姜 華 李文正 黃士鵬 江青春 翟秀芬 谷志東 謝武仁 王瑞菊
1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院 2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司天然氣成藏與開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.成都理工大學(xué) 4.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院
中國(guó)疊合盆地普遍經(jīng)歷了多期構(gòu)造改造[1-2],其中深層古老海相碳酸鹽巖具有多期生烴、多期運(yùn)聚、多期調(diào)整的顯著特征,成藏要素時(shí)空配置及成藏過(guò)程異常復(fù)雜[3-6]。隨著油氣勘探向深層(4 500~6 000 m)、超深層(大于6 000 m)不斷延展,針對(duì)疊合盆地油氣富集規(guī)律的研究不斷深入。總體上,疊合盆地深層油氣生成、成藏受多期構(gòu)造控制顯著。研究跨重大構(gòu)造期油氣成藏的有效性和規(guī)模性對(duì)于中國(guó)深層碳酸鹽巖油氣勘探戰(zhàn)略選區(qū)具有重要意義[5-7]。張水昌等[8]對(duì)塔里木盆地在構(gòu)造變革期控制下的油氣聚集規(guī)律開展研究,較早開展跨重大構(gòu)造期成藏研究。相對(duì)而言,四川盆地作為中國(guó)最重要的天然氣基地,相關(guān)研究較為薄弱。學(xué)者主要從盆地?zé)嵫莼贰⒐庞筒亓呀獬蓺狻⒈4鏃l件等方面開展了相應(yīng)的研究[9-13],但缺乏系統(tǒng)性和針對(duì)性的跨重大構(gòu)造期成藏研究。
為此,筆者以四川盆地上震旦統(tǒng)燈影組跨重大構(gòu)造變革期為主線,探討烴源灶動(dòng)態(tài)演化與古構(gòu)造演化匹配的階段性和時(shí)空差異性,恢復(fù)油氣成藏演化過(guò)程,建立跨重大構(gòu)造期油氣成藏模式,進(jìn)一步明確深層碳酸鹽巖勘探潛力和勘探方向。
燈影組是四川盆地常規(guī)天然氣主力產(chǎn)層之一,是中國(guó)最古老的天然氣產(chǎn)層[5-7]。自1964年發(fā)現(xiàn)威遠(yuǎn)氣田氣藏以來(lái),僅發(fā)現(xiàn)3個(gè)氣田,即威遠(yuǎn)氣田、安岳氣田及資陽(yáng)含氣區(qū),勘探程度低。
四川盆地及周緣燈影組廣泛分布,殘余厚度介于0~1 150 m,自下而上可劃分為4段(燈一段、燈二段、燈三段、燈四段)。其中,燈二段、燈四段發(fā)育規(guī)模臺(tái)緣帶和臺(tái)內(nèi)帶兩類丘灘體儲(chǔ)集層[12-13],為該層系規(guī)模成藏提供了必要條件。燈影組規(guī)模丘灘相巖溶型儲(chǔ)層與上覆下寒武統(tǒng)筇竹寺組優(yōu)質(zhì)烴源巖構(gòu)成高效源儲(chǔ)配置[14-17]。筇竹寺組不僅是燈影組的主力供烴層系,也是直接蓋層,有效地保障了燈影組油氣成藏和保存(圖1)。
