四川盆地下組合水文地質條件與天然氣保存

孫 瑋，王晨霞，羅冬梅，秦成明，李智武

(1.成都理工大學，四川 成都 610059;2.《天然氣工業》雜志社，四川 成都 610051;3.中油西南油氣田分公司，四川 成都 610051)

引 言

四川盆地下組合指震旦系燈影組和下古生界地層，目前勘探程度很低，而且已有的勘探工作也分布不均衡。如僅在加里東古隆起一帶和周緣造山帶進行過震旦系燈影組的鉆井，盆地內除威遠、資陽、高石梯和磨溪構造外鉆井數量很少。盆地內寒武系、奧陶系也僅在大池干井、座洞崖、貓兒塘、王家場、陽高寺、東山、油罐頂、廣安、合川、漢王場等十幾個構造進行過鉆探。因此，需要從更多的方面來分析地區的油氣成藏的問題，通過天然氣的保存條件來推斷就是方法之一。地層水資料用來確定與油田的關系由來已久[1-4]，與保存條件的關系也在一些研究中應用過[5-8]。在前人研究的基礎上，通過四川盆地下組合水文地質資料，分析和探討四川盆地下組合水文地質特征，并進一步探討四川盆地下組合保存條件，對未來下組合勘探有重要的意義。

1 四川盆地下組合水動力特征

四川盆地下組合水動力特征因華鎣山斷層以東地區缺少鉆至震旦系的鉆井資料而研究較少，主要集中于斷層以西地區。一般以燈影組作為主要研究對象。華鎣山斷裂帶以西燈影組水動力場可以分為3個高水位區和2個低水位區。3個高水位區為盆地西南緣、川北廣旺地區和川中高石梯、安平店、龍女寺地區;2個低水位地區為威遠—資陽一帶和雅安以北、大邑以南的川西地區南部(圖1)。

盆地西南緣高水位區位于雅安—樂山—壽保場—大塔場構造以西靠近露頭的地帶，燈影組流體壓力折算水位在800 m以上，天堂宮、周公山、大窩頂構造折算水位高于1 100 m。結合該地帶水化學特征，認為高水位區內大氣降水補給導致沖刷作用強，近現代溶蝕及地下水循環作用活躍(常表現為鉆井過程中出現無法建立循環的惡性漏失)。

川北廣旺高水位區位于四川盆地北部廣元、旺蒼地區靠近露頭的邊緣地帶，構造推覆作用強[9]，折算水位600 m以上，曾家河一帶超過1 300 m，折算水位高且水力坡度大，亦應屬于大氣降水補給成因的水動力場。

川中地區也是一個高水位區，其折算水位在900 m以上，安平1井燈影組折算水位高達1 246 m;女基井燈影組折算水位為1 238 m;在與威遠、資陽之間的過渡帶，折算水位大致為700～900 m，水位梯度相對較大。

川西南低水位區主要指遠離露頭、龍泉山以東盆地內的威遠、資陽一帶，燈影組折算水位低于700 m，一般在600 m左右。表明此區地層水滲濾作用極為滯緩。

川西地區南部低水位區主要指龍門山推覆帶下盤，雅安以北、大邑以南、龍泉山以西的區域，其折算水位低于900 m，水位梯度較小。該區尚未鉆探震旦系燈影組。

華鎣山—青山嶺斷裂帶燈影組埋于地腹，該帶上的構造均未鉆探燈影組，其上覆二、三疊系水動力場，在此斷裂帶是一個泄壓帶，推測賈村溪、青山嶺、西山、瀝鼻峽一帶應是水位不高于700 m的低勢帶。

圖1 四川盆地下組合地層水折算水位等值線

2 四川盆地下組合儲層水化學特征

2.1 無機組分

(1)地層水的主要組分特征。四川盆地震旦系地層水中主要化學組分的含量變化極大，水中的陽離子 Na++K+的含量為100～28 000 mg/L，Ca2+含量為55～2 100 mg/L，Mg2+含量為6～470 mg/L;水中陰離子Cl-含量為100～47 000 mg/L，SO42-含量為0～300 mg/L，HCO3-含量為212～1 458 mg/L。威遠、資陽地區震旦系地層水中含Ba2+，但在受滲入水影響的地區不含Ba2+。威遠、資陽一帶震旦系地層水礦化度穩定在70 000～80 000 mg/L。CaCl2、NaHCO3、Na2SO43 種水型皆有，NaHCO3、Na2SO4分布于靠近露頭的盆地邊緣，CaCl2型水分布于遠離露頭的盆地內部(表1)。部分震旦系位于造山帶的鉆井顯示也為 NaHCO3型水[10]。由表1還可看出，四川盆地內寒武系、奧陶系地層水屬于變質程度高的高礦化水(高濃度鹵水)。

(2)水中微量元素特征。威遠—資陽地區燈影組地層水中，含微量 K、Sr、Li、Cr、Cu、Mn、Pb、Cd 等金屬元素。其中，K離子的濃度可達2 400～2 600 mg/L，相對Na離子的豐度比較穩定，大致為0.11～0.12，相當于海水的3倍;Sr離子含量150 mg/L以上;Li離子含量為90～100 mg/L;Mn離子含量為1～10 mg/L。所有金屬元素的含量及相對Na離子的豐度均大大高于正常海水(表2)。Zn、Cr、Mn、Cu離子在各井間差異明顯。

