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  中国石油勘探  2025, Vol. 30 Issue (2): 1-15  DOI:10.3969/j.issn.1672-7703.2025.02.001
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引用本文 

魏国齐, 张本健, 谢增业, 杨威, 李剑, 崔会英, 国建英, 王晓波, 谢武仁. 深层超深层碳酸盐岩特大型气田形成主控因素——以四川盆地安岳和蓬莱气田为例[J]. 中国石油勘探, 2025, 30(2): 1-15. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2025.02.001.
Wei Guoqi, Zhang Benjian, Xie Zengye, Yang Wei, Li Jian, Cui Huiying, Guo Jianying, Wang Xiaobo, Xie Wuren. Main controlling factors for the formation of deep to ultra-deep carbonate giant gas fields: a case study of Anyue and Penglai gas fields in Sichuan Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2025, 30(2): 1-15. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2025.02.001.

基金项目

国家自然科学基金项目“环青藏高原盆山体系动力学与天然气富集机理”(U22B6002);中国石油天然气股份有限公司前瞻性基础性科技重大项目“大气田(区)成藏规律与勘探关键技术研究”(2021DJ0602)

第一作者简介

魏国齐(1964-),男,河北乐亭人,博士,2000年毕业于南京大学,正高级工程师,主要从事油气地质综合研究与勘探部署研究工作。地址:北京市海淀区学院路20号,邮政编码:100083。E-mail:Weigq@petrochina.com.cn

通信作者简介

谢增业(1965-),男,广东大埔人,博士,2003年毕业于中国地质大学(北京),正高级工程师,主要从事油气地球化学和油气成藏综合研究工作。地址:河北省廊坊市广阳区万庄44号信箱,邮政编码:065007。E-mail: xiezengye69@petrochina.com.cn

文章历史

收稿日期:2024-12-14
修改日期:2025-03-01
深层超深层碳酸盐岩特大型气田形成主控因素——以四川盆地安岳和蓬莱气田为例
魏国齐1,2, 张本健3, 谢增业1,2, 杨威1,2, 李剑1,2, 崔会英1,2, 国建英1,2, 王晓波1,2, 谢武仁1     
1. 中国石油勘探开发研究院;
2. 中国石油天然气集团公司天然气成藏与开发重点实验室;
3. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院
摘要: 四川盆地深层—超深层领域震旦系—寒武系已发现安岳、蓬莱两个超万亿立方米规模的特大型气田,为寻找接替领域,亟须明确其富集主控因素。在前人研究的基础上,综合应用地质、地球化学资料,对安岳、蓬莱气田天然气成因及成藏主控因素进行系统研究。研究认为,深层—超深层特大型气田形成主要受控于四大因素:(1)晚震旦世—早寒武世发育德阳—安岳和万源—达州两个克拉通内裂陷,控制下寒武统优质主力烃源岩发育,裂陷内烃源岩厚度是邻区的3~4倍,生气强度是邻区的2~3倍;(2)晚震旦世—早寒武世发育安岳—奉节陆架镶边台地,控制震旦系灯影组二段、震旦系灯影组四段、寒武系沧浪铺组下段和龙王庙组台缘丘滩体或颗粒滩4套优质储层形成,台缘带储层厚度大,储集性能好;(3)桐湾期形成的高石梯—磨溪巨型古隆起长期继承性发育,控制古隆起核部大型构造—岩性和斜坡区岩性圈闭群形成,古隆起核部和斜坡区灯影组圈闭群面积分别达7500km2和5720km2;(4)大型古油藏原位裂解成藏,聚集效率高,不同宿主矿物中发现大量液态烃包裹体,丰度达10%~80%,天然气富集区储层沥青含量高,主要介于1%~8%。根据台地边缘丘滩体、台内滩、规模烃源岩、目的层构造与勘探程度,以及研究区具备立体成藏复式富集的地质条件等因素,评价提出3类形成大型—特大型气田的有利区,Ⅰ类区是已发现安岳、蓬莱气田的安岳—蓬莱台缘丘滩/台内滩发育区;Ⅱ类区是已有突破或具备规模勘探潜力的洪雅—乐山、仪陇—广元、荣昌—古蔺、巴中—达州、石柱—利川等台缘丘滩/台内滩发育区;Ⅲ类区是重庆—梁平、威远—泸州等台内滩发育区。研究成果对深层—超深层油气勘探有重要借鉴意义。
关键词: 深层—超深层    克拉通内裂陷    陆架镶边台地    主控因素    震旦系—寒武系    安岳气田    蓬莱气田    四川盆地    
Main controlling factors for the formation of deep to ultra-deep carbonate giant gas fields: a case study of Anyue and Penglai gas fields in Sichuan Basin
Wei Guoqi1,2 , Zhang Benjian3 , Xie Zengye1,2 , Yang Wei1,2 , Li Jian1,2 , Cui Huiying1,2 , Guo Jianying1,2 , Wang Xiaobo1,2 , Xie Wuren1     
1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development;
2. CNPC Key Laboratory of Natural Gas Reservoir Formation and Development;
3. Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company
Abstract: In Sichuan Basin, two trillion-cubic-meter level giant gas fields, Anyue and Penglai gas fields, have been discovered in deep to ultra-deep formations in the Sinian–Cambrian. It is urgent to clarify the main controlling factors for hydrocarbon accumulation to determine the replacement fields. Based on previous studies and combined with geological and geochemical data, a systematic study has been conducted on gas genesis and the main controlling factors for hydrocarbon accumulation in Anyue and Penglai gas fields. The study results conclude that the formation of deep to ultra-deep giant gas fields was mainly controlled by four factors: (1) Two intracontinental rifts were developed during the Late Sinian–Early Cambrian, namely Deyang–Anyue and Wanyuan–Dazhou rifts, developing high-quality source rocks in the Lower Cambrian, with a source rock thickness in the rifts 3–4 times and a gas generation intensity 2–3 times those in neighboring areas. (2) Anyue–Fengjie shelf-rimmed platform was formed during the Late Sinian–Early Cambrian, which controlled the formation of four sets of high-quality platform marginal mound beach or granular beach facies reservoirs, i.e., the second and fourth members of the Sinian Dengying Formation, lower member of the Cambrian Canglangpu Formation, and the Cambrian Longwangmiao Formation, with large thickness and good storage performance of platform marginal reservoirs. (3) The long-term inheritance and development of Gaoshiti–Moxi huge paleo-uplift formed during Tongwan movement stage controlled the formation of large structural–lithologic traps in the core of the paleo-uplift and lithologic traps in the slope zone, with areas of 7500 km2 and 5720 km2 of Dengying Formation trap groups. (4) The large ancient oil reservoirs cracked and in-situ accumulation occurred, with high accumulation efficiency. A large number of liquid hydrocarbon inclusions were observed in various host minerals, with abundance of 10%–80%. The content of reservoir bitumen in gas-rich zone is high, mainly ranging in 1%–8%. Based on factors such as the development degrees of platform marginal mound beach body and intraplatform beach body, large-scale source rocks, structure of the target layer, and exploration degree, as well as geological conditions for stereoscopic hydrocarbon accumulation and composite enrichment, three types of favorable zones for the formation of large and giant gas fields have been proposed. Type Ⅰ zone includes platform marginal beach/intraplatform beach zone where Anyue and Penglai gas fields have been discovered. Type Ⅱ zone is the platform marginal beach/intraplatform beach development zone where breakthroughs have been made or has the potential for large-scale exploration, such as Hongya–Leshan, Yilong–Guangyuan, Rongchang–Gulin, Bazhong–Dazhou, and Shizhu–Lichuan. Type Ⅲ zone is the intraplatform beach development zone, such as Chongqing–Liangping and Weiyuan–Luzhou. The study results have important reference significance for oil and gas exploration in deep to ultra-deep formations.
Key words: deep to ultra-deep formations    intracratonic rift    shelf-rimmed platform    main controlling factor    Sinian–Cambrian    Anyue Gas Field    Penglai Gas Field    Sichuan Basin    
0 引言

