四川盆地閬中—南部地區須家河組勘探潛力

盛秀杰 陳漢軍 吳亞軍

1.中國地質大學(武漢)資源學院 2.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室·成都理工大學3.中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院德陽分院

四川盆地閬中—南部地區須家河組勘探潛力

盛秀杰1陳漢軍2吳亞軍3

1.中國地質大學(武漢)資源學院 2.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室·成都理工大學3.中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院德陽分院

四川盆地閬中—南部地區上三疊統須家河組油氣勘探一直未能取得突破,前期研究認為是由于缺乏豐富的馬鞍塘組、小塘子組優質烴源巖所致。結合區域沉積環境,從烴源巖發育情況、儲層發育情況、油氣運移通道以及油氣藏保存情況等幾個方面入手,對該區須家河組油氣勘探潛力進行了分析。結合鄰區廣安氣田的勘探成果,研究指出:盡管閬中—南部地區馬鞍塘組、小塘子組缺乏有效的烴源巖,但須家河組烴源巖仍具有一定的生烴潛力;須家河組三段具有一定的生烴條件,須家河組五段具有較好的生烴條件;油氣運移條件分析表明,天宮院、金星場和石龍2井等部位處于油氣運移的有利通道上,有利于油氣的聚集成藏;從油氣成藏條件的配置情況來看,須四段是該區須家河組取得油氣重大突破的主力層段。

四川盆地 閬中—南部地區 晚三疊世 沉積環境 烴源巖 儲集層 油氣運移 勘探潛力

1 烴源巖條件分析

前期研究[1-2]認為,四川盆地閬中—南部地區上三疊統須家河組油氣未能取得突破的一個關鍵因素是由于缺乏烴源巖,尤其是缺乏馬鞍塘組和小塘子組烴源巖。

區域沉積構造演化分析結果表明,晚三疊世初期,由于揚子板塊順時針方向旋轉,揚子板塊首先與龍門山北端的碧口地體開始拼合,四川盆地東北(川東北)地區基本結束了殘留海沉積環境,以前陸盆地沉積環境為主,川西地區維持著殘留海與前陸盆地共存的局面[3],其中,具陸相沉積特征的周緣前陸盆地的范圍則繼續向西南方向擴大,而殘留海的范圍則繼續向西南方向萎縮。此階段川西殘留海域的范圍、水深和沉積厚度自北西向南東由窄加寬、由深變淺,沉積厚度迅速減薄,龍門山及廣大川西地區為淺海陸棚和三角洲或濱海平原(海灣和潟湖—潮坪組合)沉積環境,川中和川東北地區為大面積的前陸隆起發育區,以北東向展布的瀘州—開江古隆起為前陸隆起的核心部位。

受區域構造沉積環境影響,龍門山前山帶沉積了一套淺海生物灘相和生物丘相生物灰巖,江油、安縣、綿竹一帶的馬鞍塘組中發育海綿、海百合和珊瑚等淺海生物,川西地區須一段馬鞍塘組與小塘子組分布廣泛且厚度大,是很好的烴源巖;而川東北地區須一段馬鞍塘組與小塘子組厚度很薄(0～20 m),自西南向北東方向逐漸減薄,至通南巴構造帶馬路背構造馬2井基本缺失。因而在川西地區馬鞍塘組與小塘子組成為很好的烴源巖,而川東北地區馬鞍塘組與小塘子組沉積非常薄,難以成為很好的有效烴源巖。

以上分析表明,川東北地區缺乏好的小塘子組、馬鞍塘組烴源巖,也正因為如此,在川東北地區位于該套層序之上的須二段儲層由于缺乏下伏烴源巖烴類流體的供給,一直沒有獲得油氣勘探突破,鄰區須家河組油氣取得突破的層位主要是須四段,而川西地區須二段則為主力產氣層。

