晚古生代構(gòu)造—沉積分異對(duì)四川盆地二疊系多類(lèi)型氣藏的控制作用

李龍龍，羅開(kāi)平，劉 栩，張長(zhǎng)江，曹清古，陸永德，彭金寧

中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無(wú)錫 214126

二疊系是四川盆地海相地層中油氣發(fā)現(xiàn)最早、目前勘探最活躍的層系之一，從早期川南的棲霞組—茅口組裂縫型、巖溶縫洞型氣藏，到川東北建南、普光、元壩、龍崗氣田為代表的長(zhǎng)興組臺(tái)緣礁灘型氣藏，近年來(lái)又相繼在梁山組、棲霞組、茅口組、吳家坪組(龍?zhí)督M)、大隆組發(fā)現(xiàn)臺(tái)內(nèi)灘相(熱液)白云巖氣藏、臺(tái)緣礁灘型氣藏、灰泥灰?guī)r型氣藏及頁(yè)巖氣，二疊系勘探發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出“多層系、多領(lǐng)域、多類(lèi)型”的特點(diǎn)[1-11]。資源評(píng)價(jià)結(jié)果表明，四川盆地二疊系天然氣資源量46 579×108m3，占海相層系天然氣總資源量的近35%(自然資源部2015年油氣資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)成果)，二疊系在四川盆地資源構(gòu)成中占有重要地位。前人對(duì)四川盆地二疊系氣藏的研究主要集中于對(duì)特定層位或類(lèi)型的氣藏開(kāi)展研究[12-14]，很少系統(tǒng)地對(duì)比分析二疊系多類(lèi)型氣藏的形成因素。本文在二疊紀(jì)全球構(gòu)造板塊背景及上揚(yáng)子地區(qū)區(qū)域構(gòu)造環(huán)境和盆地原型的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)四川盆地二疊系巖相古地理的刻畫(huà)及不同類(lèi)型氣藏特征的對(duì)比分析，探討了構(gòu)造—沉積分異作用對(duì)二疊系成藏條件的控制作用，揭示和闡明了二疊系多類(lèi)型氣藏形成的主要控制因素。

1 二疊系氣藏基本特征

四川盆地二疊系具有“含氣層多、滿盆含氣”的特點(diǎn)。從中二疊統(tǒng)棲霞組—茅口組、長(zhǎng)興組常規(guī)氣到近幾年在茅一段、龍?zhí)督M(吳家坪組)、大隆組非常規(guī)取得的突破，甚至過(guò)去一直不被重視的梁山組也獲得油氣發(fā)現(xiàn)(靖和1井)，迄今為止，二疊系每個(gè)組(段)都發(fā)現(xiàn)了工業(yè)油氣，已成為四川盆地目前含氣層段最多、氣藏類(lèi)型最多的層系。平面上，早期的油氣藏(井)主要分布在川南(蜀南氣田)、川東(建南)、川中(磨溪)、川東北(普光、元壩、龍崗、羅家寨等)地區(qū)，近年來(lái)川西北(以雙魚(yú)石構(gòu)造為代表)、川西(平探1井、永探1井)、川東南(南川)地區(qū)一批探井相繼獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，二疊系氣藏(工業(yè)氣井)幾乎遍布于盆地的每個(gè)角落，形成了“滿盆含氣”的局面(圖1)。

圖1 四川盆地二疊系氣藏(主要?dú)饩?分布Fig.1 Distribution of gas reservoirs (wells) in Permian, Sichuan Basin

