利用井震結合刻畫川東石炭系印支期古隆起特征及其意義

葉 茂 彭 平 劉 輝 任紀博 楊榮軍

1. 中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院 2. 中國石油勘探開發研究院四川盆地研究中心

0 引言

川東石炭系迄今仍是四川盆地天然氣勘探的主力儲產層系。但經歷了近40年的勘探開發之后，多數老氣田相繼出水，進入產能遞減期，生產形勢日趨嚴峻。近年川東石炭系勘探領域轉向高陡構造主體、復合圈閉和盆地邊緣圈閉，地質條件復雜，勘探難度加大。目前石炭系已經發現了大天池、五百梯、相國寺主體、巫山坎、馮家灣、萬順場、建南等50余個石炭系氣藏，除少數幾個是典型的構造圈閉氣藏外，其余均是與構造相關的地層—構造復合圈閉或巖性—構造復合圈閉氣藏。

川東地區石炭系現今多數氣藏分布于開江古隆起及其周緣[1]，因此氣藏與開江古隆起之間存在密切關系，且具有繼承性。黃籍中通過有機質成熟度分析認為印支期古隆起有利于油氣的富集和儲存，川東、川東北高陡構造是有利的勘探目標區[2-5]。韓克猷[6]認為印支運動形成的開江古隆起為疊隆起，其對應了志留系烴源巖的生油高峰，有利于大、中型氣田的形成；徐國盛[7]等認為川東地區主要產氣構造帶多數分布于開江古隆起的高地及周圍斜坡上，現今成組氣田的分布及成藏機理與古隆起的形成與發育存在密切的聯系，具有繼承性；沈平等[8]研究認為，雖然石炭系現今氣藏氣水界面各不相同，但是卻具有東、西區各一個統一的壓力分區；徐國盛，劉樹根等[9]認為燕山運動期之前，志留系烴源巖大量生烴，在高壓驅使下初次運移至石炭系“倉儲式”儲集體內并呈常壓游離態；燕山運動期，石炭系中天然氣向開江古隆起區運移，形成石炭系早期古隆起大氣藏；喜馬拉雅運動期打破了古隆起氣藏的分布格局，促使天然氣在此期形成的高陡構造帶各圈閉中重新調整分配，最終再聚集成藏。

前人認為石炭系成藏與川東開江古隆起演化關系密切，并且對其進行了大量的研究，但是也存在一定的問題：①石炭系現今氣藏的分布范圍遠遠大于開江古隆起的面積（約2 812 km2）[10]，石炭系古油藏的分布范圍需要進一步研究；②開江古隆起與石柱古隆起、瀘州古隆起以鞍部相接[11]，但這兩個古隆起對于現今石炭系成藏的控制作用需要進一步研究。

在前人研究的基礎上，根據區內最新的地質、地震資料，對川東地區印支期古隆起進行精細的古構造恢復，探討該區古隆起對現今氣藏的控制作用。

1 地質背景

加里東運動期間，川東處于樂山—龍女寺古隆起伸向湘鄂西凹陷的斜坡上，在這一斜坡上志留系沉積的砂、泥巖累計有千余米，而且東厚西薄，志留系的泥、頁巖被認為是石炭系的主要烴源巖[12-14]。海西期海水再次侵入川東地區，由于入侵的海水受到北面的大巴山古陸、南面的利川—黔江古陸以及西邊的樂山—龍女寺古陸的限制，石炭系就局限于這種海灣潮坪環境中沉積。其產物主要為一套泥—粉晶云巖、顆粒云巖、角礫云巖夾灰巖，局部地區夾膏鹽沉積[15]。石炭紀末的云南運動，使得川東地區再次上升為陸，整個石炭系又受到不同程度的風化剝蝕。石炭系地層殘余厚度一般為10～70 m，巖石受地表淡水淋濾，溶孔十分發育，是川東地區的主要儲層段。

