四川盆地礁灘大氣田地質(zhì)特征與富集模式

張慶峰

四川盆地礁灘大氣田地質(zhì)特征與富集模式

張慶峰

（中國石化勘探分公司，成都 610041）

礁灘大氣田是四川盆地油氣勘探的重點領(lǐng)域。通過對已發(fā)現(xiàn)的礁灘大氣田圈閉、儲層、烴源巖與天然氣地球化學(xué)等特征分析，總結(jié)大氣田形成地質(zhì)特征；通過氣田成藏特征對比分析，明確氣源主要來源于原油裂解氣，氣田形成過程都經(jīng)歷古油藏、古氣藏、調(diào)整改造三個階段，但不同氣田在油氣成藏時間、輸導(dǎo)體系與晚期調(diào)整改造強度存在差異；在上述研究基礎(chǔ)上，建立以普光、元壩和安岳燈影組為代表的“棚生緣儲、近源富集”和以安岳龍王廟組為代表的“下生上儲、斷裂輸導(dǎo)型”兩類礁灘大氣田富集模式。上述成果認識對四川盆地礁灘領(lǐng)域天然氣勘探拓展具有重要的指導(dǎo)、借鑒意義。

礁灘大氣田；地質(zhì)特征；成藏特征；富集模式

四川盆地油氣勘探始于上世紀(jì)50年代，早期以構(gòu)造或巖性-構(gòu)造為勘探對象，僅發(fā)現(xiàn)一些小規(guī)模氣田（馬永生等，2010；賈承造等，2007）。至2000年以來，隨著普光礁灘大氣田的發(fā)現(xiàn)，解開了四川盆地大型礁灘氣藏大規(guī)?？碧?，陸續(xù)在川東北與川中等地區(qū)海相層系發(fā)現(xiàn)了一批礁灘大氣田（郭旭升等，2014；杜金虎，2014），四川盆地天然氣探明儲量規(guī)模呈現(xiàn)大幅度穩(wěn)步增長趨勢。截止2019年底，四川盆地海相常規(guī)累計探明儲量2.62萬億方，其中發(fā)現(xiàn)探明儲量大于300億方的礁灘大氣田7個，探明儲量共計超2萬億方，因而礁灘大氣田在四川盆地油氣勘探具有重要作用。通過對礁灘大氣田地質(zhì)特征與成藏過程分析，總結(jié)油氣成藏模式，以期對四川盆地下一步礁灘領(lǐng)域油氣勘探起到重要的指導(dǎo)、借鑒意義。

圖1 四川盆地礁灘相帶展布與氣田分布疊合圖

1 礁灘大氣田地質(zhì)特征

從發(fā)現(xiàn)的礁灘大氣田圈閉為巖性或構(gòu)造-巖性圈閉，其分布受高能相帶與烴源巖展布控制。氣田除發(fā)育嘉陵江組與雷口坡組區(qū)域膏鹽蓋層外，還發(fā)育寒武系與三疊系泥巖與灰?guī)r直接蓋層。天然氣表現(xiàn)為高演化程度的干氣特征，并受TSR作用影響，H2S含量普遍較高。

1.1 圈閉特征

從四川盆地發(fā)現(xiàn)的普光、元壩與安岳礁灘大氣田來看，圈閉類型主要為巖性及構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉。如普光氣田礁灘儲層展布受臺緣高能相帶控制，被斷裂平面切割成普光、大灣和毛壩構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉（馬永生等，2007）。元壩長興組生物礁圈閉屬于巖性圈閉（郭旭升等，2014），具有分布受長興組高能相帶控制，具有面積大、幅度高的特點。川中安岳地區(qū)發(fā)現(xiàn)的震旦-寒武系礁灘大氣田也表現(xiàn)為構(gòu)造-巖性氣藏，該氣田縱向發(fā)育龍王廟與燈影組兩套產(chǎn)層。其中龍王廟組受巖性與構(gòu)造雙重控制，發(fā)育磨溪、高石梯、龍女寺3個構(gòu)造-巖性圈閉。燈影組氣藏分布受臺緣帶藻丘灘體與構(gòu)造控制，平面分布面積廣（汪澤成等，2016）。

