鄒才能，杜金虎，徐春春，汪澤成，張寶民，魏國齊，王銅山，姚根順，鄧勝徽，劉靜江，周慧，徐安娜，楊智，姜華，谷志東

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院；2.中國石油勘探與生產(chǎn)分公司；3.中國石油西南油氣田公司；4.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院；5.中國石油杭州地質(zhì)研究院）

四川盆地震旦系—寒武系特大型氣田形成分布、資源潛力及勘探發(fā)現(xiàn)

鄒才能1，杜金虎2，徐春春3，汪澤成1，張寶民1，魏國齊4，王銅山1，姚根順5，鄧勝徽1，劉靜江1，周慧1，徐安娜1，楊智1，姜華1，谷志東1

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院；2.中國石油勘探與生產(chǎn)分公司；3.中國石油西南油氣田公司；4.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院；5.中國石油杭州地質(zhì)研究院）

2013年四川盆地川中古隆起發(fā)現(xiàn)了安岳震旦系—寒武系特大型氣田，磨溪區(qū)塊龍王廟組探明含氣面積779.9 km2，探明地質(zhì)儲量4 403.8×108m3，氣藏類型為構造巖性氣藏，該領域具備形成萬億立方米級天然氣儲量規(guī)模。主要取得如下認識：①重新厘定了震旦系、寒武系地層沉積充填序列及劃分對比依據(jù)。②晚震旦世—早寒武世早期繼承性發(fā)育“德陽—安岳”古裂陷槽，控制下寒武統(tǒng)烴源層分布，源巖厚20～160 m、TOC值為1.7%～3.6%、Ro值為2.0%～3.5%。③燈影組發(fā)育碳酸鹽鑲邊臺地、龍王廟組發(fā)育碳酸鹽緩坡臺地，靠近同沉積古隆起發(fā)育大面積顆粒灘。④大面積發(fā)育震旦系燈影組碳酸鹽巖縫洞型、寒武系龍王廟組白云巖孔隙型2套主要含氣儲集層，準同生白云石化和表生巖溶疊加改造形成相對高孔滲儲集體，燈影組孔隙度3%～4%、滲透率（1～6）×10?3μm2，龍王廟組孔隙度4%～5%、滲透率（1～5）×10?3μm2。⑤古隆起核部在晚海西—印支期發(fā)育大型古油藏，分布面積超過5 000 km2，石油資源量（48～63）×108t，燕山期發(fā)生原位原油裂解成氣及斜坡深部分散液態(tài)烴裂解成氣，提供充足氣源。⑥震旦系—寒武系特大型氣田形成和留存主要受“古裂陷槽、古臺地、古油裂解氣、古隆起”“四古”共同控制。⑦初步預測震旦系—寒武系天然氣資源量總量可達5×1012m3左右，古隆起及其斜坡帶、蜀南坳陷帶、川東高陡構造帶深層是該層系重點勘探區(qū)帶。四川盆地深部安岳震旦系—寒武系原生原油裂解氣特大型氣田重大發(fā)現(xiàn)，在全球古老地層天然氣勘探中尚屬首次，對開拓全球中深層下古生界—中上元古界古老地層油氣領域具有重大科學與實踐意義。圖15表4參20

四川盆地；安岳氣田；涪陵頁巖氣田；古裂陷槽；古油藏；古隆起；碳酸鹽臺地；非常規(guī)油氣；頁巖氣；威遠頁巖氣田

0 引言

四川盆地川中古隆起安岳震旦系—寒武系世界級特大型原生氣田的發(fā)現(xiàn)，結束了自1964年威遠震旦系氣田發(fā)現(xiàn)以來四川盆地震旦系—寒武系天然氣勘探停滯的局面。經(jīng)過60余年的艱苦探索，在該區(qū)震旦系—寒武系取得了重大突破[1-6]：2011年高石1井在震旦系燈影組獲氣138.15×104m3/d，2012年磨溪8井在寒武系龍王廟組獲氣190.68×104m3/d。在川中磨溪8井區(qū)779.9 km2范圍內(nèi)，寒武系龍王廟組已探明天然氣地質(zhì)儲量4 403.8×108m3，儲氣層厚度12～65 m，平均40 m；儲集空間以粒間溶孔、晶間溶孔為主，孔隙度4%～5%，滲透率（1～5）×10?3μm2；儲氣層高溫（141.4 ℃）、高壓（壓力系數(shù)1.65）、高產(chǎn)（110×104m3/d）；氣藏類型為構造巖性氣藏。預期寒武系和震旦系2套層系含氣面積超過7 000 km2，地質(zhì)儲量規(guī)模將達1×1012m3以上，是大型整裝原生古油藏裂解氣大氣田。

四川盆地頁巖氣勘探開發(fā)也取得了重大突破。2010年威201井、2012年焦頁1井等相繼在威遠頁巖氣田、涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊等地區(qū)的上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組獲得工業(yè)氣流，發(fā)現(xiàn)了世界最古老、具萬億立方米級儲量規(guī)模的大型頁巖氣田。其中威201井獲氣1×104m3/d[7]、焦頁1井獲氣（11～50）×104m3/d[8]，2013年頁巖氣產(chǎn)量達2×108m3。