氣藏類(lèi)型多是二疊系的另一個(gè)重要特征。根據(jù)目前已發(fā)現(xiàn)氣藏的圈閉和儲(chǔ)層成因(類(lèi)型)，將二疊系氣藏分為構(gòu)造裂縫型、巖溶縫洞型、礁灘型、熱液白云巖型、火山巖型、泥灰?guī)r型及頁(yè)巖氣等7種類(lèi)型。裂縫型氣藏主要的儲(chǔ)集空間為灰?guī)r裂縫，所以又稱(chēng)為裂縫體或裂縫儲(chǔ)集體，多發(fā)育在褶皺轉(zhuǎn)折端及斷裂帶等應(yīng)力集中部位，這類(lèi)儲(chǔ)層的形成主要與后期構(gòu)造變形作用相關(guān)，一般將這類(lèi)氣藏歸為構(gòu)造氣藏，以川東高陡構(gòu)造帶和蜀南地區(qū)棲霞—茅口組氣藏為代表；巖溶縫洞型氣藏儲(chǔ)集空間是由次生溶蝕孔洞和構(gòu)造有效縫共同組成儲(chǔ)滲體系，屬于構(gòu)造—巖性氣藏或巖性氣藏，這類(lèi)氣藏以川南地區(qū)自2井為代表，單井累產(chǎn)氣近50×108m3，開(kāi)發(fā)效果好，是西南油氣田累計(jì)產(chǎn)量最高的單井；礁灘型氣藏可以分為臺(tái)緣礁灘相和臺(tái)內(nèi)灘相兩個(gè)亞類(lèi)，前者以元壩長(zhǎng)興組生物礁氣田為代表，后者以平探1井、雙探1井棲霞組氣藏為代表，兩類(lèi)氣藏的主要儲(chǔ)集空間均以粒間或粒內(nèi)溶孔為主，儲(chǔ)層巖性以白云巖為主，屬于巖性或者構(gòu)造—巖性氣藏，這類(lèi)氣藏是二疊系目前為止發(fā)現(xiàn)最多的氣藏類(lèi)型；熱液白云巖氣藏主要分布在四川盆地15號(hào)、16號(hào)基底斷裂帶或兩側(cè)的大池干井、臥龍河、板東、泰來(lái)等構(gòu)造上[15]，以泰來(lái)6井為代表，均為巖性氣藏，儲(chǔ)層為茅三段含鐵硅質(zhì)白云巖，儲(chǔ)集空間主要為白云石晶間孔、晶間溶孔、溶洞和裂縫；火山巖氣藏主要分布在川西地區(qū)，受火山機(jī)構(gòu)控制，爆發(fā)相是儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶，儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以粒間溶孔、晶內(nèi)溶孔、殘余氣孔、裂縫為主，以周公1井、永探1井為代表，屬于構(gòu)造或者構(gòu)造—巖性氣藏；茅一段泥灰?guī)r氣藏主要分布在川東南茅一段“眼皮眼球狀”泥灰?guī)r地層中，以焦石1井、潼探1井和大石1井為代表，產(chǎn)層主要為灰黑色泥晶結(jié)構(gòu)的泥灰?guī)r、生屑灰?guī)r，儲(chǔ)集空間包括滑石成巖收縮孔縫、方解石溶孔、有機(jī)質(zhì)孔和裂縫，其中以滑石成巖收縮孔縫貢獻(xiàn)最大，具有“源儲(chǔ)一體”的特征；頁(yè)巖氣藏主要分布在川東、川東北吳家坪組、大隆組深水陸棚相含硅質(zhì)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖(建頁(yè)3井為代表)和川東南地區(qū)龍?zhí)督M潮坪相含煤泥巖中(山頁(yè)1井為代表)，兩者在有機(jī)質(zhì)類(lèi)型和孔隙結(jié)構(gòu)上具有明顯的差異。因此，二疊系目前發(fā)現(xiàn)的氣藏類(lèi)型包含了常規(guī)和非常規(guī)領(lǐng)域，儲(chǔ)層類(lèi)型的多樣性導(dǎo)致了二疊系氣藏的多類(lèi)型。

2 四川盆地二疊紀(jì)構(gòu)造—沉積演化

2.1 區(qū)域構(gòu)造背景

晚古生代全球構(gòu)造演化主要受控于古特提斯洋擴(kuò)張—消減[16]，在此背景下，華南大陸經(jīng)歷了裂離—拼合的演化過(guò)程[17-20]。

