川中資陽地區須家河組含油氣系統及勘探前景分析*

曹 烈 王 信 黎 青

(中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院)

0 引言

研究區地理位置處于資陽丹山、樂至石湍及安岳縣交界部位，位于川中腹地丘陵地區，海拔400m～500m，區塊面積451.612km2(圖1)。構造上屬于川中古隆起東北斜坡帶[1]，構造平緩，西南部是威遠隆起，東北部是川中古隆起，西北為龍泉山背斜。研究區內地表出露晚侏羅遂寧組、蓬萊鎮組，以下地層層序正常，從中侏羅統—上三疊統各層系發育齊全，厚度為3000m左右。

圖1 研究區區域構造位置圖

川中地區須家河組是四川盆地油氣的有利區帶，近年來中國石油在安岳、合川、潼南等地區須家河組取得重要勘探進展[2]，安岳區塊自2009年接踵鉆獲威東12井、岳101井、岳105井等氣井，2010年完鉆10口井，累計測試獲日產氣122.84×104m3。其中岳101-X12井測試獲日產天然氣近100×104m3，展現出安岳區塊巨大的勘探開發遠景。

研究區緊鄰安岳地區，油氣成藏地質條件類似，具有良好的油氣潛力，但目前勘探程度較低。本文結合盆地模擬技術定量化研究了資陽—安岳上三疊統含油氣系統演化過程，指出了勘探方向。

1 資陽地區須家河組油氣成藏地質條件

1.1 烴源條件

研究區上三疊統烴源巖類型有暗色泥巖、煤層和碳質泥巖。須一段烴源巖的厚度在工區為6.5m～25m，向南增厚，向東安岳方向減薄至消失。暗色泥巖在須五段烴源巖最發育，厚度在72m～145 m，工區北部厚度比南部厚度小，在川7井向南厚度迅速變大；須三段其次，厚度介于38m～77 m，在魯家厚度最大，向四周逐漸減薄。須二段夾煤層和碳質泥巖的厚度分別為5m～18 m、20m～30 m，是須二上亞段氣藏的直接供源。總體上看，研究區須家河組烴源巖分布厚度大，一般在183m～285m，具備較好的生烴基礎。

通過對研究區及鄰區120個烴源巖巖心樣品的有機碳含量分析結果統計[3]，區域暗色泥巖有機碳含量為2.4%～8.26% 間，其中須一段高達8.26%，須二段烴源巖為6.85%。鏡質體反射率為1.0%～1.4%，處于成熟—高熟早期的凝析油氣生成階段。

干酪根鏡檢、碳同位素分析結果表明，須二段、須三段、須五段烴源巖有機質類型以Ⅲ型為主，須一段烴源巖有機質類型以Ⅱ型為主。

1.2 儲層條件

區內須家河組儲集砂體的沉積成因類型主要包括：三角洲平原的分流河道砂體、三角洲前緣的水下分流河道砂體、河口砂壩砂體、淺湖中的淺湖砂壩砂體以及它們之間的組合類型。儲集砂體巖石類型主要為長石巖屑砂巖、巖屑砂巖和巖屑石英砂巖[3-8]，碎屑組分含量為：石英(68%～79%)、長石(7%～23%)和巖屑(7%～22%)。儲層總體呈低孔特低孔、低滲特低滲特征。由老到新孔隙度逐漸變差，滲透率以須四段最好，須二、須六段次之。須二段儲層平均孔隙度7%～9%，須四段儲層平均孔隙度6%～8%，須六段儲層平均孔隙度4%～6% 。滲透率須四段較好，平均0.364mD，其次為須二段,平均0.222mD ，最小為須六段,平均0.106mD。砂巖儲集空間以原生殘余粒間孔和次生孔隙為主，成巖作用主要見有破壞性壓實和膠結作用、建設性溶蝕和破裂作用類型。