鄰區廣安氣田須家河組烴源巖分析結果表明:其烴源巖主要來源于須家河五段與三段的泥質巖、煤系地層(該區也缺乏晚三疊世早期烴源巖)[4]。結合區域巖相古地理演化分析,須三段沉積時,沉降中心位于川中中江—南充—廣安一帶,有利的烴源巖為濱淺湖相的泥質巖、煤系地層,閬中—南部地區則處于三角洲前緣湖沼相沉積,從烴源巖發育程度來說,要差于廣安氣田、充西氣田。須五段沉積時,受北部米倉山—大巴山持續加強的逆沖推覆活動影響,須五段沉降中心位于川西—川中地區,有利的烴源巖為三角洲前緣、濱淺湖泥沼相地層,在元壩1井以北地區主要為三角洲平原沉積,沉積環境能量偏高,而元壩1井及其以南地區,則為濱—淺湖相沉積,沉積環境能量偏低,其湖相泥巖以及碳質頁巖與煤層是較好的烴源巖和蓋層。

閬中—南部地區川石55井及石深1井須五段與須三段含有不少的煤系地層與碳質頁巖,石深1井須家河組五段頂、底部分別鉆遇了16、48 m(含7 m煤層)左右的碳質頁巖與煤系地層。顯然,作為烴源巖的物質基礎是有了的。

據李登華等(2007)研究,須家河組煤層厚度往西北方向有逐漸變厚的趨勢,閬中—南部地區煤成氣生烴強度明顯好于南部地區的充西、八角場與廣安地區。由于閬中—南部地區須三段生烴條件要差于充西與廣安地區,因而可以預測,閬中—南部地區須五段煤層較充西、廣安地區更為發育,生氣強度更高。

綜上,閬中—南部地區小塘子組、馬鞍塘組烴源巖不發育,須三段具有一定的生烴條件,須五段具有較好的生烴條件。

2 儲集條件分析

2.1 須家河組二段儲集條件分析

須家河組二段沉積期間,構造活動較強,龍門山、米倉山、大巴山等盆地周邊的褶皺帶先后隆升,川西、川東北地區進入前陸盆地構造演化階段。前陸盆地及其前陸隆起帶成為物源區,從物源區至匯水盆地發育了從近源沖積扇、河流系統、三角洲系統到湖沼及湖灣系統等復雜的陸源碎屑沉積體系,閬中—南部—巴中區塊主要位于河流下游,發育辮狀河—湖沼及湖灣系統等復雜的陸源碎屑沉積體系。

據石深1井的資料,須家河組二段上部為灰色、淺灰色(含礫)中粒、細粒巖屑石英砂巖、細粒巖屑砂巖、鈣屑砂巖夾灰黑色(碳質)頁巖;中部為灰黑色(碳質)頁巖、黑色煤層與灰色中、細粒巖屑砂巖近等厚互層,夾灰色泥巖;下部為灰色中粒巖屑砂巖、巖屑石英砂巖夾灰黑色頁巖,底部為灰色泥巖。儲層巖性為細砂巖、中砂巖,含氣儲層總厚37 m,占須二段砂體總厚度的15%。該段儲層孔隙度和滲透率低,屬特低孔、滲性儲層,裂縫不發育,儲層類型為孔隙型。儲層孔滲性相對于川西地區要略好一些。

依據有利儲層發育的層序地層模式分析以及新場氣田有利儲層地震相分析得出的結論認為:地震剖面上橫向為丘形地震相,縱向上能夠見到斜交前積反射,在頂積層反射附近通常是有利儲層——河口壩砂體發育帶[5]。

在層序地層學理論指導下,依據以上儲層識別模式,結合閬中—南部地區地震剖面特征,通過各種屬性提取篩選分析,利用須二段儲層分頻疊合刻畫出本區沉積相分布特征,并進而指出有利的儲層發育帶。

預測結果表明,閬中—南部地區須二段發育2個三角洲沉積體系,西邊為回龍場三角洲,東邊為石龍場三角洲(圖1)。

圖1 閬中—南部地區須二段20、25、30 Hz分頻疊合圖(分頻疊合清楚地顯示出自西向東發育2個三角洲沉積體系)

