吳雪峰 韓 嵩
(中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)
四川前陸盆地沖斷帶須家河組氣藏勘探潛力分析
吳雪峰 韓 嵩
(中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)
四川前陸盆地須家河組勘探在隆起帶和斜坡帶已獲得了一批大型氣田,沖斷帶相較于上述兩個區(qū)帶勘探程度低,地質(zhì)條件更加復(fù)雜,勘探難度更大,但是早期發(fā)現(xiàn)的幾個氣田也證實了該區(qū)須家河組良好的含氣性,依然具有較大的勘探前景。筆者通過總結(jié)前陸盆地沖斷帶的地質(zhì)特征,分析該區(qū)帶資源潛力,提出了下一步有利勘探區(qū)塊。綜合研究認(rèn)為:前陸盆地沖斷帶目前勘探程度較低,位于生烴坳陷,烴源條件好;儲層致密,主要為低孔、低滲;構(gòu)造運動強(qiáng)烈,斷層裂縫發(fā)育;邛西區(qū)帶是作為下一步勘探的最有利區(qū)帶。圖1參6
前陸盆地沖斷帶 須家河組 成藏地質(zhì)特征 勘探潛力
前陸盆地沖斷帶位于四川盆地西部,呈北東—南西向分布的狹長地帶。地跨廣元、江油、都江堰、雅安等縣市,區(qū)帶面積約9700 m2(圖1)。
圖1 四川前陸盆地各區(qū)帶位置示意圖(據(jù)謝繼容2009年)
該區(qū)的地震勘探工作始于1953年江油海棠鋪構(gòu)造,目前已發(fā)現(xiàn)地面構(gòu)造19個,潛伏構(gòu)造44個。鉆探工作始于1945年江油海棠鋪構(gòu)造上的江1井。共獲氣田2個,氣藏13個(其中須家河組6個),須家河組獲天然氣探明、控制儲量均達(dá)數(shù)百億方。
2.1 烴源
須家河組烴原巖主要是須一、須三、須五段暗色泥巖和煤層,在盆地內(nèi)廣泛分布,沉積中心位于盆地西部,即前陸盆地沖斷帶所在區(qū)域,尤其是川西南部地區(qū)沉積厚度很大,普遍在800 m以上,最厚的達(dá)到1300 m,向北逐漸減薄。
烴原巖鏡質(zhì)體反射率(RO)的測定結(jié)果表明,RO值主要分布在0.9%~1.85%之間,屬熱演化的成熟—高成熟階段,區(qū)域內(nèi)南段的成熟度相對較高,多為高成熟階段,縱向上隨著埋深的增大,熱演化成熟度也呈升高的趨勢。烴原巖生烴強(qiáng)度變化范圍在20~250×108m3/m2,在都江堰—大邑—雅安一代生烴強(qiáng)度最大,在180×108m3/m2以上,而往北則要低很多。
2.2 沉積相
須家河組沉積受龍門山的發(fā)展演化控制。晚三疊世隨海水從龍門山南段西側(cè)退出,四川瀘州—開江一帶形成古隆起,上揚子地臺結(jié)束碳酸鹽巖臺地沉積階段,進(jìn)入陸相沉積盆地發(fā)展階段。早期在龍門山前發(fā)育陸棚淺海沉積,形成馬鞍塘組,隨著造山運動的進(jìn)行,前陸盆地沉積范圍逐漸擴(kuò)大,并逐漸由海相向陸相過渡,繼而沉積于后的須家河組,具有明顯的海退序列特征,但在總體海退的趨勢下,又經(jīng)歷了幾次小規(guī)模的海進(jìn),并依次劃分為六段。
(1)須一段
須一段沉積基本保持了馬鞍塘組的格局,但范圍明顯擴(kuò)大。在馬鞍塘組發(fā)育地區(qū)與下伏馬鞍塘組整合接觸,在馬鞍塘組缺失區(qū)則直接覆蓋在雷口坡組之上,呈不整合接觸。下部以薄層灰?guī)r、泥頁巖為主,發(fā)育海相化石;上部以砂巖、泥巖為主,同時發(fā)育海相、陸相化石。整體呈下細(xì)上粗的逆序結(jié)構(gòu),顯示出海退的沉積序列。在南部和北部發(fā)育有三角洲沉積,主要是水下分流河道和河口壩席狀砂,在中部則主要是潮坪沉積。