此外，研究區須二段、須四段、須六段巖性基本上為砂巖體，砂巖體又作為油氣的運移優勢通道。資陽地區構造平緩，不發育深大斷裂，斷層不是主要的運移通道。

1.3 蓋層條件

蓋層是位于儲層頂部或側向上，能夠阻止進入儲層中的油氣滲漏和擴散的層狀巖層，良好的蓋層是油氣保存的必要條件。區域蓋層非常發育，包括須三段、須五段、自流井組等。須三段、須五段泥頁巖既是烴原巖、又可作為區域上的蓋層，同上覆侏羅系泥巖蓋層一起，對須二、須四、須六段砂巖儲層中的油氣起頂層封蓋作用。側向封蓋則以沉積微相相變為主。

1.4 含油氣系統劃分

含油氣系統[9]劃分初步原則：①氣源，同一個系統應具有基本相同的氣源；②儲層，特別是相對好的儲層是否發育；③對于非跨越組合(同層、上生下儲或下生上儲成藏組合型)，空間上具備基本的生儲蓋組合地區，如果僅具備儲蓋組合，則應分布在主要烴源區附近；④對于跨越組合，則進一步考慮大型斷裂(或“烴源斷裂”)是否存在，有“烴源斷裂”存在的地區是可能的含油氣系統分布區。

據此地區劃分了三個含油氣系統：須一段—須二段—須三段、須三段—須四段—須五段、須五段—須六段—自流井組。

2 須家河組含油氣系統特征

2.1 構造演化特征

川7井等四口典型井模擬顯示在中侏羅世末期和早白堊世末期為二次快速沉降期，第三紀末，受喜山期構造運動的影響，發生較大規模的構造抬升運動，依次剝蝕整個白堊系、蓬萊鎮組地層，部分剝蝕遂寧組地層。平面上，資陽-安岳地區須家河組含(油)氣系統構造形態經歷了兩期演化。

(1)印支晚幕(須家河組沉積末)至燕山早幕(J1末)

須二段：印支晚幕末出現4個古構造(圖2)，在勘嘉—同心—長生一帶、石湍—和興一帶、黃角—城北—通2井一帶、建華—鎮子一帶出現構造圈閉。燕山早幕末，建華—威東2井一帶構造埋深變大、幅度變小。

圖2 印支晚幕(須家河組沉積末)須二段構造圖

須四段：印支晚幕也出現4個古構造，在塘池—農家一帶、和興一帶、城北一帶、建華—威東2井一帶出現構造圈閉，構造位置基本上與須二段構造相近。燕山早幕，石湍—和興一帶構造埋深變大、幅度變小。

須六段構造面貌明顯為西高東低：建華—威東2井一帶為凹陷深部，城北一帶出現構造圈閉。

(3)燕山中幕末期(沙溪廟組沉積末)至今

須二段構造面貌燕山中幕末期發生較大變動，整體表現為西南部高、東部深的斜坡，斜坡幅度約700m。西南角的長生向東北方向經東峰場—石湍，再往東至黃角一帶出現一鼻狀構造(圖3)。

圖3 燕山中幕末須二段構造圖

須四段構造面貌也發生較大變動，與須二段構造形態類似，斜坡幅度約550m。石湍一帶出現低幅構造。

須六段構造面貌依然為西高東低，表現為一斜坡，斜坡幅度約700m，勘嘉—同心—長生一帶為最高部，城北一帶的構造圈閉消失，變為凹陷深部。

可見，研究區須家河組構造形態變遷分兩個階段，第一個階段為須家河組沉積末持續到燕山早幕末，表現為隆坳相間的構造形態；第二個階段為燕山中幕(J2末)至今，表現為整體西南部高、向東北方向傾斜的斜坡，期間出現低幅的構造圈閉。資陽地區基本處于斜坡的高部位，安岳地區處于構造低部位，但有低幅的古構造圈閉出現。

2.2 成熟度演化特征

主力烴源巖為須一段、須二段、須三段及須五段烴源巖，整體表現為蓬萊鎮期末進入生油窗，Ro約為0.6%～0.7%；K1沉積末進入生油高峰期，Ro約為0.8%～0.9%；K2沉積末進入高成熟階段，Ro約為1%～1.1%。

