四川盆地绵竹—长宁克拉通内裂陷东侧震旦系灯影组四段台缘丘滩体成藏特征与勘探前景
杨威, 魏国齐, 谢武仁, 金惠, 曾富英, 苏楠, 孙爱, 马石玉, 沈珏红, 武赛军
中国石油勘探开发研究院,北京 100083

第一作者简介:杨威(1971-),男,湖北天门人,博士,中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师,主要从事油气地质研究。地址:北京市海淀区学院路20号,中国石油勘探开发研究院石油天然气地质研究所,邮政编码:100083。E-mail: yangw69@petrochina.com.cn

摘要

利用钻井、地震、测井等资料解剖已知气藏,分析四川盆地绵竹—长宁克拉通内裂陷东侧震旦系灯影组四段(简称灯四段)台缘带丘滩体成藏条件,得到4点认识:①将裂陷东侧灯四段台缘带划分为北、中、南3段,中段位于高石梯—磨溪古隆起核部、现今构造高部位,南、北两段位于古隆起斜坡部位、现今构造低部位,3段台缘带丘滩体的发育特征和储集层特征具有相似性;②裂陷东侧边缘发育多条近垂直于台缘带的断裂,断裂导致台缘带形成高低相间的古地形,古地形高以沉积台缘丘滩体为主、储集层物性较好,古地形低主要为滩间洼地、丘滩体不发育、储集层物性较差;③近垂直于台缘带的6组断裂导致台缘带形成7个大型台缘丘滩体,台缘带油气成藏条件和成藏演化过程相似,丘滩体油气相对富集;④丘滩体之间的滩间洼地岩性较致密,对古隆起斜坡区现今构造低部位的台缘丘滩体上倾方向起封堵作用,有利于丘滩体气藏后期保存,角探1井、荷深2井的成功钻探可以提供佐证。研究认为,现今构造低部位的台缘丘滩体具备良好的勘探前景。图10表1参26

关键词: 四川盆地; 震旦系灯四段; 台缘带丘滩体; 构造低部位; 成藏; 勘探前景
中图分类号:TE122.1 文献标志码:A 文章编号:1000-0747(2020)06-1174-11
Hydrocarbon accumulation and exploration prospect of mound-shoal complexes on the platform margin of the fourth member of Sinian Dengying Formation in the east of Mianzhu-Changning intracratonic rift, Sichuan Basin, SW China
YANG Wei, WEI Guoqi, XIE Wuren, JIN Hui, ZENG Fuying, SU Nan, SUN Ai, MA Shiyu, SHEN Juehong, WU Saijun
Research Institute of Petroleum Exploration & Development, PetroChina, Beijing 100083, China
Abstract

Drilling, seismic and logging data were used to evaluate the hydrocarbon accumulation conditions of the mound-shoal complexes in the platform margin of the fourth member of Sinian Dengying Formation in the east side of the Mianzhu-Changning intracratonic rift in the Sichuan Basin. The four understandings are: (1) The platform margin belt of the Deng 4 Member can be divided into three sections, north, middle and south; the middle section is at the core of the Gaoshiti-Moxi paleouplift and the structural high now, while the south and north sections are at the slope of the paleouplift and the structural lows now; the three sections have similar development characteristics and reservoir features of platform margin mound-shoal complex. (2) In the margin of the east side of the rift, there are several faults nearly perpendicular to the platform margin belt, the faults divide the platform margin belt into rugged paleo-landform, and the high part developed platform margin mound-shoal complexes and the reservoirs are good in physical properties, while the low part developed inter-beach depression and no mound-shoal complexes, where the reservoirs are poor in physical properties. (3) The six groups of faults nearly perpendicular to the platform margin belt divide the platform margin belt into seven large mound-shoal complexes which have similar hydrocarbon accumulation conditions and accumulation evolution process and are rich in petroleum. (4) The inter shoal depressions between the mound-shoal complexes are characterized by tighter lithology, which can block the updip direction of the mounds and shoals at the lower part of the slope of the paleouplift and are favorable for the later preservation of mound-shoal gas reservoirs. This has been proved by Well Jiaojian 1 and Heshen 2 drilled successfully. The mound-shoal complexes on the platform margin of the structural slope area have a good exploration prospect.

Keyword: Sichuan Basin; Fourth member of Sinian Dengying Formation; mound-shoal complex at platform margin; low structural area; hydrocarbon accumulation; exploration prospect
0 引言

四川盆地震旦系是中国最古老的含油气层系之一, 经过60多年的研究和勘探, 取得了重要研究进展和重大勘探发现, 1964年发现了当时中国最大、以震旦系灯影组碳酸盐岩为产层的威远大气田[1, 2]; 2011年以来, 在高石梯— 磨溪古隆起[3]核部发现了迄今为止中国最大的海相碳酸盐岩整装特大气田, 主要产层为震旦系灯影组和寒武系龙王庙组[4, 5]。截至2019年底, 在高石梯— 磨溪地区探明天然气地质储量超1× 1012 m3、三级储量约1.5× 1012 m3, 其中在绵竹— 长宁克拉通内裂陷[4]东侧震旦系灯影组四段(简称灯四段)台缘丘滩体上先后探明了高石1、高石19、磨溪22、磨溪109、磨溪52等5个千亿立方米大气田, 探明天然气地质储量约6 000× 108 m3, 占该气田总探明储量的60%左右, 展现了灯四段台缘带巨大勘探潜力[5]。近年来, 随着勘探突破和资料的不断丰富, 在四川盆地震旦系沉积、储集层、构造演化等方面取得重要研究进展[6, 7, 8, 9, 10], 提出了高石梯— 磨溪古隆起、绵竹— 长宁克拉通内裂陷和裂陷周缘台缘带、继承性古隆起核部的古油藏“ 原位” 裂解成藏等系列新认识[11, 12, 13, 14, 15]。绵竹— 长宁克拉通内裂陷[14], 有专家称之为“ 德阳— 安岳” 克拉通内裂陷[4, 12], 存在克拉通内裂陷、拉张槽[8, 9]等争议, 但其东侧发育台缘带已成共识[4, 5, 7], 提出绵竹— 长宁克拉通内裂陷东侧震旦系灯影组台缘带是下步勘探重要领域[16, 17]。通过大量探井和地震资料研究, 将裂陷东侧灯四段台缘带刻画得比较清楚[4, 8, 16]; 已发现的灯四段台缘丘滩体气藏发育于高石梯— 磨溪古隆起核部、现今灯影组顶面构造的高部位, 高石梯— 磨溪以南、以北的台缘带位于古隆起斜坡区、现今构造低部位, 该区台缘丘滩体能否成藏、勘探前景尚不明确, 制约了裂陷东侧台缘带成藏认识和勘探领域的拓展。

