引言

迄今为止，在元坝地区陆相侏罗系勘探过程中，多口井在下侏罗统自流井组珍珠冲段进行测试并获得工业气流，其中YL5井、YL3井、YL16井分别分别试获150.39×10⁴ m³/d、30.05×10⁴ m³/d、57.05×10⁴ m³/d高产工业气流，展现了该层段良好的勘探潜力。但目前研究区珍珠冲段天然气分布规律还不够明确，制约了勘探方向的选择，针对这一难点，本文系统开展了优势运移通道研究探索区内天然气分布规律。

油气的二次运移主要通过优势运移通道进行，所谓油气优势运移通道，即油气在二次运移过程中不受外来因素干扰前提下，优先选择流经的通道^[1-5]。大量勘探实践结果显示，绝大部分油气藏位置均处于沉积盆地中的油气优势运移通道方向上，而优势运移通道不是受某单一因素控制，而是由断层、不整合面及高孔渗砂体等^[6-9]诸多地质因素综合控制，所以，预测油气优势运移通道对发现有利油气藏具有重要的指导意义。元坝地区珍珠冲期储集层砂体厚度大，粒度粗，且分布广泛，利于天然气大面积的储存；断裂主要分布在中部断褶带，其断层的倾角倾向对油气的运移方向产生了一定影响；区内珍珠冲段与下伏地层之间发育区域性的不整合面，对于天然气在储集层内的侧向运移影响较大；而受区域构造应力场作用，隆起的局部构造高点则可以成为天然气的有效聚集点；另外，上覆盖层的凹陷形态也会对下伏储集层内天然气的运移方向产生影响。所以，元坝地区珍珠冲段储层中天然气的运移方向主要受较高孔渗输导砂体、断层、不整合面、构造背景及盖层底面构造形态等因素控制。鉴于此，本文从以上5种单因素出发，进行多因素综合叠加分析，进而建立天然气优势运移通道模式，以便于追踪油气运移的方向，指明勘探方向。

1 优势运移通道主控因素及其与天然气运移方向的关系 1.1 较高孔渗输导砂体及其对天然气运移的影响

一般来说，油气总是会向输导层中孔隙结构好的砂体部位运移，特别在陆相地层中，孔渗结构的不均一性较强，只有砂体发育程度高，孔渗性条件好的区域，才是油气的有利运移通道。

晚三叠世末-早侏罗世，受印支晚幕构造运动的影响，研究区西北部龙门山造山带一侧隆升速度放缓，而东北部米仓山-大巴山迅速抬升，川东北地区沉积沉降中心逐渐由东向西迁移。该时期盆内沉积物以粗粒碎屑为主，随着湖盆退积，砂砾岩由山间被搬运至山前带就近堆积，发育有冲积扇、扇三角洲^[10]、湖泊等沉积类型。砂体主要顺物源方向发育，由北向南分布两大沉积体系，在元坝地区汇聚。具体为：(1) 西北部龙门山造山带冲积扇-扇三角洲-湖泊沉积体系，物源主要来自古龙门山北段，该造山带向研究区供给大量来源于川西泥盆系-中三叠统中的碳酸盐岩，分布范围较小，仅局限在元坝西部YB6 井、YL10井、YL6井、YB204井及YB21井等井区内。(2) 东北部大巴山造山带冲积扇-扇三角洲-湖泊沉积体系，物源主要来自于米仓-大巴山，提供来自震旦-志留系的硅质岩、浅变质岩等，影响范围包括元坝中部、东部大部分地区。冲积扇至元坝地区正好入湖，形成扇三角洲沉积^[11](图 1)。

川东北陆相气藏的规模与分布通常受控于岩性储集体的发育程度^[12-13]，而储集体的发育与沉积相带的展布密不可分。元坝地区珍珠冲段的砂砾岩主要集中在该层段下部，其主要特点是沉积厚度大、分布广泛，并且岩石颗粒的粒度越大，储层物性则越好(图 2)。正因为有此特点，由砾岩、粗砂岩组成的辫状河道微相会成为天然气优先进入的运载层。而且此两个沉积体系均深入到元坝地区西南部、东南部的水下烃源岩富集区中，这种配置关系有利于天然气由扇三角洲水下部分的生烃岩向水上部分的储集岩输导运移^[14]，形成有效的天然气聚集成藏(图 3)。

