四川盆地侏罗系油气成藏条件及勘探潜力
2011-1-19蒋裕强 漆麟 邓海波 王毓俊 蒋婵 罗明生
摘要:四川盆地侏罗系已发现以盆地中部(简称川中)为主体的多个石油富集构造。对四川盆地侏罗系油气成藏条件进行了分析,认为:①烃源岩条件好,资源量丰富;②储层物性差,但大面积分布,储盖组合优越;③圈闭类型多样。通过开展成藏模式研究,指出了有利勘探区域:①川中平缓构造区油藏分布不受构造控制,高能介屑滩、砂体叠加区及裂缝发育带是石油富集的主控因素,具备大面积低渗透油藏叠加连片分布的特征;②川东褶皱带向斜区侏罗系地层保存完整,成藏条件与川中基本相似,具有良好的勘探潜力;③龙门山、大巴山冲断带前缘可能发现多种类型的油藏或油气藏。建议开展老油田的挖潜工作,同时加大对川中北部及川东向斜区的勘探,寻找原油持续稳产的接替区域。
关键词:四川盆地;侏罗纪;油气藏形成;条件;烃源岩;生储盖组合;圈闭;勘探潜力
    四川盆地虽以产气为主,但至今仍在盆地内发现了柘坝场、金华镇、秋林、中台山、石龙场、八角场、公山庙、充西-莲池、桂花、一立场、税家槽、鲜渡河等油田(图1)。在四川盆地中部(川中)侏罗系中自下而上发现了珍珠冲段、东岳庙段、大安寨段、凉高山组、沙溪庙组5个含油层段,其中大安寨段、凉高山组和沙溪庙组为主力产油层。川西南部和中部在侏罗系地层中发现了新场、洛带、平落坝、大兴西等气田,川西北部侏罗系露头发现了油砂岩[1]。1950~1960年间在江油海棠铺构造所钻井至今井口仍有少量原油产出。川东地区在侏罗系钻井中也频见油气显示,新5井日产原油36t[2]。川东北渡口河、五宝场地区于侏罗系上沙溪庙组亦发现气藏并投入开发。为此,研究了四川盆地侏罗系的油气成藏条件。
1 成藏条件分析及成藏模式探讨
1.1 成藏条件分析
1.1.1烃源岩条件好,资源量丰富
    晚印支运动后,四川盆地由晚三叠世前陆盆地向陆内坳陷盆地转化,侏罗系主要为冲积扇 湖泊相沉积体系。烃源岩主要分布在下侏罗统大安寨段及凉高山组(川西北部地区称为千佛崖组),部分位于东岳庙段和珍珠冲段(主要分布在川中北部地区)。中侏罗统下沙溪庙组上部的“叶肢介页岩”以及川西地区上侏罗统蓬莱镇组发育的“景福院页岩”、“仓山页岩”可能也具有一定的生烃能力。
    大安寨段在川中地区为介壳灰岩与黑色泥页岩不等厚互层沉积,湖盆沉降中心分布于平昌-仪陇-达县一带,烃源岩厚度为30~65m;凉高山组烃源岩主要分布于凉高山组上段(以下简称凉上段),凉下段则为紫红色泥岩夹粉砂岩或石英细砂岩沉积,其生烃主中心则向东迁移至达州-万县一带[3],次中心位于仪陇-巴中-平昌一带[4]。据资料统计,凉上段黑色页岩厚度为30~85m。两套泥质烃源岩有机碳丰度一般都大于1.0%,最高可达2.0%;碳酸盐岩烃源岩有机碳平均丰度为0.34%。
经成熟度分析,除靠近大巴山前缘附近侏罗系烃源岩镜质体反射率(Ro)为1.5%~2.0%外,川中大部分地区Ro为0.7%~1.12%,目前处于成油高峰期。干酪根碳同位素分析结果表明,δ13C为-23.61‰~-32.81‰,一般为-26‰左右,泥岩干酪根腐泥组分含量分布为47%~79%,烃源岩类型主要为偏腐泥混合型[5]。说明有机质类型好、丰度高,具有成油的良好物质基础。
 
   据全国第二次油气资源评价结果,大安寨段及凉高山组石油资源量达11.36×108t,而目前石油探明储量仅8000×104t,且集中在川中西部大安寨段,未发现的资源量巨大。
1.1.2储层物性差,但大面积分布,储盖组合优越
   川中地区侏罗系储层多层段分布,珍珠冲段砂岩、东岳庙段石灰岩、大安寨段石灰岩、凉高山组砂岩及沙溪庙组砂岩构成了重要的产油层。沙溪庙组、蓬莱镇组是川西南部侏罗系主要气层;川东北地区目前主要在上沙溪庙组获得气藏。
   大量资料分析结果表明,川中地区无论是碎屑岩或碳酸盐岩均表现为低孔低渗、特低渗甚至致密的特点。川中大安寨段石灰岩基质孔隙度一般小于2%,平均为0.08%;凉高山组砂岩孔隙度一般为2%~3%;沙溪庙组孔隙度为1.01%~5.6%,平均为3.63%[6]
