四川盆地西北部上古生界天然氣勘探前景

沈　浩　汪　華　文　龍　馬華靈　李　毅　張本健

四川盆地西北部上古生界天然氣勘探前景

沈浩1汪華1文龍1馬華靈2李毅1張本健2

1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦

沈浩等. 四川盆地西北部上古生界天然氣勘探前景. 天然氣工業(yè),2016, 36(8): 11-21.

近期,四川盆地西北部上古生界海相地層天然氣勘探取得了重要的新進展,除證實中二疊統(tǒng)棲霞組孔隙型白云巖儲層可能大面積連片分布外,還首次在井下發(fā)現(xiàn)了含氣性較好的泥盆系厚層白云巖儲層.最新研究成果表明:①區(qū)內沉積下寒武統(tǒng)巨厚優(yōu)質烴源巖,烴源條件優(yōu)越;②受加里東運動的影響,四川盆地西北部整體抬升,形成由南向北逐漸傾伏的西翼低陡東翼高緩的大型箱狀隆起,構造頂部寬緩,為泥盆紀、石炭紀和二疊紀的繼承性大規(guī)模臺緣礁灘沉積和白云化作用奠定了基礎;③上古生界存在多個不整合面,發(fā)生多期表生溶蝕作用,極大地改善了儲層儲滲性能;④龍門山推覆作用形成的構造形變特征為油氣成藏創(chuàng)造了優(yōu)越的烴源斷裂及封蓋條件,有利于大氣田的形成.研究認為:該區(qū)①號隱伏斷裂帶以東的背沖背斜帶具備形成大型構造-地層、構造-巖性復合圈閉氣藏的有利條件,其中射箭河-中壩地區(qū)沉積古地貌地勢相對較高、棲霞組白云化作用更強,加里東古隆起中軸線至東脊線附近是棲霞組氣藏最有利的勘探區(qū)塊,中軸線往西至①號隱伏斷裂帶是可同時兼探上古生界3套氣層的最有利勘探區(qū)塊.

四川盆地 西北部 晚古生代 天然氣 復合圈閉 臺緣礁灘 古地貌 大氣田形成 勘探有利區(qū)

四川盆地西北部(以下簡稱川西北)是該盆地上古生界地層分布較完整的地區(qū),一直是油氣勘探的重要領域.自20世紀起,針對沿龍門山推覆沖斷帶廣泛分布于寒武系、泥盆系、二疊系的地面油氣苗、瀝青脈和上古生界的含油氣性研究持續(xù)至今[1-3].2003-2005年,在龍門山構造推覆沖斷帶上先后部署K1井、K2井和K3井.僅K2井在中二疊統(tǒng)棲霞組發(fā)現(xiàn)厚層狀孔隙型白云巖,但因保存條件差而產(chǎn)淡水.其余兩口井因未鉆遇儲層和鉆至構造復雜帶而失利,但K2井厚層孔隙型白云巖儲層的發(fā)現(xiàn)仍帶給勘探家們以希望[4].此后2005-2007年,在米倉山前緣先后鉆探了L16井、L17井和WJ1井,在中二疊統(tǒng)均未發(fā)現(xiàn)較好的孔隙性儲層,僅獲得一些縫洞型超高壓氣藏.2014-2016年,以中二疊統(tǒng)棲霞組為勘探目的層,在龍門山推覆沖斷帶下盤隆起高帶上部署ST1井、ST2井和ST3井,3口井均在中二疊統(tǒng)棲霞組鉆遇厚60 m左右的亮晶生屑灘,其中ST1井和ST3井棲霞組灘體白云化作用較強,分別發(fā)育厚度為15.3 m和22.8 m的塊狀白云巖儲層,測井解釋均為氣層.ST1井完井測試獲87.6X104m3/ d高產(chǎn)工業(yè)氣流.基于川西龍門山地區(qū)碾子壩、何家梁等11條野外地質剖面的基本地質特征及含油氣性地質條件的描述成果,以及HS1井、K2井、K3井的鉆探成果認識,ST3井在二疊系獲得了基本地質認識的前提下,為探索川西北上古生界整體含油氣情況,ST3井加深鉆探石炭系和泥盆系,發(fā)現(xiàn)了下石炭統(tǒng)總長溝組厚度為13.5 m的白云巖和中泥盆統(tǒng)觀霧山組厚度為59.0 m的厚層塊狀白云巖.ST3井觀霧山組取心段有溶蝕孔洞白云巖儲層,厚度為14.7 m,鉆井過程中油氣顯示強烈且頻繁,該井是四川盆地內第一口鉆遇泥盆系白云巖氣層的井,其意義重大,將開啟盆地內泥盆系天然氣勘探的序幕.筆者針對川西北上古生界泥盆系、石炭系和中二疊統(tǒng)棲霞組的油氣成藏條件進行分析,以期為勘探?jīng)Q策提供參考.