中三疊世末，印支運動早期，川東南的瀘州古隆起、石柱古隆起和川東北的開江古隆起開始定形，同時烴類開始形成和運移，是成藏的關鍵時期。喜山運動時，由于川東地區強烈的褶皺形變并伴有逆沖斷層的發生，至使古氣藏中的大量天然氣沿斷裂散失，部分進入褶皺形成的新圈閉中被保存下來，形成了眾多以高陡構造為主要特征的各類圈閉的中、小型天然氣藏（圖1、圖2）。

圖1 川東石炭系構造綱要圖

圖2 川東地區地層綜合柱狀圖

2 研究方法

目前，學者們常利用印模法、地層殘厚法、沉積特征法、層序地層分析法等來恢復古地貌，同時結合地震剖面，重建盆地的古構造特征。前人研究認為印支期古構造的形態與石炭系現今氣藏的形成關系密切，借鑒前人恢復古地貌的方法，利用印模法，基于更加全面的地震和鉆井數據來恢復印支期古構造形態。

晚三疊世是上揚子地臺由淺海臺地轉變為內陸湖盆的一個重要時期，川東地區須家河組一段主要為有障壁海岸沉積相的濱海沼澤亞相，少部分地區為障壁砂壩亞相，巖性主要為一套泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖及粉砂巖薄層為主，局部夾薄層細砂巖。以須家河組底界作為等時面，分別統計實鉆井地層厚度與地震時差，計算機平面成圖，并對數據源進行可靠性分析，恢復須家河組一段沉積前的古構造形態。主要數據來源為實鉆井地層厚度以及地震時差換算數據。以實鉆井地層厚度數據（須家河組底界至梁山組底界）。目前川東地區穿過或者鉆遇石炭系完鉆井大約800余口，主要分布于石炭系厚區，構造位置位于高陡構造帶主體及逆斷層陡翼潛伏構造，優選早期探井，井斜較小，盡量規避井斜影響。地震時差數據：在對川東地區石炭系分布區約4.2×104km2范圍內的二維、三維地震資料進行精細解釋的基礎上，讀取須家河組底界至梁上組底界地震時差數據。

3 古構造恢復

3.1 地層信息

在對川東地區已鉆至石炭系的井進行地層的重新對比劃分基礎上，建立了區域地層大剖面，將須家河組底界拉平，剖面均顯示中三疊統至二疊系由川東周緣向達州—開江地區超覆沉積，揭示了石炭系古隆起的發育。

從實鉆井地層厚度剖面圖上可以看出，北西南東向剖面清楚地顯示川東地區石炭系開江古隆起，核心部位位于渡口河—檀木廠—雙家壩一線，西陡東緩（圖3）。

圖3 川東地區古隆起地層對比剖面圖（據實鉆井數據）

3.2 地震信息

須家河組底界反射層一般表現為一單強相位，其上常出現一較強相位，其下常為復波。該層反射連續性好，振幅強、相位特征明顯。梁山組底界反射層由前強后弱兩個較窄的相位組成，以前相位標層，該層反射連續性好、相位較穩定，與龍潭組底界反射層間時差在110～130 ms之間。這兩層是標準反射層，可在川東地區全區對比跟蹤（圖4）。

圖4 WT1井合成記錄標定及過井剖面對比

川東地區石炭系鉆井眾多，在對川東地區已鉆至志留系的井進行精細合成記錄標定的基礎上，建立了由川中至川東區域地震大剖面（圖5）。將須家河組底界拉平后，其趨勢與實鉆井地層厚度保持一致。

圖5 川東地區古隆起地震剖面圖

3.3 相關性分析

采用地層方法和地震方法利用計算機生成平面圖，并對原始數據可靠性進行分析。對實鉆井資料分析認為，川東地區石炭系絕大部分鉆井分布于高陡構造主體及陡翼下盤潛伏高帶，因此，這些區域數據較為可靠，而在盆地邊緣鉆井數量 稀少，數據可靠性較差。對地震資料分析認為，在高陡構造主體區域由于逆斷層的存在導致地層重復，其時間層位存在重復，數據可靠性較差。兩種方法均具有一定的局限性，無法獨立精細刻畫印支期古構造圖。

