用超級盆地思維挖掘四川盆地油氣資源潛力的探討

汪澤成，施亦做，文龍，姜華，江青春，黃士鵬，謝武仁，黎榮，金惠，張志杰，嚴增民

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油西南油氣田分公司，成都 610051）

0 引言

近15年來，伴隨著技術(shù)的進步，全球許多勘探程度較高的成熟盆地重新煥發(fā)活力，達到新的產(chǎn)量峰值[1]，改變了世界油氣“悲觀論”[2]，也促使地質(zhì)學家重新審視并更深入地剖析世界上具有代表性的富油氣盆地。IHS Markit公司2016年提出了“超級盆地”的概念[3]，隨后美國石油地質(zhì)學家協(xié)會（AAPG）舉辦了一系列會議并推出了專題刊物[4]，旨在通過對世界上超級盆地的研究，建立可供其他成熟盆地借鑒的資源戰(zhàn)略與發(fā)展模式，最大限度地挖潛成熟盆地的巨大資源潛力[5]。

四川盆地是中國最早開發(fā)利用天然氣的地區(qū)，歷經(jīng)80余年的勘探開發(fā)歷史，已建成中國重要的天然氣工業(yè)基地[6]。近年來，國內(nèi)學者從資源規(guī)模（包括油氣累計采出量及剩余可采資源量）的角度，通過與典型超級含油氣盆地對比[7-8]，認為四川盆地屬于超級盆地。戴金星等[9]認為四川盆地屬于超級天然氣盆地，具有氣源巖、資源量、大氣田和總產(chǎn)量 4個方面的優(yōu)勢。汪澤成等[10]從地下油氣資源、已有的先進技術(shù)、地面基礎(chǔ)設(shè)施 3個方面，進一步論述了四川盆地具備超級盆地的基本特征。為了最大限度地挖掘四川盆地油氣資源潛力、制定科學合理的勘探部署策略，作者基于對超級盆地思維的理解，結(jié)合對四川盆地含油氣系統(tǒng)和剩余油氣資源分布的分析，探索出新的解決方案，并為類似的成熟富油氣盆地勘探開發(fā)提供參考借鑒。

1 超級盆地勘探思維

超級盆地概念最早出自IHS Markit公司市場研究報告[3]，定義為：至少已產(chǎn)出油氣6.85×108t油當量并至少具有待產(chǎn)出油氣6.85×108t油當量；擁有兩個或更多的含油氣系統(tǒng)或烴源巖層系；發(fā)育多套疊置的儲集層；具有較完善的基礎(chǔ)設(shè)施、油田服務體系；擁有良好的市場前景[1-5]。

“超級盆地”概念的提出代表著全球油氣行業(yè)對當今勘探開發(fā)方向的導引，即：著眼于前沿勘探和新興領(lǐng)域的同時，更要回歸現(xiàn)有開發(fā)風險較低的成熟盆地和已知資源區(qū)[11]。這就要求勘探家們利用“超級盆地思維”，重新審視富油氣盆地（或凹陷）的勘探核心理念與資源構(gòu)成。通過對全球超級盆地研究，探索可適用于多數(shù)含油氣盆地、更經(jīng)濟高效的油氣勘探開發(fā)技術(shù)方法，達到最大限度挖掘含油氣盆地資源開發(fā)潛力的目的[12-13]。Sternbach C A[1]認為超級盆地思維可形成指導勘探部署的全新思維模式，并提出了超級盆地思維工具包，指出可通過解析盆地油氣賦存規(guī)律、技術(shù)革新、商業(yè)管理模式轉(zhuǎn)變及多學科團隊合作等手段最大限度地挖掘超級盆地資源潛力。