本文在前人认识的基础上, 应用最新的钻井、地震、测井、试油等资料, 分析裂陷东侧灯四段台缘丘滩体发育特征, 解剖高石梯、磨溪等气藏, 分析台缘丘滩体成藏条件和富集的主控因素, 探讨古隆起斜坡区能否规模成藏。以期指导四川盆地震旦系天然气勘探。

1 台缘带及台缘丘滩体发育特征
1.1 台缘带展布

关于四川盆地震旦系灯影组的岩相古地理认识较为统一, 认为灯四段沉积期相对海平面下降, 沉积水体整体较浅, 整体呈北东深、南西浅的特征, 盆地内部以碳酸盐台地沉积为主, 以绵竹— 长宁裂陷为中心, 向两侧分别发育台地边缘相和开阔台地相[3, 16]。大量研究认为绵竹— 长宁裂陷东侧发育灯二段和灯四段的台缘带, 台缘带刻画虽有一定分歧, 但裂陷东侧灯四段台缘带展布延伸方向和发育部位基本一致[4, 8, 16]。本文在新的地震和钻井资料的支持下, 对裂陷东侧灯四段台缘带进行系统刻画, 对全盆地灯四段沉积相进行研究, 编制出四川盆地灯四段岩相古地理图(见图1a)。裂陷东侧台缘带在高石梯— 磨溪地区宽度约10~20 km, 位于台缘带中部, 称之为“ 中段” ; 高石梯— 磨溪地区以北台缘带向北相对较宽, 一直延伸至剑阁、河深1井一线, 位于台缘带北部, 称之为“ 北段” ; 高石梯— 磨溪地区以南台缘带延伸的泸州、古蔺一线, 位于台缘带南部, 称之为“ 南段” (见图1a)。震旦系灯影组在四川盆地内厚度为200~1 000 m, 主要受绵竹— 长宁克拉通内裂陷和高石梯— 磨溪古隆起控制[3, 14], 自下而上分为灯一、灯二、灯三、灯四共4个岩性段, 其中灯四段为富含菌藻类的块状白云岩(见图1b), 是灯影组的主要储集层段和勘探目的层[18, 19, 20]

图1 四川盆地灯四段岩相古地理与顶面构造叠合图(a)及地层柱状图(b)

四川盆地震旦系灯影组顶面构造(即灯四段顶面构造)整体表现为中间高、向盆地四周逐渐变低的特征, 川中川西相对平缓、川东川南构造圈闭发育的特点。高石梯— 磨溪、威远— 资阳地区为隆起, 两者间有1个相对低的鞍部, 将隆起分为威远— 资阳、高石梯— 磨溪2个相对独立的大型构造圈闭。其中高石梯— 磨溪构造圈闭为一继承性古隆起, 面积约3× 104 km2, 长期存在, 魏国齐等[3]将其命名为“ 高石梯— 磨溪古隆起” 。通过岩相古地理图与震旦系灯影组顶面构造图相叠合, 可以看到裂陷东侧台缘带中段位于高石梯— 磨溪古隆起核部, 震旦系顶面埋深一般在5 000 m左右, 为一大型构造圈闭。台缘带南段和北段位于高石梯— 磨溪古隆起斜坡部位, 且在古隆起演化过程中一直位于斜坡区[3], 相对于中段而言, 属于现今构造的低部位, 为一大型斜坡, 不发育构造圈闭。台缘带向北、向南顶面埋深逐渐加大, 北段台缘带灯影组顶面最大埋深在剑阁地区, 可达8 000 m以上; 南段台缘带灯影组顶面最大埋深在古蔺地区, 也可达8 000 m以上。

1.2 台缘丘滩体沉积特征

震旦系与显生宙不同, 不发育大型具抗浪格架的造礁(丘)生物, 台缘礁(丘)滩以微生物丘滩为主[14]。四川盆地灯影组台缘丘滩体主要由繁盛的底栖微生物群落及其生物化学作用, 形成具抗浪结构的碳酸盐岩建造。裂陷东侧灯四段台缘丘滩体形态与产状各异, 由微生物成因的凝块石格架云岩、泡沫绵层格架云岩和叠层石、层纹石格架云岩(见图2、图3), 以及砂砾屑、砂屑、鲕粒白云岩(见图3)等组成。灯四段台缘带上丘滩体岩性特征比较相似, 如高石梯丘滩体, 高石1井灯四段为一大型台缘丘滩复合体, 厚约240 m, 由下至上可划分出3个丘滩体, 第1个丘滩体为灰色、灰白色纹层藻叠层云岩夹砂屑云岩; 第2个丘滩体为灰色藻凝块云岩夹砂屑云岩; 第3个丘滩体为灰色、灰白色含砂屑微晶凝块云岩夹砂屑云岩(见图2a、图2c、图3a)。在一期丘滩体之间发育泥粉晶白云岩, 为云坪沉积(见图3a)。磨溪地区丘滩体与高石梯地区丘滩体岩性组合相似, 如磨溪9井的丘滩体主要发育于灯四段中上部, 由2个藻丘和颗粒滩体复合体叠加(见图2b、图3b), 丘滩体之间发育一套泥云坪沉积(见图3b); 台缘带北段距高石梯— 磨溪地区较远的角探1井钻遇的灯四段厚约350 m, 其中丘滩体厚约280 m, 由2个厚层藻丘和颗粒滩复合叠加而成, 岩性组合主要为砂屑云岩、藻凝块云岩、藻叠层云岩和藻粘结云岩(见图2d、图3c); 台缘带南段的荷深2井钻遇的灯四段厚380 m(未穿), 由于无取心资料, 通过测井与岩屑资料分析判断其丘滩体主要发育于中下部, 厚约180 m, 由3个藻丘和颗粒滩复合叠加而成(见图3d)。通过对比, 可以判断整个裂陷东侧灯四段台缘带上的丘滩体岩性组合特征基本相似。

