鄔光輝 鄒 禺 徐 偉 周 剛 鐘 原 嚴(yán) 威 馬兵山 王 劍

1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

四川盆地深層（大于4 500 m）震旦系—下古生界古老碳酸鹽巖油氣成藏條件與分布規(guī)律極為復(fù)雜，自威遠(yuǎn)氣田發(fā)現(xiàn)后經(jīng)歷了60余年的艱辛勘探歷程[1]。2011年以來，在德陽—安岳裂陷槽周緣深層震旦系—寒武系不斷獲得新發(fā)現(xiàn)，在川中古隆起高部位發(fā)現(xiàn)了安岳特大型氣田，其中震旦系—寒武系碳酸鹽巖探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量已超過1×1012m3。通過深化地質(zhì)認(rèn)識(shí)與技術(shù)攻關(guān)，建立了川中古隆起大型“相控”構(gòu)造氣藏模式，提出了“古裂陷、古隆起、古丘灘體、古侵蝕面”控藏的理論認(rèn)識(shí)[1-4]，形成了儲(chǔ)層地震精細(xì)描述、氣層測(cè)井精細(xì)評(píng)價(jià)、復(fù)雜地層快速鉆井、高溫高壓氣層改造等配套技術(shù)[5-6]，川中古隆起成為四川盆地天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重點(diǎn)領(lǐng)域。同時(shí)，川中古隆起天然氣勘探由高部位向北斜坡發(fā)展。震旦系燈影組丘灘體發(fā)育，經(jīng)歷了大氣淡水巖溶作用，具有形成規(guī)模儲(chǔ)層與大氣田的地質(zhì)條件[7-9]，生物丘灘體儲(chǔ)層橫向疊置可能形成連片分布的大型巖性氣藏，并在JT1井獲得重要新發(fā)現(xiàn)[8-9]，揭示了川中古隆起北斜坡巨大的勘探潛力。但是，隨著川中古隆起北斜坡埋深快速增加，深層古老碳酸鹽巖經(jīng)過復(fù)雜的成巖演變，具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性。

近期的研究在川中古隆起安岳氣田發(fā)現(xiàn)了走滑斷裂，主要分布在震旦系—二疊系，以小位移的斜列、雁列斷裂為主，具有分層、分級(jí)、分類與分段的差異性，并起到了溝通源儲(chǔ)、改善儲(chǔ)層、富集高產(chǎn)的作用[10-11]，為深層走滑斷裂帶斷控氣藏的勘探提供了新思路。然而，川中古隆起北斜坡深層地震資料分辨率低且受三疊系鹽膏層的褶皺變形與速度影響，走滑斷裂解釋的多解性強(qiáng)，是否發(fā)育大型走滑斷裂及斷控氣藏還有待深入研究。

為此，筆者在四川盆地川中古隆起北斜坡新三維地震資料的基礎(chǔ)上，開展了走滑斷裂的識(shí)別與解釋成圖，分析了川中古隆起北斜坡走滑斷裂的控藏作用，并沿走滑斷裂帶勘探部署取得了重要的發(fā)現(xiàn)，開拓了四川盆地走滑斷控氣藏勘探新領(lǐng)域，為超深層海相碳酸鹽巖氣藏勘探部署提供了新思路。

1 地質(zhì)背景

四川盆地位于揚(yáng)子板塊的西北部，發(fā)育多期構(gòu)造—沉積旋回，與原/新特提斯洋的開合密切相關(guān)，是多旋回演化的克拉通盆地[12]。四川盆地震旦系—第四系地層發(fā)育齊全，縱向上構(gòu)成震旦系—志留系、石炭系—中三疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)—白堊系、新生界等多套構(gòu)造層[12-13]。受多期構(gòu)造作用影響，發(fā)育多期不同類型的不整合面，并在盆地邊緣形成了一系列逆沖斷裂，而在克拉通盆地中部則發(fā)育寬緩的川中古隆起（圖1）。

