周世超，王興志，曾德銘，何冰，鄒祥（.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都60500；.中國石油西南油氣田分公司川中氣礦，四川遂寧69000）

川中龍崗地區(qū)中三疊統(tǒng)雷四3亞段氣藏地球化學(xué)特征與成藏分析

周世超1，王興志1，曾德銘1，何冰2，鄒祥2
（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都610500；2.中國石油西南油氣田分公司川中氣礦，四川遂寧629000）

川中龍崗地區(qū)中三疊統(tǒng)雷四3亞段氣藏?zé)o統(tǒng)一的氣水界面，復(fù)雜的氣水關(guān)系制約著氣田后期的開發(fā)。在分析地球化學(xué)特征基礎(chǔ)上，通過對(duì)研究區(qū)氣、水分布規(guī)律研究，發(fā)現(xiàn)氣藏的形成主要受儲(chǔ)集層非均質(zhì)性、沉積相、構(gòu)造位置、斷層及裂縫發(fā)育程度、保存條件等因素控制。對(duì)龍崗地區(qū)天然氣組成和碳同位素特征分析，認(rèn)為上覆須家河組為雷口坡組氣藏主要的氣源層；顆粒灘亞相儲(chǔ)集層物性較好，在一定生烴強(qiáng)度下，天然氣充注程度較高；氣層、氣水層、含氣水層以孤立狀構(gòu)造圈閉為主；構(gòu)造位置對(duì)氣水分異作用明顯；研究區(qū)斷層及裂縫發(fā)育，為氣藏提供了主要的輸導(dǎo)體系及儲(chǔ)集空間；上覆須家河組底部泥巖及雷口坡組膏鹽巖層構(gòu)成良好的蓋層條件。

川中地區(qū)；龍崗地區(qū)；雷口坡組；地球化學(xué)特征；成藏條件；主控因素

川中龍崗地區(qū)油氣勘探始于20世紀(jì)50年代初期，通過長期的地質(zhì)、石油地質(zhì)普查、構(gòu)造細(xì)測和地震等勘探工作，發(fā)現(xiàn)了地面的營山、儀隴和花叢等構(gòu)造，進(jìn)行了一系列淺—中淺層的油氣鉆探工作。龍崗地區(qū)于1958年發(fā)現(xiàn)了侏羅系油藏，2006年發(fā)現(xiàn)上二疊統(tǒng)長興組生物礁氣藏及下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組鮞灘氣藏，2008年發(fā)現(xiàn)中三疊統(tǒng)雷口坡組氣藏[1]，表明龍崗地區(qū)具有良好的油氣勘探開發(fā)潛力。

前人對(duì)四川盆地雷口坡組勘探已經(jīng)取得一定認(rèn)識(shí)[1]，但針對(duì)川中地區(qū)雷口坡組油氣來源的問題討論較少。而且隨著勘探開發(fā)的深入，發(fā)現(xiàn)龍崗地區(qū)雷四3亞段氣藏沒有統(tǒng)一的氣水界面，復(fù)雜的氣水關(guān)系直接影響著后期開發(fā)井的部署和氣田的高效開發(fā)。本文以龍崗地區(qū)雷口坡組氣藏為研究對(duì)象，在分析地球化學(xué)特征基礎(chǔ)上，掌握氣水分布特征，明確成藏的主控因素，以期對(duì)氣藏后期開發(fā)有所裨益。

1　地質(zhì)背景

龍崗地區(qū)位于四川盆地川北坳陷儀隴—平昌平緩構(gòu)造帶（圖1），三疊系自下而上發(fā)育飛仙關(guān)組、嘉陵江組、雷口坡組和須家河組，中三疊統(tǒng)雷口坡組是本文研究的目的層段，厚800~950 m，主要由一套淺灰、灰、深灰、褐灰色中—厚層塊狀的石灰?guī)r、白云巖和厚層塊狀的膏巖互層組成，局部井區(qū)夾厚層塊狀的鹽巖和中—薄層狀、透鏡狀的顆粒碳酸鹽巖，底部以“綠豆巖”與嘉陵江組整合接觸，頂部與須家河組黑色泥頁巖整合接觸，巖性及電性界線清晰，易于識(shí)別。雷口坡組由下向上依次劃分雷一段、雷二段、雷三段和雷四段。根據(jù)巖性、電性、沉積旋回性和含油氣性等又可將雷四段由下向上細(xì)分為雷四1亞段、雷四2亞段和雷四3亞段[2]，其中雷四3亞段為本文研究的重點(diǎn)。