因此，綜合以上兩種方法，分別讀取實鉆厚度值與地震時差數據，進行相關性分析，樣本數392個（表1），相關系數0.79，相關性強（圖6）。

表1 須家河組底界—梁山組底界厚度與地震時差統計表（部分）

圖6 須家河組底界—梁山組底界厚度與地震時差相關系圖

3.4 川東石炭系分布區印支期古構造特征

川東石炭系分布區印支期古構造總體表現為三個大的古隆起：開江古隆起、瀘州古隆起、石柱古隆起。根據前人的研究，印支期瀘州古隆起展布面積小于8×104km2，開江古隆起面積較小，小于4×104km2，至白堊紀—新近紀，瀘州—開江古隆起自川西南至川東北沉積厚度減薄，總體上以隆起—斜坡為主。在實鉆井數據結合地震資料的基礎上，對梁山組至雷口坡組厚度進行平面成圖，應用印模法恢復川東地區印支期石炭系古復合圈閉分布圖（圖7）。古隆起構造線疊加石炭系的地層剝蝕線形成了3個地層-古構造復合圈閉油藏，其復合圈閉要素如表2所示。

表2 印支期石炭系古復合圈閉要素統計表

圖7 川東地區印支期石炭系古復合圈閉分布圖

4 古隆起控制的現今石炭系油氣藏

喜山運動造就了現今四川盆地的構造面貌，現今構造格局成形。強烈的褶皺和剝蝕作用改造了燕山運動時期形成的氣藏圈閉的形態和保存條件，并形成新的圈閉和氣藏，天然氣重新分配、聚集于各種類型圈閉中。根據對目前川東地區石炭系獲氣井及儲量區的復查、梳理，現今氣藏的分布與古油藏具有密切的聯系，現今石炭系氣藏均為印支期古油藏范圍內的重新分配、調整，而非印支期斜坡區、向斜區成藏。

1）川東地區石炭系已獲儲量區塊均位于最低海拔古構造線-3 000 m之上，石炭系目前已鉆獲氣井均位于古復合圈閉之內，證明利用古構造圖刻畫的古復合圈閉油藏含油范圍真實可靠。

2）對臥龍河石炭系氣藏精細描述，認為其可分為三個不同壓力系統、互不連通的氣藏，中間由巖性致密帶相隔。其中，北區、中區兩個氣藏邊界與最低海拔構造線-3 000 m對應，認為可能是由于古油藏含油邊界控制。

3）在印支期開江古隆起高部位的川東北石炭系低滲區塊發育巖性－構造復合圈閉，其巖性、物性變化形成對流體的圈閉有較大的不確定性，氣水倒置，不完全符合等深線閉合規律。如鉆遇的G5井、G31井位于構造圈閉之外，可能為巖性、物性致密帶所封隔（圖8）。

圖8 川東地區安仁－沙罐坪－溫西石炭系氣藏剖面圖

4）在渝東石柱區的一些井如MA1井、CZ1井等水井的石炭系取心段中，至今未發現儲層中有瀝青存在。因此，開江與石柱古油藏之間的邊界位于大池干構造帶和方斗山構造帶之間。

5）開江古隆起控制了石炭系大部分氣藏，瀘州古隆起控制了相國寺、臥龍河南，新市、雙龍、茍西等石炭系氣藏，石柱古隆起控制了建南石炭系氣藏。其中，開江古隆起對應四川盆地志留系生烴中心；而瀘州古隆起、石柱古隆起分別對應生烴邊緣地區，生烴中心與保氣中心配合程度較差。

5 結論

四川盆地川東地區存在印支期古構造復合圈閉，對現今石炭系油氣富集成藏具有控制作用：

1）古隆起核部油氣充滿度高，疊合巖性（儲層）致密帶可形成巖性—構造復合圈閉氣藏或者疊合高陡構造主體傾末端可形成地層—構造復合圈閉氣藏；

2）最低古構造線（-3 000 m）之下及生烴邊緣地區的勘探需要慎重。