西昌米市盆地七里壩構(gòu)造奧陶系大箐組油氣前景

郎悅竹, 孫 瑋, 葉玥豪, 邵紅君, 田小彬, 丁 一, 宋金民, 徐宏遠(yuǎn)

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059； 2.大慶油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712)

近年來(lái)四川盆地在海相碳酸鹽巖地層中發(fā)現(xiàn)多個(gè)較大規(guī)模整裝氣藏[1-4]。西昌米市盆地與四川盆地相鄰，具有相似的大地構(gòu)造背景，應(yīng)具備一定的油氣勘探遠(yuǎn)景[5-11]。但米市盆地(面積約 6 000 km2)內(nèi)僅有4口井鉆揭上奧陶統(tǒng)大箐組，即QB1井、XD1井、XD3井和PG1井，測(cè)試均未獲工業(yè)氣流。米市盆地邊緣溫泉井所鉆的ZK5井在中侏羅統(tǒng)新村組測(cè)試見(jiàn)氣，表明具有一定的油氣勘探前景。鉆井揭示米市盆地七里壩構(gòu)造地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地震預(yù)測(cè)深度也與實(shí)鉆出入較大，反映米市盆地油氣地質(zhì)條件不明，特別是盆地內(nèi)有效烴源巖分布、生儲(chǔ)蓋組合條件、有利儲(chǔ)蓋組合發(fā)育區(qū)及有利勘探層系等需進(jìn)一步落實(shí)[12]。本文綜合應(yīng)用野外露頭、測(cè)井、巖心等資料，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，對(duì)盆內(nèi)七里壩構(gòu)造的烴源、儲(chǔ)層、保存與圈閉條件進(jìn)行深入研究，探討深層大箐組的油氣勘探前景。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西昌盆地位于四川省涼山彝族自治州境內(nèi)，包括西昌市、喜德縣、普格縣、昭覺(jué)縣、越西縣等，為南北向展布的狹長(zhǎng)構(gòu)造盆地；西以安寧河斷裂為界，東界可達(dá)峨邊斷裂，南界為則木河斷裂，向北延伸至大渡河附近；位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西側(cè)，橫跨康滇地軸和涼山臺(tái)拗2個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元[12]。西昌盆地為覆于較活動(dòng)結(jié)晶基底上的較大型盆地，面積約為 16 000 km2，是由米市盆地、甘洛盆地、麻姑山盆地、昭覺(jué)盆地和美姑盆地組成的殘留盆地(圖1)。其中改造程度相對(duì)較弱、規(guī)模最大的是米市盆地，面積約為 6 000 km2。

圖1 西昌盆地大地構(gòu)造位置及地質(zhì)略圖Fig.1 Tectonic location and geological outline map of the Xichang Basin

根據(jù)米市盆地XD1井、XD3井和PG1井的鉆探資料，結(jié)合野外露頭分析表明，米市盆地的地層較齊全，其深部為雙重基底結(jié)構(gòu)，下部為太古界-下元古界結(jié)晶基底，由康定群及其相關(guān)巖群組成；上部為中上元古界的褶皺基底，由會(huì)理群及其相關(guān)巖群組成。上震旦統(tǒng)燈影組至白堊系與四川盆地可以對(duì)比，表明米市盆地屬于揚(yáng)子地塊的一部分。其中寒武系為一套穩(wěn)定沉積地層，在后期的構(gòu)造改造過(guò)程中，盆地的西部遭到剝蝕，但仍有殘留；奧陶系-志留系向西部逐漸尖滅；全區(qū)廣泛缺失泥盆系-石炭系；區(qū)內(nèi)二疊系逐漸向西尖滅，有玄武巖分布；缺失中下三疊統(tǒng)，上三疊統(tǒng)-侏羅系、白堊系厚度較穩(wěn)定，分布較廣。

因盆地內(nèi)鉆井都沒(méi)有完整的目的層資料，因此綜合利用XD1井、PG1井和XD3井以及露頭資料對(duì)大箐組和下志留統(tǒng)龍馬溪組的巖性和特征進(jìn)行分析(圖2)。大箐組全盆地內(nèi)分布，厚約350 m，以砂屑白云巖、晶粒白云巖為主，溶蝕孔洞局部發(fā)育；下部為淺灰、深灰色厚層-塊狀細(xì)-中晶白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，風(fēng)化后呈砂糖狀結(jié)構(gòu)，是良好的儲(chǔ)層；上部顏色漸深，為灰色、灰黑色白云質(zhì)灰?guī)r與灰?guī)r，有時(shí)近頂部間夾粉砂巖、頁(yè)巖。

