蔣 宇,鮑 典,張文濟,葉朝陽,李世臨,雍自權,李貝貝

(1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059;2.中國石化西北油田分公司，烏魯木齊 830011;3.中國石油西南油氣田分公司 重慶氣礦，重慶 400707)

川西拗陷中三疊統(tǒng)雷口坡組(T2l)油氣勘探始于20世紀60年代末。1968年中壩氣田川19井在雷口坡組第三段(簡稱“雷三段”)獲天然氣產量0.258×106m3/d，實現了川西地區(qū)雷口坡組油氣勘探開發(fā)的首次突破，至今已有50多年的歷史[1-2]。但是，后期勘探的蘇碼頭、老關廟、大興西、青林口等地區(qū)效果均不是很理想。至2014年，金馬構造的彭州1井在雷四段上亞段測試獲得天然氣產量 1.210 5×106m3/d，標志著川西地區(qū)雷口坡組油氣勘探開發(fā)的重大突破[3]。目前川西氣田已提交控制儲量達千億立方米、探明儲量數百億立方米，預計年產能可達幾十億立方米，是繼普光氣田、元壩氣田后的又一特大型高含硫氣田。

川西拗陷從川19井首次突破，到大型油氣藏突破，間隔長達數十年，反映了該區(qū)雷口坡組從源到藏的聚集過程和油氣分布規(guī)律的復雜性。其主要體現在：烴源巖層系多，品質高，如下寒武統(tǒng)筇竹寺組、下志留統(tǒng)龍馬溪組、上覆三疊系煤層氣等，主力烴源層不落實；油氣藏混源特征明顯，氣源追蹤難度大；構造變形復雜、斷層發(fā)育，天然氣成藏過程復雜，成藏機理及控制因素不明確，這都制約了川西地區(qū)雷口坡組勘探開發(fā)的進一步深入[2]。本文基于川西地區(qū)鉆井、巖心、地震等方面的成果，在梳理烴源巖、輸導體、輸導系統(tǒng)、成藏特征的基礎上，對川西拗陷4種主要的輸導體進行分析和研究，并結合川西拗陷雷口坡組的源-匯配置情況和有機地球化學特征對4種主要的輸導體組合模式系統(tǒng)進行分析，為川西地區(qū)雷口坡組成藏機理研究和勘探開發(fā)的深入提供依據。

1 概 況

川西拗陷位于上揚子臺地西部，呈北東-南西向的長軸菱形，西以都江堰-安縣斷層與龍門山沖斷帶為界，東以龍泉山—南江一線為界，南以峨眉—滎經斷層與川滇南北向構造帶為界，北至米倉山前緣[4]。構造上，川西拗陷可以分為川西北低平褶皺區(qū)、川西南低緩斷褶區(qū)和龍門山前緣擴展變形帶[5]。川西地區(qū)構造演化表現出多期次構造動力成盆、多期次的構造運動疊加、多層次結構的特點，因而川西地區(qū)雷口坡組成藏具有多期性和復雜性[6]。

四川盆地的沉積演化歷史具有明顯的階段性，表現出典型的多旋回復合疊加特征[7]。從震旦紀晚期的桐灣運動，依次經歷了興凱地裂運動、加里東運動、峨眉地裂運動、東吳運動、印支運動、燕山運動、喜馬拉雅運動等多期構造沉積活動，形成了燈影組、龍馬溪組等多期烴源巖和燈影組頂不整合面、茅口組頂不整合面和雷口坡組頂不整合面等多個不整合面[8-11]。

2 輸導體特征

在川西拗陷勘探發(fā)現中壩、孝泉-新場、石羊場-金馬-鴨子河、灌口等多個含氣構造/氣藏(圖1)。由于川西拗陷內各次級不同構造區(qū)(帶)構造變形受控因素各異、沉積構造演化歷史不同，從龍門山前緣到川中隆起其構造變形強度、構造運動時期及構造的主變形期都表現出明顯差異，導致各次級構造區(qū)(帶)的成藏要素、成藏過程和源-匯的輸導系統(tǒng)存在顯著差異。其中，雷口坡組主要的烴源層包括上覆上三疊統(tǒng)須家河組煤系/烴源層[12-14]、雷口坡組自身烴源層[15-16]、下伏二疊系及其以下烴源層[17]，為油氣成藏提供了一定的物質基礎；典型輸導體類型包括斷層及其破碎帶輸導體、雷口坡組優(yōu)質(內幕)儲層輸導體、雷口坡組風化殼輸導體以及褶皺、斷層伴生裂縫輸導體等4種，為油氣運移提供通道。