早、中二疊世，揚(yáng)子地塊位于赤道附近，隨著古特提斯洋的擴(kuò)張，揚(yáng)子地塊成為古特提斯洋中的孤島。其南、北兩側(cè)分別是古特提斯洋的分支洋——金沙江洋和昆侖—秦嶺洋；西緣為龍門(mén)山陸內(nèi)裂陷，松潘—甘孜地塊與之相鄰；東側(cè)為贛湘桂陸緣裂陷，華夏地塊與之隔海相對(duì)[21]。四川盆地西南緣為康滇古陸，北緣和西緣為離散型被動(dòng)大陸邊緣，南緣和東南緣為陸緣深水裂谷，四川盆地及鄰區(qū)整體表現(xiàn)出克拉通內(nèi)拗陷與邊緣裂陷盆地的性質(zhì)。

晚二疊世，華南陸塊位于赤道以北低緯度地區(qū)，被古特提斯洋和古太平洋所包圍，華北陸塊位于其北側(cè)[22]。中二疊世末，華南陸塊和華北陸塊的東段首先發(fā)生碰撞，形成北秦嶺造山帶，但華南陸塊北緣仍表現(xiàn)為被動(dòng)大陸邊緣[23-24]；華南地塊的西南是古特提斯洋的分支——金沙江洋，與之隔洋相對(duì)的是思茅—印支地塊，金沙江洋向思茅地塊的單向俯沖使得華南陸塊西南緣也處于被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境[25]；揚(yáng)子地塊西緣和南緣分別是松潘—甘孜海和(華南陸塊內(nèi)部的)江南—雪峰陸內(nèi)裂陷，后者與右江裂陷帶相連。晚二疊世上揚(yáng)子地區(qū)以地塊邊緣的強(qiáng)烈拉張和地塊內(nèi)部的弱拉張為特點(diǎn)，發(fā)育了邊緣裂陷盆地和陸內(nèi)斷拗盆地，康滇地區(qū)峨眉山玄武巖噴發(fā)就是伸展作用的標(biāo)志性事件[26-27]。

2.2 中二疊世構(gòu)造—沉積特征及演化

加里東運(yùn)動(dòng)及云南運(yùn)動(dòng)后，四川盆地及周緣形成西(西南)高、東(北東)低的古地貌，構(gòu)成了二疊系沉積基底。梁山組在四川盆地及鄰區(qū)廣泛發(fā)育，厚度幾米至幾十米不等，總體上從盆地周緣向盆內(nèi)逐漸減薄，以含煤碎屑巖沉積為主，上部發(fā)育白云巖、泥質(zhì)白云巖和薄層灰?guī)r，從盆緣向盆內(nèi)依次為濱岸—砂坪—砂泥坪—泥坪，局部發(fā)育灰泥坪(圖2)，代表了海侵初期由陸到海的轉(zhuǎn)換。

圖2 四川盆地二疊系地層層序與巖性綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic and sequence comprehensive histogram of Permian, Sichuan Basin

棲霞組一段(簡(jiǎn)稱(chēng)棲一段，后同)沉積時(shí)期，隨著海侵范圍持續(xù)擴(kuò)大，盆地西南緣康滇古陸范圍縮小，海水越過(guò)雪峰古陸與湘桂裂陷盆地相連，在上揚(yáng)子地區(qū)形成廣闊的碳酸鹽臺(tái)地?？档峁抨懲鶘|到樂(lè)山、宜賓—南充、廣安一線為局限臺(tái)地，沉積以灰泥灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r為主；局限臺(tái)地往東北部到渠縣—開(kāi)縣—城口一帶，往西到成都—綿陽(yáng)一帶，往東到合川—石柱，為開(kāi)闊臺(tái)地，以深灰、灰黑色微晶灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r和生屑灰?guī)r為主；盆地東南緣為深水開(kāi)闊臺(tái)地，廣泛沉積燧石條帶灰?guī)r、團(tuán)塊狀灰?guī)r和泥灰?guī)r，夾薄層頁(yè)巖。在局限臺(tái)地和開(kāi)闊臺(tái)地相區(qū)，臺(tái)內(nèi)灘微相不同程度地發(fā)育；在盆地西緣，受控于龍門(mén)山古斷裂的掀斜抬升及較高的古地貌，沿高橋—通口—廣元西北鄉(xiāng)一線發(fā)育近北東—南西向臺(tái)緣灘亞相，以生屑灰?guī)r和顆粒白云巖為特征。棲二段基本繼承了棲一段時(shí)期的巖相古地理面貌，只是由于海平面下降，局限臺(tái)地亞相區(qū)范圍較棲一段擴(kuò)大，往東到開(kāi)江—石柱一帶，開(kāi)闊臺(tái)地相區(qū)往東擴(kuò)大到遵義—萬(wàn)足—宣恩—城口一線，深水開(kāi)闊臺(tái)地相區(qū)相應(yīng)地往東退縮(圖3)。盆地西緣臺(tái)地邊緣亞相擴(kuò)大并向西遷移，沉積了一套厚層中—粗晶白云巖。棲一段到棲二段表現(xiàn)為海進(jìn)—海退旋回。

