四川盆地寒武系滄浪鋪組油氣勘探重大發現及其啟示

樂 宏 趙路子 楊 雨 謝繼容 文 龍羅 冰 和 源 陳友蓮 王文之

1.中國石油西南油氣田公司 2.中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院 3.中國石油西南油氣田公司勘探事業部

0 引言

震旦系—下古生界是四川盆地尋找油氣規模儲量的重要領域，川中古隆起的形成演化在很大程度上控制了該盆地震旦系—下古生界油氣成藏過程[1-3]。在對震旦系—下古生界近80 年的油氣勘探歷程中，先后發現了威遠、安岳兩大氣田，僅后者震旦系—下古生界天然氣探明儲量就占四川盆地海相碳酸鹽巖的一半以上。但與此同時，勘探發現主要集中在上震旦統燈影組和下寒武統龍王廟組[4-7]，相對于整個震旦系—下古生界而言，勘探程度低、勘探區塊集中、勘探層系不均衡的問題日益凸顯。在震旦紀到早古生代較為連續的沉積—構造背景下，德陽—安岳裂陷槽和川中古隆起分別控制了臺地邊緣灘和臺內顆粒灘的發育[8]，因此近年來研究者逐漸把視野轉移到古隆起北斜坡地區，認為該區具有震旦系—下古生界多層系天然氣規模成藏的可能，進而部署了多口“立足燈影臺緣、兼顧多層勘探”的風險探井及預探井。繼風險探井PT1、JT1 分別于川中古隆起北斜坡燈二段、燈四段獲得重大突破及勘探新苗頭之后，近期JT1 井又在下寒武統滄浪鋪組14.5 m 厚的塊狀孔隙型氣層中測試獲得51.62×104m3/d 的高產工業氣流。由此打開了滄浪鋪組天然氣勘探的新場面，標志著四川盆地震旦系—下古生界除燈影組、龍王廟組以外的層系首次取得戰略重大發現與突破。

1 區域地質背景

四川盆地震旦紀—早寒武世表現為南北向展布的隆—坳構造格局（圖1），在盆地西部發育貫穿盆地南北的克拉通內裂陷[9-12]，被命名為德陽—安岳裂陷槽。早寒武世早期（對應下寒武統筇竹寺組沉積期），海水從盆地東南方向侵入，海平面快速上升，盆地在深水沉積背景下普遍發育泥質、硅質或碳質頁巖，覆蓋在燈影組之上[13-14]，裂陷槽受西側或北側物源供給的影響，在該時期逐步填平補齊[15-18]。進入早寒武世中期（對應下寒武統滄浪鋪組沉積期），上揚子克拉通構造格局發生重大轉變，垂直差異運動幅度明顯減小，隆—坳格局開始消失[19]。

滄浪鋪組俗稱“下紅層”[5]，區域上巖石類型較為復雜，根據其不同的組合特征，將滄浪鋪組自下至上劃分為滄一、滄二兩段。滄一段與下伏筇竹寺組整合接觸，碳酸鹽巖較為發育，以石灰巖、白云巖夾部分碎屑巖沉積為主要特征；滄二段頂部與上覆龍王廟組整合接觸，以泥巖、砂巖、泥質砂巖等碎屑巖沉積為主。

圖1 四川盆地震旦紀—早寒武世隆—坳格局展布特征圖（麥地坪組+筇竹寺組厚度印模）

2 震旦系—下古生界勘探歷程與滄浪鋪組氣藏的發現

2.1 勘探歷程

截至目前，四川盆地川中古隆起鉆至震旦系—下古生界探井共117 口，主要位于古隆起西南翼的威遠地區及東側高部位的高石梯—磨溪地區，其勘探歷史可分為以下四個階段。

2.1.1 威遠氣田發現階段（1940—1964 年）

以1964 年威基井于上震旦統燈影組中途測試獲日產氣7.98×104～14.5×104m3為標志，隨后威遠構造12 口探井在震旦系相繼獲氣，控制含氣面積216 km2，獲得天然氣探明儲量400×108m3，成為中國第一個整裝海相大氣田。

