚约15 m，岩性主要为灰质白云岩(图6a)[14]。

图5 四川盆地及邻区晚二叠世长兴期岩相古地理及沉积相分布Fig.5 Lithofacies paleogeography and sedimentary facies of Late Permian Changxing period in Sichuan Basin and adjacent area

在德阳—武胜拉张槽西段的江油(武引大坝)—北川(通口)—安县(晓坝)一带，长兴组出露为一套厚层状砂屑、生屑灰岩、鲕粒灰岩等，局部含有大量的珊瑚、海百合茎、腹足等化石，出露厚度50～100 m(图6b，图7)，代表了台缘带高能滩相的沉积[15-16]。永胜1井钻遇长兴组厚度约61 m，主要为一套浅灰色生物灰岩、含生屑灰岩、微晶灰岩，含有丰富的虫筳、有孔虫等生物化石，见有轻微白云岩化，反映了台内滩相沉积环境(图6c，图7)。而在绵竹(天池)和都江堰(高桥)剖面上，长兴组以深灰色微晶灰岩为主，夹薄层硅质岩、含硅质泥岩和碳质页岩(图6d，图7)，反映了较深水沉积环境，同时说明拉张槽往西与广海是连通的。

在龙宝梁三维工区，借助连片处理高精度三维地震资料，通过井约束，长兴组顶、底界分别为一个强波峰、波谷反射，长兴组地层厚度40～150 m(图3)。在工区中央对应于地层厚度大于70 m的范围内存在一个北西向的地震异常带。该异常在地震波形及属性上表现为底平顶凸、振幅减弱、频率降低、相位增多(多出半个波谷)、横向上地层明显加厚等特征，与元坝地区生物礁地震反射特征非常相似，我们认为它是台缘生物礁的反映(图8)。在二维地震剖面上，台缘礁滩相反射特征同样明显，只是规模上要小于元坝地区。

3 德阳—武胜拉张槽西段长兴组关键成藏要素与有利区带

德阳—武胜与开江—梁平作为2个具有相同构造属性(拉张槽/海槽/陆棚)和相似结构的构造—沉积单元，后者已被证实为一个超大型的油气富集带。尽管中国石油在德阳—武胜拉张槽东段的合川—磨溪地区取得了一些油气发现，磨溪1井和板东4井在长兴组获得高产工业气流，但勘探和认识程度较开江—梁平海槽要低，特别是其西段勘探程度更低，目前仅有永胜1井揭示了长兴组。

图6 四川盆地及邻区典型钻井和野外剖面上二叠统长兴组岩性及沉积相剖面Fig.6 Lithologic and sedimentary facies profile of Upper Permian Changxing Formation in Sichuan Basin and adjacent area

图7 四川盆地上二叠统长兴组野外岩石照片Fig.7 Outcrop rock photos of Upper Permian Changxing Formation, Sichuan Basin

从烃源条件看，长兴组下伏的中、上二叠统发育3套烃源岩[17]：龙潭组主要发育潮坪—潟湖—陆棚相泥质烃源岩，厚度20～60 m，平均TOC含量2%～3%，磨溪1井和板东4井的长兴组天然气就来自于龙潭组烃源岩；茅口组烃源岩是以台地/台洼相泥灰岩、微晶灰岩为主的碳酸盐岩，厚度50～100 m，平均TOC含量达0.7%；栖霞组烃源岩以台地相含泥质灰岩、微晶灰岩为主，厚度20 m左右，平均TOC含量达0.6%～0.7%[18]。3套烃源岩累计的排烃强度达到(15～25)×108m3/km2，具备形成大型气田的烃源基础[19]。此外，拉张槽内部长兴组深水相硅质泥岩、碳质泥岩、碳质页岩也具有很高的TOC含量，如绵竹天池剖面中，长兴组地层厚60 m，其中中下部黑色碳质泥岩、含硅质泥岩达到了48 m，TOC含量在0.7%～1.5%之间，平均TOC含量1.3%，这是一套潜在的好烃源岩层。

图8 四川盆地龙宝梁三维工区长兴组地层厚度展布及礁体地震相特征工区位置见图3。Fig.8 Thickness distribution and seismic reef-face characteristics of Changxing Formation in Longbaoliang 3D work zone, Sichuan Basin

储层条件上，永胜1井揭示了厚达24 m的台内生屑滩相生屑灰岩裂缝性储层，储层白云岩化程度较低，但它不能真实反映台缘礁滩相储层的特征。从磨溪和板东地区钻井揭示情况看，长兴组储层岩性以礁云岩、灰质云岩为主，但灰岩储层也具有较好物性，测试获得工业气流的磨溪1井和涞1井储层就分别为生屑滩相灰岩、灰质云岩和礁灰岩，平均孔隙度分别达到5.67%和3.5%。另外，从涞1井和磨溪1井对比看，台缘带内礁和礁后滩均发育有较好的储层，前者以礁灰岩储层为主，测井孔隙度达4%，后者为滩相灰岩、灰质云岩储层，孔隙度达到5.67%，且磨溪地区沿着台缘带走向发育多排的生屑滩，它是分布更为广泛的储层类型。在川西坳陷龙宝梁三维工区，借助地震属性的综合分析，预测长兴组生物礁储层厚度20～60 m，孔隙度5%～7%。

烃源岩和储层在空间上形成“下生(P2q+P2m+P3l)—上储(P3ch)”和“旁生(P3ch深水相含硅质泥岩)—侧储(P3ch礁、滩)”2种源储组合，这与普光元坝等气田的源储配置一致[20]。

因此，基于“原型控源、叠加改造控藏”[21]的选区评价思路，在现今盆地构造框架下，针对烃源、储层2个关键成藏要素，以龙潭组和长兴组岩相古地理为背景(前者控制主要烃源岩发育，后者控制有利储集相带分布)，将德阳—武胜拉张槽及邻区分为5个区带，综合考虑各区带成藏地质条件的差异性及钻井揭示油气显示，优选德阳—武胜拉张槽西段南部台缘带(Ⅳ区带)为最有利区带(表1，图9)。