圖1　龍崗地區(qū)構(gòu)造位置

表1　龍崗地區(qū)雷四3亞段天然氣組成

2　天然氣成因

天然氣成因受多種因素控制，包括母質(zhì)類型、熱成熟作用、運(yùn)移過程中的“地質(zhì)色層”作用、生物作用、水洗作用和天然氣混合作用等，其中母質(zhì)類型和熱成熟作用對(duì)研究區(qū)天然氣成因影響較大。

按干酪根母質(zhì)類型將天然氣分腐泥型、腐殖型、腐泥腐殖型和腐殖腐泥型[3-4]。在熱成熟階段，腐泥型有機(jī)質(zhì)因帶有較多長鏈結(jié)構(gòu)和少量環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，斷鏈后主要形成液態(tài)烴和重?zé)N氣；而腐殖型有機(jī)質(zhì)多為縮合的多環(huán)結(jié)構(gòu)化合物，帶有較短的側(cè)鏈，故只能形成少量的液態(tài)烴和重?zé)N氣（C2—C5），主要產(chǎn)物為甲烷。雖然兩種母質(zhì)來源均有天然氣產(chǎn)出，但重?zé)N氣所占比例不同，來源于腐泥型的天然氣的重?zé)N氣含量明顯偏高，即腐泥型有機(jī)質(zhì)比腐殖型有機(jī)質(zhì)所生成的重?zé)N氣多。

由于生物活動(dòng)、溫度、壓力和時(shí)間等因素，將有機(jī)質(zhì)熱演化分為未成熟、成熟、過成熟3個(gè)階段，對(duì)應(yīng)的將天然氣分為生物氣和生物-熱催化過渡帶氣（鏡質(zhì)體反射率小于0.6%）、熱解氣（鏡質(zhì)體反射率為0.6%~2.0%）和裂解氣（鏡質(zhì)體反射率大于2.0%）3種[3]。

2.1天然氣組成

天然氣干燥系數(shù)（C1/C1-5）主要與烴源巖母質(zhì)類型及成熟度有關(guān)，依據(jù)干燥系數(shù)可將天然氣分為干氣（C1/C1-5大于0.95）、濕氣（C1/C1-5為0.70~0.95）和高濕氣（C1/C1-5小于0.70）3種類型[4]。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)15口井測試井段氣樣組分分析資料求平均值（表1），龍崗地區(qū)雷四3亞段氣藏天然氣中烴類氣體含量83.19%~ 99.08%，平均93.47%，其中CH4含量為80.19%~ 97.19%；乙烷以上重?zé)N氣（C2—C5）含量為0.90%~ 5.51%，平均2.55%.相應(yīng)的干燥系數(shù)基本上在0.95以上（除X21井為0.94），高者近于1.00，表明氣樣為較高演化程度下的熱解氣、腐殖型的干氣。

研究區(qū)雷四3亞段天然氣非烴氣體含量較低（表1），以二氧化碳為主，含量為0.24%~13.50%，平均5.60%，這是由于儲(chǔ)集層中的白云巖在一定溫度條件下與各種硅酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放出CO2，氮?dú)夂繛?.01%~6.29%，平均1.02%，僅X10井、X11井和X17井中含有微量硫化氫。

2.2天然氣同位素特征

2.1 一般資料 本次發(fā)放調(diào)查問卷1500份，回收有效調(diào)查問卷1392份，應(yīng)答有效率為92.80%。其中男生599人，女生793人，平均年齡(18.43±0.80)歲。