筆者將超級盆地思維概括為 3個方面。①客觀把握地下油氣資源賦存規(guī)律的地質(zhì)思維。準確把握地下油氣資源賦存規(guī)律，客觀評價油氣資源潛力，明確資源分布有利區(qū)。研究思路上，要突破傳統(tǒng)的“從烴源巖到圈閉”的思維方式，要從“全油氣系統(tǒng)”的角度出發(fā)，從烴類生、排、運、聚全過程進行整體研究，搞清不同類型油氣資源分布規(guī)律[14]。研究表明，除儲集層之外，富有機質(zhì)泥頁巖、煤系及油氣運載層等同樣蘊藏著豐富的油氣資源潛力[15]，從而形成了油氣連續(xù)聚集、多烴類相態(tài)共存、近源或源內(nèi)成藏的新模式[16-17]。勘探開發(fā)理念上，要突破以圈閉為對象、尋找大油氣田為目標的勘探思維，樹立油氣富集區(qū)的勘探理念，強調(diào)以烴源巖為主體、常規(guī)與非常規(guī)油氣有序共生，用油氣資源的立體豐度評價有利區(qū)帶；特別是非常規(guī)油氣技術(shù)的飛躍，改變了對于儲集層界限的傳統(tǒng)認知，致密砂巖、致密碳酸鹽巖、頁巖、變質(zhì)巖及花崗巖等巖石類型均可成為油氣儲集層。要樹立淺—中—深多層系油氣資源立體勘探開發(fā)理念，實現(xiàn)對常規(guī)—非常規(guī)油氣最大限度的經(jīng)濟性采出。②推廣成熟先進技術(shù)和研發(fā)特色新技術(shù)的技術(shù)思維。成熟的富油氣盆地往往具備技術(shù)創(chuàng)新與應用所需的各種要素與基礎(chǔ)條件，為勘探開發(fā)先進技術(shù)的形成提供了沃土[1,14]。同時，成熟的富油氣盆地精細勘探與經(jīng)濟開發(fā)也受到技術(shù)瓶頸的制約，催生新技術(shù)和新方法以滿足生產(chǎn)需求。因此，成熟的富油氣盆地資源挖潛以及新領(lǐng)域新區(qū)塊的勘探部署中，應積極推廣應用成熟的先進技術(shù)，研發(fā)針對性強的新技術(shù)，實現(xiàn)成熟盆地難動用資源變?yōu)榭蓜佑觅Y源，推動新領(lǐng)域新區(qū)塊高效勘探開發(fā)；同時要充分利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能技術(shù)等，大幅度降低勘探開發(fā)成本。③能夠?qū)崿F(xiàn)效益最大化的投資策略思維。國際油公司傳統(tǒng)的投資策略往往以單一類型的油氣資源作為對象，在多個盆地或地區(qū)進行組合投資，追求短期效益[18]。超級盆地思維就是要將盆地視為一個生態(tài)系統(tǒng)，綜合考慮地下資源、地上技術(shù)儲備、地面基礎(chǔ)設(shè)施、市場和環(huán)境風險，成立超級盆地的專業(yè)公司，鼓勵勘探開發(fā)模式創(chuàng)新（如立體勘探開發(fā)），追求長期效益；同時，由于成熟的富油氣盆地具有豐富的資料與技術(shù)儲備以及成型的市場規(guī)模，可嘗試在政府的驅(qū)動下，開放準入制度，并建立完善的合同條款、環(huán)保要求以及作業(yè)者合作機制。積極探索混合所有制的運作方式，加大民間資本的融資力度，并對油氣勘探開發(fā)企業(yè)給予更多的政策法規(guī)支持[1,5]。通過資料共享和市場競爭機制的引入，有望促進技術(shù)進步、盤活儲量存量，充分發(fā)揮成熟富油氣盆地的地下（地質(zhì)條件及資源）與地面（基礎(chǔ)設(shè)施）優(yōu)勢，最終實現(xiàn)合作共贏。

2 四川超級盆地演化與含油氣系統(tǒng)

超級盆地的必要組成要素之一為多套烴源巖及儲集層的疊置發(fā)育[1]。四川盆地具備構(gòu)成超級盆地的油氣資源基礎(chǔ)與地質(zhì)條件[9-10]，垂向發(fā)育多套全油氣系統(tǒng)。受構(gòu)造演化階段的控制，每套含油氣系統(tǒng)內(nèi)均具有各自的油氣賦存特征與規(guī)律。只有厘清資源特征、摸清賦存規(guī)律，才能在此基礎(chǔ)上全面挖掘四川超級盆地的資源潛力。

作為在上揚子克拉通基礎(chǔ)上發(fā)展起來的疊合盆地，四川盆地經(jīng)歷了 3期成盆演化階段，即：南華紀裂谷盆地[19]、震旦紀—中三疊世海相克拉通盆地、晚三疊世—白堊紀前陸盆地，發(fā)育多套烴源巖和儲集層，形成了縱向上多含油氣系統(tǒng)疊置、平面上滿盆含油氣的特征。油氣資源類型多樣，常規(guī)—非常規(guī)油氣有序分布（見圖1）。常規(guī)天然氣主要分布在深層—超深層的海相碳酸鹽巖層系；致密砂巖氣主要分布在中—淺層上三疊統(tǒng)—侏羅系；頁巖氣主要分布在下志留統(tǒng)龍馬溪組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組，在震旦系陡山沱組、上二疊統(tǒng)吳家坪組及下侏羅統(tǒng)大安寨組等層系也有分布；湖相致密油與頁巖油主要分布在四川盆地中北部（簡稱川中北）的中下侏羅統(tǒng)（見圖1）。

圖1 四川盆地油氣藏縱向分布示意圖（J1z—珍珠沖組；T3x1—須家河組一段；T2l—雷口坡組；T1j1—嘉陵江組一段；T1f1—飛仙關(guān)組一段；P2l—龍?zhí)督M；C—石炭系；S—志留系；O3—上奧陶系；2—3X—洗象池組；2g—高臺組；1l—龍王廟組；1q—筇竹寺組；Z2dn3—燈影組三段；Z2dn1—燈影組一段）

2.1 南華紀裂谷（裂陷）盆地與潛在的間冰期含氣系統(tǒng)

揚子克拉通在晉寧運動形成統(tǒng)一基底之后，受羅迪尼亞超大陸裂解的影響，形成了北東向為主的壘-塹相間盆地結(jié)構(gòu)[20-21]。四川盆地外圍發(fā)育川西—滇中裂谷、黔東—湘西裂陷、溆浦—三江裂陷、湘桂裂陷等[20]。基于地球物理信息解譯，四川盆地腹部可能存在北東向為主的陸內(nèi)裂陷（見圖2），發(fā)育北東向和北西向兩組斷裂，向北可能與揚子克拉通北緣的大陸邊緣盆地相接[21]。四川盆地陸內(nèi)裂陷的形成與原特提斯洋拉張活動有關(guān)，為大陸邊緣盆地向揚子克拉通腹部延伸。