圖3 四川盆地及鄰區(qū)二疊系棲霞組二段沉積時(shí)期巖相古地理Fig.3 Lithofacies palaeogeography during the deposition of the second member of Permian Qixia Formation in the Sichuan Basin and its periphery

茅口組沉積時(shí)期具有與棲霞組沉積時(shí)期相同的大地構(gòu)造環(huán)境，四川盆地總體上仍具有西南地勢(shì)高、水體淺，向東北方向水體逐漸加深的古地貌特征。茅一段繼承了棲二段末的古地理格局，由于更大規(guī)模的海侵，局限臺(tái)地范圍往西南退縮至成都—瀘州—珙縣一帶，川北、川東地區(qū)演變?yōu)檩^深水開(kāi)闊臺(tái)地，其邊界往南推進(jìn)到川北通口—閬中—南江—開(kāi)江一帶，往西推進(jìn)到萬(wàn)縣—墊江—合川—丁山—古藺一帶。在川東、川東南深水開(kāi)闊臺(tái)地—斜坡相區(qū)沉積了深灰色中層狀眼皮眼球狀泥微晶含生屑灰?guī)r，夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r、碳質(zhì)泥巖，以石柱冷水溪剖面為代表，厚度約65 m，成為茅一段標(biāo)志性沉積。茅二段隨著海平面下降，局限臺(tái)地、開(kāi)闊臺(tái)地范圍向北、向東擴(kuò)展，深水臺(tái)地相區(qū)相應(yīng)往北、往東退縮；局限臺(tái)地、開(kāi)闊臺(tái)地內(nèi)和川西、川北臺(tái)地邊緣相區(qū)淺灘相廣泛發(fā)育(圖4)。茅三段相對(duì)于茅二段海平面變化不大，但在前期填平補(bǔ)齊作用下，開(kāi)闊臺(tái)地范圍顯著擴(kuò)大，在四川盆地西北部廣元和綿陽(yáng)地區(qū)出現(xiàn)兩個(gè)裂陷的雛形，兩側(cè)發(fā)育臺(tái)地邊緣，淺灘相更為發(fā)育。茅四段，四川盆地范圍內(nèi)幾乎全部演變?yōu)殚_(kāi)闊臺(tái)地。四川盆地范圍內(nèi)茅口組總體上以淺灰、灰白色塊狀泥晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r為主，含有較多的生物碎屑，局部夾有鈣質(zhì)頁(yè)巖和泥灰?guī)r，形成眼球狀、瘤狀灰?guī)r，夾有較多的白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r[28]。在盆地東部、北部常見(jiàn)結(jié)核狀或條帶狀硅質(zhì)巖或硅質(zhì)灰?guī)r，夾含硅質(zhì)頁(yè)巖。茅口組末期，由于東吳上升運(yùn)動(dòng)，茅三段和茅四段地層在川北和川中遭受不同程度的剝蝕，并在茅口組頂面形成明顯的不整合巖溶風(fēng)化殼[13,29]。

圖4 四川盆地及鄰區(qū)二疊系茅口組二段沉積時(shí)期巖相古地理Fig.4 Lithofacies palaeogeography during the deposition of the second member of Permian Maokou Formation in the Sichuan Basin and its periphery