四川盆地礁灘大氣田具有明顯的源控性（田興旺等，2020），如二疊系烴源灶的形成應(yīng)該主要是晚二疊世的拉張動力學(xué)背景有關(guān)，在川東北地區(qū)產(chǎn)生明顯的臺地-陸棚沉積格局，沿陸棚區(qū)發(fā)育吳家坪-大隆組組深水相優(yōu)質(zhì)烴源巖，在元壩地區(qū)生烴強度達20～40×108m3/km2。普光地區(qū)還發(fā)育龍?zhí)督M烴源巖，厚度超百米，生烴能力高達80～100×108m3/km2。德陽-安岳克拉通內(nèi)裂陷區(qū)控制了下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖中心，控制安岳氣田的發(fā)育。其中筇竹寺組烴源巖厚度達300～450m，麥地坪組泥質(zhì)烴源巖厚度為5～100m，這2套烴源巖累計生氣強度高達100～180億m3/km２。

1.2 儲層特征

表1 四川盆地礁灘大氣田天然氣地球化學(xué)特征

四川盆地發(fā)現(xiàn)的礁灘大氣田儲層具有厚度大、平面分布穩(wěn)定的特點，其展布受控于環(huán)境與沉積相。長興-飛仙關(guān)組臺緣礁灘儲層平面上主要發(fā)育在四川盆地環(huán)開江-梁平陸棚東西兩側(cè)，縱向上主要發(fā)育在長興組中上部和飛仙關(guān)組一段-三段，優(yōu)質(zhì)儲層主要形成于浪基面附近，其顆粒分選、磨圓好，粒間孔隙發(fā)育，在頻繁海平面升降的影響下，易暴露溶蝕，形成溶蝕孔、晶間溶孔，經(jīng)后期成巖改造形成優(yōu)質(zhì)儲層。如普光氣田飛仙關(guān)組鮞灘儲層厚度大，達156.10～275m，長興組優(yōu)質(zhì)儲層厚123.50～246.45m。長興組儲層孔隙度介于1.1%～23.1%，平均值為7.33%，以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主；飛一段中部儲層物性最好，孔隙度介于3.17%～28.86%，平均值為11.43%，以Ⅰ類儲層為主。元壩氣田長興組發(fā)育生物礁儲層，厚度大于30m，平均孔隙度6.29%，滲透率介于（0.0028～1720.7187）×10-3μm2之間，以低孔中低滲、中孔中高滲儲層為主。

安岳大氣田發(fā)育燈影組二、四段丘灘體白云巖與龍王廟組顆粒灘白云巖儲層，其燈影組儲層分布于綿陽-長寧裂陷槽東岸，主要由底棲微生物群落及其生化作用建造，形成巨厚的臺地邊緣丘灘復(fù)合體，經(jīng)溶蝕改造而形成大面積分布的優(yōu)質(zhì)儲層，儲層孔隙度2.0％～10.3％，平均值3.3％，具準(zhǔn)層狀、大面積分布特點，沿德陽-安岳克拉通內(nèi)裂陷兩側(cè)分布。龍王廟組儲層分布受古隆起控制，并受多期巖溶作用改造，形成的優(yōu)質(zhì)儲層，儲層孔隙度2.01％～18.48％，平均值4.24％（楊躍明等，2016）。

1.3 天然氣地球化學(xué)特征

四川盆地海相礁灘大氣田天然氣為干氣，甲烷含量在烴類中占99%以上，其它烴類氣田含量低，非烴氣體主要為二氧化碳和硫化氫。如長興-飛仙關(guān)組天然氣中均甲烷在70%～90%之間，非烴氣體二氧化碳和硫化氫含量普遍大于5%（表1）。這些天然氣化學(xué)組成的差異除熱演化程度不同有關(guān)外，主要受TSR作用的強度控制。安岳氣田下組合天然氣甲烷含量較普光、元壩氣田高，在90%以上。非烴氣體中二氧化碳與硫化氫含量相對較低，表明TSR作用整體相對較弱。氣藏內(nèi)部不同層系天然氣硫化氫含量也存在明顯差異，這主要是受烴源熱演化程度不同影響（魏國齊等，2015）。

