川西地區(qū)天然氣勘探新思路

摘 要

摘要：為尋找四川盆地川西地區(qū)天然氣勘探新區(qū)塊、新領域，通過分析區(qū)內10余條地質露頭剖面、40多口井的鉆井資料及大聯(lián)片地震資料，建立了地質露頭、鉆井和地震3套構造層序、6套沉
摘要：為尋找四川盆地川西地區(qū)天然氣勘探新區(qū)塊、新領域，通過分析區(qū)內10余條地質露頭剖面、40多口井的鉆井資料及大聯(lián)片地震資料，建立了地質露頭、鉆井和地震3套構造層序、6套沉積層序。提出區(qū)內經歷了陸緣海灣型沉積、海陸過渡型沉積和封閉-半封閉的前陸盆地型沉積，在上述盆地中分別發(fā)育了不同的沉積體系和砂體，構成不同的含油氣組合與油氣藏類型。進而建議：①勘探重點應從目前的主攻上三疊統(tǒng)須家河組二段轉移到須家河組四、六段；②從主攻須家河組轉移到海陸并舉，兼顧陸相(侏羅系紅層)；③從背斜圈閉轉移到探索非背斜圈閉與頁巖氣藏。勘探區(qū)塊也相應從邛西、平落壩、白馬、松華區(qū)塊轉移到霧中山、蓮花山區(qū)塊，以及大邑、灌口、蘇碼頭、鹽井溝、眉山、漢王區(qū)塊。勘探方法、研究思路、工程及工藝措施也相應需要更新。
關鍵詞：四川盆地；川西地區(qū)；勘探方針；新區(qū)塊；新領域；重點轉移；工藝
    經過30多年的勘探，在四川盆地川西地區(qū)(指川西坳陷南段，下同)，即龍門山以東、龍泉山以西、成都以南約3×104km2范圍內，先后鉆獲平落壩氣田、邛西氣田、大興西氣藏、白馬氣藏、松華氣藏、蓮花山氣藏、蘇碼頭-鹽井溝氣藏、三蘇場、漢王場氣藏及一批含氣構造。上述氣田(藏)的產出層位均以上三疊統(tǒng)須家河組二段為主、次為須家河組四、六段及侏羅紀沙溪廟、蓬萊鎮(zhèn)組。在華鎣山以西的川西坳陷獲天然氣資源量276.34×1012m3[1]，在坳陷南段獲天然氣地質儲量超過1400×104m3。與各氣田采出天然氣產量相比，川西地區(qū)氣田采、儲比很低，勘探潛力仍很大。筆者從盆山轉換機制入手，分析沉積體系、預測有利相帶、探討成藏地質條件與成藏模式，進而對勘探區(qū)塊、勘探層位、工程工藝進行反思，對川西地區(qū)淺、中、深三大天然氣勘探領域提出勘探、研究建議。
1 油氣成藏的基本地質條件
川西地區(qū)經歷了陸緣海灣型沉積、海陸過渡型沉積和封閉至半封閉的前陸盆地型沉積。在這些盆地中分別發(fā)育了不同的構造層序和沉積體系，見表1。
 
1.1 陸緣海灣型沉積
    卡尼克期末，松潘-甘孜地區(qū)在三疊系西康群沉積后，發(fā)生褶皺變形作用，這是松潘-甘孜地區(qū)形成褶皺帶的首次構造運動[2]，因而劃為構造層序一，川西地區(qū)的水體與松潘-甘孜地區(qū)海水聯(lián)為一體，區(qū)內尚處于海灣-潮坪-三角洲沉積環(huán)境。有利相帶為須一上亞段沿海灣分布的濱岸潮坪-三角洲體系，以及須一下亞段馬鞍塘組的生物鮞粒灘和生長在灘上的生物礁或生物丘。
    據(jù)TS2層序小塘子期的巖相古地理環(huán)境分析[3]，有利相帶是潮坪-三角洲或破壞性三角洲[4]。這些三角洲砂體發(fā)育時緊鄰海灣型生烴坳陷，具有捕獲油氣的有利條件；又因三角洲破壞過程中，砂層經反復波選和淘洗提高了礦物成熟度和結構成熟度，也提高了孔、滲性能，是有利的油氣儲集相帶。
1.2 海陸過渡型沉積
