下?lián)P子無(wú)為凹陷中三疊世周沖村組天然氣成藏物質(zhì)基礎(chǔ)分析

吳通 李建青 章誠(chéng)誠(chéng) 邵威 方朝剛 周道容 黃寧

*收稿日期：20200616修訂日期：20200919責(zé)任編輯：譚桂麗

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“蘇皖贛地區(qū)頁(yè)巖油氣戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查（編號(hào)：DD20190565）”和“蘇皖地區(qū)頁(yè)巖氣地質(zhì)調(diào)查（編號(hào)：DD20190083）”項(xiàng)目聯(lián)合資助。

第一作者簡(jiǎn)介：吳通，1990年生，男，助理工程師，主要從事油氣地質(zhì)調(diào)查、戰(zhàn)略選區(qū)研究工作。Email：361971460@qq.com。

通信作者簡(jiǎn)介：李建青，1967年生，男，高級(jí)工程師，主要從事油氣戰(zhàn)略調(diào)查、選區(qū)評(píng)價(jià)工作。Email： 403364812@qq.com。

摘要： 通過分析在下?lián)P子沿江坳陷無(wú)為凹陷中三疊世周沖村組鉆遇的天然氣與潛在烴源巖、儲(chǔ)集層和蓋層的配置關(guān)系，結(jié)合無(wú)為凹陷皖為頁(yè)1井鉆測(cè)錄井實(shí)測(cè)資料，研究中三疊世周沖村組天然氣成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)及有利因素。無(wú)為凹陷整體發(fā)育中—上二疊統(tǒng)及下三疊統(tǒng)2套有利烴源巖，具備良好的溶蝕孔裂縫型白云巖儲(chǔ)集層，上覆2套百米以上的石膏層是氣藏封存的關(guān)鍵，多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的溝通型張裂縫和溶蝕孔對(duì)天然氣的運(yùn)移和儲(chǔ)存具有促進(jìn)作用，該區(qū)具有較好的常規(guī)天然氣勘探前景。

關(guān)鍵詞： 無(wú)為凹陷;周沖村組;白云巖;石膏層;物質(zhì)基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：P618.13

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：20961871（2020）0442509

雖然我國(guó)中生界、古生界具有良好的海相油氣勘探前景，已發(fā)現(xiàn)眾多大型油氣田，例如上揚(yáng)子普光氣田、元壩氣田等[1]，但下?lián)P子地區(qū)中生界、古生界油氣勘探尚未獲得具有重大意義的油氣突破，說(shuō)明下?lián)P子海相油氣勘探具有一定的復(fù)雜性[25]。2019年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局部署皖為頁(yè)1井，在下?lián)P子地區(qū)首次揭示中三疊世周沖村組2段異常高壓含硫天然氣層，全烴最高達(dá)9.473%，地層壓力系數(shù)預(yù)測(cè)超過1.90，具備超高壓氣藏的保存條件，證實(shí)了下?lián)P子無(wú)為凹陷周沖村組天然氣具有良好的勘探和開發(fā)前景。

本文以皖為頁(yè)1井鉆測(cè)錄井和區(qū)域?qū)崪y(cè)資料為基礎(chǔ)，對(duì)無(wú)為凹陷中三疊世周沖村組天然氣成藏條件進(jìn)行分析，探討潛在烴源巖、儲(chǔ)集層和蓋層類型及特征。無(wú)為凹陷發(fā)育2套有利潛在烴源巖，具備良好的溶蝕孔裂縫型白云巖儲(chǔ)集層，上覆2套百米以上的石膏層是氣藏封存關(guān)鍵，該認(rèn)識(shí)可為進(jìn)一步深化無(wú)為地區(qū)油氣勘探實(shí)踐，為后續(xù)油氣資源評(píng)價(jià)和開發(fā)工作提供重要參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

