李 輝，朱 祥，李畢松，梅慶華

(中國(guó)石化勘探分公司，四川 成都 610041)

0 引 言

作為中國(guó)大型富含天然氣盆地之一，四川盆地在上古生界—中下三疊統(tǒng)和陸相地層中均發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大中型天然氣藏[1-2]；而震旦系—下古生界經(jīng)歷了50多年勘探，僅早期發(fā)現(xiàn)了探明儲(chǔ)量為409×108m3的威遠(yuǎn)氣田；盆地內(nèi)震旦系—寒武系因其時(shí)代老、埋深大，經(jīng)歷構(gòu)造演化期次多且后期僅鉆獲低產(chǎn)氣流使得對(duì)該古老層系的勘探處于迷茫期，直到2011年川中高石梯-磨溪構(gòu)造震旦系燈影組和下寒武統(tǒng)龍王廟組才獲得重大突破，高石1井燈影組經(jīng)酸化壓裂測(cè)試達(dá)到日產(chǎn)百萬(wàn)方天然氣，震旦系—寒武系三級(jí)儲(chǔ)量超過(guò)萬(wàn)億方，顯示出川中地區(qū)燈影組具有巨大的勘探潛力[3-5]。川北震旦系地層埋深大(超過(guò)8 000 m)、地震資料品質(zhì)差、鉆井資料極少、勘探程度低，對(duì)震旦系燈影組的油氣成藏條件相關(guān)研究程度低，川北是否與川中一樣發(fā)育大型天然氣藏尚不可知。因此，結(jié)合地震資料、川北最新鉆井MS1井和野外露頭的巖心、薄片等資料，對(duì)川北地區(qū)燈影組烴源巖、儲(chǔ)集層、圈閉和蓋層等成藏條件進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，深化成藏認(rèn)識(shí)，對(duì)該地區(qū)震旦系下一步天然氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

四川盆地是在前震旦系變質(zhì)巖和火成巖結(jié)晶基底上沉積發(fā)育的一個(gè)面積約為19×104km2的大型含油氣疊合盆地，沉積地層累計(jì)厚度最大超過(guò)10 000 m[6]。川北地區(qū)北鄰米倉(cāng)山構(gòu)造帶，西接龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶，北東側(cè)為大巴山構(gòu)造帶，南部則為川中復(fù)合弱變形區(qū)(圖1)。研究區(qū)升降運(yùn)動(dòng)較頻繁，加里東運(yùn)動(dòng)和海西運(yùn)動(dòng)在震旦系、寒武系、奧陶系—志留系以及二疊系上下統(tǒng)之間形成了多個(gè)平行不整合；中三疊世末印支運(yùn)動(dòng)結(jié)束了四川盆地東部海相環(huán)境，轉(zhuǎn)為前陸盆地沉積環(huán)境[7]。地層發(fā)育情況上，以川北燈影組為研究對(duì)象，進(jìn)一步細(xì)分為燈一段、燈二段、燈三段和燈四段；其下為震旦系下統(tǒng)陡山陀組，其上發(fā)育寒武系寬川鋪組、筇竹寺組、仙女洞組、滄浪鋪組、龍王廟組和陡坡寺組等地層[8]。

圖1四川盆地北部區(qū)域構(gòu)造位置及下古生界地層綜合柱狀圖

2 川北震旦系含油氣地質(zhì)條件

2.1 烴源巖條件

川中威遠(yuǎn)、資陽(yáng)、高石梯震旦系天然氣氣源對(duì)比研究結(jié)果表明，震旦系燈影組氣藏天然氣主要來(lái)自寒武系，而震旦系自身烴源巖亦有貢獻(xiàn)[9]。

2.1.1 下寒武統(tǒng)烴源巖

下寒武統(tǒng)烴源巖包括麥地坪組和筇竹寺組2套烴源巖[9]。桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅲ幕使盆內(nèi)及周緣麥地坪組普遍遭到剝蝕，四川盆地僅在德陽(yáng)-安岳古裂陷槽內(nèi)部存在50～100 m的麥地坪組泥質(zhì)烴源巖[10]。川北地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖主要以筇竹寺組灰黑色泥頁(yè)巖為主[11]。該烴源巖受古裂陷槽和臺(tái)內(nèi)凹陷聯(lián)合控制，通江—巴中—閬中一帶厚度大于300 m，而大巴山前緣鎮(zhèn)巴—城口一帶厚度在250～400 m之間(圖2)。該套烴源巖干酪根類(lèi)型為I型，有機(jī)碳TOC含量高，主要介于0.60%～7.00%，平均為4.30%，沉積中心生烴強(qiáng)度達(dá)80×108m3/km2。MS1井鉆遇筇竹寺組烴源巖TOC大于2.00%的厚度達(dá)128 m，TOC大于0.50%的厚度達(dá)274 m。川北地區(qū)筇竹寺組烴源巖分布范圍廣，厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度高，該地區(qū)具備形成大中型氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖2川北地區(qū)筇竹寺組烴源巖厚度