    據(jù)陳洪德的研究[5]，須二段內逐漸出現(xiàn)了過渡再旋回和巖屑再旋回。這說明龍門山從須二段開始了逆沖推覆，于龍門山地區(qū)形成以逆沖推覆作用為主的造山帶雛形，因而劃為構造層序二。部分隆升幅度較大的地區(qū)開始露出海面并構成北東向展布的島鏈，島鏈以西為大面積收縮的多島殘余海盆，島鏈以東則為以擠壓坳陷沉降為主的川西前陸盆地，即真正意義上的川西前陸盆地已具雛形。形成了巨厚的自西向東減薄的三角洲砂體，歸納沉積剖面模式見圖1。
 1.3 前陸盆地型沉積
    龍門山崛起之后，在山前發(fā)育前陸盆地型沉積，劃為構造層序三。前陸盆地的剖面形態(tài)為西陡東緩的箕形盆地。因而沖積、濁積型的扇三角洲或辮狀河三角洲及湖成三角洲砂體分布區(qū)是區(qū)內的主要有利相帶和砂體類型。
2 多年勘探所取得的地質認識
    川西坳陷南段從20世紀80年代進入規(guī)?？碧揭詠硪寻l(fā)現(xiàn)平落壩、大興西、白馬廟和邛西氣田，對成藏地質條件取得了相應的地質認識，概括如下。
2.1 尋找構造相對穩(wěn)定的裂縫發(fā)育帶是油氣藏勘探成敗的關鍵
    川西坳陷南段上三疊統(tǒng)生烴高峰期發(fā)生在中侏羅世-白堊紀前，印支-燕山期古構造對油氣的運移和聚集有利，而喜山期的構造運動對早期氣藏有所調整，斷裂和裂縫具有溝通儲層和破壞氣藏的雙重作用。因此形成于印支-燕山期的圈閉，天然氣早期進入儲層成藏，后期儲層致密化(如平落壩、邛西構造)。喜山期構造運動使得氣藏構造有一定的變化，在改變不太強烈的區(qū)域，氣藏得以保存，后期氣源不斷充注，保證了氣藏的規(guī)模，是最有利的勘探目標區(qū)；而喜山期構造活動強烈的區(qū)域，氣藏則可能被破壞，尋找構造相對穩(wěn)定的裂縫發(fā)育區(qū)是尋找構造巖性油氣藏勘探成敗的關鍵。
2.2 平落壩-大興西是最有利的勘探區(qū)域
2.2.1 區(qū)塊面積大、圈閉類型多
    據(jù)前積與上超終止圈定的邊界，該區(qū)塊面積約1564km2。該區(qū)塊由4塊前積楔狀體的有利相帶組成，這些前積楔狀體均擁有厚大的砂體和豐富的天然氣資源量(表2)，不僅有背斜圈閉而且有斷檔、斷背和地層巖性圈閉，特別是構造圈閉外的地層巖性圈閉十分廣闊。
表2 平落壩、邛西、大興西區(qū)塊河口壩型儲層基礎數(shù)據(jù)一覽表
區(qū)塊
面積(km2)
砂層累計厚度(m)
概算資源量(108m3)
擁有背斜圈閉
平落壩、邛西、三和場、張家坪
640
150～200
64000～96000
平落壩、邛西、三和場、張家場、高家場
觀音寺、白馬
320
200～300
32000～48000
觀音寺、白馬、熊坡、固驛
松華
100
200～250
1000～15000
松華、木城塘
大興西、漢王
504
50～100
50400～75600
大興、大興西、漢王、西崍場、松華鎮(zhèn)
2.2.2 具有豐富的烴源
    馬鞍塘、小塘子組發(fā)育富含生物屑的陸棚淤泥相頁巖、生屑灰?guī)r，須三段海陸交互沼澤相的頁巖及須四、五段前扇三角洲相、前三角洲與湖沼相的頁巖，累計厚度超過800m，有機碳含量較高，平均為2.23%，生烴強度達(100～150)×108m3/km2，是工區(qū)內生油條件最好的區(qū)域；同時，由于該區(qū)長期處于前陸盆地斜坡帶上，是其北部的大邑-彭州生油中心油氣運移的有利指向帶。