天然氣的碳同位素組成不僅與母質(zhì)類型有關(guān)，也受成熟度、天然氣運(yùn)移、不同期天然氣的混合以及不同源天然氣的混合等因素的控制。由于成氣母質(zhì)類型不同，在成熟度一定的情況下，乙烷的碳同位素較甲烷碳同位素具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和母質(zhì)類型繼承性[5]。目前，天然氣乙烷碳同位素值已成為探討天然氣的母質(zhì)類型最常用且最為有效的地球化學(xué)指標(biāo)之一。目前認(rèn)為乙烷碳同位素值低于-28‰為腐泥型氣，高于-28‰為腐殖型氣[6]。

為了詳細(xì)對(duì)比分析龍崗地區(qū)雷四3亞段天然氣的來源，收集了龍崗地區(qū)主要來源類型天然氣的甲烷與乙烷碳同位素組成和研究區(qū)的碳同位素組成做對(duì)比[7-9]（圖2）。從圖2可以看出，飛仙關(guān)組和長興組的天然氣甲烷和乙烷碳同位素值基本重疊，而與須家河組、雷口坡組天然氣截然分開，表明下伏層系（飛仙關(guān)組和長興組）與雷口坡組的母質(zhì)來源差異明顯，不具親緣性；而雷口坡組天然氣（乙烷碳同位素值為-35.52‰~-25.26‰，甲烷碳同位素值為-40.72‰~ -34.69‰）與上覆須家河組天然氣特征（乙烷碳同位素值為-26.00‰~-23.20‰，甲烷碳同位素值為-40.00‰~-33.80‰）接近，說明這兩個(gè)地層的天然氣的來源相同或相似，即雷口坡組天然氣可能源于須家河組烴源巖。須家河組乙烷碳同位素值大于-28‰說明母質(zhì)類型屬于腐殖型。而雷口坡組乙烷碳同位素值在一定范圍內(nèi)的變化，可能是受熱演化程度的影響[6]。

2.3天然氣來源

據(jù)前人研究成果[8-9]，四川盆地雷口坡組有機(jī)碳含量主要為0.1%~0.4%，以川中地區(qū)的磨溪—潼南一帶、川東的臥龍河地區(qū)有機(jī)質(zhì)豐度相對(duì)較高，有機(jī)碳含量在0.3%以上，其余地區(qū)有機(jī)碳含量多小于0.3%.表明雷口坡組僅在局部具有生烴條件，且生烴能力有限，不能成為有效烴源巖。對(duì)于海相烴源巖層，按伊義爾拉波特沉積模式[10]，以潮下低能環(huán)境最為有利。根據(jù)現(xiàn)代沉積研究，有機(jī)質(zhì)豐富的潟湖、海灣等地區(qū)即使水深較淺，僅0.3~0.5 m，只要處于氧化—還原環(huán)境界面以下就能生烴[11]。結(jié)合龍崗地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組沉積相研究成果分析[12-13]，雷口坡組以發(fā)育局限—蒸發(fā)臺(tái)地相和半局限—局限海臺(tái)地相為特征，雷口坡組沉積時(shí)古氣候干旱、炎熱，不利于生物的繁育，沉積物中有機(jī)質(zhì)含量低，屬不利的生烴環(huán)境。

天然氣組成、碳同位素特征對(duì)比證實(shí)，龍崗地區(qū)雷口坡組雷四3亞段天然氣主要來源于上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖，極少部分來自雷口坡組烴源巖。

圖2　龍崗地區(qū)天然氣甲烷和乙烷碳同位素值關(guān)系

3　氣水分布特征及成藏主控因素

3.1氣水分布特征

通過對(duì)研究區(qū)3條氣水剖面分析，可以得出龍崗地區(qū)氣水分布的特征，全區(qū)位于北東高、南西低的斜坡帶上，產(chǎn)氣井主要分布于北東部構(gòu)造高部位或局部小高點(diǎn)，氣水同產(chǎn)井及產(chǎn)水井主要分布于南西部構(gòu)造低部位或低平緩帶，研究區(qū)氣水關(guān)系復(fù)雜，不存在統(tǒng)一的氣水界面[14-15]（圖3）。

（1）烴源巖四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組發(fā)育一套河湖、沼澤相含煤沉積地層，其中的暗色泥質(zhì)巖和所夾煤層為龍崗地區(qū)雷口坡組雷四3亞段氣藏主要的烴源巖，在盆地內(nèi)分布范圍廣、厚度較大、西厚東薄呈帶狀分布，其中龍崗地區(qū)須家河組厚度150~200 m.