重大構(gòu)造變革是指對(duì)盆地內(nèi)部結(jié)構(gòu)有明顯改造、區(qū)域上普遍發(fā)生且可以對(duì)比的構(gòu)造事件[8]。四川盆地是典型的疊合盆地,歷經(jīng)早期海相克拉通盆地、中期前陸盆地、晚期褶皺隆升改造3個(gè)重要演化階段,并經(jīng)歷了多幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[9]。盆地演化進(jìn)程中,不同階段盆地原型垂向上疊置,橫向上繼承或遷移,隆坳格局變遷控制沉積中心動(dòng)態(tài)變化。位于盆地底部的震旦系被卷入多期構(gòu)造活動(dòng),其成藏過(guò)程與加里東期、海西期、印支期(早幕、晚幕)、燕山期、喜馬拉雅期5個(gè)重大構(gòu)造期的強(qiáng)烈改造密切相關(guān)(表1)。其中,加里東運(yùn)動(dòng)包括4個(gè)重要構(gòu)造活動(dòng)幕次,即桐灣運(yùn)動(dòng)、郁南運(yùn)動(dòng)、都勻運(yùn)動(dòng)以及廣西運(yùn)動(dòng)。廣西運(yùn)動(dòng)最為強(qiáng)烈,四川盆地西部強(qiáng)烈隆升剝蝕,形成了規(guī)模巨大的樂山—龍女寺古隆起,對(duì)其后構(gòu)造格局產(chǎn)生重要控制作用。海西運(yùn)動(dòng)包括兩個(gè)階段:海西運(yùn)動(dòng)早期,繼承加里東期地貌并持續(xù)隆升,造成廣泛暴露,泥盆系至石炭系僅在川東、川西以及龍門山一帶局限分布[9-10]。海西運(yùn)動(dòng)中期以后,受峨眉地裂運(yùn)動(dòng)影響,發(fā)生區(qū)域拉伸活動(dòng),在川北形成了開江—梁平海槽。印支運(yùn)動(dòng)是四川盆地由海相沉積轉(zhuǎn)化為陸相沉積的重要構(gòu)造沉積變革期,可劃分為早幕和晚幕。印支運(yùn)動(dòng)早幕,在中三疊世末形成盆地東部的瀘州—開江古隆起[18-19]。印支運(yùn)動(dòng)晚幕,四川盆地進(jìn)入前陸盆地發(fā)育階段,由海相沉積轉(zhuǎn)為內(nèi)陸湖泊沉積,西部龍門山前帶迅速下沉并充填巨厚碎屑巖沉積[18-19]。燕山運(yùn)動(dòng)以升降運(yùn)動(dòng)為主,發(fā)育巨厚的陸相碎屑巖沉積。侏羅紀(jì)—早白堊世,龍門山北段向東沖斷,山前帶形成沉積中心。隨后區(qū)域快速抬升,大幅暴露剝蝕[19]。晚白堊世,上揚(yáng)子地區(qū)整體區(qū)域性隆升[19-21]。喜馬拉雅期運(yùn)動(dòng)以水平擠壓為主,褶皺作用強(qiáng)烈,造成強(qiáng)烈的差異隆升和改造剝蝕,四川盆地大部分地區(qū)出露侏羅系至白堊系,僅盆地西南等局部沉積新生代地層。受喜馬拉雅期運(yùn)動(dòng)控制,威遠(yuǎn)地區(qū)繼續(xù)快速隆升成為盆內(nèi)最高構(gòu)造部位,而川中地區(qū)繼承性發(fā)育成為相對(duì)低緩的隆起部位,兩個(gè)獨(dú)立構(gòu)造最終定型[10,14,20]。

表1 四川盆地主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與構(gòu)造事件表
筆者以精細(xì)地震解釋為基礎(chǔ),結(jié)合剝蝕量恢復(fù),運(yùn)用回剝法恢復(fù)與成藏過(guò)程密切相關(guān)的燈影組沉積地貌及其頂界面在5個(gè)關(guān)鍵構(gòu)造期的埋藏地貌。
2.2.1 燈影組沉積期地貌
以燈影組殘余厚度和上覆筇竹寺組殘余厚度為依據(jù),以殘厚法與印模法相結(jié)合恢復(fù)燈影組沉積地貌。研究表明燈影組沉積期在弱拉張應(yīng)力背景下,形成德陽(yáng)—安岳克拉通內(nèi)裂陷及川東宣漢—開江古隆起為主的大型隆坳格局。燈影組為碳酸鹽臺(tái)地沉積,構(gòu)造—沉積分異作用明顯(圖2-a)。
2.2.2 廣西運(yùn)動(dòng)后燈影組埋藏地貌
