四川盆地川中古隆起震旦系—下古生界天然氣勘探新認識及勘探潛力

徐春春 沈 平 楊躍明 趙路子 羅 冰 文 龍 陳 康 冉 崎 鐘 原 彭翰霖

1.中國石油西南油氣田公司 2.中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院

0 引言

川中古隆起是四川盆地形成最早、規模最大、延續時間最長、剝蝕幅度最大、覆蓋面積最廣的巨型隆起，其形成演化在很大程度上控制了盆地震旦系下古生界油氣成藏過程[1-3]。自威遠氣田發現之后的近40余年中，川中古隆起震旦系—下古生界油氣勘探一直處于探索階段[4]，直到2011年GS1井、MX8井獲得突破之后，高磨地區勘探整體推進，取得顯著成效。高磨地區位于現今古隆起高部位，表現為構造圈閉氣藏，其以北地區（遂寧以北至蒼溪地區）為一個大的向北傾覆的單斜構造（以下簡稱北斜坡）。在震旦紀—早古生代，高磨地區與北斜坡地區具有類似的構造—沉積背景[1-4]，可能發育晚震旦世裂陷槽邊緣丘灘體及寒武紀古隆起控制下的臺內顆粒灘。因此勘探工作者始終認為雖然震旦系—下古生界在現今北斜坡區處于構造低部位，但依然存在巖性氣藏發育的可能性。2018年以來，中國石油天然氣集團有限公司（以下簡稱中石油）立足北斜坡上震旦統燈影組臺緣帶，同時兼顧多層系立體勘探，3年整體部署三維地震4 450 km2以及風險探井、預探井各2口。近期，風險探井PT1井于川中古隆起北斜坡燈二段獲得了重大突破（測試獲日產氣量121.89×104m3），JT1井在該古隆起北斜坡燈四段、下寒武統滄浪鋪組見到重要勘探新苗頭（燈四段解釋氣層100 m，滄一段解釋氣層14.5 m），進一步證實了川中古隆起震旦系—下古生界除高磨地區外，其北斜坡地區也具備形成規模大氣區的優越條件。鑒于此，筆者圍繞川中古隆起北斜坡震旦系—下古生界，從多角度對其含油氣地質條件進行了綜合研究，進一步評價分析其天然氣勘探潛力，以期為該古隆起后續勘探方向及部署思路提供參考和借鑒。

1 地質背景

20 世紀70年代初，基于威遠鉆井、地震普查資料以及區域地震大剖面分析發現了川中古隆起，其在二疊紀前古地質圖上古隆起形態清楚，軸線呈北東東向，核部在雅安一帶，自盆地西南向東北方向的南充地區依次剝蝕至震旦系、寒武系、奧陶系和志留系，以志留系全剝蝕區統計，古隆起面積達6.25×104km2（圖1）。古隆起現今表現為軸線呈北東向的鼻狀隆起，發育樂山、威遠和高石梯—磨溪等構造高帶，向東北龍女寺—廣安地區傾伏。

震旦紀末期桐灣運動導致上揚子地區抬升，在此背景下四川盆地燈影組遭受到不同程度的剝蝕，其中資陽及西部地區剝蝕程度最大，已剝蝕至燈二段，盆地內部大部分區域燈四段在不同程度上予以保留[5-7]。受志留紀末期加里東運動影響，川中古隆起核部磨溪構造西部寒武系遭受剝蝕，二疊紀沉積前沿古隆起軸線由西向東寒武系剝蝕程度減弱，磨溪主體構造及以東地區寒武系基本保存完整（圖1）。受龍門山褶皺沖斷帶逆沖推覆及川西前陸盆地快速沉降影響，該古隆起相對隆升幅度進一步擴大，軸線進一步向東南遷移，形成現今的隆起帶。在特殊的沉積、構造背景影響下，四川盆地發育震旦系、寒武系等多套大面積分布的優質儲層[8-13]以及下寒武統筇竹寺組區域性的優質烴源巖[14-17]，源儲配置條件良好。

2 川中古隆起天然氣勘探新認識

2.1 較之于高磨地區,川中古隆起北斜坡震旦系具備天然的沉積優勢

根據取心及薄片資料可知，PT1、ZJ2井燈二段，JT1井燈四段發育臺緣丘灘體沉積，巖性以砂屑云巖、凝塊云巖為主（圖2），顆粒間以亮晶白云石膠結為特征，溶蝕孔洞較為發育，反映沉積期水體能量較強。進一步對PT1、ZJ2、JT1井進行井—震標定，結果顯示臺緣丘灘體厚度相對較大，燈二段丘灘體地震相表現為內部斷續狀、雜亂弱反射的特征，而燈四段丘灘體地震相表現為波峰波谷數較多的亞平行或雜亂反射特征，地震識別特征較為明顯（圖3），其剖面位置如圖4所示。