泥質(zhì)烴源巖目前較為統(tǒng)一的有機(jī)碳含量的下限值為0.5%[16]，但由于熱演化作用的影響，其有機(jī)碳含量的下限值會(huì)有一定變化。四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖有機(jī)碳含量普遍較高，據(jù)現(xiàn)有分析資料統(tǒng)計(jì)，川中地區(qū)須家河組泥質(zhì)巖平均有機(jī)碳含量為1.76%.

圖3　龍崗地區(qū)雷四3亞段氣藏剖面示意

根據(jù)前人對(duì)四川盆地須家河組泥質(zhì)巖干酪根鏡下鑒定分析[17]，取樣分析顯微組分中干酪根腐泥組分含量較少，大部分為Ⅲ型干酪根，說明盆地須家河組有機(jī)質(zhì)主要以腐殖型為主，局部地區(qū)存在腐殖腐泥型，以產(chǎn)氣為主，具有一定的生油能力。

龍崗地區(qū)須家河組一段烴源巖的鏡質(zhì)體反射率為1.4%~1.8%，說明烴源巖達(dá)到高成熟演化階段，須家河組的生氣強(qiáng)度為4×108~6×108m3/km2，生烴量大，為雷四3亞段天然氣藏的形成提供了物質(zhì)條件[17]。尤其在研究區(qū)雷口坡組頂部巖溶斜坡帶，溝丘密布，烴類主要沿雷口坡組頂部的不整合面巖溶縫和溝谷運(yùn)移。

（2）儲(chǔ)集層非均質(zhì)性龍崗地區(qū)雷四3亞段天然氣的富集部位明顯受儲(chǔ)集層發(fā)育程度的控制。龍崗地區(qū)雷四3亞段氣層頂部距須家河組底部0~24.51 m，儲(chǔ)集層厚度2.00~24.25 m，平均11.11 m，縱向上一般為1~6層，單層較薄，橫向?qū)Ρ炔惶€(wěn)定，呈透鏡狀分布（圖3）。儲(chǔ)集巖以顆粒白云巖為主，粉晶白云巖為輔，儲(chǔ)集空間主要為次生成因的粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔和晶間溶孔，原生孔隙和溶洞較少，裂縫主要作為天然氣的滲濾通道[18-22]。研究區(qū)內(nèi)雷口坡組雷四3亞段儲(chǔ)集層總體上屬于低孔、中低滲，僅局部為高孔、高滲。

研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)集層主要為一套陸表海碳酸鹽巖臺(tái)地沉積的局限臺(tái)地顆粒灘，其次為局限臺(tái)地云坪，對(duì)研究區(qū)內(nèi)29口井的試油試氣資料分析（表2），顆粒灘內(nèi)基本為產(chǎn)氣井及氣水同產(chǎn)井，且日產(chǎn)量高，產(chǎn)水井和干井?dāng)?shù)量少。沉積相的發(fā)育情況直接影響雷四3亞段儲(chǔ)集層發(fā)育以及氣水分布的情況。

（3）區(qū)域構(gòu)造龍崗地區(qū)雷口坡組頂界構(gòu)造為一

表2　龍崗地區(qū)雷四3亞段部分井沉積相與天然氣產(chǎn)量關(guān)系

表3　龍崗地區(qū)雷四3亞段部分井構(gòu)造條件與天然氣產(chǎn)量關(guān)系

北西—南東向抬升的大型單斜構(gòu)造，發(fā)育多個(gè)局部高點(diǎn)，由于斷層影響發(fā)育背斜、斷背斜、斷鼻構(gòu)造。其上分布十余個(gè)走向?yàn)楸蔽飨颉⒛媳毕蚝蜄|西向的大于10 km2的構(gòu)造，這些圈閉面積大，儲(chǔ)集層較發(fā)育，北西向斷層發(fā)育，局部有多個(gè)構(gòu)造高點(diǎn)和裂縫，為構(gòu)造-巖性油氣藏的形成提供條件[23-24]。以區(qū)域內(nèi)24口井的產(chǎn)量與構(gòu)造條件的關(guān)系對(duì)比（表3），產(chǎn)氣井主要位于構(gòu)造高部位和局部小高點(diǎn)；氣水同產(chǎn)井主要位于構(gòu)造低部位及斜坡帶；產(chǎn)水井一般位于構(gòu)造平緩帶或者構(gòu)造低部位。說明構(gòu)造位置對(duì)氣水分異有一定的控制作用。

