川西坳陷中部古隆起形成演化過程及其控油氣作用*

李林濤 朱光輝 熊 亮

(1.中海油研究總院 2.中國石油大學(xué)(北京) 3.中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院)

古隆起泛指過去某一地質(zhì)時期的隆起構(gòu)造，與古構(gòu)造帶或古構(gòu)造體系相對應(yīng)的、較大范圍的正向古構(gòu)造。目前，全球范圍的古隆起區(qū)都有了重大的油氣發(fā)現(xiàn)[1，2]，中國主要盆地油氣發(fā)現(xiàn)也都與古隆起有關(guān)[3]。四川盆地主要發(fā)育了龍女寺古隆起、瀘州古隆起和開江古隆起[4]，除此之外，在川西坳陷地區(qū)也發(fā)育一些范圍較小幅度較低的近東西向古隆起單元。本次研究即以位于川西坳陷中部的孝泉—豐谷古隆起為研究對象，分析其形成演化過程與控油氣作用。

1 川西坳陷內(nèi)的古隆起分布

川西坳陷指龍門山推覆構(gòu)造帶以東、川中平緩斷褶帶以西的四川盆地西部地區(qū)，該區(qū)整體構(gòu)造格局定型于喜山運(yùn)動，喜山運(yùn)動之前形成的隆起單元均屬古隆起范疇。分布于川西坳陷內(nèi)的古隆起帶包括：北部的江油—九龍山隆起帶，中部的孝泉—豐谷隆起帶，南部的邛崍—新津隆起帶(圖1)。

江油—九龍山隆起帶位于川西坳陷西北部，由江油向九龍山地區(qū)呈NEE向展布，該隆起帶上已發(fā)現(xiàn)的氣田有中壩中型氣田和九龍山小型氣田。位于川西坳陷中部的孝泉—豐谷隆起帶西起都江堰市，經(jīng)彭縣、綿竹、德陽，東至鹽亭，該隆起帶上已發(fā)現(xiàn)孝泉—新場—合興場大型氣田和鴨子河、高廟子—豐谷小型氣田。邛崍—新津隆起帶西起高家場，經(jīng)平落壩、大興西，至油罐頂?shù)貐^(qū)，該帶上已發(fā)現(xiàn)平落壩中型氣田、大興西小型氣田、高家場含油構(gòu)造和洛帶中型氣田(圖1)。由圖1可見，川西坳陷分布的主要構(gòu)造圈閉和發(fā)現(xiàn)的大中型氣田都與這些古隆起分布有關(guān)。這些古隆起有著怎樣的形成和演化過程？它們對油氣藏的形成和分布又起怎樣的控制作用？本文以其中最主要的中部古隆起為研究對象，通過對其形成與演化過程進(jìn)行研究，分析了其對油氣成藏與分布的控制作用。

圖1川西坳陷主要古隆起與氣田分布圖(據(jù)中石化西南油氣分公司，2000年)

2 川西坳陷中部古隆起形成與演化

2.1 川西坳陷中部古隆起形成時間

川西坳陷最主要、發(fā)現(xiàn)油氣田最多的古隆起為其中段的中部古隆起，即孝泉—豐谷隆起帶，該隆起帶在地震剖面上反映為上三疊統(tǒng)及其以上地層的低幅度隆起，這些構(gòu)成隆起帶的地層經(jīng)歷了安縣運(yùn)動、印支晚幕運(yùn)動、多期的燕山運(yùn)動和喜山運(yùn)動[5](表1)。經(jīng)歷構(gòu)造運(yùn)動的多期性導(dǎo)致了其形成演化過程的復(fù)雜性。就形成時間而言，多位學(xué)者對其形成時間均進(jìn)行過研究，但在認(rèn)識方面難以達(dá)成一致，主要觀點(diǎn)有：形成于印支運(yùn)動早晚幕之間的“安縣運(yùn)動”[6]、形成于印支運(yùn)動晚幕[7]、形成于燕山運(yùn)動中幕之前[8]、形成于燕山運(yùn)動中幕[9]、形成于燕山運(yùn)動晚幕[10、11]。