圖1　川西北部分地區(qū)中二疊統(tǒng)-寒武系綜合柱狀圖

1　川西北上古生界地層、沉積與儲層展布特征

1.1多期構造運動控制了上古生界沉積地貌及地層展布

川西北上古生界包括泥盆系、石炭系、二疊系3套層系(圖1),是四川盆地保存較完整的上古生界分布區(qū).沿用前人的劃分方案[5],泥盆系縱向上劃分為3個統(tǒng)7個組,分別是下泥盆統(tǒng)的平驛鋪組、甘溪組,中泥盆統(tǒng)的養(yǎng)馬壩組、金寶石組、觀霧山組,上泥盆統(tǒng)的沙窩子組、茅壩組.石炭系分為3個統(tǒng)3個組,分別是下石炭統(tǒng)的總長溝組、中石炭統(tǒng)的黃龍組和上石炭統(tǒng)的船山組.二疊系中二疊統(tǒng)分為3個組,分別是梁山組、棲霞組和茅口組.野外露頭和鉆井資料表明,江油以北地區(qū)泥盆系主要殘存中泥盆統(tǒng)觀霧山組和金寶石組,石炭系殘存中下石炭統(tǒng)黃龍組-總長溝組.該區(qū)上古生界沉積期曾發(fā)生多期構造運動,包括加里東運動、柳江-云南運動、東吳運動,對上古生界沉積、儲層展布起到了關鍵控制作用.

志留紀末發(fā)生的加里東運動在四川盆地中西部形成大型的樂山-龍女寺古隆起,對其后的上古生界沉積具有明顯的控制作用.川西北廣元-劍閣-綿陽地區(qū)加里東古隆起形態(tài)明顯區(qū)別于川中地區(qū)穹隆形態(tài),表現(xiàn)為北東向的西翼低陡和東翼高緩、由南向北逐漸傾伏的大型似箱狀隆起.該隆起核部寬緩,主要以寒武系為主,往西南南方向緩慢抬升,向北北東傾伏方向和向古構造兩翼梯次過渡至奧陶系、下志留統(tǒng)、中志留統(tǒng)和上志留統(tǒng)(圖2).

圖2　川西北泥盆系沉積前古地質圖

似箱狀隆起的東、西兩側構成古地貌的東、西脊線,泥盆紀海侵范圍以中泥盆世觀霧山期為最大,東脊線附近較高地貌阻擋了海水的東進,由此限制了泥盆系的沉積范圍(圖3-c).金寶石組厚0～253 m,以灰、灰白色厚層石英砂巖為主.觀霧山組厚0～160 m,該組沉積時期海侵范圍擴大,為一套淺水陸棚相沉積.鉆井、地質和地震綜合研究結果表明,主要分布于加里東古隆起核部及以西地區(qū),西脊線附近次高的坡折地貌在海侵期則成為臺地邊緣礁灘發(fā)育部位,而加里東古構造寬緩的核部則以礁后灘復合體、陸棚和潮坪沉積為主(圖4-a).縱向上,觀霧山組底部為深灰色薄-中層狀泥晶含泥質灰?guī)r,厚5～10 m;中下部為雜色厚層塊狀角礫狀白云巖,以淺紫紅帶灰-灰-深灰色為主,間夾深灰-灰色中-薄層狀細晶生屑云巖,厚25～90 m;中上部為生物礁發(fā)育段,礁體主要由灰色珊瑚灰?guī)r和層孔蟲灰?guī)r組成,間夾中-厚層狀細-中晶云巖,厚15～20 m;頂部為淺灰-灰褐色中-厚層狀細-中晶生屑白云巖、鮞粒云巖,厚15～30 m.觀霧山組沉積后由于柳江運動的抬升受到不同程度剝蝕,與上覆石炭系呈假整合接觸.