（4）裂縫或斷層龍崗地區(qū)雷口坡組雷四3亞段儲(chǔ)集層屬于低孔、低滲非均質(zhì)性儲(chǔ)集層，斷層和裂縫作為滲濾通道對(duì)提高碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的儲(chǔ)滲性能具有重要意義[25-27]。龍崗地區(qū)雷口坡組頂部斷層十分發(fā)育（圖3a），共計(jì)210條，以逆斷層為主，主要發(fā)育2組斷層，走向?yàn)楸蔽鳌蠔|向、南北向與北西西向斜交。從研究區(qū)內(nèi)該層段取心資料看，儲(chǔ)集層裂縫比較發(fā)育，以微裂縫為主；結(jié)合成像測井資料分析（圖4），以X1井為例，測試層段裂縫條數(shù)多達(dá)60條，以張開縫為主，個(gè)別為充填縫；將區(qū)域內(nèi)4口典型井試氣資料的對(duì)比發(fā)現(xiàn)（表4），X4井與X5井和X15井相比測井解釋的平均孔隙度最低，但裂縫發(fā)育且產(chǎn)氣量最高。產(chǎn)氣井主要分布于斷層附近（圖3c），產(chǎn)氣井大多位于裂縫發(fā)育區(qū)內(nèi)，是因?yàn)榱芽p大大改善了其儲(chǔ)集層的滲流條件和儲(chǔ)集能力，對(duì)天然氣的運(yùn)移起著很大作用。以上特征表明，斷層和裂縫發(fā)育程度的好壞是控制工業(yè)氣井分布的一個(gè)關(guān)鍵因素。

（5）良好的保存條件由于地層水中各種離子含量反映了所在地層的水動(dòng)力特征和水文地球化學(xué)環(huán)境，可以在一定程度上客觀地反映油氣的保存和破壞條件[28]。無機(jī)組分是油田化學(xué)組分的重要組成部分。龍崗地區(qū)雷四3亞段地層水礦化度總體較高（表5），（75.68~875 441.39 mg/L，平均173 257 mg/L），主要為氯化鈣水型，Na+/Cl-為0.03~1.31，平均0.41，地層水處于還原環(huán)境，表明龍崗氣藏雷四3亞段儲(chǔ)集層良好的封閉條件，對(duì)油氣儲(chǔ)集與賦存非常有利，氣藏保存條件較好。

從龍崗地區(qū)的巖性組合分析，雷口坡組氣藏上覆須家河組底部廣泛分布的泥巖（圖3b），單層厚度大，成巖作用較強(qiáng)，巖性致密，封蓋能力較強(qiáng)，且裂縫不發(fā)育，構(gòu)成了良好的陸相區(qū)域直接蓋層。而雷口坡組自身為一套局限—蒸發(fā)臺(tái)地相和半局限—局限海臺(tái)地相地層，干旱、炎熱的古氣候使膏鹽巖廣泛發(fā)育，其厚度較大，可以對(duì)雷口坡組氣藏起到良好封堵作用[10-13]，形成氣藏海相膏巖鹽間接蓋層。

從龍崗地區(qū)斷層發(fā)育情況分析，雖斷層相對(duì)發(fā)育，但斷層規(guī)模普遍較小，均未能斷穿地面，在上覆蓋層的封堵作用下，只要有合適的圈閉存在，天然氣還可以重新聚集形成新的次生氣藏。因此，斷層的發(fā)育對(duì)氣藏的形成有積極的作用。