無(wú)為凹陷構(gòu)造屬于下?lián)P子沿江坳陷望江—無(wú)為對(duì)沖帶[6]，西北側(cè)以滁河斷裂為界，東南側(cè)以沿江隱伏斷裂為界（圖1（a））。古生代—中三疊世，該區(qū)為海相沉積[7]，形成的海相碳酸鹽巖和碎屑巖厚4 000～5 000 m，面積達(dá)3 100 km2，海相地層有機(jī)質(zhì)含量豐富，儲(chǔ)集巖和蓋層發(fā)育，具有較好的油氣勘探前景。早古生代，無(wú)為凹陷處于臺(tái)地相帶，褶皺具有大隆大坳的特點(diǎn)，構(gòu)造相對(duì)寬緩，變形層次協(xié)調(diào)，其中新生界由照明山斷裂和沿江隱伏斷裂拉張正斷層作用形成“雙斷式”地塹樣式。古生代，受上述拉張正斷層的影響，該區(qū)與深部擠壓斷層共同形成早期沖斷、推覆和晚期拉張、層滑構(gòu)造樣式，無(wú)深大斷裂切割，利于油氣和頁(yè)巖氣的聚集成藏[89]。

1.2 構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

無(wú)為凹陷構(gòu)造單元由北西向南東可劃分為石澗埠次凹、龍?zhí)翞惩蛊?、陡溝壩次凹、三官殿斜坡、南塘坊凸起等亞?jí)構(gòu)造單元（圖1（b））[10]。石澗埠次凹為中新生界斷陷區(qū)，保存了晚古生代地層，凹陷深洼中三疊統(tǒng)頂面埋深為3 200～4 500 m。受印支構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，龍?zhí)翞惩蛊鹛幱陂L(zhǎng)期隆起區(qū)，印支面之下古生界受風(fēng)化作用影響，具有利儲(chǔ)集空間。陡溝壩次凹為中—新生界凹陷區(qū)，保存較厚的中新生代地層，古生界埋藏較深，凹陷深洼中三疊統(tǒng)頂面埋深為2 400～4 000 m。三官殿斜坡為早期隆起區(qū)，上覆地層厚1 000～2 000 m，主要為侏羅系、新近系及第四系，無(wú)白堊系及古近系[11]。南塘坊凸起上覆地層厚1 200 m，不利于油氣保存和聚集。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 總有機(jī)碳（TOC）含量分析

實(shí)驗(yàn)所用儀器為OG2000V油氣顯示評(píng)價(jià)儀器。在程序升溫條件下，加熱巖石使油氣組分蒸發(fā)，同時(shí)干酪根和高分子量的膠質(zhì)瀝青熱解成烴，由FID定量檢測(cè)分析出三峰（S0、S1、S2）和Tmax或五峰（S0、S1、 S21、S22、 S23）以及其他派生參數(shù)。熱解后樣品中的殘余有機(jī)質(zhì)加熱氧化成CO2，通過加H2催化生成CH4，由FID定量檢測(cè)得出S4，計(jì)算樣品總有機(jī)碳（TOC）含量。

2.2 鏡質(zhì)體反射率Ro

實(shí)驗(yàn)所用儀器為偏光熒光顯微鏡（ZEISS Imger A2m）。將整平后的試樣滴上浸油，置于物鏡下準(zhǔn)焦。從試樣的一角開始，用機(jī)械推動(dòng)尺移動(dòng)試樣，根據(jù)試樣中測(cè)定對(duì)象的多少來(lái)確定點(diǎn)距、行距，以保證所有測(cè)點(diǎn)均勻布滿全片，一般點(diǎn)距為0.5～1.0 mm，行距為11.0～2.0 mm。當(dāng)十字絲落到測(cè)定對(duì)象上時(shí)，在測(cè)量范圍內(nèi)（直徑一般10 μm）無(wú)拋光缺陷、無(wú)礦物等包體，又不受突起影響、不受高反射率礦物于擾時(shí)方可測(cè)取該點(diǎn)的鏡質(zhì)體反射率數(shù)值。測(cè)點(diǎn)選定后，使反射光投到CCD上，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)360°，應(yīng)出現(xiàn)2次相同最大值，此即最大鏡質(zhì)體反射率。若2次最大值有明顯差別，應(yīng)找出原因（如油有氣泡、試樣傾斜）。在一個(gè)樣品測(cè)定過程中，如果發(fā)現(xiàn)讀數(shù)明顯增大或減小，應(yīng)停止測(cè)定，查明原因。每個(gè)樣品測(cè)完之后，用最接近樣品鏡質(zhì)體反射率的標(biāo)準(zhǔn)片檢查測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若與理論值之差>0.02，則該試樣測(cè)值無(wú)效。