    川西地区侏罗系物性变化大,平均孔隙度为0.87%~12.43%,渗透率为1×10-7~1×10-2μm2[7]。从层系上来看,除上侏罗统蓬莱镇组孔隙度、渗透率较高(孔隙度平均大于10%,基质渗透率可达10×10-2μm2)为近似常规储层外,沙溪庙组几乎都是低孔隙度特低渗透率致密储层。川西北部厚坝沙溪庙组油砂岩孔隙度为9.56%~22.72%,平均值为17.89%,具有比其他地区高的孔隙度[8]
    尽管储层物性差、变化大,但石灰岩岩体及砂体累计厚度大、分布广。川中大安寨段介壳灰岩平均厚度为0.5~5m,累计厚度10~30m,向滨湖区厚度有增加趋势(如中台山地区介壳灰岩累计厚度可达到40m,单层最大厚度达20m),介壳灰岩随岸线方向呈环带连片分布;凉高山沉积期(注:有部分学者将之与川北地区千佛崖组对应[91)在湖盆西部、东北部发育河流-三角洲沉积,在川中地区为滨浅湖环境,发育滨浅湖砂滩、砂坝。砂体广泛分布,据统计砂体单层厚度为1~5m,累计厚度也可达30m;沙溪庙组沉积期自川西、川北向川中地区为河流-三角洲-滨浅湖沉积,砂体类型多样。在川西地区河道砂体纵向叠加厚度介于100~300m[10],到川中地区不同时期三角洲前缘-滨浅湖砂坝亦可叠加连片分布,据公山庙区块的统计,沙一段砂体累计厚度为70~140m[11~12]。川西孝泉地区蓬莱镇组中上部含气组合为三角洲相沉积,在一个含气组合中,叠置的砂体厚度超过30m[13]
侏罗系具备良好的储盖组合,川中地区大安寨段黑色页岩既是生油层又是盖层和隔层,介壳灰岩既是生油层又是储油层,二者在纵向上间互存在,构成连续型生储盖组合(图2),凉高山组亦具备该特点。
 
    而对于沙溪庙组及其以上地层来说,地层本身不具备生烃条件,其烃源来自下伏侏罗系或须家河组,构成非连续型生储盖组合,其直接盖层为与砂岩间互分布的紫红色泥岩。在川西北部地区遂宁组厚200~300m的泥岩可作为下伏储油气层的区域盖层,川西南部灌口组沉积的一套厚100~300m的膏盐岩层对下伏侏罗系储层的气藏可形成良好的封盖。
1.1.3圈闭类型多样
    川西坳陷地区侏罗系气藏受燕山中晚期构造制约,加之又叠加喜山运动的强烈改造以及地层、岩性、成岩作用等一系列因素的影响,气藏类型多样。按圈闭成因,包括构造圈闭(含裂缝型圈闭)、构造-岩性圈闭[14]。近期在洛带、马中等地也发现不受构造控制的岩性气藏。大量研究表明,有利的沉积成岩相带及储渗体构成了油气富集的基本单元。
    川西南部地区断裂发育,除部分断裂断至地表,造成侏罗系保存条件被破坏外,大部分地区断层对油气藏都起到了建设性作用,成为气源断层,与断裂有关的裂缝又改善了储层的渗透性。平落坝、白马庙地区的高产井均分布在断层、裂缝带内。川西北部地区侏罗系可能存在自生自储油藏及次生油气藏。据研究,江油市厚坝镇沙溪庙组残余油藏稠油与自流井组大安寨段介壳灰岩生成的烃类化合物具较好的亲缘关系(蔡开平,1999),在老关庙关8井沙溪庙组河道砂岩中获得的油气推测为大安寨段自生油气沿断裂运移至沙溪庙组形成的次生油气藏(张闻林,2007)。因此,在川西北部侏罗系地层中可能存在岩性圈闭。
    川中低缓构造带侏罗系油藏受构造、岩性复合控制,形成大安寨段与凉高山组自生自储的原生油藏,沙溪庙组底下生上储的原生油藏,沙溪庙组一段中、上部的次生油藏,油层分布不受构造控制。滨浅湖高能生屑滩、三角洲前缘砂体、滨浅湖砂坝叠加区,构造轴部、扭曲和变异部位裂缝发育带是油气相对富集的区块。在构造翼部,甚至向斜区均有高产油井分布,除川中西部个别井产少量水外,其余的几乎都未见油水边界。
    川东及川南地区侏罗系除在背斜区遭受严重剥蚀外,在广大向斜区和低缓潜伏背斜仍有分布,沉积相与川中地区基本相似,为三角洲-滨浅湖沉积,有利储集体与裂缝搭配也可构成有效的圈闭。
    总之,除在龙门山冲断带、大巴山冲断带及华蓥山冲断带上升盘中生代和古生代地层遭到强烈剥蚀不具备封盖和保存条件,逆冲大断裂下降盘侏罗系地层上倾方向与具压性特点的断裂相接,可构成构造-岩性圈闭以外,盆内大部分地区都主要以岩性圈闭、构造(裂缝)-岩性圈闭为主(图3)。油气横向运移受到制约,断裂及其伴生裂缝成为油气就近运移、就近捕获的重要通道或载体,裂缝有利于油气的富集。
1.2 成藏模式探讨