圖1 四川盆地川中古隆起構(gòu)造震旦系頂面構(gòu)造形態(tài)與地層柱狀圖

川中古隆起又指“樂山—龍女寺古隆起”[1]，是川中地區(qū)下古生界碳酸鹽巖組成的前新生界隆起區(qū)。川中古隆起發(fā)育震旦系—志留系古隆起構(gòu)造層、二疊系—新生界差異沉降構(gòu)造層，自周緣向古隆起核部逐漸缺失奧陶系—石炭系，具有明顯的平面構(gòu)造分區(qū)、縱向構(gòu)造分層特征[12-13]。川中古隆起形成于加里東期，受區(qū)域擠壓作用形成北東走向的褶皺型古隆起，之后繼承性發(fā)育[1,12-14]。四川盆地發(fā)育貫穿川中地區(qū)的南北走向的德陽—安岳裂陷，構(gòu)成了震旦系燈影組的臺(tái)—槽結(jié)構(gòu)，海槽內(nèi)下寒武統(tǒng)筇竹寺組優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度逾200 m，燈影組臺(tái)地邊緣與臺(tái)內(nèi)碳酸鹽巖高能丘灘相發(fā)育[1-4]，構(gòu)成了優(yōu)質(zhì)的生儲(chǔ)蓋組合。川中地區(qū)油氣成藏主要發(fā)生在印支—燕山期，形成了廣泛的油氣充注與成藏，并經(jīng)歷了喜馬拉雅期的調(diào)整改造[1-5,15-17]。中生代以來，由于川中古隆起穩(wěn)定沉降，油氣成藏條件優(yōu)越。研究結(jié)果表明，燈影組儲(chǔ)層受丘灘相帶控制[18-19]，并發(fā)育桐灣期風(fēng)化殼巖溶作用[20-21]，在丘灘體基礎(chǔ)上發(fā)育廣泛的溶蝕孔洞層[22-24]，形成“丘灘相＋巖溶”復(fù)合成因的大規(guī)模連片儲(chǔ)集層。前人研究認(rèn)為，川中古隆起北斜坡燈影組丘灘體發(fā)育，臺(tái)緣帶寬度與厚度均優(yōu)于安岳氣田[8-9]，發(fā)育多套疊置的規(guī)模優(yōu)質(zhì)灘相儲(chǔ)層，具備保存早—晚原油裂解氣的封閉條件[25]，推斷發(fā)育斜坡背景下的大型巖性圈閉氣藏，天然氣勘探潛力巨大，成為四川盆地常規(guī)天然氣勘探的重要戰(zhàn)略新區(qū)帶。

2 走滑斷裂的分布特征

走滑斷裂的斷面難以成像，基底地震反射雜亂不清，一般通過高陡直立的褶曲判識(shí)走滑斷裂[11]。川中古隆起北斜坡走滑斷裂地震響應(yīng)弱（圖2），斷面向下是否變陡往往難以判別。同時(shí)，受到基底褶曲、滑脫褶皺及鹽膏層速度上拉等其他因素影響，高陡直立的線性構(gòu)造難以作為走滑斷裂識(shí)別的唯一標(biāo)準(zhǔn)。走滑斷裂作用導(dǎo)致的地層、臺(tái)緣相帶與構(gòu)造的水平方向錯(cuò)動(dòng)，結(jié)合這些平面特征有利于判識(shí)走滑斷裂。

結(jié)合川中古隆起北斜坡的地質(zhì)背景，通過典型走滑斷裂的地震響應(yīng)特征分析，優(yōu)選相干與對(duì)稱性照明度等技術(shù)識(shí)別走滑斷裂，并開展走滑斷裂的地震解釋與工業(yè)成圖，查明了川中古隆起三維地震工區(qū)內(nèi)走滑斷裂的分布（圖3）。在22 000 km2的三維地震工區(qū)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)并落實(shí)了一系列近東西走向及少量北東走向的走滑斷裂，包括12條Ⅰ級(jí)走滑斷裂帶（長(zhǎng)度大于50 km、最大垂向斷距大于60 m）、23條Ⅱ級(jí)走滑斷裂帶（長(zhǎng)度大于20 km、最大垂向斷距大于40 m），總長(zhǎng)度達(dá)1 480 km（圖3）。其中北東向走滑斷裂、FⅠ5走滑斷裂帶及其以北的走滑斷裂為新發(fā)現(xiàn)的斷裂。