圖1 區(qū)域地質及地層分布Fig.1 Regional geological background and distribution of strata

2.1 斷層及其破碎帶輸導體

川西拗陷現今斷裂發(fā)育及分布特征主要受到印支、燕山、喜馬拉雅3期構造運動控制，形成了都江堰-安縣斷層、廣元-大邑斷層、蒲江-新津斷層、龍泉山斷層等多條近北東向主斷裂，以及一系列局部分布的不同方向和規(guī)模的逆斷層[18]。根據斷裂特征的差異，川西拗陷可以分為龍門山前緣擴展變形帶、川西北低平褶皺區(qū)和川西南低緩斷褶區(qū)(圖1)，各區(qū)內斷層發(fā)育程度及分布特征存在明顯差異[5,19]。

龍門山前緣擴展變形帶分布明顯受到龍門山構造擴展的控制，位于都江堰-安縣斷層和廣元-大邑斷層之間，呈北東-南西向展布(圖2)。都江堰-安縣斷層、廣元-大邑斷層以及龍門山前緣擴展變形帶內的多條斷層均為上陡下緩的西傾犁式基底斷層，溝通了下寒武統(tǒng)筇竹寺組、上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組、二疊系龍?zhí)督M等多套烴源層。龍門山前緣擴展變形帶發(fā)育大量同斜褶曲和次級斷層，斷層之間相互溝通，可以形成較好的油氣運移網絡，也容易破壞沿途圈閉的保存條件，不利于油氣的保存。

圖2 川西拗陷前陸沖斷帶構造剖面圖Fig.2 Structural profile of the foreland thrust belt in the western Sichuan Depression

川西北低平褶皺區(qū)和川西南低緩斷褶區(qū)以德陽-合興場一帶為界，均屬于川西前陸盆地。區(qū)內以潛伏斷層為主，斷層的發(fā)育主要受到龍門山推覆作用的控制，均為逆斷層。川西北低平褶皺區(qū)斷裂發(fā)育程度較低，川西南低緩斷褶區(qū)斷層發(fā)育程度較高，主要為褶皺同軸斷層。從龍門山前緣擴展變形帶至龍泉山斷裂帶，斷層傾向從北西向為主逐漸轉換為以南東向為主?？v向上斷層發(fā)育主要受到寒武系膏鹽層和三疊系膏鹽巖-煤層兩個滑脫層的制約，形成上下兩套斷裂系統(tǒng)。三疊系以淺斷層發(fā)育程度相對較低，斷層底部消失于膏鹽巖-煤層；三疊系以深的斷層發(fā)育程度相對較高，斷層底部消失于古生代底部。

川西拗陷斷層與氣藏分布之間有明顯的耦合關系：大規(guī)模斷層有利于油氣的充注，且大量的斷層伴生裂縫有利于優(yōu)質儲層形成，獲得高產油氣井；但是大規(guī)模斷層往往可能同時伴隨著較低的封堵性，保存條件相對較差。小規(guī)模斷層往往具備較好的充注條件，同時具有較好的保存條件；但是斷層伴生裂縫發(fā)育程度低，斷層控制區(qū)域較小，不利于形成高產氣藏[20]。鄭榮才等[21]對不同期次構造裂縫中包裹體熱流體的研究發(fā)現，烴類運移表現出繼承性發(fā)展演化特征，也表明斷層是油氣多期運移的重要通道。