2.3 晚二疊世構(gòu)造—沉積特征及演化

茅口組沉積末期，由于峨眉地幔柱上涌導(dǎo)致地殼隆升，吳家坪期四川盆地及鄰區(qū)西南高、北東低的古地貌分異進(jìn)一步加劇。受其影響，四川盆地及鄰區(qū)從西南向北東方向依次發(fā)育潮坪—濱岸、混積臺(tái)地、開(kāi)闊臺(tái)地、斜坡和深水陸棚，與周緣陸緣盆地相接。在盆地西南部及中部地區(qū)，巖性以黃灰、黑色細(xì)砂巖、粉砂巖、碳質(zhì)頁(yè)巖為主，夾灰?guī)r、泥巖和煤層(稱(chēng)為龍?zhí)督M)，厚度80～220 m；往北東方向巖性逐漸變化為以灰、深灰色灰?guī)r為主，富含燧石結(jié)核，夾有硅質(zhì)層、頁(yè)巖、碳質(zhì)泥巖及煤線(吳家坪組)，厚度70～270 m(圖5)。

圖5 四川盆地及鄰區(qū)二疊系龍?zhí)督M/吳家坪組沉積時(shí)期巖相古地理Fig.5 Lithofacies palaeogeography during the deposition of Permian Longtan and Wujiaping formations in the Sichuan Basin and its periphery

長(zhǎng)興期初期總體繼承了吳家坪期末期古地理格局。但在“臺(tái)緣強(qiáng)裂陷、臺(tái)內(nèi)弱拉張”構(gòu)造背景下，在盆地東北緣和北部形成了城口—鄂西、廣元—開(kāi)江—梁平、德陽(yáng)—武勝三個(gè)自東向西大致平行排列、性質(zhì)相似、從盆緣延伸至盆內(nèi)的北西向的裂陷/海槽/臺(tái)洼[30-32]。吳家坪期業(yè)已存在的巴中—廣元深水陸棚向東延伸至開(kāi)江—萬(wàn)縣一帶，與盆地東側(cè)的建始—恩施陸棚區(qū)相連，形成貫通盆地東北部的北西向深水陸棚區(qū)(海槽)；早期茂縣—北川深水陸棚區(qū)也向東擴(kuò)大至鹽亭、南充和廣安地區(qū)，形成德陽(yáng)—武勝臺(tái)內(nèi)洼陷[33]。因此，長(zhǎng)興期與吳家坪期最大的差別是，不均衡伸展斷陷使得盆地內(nèi)差異沉降愈加明顯，臺(tái)內(nèi)裂陷槽(陸棚)與開(kāi)闊臺(tái)地相間形成臺(tái)—棚(槽)分異沉積格局，加之海平面的上升，陸相沉積區(qū)范圍顯著減小。在深水陸棚相區(qū)，地層沉積厚度相對(duì)較薄，以灰、灰黑色薄層硅質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖為主，夾薄層硅質(zhì)灰?guī)r(稱(chēng)為大隆組)，厚度15～42 m；在臺(tái)地相區(qū)以厚層碳酸鹽巖為主，夾少量碎屑巖，含有豐富的生物化石，厚度20～400 m。在臺(tái)地(裂陷槽)邊緣發(fā)育臺(tái)緣礁、灘相，生物礁、灘垂向上加積、側(cè)向遷移形成多期疊置的空間展布特征(圖6)。

因此，四川盆地中二疊世是在揚(yáng)子板塊周緣洋盆擴(kuò)張背景下?lián)P子地臺(tái)內(nèi)由于地貌差異及海平面升降形成的不同相區(qū)、不同層序充填結(jié)構(gòu)的差異；而晚二疊世則是在地殼差異沉降動(dòng)力機(jī)制驅(qū)動(dòng)下板塊邊緣強(qiáng)拉張導(dǎo)致的臺(tái)地—臺(tái)盆相間格局及板塊內(nèi)部弱拉張導(dǎo)致的臺(tái)隆—臺(tái)凹相間格局控制下的充填結(jié)構(gòu)的差異，形成兩類(lèi)不同的沉積(分異)模式(圖7)。

圖7 四川盆地及鄰區(qū)中、晚二疊世沉積模式Fig.7 Sedimentary models during the middle and late Permian in the Sichuan Basin and its periphery