回龍場三角洲在南部為三角洲平原,其上河流相沉積清晰可見,頂積層也較為明顯,向北天宮院可能為河口壩發育部位,金星場為三角洲前緣—水下分流河道沉積,橫向剖面上則可見丘狀反射。

石龍場三角洲縱向上也發育有三角洲平原、三角洲前緣相沉積,河口壩沉積地震剖面特征不是太清楚,過天宮院—石深1井的地震剖面顯示,天宮院地段可能為河口壩沉積,而石深1井所在部位為三角洲前緣沉積,沉積環境相對偏低。石龍場地區目前鉆達須家河組二段的井有川石55井和石深1井,雖有顯示,但都沒有獲得工業氣流,其原因之一可能是位于三角洲前緣沉積相帶,未處于最有利的儲層發育帶。

通過回龍場與石龍場三角洲對比來看,回龍場三角洲春天觀附近為三角洲前緣分流河道或河口壩向沉積,橫剖面丘形特征明顯且幅度大,而石龍場三角洲分流河道相沉積幅度小,向西到春天觀見有低緩的斜交前積反射特征。表明當時沉積時回龍場三角洲朵葉體比石龍場三角洲朵葉體沉積環境低,更有利于捕捉到三角洲前緣、前三角洲泥頁巖產生而運移過來的油氣,因而是更為有利的儲層發育帶。

依據以上分析來看,本區發育2個三角洲沉積體系,有利儲層主要發育在回龍場三角洲平原向三角洲前緣過渡的天宮院河口壩和春天觀附近分流河道或河口壩發育部位,以及石龍場三角洲平原分流河道部位,其中又以回龍場三角洲上的河口壩儲層發育部位為最佳。

2.2 須家河組四段儲集條件分析

須家河組四段沉積期間,米倉山—大巴山構造活動開始加強,成為川東北的重要物緣區。須四段在整個川東北地區以砂巖為主,三角洲平原分流河道大致沿中江—三臺—鹽亭—西充—營山—渠縣—廣安—潼南—樂至一帶呈環狀展布,該環帶外圍為河泛平原沉積,環帶內則為前三角洲遠砂壩—淺湖相沉積。閬中—南部—巴中區塊物緣區主要位于北部,處于河流下游,發育辮狀河—湖沼及湖灣系統等復雜的陸源碎屑沉積體系。

據石深1井資料,須四段巖性特征為(淺)灰色中粒、細粒巖屑石英砂巖、細粒巖屑砂巖,鈣屑砂巖與深灰色泥巖、灰黑色(碳質)頁巖近等厚互層,夾黑色煤層。儲層巖性為細粒、中粒巖屑(石英)砂巖,含氣儲層總厚為29.50m,占須四段砂體總厚度的為29.8%。巖石礦物成分主要由石英、巖屑組成,石英含量為5%～82%,巖屑含量為13%～95%,含少量長石。儲層孔隙度最高為 9.03%,最低為 1.82%,平均為 5. 12%;滲透率最高為0.731×10-3μm2,最低為0.002 ×10-3μm2,平均為0.1567×10-3μm2,表明該段儲層孔隙度和滲透率低,屬于特低孔、滲性儲層。儲層類型以孔隙為主,次為裂縫—孔隙型。

在層序地層學理論指導下,借鑒鄰區廣安氣田工業產氣井在須家河組四段的地震響應特征[6],參考須家河組二段地震響應特征的分析,依據有利儲層發育的層序地層模式分析可以得出結論:橫向為丘形地震相,縱向上為斜交前積反射并伴有頂積層反射,通常是有利儲層發育帶。依據以上儲層識別模式,結合閬中—南部地區地震剖面特征,通過各種屬性提取篩選分析,利用須三、四段儲層振幅特征可以很好地刻畫出本區沉積相分布特征(圖2)。預測結果表明,閬中—南部地區須三、四段物緣區主要位于北部,發育三角洲前緣—水下扇沉積體系,其中主要發育鳳鳴場—天宮院和馮家灣—春天觀2個水系所組成的三角洲前緣—水下扇沉積體系,有利的儲層發育帶是水下扇沉積。