石炭紀海侵范圍以早中石炭世總長溝期-黃龍期為最大,其沉積環(huán)境與下覆泥盆系觀霧山組類似,具有繼承性(圖3-b).川西北石炭系總長溝-黃龍組厚度為0～80 m,分布范圍與泥盆系類似,沉積相總體繼承了觀霧山組特征,以淺灘和潮坪微相為主.上部主要為中-厚層狀灰白-乳白-淺灰色亮晶-泥晶生屑灰?guī)r,下部以淺灰色亮晶生屑灰?guī)r為主,間夾灰褐-褐灰色厚層塊狀細-中晶白云巖.石炭系沉積后由于云南運動的抬升受到不同程度剝蝕,與上覆中二疊統(tǒng)梁山組呈假整合接觸.

中二疊世棲霞期海侵范圍遠遠大于中泥盆世和早、中石炭世,上揚子地區(qū)全面接受沉積.川西北加里東古隆起東-西脊線之間由于中泥盆世、中石炭世的繼承性沉積充填墊積和柳江-云南運動的抬升剝蝕,在東-西脊線之間,即加里東古隆起核部形成地勢相對平坦、地貌較高的寬緩高帶,奠定了棲霞期大型臺地邊緣灘帶繼承性沉積的基礎(圖3-a).

圖3　川西北上古生界沉積模式圖

圖4　川西北觀霧山組、棲霞組沉積相圖

棲霞組是本區(qū)已發(fā)現(xiàn)的重要油氣層,ST1井和ST3井均獲得較好的勘探效果.本區(qū)棲霞組厚度為100～120 m,主要為較寬緩的臺緣灘帶沉積,以臺緣灘、灘間海微相為主(圖4-b).上部以淺灰白-淺灰-淺褐灰色厚層狀亮晶生屑灰?guī)r、細-中晶生屑云巖為主,厚度為60～120 m,下部以灰-深灰-黑灰色薄-中層狀泥晶生屑、生物灰?guī)r、含泥質灰?guī)r為主,厚度為0～60 m.棲霞組與下伏梁山組和上覆茅口組均呈整合接觸.

1.2川西北上古生界儲層特征

川西北上古生界繼承性的臺地邊緣灘有利相帶在經(jīng)歷了混合水白云石化、埋藏白云石化、熱液白云石化、表生期巖溶、埋藏期溶蝕和構造破裂等建設性作用后,形成了優(yōu)質孔隙型白云巖儲層.根據(jù)野外地面露頭和實際鉆井勘探證實,該地區(qū)上古生界泥盆系、石炭系和中二疊統(tǒng)棲霞組均發(fā)育穩(wěn)定分布的白云巖儲層.白云巖儲集類型以白云石晶間孔、晶間溶孔、生物體腔孔、溶洞為主,并發(fā)育構造裂縫和溶縫(圖5).

圖5　川西北上古生界儲集空間圖版

中二疊統(tǒng)棲霞組是川西北上古生界最重要的儲集單元,ST1井和ST3井兩口井棲霞組白云巖無論發(fā)育部位、規(guī)模及內部結構均相似,推測川西北中二疊統(tǒng)棲霞組白云巖儲層大面積連續(xù)分布.該套儲層厚度穩(wěn)定,儲層孔、洞發(fā)育.青川碾子壩、何家梁剖面棲霞組溶孔白云巖厚度均超過100 m,而目前K2井、ST1井和ST3井鉆揭溶孔白云巖厚度僅分別為42 m、15.3 m和22.8 m,筆者認為原加里東古構造東脊附近是棲霞組白云巖儲層最發(fā)育部位,厚度可能更大.根據(jù)對野外和鉆井巖心223個樣品的物性分析結果,棲霞組白云巖孔隙度為3.45%,大于2%的樣品占總樣品數(shù)的79.82%,平均孔隙度為4.0%,儲集性能好.