3 構(gòu)造—沉積分異及控源、控儲(chǔ)、控藏作用

構(gòu)造—沉積分異(tectono-depositional differentiation)是近幾年在南方海相中經(jīng)常提及的一個(gè)概念[33-34]，它是相對(duì)于穩(wěn)定、均一而言，是大型沉積盆地(如大型克拉通盆地)對(duì)其周邊或/和內(nèi)部應(yīng)力環(huán)境和/或熱體制變化的響應(yīng)結(jié)果，伴隨原型盆地演化階段或原型盆地性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，沉積盆地內(nèi)部表現(xiàn)為不同部位的差異構(gòu)造作用(古隆起、古裂陷—坳陷)及由此造成的地層層序、巖相、充填物質(zhì)等有規(guī)律變化，控制了油氣成藏要素的發(fā)育及組合，并對(duì)成藏和油氣富集產(chǎn)生重要影響[32]。構(gòu)造沉積分異的控源、控儲(chǔ)作用在四川盆地及鄰區(qū)二疊系表現(xiàn)得非常典型，構(gòu)造的差異隆升/沉降導(dǎo)致古地貌上的隆/凹，加之海平面升/降，使得不同地區(qū)沉積相和充填物表現(xiàn)出明顯差異，巖相和巖性在空間上呈交錯(cuò)疊置的特點(diǎn)。構(gòu)造、地貌和海平面升降等因素的“諧振”，導(dǎo)致沉積分異，控制了烴源巖、儲(chǔ)層等成藏要素的發(fā)育、展布及組合，最終影響和控制了油氣成藏和富集。

3.1 控源作用

四川盆地二疊系發(fā)育中二疊統(tǒng)和上二疊統(tǒng)兩套不同類(lèi)型的烴源巖。中二疊統(tǒng)烴源巖發(fā)育在棲霞組、茅口組，對(duì)應(yīng)于海侵體系域的海平面上升減速期，臺(tái)凹、較深水開(kāi)闊臺(tái)地及斜坡相區(qū)等水體較深、能量較低的相帶(微相)是烴源巖發(fā)育的有利區(qū)，巖性以深灰、灰黑色微晶—泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，夾薄層灰質(zhì)泥巖或頁(yè)巖。烴源巖累計(jì)厚度70～200 m，從川中往川西南、川東、川北東厚度增大，以川東北地區(qū)厚度最大?？傆袡C(jī)碳含量在0.5%～1.5%，為一套中、低豐度烴源巖。在廣元—巴中的川西北—川東北地區(qū)，茅三段發(fā)育一套深水陸棚—斜坡相的以硅質(zhì)灰?guī)r、含硅質(zhì)頁(yè)巖為主的烴源巖，雖然分布面積、厚度不大，但豐度高，總有機(jī)碳含量在1.5%～7.0%。

上二疊統(tǒng)烴源巖主要發(fā)育在龍?zhí)督M/吳家坪組，厚度在50～100 m左右。川西南—川中地區(qū)巖性以潟湖—潮坪相含煤泥巖為主(龍?zhí)督M)，川東北地區(qū)相變?yōu)殁}質(zhì)泥巖、頁(yè)巖及含硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)頁(yè)巖，屬于深水陸棚—盆地相沉積。這兩種類(lèi)型烴源巖均富含有機(jī)質(zhì)，總有機(jī)碳含量在1%～5%，但有機(jī)質(zhì)類(lèi)型不同，龍?zhí)督M以Ⅲ型為主，吳家坪組則為Ⅱ1—Ⅱ2型。另外，在開(kāi)江—梁平深水陸棚區(qū)，大隆組(與長(zhǎng)興組同時(shí)異相)也是一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，巖性以硅質(zhì)、鈣質(zhì)泥巖為主，總有機(jī)碳含量為2%～7%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ1型為主，推測(cè)在德陽(yáng)—武勝臺(tái)凹(拉張槽)內(nèi)也有類(lèi)似大隆組的烴源巖發(fā)育。