2.2.3 上、下三角洲平原分流河道發(fā)育有利的儲集
    該區(qū)須二段上、下三角洲平原分流河道、河口砂壩、席狀砂體發(fā)育，具有厚度大、橫向分布穩(wěn)定的特點[6～8]，且在成巖演化過程中膠結物溶蝕作用較強，局部構造因油氣早期進入阻止成巖作用的進一步演化，具有較好的物性條件，后期構造裂縫較發(fā)育。據(jù)平落壩和白馬廟須二段氣藏砂巖儲層物性統(tǒng)計，砂巖孔隙度較發(fā)育，平落壩須二段孔隙度主要分布在2.39%～5.9%，而白馬廟氣田須二段氣藏孔隙度主要分布在4%～7%，基質滲透率主要集中在0.01×10-3～1O×10-3μ2，儲層主要為裂縫-孔隙型。
2.2.4 發(fā)育與油氣運移相匹配的古隆起
    根據(jù)古構造演化研究，該區(qū)是一條燕山晚期形成的低緩隆起帶。從燕山運動早幕開始，該斜坡帶上形成了平落壩-邛西及大興場古隆起，該古隆起在地史中長期發(fā)育，無疑將成為油氣運移聚集的有利場所。加之該區(qū)鄰近龍門山推覆構造帶，受力較強，裂縫發(fā)育，據(jù)平落1、2井裂縫線密度統(tǒng)計，分別為3.85條/m、5.44條/m，進一步改善了儲層的連通性。
2.2.5 保存條件有利
    從該區(qū)構造發(fā)育與變形程度及構造圈閉條件看，構造變形程度弱，未見“通天”大斷裂發(fā)育，僅隱伏斷裂較發(fā)育，構造褶皺適中，圈閉類型好。
2.2.6 根據(jù)薄片鏡下觀察和包裹體分析資料，平落壩構造可能存在多期油氣的運移和聚集
    平落壩構造儲層瀝青廣泛分布，預示著早期的油氣聚集可能發(fā)生在砂巖儲層致密化之前。因此該區(qū)除強調對構造油氣藏的勘探外，還應重視對巖性油氣藏的勘探。
3 勘探區(qū)塊選擇
    歸納前述，在研究區(qū)內除平落壩-大興西是最有利的勘探區(qū)域外，還有4個有利區(qū)塊值得進一步做工作：①大邑、灌口區(qū)塊；②霧中山、蓮花山區(qū)塊；③眉山、洪雅區(qū)塊；④蘇碼頭、鹽井溝區(qū)塊。4個區(qū)塊中以霧中山、蓮花山區(qū)塊為優(yōu)。
    霧中山、張家場、蓮花山區(qū)塊北起霧中山、神仙橋經高家場、張家山直到雅安蓮花山；西以雙河斷層(彭、灌大斷層)為界；東以礎江斷層與大邑、灌口區(qū)塊相接，面積逾7000km2。須家河組在該區(qū)厚3000余米，TS3-3、4、5層序，須四、五、六段屬前陸盆地型沉積，而且是須上盆往南西遷移的主要通道、又是寶興古陸的前緣坳陷，因而在厚大的湖相泥質層中發(fā)育沖積、濁積型的扇三角洲、辮狀河三角洲、湖成三角洲與河湖三角洲砂體，構成良好的生儲蓋組合。TS1、2，TS3-1、2層序馬鞍塘組、小塘子組、須二、三段沉積時，地處斜坡，發(fā)育由北而南，逐層超覆的岸線帶，可形成上傾尖滅型圈閉。目前在區(qū)內共鉆有15口井，從鉆井所獲油氣成果分析，該區(qū)油氣成藏條件較為復雜，控制因素多，基本特點是南段優(yōu)于北段。在南段的蓮花山構造鉆獲工業(yè)氣藏，張家山構造鉆獲工業(yè)氣井，火2、3井獲工業(yè)油流。而北段的霧1井和新源1、2井僅獲油氣顯示，張家山高點霧淺1、3、5井僅獲水、氣顯示。從各鉆井開孔地層分布看，霧中山構造軸部出露須四段，目的層裸露，其余各井均在侏羅-白堊紀開孔。似乎封蓋保存條件不成問題，但各井的油氣顯示狀況差別卻很大。從構造條件分析，主要原因是構造上、下變異大，地腹高點位移，圈閉類型多。