以燈影組至志留系累計(jì)厚度為依據(jù),恢復(fù)志留紀(jì)末燈影組埋藏地貌。該時(shí)期燈影組地貌整體呈現(xiàn)西高東低,并在西部形成一個(gè)近NE向的似鼻狀構(gòu)造。由于德陽(yáng)—安岳裂陷前地貌影響,形成近NW向的鞍部,導(dǎo)致川中地區(qū)形成寬緩的似穹隆構(gòu)造(圖 2-b)。
2.2.3 印支期早幕運(yùn)動(dòng)后燈影組埋藏地貌
以燈影組至中三疊世雷口坡組累計(jì)厚度為依據(jù),恢復(fù)中三疊紀(jì)末燈影組埋藏地貌。該時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)幅度相對(duì)較低,對(duì)燈影組地貌影響較小,以整體埋深增大為特征,與加里東期具有繼承性。同時(shí),隆起西翼微弱下沉,導(dǎo)致隆起軸部逆時(shí)針略有旋轉(zhuǎn),隆起幅度加強(qiáng)(圖2-c)。

圖2 四川盆地震旦系燈影組頂界面關(guān)鍵構(gòu)造期地貌圖
2.2.4 印支期晚幕運(yùn)動(dòng)后燈影組埋藏地貌
以燈影組至晚三疊世須家河組累計(jì)厚度為依據(jù),恢復(fù)晚三疊紀(jì)末燈影組埋藏地貌。長(zhǎng)期繼承發(fā)育的“西高東低”古構(gòu)造格局在該時(shí)期改變,“東隆西沉”形成局部構(gòu)造反轉(zhuǎn),燈影組總體埋深達(dá)到1 200~8 000 m,隆起軸部持續(xù)逆時(shí)針遷移(圖2-d)。
2.2.5 燕山期運(yùn)動(dòng)后燈影組埋藏地貌
以燈影組至下白堊統(tǒng)累計(jì)厚度為依據(jù),恢復(fù)早白堊世末燈影組埋藏地貌。早白堊世末是四川盆地整體沉積厚度最大的時(shí)期,恢復(fù)剝蝕量后燈影組整體埋深達(dá)5 250~12 680 m,川西地區(qū)猛烈沉降,導(dǎo)致隆起軸部繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(圖2-e)。
2.2.6 喜馬拉雅期運(yùn)動(dòng)后燈影組埋藏地貌
以燈影組至第四系累計(jì)厚度為依據(jù),恢復(fù)經(jīng)歷喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)后的現(xiàn)今燈影組埋藏地貌。在該時(shí)期,總體繼承了燕山期地貌形態(tài),威遠(yuǎn)地區(qū)繼續(xù)快速隆升成為盆內(nèi)最高構(gòu)造部位,而川中地區(qū)由于相對(duì)穩(wěn)定,繼承性發(fā)育成為相對(duì)低緩的隆起部位,兩個(gè)獨(dú)立構(gòu)造最終定型。經(jīng)過(guò)燕山期—喜馬拉雅期構(gòu)造變革,侏羅系—白堊系累計(jì)剝蝕總量達(dá)1 800~2 800 m,現(xiàn)今燈影組埋深介于1 980~12 000 m。古隆起最終定型為以威遠(yuǎn)隆起和川中低隆為核部的NEE向展布的似長(zhǎng)軸背斜構(gòu)造(圖2-f)。
總體而言,在多期構(gòu)造演化過(guò)程中,燈影組埋藏地貌以川中地區(qū)為樞紐帶不斷變革,從“西高東低”向“東隆西沉”轉(zhuǎn)化。樂山—廣安一線長(zhǎng)期處于正向構(gòu)造單元,表現(xiàn)為構(gòu)造軸部從NNE向NEE逆時(shí)針方向的持續(xù)遷移并最終定型,最終在盆地中部形成NE向展布的大型鼻狀隆起,這一構(gòu)造演化過(guò)程控制著燈影組成藏過(guò)程及天然氣富集。