(2)須二段
須二期龍門山進(jìn)一步抬升,海水進(jìn)一步退出,開始進(jìn)入陸相沉積。巖性主要是砂巖,呈下細(xì)上粗直至礫巖出現(xiàn)的逆粒序,內(nèi)部包含若干個下粗上細(xì)的次級正韻律,一般具大型板狀或槽狀斜層理。三角洲沉積規(guī)模擴(kuò)大,尤其是水下分流河道沉積幾乎完全覆蓋南部和北部,僅在中部發(fā)育有淺湖和席狀砂沉積。
(3)須三段
須三段沉積物泥質(zhì)含量增加,反映了此期地殼運動相對穩(wěn)定。僅在南部霧中山—大邑—平落壩一帶,以及北部的綿陽江油、廣元雙魚石一帶發(fā)育三角洲前緣的水下分流河道、河口壩、席狀砂沉積,其它地區(qū)則以三角洲平原的沼澤沉積為主。
(4)須四段
須四期龍門山島鏈連為一體,四川盆地徹底結(jié)束海相歷史,成為一個四面環(huán)陸的內(nèi)陸陸相盆地。由于龍門山的全面崛起,在區(qū)域內(nèi)形成一系列分布范圍和堆積厚度更大、粒度更粗的沖積扇沉積,僅在南部的局部發(fā)育濱淺湖沉積。須四頂部有剝蝕,保存不全,在北部龍門山、米倉山前緣的中壩、射箭河、張家碥等區(qū)域須四段已剝蝕殆盡。
(5)須五段
須五期與須三期一樣,是地殼相對寧靜的時期,物源供給不如須四充足,沉積環(huán)境在須四基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展。區(qū)域內(nèi)北部須五段仍被剝蝕,南部主要發(fā)育三角洲平原的沼澤沉積,巖性以黑色頁巖、碳質(zhì)頁巖為主夾巖屑石英粉—細(xì)砂巖。僅在彭州—大邑一帶可見三角洲葉狀體,主要是三角洲前緣的水下分流河道沉積。
(6)須六段
須六段因印支晚幕構(gòu)造運動作用,北部的缺失范圍較須五段更大,在德陽以北地區(qū)該層均缺失。但由于物源充足,南部的三角洲沉積規(guī)模較須五段大,主要沉積三角洲前緣的水下分流河道和席狀砂沉積。
2.3 儲集特征
沖斷帶須家河組沉積是前陸盆地發(fā)展過程中淺海至海陸交互相過渡中形成的灰?guī)r、砂泥巖含煤層的組合。沉積中心處于彭州—都江堰一帶,呈“貝殼狀”分別向南東、南西、北東向減薄。縱向上須二、四段為大套三角洲體系的塊狀砂巖,為主要儲集層。須一、須三、須五段為湖沼相沉積,其中須一段厚層狀石英砂巖以及須三、五段內(nèi)較厚的中粒巖屑砂巖也具有一定的儲集能力。
(1)須一段
中部主要為潮坪沉積,南北局部發(fā)育三角洲沉積,巖性表現(xiàn)為一套黑色頁巖、碳質(zhì)頁巖夾灰白、深灰色石英砂巖、粉砂巖,還有薄層褐灰色生屑灰?guī)r、鮞?;?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r,表現(xiàn)為海陸交互相。砂巖厚度25~100 m,南部地區(qū)以巖屑砂巖為主;北部地區(qū)則以巖屑砂巖和長石巖屑石英砂巖為主(中壩構(gòu)造巖性較雜,為巖屑石英砂巖和巖屑砂巖)。
本段區(qū)內(nèi)僅中壩、平落壩、大興鼻狀隆起有巖心。據(jù)取得的405塊巖樣分析,孔隙度相對較低,平均為2.97%,頻率主峰1%~3%,滲透率平均為0.32 mD,頻率主峰在10-5~10-2mD之間,物性相對較差,但本段上部存在一套粗粒石英砂巖,分選好,較疏松,在大興鼻狀隆起平均孔隙度達(dá)5%,平均滲透率為2.8× 10-3mD,儲集性能相對較好。