泥盆系、石炭系也是川西北上古生界重要的儲集單元,分布面積較大、厚度相對穩(wěn)定.雖然由于距寒武系烴源層最近,早期液態(tài)烴充注強烈,隨埋藏深度加大,古油藏的液態(tài)烴裂解氣化,很多孔、洞、縫被殘余瀝青充填,但仍殘留了大量的孔、洞儲集空間.金寶石組儲集巖以灰白色塊狀石英砂巖為主,儲集空間以粒間溶孔為主,被瀝青和油充填或半充填.野外剖面上瀝青質多沿裂隙和粒間孔隙充入,有明顯油味.據(jù)27個野外剖面樣品物性分析,金寶石砂巖儲層孔隙度介于1.88%～17.51%,平均孔隙度為8.1%,平均滲透率為0.95 mD,孔隙度大于8%的樣品占到70%,為一套潛在的儲層.泥盆系觀霧山組儲集巖以灰-淺灰色中-厚層狀細晶云巖、礁云巖、殘余砂屑云巖為主,鏡下觀察白云石半形-自形晶,部分可見砂屑幻影.儲集空間主要為晶間溶孔、格架溶孔、體腔溶孔.據(jù)132個地面剖面和鉆井樣品孔隙度介于0.5%～8.0%.石炭系總長溝組儲集巖主要為細分晶白云巖,儲集空間類型主要為晶間溶孔,孔隙度介于2.04%～5.14%.

川西北泥盆系、石炭系沉積后受柳江運動、云南運動的影響,地層整體抬升遭受剝蝕,在原加里東古構造東、西脊線之間,中泥盆統(tǒng)觀霧山組與上覆下石炭統(tǒng)總長溝組間為風化侵蝕界面、下中石炭統(tǒng)總長溝-黃龍組與上覆中二疊統(tǒng)梁山組間也為風化侵蝕界面.露頭和鉆井巖心觀察結果表明,觀霧山組巖溶角礫、滲流粉砂、溶溝、溶洞、溶縫、溶孔比比皆是(圖6).與川東地區(qū)石炭系黃龍組儲層類似,強烈的巖溶作用不僅改善了儲層的儲集性能,溶溝溶縫和裂縫系統(tǒng)共同作用,還極大地提高了儲層的滲流能力.

圖6　川西北泥盆系巖溶作用圖版

2　沉積-構造演化對川西北油氣成藏的控制作用

2.1多期構造運動為上古生界創(chuàng)造了優(yōu)越的成藏條件

2.1.1桐灣-興凱、加里東運動為上古生界提供了優(yōu)越的烴源條件

桐灣運動主要發(fā)生在燈影期,以規(guī)模抬升運動為主,桐灣運動后期在四川盆地形成了近南北向的廣元-綿陽-宜賓-會東巨型溶蝕溝谷.其后的興凱運動主要發(fā)生在早寒武世,以裂陷運動為主,由于下寒武統(tǒng)對巨型溝谷地貌的補償充填作用,發(fā)育巨厚優(yōu)質烴源巖.在川中高磨地區(qū),優(yōu)質烴源巖與震旦系燈影組儲層構成"側生旁儲型"、與寒武系龍王廟組儲層構成"下生上儲"的源儲組合,形成了震旦系燈影組氣藏和寒武系龍王廟組氣藏的安岳-磨溪特大型氣田.在川西北廣元-綿陽一帶,下寒武統(tǒng)優(yōu)質烴源巖沉積厚度超過500 m,為該區(qū)上古生界油氣成藏提供了充足的烴源條件.川西北在中二疊統(tǒng)棲霞組、石炭系、泥盆系和寒武系中都發(fā)現(xiàn)大量的油苗、瀝青脈等,研究認為絕大多數(shù)均源自寒武系烴源巖[1,6-8].