四川盆地川中古隆起安岳震旦系—寒武系特大型氣田的發(fā)現(xiàn)，是大油氣田地質(zhì)理論在四川盆地古老地層天然氣勘探中的成功實踐[9-10]。本文從古構造恢復、巖相古地理重建、成烴成藏演化、資源評價與有利區(qū)預測等方面，系統(tǒng)梳理川中震旦系—寒武系勘探與研究進展，為盆地下一步勘探提供理論依據(jù)。

1 研究背景

全球元古宇—寒武系油氣發(fā)現(xiàn)較少[11-14]。目前已證實有大規(guī)模油氣發(fā)現(xiàn)的地區(qū)包括俄羅斯東西伯利亞盆地等，主要為油田、凝析油田或油氣田，尚未發(fā)現(xiàn)大型氣田（見表1）。俄羅斯東西伯利亞盆地元古宇里菲系、文德系和下寒武統(tǒng)發(fā)現(xiàn)原生油氣田65個，累計探明可采儲量為22.36×108t（油當量），其中上維柳昌氣田探明儲量為1 195×108m3[13]，尤魯布欽110井在里菲系侵蝕面之下324 m處獲24 m3/d工業(yè)油流[13]。阿曼南部南安曼鹽盆地Haweel-Cluster地區(qū)元古宇—下寒武統(tǒng)發(fā)現(xiàn)9個碳酸鹽巖油藏，探明石油地質(zhì)儲量為3.5×108t。印度—巴基斯坦震旦系原油儲量為0.86×108t[11]。四川盆地安岳震旦系—寒武系萬億立方米級原油裂解氣大氣田的發(fā)現(xiàn)，在全球古老地層天然氣勘探中尚屬首次，對開拓全球中上元古界—下古生界古老地層天然氣勘探領域具有重大科學與實踐意義。

四川盆地大規(guī)模天然氣勘探始于1953年[1,4,15]?？碧綒v程可大致分為3個階段（見圖1）。在第3階段中，先后發(fā)現(xiàn)了普光（探明儲量4 121×108m3）、川中須家河組、龍崗、元壩、安岳（磨溪區(qū)塊龍王廟組）等一系列千億立方米級大氣田。

四川盆地位于揚子地臺西北側，是一個典型的多期構造疊合盆地，具有如下特點：①海相沉積為主，沉積了巨厚的震旦系—中三疊統(tǒng)海相地層，厚度達4 000～7 000 m；②層系控制為主，油氣縱向分布受主要烴源層系控制，目前已發(fā)現(xiàn)21套含油氣層系，基本圍繞上震旦統(tǒng)、下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)、二疊系、上三疊統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)等烴源層系規(guī)律分布；③大隆大坡為主，盆地以大隆起、大斜坡構造為主，盆內(nèi)構造變形弱，地史時期聚集的油氣和形成的蓋層未被大規(guī)模破壞，易形成大規(guī)模巖性油氣藏、非常規(guī)油氣聚集區(qū)；④盆地整體“賦油更富氣”，以天然氣為主，深埋高溫作用使得盆地內(nèi)海相地層充分生成天然氣，海相碳酸鹽巖氣和頁巖氣均大規(guī)模發(fā)育，上三疊統(tǒng)須家河組致密砂巖氣也呈大面積連片分布；⑤常規(guī)—非常規(guī)油氣并重，盆地主要發(fā)育3類常規(guī)與3類非常規(guī)油氣[16-17]，3類常規(guī)氣藏為震旦系燈影組碳酸鹽巖縫洞型氣藏、寒武系龍王廟組和石炭系裂縫-孔隙型白云巖氣藏、二疊系—三疊系碳酸鹽巖礁灘型氣藏，3類非常規(guī)油氣為志留系龍馬溪組與寒武系筇竹寺組頁巖氣、上三疊統(tǒng)須家河組致密氣、侏羅系致密油。四川盆地內(nèi)形成震旦系—志留系含氣組合，常規(guī)碳酸鹽巖氣—非常規(guī)頁巖氣空間“有序聚集、共生分布”（見圖2），二者可分別形成萬億立方米級天然氣儲量規(guī)模。

表1 世界主要大氣田基本參數(shù)表[14]

圖1 四川盆地歷年新增天然氣探明儲量圖

2 地層分布

四川盆地及周緣燈影組廣泛分布，最大殘厚逾千米，自下而上劃分為4段。除第3段為碎屑巖外，其余均以白云巖為主（見圖3）。燈影組白云巖中藻類化石豐富，碎屑巖中除豐富的藻類和疑源類外，還發(fā)現(xiàn)大量軟軀體蠕形動物、多種杯（缽）狀、管狀骨骼化石[18]。筆者在峨邊先鋒剖面燈影組三段凝灰?guī)r中測得鋯石年齡為543±12 Ma（見圖3）。