為進一步明確自高磨地區向北斜坡方向臺緣沉積展布變化規律，結合二維、三維地震資料對燈二段、燈四段臺緣帶進行刻畫，可看出自高磨地區向北斜坡方向兩期臺緣帶空間展布特征發生了顯著變化，高磨地區燈二段、燈四段臺緣平面上相互疊置，總體呈南北向展布；北斜坡燈四段臺緣帶向東側遷移明顯，與燈二段臺緣帶在平面上基本分離（圖4），兩期臺緣帶呈北北東向展布。進一步對兩期臺緣帶參數進行統計發現，高磨地區燈四段、燈二段臺緣帶寬度分別介于10～15 km、15～20 km，厚度分別介于260～300 m、450～500 m；北斜坡燈四段、燈二段臺緣帶寬度分別介于20～70 km、40～130 km，厚度分別介于350～450 m、650～1 000 m。不難發現古隆起北斜坡相對于高磨地區具有沉積上的天然優勢，燈二、燈四段兩期臺緣帶無論是平面展布范圍還是沉積厚度均優于高磨地區，可能在沉積期更加靠近廣海地區，水體擾動深度及水動力條件更深更強。

圖1 川中古隆起二疊紀沉積前形態及分布位置圖

圖2 川中古隆起北斜坡燈二段、四段臺緣丘灘典型巖石學及儲集空間特征圖

圖3 川中古隆起北斜坡燈二段、燈四段臺緣丘灘體典型地震相特征圖

圖4 高磨地區—北斜坡燈影組臺緣刻畫及沉積相展布圖

2.2 較之于高磨地區,川中古隆起北斜坡燈影組儲集條件更佳且上覆層系發育多套優質儲層

從JT1井燈四段儲層段成像測井以及PT1井燈二段取心段資料來看，北斜坡燈影組儲集巖性及儲集空間類型與高磨地區基本一致，但溶蝕孔洞的發育程度更好（圖2）。對儲層厚度、孔隙度、面孔率等參數進行統計之后發現，JT1井燈四段儲層厚度為167 m，孔隙度為3.6%，平均面洞率為6%，而高磨地區燈四段儲層平均厚度介于25～70 m，孔隙度介于3.2%～3.5%，面洞率介于3.1%～3.6%；PT1井燈二段儲層厚度為264 m，孔隙度為3.5%，平均面洞率為5.3%，而高磨地區燈二段儲層平均厚度介于150～260 m，孔隙度為3.0%，面孔率介于2.9%～3.2%（表1）。由此可見北斜坡燈影組儲集條件整體優于高磨地區。

除震旦系燈影組以外，在北斜坡震旦系上覆層系中也發現了多套優質儲層，分別位于滄浪鋪組、下寒武統龍王廟組、上寒武統洗象池組之中（表2）。滄浪鋪組儲層類型為沉積期棚內洼地邊緣云化顆粒灘疊加加里東末期順層巖溶所形成的孔隙型儲層，其中JT1井儲層厚度為14.5 m，中國石油化工集團有限公司（以下簡稱中石化）的CS1井儲層厚度為17.1 m；龍王廟組儲層類型為環川中古隆起周緣顆粒灘疊加加里東末期順層巖溶的孔隙型儲層，其中LT1井儲層厚度為27.1 m，NC1井儲層厚度為16.6 m；洗象池組儲層類型為環川中古隆起坡折帶顆粒灘疊加加里東末期順層巖溶的孔隙型儲層，其中GT2井儲層厚度為52.4 m，GS16井儲層厚度為17.8 m。

表1 高磨地區與北斜坡地區燈影組儲層對比表

表2 川中古隆起北斜坡寒武系多層系儲層發育統計表

2.3 川中古隆起北斜坡具備天然氣規模成藏條件

2.3.1 緊鄰生烴中心，烴源巖厚度和源儲配置關系十分優越

從烴源條件來看，目前經實鉆井已證實在古隆起北斜坡臺緣帶上方覆蓋有下寒武統筇竹寺組一段優質烴源巖，厚度介于120～230 m，而高磨地區筇一段不發育。進一步通過井—震結合刻畫出川中地區筇竹寺組烴源巖平面厚度，整體呈現出西厚東薄的特征（圖5），預測北斜坡燈四段臺緣帶之上覆蓋有100～300 m的筇竹寺組烴源巖，而在高磨地區烴源巖厚度普遍小于150 m。此外，北斜坡燈二段臺緣帶丘灘體被筇竹寺組烴源巖從側向及上方包裹，同時具備“旁生側儲”“上生下儲”的源儲配置條件（圖6-a），而高磨地區燈二段臺緣帶丘灘體與筇竹寺組烴源巖僅構成“旁生側儲”的配置關系（圖6-b）。因此總體認為北斜坡無論是烴源巖質量、發育程度，還是源儲配置關系，相對于高磨地區都更為優越。