受加里東古隆起影響,川西北大部分地區(qū)泥盆系直接覆蓋在寒武系之上,使得寒武系泥質烴源巖成為川西北上古生界儲層的主力烴源巖之一.筇竹寺組泥巖有機質類型為腐泥型,有機質豐度高,盆地平均有機碳含量為3%.從生氣強度圖來看(圖7-a)[9],筇竹寺組全盆地生氣中心分布與德陽-安岳古裂陷槽分布位置一致[10],裂陷在川中地區(qū)向南向北均存在擴展,裂陷邊界在川西地區(qū)特征明顯,川西北該套烴源生烴強度在40X108～80X108m3/km2之間,具有較強的生烴潛力.

圖7　四川盆地下寒武統(tǒng)、中二疊統(tǒng)生烴強度等值線圖

2.1.2印支運動奠定了古油氣藏的大范圍聚集

加里東期形成的古隆起西脊-核部西側在印支期受龍門山擠壓抬升,褶皺變形,地層剝蝕程度高,成為現(xiàn)今盆地西北部邊界雛形.

而加里東期形成的古構造核部以東地區(qū)位于早期斷裂下盤,受較大擠壓應力整體抬升,構成印支期天井山古隆起[12-13],呈北北東向展布,核部在廣元-綿陽一帶,剝蝕至中三疊統(tǒng)雷口坡組三段-一段,面積7 680 km2(圖8),與上覆上三疊統(tǒng)須家河組假整合接觸,并完整接受上三疊統(tǒng)以上沉積.

下寒武統(tǒng)烴源在早三疊紀進入生油高峰期,中三疊統(tǒng)進入主要生氣期.印支期天井山古隆起形成時間與寒武系生烴高峰期匹配較好,有利于上古生界古油氣藏的形成.三疊系嘉陵江組及雷口坡組膏鹽層殘厚可超過300 m,盆內早期斷裂未突破該套膏巖蓋層,為印支期天井山古隆起范圍內的上古生界油氣早期成藏創(chuàng)造了優(yōu)越的保存條件.

2.1.3燕山-喜山運動控制了氣藏的規(guī)模富集

燕山-喜山構造運動期,川西北受龍門山推覆構造應力作用影響,在印支期形成的盆地邊界以西地貌較高區(qū)域內,由西向東發(fā)育3個主要的推覆構造單元,即青川、北川和馬角壩推覆斷裂帶[14-16](圖9),斷裂帶內大-中型斷裂、大型倒轉構造發(fā)育,構造格局異常復雜,推覆擠壓應力釋放極為充分.印支期形成的盆地邊界以東受到的擠壓應力相對較弱,僅在印支期天井山古隆起西翼附近發(fā)育以隱伏狀態(tài)為主的平面延伸較長的斷裂,地震上識別命名為①號隱伏斷裂.①號隱伏斷裂進一步對構造應力產(chǎn)生釋放作用,因而斷裂東側下盤的背沖背斜帶表現(xiàn)為在印支期天井山古隆起背景下的繼承性隆起高帶.

圖8　印支期天井山古隆起范圍圖

圖9　川西北斷裂分布及構造特征圖

喜山期,上古生界聚集的烴類物質已全面進入氣態(tài)烴階段.地震和鉆井資料證實,在燕山-喜山運動期間,即使印支運動早期斷裂得到加強,向上仍未能突破中下三疊統(tǒng)膏鹽層的有效覆蓋(圖9),同時由于埋藏深度加大,斷層面受到的巖柱壓力相應增大,封閉性得到更大提高,仍能滿足天然氣成藏的封閉條件.在①號隱伏斷裂帶下盤的背沖背斜帶以印支期天井山古隆起為基礎,受西側龍門山和北部米倉山推覆-擠壓影響,總體呈現(xiàn)為大型復式背斜高帶.在這個構造單元內,上古生界構成以層系為獨立單位的、受地層尖滅巖性邊界、封閉性隱伏斷裂等諸多條件控制的大型封閉系統(tǒng),天然氣在其內重新調整聚集,并富集成藏.