圖3 川中—川北地區(qū)三維地震工區(qū)震旦系頂面走滑斷裂分布圖

地震剖面顯示，走滑斷裂縱向上分層特征明顯，主要分布在震旦系—寒武系與二疊系，局部可延伸至三疊系及其之上（圖2），斷裂發(fā)育程度向上逐漸減弱。川中古隆起北斜坡走滑斷裂通常呈高陡直立的線性構(gòu)造與花狀構(gòu)造，并出現(xiàn)上下斷裂傾向的擺動(dòng)與上下地層斷距的復(fù)雜變化（圖2）。震旦系、二疊系主要發(fā)育負(fù)花狀走滑斷裂，形態(tài)上表現(xiàn)為斷層上盤下掉，表明具有張扭性質(zhì)；二疊系之下正花狀斷裂發(fā)育，呈現(xiàn)擠壓凸起的正向構(gòu)造，具有壓扭性質(zhì)。這3套構(gòu)造層呈現(xiàn)張扭—壓扭—張扭斷裂的疊加，為不同性質(zhì)的3期斷裂疊加（圖2）。相對(duì)隆起區(qū)，北斜坡走滑斷裂帶斷距較小，垂向斷距一般小于80 m。走滑斷裂具有繼承性發(fā)育特征，上部走滑斷裂的垂向斷距較大，但在其發(fā)育過程中對(duì)深部走滑斷裂的垂向斷距影響較小，呈現(xiàn)顯著的分層變形特征。

通過震旦系頂界、下二疊統(tǒng)底界和上二疊統(tǒng)底界走滑斷裂的解釋與成圖，平面上走滑斷裂構(gòu)造樣式及規(guī)模具有明顯差異性。震旦系走滑斷裂延伸較長(zhǎng)，以線性、斜列構(gòu)造為主，發(fā)育辮狀、斜交及清晰的馬尾構(gòu)造（圖3）。FⅠ1、FⅠ4等走滑斷裂帶出現(xiàn)向東撒開且寬闊的馬尾構(gòu)造，指示自西向東發(fā)育的過程。寒武系走滑斷裂沿早期走滑斷裂繼承性發(fā)育，對(duì)早期走滑斷裂改造弱。走滑斷裂向上多斷至二疊系的底部，并沿主干斷裂向上斷至二疊系內(nèi)部，個(gè)別斷裂斷至三疊系（圖2）。

3 走滑斷裂控儲(chǔ)作用

前期研究結(jié)果表明，川中古隆起北斜坡燈影組二段、四段（以下簡(jiǎn)稱燈二段、燈四段）碳酸鹽巖臺(tái)地發(fā)育，兩期臺(tái)緣帶在平面上發(fā)生遷移，臺(tái)緣帶的寬度與厚度均高于高磨地區(qū)[8-9]。通過新井分析與鉆井復(fù)查，北斜坡臺(tái)緣帶燈影組厚度大、丘灘體發(fā)育廣、分布廣，但儲(chǔ)層厚度薄、縱橫向變化大，大多丘灘為非儲(chǔ)層。巖心薄片分析與測(cè)井儲(chǔ)層解釋成果表明，燈四段上部?jī)?chǔ)層較發(fā)育，單井儲(chǔ)層總厚度介于50～130 m，但儲(chǔ)層段多達(dá)5～10層，單層儲(chǔ)層厚度?。ù蠖嘟橛?～5 m），橫向追蹤可對(duì)比性差，非均質(zhì)性強(qiáng)。此外，北斜坡燈四段以低孔、低滲儲(chǔ)層為主。根據(jù)單井儲(chǔ)層發(fā)育段巖心全直徑分析結(jié)果，DB1井全直徑孔隙度介于2.33%～5.46%、平均值為3.65%，滲透率介于0.17～1.52 mD；PS2井孔隙度介于2.20%～7.64%，平均值為4.67%，滲透率介于0.018～2.9 mD。值得注意的是，產(chǎn)氣層段以薄層溶蝕孔洞層為主（圖4）。巖心薄片觀察結(jié)果表明，巖心致密，顆粒白云石以面接觸為主，孔隙不發(fā)育。其中儲(chǔ)集性能最好的微生物白云巖巖性致密，所見孔隙幾乎都是次生溶蝕孔隙。由此可見，川中古隆起北斜坡震旦系白云巖以次生溶蝕孔隙為主。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，巖心孔洞層厚度所占比率僅約20%，其孔隙度一般大于5%，而溶蝕孔洞欠發(fā)育的儲(chǔ)層段孔隙度小于3%。排除裂縫影響的層段后，測(cè)井解釋燈四段白云巖基質(zhì)儲(chǔ)層段滲透率大多小于0.5 mD（圖5、6），與全球深層致密儲(chǔ)層相當(dāng)[19,22]。由此可見，川中古隆起北斜坡超深層震旦系碳酸鹽巖致密，丘灘體及其控制的有效儲(chǔ)層橫向變化大，沿?cái)嗔褞馂w溶蝕孔洞發(fā)育。