表1 川西地區(qū)中-新生界地層表

(據(jù)童崇光，1992年修改)

本次研究通過地震剖面觀察發(fā)現(xiàn)，上三疊統(tǒng)須家河組三段(T3x3)沉積末的安縣運(yùn)動在研究區(qū)作用強(qiáng)烈，造成了劇烈的隆升(孝泉、新場地區(qū)探井鏡質(zhì)體反射率分布特征也反映了該期安縣運(yùn)動存在的明顯痕跡)。這種隆升作用在安縣地區(qū)作用強(qiáng)烈明顯，并傳遞到孝泉—新場地區(qū)，形成孝泉—豐谷構(gòu)造帶隆升的開始。由L07-261地震反射剖面清晰可見(圖2)，新場地區(qū)新851井所處構(gòu)造位置在須家河組須一、須二段存在明顯的古構(gòu)造特征，且該位置須三段厚度較周邊薄，反映了該古構(gòu)造形成于須家河組三段沉積期。位于構(gòu)造高點(diǎn)新851井區(qū)的圈閉特征統(tǒng)計結(jié)果：須家河組一段閉合幅度150m，須家河組二段閉合幅度135m，須家河組三至五段閉合幅度均為50m，同樣說明該古隆起形成于須家河組三段沉積期。平衡演化剖面和地層厚度分析結(jié)果也表明孝泉—豐谷構(gòu)造帶開始形成于上三疊統(tǒng)須家河組三段(T3x3)沉積末的安縣運(yùn)動(圖3、圖4)。

圖2 L07-261地震反射剖面

2.2 川西坳陷中部古隆起演化過程

應(yīng)用2DMove平衡演化剖面分析軟件對過孝泉—豐谷構(gòu)造的L4地震測線進(jìn)行回剝研究結(jié)果顯示(圖3)：須三段沉積末期，米倉山開始全面抬升，研究區(qū)北段的龍門山也開始隆升，孝泉—新場地區(qū)形成低幅古構(gòu)造；須四段沉積期，龍門山持續(xù)抬升但孝泉—新場構(gòu)造變動幅度不大；須五段沉積末期的印支晚幕運(yùn)動造成了研究區(qū)整體抬升，先存斷裂再次活動；侏羅系沉積末期的燕山中幕構(gòu)造運(yùn)動造成了研究區(qū)的持續(xù)抬升和擠壓，斷裂進(jìn)一步發(fā)育，整體構(gòu)造幅度進(jìn)一步加強(qiáng)，古隆起形成；燕山晚幕運(yùn)動特別是喜山運(yùn)動在研究區(qū)作用最為強(qiáng)烈，已有構(gòu)造再次接受了全面抬升改造，孝泉—豐谷隆起帶定型，研究區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造格局確立。

圖3 L4地震解釋測線平衡演化剖面圖(測線位置見圖4)

本次研究同時采取了聯(lián)井厚度古構(gòu)造分析法，選取了主要分布于孝泉—豐谷隆起帶上的隆豐1、川鴨95、川孝93、川孝94、新3、新851、聯(lián)150、川羅562、川合100、川豐125、豐谷1井(圖4)，在這些井分層資料基礎(chǔ)上，對它們的上三疊統(tǒng)須家河組須三段(T3x3)、須五段(T3x5)、下(J1)、中(J2)、上侏羅統(tǒng)(J3)和下白堊統(tǒng)(K1)地層分別求取了區(qū)域平均地層厚度(各井同層段平均厚度)，再用區(qū)域平均地層厚度分別減去每口井該段地層厚度，所得數(shù)值為正則說明該井在該地層沉積時處于相對高部位，所得數(shù)值為負(fù)則反映處于相對低部位。用此方法可還原所選取聯(lián)井剖面各井在主要層段沉積時所處構(gòu)造位置高低，反映古構(gòu)造分布情況，不同沉積時期相對構(gòu)造位置對比可反映研究區(qū)的構(gòu)造演化情況。