當時的救國會與抗戰(zhàn)前不一樣。抗戰(zhàn)前組織嚴密，力量集中?！捌呔邮录焙螅貏e是南京、上海失守后，救國會人員分散，原來的組織形式解體，于是就產(chǎn)生了“救國會究竟該怎么辦”的問題。對這個問題，當時有兩種意見，一種意見是應該重新考慮救國會作為一個政治團體存在，實質上是要求把國統(tǒng)區(qū)的抗日民主力量進一步組織起來；另一種意見是救國會不應自成“政派”，而要去加入國民黨，“把它的腐朽勢力取而代之”，“讓蔣先生放心，爭得他的使用”。雖然持這種意見的人很少，但是因為有兩種不同意見，而分歧較大，在小范圍內引起激烈爭論。

2.2川西北是上古生界大氣田的有利分布區(qū)

川西北龍門山推覆沖斷帶下盤以東地區(qū)鉆井在上古生界見到較好的氣層和油氣顯示,均不產(chǎn)水且未見水層顯示.K3井石炭系完井酸化測試產(chǎn)氣0.12X104m3/d;河灣場構造HS1井泥盆系金寶石組見氣侵、井涌顯示,集氣燃;H6井泥盆系裸眼試油,見微氣;ST1井棲霞組測試產(chǎn)氣87.6X104m3/d,茅口組測試產(chǎn)井126.77X104m3/d;ST2井棲霞組測試產(chǎn)氣0.79X104m3/d;新完鉆井ST3井在上古生界氣侵、氣測異常顯示頻繁,棲霞組測井解釋氣層21.8 m,加權平均含氣飽和度為88%,泥盆系觀霧山組測井解釋氣層厚度18.7 m,加權平均含氣飽和度為85%,無水層.鉆探成果表明川西北推覆帶下盤以東地區(qū)上古生界可能大面積含氣.而推覆沖斷帶構造復雜且上古生界多埋深較淺,保存條件較差.

ST1井棲霞組產(chǎn)層中部地層壓力95.43 MPa,壓力系數(shù)1.35,該井試井資料表現(xiàn)出棲霞組具有似均質特征,為層狀孔隙型儲層.前述ST3井和ST1井棲霞組白云巖發(fā)育部位、規(guī)模及內部結構相似,且ST3井棲霞組測井解釋為氣層,含氣飽和度較高,表明川西北中二疊統(tǒng)棲霞組白云巖儲層大面積連續(xù)分布,含氣性好.

縱向上,上古生界泥盆系、石炭系和中二疊統(tǒng)棲霞組儲層之間沒有致密的隔層,相距50～70 m,由于大量的斷裂、裂縫發(fā)育,上古生界可能為同一個含油氣系統(tǒng).平面上,對川西北部棲霞組的含油氣性研究成果表明,可能發(fā)育一個較大規(guī)模的復合圈閉系統(tǒng),這個圈閉系統(tǒng)西界位于龍門山推覆沖斷帶下盤的①號隱伏斷裂以東,①號隱伏斷裂斷面西傾,向下滑脫消失于寒武系,向上消失于中下三疊統(tǒng)的膏鹽巖內,具有較好的封閉性,由此構成了大型復合圈閉的西邊界.而受加里東古隆起的影響,棲霞組臺緣灘帶的白云化作用強弱不均,北面河灣場-射箭河-ST2井一帶地勢較低,白云化作用較弱,向南古隆起逐漸抬升,白云化作用變強,由此構成了孔隙性白云巖和致密灰?guī)r的巖性封閉界面.向東泥盆、石炭系地層尖滅,形成地層封閉界面,棲霞組則由于沉積相由臺緣灘帶過渡至臺內灘間海,同樣為孔隙性白云巖和致密灰?guī)r的巖性封閉界面,這個構造-地層、構造-巖性復合圈閉系統(tǒng)面積約3 300 km2,基本發(fā)育于印支期天井山古隆起范圍內,具有得天獨厚的天然氣成藏優(yōu)勢,具備了大型氣田的烴源、儲集、運聚系統(tǒng)和保存條件.

