四川盆地陸相層系天然氣成藏條件與勘探思路

龍勝祥 肖開華 李秀鵬 武曉玲 李宏濤 袁玉松 程 喆

中國石化石油勘探開發研究院

四川盆地陸相層系天然氣成藏條件與勘探思路

龍勝祥 肖開華 李秀鵬 武曉玲 李宏濤 袁玉松 程 喆

中國石化石油勘探開發研究院

四川盆地油氣勘探始于20世紀50年代，90年代初新場等氣田的發現是一個劃時代的標志，此后陸相層系勘探快速發展，呈現出全盆地砂巖氣藏和頁巖氣藏兼顧的立體勘探格局。然而，該領域的天然氣勘探開發也遇到了許多問題：儲層多但大都較薄、相變快，儲層物性整體較差且非均質性強，氣藏分布廣但資源豐度一般較低，勘探效果好、儲量巨大但開發動用效果不理想等。為此，深入研究了四川盆地陸相層系天然氣成藏條件。結果認為：①四川盆地陸相層系發育3套烴源巖（上三疊統須家河組須二段、須四段和侏羅系），烴源條件十分優越，烴源巖集中在川西、川東北和鄂西渝東等地區，初步計算四川盆地陸相層系生烴總量達550×1012m3；②須家河組、侏羅系砂體發育，但在發育程度、物性特征等方面存在著橫向差異，成巖作用是導致各地區儲層類型及物性變化的主要因素之一；③四川盆地陸相氣藏為生儲廣泛接觸、大面積集群式成藏，各氣藏間無統一的壓力系統和氣水界面，各層系各地區氣藏成藏模式和控制因素均不同；④四川盆地陸相層系頁巖氣資源豐富，是下一步立體勘探的重要目標。進而提出了四川盆地陸相層系的勘探思路：應加大投入，砂巖油氣與頁巖氣兼顧，以尋找和擴大油氣生產陣地為目的，分“精細展開、甩開突破、超前準備”3個層次推進四川盆地油氣勘探工作。最后提出了發展非常規油氣勘探理論與技術、加強三維解釋和氣藏精細刻畫、按非常規思路開展工作等建議。

四川盆地 陸相層系 晚三疊世 侏羅紀 天然氣成藏條件 砂巖氣藏 頁巖氣 立體勘探

四川盆地陸相層系是指上三疊統須家河組以上的地層，其勘探開發已取得大量成果，中國石油化工股份有限公司（以下簡稱中國石化）在川西和川東北地區已發現大型陸相氣藏［1－4］，中國石油天然氣股份有限公司（以下簡稱中國石油）在大川中地區也發現了大型陸相氣藏，勘探開發形勢正在迅猛發展。然而，該領域的勘探開發也遇到許多問題：儲層多但大部分薄、相變快，儲層物性整體較差且非均質性強，儲層類型復雜，包括孔隙型、孔隙—裂縫型、裂縫型等多種類型［5－9］，氣藏分布廣但資源豐度一般較低，勘探效果好、儲量巨大但開發動用效果不理想。在我國能源供應缺口日益擴大、環境保護要求逐步嚴格的形勢下，中國石化和中國石油在四川盆地陸相氣藏勘探開發方面均制定了“十二五”宏偉目標。圍繞這一目標任務，資源基礎如何？目標何在？怎樣實施？都是我們關心的問題。筆者根據中國石化石油勘探開發研究院（以下簡稱我院）的最新研究認識，結合前人的相關研究成果，對此開展了初步分析。

1 勘探現狀

四川盆地陸相層系油氣勘探始于20世紀50年代，但1980年以前勘探效果一直不理想，僅發現中壩等幾個中小型氣田。20世紀90年代初，新場等氣田的發現是一個劃時代的標志，此后陸相層系勘探快速發展［10－15］。

1）在川西地區，新場氣田發現后，一方面在孝—新—合構造帶逐步擴大評價中淺層，并“甩開”勘探發現了洛帶、新都、馬井等中淺層氣藏；另一方面，向深層延伸，發現了新場、大邑上三疊統須家河組氣藏。近期勘探向成都凹陷展開，在什邡、廣金地區也發現了上侏羅統蓬萊鎮組氣藏的大面積分布。