2.3 生排烴特征

川7井等典型井模擬顯示在晚侏羅世末出現一個快速生烴期，但此時累積生烴量小，在早白堊世至第三紀末達到生烴高峰期，排烴過程與生烴趨勢基本同步。烴源巖層方面，須五段生烴強度最大(表1)，平均達28.59×108m3/km2，須一段、須三段次之，須二段最少。烴源巖為油氣成藏提供了充實的物質基礎。須家河組烴源巖的排烴強度趨勢與生烴強度類似，排烴強度為生烴強度的80%～91%，排烴高峰期與生烴高峰期基本同步。

表1 資陽地區須家河組儲層生排烴統計表

2.4 儲層演化特征

儲層的演化與盆地的構造、沉積演化造成的壓實作用、膠結作用、溶蝕作用密切相關。資陽—安岳地區儲層孔隙度主要受壓實作用影響。

(1)壓實作用

須二段儲層到沙溪廟組沉積末期(157Ma)，受到沉積壓實作用的影響，儲層孔隙度普遍在15%～20%之間。其中，三角洲疊置主河道為20%。早白堊世，儲層壓實程度加劇，儲層孔隙度普遍減少3%-5%，在12%～15%之間，三角洲疊置主河道為15%。第三紀末，須二儲層在全區范圍內儲集性能進一步降低，儲層孔隙度降至10%～12%左右，三角洲疊置主河道為14%。研究區西南角的勘嘉—同心—長生一帶孔隙度一直保持最大。此后喜山期隆升剝蝕，壓實作用停止至現今。

須四段儲層在遂寧組沉積末(146Ma)，壓實作用造成儲層孔隙度普遍在14%～20%之間。早白堊世，儲層孔隙度普遍在11%～15%之間。第三紀末，儲層孔隙度降至11%～13%左右。研究區西南角的勘嘉—同心—長生一帶孔隙度一直保持最大。此后喜山期隆升剝蝕，壓實作用停止。

須六段儲層在蓬萊鎮組沉積末(135Ma)，壓實作用造成儲層孔隙度普遍在15%～20%之間。早白堊世，儲層孔隙度普遍在13%～17%之間。第三紀末，儲層孔隙度降至12%～15%左右。研究區西南角的勘嘉—同心—長生一帶孔隙度一直保持最大。此后喜山期隆升剝蝕，壓實作用停止。

(2)成巖作用

根據曾小英、徐國盛等[10、11]劃分的資陽東峰場須家河組砂巖成巖階段及成巖序列，采用盆模計算的古地溫結果及沉積相，計算了成巖作用[12]造成的孔隙度損失量，計算結果表明在晚白堊世末—第三紀，膠結作用造成的孔隙度損失量最大，研究區須家河組儲層在晚白堊世—第三紀進入致密化階段。其中須二段儲層砂巖同時受到最強的膠結作用和溶蝕作用，損失量在3.3%～5.7%，三角洲疊置主河道孔隙度損失量最少，為3.3%。須四段儲層砂巖受到較強的膠結作用和溶蝕作用，損失量在4.5%～6.9%，研究區西南角的勘嘉—同心—長生一帶孔隙度損失量最少，為4.5%。須六段儲層砂巖主要受到膠結作用，損失量在5.5%～7.9%，研究區西南角的勘嘉—同心—長生一帶孔隙度損失量最少，為5.5%。總體上，須六段、須四段儲層成巖作用強于須二段。

2.5 蓋層演化特征

蓋層是油氣成藏的一個關鍵因素，當某地區烴源豐富、儲層發育時，若無適宜的對天然氣運移和散失有封堵能力的蓋層發育，則難以形成油氣藏。據泥巖演化特征研究(周文，1994)[13]，滲透率低于10-2mD，孔隙度一般小于20%～25%，因此本次研究中以20%作為泥頁巖蓋層的具封堵能力的孔隙上限。

研究表明：須三段泥質巖層在沙溪廟組沉積期間、須五段泥質巖層在沙溪廟組沉積末、下侏羅統泥質巖在蓬萊鎮組沉積末孔隙度低于20%，已具備封蓋能力，促使儲層中的油氣流體橫向運移。