圖2 四川盆地及鄰區(qū)南華紀原型盆地分布圖

川西—滇中裂谷以充填厚達數(shù)千米的陸相碎屑巖和火山巖為特征，烴源巖不發(fā)育。揚子克拉通東側(cè)南華紀裂陷群，縱向上表現(xiàn)為地壘-地塹式結(jié)構(gòu)，地塹沉積厚度可達千余米，為一套冰期—間冰期沉積。南華系古城組與南沱組為冰川堆積，厚層冰磧礫巖分布廣泛。南華系大塘坡組為間冰期沉積，巖性以炭質(zhì)頁巖夾有含錳或含鐵巖層為特征，厚度為0～100 m，是揚子克拉通發(fā)育的第 1套優(yōu)質(zhì)烴源巖。松桃及秀山露頭剖面25塊樣品分析，TOC值為0.25%～3.76%，平均值為2.23%，Ro值為2.9%～3.1%。南沱組冰磧礫巖具備一定的儲集條件，發(fā)育長石溶蝕孔隙、石英溶蝕孔隙及裂縫等類型的儲集空間，孔隙度為2.0%～5.5%，平均值為3.5%。研究表明，大塘坡組烴源巖與南沱組儲集層構(gòu)成良好的源-儲組合，奠定了南華系間冰期潛在油氣系統(tǒng)的資源基礎(chǔ)[19,22]。

南華系間冰期潛在油氣系統(tǒng)在四川盆地尚未被鉆井證實。從全球類比和露頭區(qū)成藏信息看，應作為后備勘探領(lǐng)域引起重視。新元古代全球發(fā)生了“雪球事件”[23]，間冰期溫潤氣候?qū)е潞Ｆ矫嫔仙拔⑸飵r發(fā)育，富含藻類有機質(zhì)的黑色頁巖成為全球性的優(yōu)質(zhì)烴源巖，與微生物碳酸鹽巖儲集層構(gòu)成間冰期含油氣系統(tǒng)，在岡瓦納大陸北緣分布廣泛。四川盆地南華系川中裂谷向北與原特提斯洋相連通[24]，位于裂谷區(qū)的河魚剖面大塘坡組可見富有機碳且水平層理發(fā)育的泥頁巖烴源巖，推測其分布可延伸至川中地區(qū)，可為超深層天然氣成藏提供氣源。

2.2 海相克拉通構(gòu)造分異與復合含氣系統(tǒng)

震旦紀—中三疊世，四川盆地為海相克拉通盆地階段，發(fā)育多套烴源巖和多個含氣層系，是天然氣勘探開發(fā)的重點領(lǐng)域，前人對油氣成藏條件與富集規(guī)律研究較深入。下文從克拉通內(nèi)構(gòu)造分異與復合含油氣系統(tǒng)的角度，剖析天然氣成藏富集規(guī)律，探討勘探新領(lǐng)域。

研究表明，在震旦紀—中三疊世，以四川盆地為主體的上揚子克拉通在區(qū)域構(gòu)造應力作用下，受基底巖性不均一性、先存構(gòu)造活化等因素影響，產(chǎn)生構(gòu)造差異變形現(xiàn)象[25]，發(fā)育伸展環(huán)境的克拉通內(nèi)裂陷、擠壓環(huán)境的 3類古隆起以及多期發(fā)育走滑斷裂帶。不同時期不同型式的構(gòu)造分異，導致烴源巖及儲集層在時空上疊置分布、斷裂及不整合面構(gòu)成網(wǎng)狀分布輸導體系、原油裂解氣主生氣期具有一致性等特征，造就了海相碳酸鹽巖層系復式聚集與立體成藏的復合含氣系統(tǒng)（見圖3）。

圖3 四川盆地海相克拉通復合含油氣系統(tǒng)事件圖

2.2.1 多套烴源巖疊置形成兩大生烴中心

四川盆地海相優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育層位包括下震旦統(tǒng)陡山沱組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組、上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組、中二疊統(tǒng)棲霞組—茅口組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（吳家坪組）與大隆組。受克拉通內(nèi)構(gòu)造分異、古氣候及海平面升降聯(lián)合控制，四川盆地不同層系烴源巖空間分布存在差異性，表現(xiàn)為克拉通內(nèi)裂陷及坳陷區(qū)烴源巖厚度大、初始海侵期有機質(zhì)富集。

上述層系烴源巖分布廣，多套烴源巖疊置分布。將TOC值大于2.0%的優(yōu)質(zhì)烴源巖分布區(qū)進行疊合，可以看出海相烴源巖存在東西兩大優(yōu)質(zhì)烴源巖富集中心（見圖4）。西部中心主體位于德陽—安岳裂陷，發(fā)育5 套主力烴源巖（Z1ds、1、S1、P2、P3），TOC＞2.0%的烴源巖累計厚度150～300 m，分布面積為（5～6）×104km2，累計生氣強度（200～300）×108m3/km2。東部中心位于川東—蜀南一帶，發(fā)育 3套主力烴源巖（1、S1、P2），TOC＞2.0%的烴源巖累計厚度為 100～250 m，分布面積為（3～4）×104km2，生氣強度（150～200）×108m3/km2。

圖4 四川盆地海相優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度等值線圖

兩大生烴中心控制了海相碳酸鹽巖天然氣富集范圍。西部中心已發(fā)現(xiàn)了安岳、蓬萊、元壩、雙魚石、威遠等大氣田，川西北超深層以及裂陷南段勘探程度很低，是未來勘探的主攻方向。東部中心發(fā)現(xiàn)了川東石炭系構(gòu)造型氣藏群、川東北長興—飛仙關(guān)組氣藏群，但深層—超深層的震旦系—寒武系尚未突破，是下一步勘探的主攻方向。