图2 灯四段台缘丘滩体典型照片
(a)高石1井, 4 983.47 m, 藻凝块云岩, 岩心照片; (b)磨溪9井, 5 046.15 m, 藻凝块云岩, 岩心照片; (c)高石1井, 4 977.73 m, 藻凝块云岩, 铸体薄片; (d)角探1井, 7 573.00 m, 藻凝块云岩, 铸体薄片

图3 高石1井(a)、磨溪9井(b)、角探1井(c)、荷深2井(d)灯四段沉积相柱状图及台缘丘滩体特征

1.3 台缘丘滩体展布

扬子板块在南华纪— 震旦纪处于拉张背景, 南华纪发育大规模的裂谷, 震旦纪裂谷作用结束后进入克拉通盆地演化阶段; 震旦纪灯影期— 早寒武世梅树村期, 上扬子地区仍处于拉张环境[20]。通过大量地震资料解释, 在川中地区灯影组主要发现两组断层, 一组断层近南北向, 认为其控制裂陷边界[12, 14], 该断层为正断层, 近平行于台缘带, 控制了裂陷的形成及裂陷边缘台缘带的发育[4, 14]; 另一组断层近东西向, 近垂直于台缘带, 其成因与近南北向的断层相同(见图4a), 该组断层主要为正断层, 在川中地区影响的地层从南华系到寒武系, 有的甚至到二叠系沉积前, 该组断层的形成可能与南华系裂谷作用有关[20], 后期经常活化, 导致断层活动时间较长、影响了上覆较多的相关地层。在拉张背景下, 两条断层之间的地层相对下洼, 形成高低相间的微古地形(见图4), 影响碳酸盐岩地层的沉积。由于盆地内灯三段厚度很小, 一般为10~30 m, 而灯三段与灯二段之间存在地震波阻抗界面, 故地震上通常识别灯三段的底界, 用灯三段底界与灯影组的顶界之间的地层代表灯四段。通过高石1、磨溪9等多口井的层位标定, 在剖面上可识别出震旦系顶底、灯三段底、龙王庙组底等层位, 对于研究目的层灯四段的识别可靠性很高。从该区灯四段丘滩体的地震相上看, 丘滩体主要发育于古地形相对高的区域, 而相对地低洼区域丘滩体不发育(见图4a)。碳酸盐台地边缘礁滩带一般由多个台缘礁(丘)滩体组成, 礁(丘)滩体之间由水道分隔, 沿台地边缘展布[21, 22, 23]。因此, 沿裂陷东侧的台缘带可识别出一系列断层组(见图4), 通过地震相识别和钻井资料分析, 可识别一系列因断层作用形成的古地形高低控制的丘滩体和滩间洼地。如图4b显示的地震剖面过高石梯丘滩体和荷包场丘滩体, 其与图4a相似, 由于一组断层作用, 形成古地形高低不同, 形成台缘丘滩体和滩间洼地; 图4c为一条沿北段至中段台缘带的拼接剖面, 其发育3组断层, 与图4a、图4b相似, 灯四段台缘丘滩体主要发育于古地形高的区域, 古地形低的区域丘滩体不发育(见图4c)。

图4 沿灯四段台缘带的丘滩体、同沉积断层地震反射特征(剖面位置见图1)

通过大量地震资料解释和台缘带钻井资料分析, 可明确灯四段台缘带长约350 km, 识别6组近东西向垂直于台缘带的断裂(见图4), 这6组断裂将裂陷东侧灯四段台缘带分隔成高低不平的古地形, 形成7个大型台缘丘滩体和6个滩间洼地, 本文将台缘丘滩体由北向南分别编号①— ⑦号丘滩体。近东西向断裂把台缘带分隔成多个古地形高的丘滩体和古地形低的滩间洼地(见图5a)。

图5 灯四段台缘带丘滩体展布(a)、地层厚度(b)与高石梯— 磨溪丘滩体厚度占比(c)及储集层展布(d)

1.4 台缘丘滩体演化

由于近东西向断裂的作用, 将台缘带沉积前古地形分成高低相间的断块。古地形高部位水体能量强、氧气养料充足, 有利于藻类生长和颗粒滩沉积, 形成由藻丘和颗粒滩组成的丘滩复合体; 古地形低部位水体能量较弱, 形成相对低洼的滩间洼地, 沉积以泥质云岩、泥晶灰岩等相对致密岩层为主, 发育少量的藻丘和颗粒滩, 局部发育厚度较小的丘滩体。在古地形高的区域, 由于藻丘和颗粒沉积物发育, 灯四段相对较厚, 在地震剖面上有一定的显示(见图4)。通过钻井和地震相结合, 统计显示古地形高的区域灯四段厚度一般在300 m以上, 古地形相对低的区域灯四段厚度一般小于300 m(见图5b)。在钻井资料丰富的高石梯和磨溪地区, 统计出古地形高的区域台缘丘滩体在地层中所占的厚度比例一般在60%以上, 古地形低的区域台缘丘滩体在地层中所占的厚度比例一般在40%以下(见图5c)。