多旋回疊合盆地的幕次構(gòu)造活動(dòng)不僅控制成藏要素配置關(guān)系,同時(shí)控制有機(jī)質(zhì)生烴演化的時(shí)序性、油氣運(yùn)移聚集的階段性及油氣成藏過(guò)程的復(fù)雜性[21-23]。中國(guó)南方海相深層烴源巖演化程度高,多處于高—過(guò)成熟階段,經(jīng)歷多種類型烴源灶動(dòng)態(tài)演化。從烴源巖熱解型烴源灶到古油藏裂解型烴源灶、分散液態(tài)烴裂解型烴源灶(源內(nèi)、源外兩類)的轉(zhuǎn)換及其接力供烴過(guò)程同構(gòu)造活動(dòng)及圈閉的時(shí)空配置關(guān)系控制著油氣成藏過(guò)程和聚集規(guī)模[24-26]。
四川盆地歷經(jīng)近60年勘探,燈影組成藏認(rèn)識(shí)不斷深化,其主要表現(xiàn)為以下特征:①已發(fā)現(xiàn)的氣藏均分布在樂山—龍女寺古隆起范圍內(nèi)[14-17],且發(fā)育于德陽(yáng)—安岳裂陷槽兩側(cè);在盆地邊緣和川東復(fù)雜構(gòu)造部位鉆井多失利,以產(chǎn)水為主,而部分鉆井產(chǎn)淡水揭示圈閉晚期完全破壞并與地表水溝通[16,27]。②燈影組儲(chǔ)層內(nèi)瀝青普遍存在,主要表現(xiàn)為兩種賦存類型:一種是沉淀型瀝青,原油被晚期天然氣氣洗分餾沉淀形成,以沉淀產(chǎn)狀賦存于孔隙中(圖3-a、b);另一種是熱裂解型瀝青,原油高溫?zé)崃呀馍鷼猓捎谑芨邷兀瑹峤夂髿堄嘟M分多縮聚成球狀(圖3-c、d),反映了液態(tài)烴充注的廣泛性[27-29]。研究結(jié)果表明,燈影組天然氣以原油熱裂解成因?yàn)橹鳎ㄟ^(guò)研究瀝青分布及豐度進(jìn)行液態(tài)烴分布預(yù)測(cè),瀝青分布的普遍性及豐度的差異性可以用分散型和聚集型進(jìn)行區(qū)分,其中分散型瀝青代表分散液態(tài)烴熱裂解殘留,聚集型瀝青代表古油藏?zé)崃呀鈿埩簟"垡寻l(fā)現(xiàn)的氣藏均在構(gòu)造背景下存在,威遠(yuǎn)氣田燈影組氣藏為充注度極低的構(gòu)造圈閉氣藏且具統(tǒng)一底水,安岳氣田燈影組氣藏為川中低隆區(qū)構(gòu)造背景下的巖性氣藏,而資陽(yáng)、荷包場(chǎng)含氣構(gòu)造均為隆起斜坡部位的局部微型圈閉,燈影組氣藏充滿度低、氣水分布復(fù)雜。④以筇竹寺組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖原油裂解氣(源內(nèi)、源外兩類)聚集成藏為主,干酪根晚期生氣為補(bǔ)充[14,16,22,25,27]。

圖3 四川盆地?zé)粲敖M巖心及薄片中瀝青充填特征照片
目前,關(guān)于燈影組天然氣分布的關(guān)鍵問(wèn)題是:①所有鉆孔取心都能發(fā)現(xiàn)瀝青賦存,但與是否產(chǎn)出天然氣無(wú)關(guān);②燈影組氣藏普遍具有構(gòu)造背景,但其規(guī)模不受構(gòu)造幅度控制。如威遠(yuǎn)構(gòu)造是四川盆地最大構(gòu)造圈閉,但天然氣充滿度極低。如何解釋這些現(xiàn)象,是認(rèn)識(shí)燈影組天然氣成藏與分布規(guī)律的關(guān)鍵。
四川盆地?zé)粲敖M成藏體系是深層古老碳酸鹽巖含油氣系統(tǒng)的典型實(shí)例。2011年,安岳氣田被發(fā)現(xiàn)以來(lái),燈影組天然氣三級(jí)儲(chǔ)量增長(zhǎng)至近萬(wàn)億立方米,勘探地位的不斷提升,成為近年來(lái)成藏研究的熱點(diǎn)。鄒才能等[15]提出“四古”控藏認(rèn)識(shí);劉樹根等[25]提出“四中心”耦合控藏的觀點(diǎn);楊躍明等[30]提出“優(yōu)質(zhì)成藏組合近源高效成藏”。總體上,對(duì)成藏靜態(tài)要素及配置的研究已較為成熟。相對(duì)而言,從時(shí)空動(dòng)態(tài)演化分析天然氣成藏過(guò)程這一關(guān)鍵問(wèn)題,研究相對(duì)薄弱。筆者以關(guān)鍵構(gòu)造期古構(gòu)造恢復(fù)為核心,運(yùn)用盆地模擬方法分析跨重大構(gòu)造期烴源灶成熟歷史、古油氣藏形成演化及油氣運(yùn)移聚集過(guò)程。