2.3 覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)所用儀器為PoroPDP覆壓孔隙度滲透率測(cè)試儀。首先將巖心樣品裝在巖心夾持器中，然后將夾持器與控制模塊連接，用手動(dòng)液壓泵加上圍壓，分別測(cè)量孔隙度和滲透率。其中滲透率測(cè)量采用非穩(wěn)態(tài)法，即壓力脈沖衰減法?？刂颇K首先給巖心施加一個(gè)孔隙壓力，然后通過巖心傳遞壓差脈沖，隨著壓力瞬間傳遞通過巖心，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄巖心兩端壓力差、下游壓力和時(shí)間，并在電腦軟件屏幕上繪制壓差和平均壓力與時(shí)間的對(duì)數(shù)曲線。通過軟件對(duì)壓力和時(shí)間數(shù)據(jù)的線性回歸計(jì)算滲透率，測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)文件中?？紫抖葴y(cè)量通過氦氣膨脹原理，采用波依爾定律進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)使用的巖心夾持器配置情況，既可測(cè)量巖心顆粒體積，又可以測(cè)量巖心孔隙體積。

3 烴源巖特征

無(wú)為地區(qū)具有多套暗色巖層系，主要包括中—晚二疊世大隆組、孤峰組、棲霞組泥頁(yè)巖和泥質(zhì)灰?guī)r，早三疊世青龍群南陵湖組、和龍山組、殷坑組泥質(zhì)條帶灰?guī)r和泥頁(yè)巖[12]，這些黑色泥頁(yè)巖和碳酸鹽巖層系是有利的烴源巖[13]。

3.1 中—晚二疊世大隆組、孤峰組、棲霞組暗色巖系

無(wú)為地區(qū)地質(zhì)鉆探和有機(jī)地球化學(xué)分析揭示，該區(qū)二疊系是有利的烴源巖層[14]。無(wú)為地區(qū)N參4井揭示晚二疊世大隆組、孤峰組為一套黑色泥巖，有機(jī)碳含量一般>3%，最高含量達(dá)6.78%～9.11%，表明其為有利的生油巖。棲霞組下部“臭灰?guī)r段”有機(jī)碳含量為0.58%～1.15%，是較好的生油巖[15]。徽頁(yè)1井揭示大隆組、孤峰組頁(yè)巖以黑色碳質(zhì)硅質(zhì)巖為主，污手，有機(jī)碳含量高（4%～9%），熱演化程度在成熟生氣階段（1.5%～2.6%），巖石脆性高，微裂縫發(fā)育，巖心浸水實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有氣泡溢出，表現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)的烴源巖特征[16]。無(wú)為凹陷皖為頁(yè)1井大隆組和孤峰組沉積時(shí)，拉張形成臺(tái)間盆地相硅質(zhì)頁(yè)巖厚度為120～150 m;棲霞組沉積時(shí)，斜坡相碳酸鹽類烴源巖厚度為170～200 m（圖2）。采集了31件無(wú)為凹陷及周緣泥頁(yè)巖露頭樣品，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)分析得出總有機(jī)碳（TOC）含量和鏡質(zhì)體反射率Ro，發(fā)現(xiàn)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度普遍較高（TOC為 4%～9%），熱演化程度適中（Ro 為1.5%～3.0%），是該區(qū)潛在的有利烴源巖層系。

3.2 早三疊世南陵湖組、和龍山組、殷坑組暗色巖系

下三疊統(tǒng)是下?lián)P子地區(qū)主要的烴源巖層位之一[17]。中三疊世周沖村組下伏早三疊世青龍群（南陵湖組、和龍山組和殷坑組）含暗色泥頁(yè)巖、碳酸鹽巖，泥巖有機(jī)碳含量均高于碳酸鹽巖。采集19件無(wú)為凹陷及周緣早三疊世泥頁(yè)巖露頭樣品，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)分析得出總有機(jī)碳（TOC）含量和鏡質(zhì)體反射率Ro，結(jié)果表明TOC普遍>2%，Ro為1.3%～1.7%，熱演化程度處于生氣成熟階段。早三疊世，無(wú)為地區(qū)局限拉張形成臺(tái)間盆地相硅質(zhì)頁(yè)巖夾臺(tái)地相暗色碳酸鹽巖，泥頁(yè)巖烴源巖厚度大（100～150 m），為中三疊世周沖村組白云巖儲(chǔ)層供烴提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)[1819]（圖3）。