2）進入21世紀，在元壩發現須家河組—侏羅系多個氣藏，形成了立體勘探大場面；并在馬路背、普光地區發現了須家河組氣藏。

3）赤水—鄂西渝東地區也發現了須家河組氣藏。建南地區：原有工業氣井3口，低產氣井6口，近期建111井在須六段加砂壓裂測試，產天然氣3 008 m3／d；建密HF－1井在須六段試獲氣5.5×104m3／d；赤水地區：官8井須四段中途測試獲9.92×104m3／d的高產氣流。

4）中國石油在大川中地區發現合川、廣安等須家河組氣藏，近期“甩開”勘探也取得了突破，在梓潼凹陷和西充—仁壽地區多口甩開勘探井獲工業氣流。

5）近兩年來，陸相層系頁巖氣勘探取得重大突破：元壩地區有元壩9、元壩21等多口井獲工業氣流；建南有建111井、建頁HF－1井穩產氣2 000～3 000 m3／d；新場氣田有51口井見頁巖氣顯示。

近60年在四川盆地對陸相層系的油氣勘探取得了大量成果，發現油氣田60余個（圖1），探明天然氣儲量約7 000×108m3，顯示出四川盆地陸相層系具有“多套砂巖油氣層與頁巖氣層交叉疊置、滿盆分布”的特點，砂巖油氣和頁巖氣兼顧立體勘探格局將向全盆地展開，前景十分廣闊。

圖1 四川盆地陸相層系油氣田分布圖

2 油氣成藏條件及資源潛力

近幾年我院圍繞四川盆地陸相層系開展了研究工作，結合前人的研究成果，對相關問題有了一些粗淺的認識。

2.1 四川盆地陸相層系烴源條件十分優越

2.1.1 對比表明：油氣主要源于陸相3套烴源巖

川西地區須二段δ13C1為－31.36‰～－32.04‰，須四段和侏羅系δ13C1為－32.91‰～－35.43‰，全部屬于腐殖氣成因類型。從烴源巖與產層天然氣輕烴指紋對比也可見，川西須二段天然氣主要來源于上三疊統小塘子組和須二段烴源巖，而須四段和侏羅系天然氣則來源于須三段、須五段及侏羅系烴源巖。

碳同位素分析和須家河組天然氣輕烴指紋對比結果表明：川東北須家河組天然氣主要來自須家河組自身烴源巖，可能有少部分海相天然氣（碳同位素屬腐泥氣成因類型）的貢獻；侏羅系油氣主要來自下侏羅統烴源巖。

川東南地區須家河組以海相氣源為主、混有陸相氣。甲烷、乙烷碳同位素值發生倒轉，表明天然氣為海相天然氣和陸相天然氣混源；輕烴指紋指標對比結果顯示，官渡須家河組氣藏天然氣特征與馬路背須家河組氣藏的天然氣一致，而與新場須二段、須四段氣藏的天然氣特征均不同，也說明屬混源成因。

2.1.2 烴源集中在川西、川東北和鄂西渝東等地區

須家河組暗色泥質烴源巖主要發育于須一段、須三段、須五段，生烴中心在川西坳陷中段（圖2），其生烴強度最大，為100×108～300×108m3／km2。

圖2 四川盆地上三疊統須家河組累計生烴強度等值線圖

侏羅系烴源巖主要發育于下侏羅統自流井組和中侏羅統千佛崖組，生烴中心位于川北和川東北（圖3），生烴強度為30×108～100×108m3／km2。

據初步計算，四川盆地陸相層系生烴總量達550 ×1012m3。從層位上看，須三段、須五段生烴量最大，其次為下侏羅統和須一段，千佛崖組最??；從平面上看，川西地區生烴量最大，其次為川北—川東北地區和川中地區，川東、川東南及川南地區生烴量較小。