圖4 川中古隆起北斜坡燈影組白云巖儲(chǔ)層特征圖

圖5 MX8井區(qū)燈影組測(cè)井解釋孔隙度、滲透率與距走滑斷層距離關(guān)系圖

震旦系古老碳酸鹽巖經(jīng)歷了漫長(zhǎng)成巖作用，原生孔隙幾乎消失殆盡，以次生溶蝕孔洞為主，在高能相帶的基礎(chǔ)上準(zhǔn)同生期及表生期巖溶是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素[18-24]。通過單井分析，發(fā)現(xiàn)在高能相帶、巖溶基礎(chǔ)上，裂縫、斷裂對(duì)次生孔洞的發(fā)育具有重要控制作用。白云巖儲(chǔ)層中裂縫有效孔隙度低（小于0.1%），但裂縫發(fā)育部位有利于碳酸鹽巖次生溶蝕孔隙的發(fā)育，有效孔隙度增幅超過20%，滲透率可能增加1～2個(gè)數(shù)量級(jí)（圖5）。遠(yuǎn)離斷裂破碎帶以外的相控儲(chǔ)層含裂縫極少，以孔隙—孔洞型儲(chǔ)層為主，孔隙度一般小于3%，滲透率一般小于1.0 mD。斷裂破碎帶的裂縫—孔洞型、縫洞型及裂縫型儲(chǔ)層發(fā)育，儲(chǔ)層段孔隙度多大于4%，滲透率高達(dá)1.0～10.0 mD。值得注意的是，川中古隆起北斜坡近期新鉆井燈影組基質(zhì)滲透率更低，缺少裂縫的儲(chǔ)層段滲透率小于0.5 mD，甚至低于0.1 mD（圖6）。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，燈影組基質(zhì)儲(chǔ)層的滲透率從古隆起高部位向斜坡區(qū)具有降低趨勢(shì)，更接近致密儲(chǔ)層，其中斷裂作用對(duì)儲(chǔ)層的發(fā)育更為重要，對(duì)形成次生縫洞“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層具有重要控制作用。當(dāng)然，沿走滑斷裂帶還存在一系列的低孔、低滲儲(chǔ)層，甚至比圍巖物性更差的致密層段，這可能與裂縫充填有關(guān)。

圖6 川中古隆起北斜坡燈影組裂縫不發(fā)育儲(chǔ)層段的孔滲關(guān)系圖

綜上所述，走滑斷裂有利于丘灘體儲(chǔ)層的改造，并形成局部高孔、高滲的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層，是高產(chǎn)井位優(yōu)選的有利目標(biāo)區(qū)。

4 走滑斷裂相關(guān)的“甜點(diǎn)”勘探

德陽—安岳裂陷筇竹寺組—麥地坪組優(yōu)質(zhì)烴源巖厚逾400 m，其厚度在臺(tái)地快速減薄至100 m以內(nèi)[1-3]。因此，通過儲(chǔ)層近源側(cè)向運(yùn)移在緊鄰的震旦系—寒武系臺(tái)緣帶成藏與富集，形成海槽東側(cè)古隆起高部位臺(tái)地邊緣的安岳背斜氣田[1-5]。川中古隆起北斜坡震旦系臺(tái)緣帶儲(chǔ)集體緊鄰裂陷槽優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育區(qū)，也可能形成同樣的近源側(cè)向運(yùn)聚成藏模式。在致密超深層古老地層中，走滑斷裂的滲透率是基質(zhì)孔隙的1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，是優(yōu)勢(shì)油氣側(cè)向運(yùn)移通道[11]。此外，燈一段與燈三段發(fā)育烴源巖[15]。在燈四段碳酸鹽巖臺(tái)地，由于走滑斷裂帶的垂向溝通，下部烴源巖生成的油氣容易沿走滑斷裂帶優(yōu)勢(shì)通道向上運(yùn)移進(jìn)入碳酸鹽巖圈閉成藏，形成近源垂向輸導(dǎo)成藏模式（圖7）。在晚三疊世—侏羅紀(jì)原油裂解期，走滑斷裂基本停止活動(dòng)，有利于原地裂解天然氣的保存。沿走滑斷裂帶缺乏圈閉時(shí)，油氣可能沿走滑斷裂帶或儲(chǔ)集層頂面?zhèn)认蜻\(yùn)移，在走滑斷裂帶上傾方向的圈閉中聚集成藏。同時(shí)，油氣沿震旦系頂界不整合面運(yùn)移時(shí)，也容易沿走滑斷裂帶發(fā)生側(cè)向運(yùn)移。受控于走滑斷裂與烴源巖及圈閉的時(shí)空配置，走滑斷裂可能形成多種類型的運(yùn)聚成藏模式[26]，構(gòu)成源—斷—相耦合成藏的走滑斷裂斷控油氣系統(tǒng)。