2.1.2 探索突破階段（1965—2012 年）

威遠地區獲得重大勘探突破之后，川中古隆起震旦系—下古生界開始受到各方的關注，并普遍認為具備較大的天然氣勘探開發潛力[1-7]，地質工作者也開始對其進行了持續的探索。雖然隨后在資陽古圈閉范圍內鉆探了資1 井、資2 井等多口探井，并成功發現了資陽含氣構造，但由于資料有限、前期地質認識不足以及勘探手段和技術條件落后等諸多原因[6]，一直未獲得更大突破。通過該階段的勘探研究發現，威遠構造外圍斜坡區局部構造保存條件差，以產水為主，而古隆起東部傾沒端高石梯—磨溪構造具有較好的油氣成藏條件，勘探潛力巨大。

2006 年，四川盆地震旦系—下古生界被列入中石油重點風險勘探領域[15]。2006—2009 年部署的MX1、BL1、HS1 等3 口風險探井證實了震旦系—下古生界分布多套儲層，但成藏條件相對復雜且儲層橫向變化差異明顯。因此要想在該區域尋找有利的儲層發育區，必須尋找保存條件好的高部位繼承性構造。2009—2011 年，在不斷深化認識的基礎上，針對繼承性構造發育區和古隆起斜坡區再次部署GS1、LG1、MX8 等3 口風險探井。2011 年，GS1 井于燈二段射孔酸化測試獲日產氣102.14×104m3；2012年MX8 井于龍王廟組上下兩段合計測試獲日產氣190.68×104m3。GS1 井與MX8 井的高產標志著川中古隆起震旦系—下古生界在歷經半個世紀的不斷探索和發現后，終于取得了重大的歷史性突破。

2.1.3 高效勘探開發階段（2013—2019 年）

立足川中古隆起高石梯—磨溪地區7 500 km2大面積含氣區，2013 年，發現了目前我國單體規模最大的海相碳酸鹽巖整裝氣藏——龍王廟組氣藏，提交天然氣探明儲量4 403.83×108m3；2016 年，龍王廟組氣藏建成110×108m3/a 生產能力；2018 年燈四段臺緣帶實現整體探明，提交天然氣探明儲量4 348.5×108m3，于2019 年底建成45×108m3/a 產能；2019 年，通過臺內精細評價勘探，實現燈影組儲量有效升級和動用，提交天然氣探明儲量1 591.35×108m3。用時7 年，安岳氣田累計提交天然氣探明儲量1.04×1012m3，建成了150×108m3/a 產能特大型氣田。

2.1.4 戰略拓展階段（2019—現今）

2018 年以來，中石油以立足于北斜坡燈影組臺緣帶，同時兼顧多層系立體勘探的原則，在3 年時間內整體部署了三維地震4 450 km2，同時論證并實施了風險探井2 口、預探井2 口。2019 年，風險探井JT1 井在燈四段和下寒武統滄浪鋪組見到重要勘探新苗頭（燈四段解釋氣層厚度為100 m，滄一段解釋氣層厚度為14.5 m）；2020 年，風險探井PT1 井于川中古隆起北斜坡燈二段測試獲氣121.89×104m3/d，取得了北斜坡燈影組天然氣勘探重大突破。

2.2 滄浪鋪組氣藏重大發現

隨著JT1 井滄浪鋪組鉆遇厚度為14.5 m 的白云巖氣層，該層系再一次引起了勘探工作者的重視，針對性工作隨之展開。經復查，盆地內鉆遇滄浪鋪組探井148 余口，整體油氣顯示較豐富，其中52 余口井在滄浪鋪組一段見到較好的油氣顯示。同時，JT1、CT1、CS1 等多口鉆井測井解釋結果顯示出儲層物性較好、厚度較大的特征。因此綜合決定對JT1、CT1井滄浪鋪組開展試油工作。2020 年10 月15 日，JT1井滄浪鋪組測試獲51.62×104m3/d 工業氣流，實現了四川盆地滄浪鋪組油氣勘探首次戰略突破。