3.2.1 烴源巖熱演化階段性與差異性
筇竹寺組烴源巖的熱演化史受到盆地埋藏史、地?zé)嵫莼肪C合控制。對(duì)某一位置而言,烴源巖熱演化具有階段性,隨著地層埋深持續(xù)增加烴源巖成熟度(Ro)不斷升高,可依次發(fā)育未成熟(Ro<0.5%)→低成熟(0.5%<Ro<0.7%,產(chǎn)生少量重質(zhì)油)→早成熟(0.7%<Ro<1.0%,產(chǎn)生少量正常油)→晚成熟(1.0%<Ro<1.3%,產(chǎn)生大量正常油,即成油高峰)→高成熟(1.3%<Ro<2.0%,產(chǎn)生濕氣)→過(guò)成熟(2.0%<Ro<4.0%,產(chǎn)生干氣)→石墨化(Ro>4.0%)6個(gè)演化階段[31],最終熱成熟度代表該位置經(jīng)歷最高熱演化階段。例如:高石1井筇竹寺組烴源巖(以燈影組頂界埋深計(jì)算)在晚白堊世經(jīng)歷最大埋深,經(jīng)歷最高212 ℃埋藏溫度,烴源巖等效鏡質(zhì)體反射率達(dá)2.85%,為過(guò)成熟演化階段。
對(duì)盆地不同構(gòu)造部位而言,受盆地充填的不均衡及地溫梯度變化等條件約束,烴源巖熱演化具有明顯的時(shí)空差異性。筆者對(duì)盆地不同地區(qū)重點(diǎn)井開展埋藏史研究,恢復(fù)筇竹寺組烴源巖在不同部位的熱演化史,并與高石1井進(jìn)行對(duì)比(圖4)。結(jié)果表明筇竹寺組普遍經(jīng)歷高—過(guò)成熟演化階段,但演化時(shí)序上具有明顯差異性。樂山—龍女寺古隆起的烴源巖熱演化時(shí)序上總體晚于其他地區(qū),即生排烴時(shí)間晚于川北、蜀南、川東等地區(qū)。

圖4 高石1井埋藏史與四川盆地其他地區(qū)筇竹寺組底界熱演化圖
3.2.2 液態(tài)烴裂解演化階段性與差異性
深層天然氣成藏具有多種類型的烴源灶。除烴源巖外,早期形成的液態(tài)烴同樣是重要的烴源灶[25]。燈影組天然氣為典型干氣,其成因以原油熱裂解氣為主[14,16,22,25,27]。原油裂解生氣發(fā)生在燈影組儲(chǔ)層內(nèi),裂解時(shí)機(jī)受燈影組埋藏歷史及埋藏地貌控制。原油裂解從Ro達(dá)到1.5%時(shí)開始,生氣窗Ro介于1.5%~2.5%。由于燈影組頂界面與筇竹寺組底界面一致,結(jié)合圖4中不同構(gòu)造部位典型井筇竹寺組底界面熱演化特征,可分析四川盆地不同地區(qū)液態(tài)烴裂解的差異性。蜀南(自深1井)、川東地區(qū)(五探1井)在中二疊世液態(tài)烴開始裂解生氣,并在三疊世中期基本完全裂解;川北地區(qū)(馬探1井)在早三疊世液態(tài)烴裂解生氣,在早侏羅世基本完全裂解;川中高石梯(高石1井)、威遠(yuǎn)(威28井)地區(qū)裂解時(shí)間最晚,主要發(fā)生于晚三疊世,并在侏羅紀(jì)末基本完全裂解。總體來(lái)看,川中地區(qū)液態(tài)烴裂解時(shí)間最晚,有利于天然氣的最終保存。
3.2.3 多烴源灶差異聚集
多烴源灶供烴的實(shí)質(zhì)是不同烴源灶或同一烴源灶不同階段混合供烴。燈影組氣藏主力烴源巖為筇竹寺組泥頁(yè)巖,其早期形成的古油藏、分散液態(tài)烴與后期排出的不同階段烴類產(chǎn)物混合,并最終裂解成氣。最終形成的天然氣藏正是這一復(fù)雜相態(tài)轉(zhuǎn)化和多源混合的產(chǎn)物。