3.2 控儲(chǔ)作用

二疊系發(fā)育多套多類(lèi)型儲(chǔ)層(前已述及)，其形成受控于不同沉積環(huán)境(相)及后期的改造作用，但均具有明顯的相控特征。

臺(tái)緣生物礁灘型儲(chǔ)層目前主要發(fā)現(xiàn)于長(zhǎng)興組、棲霞組，前者主要沿城口—鄂西海槽、廣元—開(kāi)江—梁平海槽及德陽(yáng)—武勝海槽(臺(tái)洼)兩側(cè)的臺(tái)緣帶展布，生物礁為主，以元壩氣田、普光氣田生物礁規(guī)模最大、最為典型；后者主要沿川西龍門(mén)山前帶展布，灘為主，以廣元西北鄉(xiāng)剖面和礦2井棲霞組為代表。準(zhǔn)同生期及埋藏期的溶蝕作用、白云巖化作用對(duì)這類(lèi)儲(chǔ)層形成具有重要影響，但有利沉積微相(礁灘相)更是儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)[14,36-37]。

臺(tái)內(nèi)灘(白云巖)儲(chǔ)層主要發(fā)育在棲霞組、茅口組、長(zhǎng)興組局限臺(tái)地、開(kāi)闊臺(tái)地相區(qū)，以雙探3井、雙探1井、旺蒼正源剖面、南江橋亭剖面棲霞組為代表，這類(lèi)儲(chǔ)層形成與臺(tái)緣礁灘型儲(chǔ)層具有相似的機(jī)理，灘相沉積是基礎(chǔ)，溶蝕作用和白云巖化作用是關(guān)鍵。

熱液白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育在茅三段。儲(chǔ)層的原巖主要是顆粒灰?guī)r、生屑灰?guī)r，由于其較好的滲透性，有利于富鎂熱液流體與巖石的接觸而發(fā)生白云巖化作用。因此，這類(lèi)儲(chǔ)層的形成根本上還是主要受沉積微相的控制。

巖溶縫洞型儲(chǔ)層是二疊系分布最廣、認(rèn)識(shí)最早的一類(lèi)儲(chǔ)層，主要發(fā)育在茅口組頂面和上部距離東吳運(yùn)動(dòng)面一定深度范圍內(nèi)，由于斷裂的影響，巖溶發(fā)育深度可達(dá)幾十至上百米。巖溶古地貌是這類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的主要控制因素，巖溶高地和斜坡巖溶作用最強(qiáng)[38]。新近鉆井揭示表明，在同樣條件下巖溶作用對(duì)巖性具有選擇性，顆?；?guī)r更容易被溶蝕，這與其具有較好的滲透性相關(guān)，其巖石結(jié)構(gòu)有利于水—巖反應(yīng)和溶蝕作用進(jìn)行。因此，這類(lèi)儲(chǔ)層的發(fā)育也具有相控特點(diǎn)。

頁(yè)巖氣藏和茅一段灰泥灰?guī)r氣藏都表現(xiàn)為連續(xù)性氣藏，具有源儲(chǔ)一體的特征。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間(孔隙)類(lèi)型和占比在不同的巖性、有機(jī)質(zhì)類(lèi)型表現(xiàn)出顯著的差異，與沉積微相具有明顯相關(guān)性；茅一段灰泥灰?guī)r(瘤狀灰?guī)r)儲(chǔ)層孔隙主要是由無(wú)機(jī)礦物成巖轉(zhuǎn)化(海泡石—富鎂蒙脫石—滑石—伊利石)過(guò)程形成的成巖收縮縫和少量有機(jī)質(zhì)孔、粒內(nèi)溶孔構(gòu)成。盡管這兩類(lèi)氣藏儲(chǔ)層成因均主要?dú)w結(jié)于有機(jī)質(zhì)熱演化和成巖作用，但兩種巖石類(lèi)型(富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖和瘤狀灰?guī)r)的發(fā)育和分布也受控于沉積環(huán)境，深水陸棚相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖和斜坡相瘤狀灰?guī)r是兩類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的有利巖石相類(lèi)型。

四川盆地二疊系的源、儲(chǔ)組合可以總結(jié)為“下生上儲(chǔ)”(圖8b)、“棚生緣儲(chǔ)(旁生側(cè)儲(chǔ))”(圖8d)、“源儲(chǔ)一體(自生自?xún)?chǔ))”(圖8b)三種模式(圖8)。