2.1.2 震旦系烴源巖

震旦系烴源巖主要分布于燈影組三段地層中，為一套含硅炭質(zhì)泥巖、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖。露頭及鉆井顯示，川北燈三段烴源巖厚度為15～40 m，MS1井燈三段厚度為42 m，暗色泥巖TOC大于0.50%的厚度為36 m，平均TOC達(dá)1.54%。此外，燈影組藻白云巖部分層段有機(jī)質(zhì)豐度較高，熱模擬結(jié)果顯示該類(lèi)碳酸鹽巖仍具有較高的生烴潛力[12]。

2.2 沉積儲(chǔ)層發(fā)育特征

2.2.1 沉積相特征

晚震旦世燈影組沉積早期，四川盆地發(fā)生了較大規(guī)模持續(xù)海侵，上揚(yáng)子地臺(tái)進(jìn)入了相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造期，盆地內(nèi)部主要為碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積[13]?？死▋?nèi)部由于德陽(yáng)-安岳古裂陷槽的發(fā)育，控制了臺(tái)緣帶燈影組高能丘灘及寒武世早期深水陸棚沉積相帶的展布[14]。

燈一段沉積時(shí)期，川北地區(qū)主要為局限臺(tái)地環(huán)境，以潟湖及潮坪亞相為主，少量發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘；如楊壩剖面以淺灰、灰白色中厚層狀碎裂白云為主。燈二段時(shí)期碳酸鹽臺(tái)地水體進(jìn)一步加深，在臺(tái)地內(nèi)部及古裂陷邊緣發(fā)育大量具葡萄花邊構(gòu)造的含菌藻類(lèi)白云質(zhì)灰泥丘-藻丘[15]。燈三段沉積時(shí)期，構(gòu)造活動(dòng)加劇整個(gè)上揚(yáng)子地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榫窒迌?nèi)海[15]，靠近漢南古陸地區(qū)因大量陸源物質(zhì)的輸入，以白云質(zhì)粉砂巖為主，如TX1井；在遠(yuǎn)離古陸的內(nèi)海則沉積一套灰黑色粉砂質(zhì)泥巖、泥頁(yè)巖，MS1井泥巖、粉砂質(zhì)泥巖厚度達(dá)42 m。燈四段沉積時(shí)期，盆地再次進(jìn)入穩(wěn)定碳酸鹽臺(tái)地發(fā)育時(shí)期，臺(tái)地范圍與燈影初期差別不大，但水體較深，不利于大規(guī)模菌藻席的形成，主要沉積了一套巨厚的硅質(zhì)條帶或硅質(zhì)團(tuán)塊微晶白云巖，但在古裂陷邊緣及內(nèi)部發(fā)育藻丘、顆粒灘及丘灘復(fù)合體。

2.2.2 儲(chǔ)層特征

鉆井和野外露頭資料表明，川北地區(qū)燈影組以碳酸鹽巖為主，少量硅質(zhì)巖和泥巖，碳酸鹽巖包括白云巖、藻白云巖、砂屑(糖粒狀)白云巖、硅質(zhì)條帶白云巖、葡萄狀白云巖等，局部發(fā)育含鮞粒、核形石白云巖等巖石類(lèi)型。德陽(yáng)-安岳裂陷槽的存在控制了研究區(qū)燈影組古裂陷邊緣臺(tái)緣藻丘、顆粒灘和丘灘復(fù)合體的沉積，且由于桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕(燈二段沉積期末)和桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕(燈四段沉積期末)使得燈影組地層整體抬升，遭受長(zhǎng)期的暴露剝蝕，接受大氣淡水及表生巖溶改造，有利于形成大量的溶孔、溶洞和溶縫[16]。研究區(qū)燈影組儲(chǔ)集體主要發(fā)育于與區(qū)域不整合有關(guān)的燈二段和燈四段，儲(chǔ)集空間類(lèi)型為晶間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間溶孔以及裂縫等，主要分布于與藻相關(guān)的紋層狀白云巖、藻砂屑白云巖和顆粒白云巖之中(圖3)。川中高石梯-磨溪地區(qū)燈影組處于臺(tái)緣丘灘相帶，發(fā)育藻凝塊、藻砂屑云巖，基質(zhì)平均孔隙度為3.24%[17]；川北MS1井燈影組鉆遇局限臺(tái)地淺灘，取心段分析孔隙度為1.50%～4.60%，平均為2.87%。推測(cè)川北元壩地區(qū)燈影組臺(tái)緣帶具有與川中相似的儲(chǔ)層物性。