通過(guò)流體包裹體結(jié)合埋藏史間接定年方法明確以筇竹寺組烴源巖為核心的含油氣系統(tǒng)具有兩期原油充注和三期天然氣充注的復(fù)雜成藏歷史(圖5)。將川中高磨地區(qū)油氣充注期與該區(qū)域烴源巖成熟史對(duì)比發(fā)現(xiàn):第一期原油充注于晚奧陶世,但該區(qū)烴源巖并未成熟,由此可判斷該期充注的原油來(lái)自于周緣已成熟烴源巖排烴并側(cè)向運(yùn)移;同理,在二疊紀(jì)發(fā)生第二次原油充注和第一期天然氣充注,此時(shí)該區(qū)烴源巖Ro約為1.0%,并未進(jìn)入生氣階段。由此推斷,該期充注原油應(yīng)以本區(qū)烴源巖為主,而天然氣由鄰近已進(jìn)入生氣窗的烴源巖供烴。而晚三疊世—早侏羅世的第二期天然氣充注及中晚白堊世的第三期天然氣充注則既與該區(qū)烴源巖成熟度匹配,又與原油裂解成氣階段匹配,氣藏具有多來(lái)源多期充注的特征。

圖5 川中地區(qū)油氣充注期次與烴源巖成熟情況對(duì)比圖
3.2.4 關(guān)鍵構(gòu)造期成藏演化
四川盆地?zé)粲敖M天然氣成藏普遍經(jīng)過(guò)了古油藏→古氣藏→現(xiàn)今氣藏的演化階段,既有相態(tài)的轉(zhuǎn)化,又有位置的變遷[26-28]。由于烴源巖演化程度高、干氣烴類信息少,對(duì)應(yīng)烴源灶全演化過(guò)程的恢復(fù)缺乏有效手段。筆者在關(guān)鍵構(gòu)造期古構(gòu)造恢復(fù)基礎(chǔ)上,運(yùn)用盆地模擬方法對(duì)烴源灶演化及其與構(gòu)造動(dòng)態(tài)配置關(guān)系進(jìn)行研究,恢復(fù)相態(tài)轉(zhuǎn)化與復(fù)雜成藏過(guò)程。
3.2.4.1 海西期
中二疊世初期,經(jīng)加里東運(yùn)動(dòng)盆地整體抬升導(dǎo)致筇竹寺組烴源巖終止生烴后,四川盆地重新下沉深埋。川東、蜀南及川西部分地區(qū)重新生烴。模擬表明:雖然川中地區(qū)烴源巖普遍未再進(jìn)入生油門限,但深凹區(qū)形成的原油沿不整合側(cè)向運(yùn)移,在隆起高部位資陽(yáng)—龍女寺一線形成最早期的古油藏,在斜坡區(qū)形成了分散液態(tài)烴滯留(圖6-a)。

圖6 四川盆地震旦系燈影組關(guān)鍵構(gòu)造期油氣聚集特征圖
3.2.4.2 印支早期
中三疊世末,除樂山—威遠(yuǎn)—龍女寺一線構(gòu)造高部位仍處于低成熟階段,其他地區(qū)筇竹寺組均開始規(guī)模生烴,川東等地區(qū)進(jìn)入高成熟生濕氣階段,并在局部圈閉形成氣藏;樂山—龍女寺地區(qū)繼承性隆起區(qū)的古油藏則仍以側(cè)向不整合供烴為主捕獲新生成的多階段烴類規(guī)模不斷擴(kuò)大,準(zhǔn)原地持續(xù)聚集油氣(圖6-b)。在該階段,來(lái)自烴源巖新生成的天然氣混入部分古油藏或在運(yùn)移路徑輸導(dǎo)過(guò)程中,會(huì)導(dǎo)致早先液態(tài)烴發(fā)生氣洗作用,形成沉淀型瀝青。
3.2.4.3 印支晚期