2.2.2 同沉積期斷裂和隆起控制儲集層發(fā)育類型和規(guī)模

四川盆地海相碳酸鹽巖發(fā)育多套層狀或準層狀分布的儲集層，重點層系包括燈影組、滄浪鋪組、龍王廟組、洗象池組、棲霞組、茅口組、長興組、飛仙關(guān)組及雷口坡組等。規(guī)模儲集層分布受沉積相帶和建設(shè)性成巖作用共同控制，可分為臺緣帶和臺內(nèi)儲集層兩大類，前者厚度大、儲集物性好；后者具有單層厚度薄、層數(shù)多及分布廣等特征。

近期研究表明，同沉積構(gòu)造活動對儲集層規(guī)模分布的控制作用明顯。同沉積斷裂控制的臺緣帶是指伸展構(gòu)造環(huán)境下，克拉通大陸邊緣或克拉通裂陷邊緣發(fā)育同沉積斷裂，斷塊掀斜作用導致同一斷塊出現(xiàn)地貌差，高部位水體能量強，有利于生物礁生長及顆粒灘發(fā)育，奠定了儲集層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)；斷塊低部位水體能量低，以富含泥質(zhì)的泥質(zhì)（晶）灰?guī)r、泥質(zhì)（晶）云巖為主，可形成側(cè)向封堵的封隔層（見圖 5）。理論研究和勘探實踐證實，德陽—安岳裂陷北段燈影組沉積期發(fā)育多排同沉積斷裂[26]，斷塊高部位發(fā)育微生物丘灘體，如蓬探1井夾持在兩條斷層之間，距斷層0.5～1.6 km，燈二段發(fā)育凝塊石、藻紋石等丘灘體，儲集層厚度為291 m，孔隙度為4%～12%。緊靠斷層的蓬探101井燈二段取心段可見大量的礫屑、砂屑，定向排列，為高能帶破碎產(chǎn)物。通過地震資料分析，預測德陽—安岳裂陷北段梓潼—廣元一帶燈二段臺緣厚度為600～1 000 m，燈四段臺緣厚度為300～450 m，臺緣寬度為40～120 km，臺緣丘灘體面積超1.5×104km2。臺內(nèi)相區(qū)整體屬于陸表海沉積，水體較淺，有利于微生物丘灘體發(fā)育，如高石梯—磨溪地區(qū)臺內(nèi)相區(qū)，發(fā)育燈影組燈二段和燈四段共 2套微生物丘灘體儲集層[27]，鉆井取心資料證實，臺內(nèi)發(fā)育的微生物巖沉積序列與臺緣帶基本相似，只是單層規(guī)模較小。

圖5 蓬萊—遂寧地區(qū)燈影組微生物丘灘體沉積模式圖

同沉積隆起控制的顆粒灘是指受同沉積期隆起控制，環(huán)繞隆起高部位及斜坡區(qū)發(fā)育大面積顆粒灘，包括鮞灘、藻砂屑灘及礫（砂）屑灘。川中同沉積隆起發(fā)育時代為早寒武世滄浪鋪組沉積期—志留紀，分布面積為（6～8）×104km2[25]，具有3個典型特征（見圖6）：①川中隆起高部位及斜坡帶顆粒灘體發(fā)育，且隨著同沉積隆起不斷上升，新層系顆粒灘向斜坡帶遷移。滄浪鋪組顆粒灘主要分布在遂寧—儀隴以西地區(qū)，龍王廟組顆粒灘向東擴展到南江—廣安—合川一線，洗象池組顆粒灘向東擴張到宣漢—合川，下奧陶統(tǒng)顆粒灘向東遷移到重慶—瀘州一線。②地層厚度由隆起區(qū)向斜坡區(qū)不斷增厚。滄浪鋪組隆起區(qū)厚度為100～200 m，斜坡區(qū)厚度增至200～400 m；龍王廟組隆起區(qū)為70～120 m，斜坡區(qū)厚度增至160～200 m；洗象池組隆起區(qū)為0～150 m，斜坡區(qū)厚度增至200～600 m；奧陶系隆起區(qū)為0～150 m，斜坡區(qū)厚度增至200～500 m；志留系隆起區(qū)為0～200 m，斜坡區(qū)厚度增至1 000～1 200 m。③隆起高部位高頻旋回侵蝕不整合面以及斜坡帶超覆沉積發(fā)育，有利于層間巖溶及順層巖溶儲集層形成。川中隆起的寒武系—志留系至少存在 3期侵蝕不整合面，即：滄浪鋪組與龍王廟組之間侵蝕不整合、龍王廟組與洗象池組之間侵蝕不整合、奧陶系與志留系之間侵蝕不整合。同沉積隆起周緣發(fā)育顆粒灘，經(jīng)準同生期及加里東運動之后的表生期巖溶作用改造，溶蝕孔隙型儲集層發(fā)育。

圖6 碳酸鹽臺地同沉積隆起沉積響應特征

2.2.3 走滑斷裂與多層系顆粒灘配置利于立體成藏與復式聚集

高角度走滑斷裂是油氣運移的“高速公路”，有利于多層系立體成藏[28]。地震資料解釋表明華鎣山斷裂以西的川中—川西地區(qū)在震旦系—二疊系普遍發(fā)育高角度的走滑斷裂，以下三疊統(tǒng)嘉陵江組膏鹽巖層滑脫層為界，深淺構(gòu)造變形存在明顯差異，表現(xiàn)為滑脫層之上構(gòu)造變形受盆地周緣燕山期擠壓應力作用影響，具有逆沖斷層特征，斷距小、斷層延伸長度短，川中地區(qū)以北西、北西西向為主，川西地區(qū)以北東向為主?；搶又掳l(fā)育高角度的走滑斷層，存在北東向、北西向、近東西向多組斷裂，形成期次至少有桐灣期、加里東期及海西期等3期[29]。部分斷層在燕山期活化，導致斷層向上切割到中生界碎屑巖層系。