受地表滲入水淡化明顯的水中往往微量金屬元素含量低，基本測不出。

表1 四川盆地下古生界地層水化學性質

表2 威遠—資陽地區燈影組地層水微量元素特征統計

2.2 水化學特征的展布面貌

盆地邊緣靠近露頭的地帶，地層水礦化度低，水型為NaHCO3、Na2SO4。地層水的化學特征是:Na+、Cl-含量低，礦化度低，無 Ba2+，rNa+/rCl-比值高，水溶烴含量少(在基本衡定的取樣條件下)，且組分單一(僅檢測出穩定性最高的甲烷)，為大氣降水沖刷淡化的水化學特征。

遠離露頭區的盆地內，礦化度為70 000～90 000 mg/L;均為CaCl2型;其水化學特征總的可歸納為:Na+、Cl-高，穩定同位素偏重，富含有機組分和微量金屬元素，含Ba2+、無SO42-、含鹽量高，具有未受到現今大氣降水沖刷淡化的封閉還原環境的水化學特征。

3 油氣保存與水文地質條件的關系

綜合燈影組水動力、水化學場的特征，對華鎣山以西區域內水文地質條件對油氣保存的控制作如下討論。

靠近盆地邊緣露頭的地帶，折算水位較高，水力坡度大，大氣降水滲入淡化明顯，沖刷作用強;具三低(Na+、Cl-、礦化度低)、一無(無 Ba2+)、一高(rNa+rCl-比值高)的水化學特征。綜合水動力、水化學特征將其劃分為高水頭沖刷淡化區。上述地區的燈影組圈閉處于水文地質垂直分帶的自由交替帶。

遠離露頭區的盆地內，威遠、資陽地區水動力特征為低水位、低緩的水力坡度;水化學特征表現為三高(Na+、Cl-、礦化度高)、一低(rNa+/rCl-比值低)、一重(氫氧穩定同位素偏重)、二富集(微量金屬元素、有機組分富集)。其水文地質分區為常壓沉積封存水濃縮區。川中地區水性特征與威遠、資陽地區相似，但水動力表現為具一定超壓的特征，可劃為高壓鹵水封存區。這些地區處于水交替停滯帶。

上述水文地質分區，定性地反映了油氣的保存條件。保存條件的優劣雖不是所要考察的圈閉有無油氣藏的充分條件，但卻是判斷其存在與否的必要條件。不同的水文地質分區對油氣保存及富集成藏的作用和貢獻是截然不同的。

綜合燈影組埋深、圈閉條件、水動力、水化學特征(圖2、表3)，反映了水文地質對油氣保存的控制:盆地西部邊緣樂山范店一帶，為燈影組出露區，折算水位高，水力坡度大，其孔洞體系內地層水為受地表滲入水活躍交替、被淡化的低鹽度、含SO42-的NaHCO3、Na2SO4型水，油氣保存條件差，鉆探結果只產淡水。隨著遠離露頭，到威遠構造之西的壽保場附近，水力坡度變得非常平緩，地表滲入水影響急劇減弱，水文地質環境由水循環活躍的自由交替帶及交替阻滯帶轉化為交替停滯帶，在威遠、資陽地區地層水中已無SO42-離子，富集Ba2+離子，為CaCl2水型，保存條件轉優，威遠構造圈閉、資陽構造-巖性圈閉燈影組氣藏得以保存下來(圖2)。

表3 四川盆地震旦系燈影組油氣保存條件分析評價

4 華鎣山以西燈影組油氣保存條件評價

(1)高水頭沖刷淡化區，主要指盆地周緣造山帶，油氣的保存條件差(表3)，不宜作為勘探對象，最近在米倉山大兩會西緣勘探的天星1井的失敗，即屬于此例。

(2)常壓沉積封存水濃縮區的水動力條件與水文地球化學特征均對油氣聚集保存有利。華鎣山以西的區域，主要是指威遠、資陽一帶。龍門山推覆帶下盤、大邑以南、雅安以北、龍泉山以西的川西地區南部，這些地區尚未鉆達震旦系，油1、大深1、漢1井均完鉆于下寒武統。推測其水文地質條件優越，處于水力坡度平緩的較低水位區，基本不受地表滲入水的影響。因此，該區內的油罐頂及相鄰構造圈閉面積較大，加之位于加里東古隆起的高部位，油氣運聚條件也好，應是下步勘探的優選區塊。

(3)川中高壓鹵水封存區，油氣聚集保存較有利。該區位于加里東古隆起的東段，在地史時期，桐灣期的溶蝕相對威遠、資陽地區弱;有機質熱演化過程中始終處于深埋封閉的環境;但現今構造褶皺作用較弱，喜山期對燈影組儲層流體的泄壓較小，同時烴類熱裂解的殘留物(安平1井和高科1井鏡下觀察瀝青充填發育)對孔喉的堵塞作用較強。因此，該區油氣保存條件優越，有利于油氣成藏，目前新勘探成功的安岳氣田即屬于此例。

圖2 樂山范店—威遠—資陽—高石梯—磨溪震旦系燈影組水文地質橫剖面

5 結論

(1)四川盆地周緣造山帶折算水位高，礦化度低，受地表滲入水影響大，屬高水頭沖刷淡化區，保存條件較差;向盆地內部西南部威遠地區折算水位低，礦化度高，受地表滲入水影響小，屬于水交替停滯區，保存條件好;盆地內部向川中方向，折算水位高，礦化度高，屬于高壓鹵水封閉區，保存條件好。

(2)四川盆地勘探下組合仍應著眼于盆地內部，周緣造山帶可考慮靠近盆地推覆帶的下盤，這些地區水動力條件弱，封閉性強，保存條件較好。

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