潘 磊，徐祖新，李讓彬，鄒玉濤

(中國石化勘探分公司，四川 成都 610041)

0 引 言

四川盆地基底斷裂廣泛發(fā)育，前期圍繞基底斷裂部署了多口鉆井，多數(shù)鉆井在二疊系鉆遇白云巖儲層，雙魚石、臥龍河等構造的多口鉆井測試獲工業(yè)氣流，展現(xiàn)了該領域廣闊的勘探前景[1-4]。川東南涪陵地區(qū)先后部署了TL6、TL7、TL601井，3口井均成功鉆遇茅口組熱液白云巖儲層，其中，TL6井酸化壓裂測試獲得11.08×104m3/d的工業(yè)氣流，實現(xiàn)了該區(qū)茅口組勘探由巖溶縫洞灰?guī)r氣藏向層狀白云巖巖性氣藏的轉變。

前人關于四川盆地基底斷裂特征的研究主要集中在2個方面：一是討論了龍門山斷裂、華鎣山斷裂、七曜山斷裂等深大基底斷裂活動對盆地的影響，認為這些基底斷裂控制了盆地的構造輪廓及構造分區(qū)，并且影響了不同時代的巖相等[5-6]；二是重點研究了盆地內次一級基底斷裂對儲層發(fā)育的控制作用[7-8]，但并未涉及基底斷裂與油氣聚集的關系。譚秀成等[9]從基底斷裂展布特征入手，探討了基底斷裂分布與長興組生物礁發(fā)育的關系；陳軒等[10]通過巖石學及碳、氧同位素分析測試等手段，認為川中地區(qū)茅口組白云巖屬于構造-熱液成因，且基底斷裂控制了白云巖的發(fā)育和分布。近年來，川西雙魚石地區(qū)、川中廣安和南充地區(qū)的勘探研究表明，油氣富集與基底斷裂的分布密切相關。然而，前期針對涪陵地區(qū)茅口組熱液白云巖的研究主要集中在儲層基本特征、儲層成因及天然氣來源上[11-13]，對于該區(qū)基底斷裂與油氣富集成藏的關系尚無系統(tǒng)的報道。

基于上述分析，由基底斷裂發(fā)育特征著手，從儲層發(fā)育和油氣運移特征等多個角度探討了基底斷裂與油氣成藏的關系，并建立了涪陵地區(qū)茅口組油氣成藏模式，以期進一步指導該地區(qū)白云巖氣藏勘探。

1 地質背景

涪陵地區(qū)構造上屬于川東高陡褶皺帶，位于四川盆地東部，包括茍家場和黃泥塘高陡構造及東西兩側的向斜區(qū)[12]。研究區(qū)緊鄰15號基底斷裂帶南北兩側，地理位置位于梁平—涪陵一帶(圖1)。涪陵地區(qū)由于受到興凱地裂運動和峨眉地裂運動的影響，地溫梯度呈現(xiàn)出正異常[14]，形成一系列北西—南東向展布的基底斷裂?；讛嗔芽v向上斷穿多套海相烴源巖層系，有利于油氣運移成藏。

圖1 研究區(qū)構造位置

2 基底斷裂發(fā)育特征

2.1 剖面特征

研究區(qū)基底斷裂的斷距普遍較小，斷開地震同相軸的幅度較小，但在縱向上的規(guī)模大，上下延伸長，斷開層位較多。研究區(qū)識別出“Y”字形與反“Y”字形、“花狀”構造、直立狀3種基底斷裂樣式(圖2)：①“Y”字形(圖2a)與反“Y”字形(圖2b)基底斷裂在研究區(qū)最為常見，剖面上主要由傾向相反的2條斷裂組成；②研究區(qū)的“花狀”構造可細分為“負花狀”構造(圖2c)和“半花狀”構造(圖2d)，基底斷裂在志留系及以上地層擴展形成“花狀”或“半花狀”結構；③直立狀斷裂較難識別，其在縱向上近于直立，在地震剖面上表現(xiàn)為無褶皺，對地層也無明顯錯斷(圖2e)。

2.2 平面展布特征

根據(jù)上二疊統(tǒng)吳家坪組(龍?zhí)督M)底界高精度相干切片(圖3a)，分析了研究區(qū)基底斷裂的平面分布特征。

研究區(qū)高精度相干切片研究表明，二疊系主要發(fā)育2個方向的斷裂，即北東—南西向和北西—南東向，2個方向的斷裂近垂直相交。平面上，北東—南西向斷裂主要為深大構造斷裂，其方向與研究區(qū)黃泥塘、茍家場和大池干構造的展布方向一致；而北西—南東向斷裂為基底斷裂，這與前人研究的基底斷裂展布方向一致[7]。基底斷裂在研究區(qū)南部相對發(fā)育，整體具有南多北少的特點。