由此可见, 整个灯四段台缘带丘滩体的沉积特征相似, 一般分为多期。灯四段台缘带丘滩体沉积之前, 由于同沉积断层的作用, 沉积古地形已经存在分异, 形成高低相间的古地形(见图6a); 一期海平面升降, 在古地形高部位发育一期丘滩体和在低部位发育一期滩间洼地, 多期海平面变化, 形成多期丘滩体叠置, 在古地形高部位形成大型丘滩复合体, 而一直位于古地形低部位的滩间洼地, 由于水体能量较低, 丘滩体相对发育厚度较小(见图6b)。

图6 灯四段台缘带丘滩体沉积储集层发育模式图

2 台缘丘滩体储集层特征
2.1 储集层物性特征与展布

灯四段台缘丘滩体储集层物性较好, 主要储集空间有溶孔、溶洞和裂缝(见图2), 为裂缝-孔洞型白云岩储集层。高石梯和磨溪地区436个台缘丘滩复合体样品孔隙度为2.0%~12.5%(平均4.0%), 渗透率为(0.000 1~19.4)× 10-3 μ m2(平均0.622× 10-3 μ m2); 201个台内丘滩白云岩样品平均孔隙度为3.46%、平均渗透率为0.456× 10-3 μ m2。台缘丘滩复合体的物性明显好于台内丘滩白云岩。测井解释结果表明储集层主要发育于丘滩体中, 连续性较好(见图7), 如高石1井储集层厚113 m、平均孔隙度3.2%, 磨溪22井储集层厚134 m、平均孔隙度3.4%。试气产量一般可达50× 104 m3/d以上。已有钻井的②、⑥号丘滩体储集层物性也较好。②号丘滩体上的角探1井灯四段测井解释储集层厚约166 m(未穿), 平均孔隙度为3.5%。⑥号丘滩体上的荷深2井灯四段测井解释储集层厚约120 m(未穿), 平均孔隙度为3.6%。可见, 整个台缘带丘滩体储集层厚度较大, 物性较好(见图7)。

图7 裂陷东侧灯四段台缘丘滩体储集层对比剖面图(剖面位置见图5a)

与高石梯— 磨溪灯四段台缘带丘滩体相比, 由断裂作用形成滩间洼地的丘滩体不发育, 储集层物性较差。目前可明确位于滩间洼地的磨溪21井主要岩性组合为泥粉晶白云岩, 发育一套薄层藻丘和颗粒滩组合。磨溪21井钻遇灯四段厚约230 m, 仅上部发育一期丘滩体厚约35 m, 测井解释储集层厚28 m(见图7), 平均孔隙度为2.68%。在井标定的基础上, 对高石梯— 磨溪丘滩体储集层进行地震预测, 灯四段丘滩体储集层累计厚度为30~150 m, 平均厚度约80 m, 如磨溪18井、高石3井区地震预测储集层厚度大于100 m, 两个台缘带丘滩体储集层厚度都在50 m以上, 丘滩体之间滩间洼地储集层厚度在30 m以下(见图5d)。

2.2 台缘丘滩体储集层成因

关于灯四段台缘带丘滩体储集层特征和成因已有大量研究, 台缘带丘滩体储集层物性好已形成共识, 但其成因机制存在分歧[6, 15, 24]。本文认为主要有3个方面的原因:①由于裂陷边缘水体能量较高, 与外海相连, 海水营养丰富、藻类微生物繁盛、颗粒沉积物多, 丘滩体快速生长、大量堆积, 形成规模较大的丘滩体, 大量藻类生物及其黏结作用形成大量格架孔, 为优质储集层形成提供基础; ②在台缘带上, 台缘丘滩体为古地形高, 在海平面频繁升降过程中, 丘滩体易暴露出水面, 接受大气淡水层间溶蚀作用, 形成早期溶蚀孔隙, 为丘滩体储集层的形成奠定了良好基础; ③丘滩体沉积后, 桐湾运动Ⅱ 幕使海平面下降, 将台缘丘滩体暴露发生风化壳溶蚀作用, 形成大量的溶蚀孔洞。3个有利成储条件的综合作用形成了灯四段台缘丘滩体规模储集层(见图6c)。而滩间洼地丘滩体不发育、储集层物性较差, 与其一直位于台缘带相对低部位有关, 而且, 现今构造上滩间洼地仍相对较低, 如磨溪21井灯四段顶部埋深为5 042 m, 与其相邻的高石3井为4 975 m、磨溪9井为4 975 m(见图1a、图7)。

3 台缘丘滩体源盖要素及气藏特征

上文已经对于台缘丘滩体的储集层进行了深入的分析, 在此基础上从源盖共控的角度, 进一步对台缘丘滩体的烃源条件和盖层封闭性进行进一步探讨, 以期揭示其主要的天然气成藏要素组合。由于台缘丘滩体为近源短距离运聚、相对独立成藏, 本文对运移条件不作深入探讨。前期研究对裂陷东侧灯四段台缘带中段丘滩体成藏条件认识较清楚[3, 4, 5, 7, 16], 由于资料原因, 对南段和北段成藏条件认识不够深入。本文结合新资料, 对整个台缘带成藏条件进行研究, 前已述及整个台缘带丘滩体储集层厚度较大、物性较好。台缘带南段、北段与中段的其他成藏条件也较相似。