    对川西地区侏罗系气藏成藏模式,前人研究较多(张闻林、蔡开平、杨克明等),笔者不再赘述,而对川西北部侏罗系油藏的认识仍有待进一步做工作。
    川中地区侏罗系油藏形成主要受油源区、断裂或裂缝及储集体三要素控制。储集体是基础,断裂或裂缝是桥梁。大安寨段及凉高山组生油层生成的油就近运移形成自生自储型油藏。介壳滩或砂体发育的三角洲前缘、滨浅湖亚相分布带与构造裂缝发育带叠加区是油气富集区。凉高山组页岩生成的油可直接向覆于其上的沙溪庙底部砂岩排烃而形成“下生上储”式油藏。凉高山组或大安寨段生成的原油沿断裂及伴生的裂缝带继续上移至沙溪庙组底以上的河道砂体或滨浅湖滩坝而形成次生油藏。成藏模式如图4所示。
 
2 侏罗系有利勘探区
   1) 川盆地侏罗系原油勘探目前主要集中在川中西部及西北部,层位集中在大安寨段、凉高山组及沙溪庙组一段。但邻区的油砂、钻井等信息则充分反映了侏罗系原油勘探大有可为。
    侏罗系大安寨期、凉高山期湖盆中心位于川北仪陇-达州一带。河流三角洲砂体、滨浅湖滩坝以及生屑滩围绕浅湖-半深湖相分布。尽管储层具低孔隙度、低渗透率-特低渗透率特征,但可叠加大面积连片分布,是油气勘探重点单元。目前主要勘探开发集中在生烃凹陷西缘的川中西部地区的背斜构造上,对该地区向斜区及背斜翼部钻探投入较少。而对位于生烃中心北缘及东缘的川中东北部及川东向斜地区侏罗系勘探认识更是不足。川东地区沉积条件与川中基本相似,油气显示非常活跃。例如,拔向1井于井深2350~2365m的大安寨段测试日产气2.77×104m3、产少量原油;洋渡1井于沙溪庙组测试日产气1.83×104m3,日产油1.16m3;20世纪70年代前,在鄂西建南背斜钻的井于凉高山组口口见油,建6、11、8井分别捞获原油5L、24L及117.5L。川中北部近年在LG、元坝地区侏罗系珍珠冲段、大安寨段、凉高山组及沙溪庙组已获得工业油气流。因此,川中北部-川东地区有望成为侏罗系石油勘探的接替区域。
    据不完全统计,川西坳陷北部龙门山推覆构造带在侏罗系地层露头中有多处油苗,厚坝侏罗系中还发现有油砂岩,加上20世纪50~60年代,在江油海棠铺所钻的井有原油产出等信息。这些都反映出川北地区侏罗系油藏勘探不可忽视。尽管有学者认为侏罗系油砂的油来自寒武系[15],但也有学者推测在老关庙-魏城一带因毗邻生烃中心可能形成自生自储油气藏[8]。柘坝场侏罗系油气藏的发现也证实川西北部具有勘探价值。
    大巴山前缘构造带的向斜区仍保留了部分上沙溪庙组及其以下地层,上沙溪庙组主要为曲流河及曲流河三角洲沉积。已发现的渡口河、五宝场地区沙溪庙组气田主要产层位于上沙溪庙组下部三角洲前缘分流河道及河口坝叠加砂体中[16]。储层物性差,孔隙度平均小于4%,渗透率小于0.01×10-3μm2,属于特低渗-致密储层。研究表明气源来自下伏须家河组及下侏罗统陆相生烃岩系[17],气藏圈闭类型为构造 岩性圈闭。因此,在大巴山前缘高陡背斜带间的向斜地区及潜伏构造区若裂缝与储集体有效搭配可能获得自生自储油藏及沙溪庙组次生气藏。
    川南的向斜区含油明显,官渡构造在侏罗系单井最高日产原油达30t,充分说明这一区域的勘探潜力。
3 结论
    1) 四川盆地侏罗系烃源岩丰富,有机质类型好,川中地区目前正处于生油的高峰期,侏罗系油气藏勘探具备物质基础。
    2) 川中北部资源丰富,储集相带有利,是川中石油勘探的接替区域;川东地区及川南的向斜单元侏罗系保存完整,油气显示活跃,有较好的勘探潜力,是石油勘探的准备区块。龙门山北段、大巴山、华蓥山逆冲断裂带下降盘侏罗系地层保存完好,也发现了侏罗系次生或原生油藏、气藏,是四川盆地油气勘探的突破领域。
    3) 建议开展川中老油区的精细刻画,对向斜、斜坡区增加勘探力度;加大川北-川东地区向斜区侏罗系油气藏勘探投入,深化对油气藏富集规律的认识。
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(本文作者:蒋裕强1 漆麟1 邓海波2 王毓俊3 蒋婵1 罗明生1 1.西南石油大学;2.中国石油西南油气田公司川中油气矿;3.中国海油勘探开发研究院)
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