2.2 優(yōu)質(內幕)儲層輸導體

在孔隙性和滲透性較好的地層中，天然氣的流動主要受到浮力的控制；而在孔隙性和滲透性較差的地層中，則可以在擴散作用下聚集或者散失。也就是說，天然氣的成藏和散失往往是一個動態(tài)的過程，只要具備一定的孔隙性和滲透性，巖層就可以作為天然氣運移和聚集的通道，即優(yōu)質(內幕)儲層輸導體。川西地區(qū)雷口坡組中存在微生物巖型儲層、古巖溶型儲層、顆粒白云巖型儲層以及熱液白云巖型儲層4種類型，其中微生物巖型儲層、古巖溶型儲層具有較好的孔滲條件，主要發(fā)育于雷三段和雷四段。

a.微生物巖儲層：主要分布在川西拗陷中南段的雷三段和雷四段，儲集巖類型以凝塊疊層石和疊層凝塊石為主，在彭州1井、羊深1井、鴨深1井中凝塊疊層石和疊層凝塊石的厚度均超過10 m。凝塊疊層白云巖發(fā)育大量窗格孔、泡沫綿層結構孔/溶孔、凝塊/團塊粒內/粒間溶孔、針狀溶孔、微裂縫等孔隙，面孔率主要為5%～10%，最高可達15%左右，孔隙性最好(圖3-A、B)；疊層凝塊白云巖發(fā)育少量針狀溶孔、泡沫綿層溶孔、微裂縫等，在羊深1井、彭州1井的面孔率主要為4%～10%(圖3-C)，在鴨深1井面孔率低于1%，面孔率和孔隙性相對較差。

b.古巖溶型儲層：主要位于雷四段晶粒白云巖和巖溶角礫巖中，以風化殼巖溶作用產生的次生溶蝕孔隙(圖3-D、E)為主，為風化殼巖溶型儲層的有效儲集空間。本文各井雷口坡組巖心及薄片上均可見到溶蝕作用和溶蝕孔，溶蝕作用發(fā)育程度各異，且呈現出多期次特征，中46井的巖心顯示該類溶蝕作用帶可深至不整合面以下150 m左右。此類儲層的形成主要與中三疊世末印支運動早幕地層抬升所處的古地理位置和經歷的古風化殼巖溶作用有關，巖溶斜坡帶古風化殼的巖溶孔隙最為發(fā)育。

c.顆粒白云巖儲層：從雷一段到雷四段均有分布，以(殘余)砂屑白云巖、團塊砂屑白云巖或砂屑團塊白云巖等為主要儲集巖，儲集空間以粒間和粒內的次生溶蝕孔隙(圖3-F、G)為主，另外有少量原生粒間孔、白云石化晶間孔，儲層物性良好。中46井、青林1井雷三段和新深1井雷四段產氣層均為此類型儲層的典型實例。

圖3 川西拗陷雷口坡組儲層孔縫特征Fig.3 Characteristics of pores and fractures from the Leikoupo Formation reservoir in the western Sichuan Depression(A)凝塊疊層白云石,面孔率8%,雷四段,鴨深1井,深度 5 793.95 m;(B)凝塊疊層白云石,凝塊間膠結物為亮晶白云石,面孔率10%,雷四段,羊深1井,深度 6 219.66 m;(C)疊層凝塊白云石,面孔率9%,雷四段,彭州1井,深度 5 821.7 m;(D)膏質白云巖,熱液溶蝕孔洞發(fā)育,雷一段,龍深1井,深度 6 736.6 m;(E)凝塊疊層石,顆粒間溶孔發(fā)育白云石、方解石兩期膠結,雷四段,羊深1井,深度 6 217.69 m;(F)細-粉晶藻砂屑白云巖,溶孔發(fā)育,雷三段,青林1井,深度 3 689.87 m;(G)凝塊砂屑云灰?guī)r,壓溶縫發(fā)育,雷四段,羊深1井,深度 6 219.03 m;(H)亮晶-微晶殘余砂屑含膏白云巖,馬鞍狀白云石+硬石膏,雷二段,龍深1井,深度 6 505.39 m;(I)礫屑狀藻白云巖,馬鞍狀白云石+自生石英,雷三段,中46井,深度 3 057.8 m;(J)含粉屑泥晶白云質灰?guī)r,網狀裂縫,雷四段,彭州1井,深度5 765.9 m;(K)凝塊團塊灰質白云巖,溶縫發(fā)育,雷四段,羊深1井,深度 6 208.12 m;(L)構造破裂縫,泥質充填,雷四段,新深1井,深度 5 527.4 m