2.2 須家河組、侏羅系砂體發育，但在發育程度、物性特征方面存在著橫向差異

2.2.1 陸相砂體十分發育，但各地區有所不同

須家河組：沿劍閣—中江、旺蒼南—西充、萬源—蓬安、重慶—女基井、自貢南—資陽、雅安—溫江共持續發育6個大型三角洲砂體，總體上是川東北、川東地區的河流—沖積平原、三角洲砂體好于川西地區。

侏羅系：從盆地邊緣向中部發育河流—沖積平原、三角洲砂體，總體上川西、川東北、川東及川東南均較發育。

2.2.2 砂巖縱向上疊置連片分布，但單個砂體橫向變化快

研究成果顯示出：什邡地區蓬萊鎮組蓬二段氣藏主要砂組的砂巖儲層在縱向上相互疊置，累計厚度大，但單個砂體橫向上變化較快，砂體對比難度大?？傮w表現為砂體側向遷移、相互疊置，宏觀上呈連片分布的特征。

2.2.3 成巖作用導致各地區儲層類型及物性也有差異

圖3 四川盆地中下侏羅統累計生烴強度等值線圖

四川盆地陸相砂巖儲層目前處于晚成巖B亞期，總體看成巖作用強度大，對砂巖儲層的影響作用大，其中建設性的成巖作用主要有溶蝕作用和裂縫化，破壞性的成巖作用主要有壓實作用和膠結作用。

在強烈壓實、膠結等作用下，四川盆地陸相層系各套儲層物性均較差（表1）。但在燕山中晚期，川西和川西北大部地區連續沉積了下白堊統，部分地區還沉積了上白堊統、侏羅系及須家河組，砂巖深埋；川中及大川東遭受剝蝕，砂巖埋藏較淺。燕山期剝蝕量：川東北、川東南、鄂西渝東剝蝕厚度介于1 500～3 500 m，須家河組和侏羅系砂體最大埋深小、壓實作用相對較弱、物性相對好；川西剝蝕厚度小于500 m，部分未剝蝕，砂體埋深大、壓實作用強、物性差。故而導致須家河組物性平面上變化：川西、川東北、川東南—鄂西渝東地區孔隙度介于4%～7%，滲透率小于1 mD，但在這些地區特別是構造、斷裂部位裂縫發育，可以形成孔隙—裂縫型、裂縫—孔隙型儲層；大川中大部分地方須家河組孔隙度介于7%～10%，滲透率大于1 mD。

表1 四川盆地陸相層系主要儲層物性特征統計表

2.3 四川盆地陸相氣藏成藏條件較好

2.3.1 生儲廣泛接觸、大面積集群式成藏

多套烴源巖和多套儲層交叉疊置，橫向上廣泛發育，形成廣覆式上下接觸（如侏羅系初曾與須五段烴源巖）、“三明治”式交叉接觸（如須二段儲層與小塘子組合須二段烴源巖），烴源以垂向運移為主，橫向運移距離一般較短。這種就近成藏的方式造就了大面積集群式成藏，其成藏特征與常規圈閉油氣藏不同。

2.3.2 氣藏無統一的壓力系統和氣水界面

表2 新場須二氣藏中下亞段壓力統計表

新場氣田須二段氣藏中下亞段共有11個測試數據，計算的地層壓力如表2所示。從表2中可以看出，壓力系數在1.42～1.70之間一個較大范圍內變化，總體表現出不同目標區（或裂縫體系）壓力系數不同，如中部裂縫體系壓力系數高（新851井須二4亞段壓力系數1.66，新853井壓力系數1.70），而該裂縫體系以西地區壓力系數大幅度降低（新3井壓力系數1.44、新301井壓力系數1.50），氣藏東部裂縫體系壓力系數較低（新5井壓力系數1.52，新501井壓力系數1.53），充分說明氣藏無統一的壓力系統。