圖4 聯(lián)井剖面各井不同沉積時期相對構(gòu)造位置分布

由聯(lián)井厚度古構(gòu)造分析法還原出的隆豐1、川鴨95、川孝93、川孝94、新3、新851、聯(lián)150、川羅562、川合100、川豐125、豐谷1井在關(guān)鍵地史沉積時期相對構(gòu)造位置分布如圖5?？梢娚先B統(tǒng)須家河組三段沉積末期聯(lián)井剖面所控制的研究區(qū)部分整體呈東高西低的構(gòu)造格局；但新3井所處構(gòu)造位置略高于周邊，說明孝泉—豐谷古構(gòu)造此時在新場地區(qū)開始隆升(圖5上)。上三疊統(tǒng)須家河組五段沉積末期整體構(gòu)造格局無明顯變化。川鴨95、川羅562、川豐125井處于局部構(gòu)造部位，說明鴨子河、羅江、豐谷出現(xiàn)局部隆升(圖5上)。早侏羅紀(jì)末研究區(qū)構(gòu)造格局開始轉(zhuǎn)換，構(gòu)造位置由東高西低轉(zhuǎn)為西高東低，此時鴨子河、孝泉、新場構(gòu)造開始明顯隆升(圖5中)。這種隆升作用持續(xù)到中侏羅紀(jì)末，此時鴨子河—孝泉—新場一帶已經(jīng)全面抬升，豐谷地區(qū)處于相對低構(gòu)造部位(圖5中)。晚侏羅紀(jì)末，研究區(qū)構(gòu)造格局再次轉(zhuǎn)變，變?yōu)闁|西兩頭抬升，此時孝泉—新場—合興場一帶構(gòu)造穩(wěn)定，鴨子河與豐谷地區(qū)強(qiáng)烈隆升(圖5下)。早白堊紀(jì)末，豐谷構(gòu)造抬升作用停止，鴨子河、孝泉、新場、合興場地區(qū)出現(xiàn)繼承性活動(圖5下)。

聯(lián)井厚度古構(gòu)造分析反映了研究區(qū)孝泉—豐谷古隆起的形成起始于安縣運(yùn)動，燕山運(yùn)動中幕全面隆升成型。地震剖面特征和聲波時差法剝蝕量恢復(fù)及前人研究均表明：喜山運(yùn)動導(dǎo)致了研究區(qū)整體大幅的抬升和古構(gòu)造的全面再活動，并最終確立了研究區(qū)的構(gòu)造形態(tài)。

圖5 聯(lián)井厚度古構(gòu)造分析法聯(lián)井剖面分布圖

2.3 川西坳陷中部古隆起成因機(jī)制

雍自權(quán)(2008)研究表明[11]，發(fā)生于上三疊統(tǒng)須家河組三段沉積末期的印支運(yùn)動諾利期(安縣運(yùn)動)，導(dǎo)致了龍門山地區(qū)的區(qū)域應(yīng)力場由卡尼期(印支運(yùn)動晚幕)的北東—南西向擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽鳌蠔|向擠壓促使龍門山地區(qū)發(fā)生逆沖,形成龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶, 在研究區(qū)導(dǎo)致了孝泉—新場地區(qū)出現(xiàn)局部隆起(圖6)。

圖6川西坳陷內(nèi)各構(gòu)造運(yùn)動期構(gòu)造主應(yīng)力方向變化示意圖(雍自權(quán)，2008年)