    該區(qū)屬盆山結合部的華夏構造體系西緣，發(fā)育北北東向構造為主。背斜剖面上均呈西緩東陡的不對稱狀，展現(xiàn)龍門山褶皺推覆的影響。東翼多上陡下緩的犁式斷層，組成疊瓦狀推覆的樣式，在推覆斷層上、下盤發(fā)育斷層轉折褶皺與斷彎褶皺，形成成片、成排的獨立圈閉。而表層構造在軸部又發(fā)育東緩西陡，斜列的次級小高點，表征主背斜受印支構造運動、次級小高點受燕山構造運動的雙重影響，因而造成多種多樣的裂縫系統(tǒng)，為油氣聚集提供了廣闊場所。
    綜上所述，龍門山構造帶前緣的霧中山、張家場、蓮花山區(qū)塊具備形成油氣藏的下列有利條件：
    1) 良好的生油氣巖與適宜的有機質成熟度匹配，而且具有高充注條件的須家河組、雷口坡組含油氣系統(tǒng)。
    2) 緊鄰寶興古陸前緣生烴坳陷區(qū)，有油氣生成、運移的條件。坳陷區(qū)內TS3-2、3、4、5層序，須三、四、五、六段的湖沼型泥頁巖厚度達828m。按單位面積生烴量計算，擁有天然氣資源量19200×108～28800×108m3。
    3) 該區(qū)塊為燕山期的隆起，封蓋與保存條件好。蓮花山一帶須二、四段儲層裸夾于厚800余米的湖沼相泥頁巖之中，能形成很好的封蓋。96Y-111線與LHS17線在充填地震相之上發(fā)育披蓋地震相，佐證了封蓋與保存條件俱優(yōu)的論斷。
    4) 須家河組(T3x)、雷口坡組(T2l)各沉積層序之間多為不整合接觸。研究認為與不整合面有關的各類大中型圈閉易于富集形成大中型氣田[9]。
    5) 由古隆起控制與古斜坡區(qū)疊加的各類型圈閉易于形成大中型氣田。蓮花山構造疊加在天全古隆起的古斜坡上，有形成大中型氣田的條件。
    6) 該區(qū)具有多期成藏與晚期成藏條件，這些大中型圈閉易于形成大中型氣田。
    成藏條件最理想的組合是：大型斷裂帶在其圈閉外緣，有利于提高有機質的成熟度，又對油氣富集、保存有利，構造內部有小斷裂和裂隙溝通，又不破壞上覆封蓋層對油氣藏的保護，較好的區(qū)域構造和區(qū)域沉積環(huán)境可以提供良好的運移條件和良好的儲集條件。張家場、蓮花山構造就具備了這些條件，而成藏地質條件又與平落壩、邛西、大興西構造帶類似但保存條件可能相對要差。因此，找準地腹高點是勘探成敗的關鍵。
4 對下步勘探目標、重點及三大領域研究的建議
4.1 勘探重點及勘探目標
    應主攻中層(須家河組)、兼顧淺層(侏羅系)、探索深層(海相)。重點關注龍門山前帶南段前緣4個有利勘探區(qū)塊，即：①大邑、灌口區(qū)塊；②霧中山、蓮花山區(qū)塊；③洪雅、眉山區(qū)塊；④蘇碼頭、鹽井溝區(qū)塊。建議將勘探重點轉移到霧中山、蓮花山區(qū)塊。
    6種勘探目標：①下三角洲平原水退型三角洲砂體；②上三角洲平原水進型三角洲砂體；③湖成三角洲砂體；④疊置河道與辮狀河道型砂體；⑤灘壩巖隆型圈閉；⑥地層巖性圈閉與不整合圈閉。建議重點勘探湖成三角洲砂體和河道與辮狀河道疊置型砂體。
4.2 對淺、中、深三大領域的研究建議
4.2.1 淺中層勘探領域