圖4顯示，新場氣田須二2砂組在氣藏較高部位還存在局部水區，在南北均存在邊水且各井區氣水界面不同，這些現象充分說明氣藏沒有統一的氣水關系。

圖4 新場須二2砂組氣水關系分布圖

2.3.3 不同構造部位氣藏形成模式不同

圖5是不同構造部位氣藏形成模式示意圖。

從圖5中可見：在前陸沖斷帶附近和高陡背斜帶，主要為成藏模式1。①成藏特征：緊鄰生烴中心（生氣強度介于200×108～300×108m3／km2）；具繼承性背斜圈閉；斷層與裂縫發育，有利于油氣運移；河道砂體發育；含煤泥頁巖為蓋層。②氣藏類型：受斷層控制的構造氣藏。壓力系數為1.1，地溫梯度介于2.18～2.25℃／100 m，屬常溫常壓深層氣藏。③主控因素：斷裂活動與性質、保存條件是天然氣富集主控因素。大邑須二段—須三段氣藏、洛帶須家河組氣藏、建南須六段氣藏即屬此模式。

在坳陷中隆起區和寬緩背斜部位，主要為成藏模式2。①成藏特征：緊鄰生烴中心；位于繼承性大型隆起帶；斷層、裂縫發育，有利于油氣運移；三角洲水下分流河道和河口壩砂體發育；含煤泥頁巖作蓋層。②主控因素：繼承性隆起、斷裂裂縫和優質儲層是油氣富集的主控因素。新場須二段、須四段氣藏即屬此模式。其中以裂縫體為主要連通單元，不同單元氣水關系不同、壓力系統不同。

在凹陷中心及斜坡、隆起平臺上，主要為成藏模式3。①成藏特征：處于或緊鄰生烴中心；位于凹陷中心及斜坡區，或位于隆起頂部，地層平緩；三角洲水下分流河道和河口壩砂體發育，與烴源巖呈廣覆式或“三明治”式接觸；泥頁巖作蓋層。運聚動力主要為生烴增壓、烴濃度差及儲層毛細管壓力。運移通道為毛細管和裂縫，方式為“擴散”。②主控因素：微裂縫和優質儲層是油氣富集的主控因素。新馬滾動勘探區蓬萊鎮組氣藏、廣安須家河組氣藏即屬此模式。這類型氣藏一般氣水分異程度低，多為低含氣飽和度氣層，氣藏存在多個“甜點”，各地區壓力系統不同。

圖5 不同構造部位氣藏形成模式示意圖（剖面據中國石油）

2.4 四川盆地陸相層系頁巖氣資源豐富，是下一步立體勘探的重要目標

2.4.1 元壩地區

千佛崖組含氣泥頁巖段已在元壩9井、元壩16井試獲（工業）氣流，元壩11、元壩16、元壩9、元陸4井千佛崖組砂泥比分別為21%、58%、25%、26%，可明確認定是一套穩定分布的頁巖氣勘探開發目標層段。大安寨段含氣泥頁巖段也在元壩9井試獲氣流。初步估計，元壩地區多層頁巖氣資源量累計可達1×1012m3；元壩9井2011年6月6日至10月14日累計產油量147.21 t，累計產氣量8.002 3×104m3（未投產）?？傮w看，元壩地區頁巖氣勘探開發前景廣闊。

2.4.2 川西地區

川西坳陷頁巖氣顯示主要集中在孝泉—新場—豐谷地區，統計新場鉆遇須五段的51口井，頁巖氣顯示825.6 m／138層，其中氣層26層，含氣層68層，微含氣層44層。孝—新—合區塊須五段頁巖氣資源量近1×1012m3。

2.4.3 建南地區

下侏羅統自流井組東岳廟段氣顯示普遍且連續。建111井侏羅系東岳廟段獲工業氣流，穩產2 000～3 000 m3／d。頁巖氣資源量也近1×1012m3。

3 勘探思路及建議

3.1 勘探思路

基于已有的勘探成果和研究認識，提出以下勘探思路：解放思想，加大投入，砂巖油氣與頁巖氣兼顧，以尋找和擴大油氣生產陣地為目的，分“精細展開、甩開突破、超前準備”3個層次推進四川盆地陸相層系油氣勘探工作。