圖2 四川盆地不同類型天然氣甲烷、乙烷和丙烷組分含量（郭旭升，2014改）

不同礁灘大氣田天然氣同位素組成也有差異，這主要是由于不同氣田TSR作用強度、熱演化程度不同造成。如普光地區(qū)飛仙關(guān)天然氣中d13C1值小于-30‰，d13C2值大于-29‰，而元壩地區(qū)長興組天然氣d13C1值大于-30‰，d13C2值相對較低（表1）。兩者之間的差異主要是氣藏中發(fā)生TSR作用強度所致，與H2S含量比較可發(fā)現(xiàn)，d13C2值與H2S含量相關(guān)，表明TSR作用導(dǎo)致乙烷碳同位素顯著變重。而普光氣田天然氣甲烷碳同位素較輕，主要是由于天然氣的熱演化相對較低造成（郭旭升等，2014）。安岳氣田震旦系、寒武系天然氣d13C1值差異不大，但龍王廟組d13C2值較燈影組輕，這主要反映母質(zhì)類型的差異。

2 礁灘大氣田成藏特征

在絕大多數(shù)盆地中，儲層油氣直接來源于干酪根的熱演化，但四川盆地海相礁灘大氣田表現(xiàn)為多元供烴、多期演化的特征（馬永生等，2007；郭旭升等，2014；鄒才能等，2014）。通過對不同礁灘大氣田油氣成因與來源、成藏過程分析，明確礁灘氣田成藏相似性與成藏時間、輸導(dǎo)體系與改造強度的差異性。

2.1 礁灘大氣田油氣成因與來源

四川盆地礁灘大氣田主要發(fā)育于海相上、下組合地層，油氣成藏過程復(fù)雜。通過對普光、元壩與安岳等礁灘大氣田天然氣化學(xué)組成、同位素等分析資料，結(jié)合烴源巖同位素資料，明確原油裂解氣為礁灘大氣田主要氣源。

利用四川盆地礁灘大氣田天然氣組分含量與其它類型氣田存在明顯差異，其LnC1/C2比值大，LnC2/C3比值小（圖2），分布于烴源巖裂解氣分布線的右下方，表現(xiàn)為原油裂解氣分布特征，加之礁灘氣藏儲層中見有大量瀝青（圖3），綜合分析其主要來源于早期古油藏高溫裂解形成的天然氣。

圖3 四川盆地礁灘大氣田儲層中的固體瀝青

2.2 礁灘大氣田形成過程

四川盆地礁灘大氣田油氣成藏過程各有差異，如安岳氣田較普光、元壩氣田在古油氣藏形成時間早，輸導(dǎo)體系與后期調(diào)整改造強度也存在差異。如二、三疊系礁灘大氣田主要油氣來源于二疊系烴源巖排烴形成古油藏深埋裂解氣，通過對烴源生埋烴史、成藏期次等綜合分析，恢復(fù)油氣成藏演化過程。認為二疊系烴源巖在晚三疊世-早侏羅世埋藏深度超過3000m，進入生烴門限，生成的大量原油通過孔隙、裂縫等輸導(dǎo)體系向儲集體聚集成藏，古油藏形成；中侏羅世-早白堊世，隨著地層持續(xù)深埋，古油藏發(fā)生裂解，形成古氣藏；后期受晚期構(gòu)造活動影響，普光氣田較元壩氣田在后期調(diào)整改造強度要大。安岳氣田燈影組、龍王廟組儲層與烴源巖時代老，油氣成藏時間早。根據(jù)筇竹寺組烴源巖的生烴演化史分析，該套烴源巖在二疊紀(jì)-中三疊世開始規(guī)模生油，生成的原油通過斷層、裂縫等輸導(dǎo)體系向礁灘儲層聚集，形成古油藏；至晚三疊世古油藏深埋裂解，形成氣藏。