4 儲(chǔ)層特征

4.1 儲(chǔ)層孔滲特征

運(yùn)用皖為頁(yè)1井的測(cè)井資料、覆壓孔滲實(shí)驗(yàn)、碳酸鹽巖薄片面孔率綜合分析，發(fā)現(xiàn)測(cè)井解釋井段2 172.6～2 180.1 m巖石的孔隙度為3.50%，基質(zhì)滲透率為0.38×10-3 μm2;井段2 346.7～2 361 m巖石的孔隙度為3.70%，基質(zhì)滲透率為0.31×10-3 μm2。利用PoroPDP覆壓孔隙度滲透率測(cè)試儀測(cè)得周沖村組巖心（2 357 m）有效孔隙度為0.86%～1.10%，巖心裂縫滲透率由于高導(dǎo)縫充分發(fā)育，裂縫滲透率>10×10-3 μm2。儲(chǔ)層巖心（2 353～2 364 m）鏡下碳酸鹽巖面孔率為0.69%～1.43%?？傮w而言，含氣儲(chǔ)層屬于中低孔隙度、低基質(zhì)滲透率層，但裂縫滲透率較高，可為油氣運(yùn)移提供良好通道（表1）。

4.2 儲(chǔ)層天然裂縫特征

通過對(duì)陣列聲波測(cè)井資料縱、橫波幅度和能量衰減程度可識(shí)別裂縫發(fā)育層段及其類型，一般中、高角度裂縫縱波、橫波的衰減均較大，地層或裂縫的滲透性越好，斯通利波的時(shí)差越大[2022]。皖為頁(yè)1井2 342.0～2 365.0 m段橫波、斯通利波幅度衰減較大，全波列波形有衰減，對(duì)應(yīng)常規(guī)測(cè)井三孔隙呈異常高值，說(shuō)明儲(chǔ)層存在滲透性較好的高角度天然裂縫（圖4）。

通過成像測(cè)井可知，儲(chǔ)層天然裂縫以高導(dǎo)縫為主，屬于以構(gòu)造作用為主形成的天然裂縫，對(duì)于儲(chǔ)層形成和改造具有重要作用，對(duì)提高油氣的儲(chǔ)滲能力具有促進(jìn)意義[23]。由皖為頁(yè)1井儲(chǔ)層成像測(cè)井分析圖（圖5）可知，測(cè)量井段白云巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，天然裂縫以高導(dǎo)縫為主，未見明顯的人工裂縫。

儲(chǔ)層中共識(shí)別12條高導(dǎo)縫，測(cè)量段高導(dǎo)縫走向?yàn)镹E向—SW向，傾向?yàn)镾E向，傾角為40°～80°，均分布于周沖村組中。按常規(guī)白云巖儲(chǔ)層進(jìn)行解釋分層統(tǒng)計(jì)，12條高導(dǎo)縫均為張開縫，有效的張開縫對(duì)天然氣的運(yùn)移具有通道作用。

4.3 儲(chǔ)層礦物特征

儲(chǔ)層巖性為深灰色含泥白云巖（含硬石膏脈），主要由細(xì)晶粉晶白云石、石膏、硬石膏及黏土礦物組成。細(xì)粉晶白云石呈半自形粒狀，粒徑0.01～0.1 mm;石膏細(xì)小鱗片狀，片徑0.001～0.05 mm，呈星散狀分布;硬石膏呈半自形板狀，粒徑0.05～0.2 mm，呈星散狀分布;黏土礦物以泥質(zhì)為主（圖6）。

取皖為頁(yè)1井儲(chǔ)層巖心做鏡下全巖礦物分析，發(fā)現(xiàn)白云石占全巖組分的80%～85%，黏土礦物占全巖組分的5%，膏鹽類礦物占全巖組分的10%～15%;硬石膏沿裂隙呈充填半充填狀，占全巖組分的10%～15%（圖7），斷裂面見少量亮晶灰?guī)r，掃描電鏡下白云石微米級(jí)溶蝕孔普遍發(fā)育，是儲(chǔ)氣的良好載體（圖8）。