3.1 烃源岩

关于安岳气田灯影组气藏的气源已有较统一的认识[4, 25], 通过气源对比和源储组合关系分析, 下寒武统筇竹寺组、震旦系灯三段、陡山沱组泥质优质烃源岩以及灯影组泥质碳酸盐岩烃源岩为灯四段台缘丘滩体储集层提供了充足的气源, 而且研究区可能存在前震旦系烃源岩[26]。其中筇竹寺组烃源岩的贡献较大, 因为:①筇竹寺组烃源岩质量好, 裂陷内筇竹寺组+麦地坪组烃源岩厚度大、质量好, 为生烃中心, 裂陷内烃源岩厚度一般为300~350 m, 个别的如裂陷内部的高石17井烃源岩厚度超过400 m, 北部天1井厚度超过350 m, 川南地区最大厚度超过450 m; ②烃源岩和储集层配置关系好, 筇竹寺组烃源岩发育在灯四段东侧台缘丘滩体的侧面和上面, 从两侧与丘滩体储集层直接接触, 形成多种方式、多面供烃的有利配置关系, 有利于台缘丘滩体的成藏。

除了筇竹寺组和麦地坪组烃源岩供烃外, 灯三段和陡山沱组优质泥质烃源岩以及灯影组泥质碳酸盐岩烃源岩产生的烃类可以由下向上直接供应灯四段台缘丘滩体储集层。本文将震旦系和寒武系烃源岩作为一个组合整体考虑, 在灯四段裂陷东侧台缘带丘滩体储集层分布区, 震旦系和寒武系烃源岩的生烃强度大于40× 108 m3/km2(见图8a), 说明整个台缘带丘滩体都具备形成大气田的烃源条件。

图8 灯四段台缘带与生烃强度叠合图(a)及台缘带与直接盖层厚度叠合图(b)

3.2 盖层

保存条件是天然气富集的关键因素之一[7]。灯四段台缘丘滩体气藏的直接盖层为下寒武统筇竹寺组泥岩, 其既是优质烃源岩, 也是良好盖层。筇竹寺组泥岩盖层在四川盆地广泛分布, 厚度一般为80~500 m(见图8b)。筇竹寺组泥岩盖层封堵性好, 如高科1井筇竹寺组泥岩盖层厚约117 m, 平均孔隙度为1.4%、平均渗透率为0.004× 10-3 μ m2、平均孔径直径为4.337 nm, 岩石突破压力为14.4~23.1 MPa、扩散系数平均值为4.5× 10-7 cm2/s。台缘带中段的高石梯— 磨溪地区盖层相对较薄, 厚度为80~150 m; 台缘带南段、北段盖层厚度都在200 m以上, 如南段荷深2井区筇竹寺组泥岩厚约200 m, 北段角探1井区筇竹寺组泥岩厚近300 m(见图8b)。筇竹寺组泥岩盖层直接与灯四段储集层接触, 从上面、侧面对台缘丘滩体储集层进行包围, 整个台缘带灯四段直接盖层条件基本一致, 厚度大、封堵性好, 对灯四段台缘带丘滩体的成藏有重要作用, 具备形成大气田的盖层条件。灯四段丘滩体储集层的区域性盖层封堵性也很好, 主要为高台组膏泥岩、奥陶系、二叠系泥岩、泥质碳酸盐岩, 厚度大、分布广, 为盆地内震旦系提供良好的保存条件。

3.3 气藏特征

研究区已发现的灯四段台缘丘滩体气藏主要有高石梯丘滩体(⑤号)和磨溪丘滩体(④号), 其成藏条件非常相似, 但气藏特征有一定差别, 说明两气藏可能是相对独立的。通过气藏解剖和对比, 也可以判断②号丘滩体的荷深2井气藏和⑥号丘滩体的角探1井气藏与④号、⑤号丘滩体气藏之间也可能是相对独立的。因此, 可以判断丘滩体之间的滩间洼地对丘滩体气藏具备侧向封堵作用。

3.3.1 高石梯与磨溪台缘丘滩体气藏的差异

高石梯和磨溪两个灯四段台缘丘滩体形成两个气藏, 气藏特征相近:①属于中— 低含硫, 中含二氧化碳, 微含丙烷、氦和氮的干气气藏; ②天然气相对密度为0.607 9~0.633 6, 天然气甲烷含量91.22%~93.77%、硫化氢含量1.00%~1.62%、二氧化碳含量4.83%~7.39%, 微含丙烷、氦和氮; ③气藏埋深5 000~5 100 m, 产层中部地层压力为56.57~56.63 MPa, 气藏压力系数1.06~1.13; ④气藏中部温度149.6~161.0 ℃。

两个气藏特征的差异表现在3个方面:①天然气组分, 高石梯气藏氮、二氧化碳、硫化氢的含量分别是0.57%、6.19%、1.06%, 而磨溪气藏分别是1.13%、7.91%、1.49%; ②地层压力, 将灯四段气藏地层压力折算至海拔-4 854.8 m, 高石梯气藏折算压力平均为56.8 MPa, 磨溪气藏折算压力平均为58.6 MPa, 存在1.8 MPa的压力差; ③气水界面, 磨溪气藏气水界面为-5 230 m, 高石梯气藏至今尚未见水(见表1、图9)。

表1 高石梯和磨溪灯四段台缘丘滩体气藏特征对比表

图9 裂陷东侧灯四段台缘带丘滩体气藏剖面图(剖面位置见图5a)

分析认为产生差异的原因是两个气藏相对独立。磨溪区块比高石梯区块折算压力高1.8 MPa, 说明为两个不同的压力系统。气水界面不同说明两气藏不是统一的。天然气组分中的烃类气体组分差别不大, 但非烃类气体如氮、二氧化碳和硫化氢的含量差别较大。由此可以说明两个气藏之间由断层形成的低洼区是非渗透层, 基本能分隔两气藏之间的联系(见图9)。