3 滄浪鋪組含油氣地質條件

3.1 地層及沉積特征

3.1.1 地層充填特征

圖2 樂山范店剖面—湖北三峽剖面滄浪鋪組對比圖

德陽—安岳裂陷槽在早寒武世早期接受了筇竹寺組充填之后，槽內筇竹寺組厚度遠大于兩側臺地區，但此時裂陷槽并未被完全填平補齊[20-22]。進入早寒武世中期，滄浪鋪組繼續對裂陷槽進行充填。自盆地南西至北東方向（圖2），可見滄一段是對消亡期德陽—安岳裂陷槽的進一步填平補齊過程，其與下伏筇竹寺組橫向展布規律具有相似性，在德陽—安岳裂陷槽內（ZY1 井）厚度均出現明顯增大。位于裂陷槽西側的滄一段以碎屑巖沉積為主，東側以碳酸鹽巖沉積為主，表明該時期裂陷槽對東西兩側沉積仍然具有分隔控制作用。滄二段橫向厚度變化相對不大，上覆龍王廟組底部碳酸鹽巖沉積相對穩定，表明滄二段沉積后裂陷槽基本填平并且整體地貌趨于穩定。

平面上，四川盆地內滄一段殘余地層厚度總體介于0～200 m（圖3-a），裂陷槽區域內地層厚度較大，向綿陽—劍閣一帶厚度超過150 m，向裂陷槽兩側厚度明顯減薄。盆地周緣地區厚度最大，沿重慶—武隆—秀山一線地層厚度超過200 m，瀘州—宜賓—珙縣地區超過300 m。滄二段殘余地層厚度總體亦介于0～200 m（圖3-b），呈現出自盆地內向周緣逐漸增厚的特征。裂陷槽區域內地層厚度明顯增大，向綿陽—劍閣一帶可超過200 m。裂陷槽區域兩側厚度呈減薄趨勢，以西地區受古隆起剝蝕影響，地層較薄，介于50～100 m；以東地區地層厚度變化范圍不大，介于100～150 m。在盆地的東部，沿重慶—武隆—秀山一線地層厚度超200 m，盆地南部瀘州—宜賓—珙縣地區大于200 m。

圖3 四川盆地滄浪鋪組平面展布特征圖

3.1.2 巖相古地理特征

滄一段沉積期，受四川盆地盆緣康滇古陸、成灌雜巖體、摩天嶺古陸以及盆內沉積地貌的影響，德陽—安岳消亡裂陷演變為陸棚內洼地沉積，巖性主要為泥質灰巖、灰質泥巖等。以洼地邊緣為界，西部為濱岸—混積潮坪碎屑巖沉積，東部為清水陸棚碳酸鹽巖沉積，以顆粒灘發育為特征（圖4-a、圖5）。

滄二段沉積期，隨著周緣古陸的進一步抬升，陸源物質自西部和北部向盆地內大量輸入。德陽—安岳棚內洼地很大程度已被填平，僅在盆地北部及南部有部分殘留，以泥質灰巖、灰質泥巖沉積為主（圖4-b）。滄一段沉積期的清水淺水陸棚區此時已大部分演變為混積淺水陸棚，以砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖為主（圖4-b、圖5），夾少量碳酸鹽巖沉積。清水陸棚區向盆地東南側進一步遷移，范圍較滄一段沉積期大大縮小。

圖4 四川盆地滄浪鋪組巖相古地理特征圖

圖5 四川盆地及周緣下寒武統沉積模式圖

3.2 儲層特征與類型

野外踏勘及鉆井資料證實，滄一段儲層為相控疊加巖溶改造后的孔隙型儲層，儲集巖主要包括殘余鮞粒云巖、砂屑云巖、粉晶云巖、灰質云巖及云質鮞粒灰巖等（圖6）。儲集空間類型主要有粒間溶孔、晶間溶孔、晶間孔（圖6-a～e），巖心及鏡下偶見裂縫（圖6-f）。多口井的測井解釋結果顯示，孔隙度介于2%～5%，滲透率介于0.050～0.124 mD，物性條件較好。

3.3 天然氣成藏要素配置

3.3.1 構造—巖性復合圈閉規模發育

JT1 井位于現今構造背斜高部位及斜坡區，上傾方向的斷裂、上覆滄一段的泥巖及灘間致密巖性帶封堵使得JT1井形成構造—巖性復合圈閉氣藏（圖7）。由于JT1、CS1、CT1 井的氣層底界海拔存在著較大的差異，分別為－6 597.5 m、－7 159.5 m、－5 908.3 m，表明各井處于不同的氣藏系統，氣藏間可能依靠大型斷裂和致密巖性帶予以封隔，具備形成大型單斜構造背景下規模構造—巖性圈閉氣藏的可能性。