圖2 閬中—南部地區須三、須四段振幅屬性圖

鳳鳴場—天宮院三角洲前緣—水下扇沉積體系地震剖面上須四段反射波整體表現為平行連續反射,結合鉆井巖性及區域沉積相圖來看,沉積時水體能量較低,在鳳鳴場—天宮院一帶有低頻強振幅斜交反射,從天宮院往南地震剖面上表現為高頻平行連續反射,有向下游前積的趨勢,表明水體變深,屬濱淺湖相沉積。過天宮院橫剖面上表現為丘形反射,預測為天宮院一帶為水下扇—水下分流河道相沉積,為本區須四段最有利的儲層發育帶。

馮家灣—春天觀三角洲前緣—水下扇沉積體系地震剖面上須三、須四段反射波同樣整體表現為平行連續反射,表明沉積時水體能量較低,在馮家灣一帶有低頻強振幅斜交反射,只是反射特征沒有天宮院一帶明顯,可能水體變深,水下扇不是很發育,在橫剖面上表現也不如天宮院水下扇明顯,預測為較有利的儲層發育帶。

綜上,閬中—南部地區須家河組二段物緣主要來自于南部,儲層發育,在天宮院和春天觀一帶發育河口壩相的優質儲層;須四段物緣主要來自于北部,儲層發育相對要差一些,在天宮院一帶可能發育水下扇—水下分流河道相優質儲層。整體而言閬中—南部地區不缺乏優質儲層,為油氣聚集成藏提供了良好的儲集空間。

3 油氣運移、保存條件分析

3.1 油氣運移條件

前人的研究表明,印支晚期,本區須家河組二段埋藏深度不大,尚未進入生烴期,在油氣運移高峰時期即燕山中期[7],因此,筆者可以做出川東北地區須三段底—遂寧組底的厚度圖來大致刻畫燕山中期末,須二段的油氣運移趨勢,即油氣從燕山中期末的沉降中心、逐漸沿著“匯烴脊”(即沉降中心到構造高部位的脊梁,這是油氣運移速度最快、效果最佳的途徑,換言之,就是油氣運移的優勢途徑)向構造高部位匯聚。顯然,位于“匯烴脊”之上的圈閉或儲層是最有利的圈閉或儲層。

如圖3是根據閬中—南部地區川東北地區須三段底—遂寧組底的厚度圖而刻畫的閬中—南部地區燕山中期末須二段油氣運移趨勢圖,圖中紅線為燕山中期末須二段油氣運移的“匯烴脊”,而紅色箭頭則為油氣運移的方向。顯然,石龍場、金星場、天宮院西及柏埡等地區為油氣運移有利地區。

圖3 閬中—南部地區燕山中期末須二段油氣運移趨勢圖

須家河組四段與須二段之間厚度變化不大,其油氣運移趨勢與須二段相似。

由前面烴源條件分析可知,閬中—南部地區須二段下部缺乏好的烴源巖,烴源供應可能主要靠其內部泥質巖類生烴而得,因而雖然須二段儲層發育良好,天宮院、金星場和石龍2井等部位位于油氣運移的有利通道上,其油氣成藏規模可能不會很大;須四段下部有須三段的泥質巖作為烴源巖,且生烴強度整體看來并不比廣安氣田差,儲層發育程度從預測結果來看雖不如須二段優越,但還是相當發育的,處于油氣運移優勢部位的天宮院、金星場和石龍2井等部位有望在該層取得較大的油氣突破。

3.2 油氣保存條件

閬中—南部地區須家河組中泥頁巖主要分布在須三段及須五段中,是須二段、四段的封蓋層,這些該層為該區油氣成藏提供了良好的保存條件。

該區斷層總體而言不太發育且多規模不大,對油氣的保存影響不大。以該區最大的斷層——石龍場斷層為例,通過斷層封堵性分析來探討其對油氣保存的影響程度。

斷層在空間上的封堵性包括垂向封堵性和側向封堵性。影響斷層側向封堵性的主要影響因素有:斷移地層的砂泥比值、泥巖膏鹽巖涂抹層分布的連續性、斷裂充填物的性質。影響垂向封閉性的主要因素有:斷面產狀及斷面壓力。