d.熱液白云巖型儲層：深部熱液可以沿深大斷裂向上運移，對沿途雷口坡組碳酸鹽巖進行改造，為油氣運移提供良好的輸導空間[22]。

對潼深1井、羊深1井、鴨深1井、彭州1井雷四段213個巖心樣品的物性測試結果顯示，孔隙度<2%的樣品占60.4%，滲透率<0.001×10-3μm2的樣品占22.2%，滲透率>0.1×10-3μm2的樣品僅占36.5%(圖4)。雷四段儲層雖然整體上為低孔低滲特征，但是頂部風化殼儲層具有較好的孔滲特征，可以作為油氣運聚的有效通道。

圖4 川西拗陷雷口坡組儲層孔滲性分布圖Fig.4 Histogram of reservoir physical property of Leikoupo Formation in western Sichuan Depression

2.3 風化殼輸導體

由于長期經受暴露剝蝕或者地表水的淋濾作用，風化殼的溶蝕孔洞通常較為發(fā)育。尤其是在一些構造變形較強的部位，溶蝕孔洞沿著構造作用形成的天然裂縫發(fā)育，形成裂縫-溶洞型儲層，可以為油氣橫向運移提供良好的通道。受到中三疊世末印支運動早幕的地層抬升活動的影響，四川盆地的雷口坡組發(fā)育區(qū)域性不整合面。川西拗陷南北兩側抬升幅度較高，屬于巖溶高地，雷口坡組頂部巖溶作用相對較強；中部屬于巖溶斜坡，雷口坡組頂部巖溶作用相對較弱[23]。

通過對中46、青林1、龍崗161等鉆井巖心分析，受到中三疊世因地層抬升遭受風化剝蝕和淡水淋濾等作用的改造，雷口坡組溶蝕孔隙發(fā)育，主要有溶孔、溶縫、擴大溶蝕孔、膏溶孔等孔隙類型(圖3-D、G)。充填及交代作用相對較弱，充填物以滲流砂、去膏化玉髓、粉-細晶方解石為主(圖3-E、I)。溶蝕作用的繼承性好，在碳酸鹽巖和硬石膏巖中，均可見豐富的溶蝕現象。中46井雷三段頂部風化殼巖溶作用極為發(fā)育，溶蝕作用帶可深至風化殼以下150 m左右。

2.4 褶皺、斷層伴生裂縫輸導體

在構造活動中，伴隨著褶皺和斷層的形成，會產生大量伴生裂縫和派生裂縫。自燕山運動早幕晚期開始，川西拗陷雷口坡組褶皺及層內斷層開始形成，同時發(fā)育大量的褶皺、斷層伴生裂縫[21]。這些裂縫對雷口坡組內部儲層的溝通和巖溶改造作用的發(fā)育具有重要意義。

在彭州1、潼深1、都深1、青林1、龍崗177、彭州103、鴨深1、羊深1、新深1、孝深1等鉆井的巖心中均可見構造破裂作用形成的孔縫(圖3-K、L)。構造裂縫在雷口坡組第一段至第四段均有發(fā)育，其中以第四段最為發(fā)育，但發(fā)育程度相對較低，僅局部發(fā)育，且大部分構造裂縫被泥質、方解石、白云石等物質充填，裂縫的有效性相對較低。

3 典型輸導體系組合模式

油氣從烴源巖經過輸導體運移至圈閉的空間組合稱為油氣的輸導系統(tǒng)。川西地區(qū)雷口坡組下伏二疊系及以下烴源層、雷三段烴源層及上覆上三疊統(tǒng)烴源層都具有較好的生烴潛力；燈影組頂、加里東期、茅口組頂、雷口坡組頂等多個不整合面構成了主要的橫向輸導系統(tǒng)；不同期次和規(guī)模的斷層連通烴源層，是主要的縱向輸導體；優(yōu)質(內幕)儲層和褶皺、斷層伴生裂縫為油氣層內運移提供重要通道。川西雷口坡組已發(fā)現了多個氣藏(含氣構造)(圖1)，區(qū)域位置不同的氣藏(含氣構造)的構造樣式、變形強度、變形期次存在一定差異，導致其成藏要素和自源至匯的運移路徑輸導系統(tǒng)也各有差異，最終各氣藏(含氣構造)氣體組分、地球化學參數不同。川科1井、新深1井雷口坡組天然氣成熟度與自身烴源巖有機質成熟度相當；彭州1井、鴨深1井、羊深1井天然氣成熟度則介于自身及其下伏二疊系烴源巖有機質成熟度之間。從成熟度的角度，反映了新場地區(qū)雷口坡組天然氣可能主要來自于雷口坡組，彭州1井、羊深1井、鴨深1井代表的金馬-鴨子河構造的天然氣則可能屬于二疊系與雷口坡組的混源氣(表1)。