圖2 四川盆地震旦系—下古生界不同類型天然氣分布模式圖

圖3 四川盆地及周緣震旦系—下古生界含油氣系統(tǒng)綜合柱狀圖

四川盆地寒武系發(fā)育齊全，下部為麥地坪組、筇竹寺組黑色頁巖，中上部為滄浪鋪組、陡坡寺組/高臺組兩套紅色碎屑巖與龍王廟組、洗象池組兩套厚層白云巖，整體上構成良好的生儲蓋組合。寒武系下部含小殼類化石，上部含三葉蟲化石，為確定地層時代和地層對比的主要依據(jù)（見圖3）。

3 震旦紀—寒武紀古構造

3.1 古裂陷槽

震旦系是南華紀裂谷盆地基礎上發(fā)育的揚子克拉通第1套穩(wěn)定沉積蓋層，區(qū)域構造背景為拉張環(huán)境。受基底斷裂活動影響，在四川盆地西南部磨溪—高石梯與威遠—資陽之間發(fā)育近南北向裂陷槽，稱之為“德陽—安岳”裂陷槽，槽區(qū)沉積較薄的燈影組。

初步分析高石17井鉆探結果發(fā)現(xiàn)，燈三段、燈四段連續(xù)沉積，以泥質(zhì)巖為主，地層厚度薄，為3～10 m。位于古裂陷槽東翼的磨溪—高石梯地區(qū)為古地貌高地，發(fā)育高能環(huán)境下的藻丘灘相沉積，燈四段厚度達240～350 m，奠定了古隆起的雛形。

早寒武世早期，受區(qū)域拉張活動控制，古裂陷槽繼承性發(fā)育，麥地坪組和筇竹寺組沉積厚度較大。古裂陷槽區(qū)的高石17井鉆遇麥地坪組厚度為160 m、筇竹寺組厚度為535 m，而位于裂陷槽肩部的高石1井缺失麥地坪組，鉆遇筇竹寺組厚度僅為210.5 m。

3.2 古隆起

川中古隆起是一個繼承性發(fā)育的大型古隆起。晚震旦世—早寒武世早期古隆起受沉積作用控制，裂陷槽區(qū)沉積厚度小，翼部沉積厚度大。早寒武世滄浪鋪組沉積期，古隆起特征更為明顯，表現(xiàn)為水下古隆起，其核部在成都以西的龍門山區(qū)，對滄浪鋪組、龍王廟組地層分布有明顯的控制作用。加里東運動（志留紀末）使古隆起定型，志留系剝蝕殆盡區(qū)域的面積超過6×104km2。海西—燕山早期，古隆起繼承性演化并被不斷深埋。燕山晚期—喜馬拉雅期，由于威遠構造快速隆升，古隆起西段發(fā)生強烈構造變形，而東段構造變形微弱。古隆起控制后期油氣的形成、分布與聚集。

4 沉積相與巖相古地理

4.1 碳酸鹽鑲邊型臺地

震旦紀時期，上揚子地區(qū)發(fā)育了中國最古老、保存完整的碳酸鹽鑲邊臺地。四川盆地及周緣，陡山沱組、燈一段+燈二段和燈三段+燈四段構成了3個完整的海侵—海退旋回，發(fā)育碎屑巖與碳酸鹽巖兩大沉積體系。其中，碎屑巖沉積體系主要發(fā)育在陡山沱組和燈三段，為優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育層位；碳酸鹽巖沉積體系主要發(fā)育在燈一段、燈二段和燈四段，主要包括臺地邊緣相、臺內(nèi)丘灘相、丘灘間海相和蒸發(fā)臺地相等。其中的微生物格架白云巖、凝塊石格架白云巖和顆粒白云巖，以及層紋石白云巖、疊層石白云巖等為最有利的儲集巖相帶（見圖4）。

燈影組臺地相白云巖的沉積相組合在垂向演化序列和平面分異格局上都突出表現(xiàn)為丘灘復合體特征，其沉積時的古環(huán)境為潮上帶至水深10 m范圍內(nèi)。該套白云巖為蒸發(fā)泵、滲透—回流、微生物及埋藏白云石化復合成因，干熱古氣候是其形成的首要條件，同生—準同生期蒸發(fā)泵、滲透—回流作用是其最重要的形成機制，準同生—淺埋藏期微生物及埋藏期白云石化作用是前寒武紀富菌藻類時代的必然產(chǎn)物。

4.2 碳酸鹽緩坡型臺地

寒武紀時期，上揚子地區(qū)發(fā)育新型碳酸鹽緩坡型臺地。早寒武世梅樹村組和筇竹寺組沉積期，熱沉降作用形成強烈拉張裂陷，克拉通中央裂陷槽中廣泛發(fā)育巨厚的高有機質(zhì)豐度烴源巖，其形成模式與熱水活動、上升洋流、缺氧事件、欠補償沉積密切相關，是氣源巖和頁巖氣形成的重要基礎。早寒武世滄浪鋪組沉積期，盆地“填平補齊”，廣泛發(fā)育以混積陸棚相細碎屑巖—碳酸鹽巖沉積為特征的緩坡。龍王廟組沉積期，臺地為遠端變陡的緩坡型臺地[19]，自西向東北、東南依次為由顆粒灘、灘間與蒸發(fā)潟湖—蒸發(fā)潮坪各類白云巖所構成的內(nèi)緩坡，由各類風暴灰?guī)r和古地貌高地上加積成因的顆粒灰?guī)r、豹皮狀云質(zhì)顆粒灰?guī)r、層紋石白云巖構成的中緩坡，以及由薄板狀、瘤狀泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖構成的外緩坡—盆地相（見圖5）。