2.6 油氣運聚成藏特征

從油氣的生成、聚集到破壞散失這一自然的全過程來看，運移是貫穿全過程的紐帶。油氣的聚集性運移主要發生在與生油氣高峰相匹配的地質歷史過程中，因此需要結合本區生烴、排烴和構造形變等事件圖(圖4)來分析研究油氣運移。

在晚侏羅世末期，須一段組源巖已進入成油高峰期，至晚白堊世—第三紀末，須二段、須三段、須五段烴源巖進入了生氣高峰期，油氣運移稍微滯后。儲層頂部的蓋層在蓬萊鎮組沉積末完全具有較強封蓋能力，從白堊紀持續第三紀末在儲層優勢通道動態運移。

須家河組儲層致密化進程可知：儲層孔隙度經歷了儲層沉積以來到第三紀末的壓實作用，使得孔隙度大幅降低；沙溪廟組沉積期間，地溫升高到65℃，儲層遭受膠結作用使孔隙度減少2%～12%，晚白堊世末孔隙度進入致密化；蓬萊鎮期末，地溫升高到85℃，部分儲層受溶蝕作用改造，孔隙度可增加3%，形成良好的儲集體。在這一時期，須家河組砂體還保留著較好的孔滲性，成為油氣規模運移的良好輸導層，在沉積微相配置好的位置聚集成巖性氣藏。

圈閉經歷了兩個階段：①晚三疊世末形成構造圈閉，由于此時烴源巖尚未大量生烴，此時的構造圈閉無油氣可捕獲，因此是空圈閉或者無效圈閉；②白堊紀—第三紀期間，斜坡帶上的良好儲集體聚集油氣形成巖性圈閉。

油氣保存時間從白堊紀至今，成藏關鍵時期是晚白堊世到第三紀末，此時有利沉積微相原生孔隙度高或者溶蝕作用改造而形成良好儲層，有利的勘探目標是成藏關鍵時期(儲層未致密化)生氣中心附近的巖性圈閉。

圖4 資陽-安岳地區須家河組含油氣系統事件圖

3 資陽地區須家河組含油氣系統勘探方向

從資陽須家河組含油氣系統特征來看，資陽地區須家河組具有烴源基礎好、儲層砂巖發育、蓋層封蓋性強、生儲蓋匹配好等有利因素，顯示具有良好的勘探前景。但也存在不利因素：研究區在燕山中期后構造演化為斜坡，沒有明顯的構造圈閉，油氣沿斜坡儲層通道持續向高部位側向運移，不利于油氣聚集，只有在沉積微相造成的非均質相變位置形成側向封蓋、聚集成藏[14，15]。可見沉積微相是須家河組油氣成藏的主控因素，資陽地區開展高分辯率的沉積微相研究有助于油氣藏的預測。

4 結論

(1)研究區須家河組構造形態變遷分兩個階段，第一個階段為須家河組沉積末持續到燕山早幕末，表現為隆坳相間的構造形態；第二個階段為燕山中幕(J2末)至今，表現為整體西南部高、向東北方向傾斜的斜坡，期間出現低幅的構造圈閉。資陽地區基本處于斜坡的高部位，安岳地區處于構造低部位，但有低幅的古構造圈閉出現。

(2)研究區須一段烴源巖在晚侏羅世末達到生烴高峰期，須二段、須三段、須五段烴源巖在早白堊世至第三紀末達到生烴高峰。烴源巖的排烴過程與生烴趨勢基本同步。須家河組烴源巖層為儲層成藏提供了豐富的油氣資源基礎。

(3)研究區在燕山中幕(J2末)至今，蓋層的強封蓋性能促使油氣沿儲層砂體疏導層持續向本區西南角高部位運移，在沉積微相造成的非均質相變位置形成側向封蓋、聚集成藏。

(4)資陽地區具有良好的勘探前景，沉積微相是須家河組油氣成藏的主控因素，開展高分辯率的沉積微相研究有助于油氣藏的預測。

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