圖2 米市盆地南段大箐組-龍馬溪組綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive lithological histogram of the Daqing Formation-Longmaxi Formation in the southern segment of Mishi Basin

研究區(qū)內(nèi)四開(kāi)斷裂以西的龍馬溪組與下伏地層不整合接觸，在四開(kāi)斷裂以東的龍馬溪組與下伏地層整合接觸，故龍馬溪組在米市盆地的分布總體受康滇古隆起、滇中古隆起和黔中古隆起共同控制而向西和西南尖滅，表現(xiàn)為東厚西薄的特征。研究結(jié)果表明米市盆地龍馬溪組分布較局限，主要分布在盆地的東南部，向西及西北削截尖滅，厚度0～110 m。通過(guò)露頭剖面、XD1井和PG1井的鉆井資料研究發(fā)現(xiàn)，米市盆地龍馬溪組主要巖性為粉砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖等，底部為一套黑色含粉砂質(zhì)頁(yè)巖，向上為淺灰色鈣質(zhì)頁(yè)巖夾泥質(zhì)灰?guī)r。

2 七里壩構(gòu)造特征及演化

米市盆地總體是自東向西擠壓形成的，黑水河斷層以東至四開(kāi)斷層?xùn)|部為基底卷入的厚皮推覆構(gòu)造，黑水河斷層以西形成的背斜斷彎構(gòu)造是較為完整的緊閉褶皺，盆地內(nèi)部多為基底卷入與斷彎褶皺的組合模式，而靠近盆地西緣多為斷彎-斷滑褶皺樣式(圖3)。西昌-喜德地區(qū)東西方向的構(gòu)造經(jīng)歷了一個(gè)緊閉褶皺-平緩開(kāi)闊褶皺-緊閉褶皺的過(guò)程，其擠壓強(qiáng)度逐漸減弱，形成了東部構(gòu)造和斷層發(fā)育程度遠(yuǎn)勝于西部的格局。結(jié)合地表與地腹的構(gòu)造分析，米市盆地內(nèi)部的構(gòu)造樣式主要為擠壓沖斷構(gòu)造，具體可以分為基底卷入型構(gòu)造和斷彎-斷滑復(fù)合型構(gòu)造兩大類(lèi)。其中在米市斷層控制下的基底卷入構(gòu)造即為七里壩構(gòu)造，于米市斷層與黑水河斷層之間，由米市斷層和黑水河斷層直接控制，自東向西逆沖，上盤(pán)整體逆沖上升，在斷層上盤(pán)形成較完整的圈閉，為斷層向上發(fā)展過(guò)程中形成的褶皺形態(tài)。

圖3 過(guò)XD3井地震剖面及地表地質(zhì)剖面圖Fig.3 Seismic profile and surface geological section of Well XD3

古生代，研究區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是以拉張作用為主，因而先形成早震旦世的裂谷盆地并伴有巖漿噴溢[12]。晚震旦世和寒武紀(jì)研究區(qū)發(fā)生廣泛的海侵，尤其是晚震旦世海侵最廣[12]。因此除震旦系是在前震旦系變質(zhì)基底上廣泛沉積的第一個(gè)蓋層外，寒武系、奧陶系、志留系等地層在研究區(qū)應(yīng)廣泛分布，其地層特征與川南是可以對(duì)比的。

受海西運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕-滇黔桂上升運(yùn)動(dòng)影響，研究區(qū)與上揚(yáng)子海盆西部一起上升為陸地，并遭受長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕，除局部斷陷存在泥盆系外，廣泛缺失泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)沉積[12]。

早二疊世開(kāi)始，隨著全球海平面上升，該區(qū)東部相繼淹沒(méi)，開(kāi)始沉積下二疊統(tǒng)[12]。從早二疊世末期開(kāi)始的東吳運(yùn)動(dòng)在研究區(qū)的活動(dòng)比較強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)在地殼抬升和強(qiáng)烈的拉張作用，斷裂活躍，因而沿深大斷裂發(fā)生大范圍的陸相玄武巖噴溢活動(dòng)[12]。玄武巖噴發(fā)具多期、多旋回特征，并集中分布于大斷裂兩側(cè)。由于本區(qū)西部古陸區(qū)繼續(xù)抬升，玄武巖溢流可能只到達(dá)黑水河斷裂兩側(cè)附近地帶[12]。QB1井和PG1井均鉆遇玄武巖，而XD3井未鉆遇玄武巖，可能與之有關(guān)。