龍王廟組緩坡型臺地具有3個特點：①國外經(jīng)典緩坡型臺地依次為內(nèi)緩坡蒸發(fā)潟湖與蒸發(fā)潮坪、內(nèi)緩坡顆粒灘、中緩坡、外緩坡和盆地相帶，而四川盆地龍王廟組發(fā)育內(nèi)緩坡顆粒灘、內(nèi)緩坡蒸發(fā)潟湖與蒸發(fā)潮坪、中緩坡、外緩坡、盆地相帶。緩坡的腹部發(fā)育蒸發(fā)潟湖與蒸發(fā)潮坪，為新型的緩坡型臺地。②四川盆地所在的內(nèi)緩坡具“水下三隆兩凹”（漢南、樂山—龍女寺、黔中隆起）的特征。水下隆起控制最有利儲集巖——顆粒灘的發(fā)育，決定建設性成巖作用及儲集層孔隙形成和演化。③漢南、樂山—龍女寺水下隆起位于臺地內(nèi)部，南、中、北部蒸發(fā)潟湖相帶將其半環(huán)繞。在蒸發(fā)泵，尤其是高鹽度海水蒸發(fā)濃縮及回流—滲透機制作用下，發(fā)生強烈白云石化作用，形成各種粒級的白云巖；黔中水下隆起因背靠蒸發(fā)潟湖，面向東南廣海，其海水循環(huán)較好、白云石化程度低，形成各類風暴灰?guī)r與夾層紋石泥晶云巖的豹皮狀、花斑狀云質(zhì)顆粒灰?guī)r。

圖4 四川盆地及周緣燈四段巖相古地理略圖

5 儲集層形成機理與分布

5.1 震旦系

四川盆地震旦系燈影組發(fā)育最古老、規(guī)模最大的丘灘相巖溶型儲集層，規(guī)模有效儲集層主要位于燈二段和燈四段。儲集空間主要為殘余孔隙、孔洞和溶洞，以及晚燕山—喜馬拉雅期裂縫，儲集層以裂縫—孔洞（隙）及溶洞型為主（見圖6）。

燈二段儲集層具如下特征：①受多旋回層間巖溶面控制，并經(jīng)歷桐灣Ⅰ幕區(qū)域性風化殼巖溶的強烈作用；②與同生—準同生期大氣淡水溶蝕成因的“葡萄花邊”構造相伴生，溶蝕孔洞、格架溶孔極為發(fā)育，具有順層發(fā)育、多套疊置和橫向連通性好、平面復合連片的特點，并有大型溶洞共生。

燈四段儲集層突出表現(xiàn)為：①經(jīng)歷桐灣Ⅱ、Ⅲ幕兩期強烈的風化殼巖溶作用；②大型溶洞廣泛分布且埋深大（至燈四段風化殼頂面距離超過200 m），并有溶蝕孔洞和孔隙共生，平均孔隙度為3%～4%，滲透率為（1～6）×10?3μm2；③劃分的上下兩個儲集層段，均獲得了高產(chǎn)工業(yè)氣流。儲集層參數(shù)見表2。

5.2 寒武系

四川盆地寒武系規(guī)模有效儲集層主要位于下寒武統(tǒng)龍王廟組和中上寒武統(tǒng)洗象池組。華鎣山大斷裂以西，龍王廟組發(fā)育顆粒灘相巖溶儲集層，主要儲集空間為粒間孔、粒間溶孔和溶蝕孔洞，其次是大型溶洞（見圖7）；華鎣山大斷裂以東，發(fā)育蒸發(fā)潮坪相白云巖膏模（溶）孔、粒間溶孔儲集層。

龍王廟組白云巖儲集層的發(fā)育受沉積相與巖溶作用共同控制。顆粒灘是發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲集層的基礎，灘體厚度越大，儲集層越發(fā)育。顆粒灘亞相儲集層以顆粒（鮞粒、砂屑）白云巖和殘余顆粒白云巖為主，孔隙度一般大于4%，滲透率為（1～5）×10?3μm2；灘間洼地亞相沉積以細晶—粉細晶白云巖為主，物性較差，孔隙度多小于1%。儲集層參數(shù)見表3。

白云巖儲集層的形成與溶蝕作用密切相關[20]，研究發(fā)現(xiàn)龍王廟組經(jīng)歷了3期大氣淡水溶蝕作用：①同生—準同生期成巖階段，顆粒灘間歇性地快速增長，常伴隨大氣淡水滲透成巖作用；②龍王廟組沉積末期隆升暴露溶蝕作用；③中加里東—中海西期順層巖溶作用，中加里東期時，古隆起的西段已經(jīng)演化為水上隆起，古地貌產(chǎn)生水位差作用，古陸剝蝕區(qū)大氣淡水向東、南、北呈放射狀徑流，沿早先形成的粒間（溶）孔、鑄模（溶）孔進行強烈的順層溶蝕改造。