2.3.2 區域上發育多個大型獨立巖性圈閉

圖5 川中地區下寒武統筇竹寺組烴源巖厚度地震預測圖

為了明確古隆起北斜坡圈閉分布情況，充分利用現有二維、三維地震資料，對古隆起北斜坡震旦系—寒武系內巖性圈閉進行了刻畫。在震旦系當中，于燈二段臺緣帶刻畫出10多個大型獨立丘灘體（圖7-a），累計面積為10 144 km2；燈四段臺緣帶共刻畫出5個大型丘灘體及1個小型丘灘體（圖7-b），累計面積為4 781 km2，其中大型丘灘體分別位于PS1井區（面積為1 363 km2）、JT1井區（面積為 1 032 km2）、 CS1 井區（面積為 1 416 km2），劍閣區塊（面積為441 km2）、LT1井區（面積為500 km2）。寒武系滄浪鋪組發育5個大型灘體，有利區面積為3 800 km2，其中JT1井區面積為750 km2。龍王廟組包括4個灘相發育區，有利區面積合計為3 400 km2；洗象池組包括9個灘相發育區，有利區面積合計為2 900 km2（表3）。

2.3.3 已證實古隆起北斜坡能夠成藏且氣層厚度大、單井儲量豐度高

圖6 川中古隆起北斜坡與軸部源儲配置關系模式圖

圖7 北斜坡燈影組臺緣丘灘發育有利區預測圖

經成藏過程演化分析認為在成油期北斜坡處于古隆起構造高部位，PT1、JT1井燈影組儲層內發育的大量瀝青就是其為古油藏富集區的直接證據。經統計，PT1井燈二段氣層厚度為127 m，儲量豐度達10×108m3/km2，JT1井燈四段氣層厚度為100 m，儲量豐度為7×108m3/km2，充分證實了北斜坡現今成藏的客觀事實，并且其氣層厚度及儲量豐度均遠超高磨地區（表4）。

表3 北斜坡寒武系多層系圈閉發育統計表

表4 北斜坡與高磨地區燈影組氣藏參數對比表

同時，根據連井氣藏剖面對比可看出北斜坡燈二段、燈四段氣水界面遠低于高磨地區（圖8）。在燈二段中，高磨地區氣水界面為－5 160 m，北斜坡PT1井氣水界面為－5 539 m，ZJ2井氣顯示底界為－6 450 m；燈四段中，高磨地區氣水界面為－5 230 m，北斜坡JT1井氣水界面為－7 226 m，二者相差近2 000 m。因此，雖然北斜坡相對于高磨地區在構造上處于較低位置，但由于燈二段、燈四段內部多個大型獨立巖性圈閉的存在且上傾方向受到巖性致密帶封隔，依然具有較高的天然氣成藏概率。

3 天然氣勘探潛力分析及展望

目前的研究表明，北斜坡燈影組臺緣帶空間展布特征明顯有別于高磨地區，燈二段、燈四段兩期臺緣帶特征清晰，平面上相互分離，向北延伸至九龍山地區，臺緣帶厚度大、橫向展布寬，其中燈二段臺緣帶厚度介于650～1 000 m，寬度介于40～130 km，刻畫臺緣有利丘灘體面積為10 144 km2；燈四段臺緣帶厚度介于350～450 m，寬度介于20～70 km，刻畫臺緣有利丘灘體面積為4 781 km2。鉆探表明，北斜坡臺緣丘灘體的儲集條件較高磨地區更為有利，JT1井燈四段儲層厚度為167 m，PT1井燈二段儲層厚度為264 m。因此北斜坡是燈影組規模優質儲層發育的潛在區域。

鉆井揭示了北斜坡下寒武統筇竹寺組烴源巖的發育范圍及厚度較高磨地區更大，具備“旁生側儲”“上生下儲”等多類型的源儲配置條件。PT1、JT1井的鉆測結果證實了北斜坡燈二段、燈四段獨立巖性圈閉的含氣性，展現出巨大的天然氣勘探潛力及前景。

同時，鉆探表明在燈影組上覆寒武系地層中發育多套面積較廣的優質灘相儲層，其中滄浪鋪組有利區面積為3 800 km2，龍王廟組有利區面積為3 400 km2，洗象池組有利區面積為2 900 km2。因此在縱向上具備震旦系—下古生界立體勘探的優勢。

圖8 高磨—北斜坡燈二段、燈四段氣藏剖面圖

基于以上成果及認識，古隆起北斜坡背景下的大型巖性圈閉將成為未來震旦系—下古生界勘探的主要對象，與此同時川中古隆起北斜坡將成為繼高石梯—磨溪地區之后，四川盆地常規天然氣勘探的重要戰略新區帶。

4 結論

1）川中古隆起北斜坡震旦系相對高磨地區具備天然的沉積優勢，燈二段、四段兩期臺緣帶在平面上基本分離，并且無論是平面展布范圍還是沉積厚度均優于高磨地區。

2）古隆起北斜坡震旦系燈影組儲層特征與高磨地區基本一致，但儲集體條件更優，并且于上覆寒武系中見多套優質儲層發育。

3）古隆起北斜坡優質烴源巖厚度及源儲配置條件較高磨地區更佳，燈影組巖性圈閉較為發育且累計面積較大，鉆探證實北斜坡構造低部位燈四段、二段巖性圈閉內含氣，發育斜坡背景下的大型巖性圈閉氣藏。

4）古隆起北斜坡震旦系—下古生界含油氣地質條件十分優越，并且縱向上具備多層系立體勘探的優勢，展現出巨大的天然氣勘探潛力及前景。