川中地區(qū)已發(fā)現(xiàn)氣藏的氣源對比研究表明，無論是棲霞組、茅口組還是燈影組、龍王廟組、滄浪鋪組，均存在混源現(xiàn)象，顯示出復合含油氣系統(tǒng)特征。碳同位素組成特征顯示高石梯—磨溪地區(qū)及北斜坡帶棲霞組、茅口組氣藏主要源自筇竹寺組，如磨溪 39、角探1等井茅口組天然氣，高石18、磨溪42、磨溪39等井棲霞組天然氣均可與高磨地區(qū)龍王廟組天然氣對比。南充地區(qū)南充1井茅口組、磨溪31-斜1井棲霞組氣藏主要氣源來自于二疊系烴源巖。川中古隆起北斜坡風險探井角探 1井鉆遇多個含氣層，燈影組四段發(fā)育藻凝塊云巖、藻砂屑白云巖儲集層，厚度166.6 m，孔隙度為2.0%～7.1%，測井解釋氣層8層厚101 m，含氣性好（未測試）；寒武系滄浪鋪組灘相白云巖儲集層，厚度 25.9 m，埋深6 972～7 026 m井段測試產(chǎn)量為51.62×104m3/d；茅口組灘相白云巖儲集層，厚度24.8 m、平均孔隙度為3.8%，埋深6 155～6 175 m井段測試產(chǎn)量為112.8×104m3/d，展示了該區(qū)多層系立體勘探的良好潛力。

2.2.4 海相碳酸鹽巖往往多期成藏、原油裂解氣主成藏期相近

四川盆地海相烴源巖普遍經(jīng)歷了早油—晚氣的“雙峰式”生烴演化歷史，油氣成藏經(jīng)歷了早期古油藏和晚期原油裂解氣成藏過程[30]。不同層系古油藏形成時間差異明顯，但古油藏裂解氣的主成藏期相近，主體為早侏羅世—白堊紀。與燕山期斷裂活動（尤其是早期走滑斷層活化）相匹配，有利于多層系立體成藏與聚集。研究表明，蜀南地區(qū)茅口組古油藏主成藏期為距今161～201 Ma，原油裂解氣成藏期為距今65～158 Ma[31]；川東北飛仙關(guān)組古油藏主成藏期為晚三疊世—早侏羅世，原油裂解氣成藏期為晚侏羅世—白堊紀[32]。

為了確定安岳氣田燈影組和龍王廟組油氣成藏期次，對18口井系統(tǒng)采樣，開展了瀝青Re-Os定年分析、熱液白云石超低濃度U-Pb定年分析及流體包裹體研究，綜合厘定了燈影組和龍王廟組“兩期油+3期氣”共4期的復雜成藏過程（見圖7）。燈影組第1期原油充注時間為距今411～458.09 Ma；第2期原油充注時間為距今242.8～259.3 Ma，同時伴生天然氣充注；第3期只有天然氣充注，時間為距今196.0～220.5 Ma，氣源來自原油裂解氣；第4期只有天然氣充注，時間為距今78～127 Ma，代表了原油裂解氣持續(xù)發(fā)生以及氣藏調(diào)整。

圖7 安岳氣田燈影組和龍王廟組成藏期次分析

導致海相碳酸鹽巖天然氣成藏時間相近的主因：①海相地層經(jīng)歷了早期淺埋—后期快速深埋的埋藏演化歷史，晚三疊世之前烴源巖地層溫度為90～110 ℃，處于生油窗，以生油為主。晚三疊世—白堊紀海相地層快速深埋，地層溫度超過120 ℃，有機質(zhì)演化進入以生氣為主的階段。②液態(tài)烴裂解成氣溫度始于160℃，完全裂解溫度240～300 ℃。四川盆地海相地層在中晚侏羅世地層溫度達到160 ℃，白堊紀末地層溫度達到最高，是原油裂解氣形成主要時期，也是天然氣成藏的關(guān)鍵時期。

2.2.5 海相頁巖氣系統(tǒng)

晚奧陶世—早志留世，受華南都勻運動和全球海平面快速上升雙重影響，在康滇—黔中古陸北側(cè)的前陸坳陷區(qū)發(fā)育陸棚相沉積，巖性為大套暗色炭質(zhì)泥頁巖、炭質(zhì)筆石泥頁巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖。其中，深水陸棚富有機質(zhì)頁巖，主要發(fā)育于五峰組—龍馬溪組底部，厚度為40～80 m，有機質(zhì)主要由腐泥型和筆石體組成[33]，總有機碳含量為 2.5%～8.5%，平均值達到3.6%，Ro值為2.5%～3.8%，分布于川南—川東地區(qū)（見圖4），面積超過3.0×104km2。研究認為，五峰組—龍馬溪組頁巖氣藏為大型連續(xù)聚集型氣藏，主力含氣層連續(xù)分布，地層壓力高[33]?！疤瘘c段”優(yōu)質(zhì)頁巖具備高有機碳含量、高脆性、高孔隙度及高含氣性的特征[34]。頁巖氣地質(zhì)資源量超過2.8×1012m3，其中埋深小于4 500 m的頁巖氣資源占比達64%，頁巖氣勘探開發(fā)潛力巨大。