(2)須二段
屬濱后盆地海陸過渡相三角洲沉積,巖性表現(xiàn)為灰白、淺灰色中、細(xì)粒長石石英砂巖,巖屑石英砂巖,巖屑長石石英砂巖夾不穩(wěn)定薄層泥、頁巖。砂巖厚度100~600 m。平面上,南部多為長石石英砂巖、巖屑長石石英砂巖,北部多為巖屑石英砂巖,其中,中壩地區(qū)可能受多物源的影響,成分復(fù)雜。
儲集空間以粒內(nèi)溶孔和微裂縫為主,次為雜基微孔及少量殘余粒間孔、粒間溶孔。平均孔隙半徑為150μm,平均吼道半徑0.0926μm,表現(xiàn)為大孔細(xì)喉的特征。宏觀上,平均孔隙度為3.99%,頻率主峰為2%~4%,峰度較小,分布較寬;滲透率據(jù)13089個樣品分析,平均為0.279 mD,頻率主峰處在0.1~0.06 mD之間,且峰度較大。平面上,以中壩地區(qū)最好,平均孔隙度5%~7%,其它地區(qū)大至相當(dāng)。測井解釋與巖心分析一致,南部孔隙度分布主峰在3%~5%;北部孔隙度分布主峰在1%~5%。南部的平落壩構(gòu)造物性最好,須二地層厚度也較大。北部中壩的須二段上部的100 m多儲層物性明顯好于其他構(gòu)造,平均孔隙度可達(dá)8%以上。
本段儲集條件相對較好,屬裂縫-孔隙型儲層,是中壩、邛西氣田以及蓮花山、張家坪含氣構(gòu)造的重要產(chǎn)氣層。
(3)須三段
基本上屬內(nèi)陸湖泊相,沉積物主要為黑色頁巖,碳質(zhì)頁巖與淺灰、灰色塊狀中、細(xì)粒巖屑砂巖、粉砂巖不等厚互層。本區(qū)須三段的砂巖中巖屑含量特別高,但不同地區(qū)巖屑成分迥然不同。南部以粉砂巖屑為主,部分泥巖巖屑;北部以碳酸鹽巖屑為主,中壩地區(qū)碎屑成分較復(fù)雜。
須三段雖然以頁巖為主,但其所夾的砂巖也同樣具有一定的儲集性能,儲集空間以粒間溶孔、粒間孔為主,裂縫起關(guān)鍵作用。平均孔隙度2.29%,頻率主峰小于1%,滲透率據(jù)303塊巖樣分析,平均為0.588 mD,但頻率主峰亦在0.1~0.06 mD之間。測井解釋南部孔隙度分布主峰在3%~5%;北部孔隙度分布主峰在1%~3%。平面上,南部的平落壩、北部的中壩是物性較好的地區(qū)??傮w上變現(xiàn)為裂縫—孔隙性儲層特征。
目前,該段在蓮花山構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了氣井,但由于受本身沉積環(huán)境的限制,砂體發(fā)育厚度較小規(guī)模不大,加之,物性條件較差,產(chǎn)氣穩(wěn)定性欠佳,其含油氣性相對較差。
(4)須四段
為一套水進(jìn)三角洲前緣河口壩砂體,河控特征明顯,巖性為灰白、淺灰色塊狀中、細(xì)粒石英砂巖,巖屑石英砂巖、巖屑砂巖,局部夾薄層黑色頁巖。區(qū)域內(nèi)北部大面積缺失,南部主要為巖屑石英砂巖和長石石英砂巖,次為長石巖屑石英砂巖,局部見底礫巖。
平均孔隙度2.73%,頻率主峰2%~5%,滲透率據(jù)813塊巖樣分析,平均為0.098 mD,頻率主峰為10-3~10-2mD;總體上較須三略強(qiáng),但差于須二段。測井解釋南部物性相對較好,孔隙度主峰3%~5%。以平落壩物性最好。
目前,在平落壩發(fā)現(xiàn)有工業(yè)氣井,也是川西地區(qū)上三疊統(tǒng)重要的含氣層系。
(5)須五段