圖3川北地區(qū)震旦系燈影組儲(chǔ)集空間類(lèi)型

2.3 蓋層條件

川北地區(qū)燈影組氣藏縱向上發(fā)育下寒武統(tǒng)筇竹寺組、下志留統(tǒng)龍馬溪組區(qū)域性泥巖蓋層；下三疊統(tǒng)嘉陵江組、飛仙關(guān)組、中三疊統(tǒng)雷口坡組膏鹽巖蓋層。筇竹寺組泥巖蓋層作為震旦系燈影組的直接蓋層，厚度為50～400 m，不僅厚度大，分布廣，還作為有效烴源巖為燈影組供烴，具物性封閉和烴濃度封閉雙重作用，封蓋能力強(qiáng)。龍馬溪組作為海侵體系域的產(chǎn)物，川北地區(qū)泥質(zhì)蓋層廣泛分布，MS1井龍馬溪組泥巖厚度為316 m。鉆井顯示整個(gè)川北志留系泥質(zhì)巖厚度為400～700 m，厚度大、分布范圍廣，連續(xù)性好。中三疊世雷口坡組地層中，膏鹽巖蓋層橫向穩(wěn)定，連續(xù)性好，MS1井雷口坡組膏質(zhì)云巖和石膏巖厚度為183 m。川北地區(qū)雷口坡組硬石膏巖厚度為44～235 m[18]。嘉陵江組是川北地區(qū)主要膏鹽巖發(fā)育層段，元壩地區(qū)嘉四五段厚度為98～375 m，占地層厚度的50%～87%，如元壩2井嘉四五段膏鹽巖厚度為199 m。川北地區(qū)厚層的膏鹽巖發(fā)育說(shuō)明該區(qū)區(qū)域保存條件較好。

2.4 圈閉條件

四川盆地已發(fā)現(xiàn)的震旦系氣藏既有構(gòu)造氣藏(威遠(yuǎn)氣藏、高石梯-磨溪燈二段氣藏)，也存在巖性氣藏和構(gòu)造-地層復(fù)合型氣藏(高石梯-磨溪燈四段氣藏)[19-20]。通過(guò)地震資料綜合解釋?zhuān)ū钡貐^(qū)九龍山—元壩—閬中一帶存在明顯的類(lèi)似川中高石梯-磨溪地區(qū)的“陡坎”結(jié)構(gòu)，燈影組臺(tái)緣相地層厚度明顯增加，內(nèi)部出現(xiàn)丘狀、透鏡狀的雜亂或空白反射的地震反射特征，據(jù)此在川北地區(qū)震旦系發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型圈閉，其中元壩燈影組丘灘構(gòu)造-巖性有利區(qū)帶面積為722 km2，通南巴構(gòu)造帶仁和場(chǎng)地區(qū)臺(tái)內(nèi)灘構(gòu)造-巖性有利區(qū)帶面積為780 km2；閬中地區(qū)臺(tái)緣礁灘巖性有利區(qū)帶面積達(dá)500 km2；九龍山構(gòu)造為一大型短軸背斜，燈影組構(gòu)造有利區(qū)帶面積可達(dá)180 km2。隨著研究的深入，川北地區(qū)臺(tái)內(nèi)淺灘巖性圈閉亦是下一步重點(diǎn)勘探目標(biāo)。

3 川北震旦系資源潛力及有利區(qū)帶

3.1 資源潛力分析

由于川北震旦系研究程度低，陡山陀組烴源巖相關(guān)資料較少，僅計(jì)算寒武系烴源巖生烴量。李劍等實(shí)驗(yàn)研究表明，上覆烴源巖生成的油氣下排運(yùn)移量為總量的25%～40%[21]，據(jù)此使用運(yùn)聚系數(shù)法計(jì)算川北震旦系天然氣總資源量為5 442.9×108～8 708.7×108m3，元壩—通南巴地區(qū)震旦系資源量為4 205.9×108～6 729.5×108m3，占整個(gè)川北天然氣資源量的77.27%，顯示出該地區(qū)資源量豐富，是川北震旦系勘探的主要地區(qū)。目前川北震旦系尚未取得突破，具有較大的勘探潛力。