自2010年中國第1口頁巖氣井威201井在五峰組—龍馬溪組獲工業(yè)氣流后，在四川盆地威遠、長寧—昭通、富順—永川、涪陵、瀘州等地區(qū)發(fā)現(xiàn)海相頁巖氣富集區(qū)。截至 2021年，累計探明頁巖氣地質(zhì)儲量超4.5×1012m3，頁巖氣年產(chǎn)量超過 210×108m3，成為世界上少數(shù)幾個實現(xiàn)頁巖氣工業(yè)化開采的國家之一。通過勘探開發(fā)實踐，逐步形成了“地質(zhì)甜點”、“工程甜點”、“經(jīng)濟甜點”一體化評價方法與思路以及水平井體積壓裂開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)[34]；提出了頁巖氣甜點區(qū)“體積開發(fā)”的理念和核心技術(shù)，為長寧、涪陵等頁巖氣儲量區(qū)立體開發(fā)提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)支持，應用前景廣闊[35]。

2.3 前陸盆地與致密氣-頁巖油系統(tǒng)

印支—燕山期受龍門山造山帶及南秦嶺造山帶隆升影響，四川盆地發(fā)育兩期前陸盆地。晚三疊世前陸盆地受龍門山造山帶控制，沉降中心和沉積中心均位于川西坳陷區(qū)，須家河組厚度大，縱向上具有“三明治”式的烴源巖-儲集層頻繁互層等成藏組合特征。中晚侏羅世川北前陸盆地受南秦嶺造山帶隆升影響，沉降中心遷移到平昌—達州一帶。盆地充填湖泊-三角洲沉積體系，富有機質(zhì)泥頁巖與三角洲-河道砂體頻繁疊置，構(gòu)成了良好的生儲蓋組合。受沉降中心遷移、烴源巖母質(zhì)類型、有機質(zhì)成熟度及儲集層致密等因素控制，存在致密砂巖氣與頁巖油兩類主要油氣資源類型，形成了獨特的致密氣-頁巖油系統(tǒng)。

2.3.1 沉降中心遷移、有機質(zhì)熱演化與油氣類型的耦合程度高

上三疊統(tǒng)須家河組生烴中心位于川西—川中地區(qū)，以煤系烴源巖為主，有機質(zhì)成熟度高，以生氣為主，是碎屑巖致密氣的主要分布區(qū)。川西坳陷泥質(zhì)烴源巖厚度為300～850 m，Ro值為1.6%～2.5%，生氣強度為（50～150）×108m3/km2；川中斜坡—隆起區(qū)，泥質(zhì)烴源巖厚度為100～300 m，Ro值為1.2%～1.6%，生氣強度為（10～50）×108m3/km2；盆地其他地區(qū)烴源巖厚度小于 100 m，有機質(zhì)熱成熟度Ro值為 1.0%～1.2%，生氣強度小于10×108m3/km2。

侏羅系存在頁巖油和致密氣兩類資源。中下侏羅統(tǒng)發(fā)育東岳廟組、大安寨組、涼高山組 3套主力烴源巖[36]，藻類發(fā)育，干酪根類型以Ⅱ型為主，有利于生油，Ro值為0.8%～1.6%，處于成熟—高成熟階段。以閬中—南充—營山一線為界，以北地區(qū)Ro值大于1.3%，有機質(zhì)熱演化程度較高，處于生氣階段，是侏羅系致密氣主要分布區(qū)；以南地區(qū)Ro值為 0.8%～1.3%，處于生油階段，是頁巖油主要分布區(qū)。

2.3.2 碎屑巖儲集層致密化早于生氣高峰期是致密氣成藏的關(guān)鍵

碎屑巖致密氣具連續(xù)性聚集、大面積成藏特征。與烴源巖互層的儲集層致密化程度和時間是決定這類儲集層能否規(guī)模成藏的關(guān)鍵。川西坳陷須家河組天然氣生成與砂巖儲集層致密化時間進行對比，川西坳陷須四段砂巖在中侏羅世末期進入致密化，須二段砂巖在中侏羅世早期進入致密化。須三段—須一段烴源巖在早侏羅世就進入成熟階段，中晚侏羅世進入生氣階段，侏羅紀末生氣強度為20 ×108m3/km2，白堊紀末已進入生氣高峰，生氣強度達到 100×108m3/km2?？梢?，須三—須一段烴源巖大量生油期早于須二段砂巖致密化時間，有利于石油的早期聚集，可從新場氣田須二段產(chǎn)層巖石薄片中見到較為豐富的瀝青充填孔隙，瀝青周圍被高致密化的巖石封堵。砂巖儲集層致密化后，有效地阻止了孔隙內(nèi)的石油自由運移，使得孔隙中石油裂解生成的天然氣被“凍結(jié)”而原位成藏，含氣飽和度高、氣藏壓力大。這一成藏機理揭示緊鄰烴源灶的儲集層含氣性越好?？碧阶C實，位于主力源灶區(qū)的秋林—八角場地區(qū)須家河組含氣飽和度為 64.8%～71.4%，氣藏壓力系數(shù)為1.6～2.2；而遠離主力源灶區(qū)的安岳地區(qū)須家河組含氣飽和度只有 50%～60%，氣藏壓力系數(shù)為1.2～1.4。