圖8 四川盆地二疊系沉積分異控制下的源儲(chǔ)發(fā)育及組合模式Fig.8 Source and reservoir development and combination models controlled by Permian sedimentary differentiation in Sichuan Basin

3.3 控藏作用

四川盆地二疊系氣藏具有“多元供烴、近源聚集、巖性控藏、氣油轉(zhuǎn)化、晚期調(diào)整”的成藏富集模式，現(xiàn)今氣藏富集主要受控于烴灶的分布、儲(chǔ)層發(fā)育與規(guī)模及保存條件三個(gè)主要因素[39]。將二疊系各組段不同類(lèi)型儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶疊置在一起(圖9)，與二疊系氣藏分布(圖1)進(jìn)行對(duì)比，兩者之間具有高度的相關(guān)性。如雙魚(yú)石、平探1井等棲霞組氣藏/井主要位于棲霞組臺(tái)緣帶；茅一段已發(fā)現(xiàn)的高產(chǎn)工業(yè)氣流井多位于川中—川東地區(qū)的外緩坡相帶；以茅口組為主要產(chǎn)層的蜀南氣田群多為臺(tái)內(nèi)灘相受巖溶改造而形成的巖溶縫洞型氣藏；長(zhǎng)興組氣藏主要為分布在開(kāi)江—梁平海槽兩側(cè)臺(tái)緣帶的礁灘型氣藏。因此，在烴源條件優(yōu)越(大多具有下伏寒武系烴源巖、志留系烴源巖及二疊系自身烴源巖多源供烴條件)和良好的保存條件(上覆下三疊統(tǒng)巨厚膏鹽巖蓋層)下，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育、展布很大程度上成為油氣成藏的關(guān)鍵要素，控制油氣富集和氣藏分布。所以，構(gòu)造沉積分異作用控制下源、儲(chǔ)發(fā)育及高效源儲(chǔ)組合成就了二疊系豐富的油氣資源，多樣化儲(chǔ)層導(dǎo)致了氣藏的多類(lèi)型。

表1 四川盆地二疊系主要?dú)獠仡?lèi)型成藏特征Table 1 Accumulation characteristics of main types of Permian gas reservoirs in Sichuan Basin

圖9 四川盆地二疊系不同類(lèi)型儲(chǔ)層有利發(fā)育相帶分布疊合圖Fig.9 Distribution and superposition of different types of Permian reservoirs in Sichuan Basin

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

(1)在潘基亞(Pangaea)大陸裂解、古特提斯洋擴(kuò)張全球板塊構(gòu)造背景和華南陸塊周緣強(qiáng)烈拉張區(qū)域構(gòu)造環(huán)境下，四川盆地二疊紀(jì)經(jīng)歷了從中二疊世統(tǒng)一碳酸鹽巖臺(tái)地到晚二疊世臺(tái)—槽分異格局的演化；構(gòu)造差異隆升或沉降形成隆凹相間的古地貌，導(dǎo)致四川盆地二疊系經(jīng)歷早期臺(tái)地與臺(tái)凹相間、晚期臺(tái)地與裂陷槽(陸棚)相間的沉積分異格局。

(2)中二疊世(棲霞組、茅口組)臺(tái)洼(微相)、斜坡亞相及晚二疊世(龍?zhí)督M/吳家坪組、長(zhǎng)興組/大隆組)潮坪—潟湖、淺水—深水陸棚相區(qū)是烴源巖發(fā)育的有利相帶，臺(tái)內(nèi)灘相、臺(tái)地邊緣是儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶。多套烴源巖與多套、多類(lèi)型儲(chǔ)層構(gòu)成下生上儲(chǔ)、旁生側(cè)儲(chǔ)、自生自?xún)?chǔ)源儲(chǔ)組合。

(3)充足烴源(外源+自源)和良好保存條件(中下三疊統(tǒng)膏鹽巖蓋層)造就四川盆地二疊系豐富天然氣資源，多層系、多類(lèi)型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層導(dǎo)致二疊系多個(gè)含氣層系和多類(lèi)型氣藏。二疊系勘探應(yīng)該走多層系、多類(lèi)型兼顧、立體勘探之路。