    1) 地質方面應加強對霧中山、蓮花山復雜構造帶，蘇碼頭、鹽井溝、洪雅、眉山弱變形構造帶，龍泉山反沖構造帶，低豐度巖性氣藏的研究與攻關工作，進一步深化中淺層巖性氣藏的成藏理論。復雜構造帶、弱變形構造帶、反沖構造帶(圖2)和低豐度巖性氣藏將成為今后勘探開發(fā)的主要對象。但是復雜構造帶氣藏研究更應注重構造的斷裂系統(tǒng)、活動期次、斷層空間展布與儲層、蓋層的配置關系等描述研究。
    2) 工程技術方面尚需開展針對性較強的技術攻關，尤其是大斜度井、水平井完井技術，欠平衡鉆井技術，天然氣、氮氣鉆井等技術。部分地區(qū)儲層改造技術環(huán)節(jié)都需要不同程度地進一步完善和提高，比較突出的是遂寧組、沙溪廟組、須家河組儲層改造問題。
4.2.2 深層勘探領域
    1) 川西地區(qū)中、深層是勘探開發(fā)的主攻領域，但中、深層的油氣富集規(guī)律、裂縫分布特征、相對高孔滲儲層形成機理和分布規(guī)律、氣水關系、地層壓力、氣藏調整與改造等問題，在一定程度上制約了勘探的進程，須六、須四、須二段氣水關系較為復雜，將直接影響勘探開發(fā)目標的實現(xiàn)。制約中、深層須家河組能否規(guī)?？碧介_發(fā)的關鍵問題，是孔隙型儲層及其裂縫的發(fā)育狀況和儲層的有效改造，亟待多學科聯(lián)合攻關。
    2) 裂縫預測與儲層含氣性預測技術在邛西、平落壩構造的須二段應用效果較好，應大力加強弱變形區(qū)的白馬、松華及蘇碼頭、鹽井溝、三蘇場、漢王場中、深層須家河組的裂縫發(fā)育帶地震響應及地震屬性裂縫預測技術適應性研究。
    3) 在地震資料分辨率的范圍內開展井控區(qū)的儲層預測。
    4) 測井方面應加強致密碎屑巖流體性質判別技術研究。
    5) 工程及采氣工藝方面應大力開展氣體鉆井、欠平衡鉆井在致密碎屑巖領域的適用性、井壁穩(wěn)定性分析技術、井身結構優(yōu)化、帶壓完井技術、高溫高壓含酸性介質氣井完井技術、平落壩、邛西外圍壓裂改造、射孔層段的合理選擇及多層合采技術以及排水采氣新工藝等方面的攻關工作。
4.2.3 山前沖斷帶勘探領域
    1) 山前沖斷帶是目前以及今后勘探的主要領域，但地表和地下地質條件復雜，由于構造活動強烈致使層序劃分和地層對比都較困難，直接影響到構造演化、構造樣式、圈閉評價、保存條件及其成藏地質條件的研究。龍門山前已進行了多輪研究，目前亦有多個研究項目，由于受勘探程度和資料品質的限制，其研究成果難以支撐勘探部署。尚需深入開展龍門山推覆、滑覆構造之下，構造原地體中有效圈閉、有效烴源巖的專項研究；盆山耦合關系與構造演化的關系研究；山前構造帶構造樣式等研究。
    2) 亟待開展復雜地表條件下深層高分辨率地震資料采集、處理技術系列，復雜構造帶地震資料解釋技術系列，復雜構造精確成像處理技術及解釋技術等方面的攻關工作，在上述預測的基礎上，進一步提高鉆井命中率，達到準確布井的目的。
    成文中，得到了中國石油西南油氣田公司川西北氣礦地質勘探開發(fā)研究所的幫助，在此致以衷心感謝！
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(本文作者：楊躍明1，2 段勇2 何鯉3 李躍綱2 李幸運4 1.西南石油大學；2.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦；3.中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院；4.成都理工大學能源學院)