3 四川超級盆地油氣發(fā)展的思考

不同超級盆地有各自的發(fā)展模式，但對于勘探開發(fā)歷史較長的超級盆地，則表現(xiàn)出可供參考借鑒的共性特征?；诔壟璧厮季S并對比美國二疊盆地等典型超級盆地的勘探開發(fā)歷史，結(jié)合四川盆地勘探進程與剩余油氣資源分布特征，可以提出四川盆地油氣勘探的超級盆地發(fā)展模式。

3.1 美國二疊盆地油氣發(fā)展模式

通常超級盆地的常規(guī)油氣勘探開發(fā)歷程可分為早期勘探、上升期、平臺期和下降期 4個階段[12]。早期勘探以發(fā)現(xiàn)油氣為主；上升期表現(xiàn)為勘探投入與發(fā)現(xiàn)不斷增多，儲、產(chǎn)量快速增長；平臺期表現(xiàn)為儲、產(chǎn)量達到峰值并持續(xù)一段時間；下降期則表現(xiàn)為勘探發(fā)現(xiàn)越來越少，儲、產(chǎn)量出現(xiàn)下降。一般在常規(guī)油氣的下降期，積極拓展致密油氣及頁巖油氣等非常規(guī)油氣新領(lǐng)域，以扭轉(zhuǎn)產(chǎn)量下降的被動局面。在這個歷程中，油氣產(chǎn)量也對應出現(xiàn)多個產(chǎn)量高峰的“黃金期”。

美國二疊盆地油氣產(chǎn)量經(jīng)歷了兩個黃金期，勘探發(fā)現(xiàn)始于1920年，歷經(jīng)50余年勘探開發(fā)，產(chǎn)量在1970—1980年達到高峰，被稱之為“黃金期1.0”，油氣主要來自白云巖、石灰?guī)r與砂巖儲集層。在接下來的30年中，常規(guī)油氣產(chǎn)量逐漸下降，業(yè)內(nèi)人士認為二疊盆地最好的時代已經(jīng)結(jié)束，但在2000—2015年間，石油工業(yè)發(fā)生了多項重大技術(shù)革新，尤其是定向鉆井和水力壓裂技術(shù)的推廣應用，使得以往被認為不具有商業(yè)價值的非常規(guī)致密油氣資源的開發(fā)利用成為可能。到2010年二疊盆地油氣產(chǎn)量止跌回升，2016年以來油氣產(chǎn)量快速攀升，被稱之為“黃金期2.0”[37]。Fryklund B認為，二疊盆地發(fā)展模式可供全球范圍內(nèi)很多成熟盆地借鑒[3]。

3.2 四川盆地勘探歷程與剩余油氣資源分布

四川盆地油氣勘探開發(fā)始于20世紀40年代，歷經(jīng)4個勘探階段（見圖8）。①第1階段（1953—1977年），構(gòu)造圈閉勘探階段，主探中淺層構(gòu)造圈閉，累計探明天然氣地質(zhì)儲量1 511×108m3，1977年天然氣產(chǎn)量突破50×108m3。②第2階段（1978—2004年），大中型氣田勘探階段，主探川東石炭系和川東北飛仙關(guān)組，累計探明天然氣地質(zhì)儲量6 250×108m3，2004年天然氣產(chǎn)量突破100×108m3。③第3階段（2005—2010年），巖性油氣藏勘探階段，主探川中須家河組砂巖氣藏和龍崗礁灘氣藏，累計探明天然氣地質(zhì)儲量6 153×108m3，2009年天然氣產(chǎn)量突破 150×108m3。④第4階段（2012年至今），大氣區(qū)勘探階段，主探震旦系—寒武系碳酸鹽巖常規(guī)氣、川南頁巖氣、侏羅系致密砂巖氣，累計探明天然氣地質(zhì)儲量20 541×108m3，2021年天然氣產(chǎn)量突破 300×108m3。從勘探發(fā)現(xiàn)以及儲產(chǎn)量情況看，目前進入儲產(chǎn)量快速增長的黃金期[6]，這得益于長期以來形成的天然氣產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展模式，是適應區(qū)域天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展特征與發(fā)展環(huán)境的一種獨特經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略與管理模式[38]。

圖8 四川盆地勘探開發(fā)歷程與儲產(chǎn)量曲線

根據(jù)2019年完成的四川盆地油氣資源評價結(jié)果，分析剩余可采油氣資源分布特點（見圖9）。層系分布上，剩余可采資源超萬億立方米的層系有二疊系、寒武系、震旦系、中下三疊統(tǒng)及上三疊統(tǒng)（不包括頁巖氣），層系資源探明率為17%～30%。資源類型上，頁巖氣剩余可采天然氣資源最多，占比高達56.3%；其次為海相碳酸鹽巖常規(guī)氣，占比為38.2%；致密砂巖氣占比為5.5%。資源埋深上，中淺層（埋深2 000～4 500 m）剩余可采資源占比54%，深層（埋深4 500～6 000 m）占比35%，超深層（埋深6 000～8 000 m）占比7%。平面分布上，川中隆起帶剩余資源量多達 3.65×1012m3，體積豐度達0.9×108m3/km2，其次是川東高陡構(gòu)造帶，剩余資源量多達 1.75×1012m3，體積豐度達0.36×108m3/km2。

圖9 四川盆地剩余可采天然氣資源分布直方圖

3.3 四川超級盆地油氣勘探發(fā)展的思考

四川超級盆地剩余油氣資源豐富，目前常規(guī)、非常規(guī)兩種資源勘探開發(fā)形勢良好，已進入油氣快速發(fā)展的黃金期。如何擴寬黃金期持續(xù)時間、最大限度地挖掘各類油氣資源潛力，是油氣勘探發(fā)展的重大課題。本文基于剩余資源分布和含油氣系統(tǒng)分析，從超級盆地思維角度，提出如下建議。