3.3.2 ②号与⑥号台缘丘滩体气藏的差异

在裂陷东侧灯四段台缘带上已经发现的气藏还有⑥号台缘丘滩体上的荷深2气藏和②号台缘丘滩体上的角探1气藏, 虽然角探1井未完成试气, 但测井解释已判断其为气藏。南段台缘丘滩体上钻探的荷深2井主要气层位于灯四段中部, 储集层厚22 m, 平均孔隙度4.9%, 日产气约19× 104 m3, 6 070 m深度仍有气测显示, 未见水。北段台缘丘滩体上钻探的角探1井气层主要位于灯四段上部台缘丘滩体, 储集层厚166 m, 平均孔隙度3.2%, 气层厚100 m, 7 625 m深度解释有含气水层50 m, 比磨溪气藏的气水界面低2 000 m左右。从现有的资料分析, ②号丘滩体(角探1)、④号丘滩体(磨溪气藏)、⑤号丘滩体(高石梯气藏)和⑥号丘滩体(荷深2)形成的气藏都是相对独立的(见图9)。由此可以说明在台缘带上断层形成的滩间洼地对气藏有一定的侧向封堵作用, 能够对古隆起斜坡区构造低部位的台缘丘滩体上倾方向起到封堵作用, 有利于斜坡区台缘丘滩体的成藏和后期保存。

4 成藏过程与勘探前景
4.1 成藏过程

裂陷东侧灯四段台缘带中段的安岳气田灯四段气藏, 位于构造高部位, 一直是油气运移聚集的指向区, 为古油藏“ 原位” 裂解聚集成藏[4, 7, 25]。通过高石1井震旦系烃源岩热演化与油气充注史研究[7], 从斜坡区烃源岩生烃演化, 古隆起、古构造和古圈闭的演化等多方面分析, 认为古隆起斜坡区构造低部位台缘带由于上倾方向断裂作用形成的滩间洼地致密岩性的封堵作用也能形成与安岳大气田相同的“ 原位” 裂解构造岩性气藏。寒武系沉积前, 沿裂陷边缘发育一系列相对独立的灯四段台缘丘滩体, 由于层间岩溶和桐湾期风化壳岩溶作用, 形成物性较好的岩溶丘滩体储集层。志留系沉积前, 灯四段台缘丘滩体储集层下伏灯三段泥质烃源岩和上覆及侧向分布的筇竹寺组泥质烃源岩进入第1次生烃高峰期, 开始大量生油, 进入灯四段台缘丘滩体储集层中形成油藏, 乐山— 龙女寺古隆起开始形成, 古构造表现为西高东低, 台缘带范围内烃源岩全部进入生烃高峰期, 整个台缘带的丘滩体都能形成油藏。志留系沉积后至二叠系沉积前, 由于加里东运动的影响, 盆地地层整体抬升剥蚀, 构造表现为西高东低, 由东向西剥蚀程度逐渐加大, 在台缘带东段保留有志留系、中段高石梯— 磨溪构造剥蚀到寒武系洗象池组、西段最多剥蚀到寒武系龙王庙组, 烃源岩生油停止, 油藏遭到一定程度的破坏。二叠系开始沉积后, 随着埋深整体加大, 灯三段泥质烃源岩和筇竹寺组泥质烃源岩开始第2次大量生油, 继续在台缘带丘滩体储集层内聚集, 三叠系沉积前, 整个台缘带丘滩体都为油藏, 由于乐山— 龙女寺古隆起的影响, 整个台缘带表现为西高东低(见图10a)。上三叠统沉积前, 由于埋深进一步增大, 油藏温度超过160 ℃, 油藏中原油开始发生裂解形成油气藏, 构造仍然西高东低(见图10b)。晚三叠世— 白垩纪, 龙门山前陆盆地开始形成, 西段台缘带埋深加大, 形成台缘带中段高、南北两段低的构造特征, 油气藏温度进一步增高并超过200 ℃, 油藏完全裂解形成干气藏, 构造形态和气藏一直保持到现今(见图10c)。裂陷东侧整个灯四段台缘带气藏的形成与演化, 与前期认识成熟的高石梯和磨溪灯四段台缘丘滩体气藏[4]相似, 是由古油藏“ 原位” 裂解形成的, 其成藏条件与形成过程非常相似(见图10)。现今构造低部位的气藏得以保存至今, 得益于滩间洼地致密层的侧向封堵作用。

图10 裂陷东侧灯四段台缘丘滩体气藏形成演化过程
(Z2dn2— 灯二段; Z2dn4— 灯四段; — C— 寒武系; O— 奥陶系; S— 志留系; P— 二叠系; T— 三叠系; J— 侏罗系)

4.2 勘探前景

通过对灯四段台缘带丘滩体成藏条件、成藏过程和气藏特征分析, 可以确定裂陷东侧灯四段台缘带7个丘滩体可能全部成藏并得以保存至今。古隆起斜坡区的现今构造低部位台缘带丘滩体与高部位的安岳气田丘滩体一样能富集成藏。因此, 斜坡区的台缘带丘滩体具有与高石梯、磨溪丘滩体相同的勘探价值, 是下一步有利的勘探拓展方向, 即使埋深达到8 000~10 000 m, 早期形成的气藏由于上倾方向致密层的遮挡可能保存至今。在已发现的7个丘滩体中, ④号(磨溪区块)和⑤号(高石梯区块)丘滩体已进行规模勘探, 并取得了重大勘探成果, 两个丘滩体面积约1 500 km2, 顶部埋深5 000~5 500 m, 全部含气, 已探明天然气地质储量约6 000× 108 m3。西段的①号、②号、③号台缘丘滩体面积约2 500 km2, 顶部埋深6 000~8 000 m; 东段已刻画⑥号和⑦号台缘丘滩体面积约800 km2, 顶部埋深5 500~7 000 m, 按④号和⑤号台缘丘滩体的储量丰度类比, 台缘带南、北两段丘滩体具备再形成一个万亿立方米大气区的地质基础, 有较大的勘探潜力。