晚三疊世前研究區(qū)可能并未沉降，區(qū)內(nèi)沒(méi)有早中三疊世的沉積，表明該階段處于隆升過(guò)程，無(wú)沉積或沉積物被剝蝕殆盡。

晚三疊世的中晚期，受安寧河斷裂的控制，西昌地區(qū)重新沉降接受沉積，成為當(dāng)時(shí)的沉積中心，沉積了白果灣組，與四川盆地內(nèi)的上三疊統(tǒng)須家河組第三段基本相當(dāng)。

早侏羅世至早白堊世，繼承了晚三疊世的基本輪廓，沉積一套內(nèi)陸河湖相紅色砂泥巖。

晚白堊世，本區(qū)再次沉降形成湖泊，盆地僅限于米市盆地范圍。

古近紀(jì)時(shí)，東西方向的擠壓應(yīng)力加強(qiáng)，造山帶進(jìn)一步隆升，盆地范圍縮小，整個(gè)盆地進(jìn)入了殘余盆地發(fā)展階段。

喜馬拉雅期，印度板塊向北與歐亞板塊疊置，使得青藏高原不斷隆升，而底部物質(zhì)向南東方向流動(dòng)形成的擠壓力，使得斷層產(chǎn)生扭動(dòng)，形成許多壓扭性盆地[13-15]。這表明盆地內(nèi)多形成以北東向的逆斷層為主。區(qū)域內(nèi)三疊系以下的巖性多為灰?guī)r、白云巖、碎屑巖、礫巖、玄武巖，這些巖性多為脆性地層，無(wú)滑脫界面，容易發(fā)生破碎。

3 油氣地質(zhì)特征

3.1 龍馬溪組烴源巖

米市盆地龍馬溪組烴源巖主要為發(fā)育于龍馬溪組下段的黑色頁(yè)巖和深灰色泥巖，有效烴源巖厚度一般在5～20 m，北東較西部發(fā)育，呈現(xiàn)出西部薄北東厚的特征。烴源中心厚度約20 m，位于昭覺(jué)以北的廣大地區(qū)(圖4)。研究區(qū)龍馬溪組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wTOC)一般在0.07%～5.1%，平均為1.47%；西昌盆地東北部龍馬溪組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，為2.0%左右，明顯高于盆地的西南部。據(jù)鉆探資料，XD1井wTOC>0.5%的烴源巖厚度為18 m，PG1井wTOC>0.5%的烴源巖厚度約為8 m。

圖4 米市盆地龍馬溪組烴源巖厚度等值線圖Fig.4 Isopach map of Longmaxi Formation source rock in Mishi Basin

據(jù)龍馬溪組野外露頭、鉆井資料分析，這套烴源巖條件較差，作為有效烴源巖的泥巖厚度較小。由于盆地西部龍馬溪組遭受剝蝕，因而分布受限；但其烴源巖品質(zhì)較好，具備生烴物質(zhì)基礎(chǔ)。且區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，烴類(lèi)可通過(guò)斷層直接運(yùn)移至大箐組白云巖中，形成上生下儲(chǔ)(旁生側(cè)儲(chǔ))式成藏模式[16](圖5)。

圖5 米市盆地成藏模式剖面圖Fig.5 Model of the hydrocarbon accumulation section in the Mishi Basin, Xichang

3.2 大箐組儲(chǔ)層特征

西昌盆地大箐組的儲(chǔ)集巖性主要為白云巖，以灰白色為主[16]。根據(jù)巖心及鏡下特征，可劃分為泥晶白云巖、紋層狀泥晶白云巖、密細(xì)紋層狀白云巖、砂屑白云巖、砂質(zhì)白云巖、云質(zhì)砂巖等。其中泥晶白云巖中白云石的體積分?jǐn)?shù)>95%，含有少量泥質(zhì)，巖石致密、結(jié)晶程度低，儲(chǔ)集空間不發(fā)育，儲(chǔ)集性較差；紋層狀泥晶白云巖中裂縫較發(fā)育，在后期硅化以及充填作用下，局部可見(jiàn)石英充填；密細(xì)紋層狀白云巖微生物含量較高，為藍(lán)細(xì)菌席生長(zhǎng)、鈣化形成；砂質(zhì)白云巖主要礦物成分為白云石，石英多呈星點(diǎn)狀分布，局部見(jiàn)石英斑晶，周?chē)植夹〉氖㈩w粒，可見(jiàn)明顯的兩期石英，分選性較差、中等磨圓度，表明其多形成于水動(dòng)力較強(qiáng)的潮間帶下部以及淺水臺(tái)地內(nèi)；云質(zhì)砂巖中主要礦物成分為石英，體積分?jǐn)?shù)約70%，分選性中等，磨圓度較差，成分成熟度高。