圖5 四川盆地及周緣下寒武統(tǒng)龍王廟組巖相古地理與分布模式圖

6 烴源巖與成烴演化

四川盆地震旦系—寒武系發(fā)育多套烴源巖，均為腐泥型，以生油為主。本次研究新發(fā)現(xiàn)兩套泥質(zhì)烴源巖（燈三段和陡山沱組）和兩套潛在烴源巖（滄浪鋪組泥巖和燈影組泥質(zhì)碳酸鹽巖），且斜坡深部位的志留系龍馬溪組也是重要的氣源供給。

6.1 烴源巖分布

震旦系陡山沱組烴源巖厚度為10～90 m，厚度高值區(qū)主要分布在盆地外圍，盆地內(nèi)的高值區(qū)僅位于廣安—南充—遂寧地區(qū)，厚度約10～30 m，TOC值為0.56%～4.64%（平均2.06%）。震旦系燈三段的泥巖厚度為10～30 m，沿廣元—南充—瀘州一帶呈狹長帶狀展布，厚度高值區(qū)在高石梯—南充及其以北的地區(qū)，TOC值為0.50%～4.73%（平均0.87%）。震旦系燈影組碳酸鹽巖烴源巖為全盆地分布，厚度約為100～300 m，其厚度高值區(qū)在磨溪—高石梯地區(qū)及瀘州南側，TOC值為0.20%～3.67%（平均0.61%）。上述3套烴源巖Ro值普遍大于2.0%。

圖6 燈影組白云巖丘灘儲集層的儲集空間類型

表2 四川盆地川中磨溪—高石梯構造震旦系燈影組儲集層參數(shù)

寒武系烴源巖主要位于下寒武統(tǒng)麥地坪組和筇竹寺組，其中筇竹寺組底部的烴源巖大面積分布，也是頁巖氣賦存的層段。“德陽—安岳”古裂陷槽繼承性發(fā)育，對烴源巖厚度高值區(qū)有明顯的控制作用，裂陷槽內(nèi)沉積的筇竹寺組+麥地坪組厚度一般為300～450 m，烴源巖厚度可達140～160 m，相鄰的川中古隆起區(qū)域地層厚度一般為50～200 m，烴源巖厚度為20～80 m（見圖8），TOC值為1.7%～3.6%（平均2.8%），Ro為2.0%～3.5%。此外，發(fā)現(xiàn)寒武系滄浪鋪組也發(fā)育有效烴源巖，TOC值為0.50%～5.80%，平均1.34%。

6.2 氣源對比

磨溪—高石梯地區(qū)燈影組天然氣來源于震旦系和寒武系烴源巖，龍王廟組天然氣主要來源于寒武系烴源巖。證據(jù)如下：①天然氣乙烷碳同位素、甲烷氫同位素組成特征不同，表明其母質(zhì)類型有差異；②天然氣與烴源巖干酪根碳同位素組成對比（見圖9）表明，磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組天然氣與筇竹寺組頁巖有親緣關系，荷深1、磨溪—高石梯地區(qū)燈影組天然氣部分來自燈影組烴源巖；③磨溪—高石梯地區(qū)燈影組瀝青的成熟度介于筇竹寺組和燈影組烴源巖之間。

圖7 磨溪—高石梯構造龍王廟組白云巖經(jīng)溶蝕作用后形成的儲集空間類型

表3 四川盆地川中磨溪—高石梯構造寒武系龍王廟組儲集層參數(shù)

6.3 古油藏規(guī)模及原油裂解證據(jù)

根據(jù)瀝青分布，初步推測古油藏分布面積超過5 000 km2，古油藏資源量為（48～63）×108t，其中磨溪—高石梯—龍女寺地區(qū)燈四段古油藏規(guī)模為（18～25）×108t，資陽地區(qū)為（25～32）×108t，威遠地區(qū)為（5～6）×108t。震旦系—寒武系天然氣主要為古原油裂解氣，其證據(jù)如下：①模擬實驗表明腐泥型有機質(zhì)演化過程中，原油裂解氣約占其生氣總量的80%；②天然氣組分參數(shù)ln(C1/C2)為6.35～7.85，ln(C2/C3)為3.12～4.69；③天然氣組分中異構烷烴和環(huán)烷烴含量較高（干酪根裂解氣該值較低）；④天然氣中檢測出C8—C11化合物；⑤氣藏中發(fā)育大量瀝青，瀝青豐度受古隆起控制，核部瀝青含量為7.5%，斜坡部位瀝青含量逐漸減少（見圖10）。此外源巖內(nèi)分散油裂解氣可能也是重要的氣源供給。