為內(nèi)陸湖沼與河流相沉積,快速堆積特征顯著,巖性基本同于須三段,以泥質(zhì)巖沉積為主。北部全部缺失,南部殘余地層主要巖類為巖屑砂巖、部分長石巖屑石英砂巖和巖屑石英砂巖,巖性與須三段相近似。區(qū)域內(nèi)無取心井,在鄰近的大興鼻狀據(jù)有取心,49個樣品分析,平均孔隙度1.76%,頻率主峰2%~3%;平均滲透率3.69×10-2mD,頻率主峰10×10-3~7×10-3mD,物性條件與須三段相當(dāng)。
2.4 儲層發(fā)育主控因素
(1)沉積相
沖斷帶須家河組儲層的分布受沉積相控制明顯,有利的沉積相為三角洲沉積體系(辮狀河三角洲或扇三角洲)。已發(fā)現(xiàn)的中壩和邛西須二段氣田均是三角洲沉積背景下的砂、礫巖儲層。
(2)成巖作用
沖斷帶須家河組成巖過程中主要是強(qiáng)壓實作用和鈣質(zhì)膠結(jié)作用,這種作用直接破壞和損失了砂體原生孔隙,增加了孔隙水流動阻力,也為次生孔隙的發(fā)育增加了困難。造成了須家河組砂巖致密堅硬,儲層具小孔細(xì)喉,低孔低滲的特征。
(3)裂縫
由于受到龍門山的擠壓作用,前陸盆地沖斷帶構(gòu)造作用強(qiáng)烈,裂縫極其發(fā)育,這些裂縫對本是低孔低滲的儲層具有明顯的后期改造作用,是天然氣富集、氣井高產(chǎn)的重要控制因素。
2.5 構(gòu)造
(1)古構(gòu)造背景
中三疊世末,揚子地臺經(jīng)歷了一次強(qiáng)烈的構(gòu)造運動,致使該地臺全面隆升而遭受了不同程度的剝蝕,在瀘州—開江一線形成了一個北東向的隆起帶,而在川西則是北東向展布的沖斷帶和坳陷帶,形成了川西前陸的雛形,須家河組地層亦在此基礎(chǔ)上沉積。
到侏羅紀(jì)晚期,前陸盆地在川西地區(qū)單一沉積-沉降中心的趨勢已不如須家河組沉積時期明顯,在川西地區(qū)依然具有沉積優(yōu)勢的同時,在川北的通江萬源一帶也存在一個沉積中心。在川西地區(qū)的前陸沖斷帶,在晚三疊世形成的江油—都江堰中部坳陷和中侏羅世形成的射箭河構(gòu)造一帶北部坳陷,即長軸方向具有“兩坳一隆”的基本格架
(2)現(xiàn)今構(gòu)造特點
前陸盆地沖斷帶受龍門山推擠影響極大,構(gòu)造變形劇烈,沖斷塊、斷背斜、斷層相關(guān)褶皺背斜等發(fā)育,斷裂發(fā)育且規(guī)模大,形成一系列與龍門山大致平行的北東向及北東向展布的構(gòu)造圈閉,這些構(gòu)造大致呈三排狀沿龍門山前分布,在南部為霧中山—高家場—蓮花山、邛西—桑園鎮(zhèn)、大興西三排構(gòu)造帶,在北部則是河灣場—中壩、射箭河—雙魚石、潼梓觀—金花三排構(gòu)造帶。
2.6 保存條件
須三和須五段的頁巖分布穩(wěn)定,泥質(zhì)含量高,塑性強(qiáng),可作為直接蓋層。侏羅系白堊系的泥巖則可作為區(qū)域性蓋層。
區(qū)域內(nèi)出露地層較新,多為第四系和白堊系,局部地面出露較老,甚至在霧中山、高家場等構(gòu)造核部出露了須家河組地層。此外由于處于龍門山山前,構(gòu)造作用強(qiáng)烈,在形成眾多構(gòu)造圈閉的同時,也產(chǎn)生了許多大型斷層,可能對油氣的保存產(chǎn)生影響。
2.7 圈閉及氣藏類型
沖斷帶須家河組經(jīng)歷了印支期、喜山期兩期主要的構(gòu)造期,形成了多樣的構(gòu)造形態(tài),已發(fā)現(xiàn)的圈閉中大部分為構(gòu)造圈閉,且以背斜圈閉為主,多表現(xiàn)為斷背斜,次為斷層和鼻狀,各背斜長軸防線與西面龍門山脈平行,呈北東—南西向展布。從已發(fā)現(xiàn)的氣田來看,氣藏受構(gòu)造控制,北部的中壩氣田須二氣藏是一邊水氣藏,驅(qū)動類型屬于邊水弱彈性水驅(qū)氣藏,而位于南部的邛西氣田并未見水,充滿度高,天然氣產(chǎn)量和生產(chǎn)壓力均較穩(wěn)定,顯示出強(qiáng)大的彈性氣驅(qū)能量。