下寒武統(tǒng)烴源在志留紀末開始進入液態(tài)烴生烴階段,到早三疊紀進入高峰期,以柳江-云南運動和東吳運動形成的早期斷裂和裂縫為通道,快速進入上古生界,開始發(fā)生早期液態(tài)烴聚集.中三疊世印支期天井山古隆起形成時間與寒武系排出氣態(tài)烴高峰期匹配較好,有利于上古生界天然氣的早期聚集成藏.至喜山期,上古生界天然氣在隱伏斷裂帶下盤的背沖背斜帶重新聚集,并富集成藏.中三疊統(tǒng)沉積了巨厚的膏巖層,為上古生界提供了優(yōu)越的封蓋條件.推覆帶上盤見到大量的油氣苗和瀝青脈,而在推覆帶之下的大型復式背斜高帶上的鉆井未發(fā)現(xiàn)油氣向上逸散的證據(jù),表明該區(qū)封閉性好,有利于大氣區(qū)的形成.

3　勘探方向及有利目標

2003年,中二疊統(tǒng)棲霞組孔隙型白云巖儲層的發(fā)現(xiàn),至今已有十余年的歷史, ST1井、ST3井在棲霞組取得了重要進展,并且首次在井下發(fā)現(xiàn)了泥盆系觀霧山組白云巖孔隙型儲層,開啟了川西北上古生界的勘探序幕,勘探家對川西海相寄予的希望已逐漸變成現(xiàn)實,川西地區(qū)上古生界的勘探有望成為繼川中古隆起震旦系燈影組、寒武系龍王廟組之后,四川盆地又一個重要的天然氣勘探開發(fā)接替領域.

川西北上古生界的勘探,早期圍繞推覆沖斷帶部署的鉆井未獲成果,隨著近年來研究不斷取得新認識和勘探的新突破,對該區(qū)的勘探重點轉向了推覆帶之下的背沖背斜帶上的大型構造-地層、構造-巖性復合圈閉(圖10),區(qū)內棲霞組頂部海拔為-6 000～-7 300 m,復合圈閉閉合度1 300 m,綿陽以北的面積約3 300 km2,上古生界天然氣資源量約1.55X1012m3.

受加里東古隆起向北傾伏的影響,射箭河-中壩地區(qū),沉積古地貌較高,棲霞組白云化作用更強.加里東古隆起中軸線至東脊線附近為棲霞組白云巖儲層可能的厚值區(qū),是棲霞組氣藏有利的勘探區(qū)塊,泥盆系和石炭系在該區(qū)塊向東逐漸被剝蝕尖滅.而在射箭河-中壩一線,加里東中軸線往西至①號隱伏斷裂帶,觀霧山組和石炭系礁灘體為儲層的發(fā)育奠定了有利的沉積相,疊加巖溶作用,利于儲層的大面積發(fā)育和分布,且該區(qū)塊仍發(fā)育棲霞組儲層和泥盆系金寶石組潛在儲層,在該區(qū)塊縱向上可兼探上古生界3套層系,是近期重點有利勘探目標區(qū).

推覆沖斷帶下盤的背沖背斜帶為目前川西北上古生界的重點有利勘探區(qū)帶,隨著勘探的不斷推進,在摸清背沖背斜帶含氣性的基礎上,可積極探索推覆沖斷帶的上古生界,進一步擴大該區(qū)勘探領域.

圖10　川西北上古生界有利勘探區(qū)帶分布圖

4　結論

1)川西北上古生界擁有寒武系巨厚優(yōu)質烴源巖,礁灘微相孔隙型白云巖多孔介質儲層,烴源斷裂發(fā)育,具有良好的封蓋條件,形成受地層尖滅、巖性邊界、封閉性隱伏斷裂等諸多條件控制的大型復合圈閉,具有良好的天然氣成藏條件.

2)上古生界泥盆系金寶石組石英砂巖為一套潛在的儲層,泥盆系觀霧山組、石炭系和中二疊統(tǒng)棲霞組均發(fā)育穩(wěn)定分布的白云巖儲層,儲層孔洞發(fā)育,儲集條件良好.這幾套儲層間沒有致密巖隔斷,且相距50～70 m.烴源、儲層、運聚、保存、成藏等條件具有相似性,屬同一含油氣系統(tǒng).