所以，在以上这两个沉积体系中，砂砾岩厚度大，孔隙度、渗透率等物性条件好，与周围岩石存在孔渗性结构差异，从而形成两个以高能辫状河道延伸方向为主体的级差优势运移通道，天然气将主要沿这两条优势通道由南分别向北西、北东两个方向运移(图 4)。

根据元坝地区珍珠冲段砂砾岩等厚图(图 5)，几口在珍珠冲段测试获得工业气流的井，如YL5 井、YL3井、YL10井、YL11井和YB21井皆处于厚层砂砾岩分布区内。说明珍珠冲段储集体中的天然气确实是向粒度越粗物性越好的砂体中运移。

1.2 断层及其对天然气运移的影响

断裂体系、断层性质、断层活动期、断层规模、产状及断距等众多因素对油气运移方向产生重要影响^[15]。当油气沿断层运移时，断层的断距、倾向和倾角控制油气运移方向。断层能否成为优势运移通道，取决于断距与盖层、砂体的耦合关系。而油气在断层中的运移方向往往受断层倾角控制，一般倾角较大，油气垂向运移的分力也较大，反之，断层的倾角较小，油气则难以顺断裂向上运移，它们可能在没有顺断裂面到达顶部或地面之前就已沿侧向优势通道分流，并在有利的圈闭中富集成藏。

在元坝地区，特别是在其中部断褶带，断裂广泛发育，在元坝中部地区自流井组珍珠冲下亚段顶界构造图约1 600 km²的范围内，已识别出共计约23条断裂。由于受区域构造应力场的影响，基本以逆断层为主，纵向上，断面倾角均较大(大于80°)，属高角度断层；垂直断距较小，为30~280 m左右；断层纵深大，可切穿中三叠统-中侏罗统。而在横向上，断面倾向主要为南西、北东两个方向，延伸长度较大，最大可达16 km左右。断裂发育程度较高。

根据断层流向优势通道控油气理论，结合元坝地区油气层发育情况及断层发育特点分析，纵向上气层分布在须二、须三、须四、珍珠冲及大安寨段等地层中，较分散，但横向上都与断层相接触，说明油气是沿断层由下向上运移的，在不同的层位聚集，形成具有多套含油气组合特征的油气藏。这都得益于元坝地区断裂倾角较陡，油气沿断层面的垂向运移分量大，同时，研究区发育的断裂在珍珠冲段地层中的垂直断距均不大，作为主要储集层的砂砾岩层并未完全断开，断层两侧均为砂砾岩-砂砾岩的接触关系，未被储集层上下更加致密的岩层封堵，连通性较好，使得天然气通过断层运移至储集层时可以顺利穿过断层面进入输导层，不会受到阻断。

以珍珠冲段高产井YL5井、YB3井两口相邻井为例(图 6)，两口井周边有数条顺向、逆向高角度断层，纵向上均切穿下伏须家河组的烃源岩层和储集岩层，因此可以为YL5和YB3井珍珠冲段储层提供充足的气源。而在珍珠冲段地层中断层的断距均较小，断层与储集层的连通性较好，且两口井的储层也连通在一起，使得天然气在储层中侧向运移不会受阻。所以，同时具备高角度断层提供的纵向优势运移通道和拥有连通性好的高孔渗输导层提供的横向优势运移通道的时候，容易形成天然气高产富集区。元坝中部另外两口高产井YL3井、YL16井的情况与YL5井、YB3井情况类似。

1.3 不整合面及其对天然气运移的影响

地层不整合面长期遭受风化剥蚀，易形成由裂缝与孔隙共同构成的输导通道^[16-17]，且不整合面一般受区域性构造活动影响，分布面积较广，油气可以在其内部进行较远距离的运移。