利用射洪、西充、公山廟三維地震以及大川中二維地震資料，提取滄一段內部最大波峰振幅、最大波峰數等地震屬性，再通過波型聚類方法，建立巖相—地震相反射模式，對比分析后于三維區內定性預測出3 塊碳酸鹽巖潛在發育區（圖8）；同時基于譜分解的相對阻抗反演技術，定量預測出CS1 井區、JT1 井區及射洪三維北部—CS1 井區存在著3 個呈北西—南東向碳酸鹽巖厚值區（圖9），有利勘探面積逾3 200 km2。將預測厚度與實鉆厚度進行對比發現誤差僅2～8 m，表明預測結果較為準確可靠。

圖6 四川盆地滄浪鋪組儲集巖類薄片照片

圖7 四川盆地滄浪鋪組天然氣成藏模式圖

3.3.2 近源成藏，源儲配置條件優越

滄浪鋪組直接覆蓋于筇竹寺組烴源巖之上，形成下生上儲的源儲配置關系，具備優先捕獲油氣的有利條件，奠定了規模氣藏形成的基礎。從四川盆地筇竹寺組烴源巖厚度分布情況可以看出（圖10），德陽—安岳裂陷內展布范圍及沉積厚度最大，介于150～350 m，巖性以黑色泥頁巖、碳質泥巖為主。北斜坡滄浪鋪組顆粒灘緊鄰裂陷槽生烴中心，并且斷裂系統發育。因此總體來看，北斜坡滄浪鋪組烴源及源儲配置條件十分優越。

4 勘探啟示

圖8 四川盆地滄浪鋪組碳酸鹽巖平面分布預測圖

圖9 四川盆地滄浪鋪組碳酸鹽巖厚度地震預測平面圖

圖10 四川盆地筇竹寺組烴源巖厚度與滄一段灘體疊合圖

JT1 井滄浪鋪組氣藏的發現不僅證實了四川盆地滄浪鋪組具有較大的油氣勘探潛力，發掘了該盆地內又一個具備規模成藏條件的含油氣層系，實現了震旦系—下古生界繼燈影組、龍王廟組之后的又一重大戰略性突破，同時對于推動該盆地內下古生界寒武系高臺組、洗象池組以及奧陶系等新層系的基礎研究和油氣勘探工作有著重要的啟示作用。雖然在上述部分層系已見到一些勘探苗頭或獲得了少量研究發現，但總體上對其研究認識、勘探程度等都還處于較低的水平，有待于勘探工作者進行持續攻關研究。JT1 井滄浪鋪組的油氣勘探突破將進一步解放勘探思維，堅定拓展勘探新領域、新層系的信心及決心。這無疑將對上述待發現領域的天然氣勘探起到巨大的推動和示范效應，從而拉開四川盆地震旦系—下古生界新一輪油氣規模發現的序幕。

5 結論

1）JT1 井滄浪鋪組氣藏的發現實現了四川盆地震旦系—下古生界繼燈影組、龍王廟組之后的又一重大戰略性突破，也進一步表明下古生界具有較大的油氣勘探潛力。

2）早寒武世滄浪鋪期四川盆地及周緣總體處于淺水陸棚沉積體系，滄一段沉積期受德陽—安岳殘余裂陷及物源控制，在裂陷東部形成云化顆粒灘發育的清水陸棚碳酸鹽巖沉積。

3）滄一段發育相控疊加巖溶改造的白云巖孔隙型儲層，巖性主要為殘余鮞粒云巖、砂屑云巖和粉晶云巖、灰質云巖、云質鮞粒灰巖，儲集空間類型主要有粒間溶孔、晶間溶孔、晶間孔，物性較好。

4）地震刻畫川中—川北地區滄浪鋪組下段發育多個大型灘體，受橫向上灘間致密巖性遮擋以及縱向上滄浪鋪組上段泥質巖的封蓋，在現今單斜背景下具備形成構造—巖性復合圈閉的條件，刻畫有利勘探面積逾3 200 km2。

5）滄一段灘相儲層直接覆蓋于筇竹寺組優質烴源巖之上，形成下生上儲源儲配置關系，蓬萊—射洪—閬中一帶靠近德陽—安岳裂陷區寒武系生烴中心，具備優越的天然氣成藏條件。