據(jù)露頭觀察和鉆井資料顯示，大箐組白云巖各類(lèi)溶蝕孔洞十分發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)大箐組區(qū)域變化較大，主要在甘洛、越西至普格、會(huì)東間呈南北方向展布，沿黑水河斷層及XD1井為一套鎂質(zhì)碳酸鹽巖。下部為淺灰-深灰色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，有時(shí)含硅質(zhì)團(tuán)塊，風(fēng)化后則表現(xiàn)出砂糖狀結(jié)構(gòu)，俗稱(chēng)為“砂糖狀白云巖”，是一套良好的儲(chǔ)層；上部為深灰色-灰黑色白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r。大箐組厚度整體呈現(xiàn)出北東厚、南西薄的趨勢(shì)，其中洛烏溝剖面最厚，厚度為472 m，新基姑剖面部分達(dá)352.9 m。根據(jù)鉆井資料，XD1井大箐組厚度為340 m，XD3井大箐組厚度為105 m，為灰色-深灰色泥晶、粉晶白云巖，中部夾灰色泥晶、粉晶灰質(zhì)白云巖，與下伏地層巧家組整合接觸。其中XD1井大箐組巖性主要為細(xì)-中晶白云巖，具晶間孔、晶間溶孔、晶內(nèi)溶孔、溶縫，溶解縫、構(gòu)造-溶解縫、縫合線(圖6)。如在盆地北部的新基姑剖面，見(jiàn)大箐組灰白色中-厚層狀白云巖的溶蝕孔洞大量發(fā)育，孔洞直徑可達(dá)1～3 cm，且多被半充填，充填物為亮晶方解石。XD1井和XD3井大箐組重結(jié)晶強(qiáng)烈，孔隙類(lèi)型單一，儲(chǔ)集空間為后期晶內(nèi)孔、晶間孔、溶蝕孔洞，見(jiàn)有鞍形白云石充填。新基姑剖面大箐組與XD1井、XD3井類(lèi)似。大箐組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層受埋藏白云石化和埋藏溶蝕改造強(qiáng)烈。PG1井大箐組主要為晶粒白云巖，成像測(cè)井見(jiàn)孔洞發(fā)育；試油井段的深度分別為2 160～2 162 m， 2 184～2 188 m， 2 198～2 217 m，厚度28.00 m；試油結(jié)果折算平均水產(chǎn)量167.4 m3/d，從而進(jìn)一步證實(shí)大箐組晶粒白云巖具有很好的儲(chǔ)集性。

圖6 米市盆地大箐組儲(chǔ)層顯微特征Fig.6 Microscopic characteristics of Daqing Formation reservoir in Mishi Basin (A)晶間溶孔，XD3井，深度2 580 m，單偏光; (B)粒內(nèi)溶孔，XD3井，深度2 625 m，單偏光; (C)微晶白云 石，白云石顆粒，PG1井，深度2 195 m,正交偏光; (D)微晶白云石，溶蝕孔，PG1井，深度2 210 m，單偏光

根據(jù)野外樣品的物性特征和XD1井、XD3井的鉆井物性資料對(duì)比，觀察到的孔縫發(fā)育情況一致，在新基姑剖面、新建鄉(xiāng)剖面、XD1井、XD3井，大箐組的孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)比較接近。新基姑剖面和新建鄉(xiāng)剖面大箐組樣品孔隙度為0.59%～5.05%，平均為1.36%；滲透率為(0.002 3～3.2)×10-3μm2， 平均為0.37×10-3μm2。XD1井和XD3井大箐組樣品孔隙度為0.7%～2.82%，平均為1.31%；滲透率為(0.000 29～3.5)×10-3μm2，平均為0.23×10-3μm2。大箐組孔隙度與滲透率的相關(guān)性較差。西昌盆地大箐組屬于低孔、低滲，局部存在相對(duì)高孔滲層段。

綜上所述，大箐組儲(chǔ)層以晶粒白云巖為主，孔隙度和滲透性較好，各類(lèi)溶蝕孔隙發(fā)育，主要有晶間孔、晶間溶孔、鑄?？住⒘?nèi)溶孔，裂縫比較發(fā)育。鏡下可見(jiàn)晶間孔，野外可見(jiàn)溶蝕孔洞與裂縫，其白云巖儲(chǔ)層的基本特征與四川盆地龍王廟組的白云巖儲(chǔ)層特征具有一定的相似性[17-18]。經(jīng)分析，大箐組晶粒白云巖具有一定的儲(chǔ)集性[16]，推測(cè)米市盆地大箐組白云巖儲(chǔ)層有利區(qū)主要分布在盆地的西部和北部，儲(chǔ)集類(lèi)型為裂縫-孔洞型。