5 结论

绵竹— 克拉通内裂陷东侧发育灯四段台缘带, 台缘带由中段的高石梯— 地区向南(南段)、向北(北段)延伸, 中段位于古隆起核部的现今构造高部位, 南、北两段台缘丘滩体位于古隆起斜坡区、现今构造低部位。南、北两段台缘丘滩体发育特征、储集层特征与中段相似。

垂直于台缘丘滩带发育的近东西向断裂导致台缘带形成多个古地形高和古地形低, 高部位发育台缘丘滩体、储集层物性较好; 低部位发育滩间洼地、丘滩体不发育, 储集层物性较差。

每个台缘丘滩体与高石梯、磨溪台缘丘滩体具有相似的良好成藏条件和成藏过程, 能整体成藏, 台缘带滩间洼地发育的致密岩性体在构造演化过程中对丘滩体上倾方向起重要的封堵作用, 有利于丘滩体气藏的保存, 古隆起斜坡区现今构造低部位的台缘丘滩体是有利勘探领域, 已有探井证实, 有较大勘探前景。

(编辑 王晖)

参考文献
[1] 四川油气区石油地质志编写组. 中国石油地质志(卷十): 四川油气区[M]. 北京: 石油工业出版社, 1989: 82-86.
Editorial Committee of Petroleum Geology on Oil &Gas Zones in Sichuan Basin. Petroleum geology of China(Vol. 10): Oil & gas zones in Sichuan Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1989: 82-86. [本文引用:1]
[2] 汪泽成, 赵文智, 张林, . 四川盆地构造层序与天然气勘探[M]. 北京: 地质出版社, 2002.
WANG Zecheng, ZHAO Wenzhi, ZHANG Lin, et al. The basin structure sequence and gas exploration of Sichuan Basin[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2002. [本文引用:1]
[3] 魏国齐, 杨威, 杜金虎, . 四川盆地高石梯—磨溪古隆起构造特征及对特大型气田形成的控制作用[J]. 石油勘探与开发, 2015, 42(3): 257-265.
WEI Guoqi, YANG Wei, DU Jinhu, et al. Tectonic features of Gaoshiti-Moxi paleo-uplift and its controls on the formation of a giant gas field, Sichuan Basin, SW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2015, 42(3): 257-265. [本文引用:6]
[4] 杜金虎, 汪泽成, 邹才能, . 古老碳酸盐岩大气田地质理论与勘探实践[M]. 北京: 石油工业出版社, 2015.
DU Jinhu, WANG Zecheng, ZOU Caineng, et al. Geologic theory and exploration practice of ancient large carbonates gas field[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2015. [本文引用:11]
[5] 邹才能, 杜金虎, 徐春春, . 四川盆地震旦系—寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现[J]. 石油勘探与开发, 2014, 41(3): 278-293.
ZOU Caineng, DU Jinhu, XU Chunchun, et al. Formation, distribution, resource potential and discovery of the Sinian- Cambrian giant gas field, Sichuan Basin, SW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2014, 41(3): 278-293. [本文引用:4]
[6] 罗冰, 杨跃明, 罗文军, . 川中古隆起灯影组储层发育控制因素及展布[J]. 石油学报, 2015, 36(4): 416-426.
LUO Bing, YANG Yueming, LUO Wenjun, et al. Controlling factors and distribution of reservoir development in Dengying Formation of Paleo-uplift in Central Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2015, 36(4): 416-426. [本文引用:2]
[7] 魏国齐, 杨威, 谢武仁, . 四川盆地震旦系—寒武系大气田形成条件、成藏模式与勘探方向[J]. 天然气地球科学, 2015, 26(5): 785-795.
WEI Guoqi, YANG Wei, XIE Wuren, et al. Formation conditions, accumulation models and exploration direction of large gas fields in Sinian-Cambrian, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2015, 26(5): 785-795. [本文引用:6]
[8] 刘树根, 孙玮, 罗志立, . 兴凯地裂运动与四川盆地下组合油气勘探[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 2013, 40(5): 511-520.
LIU Shugen, SUN Wei, LUO Zhili, et al. Xingkai taphrogenesis and petroleum exploration from Upper Sinian to Cambrian Strata in Sichuan Basin, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2013, 40(5): 511-520. [本文引用:4]
[9] 钟勇, 李亚林, 张晓斌, . 四川盆地下组合张性构造特征[J]. 成都理工大学学报(自然科学版), 2013, 40(5): 498-510.
ZHONG Yong, LI Yalin, ZHANG Xiaobin, et al. Features of extensional structures in pre-Sinian to Cambrian strata, Sichuan Basin, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2013, 40(5): 498-510. [本文引用:2]
[10] 武赛军, 魏国齐, 杨威, . 四川盆地桐湾运动及其油气地质意义[J]. 天然气地球科学, 2016, 27(1): 60-69.
WU Saijun, WEI Guoqi, YANG Wei, et al. Tongwan Movement and its geologic significances in Sichuan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2016, 27(1): 60-69. [本文引用:1]
[11] 徐春春, 沈平, 杨跃明, . 乐山—龙女寺古隆起震旦系—下寒武统龙王庙组天然气成藏条件与富集规律[J]. 天然气工业, 2014, 34(3): 1-7.
XU Chunchun, SHEN Ping, YANG Yueming, et al. Accumulation conditions and enrichment patterns of natural gas in the Lower Cambrian Longwangmiao Fm reservoirs of the Leshan-Longnvsi palaeohigh, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2014, 34(3): 1-7. [本文引用:1]
[12] 杜金虎, 汪泽成, 邹才能, . 上扬子克拉通内裂陷的发现及对安岳特大型气田形成的控制作用[J]. 石油学报, 2016, 37(1): 1-16.
DU Jinhu, WANG Zecheng, ZOU Caineng, et al. Discovery of intra-cratonic rift in the Upper Yangtze and its coutrol effect on the formation of Anyue giant gas field[J]. Acta Petrolei Sinica, 2016, 37(1): 1-16. [本文引用:3]