綜合高精度相干切片，平面上識別出15、15-1、16號3條基底斷裂。15號基底斷裂連續(xù)分布，整體延伸較遠，15-1號基底斷裂在研究區(qū)內延伸較短；而北部地區(qū)16號基底斷裂斷續(xù)分布。縱向上，15、15-1號基底斷裂中、上構造層斷裂發(fā)育程度優(yōu)于16號基底斷裂，表明兩者斷裂活動性要強于16號基底斷裂。高精度相干切片研究表明，平面上15號基底斷裂西段破碎帶寬度大于中段和東段，表明其西段活動性強于中段和東段(圖3b)。

2.3 基底斷裂的形成與演化

前人對四川盆地基底斷裂的形成與演化進行了一定研究，普遍認為基底斷裂在加里東期開始活動，至晚海西期基底斷裂再活化[15-16]。限于文章篇幅，不對其形成及演化進行詳細分析，僅就晚期構造運動對于先期形成的基底斷裂造成的影響作初步探討。

早加里東期，興凱地裂運動拉張形成了早期基底構造薄弱帶?；讛嗔言谡鸬┫岛蛫W陶系多呈直立狀分布；晚海西期，峨眉地裂運動使得早期基底斷裂再次活化，基底斷裂多呈“負花狀”或“半花狀”。該期基底斷裂控制了茅口組的沉積，進而影響了茅口組熱液白云巖的形成和分布；研究區(qū)在印支期以拉張作用為主，此時基底斷裂處于開啟狀態(tài)，對油氣的垂向運移和富集成藏有利；而中晚燕山期和喜山期的構造運動使得油氣發(fā)生調整再富集。

3 基底斷裂對油氣成藏的控制作用

3.1 基底斷裂對儲層發(fā)育的控制作用

通過統(tǒng)計已鉆井白云巖儲層厚度及其與基底斷裂距離的關系，發(fā)現(xiàn)基底斷裂對白云巖的厚度和平面展布具有一定的控制作用，但兩者相關性關系并不是絕對正相關，表明研究區(qū)白云巖儲層的形成還受到其他因素的控制(表1)。

研究表明，淺灘沉積微相是白云巖儲層發(fā)育的基礎[11]。隨著海平面逐漸下降，研究區(qū)淺灘沉積由南向北逐漸遷移，TL6井處于多期淺灘疊合發(fā)育區(qū)，發(fā)育厚度達23.1 m的厚層白云巖。分段性(指同一條基底斷裂帶的不同位置)和階段性(指不同的時期,主要是海西期)活動是基底斷裂最顯著的特征。

在基底斷裂活動性強的地區(qū)淺灘疊置發(fā)育，且深部富鎂熱液流體易沿著基底斷裂向上運移，使顆?；?guī)r發(fā)生似層狀白云石化，如15號基底斷裂帶附近的TL6井；而同期活動性較弱的地區(qū)，深部富鎂熱液流體對顆?；?guī)r的白云巖化程度較弱，如16號基底斷裂帶附近的PS1井。同一條基底斷裂帶不同位置，白云巖厚度也有所差異，如TL6井和C4井均緊鄰15號基底斷裂帶，但兩者白云巖儲層厚度相差9.0 m左右。這種基底斷裂差異性、分段性活動特征造成了不同斷裂帶白云巖發(fā)育程度的差異，研究區(qū)15號基底斷裂帶附近鉆井的白云巖儲層厚度明顯大于16號基底斷裂帶附近的鉆井，涪陵地區(qū)茅口組熱液白云巖發(fā)育和分布表現(xiàn)為“南厚北薄”的特點。

表1 涪陵地區(qū)茅口組白云巖儲層厚度、測試產能與基底斷裂關系統(tǒng)計Table 1 Statistical relationship between the Maokou Formation dolomite thickness, testing productivity and basement fault in Fuling

3.2 基底斷裂對油氣運移的控制作用

涪陵地區(qū)基底斷裂縱向上斷穿多套海相烴源巖層系，但筇竹寺組有效烴源巖厚度小(JS1井為20 m)，對茅口組成藏貢獻較小。天然氣成因研究表明，研究區(qū)茅口組天然氣以油型氣為主[12]，而吳家坪組(龍?zhí)督M)烴源巖以生成腐殖型天然氣為主，且其位于茅口組儲層上部，對茅口組油氣成藏的貢獻很小。研究區(qū)茅口組儲層下部主要發(fā)育棲霞組—茅口組、龍馬溪組2套區(qū)域性烴源巖[12]。因此，基于烴源巖縱向發(fā)育層位和生烴特征分析，茅口組天然氣最有可能來自下二疊統(tǒng)和下志留統(tǒng)烴源巖。

在上述分析基礎上，進一步開展氣源對比分析。研究結果表明，泰來地區(qū)茅口組天然氣δ13C2值為-29.5‰～-28.1‰，臥龍河、大池干、相國寺地區(qū)茅口組δ13C2值為-35.8‰～-32.3‰。茅口組天然氣δ13C2值普遍高于茅一段和石炭系天然氣δ13C2值，但其δ13C2值又存在一定的重疊[12]。同時，涪陵地區(qū)茅口組天然氣δ13C2值與下二疊統(tǒng)及志留系烴源巖干酪根δ13C值更接近。因此，下二疊統(tǒng)和下志留統(tǒng)烴源巖對研究區(qū)茅口組熱液白云巖均有氣源貢獻。