3.1 區(qū)帶資源量、發(fā)現(xiàn)率、探明率
根據(jù)三次資源評價成果,川西低陡構(gòu)造區(qū)上三疊統(tǒng)總資源量數(shù)千億方。資源發(fā)現(xiàn)率21.30%,探明率僅13.36%,尚有近80%的資源待發(fā)現(xiàn)和探明,勘探潛力很大。
3.2 可升級圈閉資源量、預(yù)測儲量、控制儲量
根據(jù)目前的地震解釋成果,前陸盆地沖斷帶須家河組有儲備圈閉32個,圈閉面積431.3 km2,其中可供近期勘探的資源量≥50×108m3的圈閉有23個,圈閉面積392.5 km2,圈閉資源量上千億方。這些資源量≥50×108m3的圈閉,若按本層系四川盆地資源轉(zhuǎn)化率估算,預(yù)計可升級探明儲量數(shù)百億方。
截止目前,川西南部須家河組在張家坪、蓮花山須二氣藏有獲得控制儲量,且蓮花山、張家坪須二氣藏氣質(zhì)優(yōu)良,不含硫化氫,為彈性氣驅(qū)氣藏,易于開采輸送,具備開采條件,可望在近幾年升級探明儲量。
3.3 下一步重點勘探區(qū)塊
前陸盆地沖斷帶經(jīng)歷了印支—燕山期、喜山期兩期的形成構(gòu)造期,形成了眾多平行或近平行于龍門山成排成帶的構(gòu)造圈閉。根據(jù)勘探程度、構(gòu)造形態(tài)及地質(zhì)條件可劃分為南北兩個構(gòu)造區(qū)帶,分別是邛西區(qū)帶和廣元—江油區(qū)帶。
(1)邛西區(qū)帶
該區(qū)帶位于邛崍以西,大邑縣至雅安市一帶,面積約3200 km2,區(qū)帶內(nèi)烴原巖厚度在1000 m以上,生烴強(qiáng)度(140~230)×108m3/km2,烴源條件優(yōu)越。沉積相主要是三角洲平原亞相的沼澤沉積和三角洲前緣亞相的水下分流河道和席狀砂沉積,是儲層發(fā)育的有利相帶,砂體厚度在200~1100 m,儲層發(fā)育,厚度在30~150 m之間。該區(qū)帶由三排呈北東向展布的構(gòu)造帶組成,分別是霧中山—高家場—蓮花山、邛西—桑園鎮(zhèn)、大興西構(gòu)造帶。構(gòu)造圈閉受龍門山影響,總體上呈北東向的狹長型,僅大興西構(gòu)造呈南北向展布,構(gòu)造作用強(qiáng)烈,裂縫發(fā)育。地表主要分布白堊系和第四系地層,區(qū)域蓋層遂寧組在分布穩(wěn)定,保存條件較好。
區(qū)內(nèi)勘探程度相對較高,地震勘探工作始于上世紀(jì)七十年代,基本查明了地面構(gòu)造9個,潛伏構(gòu)造22個,總體上呈北東向狹長型,僅大興西構(gòu)造軸向呈南北向。目前區(qū)內(nèi)鉆達(dá)須家河組的井有82口,獲氣井41口(勘探開發(fā)),已發(fā)現(xiàn)大興西、平落壩和邛西須二氣藏,獲得天然探明儲量297.92×108m3,還發(fā)現(xiàn)有灌口、張家坪、蓮花山等含氣構(gòu)造。除須二段外,須一段中下部還發(fā)育有大套的砂巖儲層,近期在灌口構(gòu)造完鉆的兩口井均在須一段獲得了工業(yè)氣流,證實了該區(qū)須一段良好的含氣性。此外,蓮花山構(gòu)造在須三段獲氣,發(fā)現(xiàn)了須三段氣藏。從圈閉評價結(jié)果看,區(qū)內(nèi)面積大于5 km2,資源量大于50×108m3的圈閉有13個,總面積221 km2,資源量合計數(shù)百億方,是近期可供鉆探的目標(biāo)。