3 礁灘大氣田富集模式

通過礁灘大氣田油氣成藏過程分析，認為其成藏過程中都經(jīng)歷早期古油藏聚集、后期古油藏深埋裂解形成古氣藏和晚期構(gòu)造調(diào)整形成現(xiàn)今氣藏的三個階段（汪澤成等，2016），但不同礁灘氣田成藏模式具有一定差異，根據(jù)其源儲配置關(guān)鍵與輸導(dǎo)體系等差異性，建立“棚生緣儲、近源富集”型和“下生上儲、斷裂輸導(dǎo)”型油氣成藏富集模式；其中“棚生緣儲、近源富集”型以川中地區(qū)燈影組和川東北地區(qū)二、三疊系臺緣礁灘為代表（圖4）。如在震旦-寒武世早期，受拉張裂陷構(gòu)造背景下，發(fā)育綿陽-長寧裂陷槽，控制燈影組臺緣丘灘和筇竹寺組烴源巖分布，形成良好的棚生緣儲的成藏組合，有利于油氣側(cè)向運聚成藏。海西-印支旋回開江-梁平陸棚控制了二疊系大隆組和吳家坪組生烴中心。圍繞這些生烴中心，礁灘大氣田均呈現(xiàn)出明顯的橫向近灶（棚生緣儲）的分布模式。該類型氣藏規(guī)模大，成帶沿臺緣高能相帶分布。

圖4 四川盆地元壩氣田成藏演化模式圖

“下生上儲、斷裂輸導(dǎo)”型富集模式以龍王廟組、洗象池群臺內(nèi)灘、二-三疊系臺內(nèi)灘氣藏為代表。如川中磨溪龍王廟組臺內(nèi)灘氣藏縱向相對遠源，雖其底部發(fā)育筇竹寺組優(yōu)質(zhì)烴源巖，但源儲之間有近300m的致密層隔開，需要深大斷裂溝通源儲，形成高效的縱向斷裂輸導(dǎo)體系，油氣才得以在王廟組臺內(nèi)灘儲層中聚集成藏（圖5）。

4 結(jié)論

1）四川盆地礁灘大氣田儲層發(fā)育厚度大、面積廣，其分布明顯受到了環(huán)境與沉積相的控制。圈閉類型主要為巖性及構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉，不同氣藏天然氣組分含量與同位素存在一定差異，這主要是由于熱演化程度不同有關(guān)外，還受TSR作用的強度控制。

圖5 磨溪龍王廟組氣藏模式圖

2）礁灘大氣田氣源主要來源于原油裂解氣，氣田形成經(jīng)歷古油藏、古氣藏和調(diào)整改造三個階段，但不同氣田在油氣成藏時間、輸導(dǎo)體系與晚期調(diào)整改造強度存在差異。

3）建立以普光、元壩和安岳燈影組為代表的“棚生緣儲、近源富集”和以安岳龍王廟組為代表的“下生上儲、斷裂輸導(dǎo)型”兩類礁灘大氣田富集模式。

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Geological Characteristics and Enrichment Model of The Reef-Bank Gas Field in the Sichuan Basin

ZHANG Qing-feng

(Exploration Company, SINOPEC, Chengdu 610041)

Reef-bank gas field is the key field of oil and gas exploration in the Sichuan Basin. A study of trap, reservoir, source rock and gas geochemical characteristics of existing reef-bank gas fields indicates that gas was derived from crude oil cracking and gas field formation underwent fossil oil reservoir, fossil gas reservoir and reformation stages. A model for reef-bank gas field formation of oil-gas generated in the continental shelf, stored in the continental margin and near-source enrichment represented by the Dengying Formation in Puguang, Yuanba and Anyue and a model for reef-bank gas field formation of oil-gas generated in the lower part, stored in the upper part and transported along the fault zone represented by the Longwangmiao Formation in Anyue are established.

reef-bank gas field; geological feature;reservoir-forming characteristics; enrichment model

2021-04-10

張慶峰（1980— ），男，江西省資溪人，博士，工程師，主要從事南方海相油氣成藏綜合評價研究

P618.13

A

1006-0995（2021）02-0259-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.014