3)①號隱伏斷裂帶以東的背沖背斜帶具備形成大型構造-地層、構造-巖性復合圈閉氣藏的條件,研究認為加里東古隆起中軸線至東脊線附近是棲霞組氣藏最有利的勘探區(qū)塊,中軸線往西至①號隱伏斷裂帶是上古生界可同時兼探3套層系的最有利勘探區(qū)塊.

4)川西地區(qū)上古生界的勘探有望成為繼川中古隆起震旦系燈影組、寒武系龍王廟組之后,四川盆地又一個重要的勘探開發(fā)接替領域.

致謝:中國石油西南油氣田公司川西北氣礦科研所朱永剛、西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院陳文、楊雨然、陳驍、關旭、趙艾琳、吳煜宇、賈松、張亞、李亞、龍隆、李卓沛等為本文做出了大量工作,在此一并致謝.

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Natural gas exploration prospect in the Upper Paleozoic strata, NE Sichuan Basin

Shen Hao1, Wang Hua1, Wen Long1, Ma Hualing2, Li Yi1, Zhang Benjian2
(1.Exploration and Deνelopment Research Institute of PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company, Chengdu, Sichuan 610041, China; 2. Northwest Diνision of PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company, Jiangyou, Sichuan 627000, China)

NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 8, pp.11-21, 8/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

Progress of natural gas exploration has recently been made in the Upper Paleozoic marine-facies reservoirs in the NE Sichuan Basin. Not only was being proved that the Middle Permian Qixia Fm pore-type dolomite reservoirs may be distributed in a great piece and in a large area, but for the first time favorable gas-bearing Devonian dolomite reservoirs in great thickness were discovered in the downhole there. The following achievements in the research are included: (1) The Lower Cambrian quality source rocks in huge thickness were found in the studied sedimentary area with advantageous hydrocarbon source conditions. (2) Influenced by the Caledonian movement, the whole NE Sichuan Basin was lifted up to form a massive box-like NS-trending plunging uplift low steep in the west but high sluggish in the east, laying robust foundation for the inheritance of Devonian, Carboniferous, and Permian platform margin reef sedimentation and dolomitization in a large scale. (3) In the Upper Paleozoic strata, there were multiple planes of unconformity and multi-stage supergene karst occurred, improving the preservation and seeping capacity of reservoirs. (4) Tectonic deformations resulted from the nappe structure in the Longmenshan mountain provided good hydrocarbon source fracture and sealing conditions for oil and gas reservoirs, which is conductive to the formation of a giant gas pool. The back-thrust anticline belt east to the east of the hidden fault Ⅰ in this study area is equipped with favorable conditions for large-scale structural-stratigraphic and structural-lithologic combination traps. As suggested in this study, relatively strong dolomitization was found in the Qixia Fm in the Shejianhe River-Zhongba higher palaeogeomorphic deposit area, so the most favorable exploration target of the Qixia Fm will be around the central axis of Caledonian paleo-uplift to the east ridge line, and the most favorable prospect of the Upper Palaeozoic will be the central axis to the west of the hidden fault Ⅰwhere three gas bearing reservoirs will be possibly explored at the same time.

Sichuan Basin; Northwest; Late Paleozoic; Natural gas; Combination trap; Platform reef; Ancient landform; Favorable exploration zone

10.3787/j.issn.1000-0976.2016.08.002

國家重大科技專項"四川盆地二疊系-中三疊統(tǒng)天然氣富集規(guī)律與目標評價"(編號: 2016ZX05007-004)、中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項"四川盆地深層海相碳酸鹽巖勘探開發(fā)技術現(xiàn)場實驗"[編號: 2014E-3208(GF)].

沈浩,1957年生,高級工程師;主要從事石油天然氣地質綜合研究工作.地址:(610041)四川省成都市高新區(qū)天府大道北段12號.電話: (028)86015662.ORCID: 0000-0003-0871-043X.E-mail: sh889900@petrochina.com.cn

2016-08-16 編 輯 韓曉渝)