燕山運(yùn)動期，研究區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場再次變?yōu)楸睎|—南西向擠壓，在前期局部隆起的基礎(chǔ)上，孝泉—新場隆起向東擴(kuò)張，形成垂直于龍門山構(gòu)造帶的北西西向隆起帶。喜山運(yùn)動期，四川盆地構(gòu)造應(yīng)力場又一次轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽鳌蠔|向，川西地區(qū)全面強(qiáng)烈隆升，孝泉-新場隆起帶構(gòu)造幅度進(jìn)一步加強(qiáng)并接受形態(tài)改造。

3 川西坳陷中部古隆起控油氣作用

川西坳陷中段已發(fā)現(xiàn)的油氣藏主要分布在孝泉—豐谷古隆起上，分布其上的孝泉、新場、合興場、豐谷和高廟子構(gòu)造由深至淺均有氣藏發(fā)現(xiàn)，孝泉—豐谷古隆起對油氣藏的控制作用主要包括：

(1)孝泉—豐谷隆起帶自晚三疊世須家河組三段沉積以來經(jīng)歷了持續(xù)、多期次的隆升，始終處于局部構(gòu)造高部位，為油氣運(yùn)聚指向區(qū)，是研究區(qū)內(nèi)最有利的油氣聚集單元；分布其上的孝泉、新場、合興場主要構(gòu)造圈閉形成早，有利于油氣聚集成藏。

(2)川西坳陷白堊系以下儲層普遍致密[12]，但多期次的持續(xù)活動使孝泉—豐谷隆起帶上的沉積儲集與孔滲條件優(yōu)于周邊地區(qū)，并產(chǎn)生大量隨斷裂伴生的裂縫系統(tǒng)，有效地改善了儲集條件。

(3)孝泉—豐谷古隆起帶深部油氣保存良好，上三疊統(tǒng)須家河組封蓋條件極好，須家河組五段與須家河組三段泥巖厚度大、分布穩(wěn)定，是須家河組四段與須家河組二段儲層段最好的直接蓋層；以擠壓為主形成的斷裂受良好封蓋條件影響斷層封閉性較好，有效抵消了持續(xù)抬升和斷裂活動對油氣藏的破壞作用。

(4)喜山運(yùn)動對川西地區(qū)改造最為強(qiáng)烈，但此時川西坳陷儲層已普遍致密化[12]，構(gòu)造運(yùn)動對油氣藏的破壞作用有限，部分賦存在深部須家河組的油氣在構(gòu)造運(yùn)動作用下沿斷裂在淺層中、上侏羅統(tǒng)再次聚集成藏[13]。

(5)復(fù)雜多期的構(gòu)造運(yùn)動決定了孝泉—豐谷隆起帶上油氣藏的分布受到今構(gòu)造和古構(gòu)造的雙重控制，普遍致密的儲集條件決定了高產(chǎn)油氣藏離不開儲層中裂縫系統(tǒng)的發(fā)育，早期深部斷裂受多次構(gòu)造運(yùn)動改造易在周邊產(chǎn)生裂縫，是有利的勘探目標(biāo)區(qū)。

4 結(jié)論

古隆起區(qū)是油氣勘探的有利場所，我國四川盆地多個古隆起均取得了一定規(guī)模的油氣發(fā)現(xiàn)，本文以川西坳陷中部“孝泉—豐谷”古隆起為研究對象，通過地震剖面圈閉特征分析、平衡剖面構(gòu)造演化研究和聯(lián)井厚度法古構(gòu)造分析，獲得了“孝泉—豐谷”古隆起的形成始于安縣運(yùn)動，在燕山運(yùn)動中幕全面隆升成型，在喜山運(yùn)動期接受抬升改造并定型。川西坳陷中部古隆起具有形成期早、多期活動、蓋層條件好的特點(diǎn)，有利于油氣聚集成藏；同時，由于埋深大、儲層致密的特點(diǎn)有利于油氣保存；古今構(gòu)造復(fù)合區(qū)多期構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生的斷裂系統(tǒng)是該油氣勘探的有利目標(biāo)。

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