3.2 川北震旦系有利勘探區(qū)帶

結(jié)合川中高石梯-磨溪震旦系已突破地區(qū)對(duì)各項(xiàng)條件進(jìn)行分類(lèi)定級(jí)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下。

(1) 烴源條件：優(yōu)(裂陷槽側(cè)源與倒灌供烴，烴源巖厚度大于250 m)；良(倒灌排烴，烴源巖厚度為150～250 m)；中(倒灌排烴，烴源巖厚度為50～150 m)；差(倒灌排烴，烴源巖厚度小于50 m)。

(2) 儲(chǔ)集條件：優(yōu)(臺(tái)緣灘，燈四段地層厚度大于300 m)；良(臺(tái)內(nèi)灘，燈四段地層厚度為200～300 m)。

(3) 蓋層條件：優(yōu)(直接蓋層厚度大于200 m，上覆地層剝蝕量少)；良(直接蓋層厚度小于200 m，上覆地層剝蝕量較少)；中(直接蓋層厚度小于200 m，上覆地層剝蝕量少)；差(直接蓋層厚度小于200 m，上覆地層剝蝕強(qiáng)烈)。

按照上述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綜合烴源巖、儲(chǔ)集層和保存條件分析認(rèn)為(表1)：川北廣元—南江北地區(qū)位于米倉(cāng)山造山推覆帶前緣，構(gòu)造主體剝蝕到寒武系—奧陶系，斷裂發(fā)育，油氣易沿?cái)鄬右萆?；?zhèn)巴—萬(wàn)源地區(qū)處于大巴山推覆變形帶，保存條件存在風(fēng)險(xiǎn)，因此兩者均為IV類(lèi)勘探區(qū)(圖4)。從盆緣向盆內(nèi)，烴源巖厚度逐漸增大，構(gòu)造變形逐漸減弱，保存條件逐漸變好，南江和通江中—強(qiáng)扭變形區(qū)為Ⅲ類(lèi)有利勘探區(qū)，仁和場(chǎng)地區(qū)弱扭變形區(qū)為Ⅱ類(lèi)有利勘探區(qū)。最有利區(qū)是位于閬中—元壩西—九龍山一帶，該區(qū)域與川中高石地區(qū)燈影組具有相似的高能相帶環(huán)境，發(fā)育燈二段和燈四段多期臺(tái)緣丘灘，縱向上巖溶儲(chǔ)層厚度大，僅燈四段白云巖厚度達(dá)250 m以上；另外，古裂陷槽控制了厚層寒武統(tǒng)烴源巖的沉積，越靠近槽內(nèi)厚度越大，資源量越大，油氣可以通過(guò)烴源巖的側(cè)向和下排進(jìn)入燈影組儲(chǔ)層中，處于弱扭變形區(qū)，保存條件好，為Ⅰ類(lèi)有利區(qū)。目前閬中地區(qū)已部署川深1井，川北震旦系一旦獲得較大突破，后期勘探前景非常明朗。

圖4川北地區(qū)震旦系燈影組有利勘探區(qū)帶劃分

表1 川北地區(qū)震旦系燈影組有利勘探區(qū)帶評(píng)級(jí)

4 結(jié) 論

(1) 川北與燈影組成藏有關(guān)的烴源巖主要有2套：震旦系烴源巖厚度相對(duì)較薄，為燈影組供烴的一套補(bǔ)充烴源巖；下寒武統(tǒng)烴源巖作為區(qū)域性烴源巖，具有面積廣、厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高和有機(jī)質(zhì)類(lèi)型好的特征，川北燈影組具備形成大中型氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2) 川北震旦系以構(gòu)造圈閉和巖性圈閉為主，圈閉面積大，主要位于裂陷槽邊緣。臺(tái)緣丘灘、臺(tái)內(nèi)淺灘巖性圈閉亦是下一步勘探目標(biāo)。

(3) 川北震旦系天然氣總資源量為5 442.9×108～8 708.7×108m3，目前尚未有勘探發(fā)現(xiàn)，具有較大的勘探潛力。通過(guò)油氣成藏地質(zhì)條件綜合分析將川北震旦系劃分出4類(lèi)勘探區(qū)帶，其中最有利區(qū)帶主要分布在靠近古裂陷邊緣的元壩西、閬中地區(qū)和九龍山構(gòu)造帶。

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