3.1 斷層及破碎帶-優(yōu)質(內幕)儲層外源的源-匯輸導系統(tǒng)

川西前陸盆地隱伏構造帶的構造活動較為強烈，斷層發(fā)育，深達基底，溝通了雷口坡組之下烴源層。下部烴源層或者古油藏的天然氣可以沿斷層及破碎帶向上運移，經過雷口坡組優(yōu)質(內幕)儲層進入雷口坡組圈閉，最終成藏。該類輸導系統(tǒng)在川西拗陷分布最為廣泛，以隱伏構造帶中壩氣藏(雷三段)和彭州1井氣藏(雷四段)為代表(圖1，圖5-A、B,表1)。

從構造來看，川32井潛伏背斜構造翼部發(fā)育的彰明斷層向下斷達寒武系筇竹寺組乃至更深的地層(圖1、圖5-A、表1)，彭州1井潛伏背斜翼部也發(fā)育彭縣深大斷層(圖1、圖5-B、表1)，斷達下部多套烴源巖層，為天然氣從下伏地層向上跨層運聚創(chuàng)造了必要條件。李貝貝[6]通過對比中壩氣藏雷四段、雷三段、須家河組以及金馬-鴨子河構造雷四段的天然氣地球化學特征，認為中壩氣藏雷口坡組氣源由二疊系及以下烴源層和雷三段烴源層共同提供；劉樹根等[2]分析認為中壩氣田雷口坡組天然氣主要來源于二疊系碳酸鹽巖和泥質烴源巖生成的油裂解氣。結合區(qū)域沉積構造演化歷史來看，印支運動Ⅱ幕(須四段沉積前)彰明斷層、彭州斷層已經形成[4]，二疊系烴源巖進入成油期，生成的油可以經斷層向上運移至雷口坡組優(yōu)質(內幕)儲層段，側向進入優(yōu)質儲層，在儲層內運移；其后，印支運動Ⅲ幕-燕山運動Ⅰ幕(J1沉積前)二疊系烴源巖到達油裂解階段，生成大量裂解氣,氣態(tài)烴的迅速增加，壓力加大,在高壓的影響下，天然氣通過斷層快速向上運移至優(yōu)質儲層段側向運移，此過程一直持續(xù)至燕山運動Ⅱ、Ⅲ幕油完全裂解成氣。

表1 川西地區(qū)雷四段氣藏天然氣地球化學參數Table 1 Geochemical parameters of natural gas from Leikoupo Formation gas reservoirs in western Sichuan

圖5 川西拗陷雷口坡組典型輸導體系組合模式Fig.5 Typical transport system combination model of Leikoupo Formation in western Sichuan Depression

3.2 斷層及破碎帶-褶皺、斷層伴生裂縫層樓式外源的源-匯輸導系統(tǒng)

川西前陸盆地斜坡龍泉構造帶斷層普遍表現為“垂向分層”(圖2)，上部主要以滑脫褶皺層內小斷層為特征；下部主要為高角度壓扭性斷層，部分斷層向上切入雷口坡組。這些高角度壓扭性斷層的形成演化歷經燕山運動、喜馬拉雅運動，斷層形成初期(燕山運動Ⅱ幕)二疊系及下伏烴源巖處于過成熟階段，下伏烴源巖生成的天然氣(或油裂解氣)沿切入雷口坡組的斷層及破碎帶向上運移進入雷口坡組內，再經雷口坡組內褶皺、斷層伴生的裂縫進入雷口坡組圈閉成藏，形成層樓式外源的源-匯輸導系統(tǒng)(圖2、圖5-C、表1)。