圖7 川中古隆起北斜坡燈四段天然氣藏模式圖

川中古隆起北斜坡燈四段丘灘體發(fā)育，與上覆筇竹寺組頁巖組成優(yōu)質(zhì)的生儲(chǔ)蓋組合，并形成大型的丘灘體巖性圈閉[9]（圖7）。通過近期鉆探結(jié)果分析，川中古隆起北斜坡丘灘體雖然疊置大面積分布，但縱橫向變化大，存在滲透率低于0.1 mD的致密層（圖6）。結(jié)合川中古隆起北斜坡丘灘體的分布特征與地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，推斷斜坡背景上發(fā)育一系列走滑斷裂改造的丘灘體儲(chǔ)層[27]（圖7）。除相控丘灘體外，走滑斷裂對(duì)丘灘體的儲(chǔ)層改造及天然氣的運(yùn)聚有重要控制作用，可能形成斷裂—丘灘復(fù)合富氣區(qū)。走滑斷裂不僅是天然氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道，還可能改造碳酸鹽巖儲(chǔ)層，形成高孔、高滲儲(chǔ)集體，并通過斷裂輸導(dǎo)形成富集“甜點(diǎn)”區(qū)。根據(jù)川中古隆起區(qū)巖心與地震資料分析，大型張扭斷層核的裂縫容易被筇竹寺組泥巖充填，或通過斷距與筇竹寺組泥巖對(duì)接，推斷具有較強(qiáng)的側(cè)向斷層封閉性[28]。此外，部分?jǐn)鄬雍伺c裂縫帶也容易為泥巖充填或方解石膠結(jié)，形成低滲透的致密區(qū)段，也可能具有一定的封閉性，并為鉆至斷層核的GS118等井所證實(shí)。盡管走滑斷裂相關(guān)的“甜點(diǎn)”范圍較小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層物性好、連通性較好，天然氣產(chǎn)量高，構(gòu)成斷—相復(fù)合型富集高產(chǎn)區(qū)，是有利的鉆探方向。

近期在川中古隆起北斜坡走滑斷裂帶的勘探獲得突破。其中，JT1井位于FⅠ1走滑斷裂帶中部的斷壘部位，走滑斷裂發(fā)育，通源作用強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)燈四段、滄浪鋪組與茅口組3套含氣層，揭示了走滑斷裂帶復(fù)式成藏、立體勘探的巨大潛力。沿FⅠ7走滑斷裂帶鉆探的PT1井鉆遇燈二段獲得日產(chǎn)氣量為122×104m3，該井氣層底界（－5 540 m）較構(gòu)造圈閉最低海拔線（－5 320 m）低220 m。沿FⅠ3走滑斷裂帶次級(jí)斷裂部署的DB1井在燈四段鉆遇裂縫帶，并沿裂縫發(fā)育溶蝕孔洞，測(cè)試日產(chǎn)氣量為8.26×104m3，揭示小型走滑斷裂帶也對(duì)儲(chǔ)層具有較好的建設(shè)性作用。DB1井氣水界面明顯低于南部的MX52井區(qū)，與南部的MX52井不是同一臺(tái)緣帶巖性圈閉，其間有FⅠ4走滑斷裂帶分隔，證實(shí)走滑斷裂帶具有分隔作用。因此，盡管北斜坡超深層古老碳酸鹽巖趨向致密，但可能發(fā)育斷裂改造的丘灘體儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”，勘探前景廣闊。

5 結(jié)論

1）川中古隆起北斜坡發(fā)育一系列走滑斷裂帶，主要分布在震旦系、寒武系—奧陶系、二疊系，具有多期疊加的特征；剖面上以直立線性構(gòu)造、花狀構(gòu)造為主，平面上發(fā)育斜列、雁列斷裂及馬尾構(gòu)造。

2）川中古隆起北斜坡超深層燈影組基質(zhì)儲(chǔ)層致密，裂縫與沿裂縫的溶蝕作用可提高滲透率1～2個(gè)數(shù)量級(jí)、孔隙度增幅超過20%，走滑斷裂對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的發(fā)育具有重要控制作用。

3）川中古隆起北斜坡燈影組致密碳酸鹽巖中走滑斷裂具有通源增儲(chǔ)作用，走滑斷裂疊加改造的丘灘體“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層有利于天然氣的富集與高產(chǎn)，是川中古隆起北斜坡進(jìn)一步勘探的有利新類型。