圖4　 X1井雷四3亞段（3 208—3 328 m）測井綜合曲線及電成像

表4　龍崗地區(qū)部分井裂縫發(fā)育程度與天然氣產(chǎn)量關(guān)系

表5　龍崗地區(qū)雷四3亞段地層水特征

4　結(jié)論

（1）龍崗地區(qū)雷四3亞段氣藏天然氣中烴類氣體以甲烷為主，干燥系數(shù)大于0.95，為較高演化程度下的腐殖型熱解干氣。甲烷和乙烷碳同位素特征與上覆須家河組有較強(qiáng)的相似性，氣源對(duì)比研究認(rèn)為須家河組為龍崗地區(qū)雷四3亞段氣藏主要的烴源層。

（2）龍崗地區(qū)氣藏總體為構(gòu)造背景控制下的巖性-構(gòu)造氣藏，無統(tǒng)一的氣水界面。氣層主要分布于構(gòu)造位置較高、斷層發(fā)育的西北部區(qū)域，而含氣水層、水層主要分布于構(gòu)造位置較低、較平緩的中、南部區(qū)域。

（3）烴源巖為須家河組一段泥質(zhì)巖和煤巖，以腐殖型母質(zhì)為主，其分布廣、厚度大，有機(jī)碳含量高，處于高成熟階段且生烴量大，為氣藏的形成提供了充足的物質(zhì)條件；局限臺(tái)地顆粒灘儲(chǔ)集層和局限臺(tái)地云坪儲(chǔ)集層很好地控制了儲(chǔ)集層的發(fā)育范圍及厚度，進(jìn)而控制了整個(gè)氣藏的氣水分布；構(gòu)造位置的高低對(duì)氣水分異起到一定作用；研究區(qū)內(nèi)斷層及裂縫十分發(fā)育，為氣藏提供了主要的輸導(dǎo)體系及儲(chǔ)集空間，產(chǎn)氣井與斷層、裂縫發(fā)育程度關(guān)系密切；地層水為CaCl2型，上覆須家河組底部泥巖蓋層和雷口坡組自身膏鹽巖層分布廣，厚度大，封堵作用強(qiáng)，受斷層影響小，保存條件良好，它們?cè)跁r(shí)空上的有機(jī)配置是控制龍崗地區(qū)雷四3亞段氣藏氣水分布的關(guān)鍵。

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Geochemistry and Accumulation Analysis of Gas Reservoir of Leikoupo 43Sub?Member of Middle Triassic in Longgang Area,Central Sichuan Basin

ZHOU Shichao1,WANG Xingzhi1,ZENG Deming1,HE Bing2,ZOU Xiang2
（1.College of Earth Science and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China;2.Central Sichuan Gas Field,Southwest Oil&Gas Field Company,PetroChina,Suining,Sichuan 629000,China)

The gas reservoir of Leikoupo 43sub?member of the Middle Triassic in Longgang area of central Sichuan basin has no uniform gas?water interface,and its late development is controlled by the complex gas?water relationship.Based on the analysis of the geochemical characteristics,the study on the gas and water distribution regularities reveals that the gas accumulation was controlled by the reservoir het?erogeneity,sedimentary facies,tectonic setting,fault and fracture and preservation condition,etc.The comparative analysis of gas composi?tion and isotopic characteristics indicates that the overlying Xujiahe formation is the main gas source layer of Leikoupo gas reservoir;In a certain condition of hydrocarbon generation intensity,the reservoir of grain shoal subfacies has good physical properties,with a high degree of gas charging.The gas layer,gas?water layer,gas?containing water layer are all dominated by isolated structural traps,the tectonic setting is of obvious differentiation effect on the gas and water;the developed faults and fractures in this area provide primary gas conduction sys?tem and reservoir space;the bottom mudstone of the Xujiahe formation and the Leikoupo gypsum?salt rocks constitute good conditions for hydrocarbon preservation.

central Sichuan basin;Longgang area;Leikoupo formation;geochemistry;hydrocarbon accumulation condition;main control?lingfactor

TE112.1

A

1001-3873（2015）04-0415-08

10.7657/XJPG20150407

2015-03-13

2015-05-17

國家自然科學(xué)基金（41272123）

周世超（1985-），女，四川自貢人，博士，礦產(chǎn)普查與勘探，（Tel）13881739155（E-mail）13881739155@163.com.