晚三疊世末,樂山—威遠(yuǎn)—龍女寺隆起區(qū)西翼快速沉降深埋,總體上繼承了加里東期形成的大型鼻狀構(gòu)造。筇竹寺組烴源巖在隆起軸部整體進(jìn)入成熟階段,而周圍地區(qū)主體進(jìn)入高成熟生濕氣階段,部分埋深較大地區(qū)則進(jìn)入生干氣階段(圖6-c)。燈影組在鼻狀構(gòu)造核部古油藏持續(xù)充注新生成油氣,規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大,性質(zhì)發(fā)生改變。而早先周圍形成的古油藏及分散液態(tài)烴不僅發(fā)生調(diào)整,由于埋深大,地層溫度超過(guò)160 ℃(原油在溫度大于160 ℃時(shí)發(fā)生裂解生氣,并在200 ℃左右全部裂解,形成熱解瀝青殘余,該過(guò)程對(duì)應(yīng)等效鏡質(zhì)體反射率介于1.5%~2.5%),發(fā)生原油熱裂解生氣,生成的裂解氣藏繼續(xù)調(diào)整逸散,成為向構(gòu)造高部位接力供烴的新烴源灶。
3.2.4.4 現(xiàn)今階段
燕山期燈影組埋深達(dá)最大,筇竹寺組烴源巖整體進(jìn)入高—過(guò)成熟生干氣階段。后受喜馬拉雅期構(gòu)造改造快速隆升剝蝕,形成現(xiàn)今地貌。該階段高磨地區(qū)等繼承性古油藏裂解生氣,并接受斜坡區(qū)古油藏及分散烴類裂解后經(jīng)構(gòu)造變革調(diào)整散失的天然氣,而更多古圈閉被改造調(diào)整,最終形成現(xiàn)今氣藏分布格局(圖6-d)。
3.2.5 氣藏類型及成藏模式
四川盆地深層碳酸鹽巖成藏過(guò)程受構(gòu)造控制,油氣藏的形成、保持、改造、破壞均與構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)[1,7-8,12,16-17,28-31]。筆者以重大構(gòu)造期古構(gòu)造格局演化為背景,依據(jù)筇竹寺組烴源灶演化階段性與燈影組圈閉時(shí)空配置關(guān)系進(jìn)行燈影組天然氣藏類型劃分,除因構(gòu)造活動(dòng)過(guò)于強(qiáng)烈造成的古油氣藏破壞,以成油期和成氣期是否已形成圈閉條件為依據(jù)將其劃分為2種類型:原生型和次生型(圖7、8)。

圖7 四川盆地?zé)粲敖M成藏特征及氣藏類型圖

圖8 四川盆地下寒武統(tǒng)烴源灶演化與燈影組典型氣藏形成過(guò)程圖
3.2.5.1 原生型氣藏成藏模式
原生型氣藏特指圈閉形成時(shí)間早于或同期于成油期烴源巖排烴關(guān)鍵時(shí)刻,直接捕獲原油而形成古油藏,且古油藏在成氣期原位裂解成氣,形成原油裂解氣藏。根據(jù)油氣圈閉調(diào)整改造過(guò)程,可將其劃分為2個(gè)亞類:原生構(gòu)造型和原生巖性型。其中,原生構(gòu)造型氣藏根據(jù)后期受構(gòu)造改造強(qiáng)度不同,進(jìn)一步劃分為3個(gè)子類型:①原位構(gòu)造型。長(zhǎng)期穩(wěn)定處于構(gòu)造活動(dòng)穩(wěn)定區(qū)高部位或樞紐帶,既是油氣運(yùn)聚指向區(qū),又具有優(yōu)質(zhì)保存條件。如川中安岳地區(qū)繼承發(fā)育隆起構(gòu)造,在各時(shí)期均接受烴類充注。在成油期形成大型古油藏,隨后深埋至古油藏原位裂解成氣,形成萬(wàn)億立方米級(jí)大氣田。②調(diào)整型。早期形成圈閉接受烴類充注,中晚期由于強(qiáng)烈構(gòu)造改造,圈閉幅度及規(guī)模變小,常由統(tǒng)一圈閉變?yōu)槎鄠€(gè)小型圈閉。如資陽(yáng)地區(qū)早期形成大型古油藏群,晚期成為威遠(yuǎn)隆起斜坡,僅以若干微小圈閉保存少量殘存天然氣。③破壞型古油藏。成油期具備圈閉形成古油藏,晚期受多期構(gòu)造活動(dòng)改造破壞,未形成有效氣藏。如四川盆地盆緣及川東等復(fù)雜構(gòu)造區(qū)野外露頭和丁山1井、漢深1井等揭示的已被破壞的古油藏。原位巖性型氣藏由沉積及成巖改造作用在燈影組臺(tái)緣、臺(tái)內(nèi)形成大量巖性遮擋的丘灘儲(chǔ)集體形成的氣藏。川中北斜坡區(qū)的蓬探1井區(qū)受上傾方向致密巖性帶遮擋形成了規(guī)模巖性圈閉,且長(zhǎng)期處于隆起斜坡區(qū),有利于油氣充注規(guī)模成藏。