在早侏罗世初期，元坝地区受印支晚幕运动影响，珍珠冲段与下伏须家河组之间存在一个区域性的不整合面。因为陆相层系相变快，岩性非均质性强的特点，如果下伏须家河组岩性不是厚层的致密泥岩段，而是输导性稍好的薄层砂泥岩互层组合，与上覆输导性极好的厚层砂砾岩可以连通，则不整合面也可以作为天然气侧向运移的优势通道。下伏烃源层和储集层中的天然气沿断层向上运移至珍珠冲段运载层时也可以穿过断层面，沿地层和不整合面作侧向运移进入圈闭中聚集成藏。

如YB21井这类低产井(图 7)，周围断层发育程度低，因此，在此井周边天然气不具有纵向运移优势，而主要依靠下伏烃源层生成的天然气经初次运移后进入输导层。但在元坝21井附近的局部不整合面上下的岩性沟通性较好，上部主要为厚层砂砾岩，下部为中层细砂岩夹薄层泥岩，所以此不整合面可作为天然气在侧向上运移的一个优势通道。天然气可以在输导层内和不整合面上进行侧向运移后聚集成藏。元坝西北部3口中低产井(YL10井、YL11井和YL27井)的情况与YB21井类似。

1.4 构造背景及其对天然气运移的影响

在不考虑水动力因素的前提下，油气主要依靠自身浮力作用由下往上运移，而古隆起与正向构造背景(背斜或断背斜)由于其地层起伏度较大，不仅有利于气水重力分异作用的进行，同时也位于油气上浮通道的顶端位置，所以天然气由深部运移至浅部的局部构造高部位聚集成藏。

元坝地区须家河组烃源岩在中侏罗世晚期开始大量生气，珍珠冲段则作为主要的输导层，经历了构造调整等影响，气藏的形态有所改变。根据天然气自发由高压区向低压区移动的特点，可以大致判断珍珠冲段储集层内天然气运移的方向。而地层压力是随埋深的增大而增加，反之亦然。所以按照储层流体由高能向低能方向流动的特点，可知YL5井、YB3井、YL3井等处于较浅海拔的低势区的井(图 8)，是位于天然气流压优势运移通道上的，且这3口井皆位于局部背斜的高点上，所以在此构造背景下，天然气易于在此3口井位处聚集。结合测试成果看，这些井也都获得较高的产能。YL10井、YL11井的构造背景与这3口井类似。

1.5 盖层底面构造形态及其对天然气运移的影响

区域盖层的底面形态对天然气运移具有两方面的影响作用。其一，盖层底面凹陷会形成一个U型分隔槽，它本身的构造形态会在一定程度上分隔开油气的运移方向；其二，分隔槽中心与下伏有效烃源岩的相对位置不同，也会造成对油气分流量控制作用的差异，从而形成油气运移的优势通道。油气主要向分割槽偏离供烃源岩中心方向相反的方向运移。

元坝地区珍珠冲段储层的区域盖层主要为上覆东岳庙段、马鞍山段以及大安寨段的泥岩层，当天然气在珍珠冲段砂砾岩储层中大量运移时期，区域盖层的构造形态，决定了下部储层的优势运移方向。中侏罗世，金碧向斜、恩阳向斜进入大量生排烃阶段。区域盖层在金碧、恩阳向斜中部沿近北东、北西向形成2个夹角近90°的分隔槽，下伏烃源层天然气向上运输后则被分隔开向槽两侧的方向运移。通过下伏烃源岩排烃中央区域与盖层分隔槽凹陷主体部位的相互位置关系判断，元坝地区珍珠冲段天然气主要以由金碧向斜中心向九龙山南鼻状构造带方向、中部断褶带局部构造高点方向和自恩阳向斜中心向中部断褶带局部构造高点方向(图 9)为优势运移方向。