7 大氣田形成與分布

四川盆地震旦系—寒武系具備形成大氣田的有利地質(zhì)條件。古裂陷槽、古臺地、古油藏裂解氣和古隆起的時空配置控制特大型氣田的形成。廣覆式分布的優(yōu)質(zhì)烴源巖、大面積準層狀儲集層以及古今大型構造的疊加區(qū)是大氣田形成的有利區(qū)域。在3維空間上，震旦系—寒武系常規(guī)碳酸鹽巖氣與非常規(guī)頁巖氣有序聚集、空間共生。

圖8 四川盆地及周緣寒武系筇竹寺組+麥地坪組烴源巖分布圖

圖9 川中震旦系—寒武系天然氣與干酪根碳同位素分餾關系對比圖

7.1 “四古”時空配置

古裂陷槽黑色頁巖、古臺地丘灘巖溶儲集層、古原油裂解成氣和古隆起運聚富集之間的時空配置關系控制了特大氣田的形成與分布（見圖11）。

燈影組沉積期—早寒武世，盆地西南部發(fā)育“德陽—安岳”古裂陷槽，古地貌高部位（如磨溪—高石梯地區(qū)）發(fā)育燈影組藻丘灘體，優(yōu)質(zhì)白云巖儲集層圍繞古裂陷槽兩側呈帶狀分布。裂陷槽發(fā)育強盛期，寒武系優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度中心的發(fā)育受古裂陷槽控制。桐灣—加里東期多幕構造運動形成了多套古巖溶優(yōu)質(zhì)儲集層：桐灣期構造升降運動形成燈四段和燈二段兩套大面積分布的巖溶儲集層；寒武紀滄浪鋪組沉積期古隆起開始形成，控制龍王廟組大面積顆粒灘環(huán)古隆起一帶展布，形成大面積展布的優(yōu)質(zhì)儲集層。二疊紀—中三疊世，震旦系—下寒武統(tǒng)烴源巖達到生油高峰，油氣向隆起帶頂部及上斜坡運移，形成大型古油藏。晚三疊世以來沉積了厚度達3 000～5000 m的蓋層，震旦系—寒武系被深埋，古隆起軸部埋深達到7 000～8 000 m，地層溫度超過200 ℃，古油藏及分散液態(tài)烴大量裂解成氣，成為重要氣源。加里東—早燕山期，古隆起繼承性發(fā)展，歷經(jīng)多期構造運動，磨溪—高石梯—龍女寺一帶構造變形較弱，古隆起形態(tài)較完整，利于天然氣大規(guī)模聚集保存。

7.2 大氣田分布范圍

震旦系—寒武系大氣田形成與分布主要受古隆起控制。震旦系—下古生界氣藏可分為4種類型（見圖12）：①原生型氣藏，分布于構造變形穩(wěn)定區(qū)（如磨溪—高石梯地區(qū)），利于氣藏長期保存；②殘存型氣藏，分布于喜馬拉雅期構造變形較強區(qū)，多在喜馬拉雅期構造翼部，如資陽氣藏；③調(diào)整型氣藏，分布于喜馬拉雅期構造高部位，氣藏充滿度較低，如威遠氣田；④破壞型氣藏，分布于震旦系—寒武系露頭區(qū)，如桑木場。

圖10 四川盆地寒武系有機質(zhì)成熟度（Ro）等值線與瀝青含量、氣田分布疊合圖

原生型氣藏區(qū)為大氣田的主要分布區(qū)。穩(wěn)定克拉通盆地內(nèi)，大型古隆起是尋找大氣田的重要目標區(qū)，廣覆式分布的烴源巖、大面積優(yōu)質(zhì)儲集層和古今大型構造的疊加區(qū)域最有利于大氣田分布。

7.3 常規(guī)氣與非常規(guī)氣“有序聚集”

四川盆地發(fā)育的震旦系—志留系含氣組合，是常規(guī)—非常規(guī)“有序聚集”的典型實例[16]。震旦系燈影組縫洞型氣藏和寒武系龍王廟組裂縫-孔隙型氣藏為常規(guī)氣，寒武系筇竹寺組和志留系龍馬溪組頁巖氣為非常規(guī)氣。前者主要由古裂陷槽、古巖溶儲集層、古原油裂解、古隆起富集間的相互配置所控制；后者主要由深水陸棚相富有機質(zhì)、高硅鈣質(zhì)頁巖控制。二者在空間上“有序共生”。

8 資源潛力與有利區(qū)預測

8.1 資源潛力

圖11 四川磨溪—高石梯大氣田震旦系—寒武系天然氣成藏事件綜合圖

圖12 四川盆地震旦系—寒武系氣藏類型分布模式圖

四川盆地震旦系、寒武系成藏要素及資源潛力評價結果見表4。盆地內(nèi)震旦系、寒武系天然氣總資源量為（4.6～5.5）×1012m3，其中震旦系為（2.5～3.0）×1012m3，寒武系為（2.1～2.5）×1012m3。川中區(qū)塊震旦系、寒武系天然氣總資源量為（3.0～3.5）×1012m3，其中震旦系為（1.8～2.1）×1012m3，寒武系為（1.2～1.4）× 1012m3。震旦系—志留系頁巖氣資源量為（5.5～6.0）× 1012m3。