1）精細展開：以已發現的新場、元壩、廣安等大氣田為基點，開展4個方面工作：①老區老層精細描述，分析剩余氣分布和氣水關系變化，進一步加密井和調整產量，提高采收率；②老區新層勘探評價，力爭擴大儲量規模，確保生產井調層以達到長期穩產；③大膽向外圍展開，特別是向凹陷區迅速展開，力爭大面積整體探明和快速建產；④頁巖氣勘探開發一體化，優選“甜點”，突破技術難點，與砂巖氣藏形成混合立體勘探開發新局面。通過上述4個方面的工作，加上海相氣藏的貢獻，力爭近幾年即形成幾個100×108m3／a產量級大型天然氣生產基地。

2）甩開突破：鄂西渝東、赤水、資陽等地區雖然發現了一些氣藏，但尚未形成大規模生產場面。在鄂西渝東地區，以建南為中心，開展須家河組整體評價，并向外圍甩開勘探以爭取新突破，同時開展東岳廟段頁巖氣勘探開發，力爭近期形成探明天然氣儲量上1 000 ×108m3，產量20×108m3／a以上的常規與非常規共同開發的規模生產陣地。在赤水地區，重點是開展官渡—天堂壩有利區帶的進一步評價，力爭取得更大突破，對已有儲量升級和擴大勘探陣地，形成一定產量規模。資陽地區縱向發育多套烴源巖，平面展布較為穩定，可對須二段、須四段、須六段砂巖氣藏和須五段頁巖氣藏進行兼探，形成一定產量規模。

3）超前準備：主要是針對川東北南江、鎮巴，川東南涪陵、綦江，川西南諸區塊等開展研究工作，砂巖氣藏與頁巖氣藏兼顧，逐步優選目標，實現突破。

3.2 相關建議

陸相層系砂巖儲層一般低滲透—致密，部分發育裂縫；部分侏羅系儲層含氣飽和度低；各套氣層基本上氣水關系都較復雜；同時多套砂巖氣和多套頁巖氣交叉疊置，形成立體的復雜的非常規資源體系。因此，勘探開發面臨諸多困難。特提出以下建議：

3.2.1 發展非常規油氣勘探理論與技術

此方面包括：①低滲透—致密砂巖氣藏成藏主控因素、富集規律研究；②陸相頁巖氣資源前景及目標評價、儲量計算技術；③山前地震資料采集處理技術；④水平井測井技術與分段壓裂技術；⑤頁巖氣排采技術、產能評價技術和產量優化技術。

3.2.2 加強三維解釋和氣藏精細刻畫

此方面包括：①地震資料連片處理和特殊處理；②多方法地震資料精細解釋與信息融合；③儲層、裂縫、流體識別；④測井解釋攻關，準確識別裂縫、低含氣飽和度氣層、氣水層；⑤沉積微相、成巖作用、儲層特征與綜合評價；⑥井位論證與井軌跡優化。

3.2.3 按非常規思路開展工作

按工程技術適應性和波及范圍選目標、定層系，如根據水平井多段壓裂所形成的裂縫溝通范圍，特別是垂向控制范圍，在地質綜合評價基礎上，劃分勘探開發目標層系，確定井軌跡，砂巖儲層與富氣頁巖層一起整體壓裂，實現混合生產。

強化對鉆、完井全過程的緊密跟蹤，并及時優化調整，主要是要及時調整井軌跡，優選壓裂井段，及時評價產能和優化產量。

縱向上注重“大水層”預測與規避，橫向上找“甜點”。在選擇目層段時，應把研究重點放在水層特別是出水量較大水層的識別與評價上，確保水平井多段壓裂不溝通水層，以避免出水對產量的影響。在平面上，通過綜合研究，縮小目標，減少資金投入，提高單井產量，確?？碧介_發效果。

剔除低壓區。對于頁巖氣，有些專家認為保存條件不重要。其實，這是一種誤解。在美國，阿巴拉契亞地區頁巖氣有利區也是遠離沖斷帶的。在四川盆地邊緣也存在復雜的構造帶，當頁巖處于開放系統，壓力很低時，游離氣無法保存，吸附氣也極少。因此，在選擇目標時，地層壓力較低的地區應首先被剔除。