5 蓋層特征

5.1 蓋層單井沉積相特征

皖為頁(yè)1井測(cè)錄井及巖心資料顯示，中三疊世周沖村組主要發(fā)育灰白色中厚層石膏巖（圖9），夾層包含淺灰色泥質(zhì)粉砂巖、深灰色白云巖、灰色泥灰?guī)r、灰黑色硅質(zhì)頁(yè)巖、淺灰色細(xì)砂巖等，其中以深灰色含膏白云巖層為主，垂向上構(gòu)成2套下伏白云巖及上覆石膏巖組合，第一套石膏巖厚度為201 m，第二套石膏巖厚度為101 m。結(jié)合前人[24]對(duì)區(qū)域沉積背景分析及皖為頁(yè)1井周沖村組巖性組合特征，認(rèn)為該井周沖村組主要發(fā)育咸化背景下的潮坪瀉湖相沉積，屬于氣候炎熱、蒸發(fā)強(qiáng)烈的陸表海沉積體系單元。含膏白云巖為潮坪相沉積的產(chǎn)物，石膏巖層屬于咸化咸湖沉積，巨厚的膏巖層對(duì)應(yīng)超咸化瀉湖沉積[25]。白云巖及石膏巖組合表明，該地區(qū)至少經(jīng)歷了2次由潮坪向?yàn)a湖沉積環(huán)境的演變。

5.2 蓋層巖性及平面特征

無(wú)為凹陷石膏層整體為咸化超咸化瀉湖沉積，偶夾粉砂質(zhì)泥巖。皖為頁(yè)1井揭示井下石膏巖層質(zhì)地純，粘手，在成巖過程中受膠結(jié)作用和交代作用改造為致密次生水化硬石膏（圖10），封閉性強(qiáng)，利于天然氣的封存，石膏巖層作為有利區(qū)域蓋層在上揚(yáng)子地區(qū)三疊系已得到證實(shí)[2628]。

6 結(jié)論

（1）中—晚二疊世—早三疊世沉積期，下?lián)P子無(wú)為凹陷暗色烴源巖有效沉積厚度普遍>100 m，暗色頁(yè)巖TOC>4%，暗色碳酸鹽巖TOC>0.5%，Ro為1.5%～2%，為中三疊世周沖村組天然氣成藏奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。中三疊世周沖村組白云巖儲(chǔ)層微米級(jí)溶蝕孔和天然裂縫普遍發(fā)育，天然裂縫滲透率>10×10-3 μm2，具備較強(qiáng)的天然氣溝通和運(yùn)移能力，上覆2套超過百米的超咸化相石膏層整體封閉性強(qiáng)，有利于天然氣封存。

（2）近些年，無(wú)為凹陷一直圍繞二疊紀(jì)頁(yè)巖氣進(jìn)行勘探，本次三疊系常規(guī)天然氣的發(fā)現(xiàn)及其成藏物質(zhì)基礎(chǔ)分析將進(jìn)一步優(yōu)化該區(qū)頁(yè)巖氣勘探思路，后續(xù)勘探過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)三疊系常規(guī)天然氣目的層的探索。

（3）下?lián)P子沿江地區(qū)無(wú)為凹陷成藏物質(zhì)基礎(chǔ)豐富，具備良好的烴源巖、儲(chǔ)集層和蓋層條件，應(yīng)作為今后華東地區(qū)找油找氣突破的重點(diǎn)區(qū)域之一。

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Analysis on the gas reservoir forming conditions of Middle Triassic Zhouchongcun Formation in Wuwei depression， Lower Yangtze Basin

WU Tong，LI Jianqing，ZHANG Chengcheng，SHAO Wei，F(xiàn)ANG Chaogang，ZHOU Dao rong， HUANG Ning

（Nanjing Center，China Geological Survey，Nanjing210016，China）

Abstract：By analyzing the relationship between the newlydiscovered gas that founded in Middle Trassic Zhougchongcun Fomartion in Wuwei depression， Lower Yangtze Basin and potential source rock， reservoir and cap rock properties， combining with subsurface geological and geophysical data， a further research on material basis and beneficial factors for gas reservior forming was conducted in this paper. The results show thattwo favorable source rocks， respectively MiddleUpper Permian and Lower Triassic， were deposited in the whole Wuwei depression， with beneficial dissolved poresfracture dolomite reservoir. The two sets of gypsum beds over 100 meters are the key factors to seal gas reservoirs. The connective fractures and dissolved pores formed by the multistage tectonic movements have promoting effects on the migration and storage of natural gas. It is concluded that the favorable gas reservoir forming conditions have a good prospect for conventional gas exploration in this area.

Key words：Wuwei depression;Zhouchongcun Formation;dolomite;gypsum layer;material basis