①針對四川超級盆地常規(guī)-非常規(guī)資源共生、多層系復合含油氣特點，分層次確定勘探戰(zhàn)略。深層—超深層海相碳酸鹽巖是尋找常規(guī)天然氣規(guī)模儲量的重點領(lǐng)域。立足生烴中心近源成藏組合，以斷控型臺緣帶、走滑斷裂-顆粒灘疊合帶為主攻對象，積極尋找大型—特大型氣田，奠定大氣區(qū)發(fā)展的資源基礎(chǔ)。值得關(guān)注的重點區(qū)帶有：揚子克拉通西北緣大陸邊緣震旦系—三疊系、德陽—安岳裂陷中北段震旦系、川中古隆起北斜坡的震旦系—寒武系、川東高陡構(gòu)造帶寒武系鹽下大構(gòu)造等。對南華系裂谷潛在含氣系統(tǒng)，加大烴源巖分布、資源評價、有利區(qū)優(yōu)選等基礎(chǔ)研究，積極探索超深層新領(lǐng)域。中—深層勘探程度較高的碳酸鹽巖層系，包括川東地區(qū)石炭系—二疊系、川東北長興組—飛仙關(guān)組、蜀南地區(qū)二疊系和三疊系等，需要創(chuàng)新認識、轉(zhuǎn)變勘探理念，加大高陡構(gòu)造下斜坡—向斜區(qū)天然氣成藏富集規(guī)律研究，尋找新富集區(qū)塊，推動老礦區(qū)再換新生。

中淺層碎屑巖致密氣與頁巖油領(lǐng)域，立足主力烴源灶區(qū)，尋找富集甜點區(qū)，落實規(guī)模效益儲量區(qū)。要加大川西—川中烴源巖區(qū)致密氣勘探力度，具備烴源巖與儲集層頻繁互層、地層壓力高（壓力系數(shù)大于1.6）、相對高孔滲儲集層發(fā)育（平均孔隙度為 4.0%，部分層段高達11% ）等有利條件的區(qū)域，是尋找富集高產(chǎn)致密氣大氣田的有利區(qū)。川北—川東北侏羅系是頁巖油勘探有利區(qū)，存在有機碳含量高（TOC＞1.0%）、成熟度高（Ro＞1.2%）、地層壓力高、油質(zhì)輕及可動油含量高等有利條件，積極探索純頁巖型及頁巖-砂巖互層型頁巖油。在海相頁巖氣領(lǐng)域，立足川南五峰組—龍馬溪組頁巖氣富集區(qū)，加大深層頁巖氣開發(fā)的技術(shù)攻關(guān)力度，早日實現(xiàn)有規(guī)模的商業(yè)開發(fā)；要樹立大四川盆地的理念，兼顧盆外相對穩(wěn)定構(gòu)造帶的頁巖氣開發(fā)潛力。積極拓展頁巖氣新層系及新領(lǐng)域，加強陡山沱組、筇竹寺組、吳家坪組等新層系頁巖氣評價研究，同時要高度重視茅口組及雷口坡組泥灰?guī)r等新領(lǐng)域的含氣性與資源潛力評價研究。

②針對不同領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸，加大技術(shù)攻關(guān)力度，形成滿足不同領(lǐng)域不同資源類型的技術(shù)對策，推動超級盆地常規(guī)-非常規(guī)資源的立體勘探開發(fā)，為四川盆地油氣發(fā)展的黃金期提供技術(shù)保障。近期，針對超深層地震成像技術(shù)與儲集層預測技術(shù)、超深層鉆完井技術(shù)與高溫壓測試技術(shù)、致密油氣的甜點區(qū)評價技術(shù)、深層頁巖氣儲集層改造提產(chǎn)技術(shù)等，加大攻關(guān)力度，滿足生產(chǎn)需求。

③在投資策略方面，針對中淺層致密氣，積極探索混合所有制合作方式，加大民間資本的融資力度，實現(xiàn)儲產(chǎn)量歸我、效益共享的“雙贏”。比如，中淺層侏羅系河道砂“金豆子”巖性氣藏，具有投資小、見效快的特點，可探索“1區(qū)塊-1項目-1方案”的合作模式，努力爭取政府優(yōu)惠新政。

4 結(jié)論

四川超級盆地具有多類型盆地疊合、多個含油氣系統(tǒng)疊置、常規(guī)-非常規(guī)資源共生、天然氣資源占主導等地質(zhì)特征，目前已進入油氣快速發(fā)展的黃金期。超級盆地思維在推動四川超級盆地發(fā)展模式中可發(fā)揮重要作用。

基于剩余資源分布及新類型、新領(lǐng)域的認識，確定分層次的勘探戰(zhàn)略。深層—超深層碳酸鹽巖常規(guī)氣、中淺層碎屑巖致密氣及頁巖氣是尋找規(guī)模儲量的勘探重要領(lǐng)域，要加強針對性的技術(shù)攻關(guān)和多層系立體勘探。

創(chuàng)新合作投資理念，積極探索混合所有制的投資方式，是利用社會資源推動油氣快速發(fā)展的有益嘗試。

致謝：本文在研究撰寫過程中得到了中國石油西南油氣田分公司楊雨教授、楊躍明教授等的大力支持，在此一并表示感謝！