成文中引用了中國石化西南油氣分公司、勘探南方分公司、江漢油田分公司及其他相關單位的資料，在此致以衷心感謝！

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Gas accumulation conditions and exploration strategies of Mesozoic terrestrial strata in the Sichuan Basin

Long Shengxiang，Xiao Kaihua，Li Xiupeng，Wu Xiaoling，Li Hongtao，Yuan Yusong，Cheng Zhe
（Sinopec Ex ploration and Development Research Institute，Beijing 100083，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 11，pp.10－17，11／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Hydrocarbon exploration in the terrestrial strata started early in the 1950s in the Sichuan Basin and the discovery of gas fields like Hexinchang，Xinchang，etc.in the early 1990s brought about an epoch－making influence.Along with the subsequent terrestrial exploration in fast speed，both sand gas and shale gas exploration are developing well in combination with the stereoscopic exploration in this basin.However，many difficulties have been encountered in actual exploration and development there.For example，there are multiple reservoirs but most of them are so thin and with such facies variation that they are characterized by poor petrophysical properties and strong heterogeneity；there are wide distribution of reservoirs but with a low resource abundance level；huge reserves is proven with satisfactory exploration results but are difficult to produce in reality.In view of this，this paper makes a deep investigation into the gas accumulation conditions in the terrestrial strata in this basin.The following results are presented.（1）There developed three sets of source rocks，i.e.the 2ndand 4thmembers of the Xujiahe Formation in the Upper Triassic and the Jurassic；the superior hydrocarbon sources are mainly located in the western and northeastern Sichuan Basin as well as the area between west Hubei and east Chongqing，where the total hydrocarbon quantity generated is estimated to be 550 trillion m3.（2）Sandbodies developed in the Xujiahe Formation and Jurassic strata，however，the distribution and physical characteristics of sandbodies varied horizontally，and diagenesis was one of the dominant factors for reservoir types and physical characteristics variations at different areas.（3）Terrestrial gas reservoirs in this basin has wide source－reservoir contacts and group accumulation in a large area，and they also have inconsistent pressure systems and different gas－water contacts，and the accumulation models and controlling factors vary in different formations and at different areas.（4）Rich shale gas resources have been found in the terrestrial strata there，so it is the next important target of further exploration in the future.On this basis，the strategies are also suggested for further hydrocarbon exploration in the terrestrial strata in this basin.（1）For searching and expanding gas producing areas，the exploration investment should be increased and both of sandstone gas and shale gas should be explored.（2）Great advance should be made in the gas exploration in the Sichuan Basin according to the following three steps：to make a delicate plan，to make breakthrough by all means，and to make full preparation in advance.（3）Theoretical and technical studies should be developed for unconventional hydrocarbon resource exploration with the help of 3D seismic interpretation and fine description of reservoirs.

Sichuan Basin，terrestrial strata，Jurassic，natural gas，pooling condition，sand gas reservoir，shale gas，stereoscopic exploration

龍勝祥等.四川盆地陸相層系天然氣成藏條件與勘探思路.天然氣工業，2012，32（11）：10－17.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.003

國家科技重大專項“碎屑巖層系大中型油氣田富集規律與勘探關鍵技術”（編號：2008ZX05002）。

龍勝祥，1959年生，教授級高級工程師，博士，本刊第七屆編委會委員；主要從事油氣地質與勘探開發研究工作，現任中國石化石油勘探開發研究院首席專家。地址：（100083）北京市海淀區學院路31號。E－mail：lsx.syky＠sinopec.com

2012－10－18 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.11.003

Long Shengxiang，professor－level senior engineer，born in 1959，is mainly engaged in research of oil and gas geology and exploration＆development.He is also a member of the 7thNGI Editorial Board.

Add：No.31，Xueyuan Rd.，Haidian District，Beijing 100083，P.R.China

E－mail：lsx.syky＠sinopec.com