3.3 褶皺、斷層伴生裂縫-優(yōu)質(內幕)儲層層內源的源-匯輸導系統(tǒng)

雷口坡組褶皺及層內斷層從燕山運動Ⅰ幕晚期開始形成，使得雷三段自生的油氣可以沿褶皺、斷層伴生裂縫向上運移至雷四段優(yōu)質(內幕)儲層，并在優(yōu)質(內幕)儲層中運移聚集成藏(圖5-D、表1)，其輸導系統(tǒng)就是近源(或者層內)褶皺、斷層伴生裂縫-優(yōu)質(內幕)儲層輸導系統(tǒng)。

新場地區(qū)雷口坡組氣藏一般位于斜坡帶附近，且居于構造變形相對較強和源儲組合較好的地區(qū)，斜坡帶內源伴生裂縫可以作為油氣運移的通道。天然氣來源分析顯示，在新場地區(qū)雷口坡組天然氣多源組成中，自生天然氣是雷口坡組天然氣的主要氣源，其運移聚集表現為近源性[24-25]?？梢姡逼聨Э刂频膬仍窗樯p-優(yōu)質儲層輸導系統(tǒng)是雷口坡組有效的輸導組合。

3.4 斷層及破碎帶-雷口坡組風化殼長距外源的源-匯輸導系統(tǒng)

雷口坡組頂面風化殼在橫向上連續(xù)分布，且該風化殼具有較好輸導能力。印支運動Ⅱ幕(須四段沉積前)龍門山前帶的灌口斷層、彭縣斷層等深大斷裂開始形成，并在后期構造活動中切割層位多，溝通了多套烴源巖及雷口坡組風化殼，使得雷口坡組風化殼與溝通氣源的斷層相互組合，可以形成有效的輸導體系。斷層及破碎帶-雷口坡組風化殼輸導系統(tǒng)幾乎可以覆蓋整個川西地區(qū)，其氣源可以是下伏的多套海相烴源巖，也可以是上覆須家河組烴源巖，經由此類輸導系統(tǒng)運移聚集形成雷口坡組混源氣藏(圖2、圖5-E、表1)。

該類輸導系統(tǒng)有利于上覆外源風化殼-優(yōu)儲源-匯油氣聚集區(qū)的形成，此類油氣成藏一般靠近風化殼及其之下溶蝕作用發(fā)育、有不整合面相互溝通的區(qū)域，溶蝕作用可以形成良好的儲層，且風化殼頂部發(fā)育的巖層一般具有強的封蓋能力。

4 結 論

a.川西拗陷雷口坡組主要輸導體有斷層及其破碎帶輸導體、優(yōu)質(內幕)儲層輸導體、風化殼輸導體和褶皺、斷層伴生裂縫輸導體等4種。深大斷層及其破碎帶輸導體、風化殼輸導體可以為油氣長距離運移提供重要通道；優(yōu)質(內幕)儲層輸導體、褶皺和斷層伴生裂縫輸導體對油氣局部運移和聚集具有重要意義。

b.多個不同類型輸導體相互組合形成復雜輸導系統(tǒng)，形成了川西拗陷油氣從源至匯的4種主要組合形式。斷層及破碎帶-優(yōu)質(內幕)儲層外源的源-匯輸導系統(tǒng)溝通多個烴源層，是最常見的輸導系統(tǒng)組合類型；斷層及破碎帶-褶皺、斷層伴生裂縫層樓式外源的源-匯輸導系統(tǒng)主要受控于斷裂發(fā)育情況，是龍泉山構造帶氣藏的主要輸導系統(tǒng)類型。褶皺、斷層伴生裂縫-優(yōu)質(內幕)儲層層內源的源-匯輸導系統(tǒng)主要由斷層、褶皺和儲層輸導體組成，對雷口坡組內源氣的運移和成藏有重要意義。斷層及破碎帶-雷口坡組風化殼長距外源的源-匯輸導系統(tǒng)是川西地區(qū)天然氣長距離運輸、混源氣廣泛發(fā)育的重要基礎。