而在局部，以YB5-侧1井-YL5井-YB3井连井位置为例，局部的盖层分隔槽偏向YB5-侧1井所在的构造高点，而下伏由泥岩构成的烃源岩供烃中心则偏向YL5 井、YB3井一侧(图 10)，从分隔槽和供烃位置的相对关系上看，下伏烃源岩供烃中心生成的天然气进入运载层后，由于YB5-侧1井存在盖层分隔槽的阻碍，按照油气总是顺着阻力最小和分力最大的优势通道方向运移的特点，天然气会优先选择向无阻碍的YL5井、YB3井所在构造高点运聚成藏(图 11)，而不具备分隔优势通道的YB5-侧1井方向则油气数量极少，YB5-侧1井珍珠冲段进行测试后也确定为干层。

2 元坝地区珍珠冲段天然气优势运移通道探讨

通过对以上5种优势通道主控因素及其与天然气运移方向相互关系的系统分析，结合钻井在珍珠冲段的测试情况、录井资料、地震剖面及区域构造背景等，并基于元坝地区珍珠冲段产气井基本位于构造高部位和盖层分隔槽有利方向上的大背景，本文提出了元坝地区珍珠冲段储层内天然气运移的两种优势通道模式。

(1) 沿砂体-断层复合通道运移模式

利用高角度断层为储集在深部位烃源层或储集层内的天然气提供向上垂向运移的通道，断层断距不大，保证了断层两侧输导砂体的连通性，天然气顺断层面进入孔渗性最好的砂体运载层中进行侧向运移，再由浮力方向由深部高势区向浅部低势区运移，同时也可以通过由盖层底面形态构成的分隔槽与下伏供烃源岩中心的位置偏差，造成中间输导层沉降中心有序偏移所形成的运移通道进行运移，最后到达构造高部位聚集成藏。YL5井、YB3井、YL3井和YL16井等高产井区的天然气运聚均为此运移模式。

(2) 沿砂体-不整合面复合通道运移模式

该模式中断裂不发育，天然气由下伏烃源层生成的天然气经初次运移后进入物性好的输导层中，再沿着连通性较好的不整合面和砂体输导层进行侧向运移，至构造高部位后聚集成藏。YB21井、YL10井、YL11井和YL27井等井区的天然气主要依靠此运移模式聚集成藏。

由于元坝地区珍珠冲段储层中天然气的优势运移通道是受多因素联合控制的，所以在周边断层、不整合面不发育，且不处于构造高部位的情况下，天然气仅仅依靠较高孔渗输导砂体进行运移，一是缺少侧向运移通道，二是天然气量垂向供应不足，三是找不到具备保存条件的构造高点，导致进入储集层的天然气数量少且大量散失难以保存。YB2-侧平1井、YB27井和YB222井等测试失利井区的天然气运移均为这种情况。

3 结语

元坝地区珍珠冲段储层的天然气优势运移通道，由较高孔渗输导砂层、断层、不整合面、构造背景及盖层底面构造形态5种因素联合控制。通过对每种主控因素与油气运移方向相互关系的系统分析，提出了2 种优势运移通道的模式：一是沿较高孔渗输导砂体+高角度断层+构造高部位+有利盖层底部构造形态的复合通道运移模式，为研究区珍珠冲段储层最为有利的运移模式，YL5井、YB3井、YL3井和YL16井等通过此运移模式皆获得高产；二是沿较高孔渗输导砂体+局部不整合面+构造高部位的复合通道运移模式，由于缺乏高角度断层提供充足的天然气垂向运移，所以井产量较低，如YB21井、YL10井、YL11井及YL27井等中低产井。而YB2-侧平1井、YB27井和YB222井等这些测试失利井，储层内天然气运移仅靠较高孔渗输导砂体，进入输导层的天然气缺少足够的垂向供应和侧向运移通道，且找不到具备保存条件的构造高点，所以难以大量聚集成藏。

因此，在目前确立的两种优势通道运移模式的研究基础上，可以推断元坝地区珍珠冲段天然气高产富集区首先应处于厚层粒度较粗的砂砾岩体中，且周边断裂系统较发育，高角度断层密集，不整合面上下岩性连通性好，并位于分隔槽两侧的构造高点上。