研究區(qū)志留系(韓家店組和小河壩組)泥巖厚度大，是一套良好的區(qū)域蓋層。志留系烴源巖生成的油氣若想向上運移，必須要有良好的運移通道。因此，有必要分析基底斷裂開啟期與烴源巖成烴演化期的時空匹配關系。

在早海西期，龍馬溪組烴源巖開始生烴，但該時期基底斷裂活動性并不強，受到韓家店組和小河壩組泥巖的封堵，不利于油氣垂向運移。至晚海西期—印支期，基底斷裂再次活動，一方面影響了茅口組熱液白云巖的發(fā)育和分布，另一方面為油氣高效垂向運移提供了通道，此時下二疊統(tǒng)烴源巖也開始生烴，同時龍馬溪組烴源巖已處于大量生成油氣的階段(圖4)。上述的基底斷裂形成與演化分析表明，TL6井緊鄰15號基底斷裂，且該斷裂在主成藏期開啟性較好，可對茅口組熱液白云巖儲集體實現(xiàn)高效充注。

圖4 涪陵地區(qū)茅口組熱液白云巖成藏演化

3.3 基底斷裂對油氣產量的控制作用

涪陵及周邊地區(qū)茅口組勘探開發(fā)實踐表明，基底斷裂帶附近白云巖儲層發(fā)育，同時基底斷裂向下斷穿多套優(yōu)質烴源巖，熱液白云巖的高產富集區(qū)也多分布在基底斷裂帶附近。一般來說，距離基底斷裂越近，含氣性越好，鉆井測試產量也越高[17-18]。然而由于燕山晚期—喜山期構造運動，使得局部地區(qū)構造高部位保存條件受到一定影響。如位于茍家場高陡構造的G2井，其茅口組發(fā)育厚度為10.0 m白云巖儲層，但由于保存條件差，測試僅獲得0.32×104m3/d的產氣量。

研究區(qū)茅口組熱液白云巖氣藏具有“整體含氣，局部富集”的特征。大面積分布的白云巖儲層控制著熱液白云巖氣藏“整體含氣”的特征，而基底斷裂帶不同段的差異活動性和構造背景則控制著熱液白云巖氣藏“局部富集”的特征?？傮w而言，涪陵地區(qū)15號基底斷裂帶附近茅口組油氣富集程度高于16號基底斷裂帶。

4 油氣成藏模式

綜合研究區(qū)基底斷裂分布和儲層發(fā)育特征等，建立了“下生上儲、雙源供烴”型成藏模式(圖5)。整體來看，研究區(qū)15、15-1號基底斷裂帶活動性強于16號基底斷裂帶，目前其鉆遇的白云巖厚度相對較大，是油氣高產富集的有利區(qū)帶。

熱液白云巖成藏主控因素主要有3個方面：①優(yōu)質白云巖儲層的分布是油氣成藏的基礎，而白云巖儲層的分布與規(guī)模明顯受到基底斷裂和高能淺灘的控制；②烴源巖成烴演化期與基底斷裂開啟期良好的時空匹配關系是氣藏高產的關鍵；③晚期構造控制了油氣的富集，茅口組熱液白云巖表現(xiàn)為不同縫洞體獨立成藏。在晚燕山期—早喜山期，受構造運動影響氣藏調整富集，處于構造高部位的鉆井相對于構造低部位的鉆井含氣性普遍較好，如臥龍河構造高部位的W67井日產天然氣為50.2×104m3/d。

圖5 涪陵地區(qū)茅口組白云巖發(fā)育模式示意圖

涪陵地區(qū)發(fā)育15、15-1、16號3條基底斷裂，一方面控制了茅口組白云巖儲層的發(fā)育，另一方面可作為油氣高效垂向運移通道，生儲蓋組合條件優(yōu)越，可作為下一步勘探的有利區(qū)域。

5 結 論

(1) 涪陵地區(qū)基底斷裂發(fā)育，平面上識別出北西—南東向展布的15、15-1、16號3條基底斷裂?；讛嗔芽v向上具有分層特征，15、15-1號基底斷裂中、上構造層的活動性強于16號基底斷裂；同時沿斷裂走向又體現(xiàn)出分段差異性，15號基底斷裂西段活動性強于中段和東段。

(2) 基底斷裂在涪陵地區(qū)油氣勘探中具有重要意義：熱液白云巖儲層的發(fā)育和分布受基底斷裂影響；烴源巖成烴演化期和基底斷裂開啟期時空匹配性好，緊鄰基底斷裂鉆井普遍具有“混源”特征；熱液白云巖具有大面積含氣的特點，但緊鄰基底斷裂鉆井含氣性更好，測試產量更高。

(3) 建立了涪陵地區(qū)茅口組熱液白云巖“下生上儲、雙源供烴”型成藏模式，其生儲蓋組合條件優(yōu)越，是下一步勘探有利方向。