邛西區(qū)帶勘探潛力較大,是前陸盆地沖斷帶今后重點的勘探區(qū)帶,主要勘探層系是須家河組須一、須二、須三段。
(2)廣元—江油區(qū)帶
該區(qū)帶處于前陸盆地沖斷帶的北段,面積約為3700 km2。烴源巖厚度在100~700 m,生烴強(qiáng)度(20~100)×108m3/km2,烴源條件較好。沉積類型主要是三角洲前緣的水下分流河道和河口壩席狀砂沉積,砂體厚度在500~1000 m之間,區(qū)內(nèi)從須四段開始出現(xiàn)地層剝蝕,到須五、須六段已剝蝕殆盡。儲層厚度在45~115 m之間,在中壩地區(qū)儲層最為發(fā)育。該區(qū)帶位于龍門山前緣推覆,構(gòu)造成排成列分布,形成了眾多呈北東向展布的狹長型構(gòu)造圈閉,尤其在北段,由于同時還受到米倉山的影響,構(gòu)造作用極其強(qiáng)烈,裂縫非常發(fā)育。
區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)地面構(gòu)造10個,潛伏構(gòu)造20個,在中壩發(fā)現(xiàn)須二氣藏,獲得天然氣探明儲量100×108m3,目前區(qū)內(nèi)鉆遇須家河組的井有115口,獲氣井28口(均處于中壩氣田)。根據(jù)圈閉評價的結(jié)果,區(qū)內(nèi)面積大于5 km2,資源量大于50×108m3近期可供鉆探的圈閉有10個,總面積171.5 km2,資源量合計數(shù)百億方,是前陸盆地沖斷帶值得勘探的區(qū)帶。
(1)前陸盆地沖斷帶不同于其它區(qū)帶的特點:①位于生烴凹陷中心,烴源條件豐富;②受構(gòu)造作用影響,褶皺強(qiáng)度大,裂縫發(fā)育;③氣藏類型以構(gòu)造圈閉型氣藏為主,氣藏氣水分異徹底。
(2)勘探前景:綜合研究表明前陸盆地沖斷帶須家河組具備優(yōu)越的地質(zhì)條件,位于上三疊統(tǒng)沉積坳陷中心,沉積快,厚度大,烴源條件極好,油氣源相當(dāng)充足,構(gòu)造圈閉發(fā)育,氣藏充滿度高,油氣顯示普遍,有良好的生儲蓋組合。本區(qū)塊上三疊統(tǒng)總資源量豐富,圈閉資源量數(shù)千億方,但目前只發(fā)現(xiàn)了中壩、邛西、平落壩、大興西四個氣田,共獲天然氣探明儲量397.92×108m3,探明率較低,仍有很大的勘探潛力。
(3)勘探風(fēng)險
前陸沖斷帶須家河組的勘探風(fēng)險主要表現(xiàn)在保存條件和構(gòu)造圈閉落實程度上。受龍門山的擠壓作用影響,區(qū)域內(nèi)構(gòu)造作用強(qiáng)烈,斷層發(fā)育,由于部分大型斷層的貫穿作用,可能導(dǎo)致保存條件遭到破壞;地震勘探方面因山前帶地表條件惡劣,地腹構(gòu)造復(fù)雜,增加了地震資料的采集、處理難度,并直接影響到地震資料品質(zhì)及可信度,進(jìn)而降低了圈閉落實程度。
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(修改回稿日期 2013-09-09 編輯 王曉清)
吳雪峰,1985年出生,助理工程師;現(xiàn)從事油氣勘探研究工作。地址:(610041)四川省成都市高新區(qū)天府大道北段12號。電話:(028)86015647。E-mail:wuxuef@petrochina.com.cn