3.3 蓋層及保存條件

七里壩構(gòu)造大箐組上覆直接蓋層為龍馬溪組，巖性以黑色筆石頁(yè)巖夾泥灰?guī)r為主，其與大箐組砂屑白云巖、晶粒白云巖存在明顯的不整合分界面。該套頁(yè)巖厚度普遍大于20 m，平面上穩(wěn)定分布，既是區(qū)內(nèi)重要烴源層，也是良好蓋層，對(duì)下伏大箐組白云巖儲(chǔ)層具有一定的封閉作用。

四川盆地天然氣保存條件較好，一個(gè)非常重要因素是普遍發(fā)育區(qū)域蓋層——中下三疊統(tǒng)膏巖層[19-21]。與四川盆地對(duì)比，米市盆地由于早中三疊世隆升階段的構(gòu)造西高東低，大部分地區(qū)缺失中下三統(tǒng)膏鹽巖這套區(qū)域性蓋層；但巨厚的上三疊統(tǒng)陸相泥質(zhì)巖所形成的區(qū)域性蓋層較好，故七里壩構(gòu)造具有較好的區(qū)域性封蓋能力。

七里壩構(gòu)造的構(gòu)造平緩，未見(jiàn)通達(dá)地表的斷層，并且有巨厚的陸相泥質(zhì)巖蓋層發(fā)育，具備較好的保存條件。構(gòu)造作用對(duì)該區(qū)油氣保存條件影響較弱，除西部有多個(gè)不整合面，無(wú)深大斷裂，可以說(shuō)是米市次盆地中保存條件最好的構(gòu)造單元。

3.4 圈閉特征

據(jù)以往成果分析，西昌盆地油氣成藏的關(guān)鍵期在晚侏羅世—早白堊世，構(gòu)造圈閉的形成在晚白堊世[9，22-25]。而七里壩構(gòu)造位于研究區(qū)中南部，位于盆地的沉積中心，地表出露白堊系和侏羅系飛天山組，南北長(zhǎng)近60 km，東西寬約15 km，為西陡東緩、東翼較復(fù)雜的復(fù)式背斜。地面斷層發(fā)育，主要受黑水河斷層和米市斷層所控制，為晚白堊世形成的斷背斜。其背斜形態(tài)可靠，閉合面積較大，且縱向上目的層較多，志留系向西尖滅在該背斜的西翼部，有利的含油氣地層組合較多，能形成背斜、地層及不整合油氣藏。但背斜東翼斷層可通達(dá)地表，對(duì)油氣保存不利。七里壩背斜內(nèi)斷層未破壞其圈閉形態(tài)，對(duì)圈閉內(nèi)的油氣未破壞，斷層僅切割了最低圈閉線，因此背斜頂部油氣藏保存條件存在。據(jù)鉆井資料分析，在白果灣組有少量油氣，說(shuō)明該背斜仍有勘探前景[12]。

4 結(jié) 論

a.米市盆地龍馬溪組烴源條件較差，表現(xiàn)為東厚西薄，作為有效烴源巖的泥巖厚度較小。但七里壩構(gòu)造地區(qū)龍馬溪組烴源巖發(fā)育且品質(zhì)較好，具備生烴物質(zhì)基礎(chǔ)，可為大箐組白云巖提供良好烴源與直接蓋層；且斷裂發(fā)育，烴類(lèi)物質(zhì)可通過(guò)斷層垂直運(yùn)移至大箐組白云巖中，形成上生下儲(chǔ)的成藏模式[16]。

b. 西昌盆地大箐組白云巖厚度大，在平面上連片分布，發(fā)育大套厚層白云巖，儲(chǔ)集空間以晶間溶孔和大型的溶蝕孔洞為主，平均孔隙度為1.36%,平均滲透率為0.37×10-3μm2，儲(chǔ)集類(lèi)型為裂縫-孔洞型，儲(chǔ)層相對(duì)發(fā)育。米市盆地七里壩構(gòu)造大箐組油氣地質(zhì)條件相對(duì)有利，具備較好的油氣成藏條件。

c. 西昌地區(qū)米市盆地七里壩構(gòu)造形成較早，圈閉落實(shí)[26]，斷層相對(duì)簡(jiǎn)單，未見(jiàn)通達(dá)地表的斷層，構(gòu)造平緩，巨厚的陸相地層發(fā)育，保存條件相對(duì)較好，具備聚集油氣的條件。