表4 四川盆地震旦系—下古生界碳酸鹽巖氣與頁巖氣綜合評價表

8.2 有利區(qū)預測

綜合評價震旦系—下古生界儲集層、烴源巖、構造和保存條件等要素，初步評價出3類有利區(qū)（見圖13、圖14）：①古隆起及斜坡帶（震旦系—下古生界重點勘探區(qū)帶），靠近寒武系筇竹寺組烴源巖的生烴中心，燈影組巖溶作用強，龍王廟組發(fā)育顆粒灘體，裂陷槽兩側高地喜馬拉雅期改造作用不強，利于天然氣保存。有利勘探面積達3.5×104km2，埋深約5 500～8 000 m。②蜀南坳陷帶，位于古隆起外圍南翼，靠近坳陷區(qū)，鄰近筇竹寺組生烴中心。燈影組巖溶儲集層和龍王廟組發(fā)育顆粒灘儲集層，喜馬拉雅期改造影響圈閉和天然氣的保存。有利勘探面積為2.2×104km2，埋深為6 000～8 000 m。③川東高陡構造深層，川東深層發(fā)育大構造群，寒武系膏巖層系有利于圈閉定型和天然氣保存。潟湖周緣灘體發(fā)育，但距已知生烴中心較遠。其勘探面積達2.1×104km2，埋深約為6 000～8 000 m。

圖13 四川盆地寒武系龍王廟組天然氣勘探綜合評價圖

圖14 四川盆地震旦系燈影組天然氣勘探綜合評價圖

8.3 震旦系—寒武系重大發(fā)現(xiàn)的意義

四川盆地及鄰區(qū)震旦系—寒武系具良好的天然氣成藏條件，主要表現(xiàn)為3個方面：①震旦系—寒武系發(fā)育多套區(qū)域穩(wěn)定分布的海相泥質(zhì)烴源巖，為主要的天然氣源巖；②在古地貌與區(qū)域不整合面控制下，層狀、準層狀儲集體大面積分布，并與烴源巖組成良好的源儲成藏組合，具備優(yōu)越的成藏條件；③克拉通盆地深層的后期構造變形較弱，有利于油氣藏的保存。

塔里木盆地和鄂爾多斯盆地寒武系可能具備相似的有利成藏條件，3大盆地震旦系—寒武系組合對比見圖15。

圖15 中國三大盆地震旦系—下古生界綜合柱狀圖

塔里木盆地寒武系鹽下白云巖與烴源巖為良好的源儲成藏組合。近年完鉆的塔中中深1井在中下寒武統(tǒng)鹽下白云巖（6 400～6 800 m）鉆探獲工業(yè)氣流，平均日產(chǎn)氣（3.3～3.5）×104m3。中寒武統(tǒng)儲集層厚28 m，平均孔隙度為4.5%，下寒武統(tǒng)儲集層厚20 m，平均孔隙度為8.6%。寒武系烴源巖厚度可達20～100 m，TOC值可達10%，具有20×108t油氣當量的資源規(guī)模，是未來勘探的戰(zhàn)略性領域。

鄂爾多斯盆地寒武系可能存在良好的烴源巖，鄰區(qū)南華北陸塊下寒武統(tǒng)馬店組海相頁巖厚度可達10～40 m，TOC值為1%～10%，Ro值為2%～3%，具有良好的資源潛力。

四川盆地震旦系、寒武系基礎地質(zhì)研究尚處于起步階段，諸多認識有待深化和修正：①“德陽—安岳”古裂陷槽發(fā)育于晚震旦世—早寒武世早期，為興凱地裂運動產(chǎn)物。但也有研究認為其為桐灣運動形成的“侵蝕谷”，在早寒武世形成拉張裂陷，然后快速沉降。②古隆起核部的大型古油藏原位裂解成氣，形成大氣田，但古油藏的分布、規(guī)模、生氣潛力及其資源貢獻仍有待深化研究。③常規(guī)白云巖天然氣資源量與儲量規(guī)模、頁巖氣資源潛力等都需要進一步評價。④古隆起的古今構造疊合區(qū)是最有利的天然氣勘探區(qū)，跳出古隆起評價有利勘探區(qū)仍面臨復雜構造深層地震成像技術難度大等挑戰(zhàn)。

9 結論

四川盆地川中古隆起安岳震旦系—寒武系特大型氣田的發(fā)現(xiàn)，是大油氣田地質(zhì)理論在四川盆地古老地層天然氣勘探的成功實踐。通過進行古構造恢復、巖相古地理重建、成烴成藏演化和資源潛力評價與預測等方面的基礎研究，發(fā)現(xiàn)安岳震旦系—寒武系大氣田受“四古”（古裂陷槽黑色頁巖、古臺地丘灘巖溶儲集層、古原油裂解成氣和古隆起運聚富集）控制，形成了萬億立方米級天然氣儲量規(guī)模。研究表明四川、塔里木、鄂爾多斯三大盆地震旦系—寒武系將是未來勘探的重要領域。