3.2.5.2 次生型氣藏成藏模式
次生型氣藏特指圈閉形成晚,與烴源巖液態(tài)烴主排烴關(guān)鍵時(shí)刻不匹配,捕獲晚期烴源灶排烴或早期其他部位形成的古油氣藏散失的天然氣而形成的氣藏。可劃分為3個(gè)亞類:①次生構(gòu)造型。圈閉形成時(shí)間與成氣期匹配,且圈閉形成后以加強(qiáng)或保持為主,持續(xù)充注成藏,是重大構(gòu)造變革后相對(duì)穩(wěn)定構(gòu)造部位的成藏類型。如金頁(yè)1井,燕山期形成圈閉后繼承發(fā)育,捕獲天然氣成藏。②次生巖性型。在油氣充注過(guò)程中因?yàn)r青充填等原因形成巖性型圈閉氣藏。鉆探揭示燈影組瀝青異常豐富,作為一種潛在氣藏類型應(yīng)引起關(guān)注。③晚期調(diào)整構(gòu)造型。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)是對(duì)中國(guó)油氣分布具重要影響,對(duì)已存在油氣藏普遍進(jìn)行改造、調(diào)整甚至破壞,并形成一批新的油氣藏。威遠(yuǎn)氣田為晚期調(diào)整成藏,喜馬拉雅期形成大型背斜構(gòu)造,與成油及成氣高峰均不匹配,僅充注晚期周邊古油氣藏破壞逸散的天然氣,形成次生構(gòu)造氣藏。
綜合分析不同類型氣藏分布,燈影組氣藏不受埋深控制,在2 000~10 000 m以上均具有成藏條件,但不同構(gòu)造部位氣藏類型存在差異。在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)及強(qiáng)烈構(gòu)造抬升區(qū)以次生氣藏為主,或氣藏被破壞。而構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的隆起及斜坡區(qū),可規(guī)模發(fā)育原位構(gòu)造型和原生巖性型氣藏,蓬探1、角探1等探井已證實(shí)川中北斜坡區(qū)具備尋找原生巖性型氣藏的前景。
1)跨重大構(gòu)造期成藏是處于疊合盆地深部的中國(guó)古老海相碳酸鹽巖含油氣系統(tǒng)最顯著的成藏特征。在多期構(gòu)造復(fù)雜演化過(guò)程中,受古埋藏地貌演化變遷約束,烴源灶熱演化具有階段性與差異性,圈閉條件不斷調(diào)整、改造甚至破壞,烴源巖與圈閉的動(dòng)態(tài)配置控制油氣成藏富集。
2)跨重大構(gòu)造期成藏過(guò)程中烴源灶的動(dòng)態(tài)演化是核心。由于四川盆地筇竹寺組烴源巖普遍經(jīng)歷高—過(guò)成熟演化階段,不僅干酪根經(jīng)歷全過(guò)程生排烴過(guò)程,其生成原油也發(fā)生熱裂解生氣并作為新的烴源灶。干酪根熱解與原油裂解構(gòu)成的烴源灶接力供烴體系控制著跨重大構(gòu)造期油氣聚集過(guò)程中的烴類補(bǔ)給。
3)四川盆地?zé)粲敖M跨重大構(gòu)造期成藏可劃分為原生型和次生型兩種氣藏類型。原生型氣藏圈閉形成早,并經(jīng)歷多幕次構(gòu)造調(diào)整改造,其中,原位型構(gòu)造氣藏最為有利;次生型氣藏圈閉形成晚,通常成藏規(guī)模受限,次生巖性型值得關(guān)注。
致謝:感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)陳紅漢教授在流體包裹體定年方面給予的指導(dǎo),感謝兩位匿名審稿人提出的寶貴修改意見,感謝編輯在本文修改過(guò)程中給予的指導(dǎo)和幫助。