[13] 姚建军, 陈孟晋, 华爱刚, . 川中乐山—龙女寺古隆起震旦系天然气成藏条件分析[J]. 石油勘探与开发, 2003, 30(4): 7-9.
YAO Jianjun, CHEN Mengjin, HUA Aigang, et al. Formation of the gas reservoirs of the Leshan-Longnvsi Sinian palaeo-uplift in central Sichuan[J]. Petroleum Exploration and Development, 2003, 30(4): 7-9. [本文引用:1]
[14] 魏国齐, 杨威, 杜金虎, . 四川盆地震旦纪—早寒武世克拉通内裂陷地质特征[J]. 天然气工业, 2015, 35(1): 24-35.
WEI Guoqi, YANG Wei, DU Jinhu, et al. Geological characteristics of the Sinian - Early Cambrian intracratonic rift Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2015, 35(1): 24-35. [本文引用:6]
[15] 单秀琴, 张静, 张宝民, . 四川盆地震旦系灯影组白云岩岩溶储层特征及溶蚀作用证据[J]. 石油学报, 2016, 37(1): 17-29.
SHAN Xiuqin, ZHANG Jing, ZHANG Baomin, et al. Dolomite karst reservoir characteristics and dissolution evidences of Sinian Dengying Formation, Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2016, 37(1): 17-29. [本文引用:2]
[16] 魏国齐, 杨威, 谢武仁, . 四川盆地震旦系—寒武系天然气成藏模式与勘探领域[J]. 石油学报, 2018, 39(12): 1317-1327.
WEI Gouqi, YANG wei, XIE Wuren, et al. Accumulation modes and exploration domains of Sinian-Cambrian natural gas in Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2018, 39(12): 1317-1327. [本文引用:5]
[17] 魏国齐, 杨威, 刘满仓, . 四川盆地大气田分布、主控因素与勘探方向[J]. 天然气工业, 2019, 39(6): 1-12.
WEI Guoqi, YANG Wei, LIU Mancang, et al. Distribution rules, main controlling factors and exploration directions of giant gas fields in the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2019, 39(6): 1-12. [本文引用:1]
[18] 李凌, 谭秀成, 曾伟, . 四川盆地震旦系灯影组灰泥丘发育特征及储集意义[J]. 石油勘探与开发, 2013, 40(6): 666-673.
LI Ling, TAN Xiucheng, ZENG Wei, et al. Development and reservoir significance of mud mounds in Sinian Dengying Formation, Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2013, 40(6): 666-673. [本文引用:1]
[19] 张健, 谢武仁, 谢增业, . 四川盆地震旦系岩相古地理及有利储集相带特征[J]. 天然气工业, 2014, 34(3): 16-22.
ZHANG Jian, XIE Wuren, XIE Zengye, et al. Lithofacies palaeogeographic characteristics and favorable reservoir facies belts of the Sinian in the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2014, 34(3): 16-22. [本文引用:1]
[20] 魏国齐, 杨威, 张健, . 四川盆地中部前震旦系裂谷地垒-地堑结构及其对震旦系—寒武系台地内成藏的控制作用[J]. 石油勘探与开发, 2018, 45(2): 1-10.
WEI Guoqi, YANG Wei, ZHANG Jian, et al. The horst-graben structure of pre-Sinian rift in central Sichuan basin and its control on intraplatform oil accumulation of Sinian-Cambrian[J]. Petroleum Exploration and Development, 2018, 45(2): 1-10. [本文引用:3]
[21] OSBURN M, GROTZINGER J, BERGMANN K. Facies, stratigraphy, and evolution of a middle Ediacaran Carbonate Ramp: Khufai Formation, Sultanate of Oman[J]. AAPG Bulletin, 2014, 98(8): 1631-1667. [本文引用:1]
[22] RONCHI P, ORTENZI A, BORROMEO O, et al. Depositional setting and diagenetic processes and their impact on the reservoir quality in the late Visean-Bashkirian Kashagan Carbonate Platform (Pre-Caspian Basin, Kazakhstan)[J]. AAPG Bulletin, 2010, 94(9): 1313-1348. [本文引用:1]
[23] HOLLIS C. Diagenetic controls on reservoir properties of carbonate successions within the Albian-Turonian of the Arabian Plate[J]. Petroleum Geoscience, 2011, 17(3): 223-241. [本文引用:1]
[24] 杨雨, 黄先平, 张健, . 四川盆地寒武系沉积前震旦系顶界岩溶地貌特征及其地质意义[J]. 天然气工业, 2014, 34(3): 38-43.
YANG Yu, HUANG Xianping, ZHANG Jian, et al. Features and geologic significances of the top Sinian karst land form before the Cambrian deposition in the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2014, 34(3): 38-43. [本文引用:1]
[25] 魏国齐, 谢增业, 宋家荣, . 四川盆地川中古隆起震旦系—寒武系天然气特征及成因[J]. 石油勘探与开发, 2015, 42(6): 702-711.
WEI Guoqi, XIE Zengye, SONG Jiarong, et al. Features and origin of natural gas in the Sinian-Cambrian of central Sichuan paleo-uplift, Sichuan Basin, SW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2015, 42(6): 702-711. [本文引用:2]
[26] 张健, 沈平, 杨威, . 四川盆地前震旦纪沉积岩新认识与油气勘探的意义[J]. 天然气工业, 2012, 32(7): 1-5.
ZHANG Jian, SHEN Ping, YANG Wei, et al. New understand ings of Pre-Sinian sedimentary rocks in the Sichuan Basin and the significance of oil and gas exploration[J]. Natural Gas Industry, 2012, 32(7): 1-5. [本文引用:1]