致謝：本次研究得到了趙政璋、趙文智、戴金星、李鷺光、高瑞琪、顧家裕、冉隆輝、何海清等的指導和幫助。參與本項研究工作的還有胡素云、李亞林、張義杰、趙路子、楊濤、楊光、周進高、李偉、沈平、楊躍明、張健、楊雨、張水昌、楊威、文龍、張師本、羅冰、張曉斌、董大忠、王玉滿、殷積峰、李軍、謝增業(yè)、張靜、單秀琴、樊茹等，在此一并表示感謝！

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（編輯 王大銳 林敏捷 繪圖 劉方方）

Formation,distribution,resource potential and discovery of the Sinian?Cambrian giant gas field,Sichuan Basin,SW China

Zou Caineng1,Du Jinhu2,Xu Chunchun3,Wang Zecheng1,Zhang Baomin1,Wei Guoqi4,Wang Tongshan1,Yao Genshun5,Deng Shenghui1,Liu Jingjiang1,Zhou Hui1,Xu Anna1,Yang Zhi1,Jiang Hua1,Gu Zhidong1
(1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &Development,Beijing 100083,China;2.PetroChina Exploration &Production Company,Beijing 100007,China;3.PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company,Chengdu 610051,China;4.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &Development-Langfang Branch,Langfang 065007,China;5.PetroChina Hangzhou Research Institute of Geology,Hangzhou 310023,China)

The Anyue Sinian?Cambrian giant gas field was discovered in central paleo-uplift in the Sichuan Basin in 2013,which is a structural-lithological gas reservoir,with 779.9 km2proven gas-bearing area and 4 403.8×108m3proven geological reserves in the Cambrian Longwangmiao Formation in Moxi Block,and the discovery implies it possesses trillion-cubic-meter reserves in the Sinian?Cambrian Formations in Sichuan Basin.The main understandings achieved are as follows:(1) Sinian?Cambrian sedimentary filling sequences and division evidence are redetermined;(2) During Late Sinian and Early Cambrian,“Deyang?Anyue”paleo-taphrogenic trough was successively developed and controlled the distribution of source rocks in the Lower-Cambrian,characterized by 20?160 m source rock thickness,TOC 1.7%?3.6% and Ro2.0%?3.5%;(3) Carbonate edge platform occurred in the Sinian Dengying Formation,and carbonate gentle slope platform occurred in the Longwangmiao Formation,with large-scale grain beach near the synsedimentary paleo-uplift;(4) Two types of gas-bearing reservoir,i.e.carbonate fracture-vug type in the Sinian Dengying Formation and dolomite pore type in the Cambrian Longwangmiao Formation,and superposition transformation of penecontemporaneous dolomitization and supergene karst formed high porosity-permeability reservoirs,with 3%?4% porosity and(1-6)×10?3μm2permeability in the Sinian Dengying Formation,and 4%?5% porosity and (1?5)×10?3μm2permeability in the Cambrian Longwangmiao Formation;(5) Giant paleo-oil pool occurred in the core of the paleo-uplift during late Hercynian—Indosinian,with over 5 000 km2and (48?63)×108t oil resources,and then in the Yanshanian period,in-situ crude oil cracked to generate gas and dispersive liquid hydrocarbons in deep slope cracked to generate gas,both of which provide sufficient gas for the giant gas field;(6) The formation and retention of the giant gas field is mainly controlled by paleo-taphrogenic trough,paleo-platform,paleo-oil pool cracking gas and paleo-uplift jointly;(7) Total gas resources of the Sinian?Cambrian giant gas field are preliminarily predicted to be about 5×1012m3,and the paleo-uplift and its slope,southern Sichuan Basin depression and deep formations of the high and steep structure belt in east Sichuan,are key exploration plays.The discovery of deep Anyue Sinian?Cambrian giant primay oil-cracking gas field in the Sichuan Basin,is the first in global ancient strata exploration,which is of great inspiration for extension of oil &gas discoveries for global middle-deep formations from Lower Paleozoic to Middle?Upper Proterozoic strata.

Sichuan Basin;Anyue gas field;Fuling shale gas field;paleo-taphrogenic trough;paleo-oil pool;paleo-uplift;carbonate platform;unconventional oil and gas;shale gas;Weiyuan shale gas field

中國石油勘探與生產(chǎn)專項“四川盆地樂山—龍女寺古隆起震旦系含油氣評價及勘探配套技術研究”（2012ZD01）

TE122

：A

1000-0747(2014)03-0278-16

10.11698/PED.2014.03.03

鄒才能（1963-），男，重慶江北人，中國石油勘探開發(fā)研究院教授級高級工程師、博士生導師，李四光地質(zhì)科學獎獲得者，主要從事非常規(guī)油氣地質(zhì)學、常規(guī)巖性-地層油氣藏與大油氣區(qū)等地質(zhì)理論技術研究及勘探生產(chǎn)實踐等工作。地址：北京市海淀區(qū)學院路20號，中國石油勘探開發(fā)研究院院辦，郵政編碼：100083。E-mail:zcn@petrochina.com.cn

2014-03-14

2014-04-10