通過計算石龍場斷層斷面垂直壓力結果表明:石龍場斷層斷面剩余壓力大于30 M Pa,而根據前人的研究成果,剩余壓力大于20 M Pa斷層垂向上則為封堵的[8],因而石龍場斷層在構造平靜期不會對油氣保存產生大的影響。

4 結論

閬中—南部地區烴源條件分析結果表明:該區須三段具有一定的生烴條件。須五段具有較好的生烴條件。油氣運移條件分析表明:天宮院、金星場和石龍2井等部位位于油氣運移的有利通道上,有利于油氣的聚集成藏。

陸相儲層“源控論”決定了閬中—南部地區須家河組四段具有較好的勘探潛力,從油氣成藏條件的配置情況來看,須四段是閬中—南部地區須家河組取得油氣重大突破的主力層段。

[1]吳亞軍,陳漢軍,郭偉,等.閬中—南部地區海相勘探目標評價優選[R].成都:中國石化西南油氣分公司,2007.

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[8]周文,王輝,王世澤,等.蓋層及斷裂的封堵性評價[M].成都:四川科學技術出版社,1999.

Exploration potential of the Xujiahe Formation in the Langzhong - Nanbu area,Sichuan Basin

Sheng Xiujie1,Chen Hanjun2,Wu Yajun3
(1.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,W uhan,Hubei 430074,China;2.State Key Lab of Oil&Gas Reservoir Geology and Ex p loitation,Chengdu University of Technology,Chengdu,Sichuan 610059,China;3.Deyang Exp loration and Development Research Institute of Sinopec Southw est B ranch,Chengdu,Sichuan 618000,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 1,pp.15-18,1/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

No breakthroughs have beenmade in the exp lo ration of the Xujiahe Fo rmation in the Langzhong -Nanbu area,Sichuan Basin.The p revious studies have attributed this to the lack of high quality source rocks in the Ma’antang and Xiaotangzi formations in the study area.The exp lo ration potentialof the Xujiahe Fo rmation in the study area is comp rehensively analyzed in respectof regional sedimentary setting,source rocks,reservoirs,hydrocarbon migration and p reservation.According to the experiences of exp loration in the adjacent Guang’an gas field,it is believed that the Xujiahe Formation still has certain hydrocarbon generation potential, thanks to the source rocks in its third and fifth members,although effective source rocks are absent in the Ma’antang and Xiaotangzi fo rmations in the study area.The Tiangongyuan,Jinxingchang and Shilong-2 wellblocks are located in the pathway of hydrocarbon migration,thus are favo rable fo r hydrocarbon accumulation.The timing of the hydrocarbon pooling conditions reveals that the fourth member of the Xujiahe Fo rmation w ill be themajor exploration target for a breakthrough.

Sichuan Basin,Langzhong -Nanbu,Late Triassic,sedimentary setting,source rock,reservoir,hydrocarbonmigration, exp lo ration potential,Xujiahe Fo rmation,frequency division stacking,seismic response,fault

盛秀杰,1973年生,博士研究生;主要從事地質與地震綜合研究工作。地址:(430074)湖北省武漢市中國地質大學資源學院。電話:13120015257。E-mail:smartpoint@sohu.com

盛秀杰等.四川盆地閬中—南部地區須家河組勘探潛力.天然氣工業,2010,30(1):15-18.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.01.005

(修改回稿日期 2009-11-22 編輯 羅冬梅)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.001.005

Sheng Xiujie,born in 1973,is now studying for a Ph.D degree and ismainly engaged in integrated geology and seismic research.

Add:Wuhan,Hubei 430074,P.R.China

Mobile:+86-13120015257E-mail:smartpoint@sohu.com