四川盆地震旦系—寒武系自1964年发现威远震旦系气藏(探明天然气地质储量400×108m3)以来,47年间先后钻探30余口探井,一直未获大的发现[1]。依托“十一五、十二五、十三五”3期国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”天然气项目和中国石油集团科技项目,系统开展了四川盆地油气基础地质、风险勘探领域、区带与目标评价研究,取得系列创新理论认识,尤其是古老海相碳酸盐岩油气成藏理论认识的创新,推动了四川盆地震旦系—下古生界的勘探进程。如2008年开始提出并经过多轮论证的GS1井风险探井,于2011年在震旦系灯影组二段(灯二段)获日产120.15×104m3的高产气流,发现我国迄今为止单体规模和总体规模均居首位的碳酸盐岩气田——安岳特大型气田[2]。为拓展勘探领域,寻找安岳气田后备接替区,持续开展安岳外围区天然气富集条件和风险勘探目标评价研究,并于2014年和2015年先后在川中古隆起北斜坡区部署PT1井和JT1井两口风险探井。2020年,PT1井和JT1井分别在震旦系灯二段和下寒武统沧浪铺组测试获日产121.98×104m3和51.62×104m3的高产工业气流[3-4],标志着蓬莱万亿立方米大气区的发现,展示了四川盆地震旦系—寒武系良好的勘探前景。但不同层系天然气成因及来源尚存争议,同时面临气水关系复杂、规模成藏条件及勘探拓展领域不明等问题,因此本文对四川盆地特大型海相碳酸盐岩气田形成的主控因素进行总结,以期为我国深层—超深层油气勘探提供参考借鉴。

1 地质背景

四川盆地是在扬子克拉通基础上发育的大型叠合盆地,历经扬子、加里东、海西、印支、燕山和喜马拉雅六大构造旋回,形成多个隆坳相间的古地貌格局及有利成藏组合[5-7]。在震旦纪—早古生代,主要发育3个大型古裂陷(即晚震旦世—早寒武世时期的德阳—安岳克拉通内裂陷、城口—鄂西克拉通内裂陷、龙门山克拉通边缘裂陷)和2个大型古隆起(即桐湾期高石梯—磨溪古隆起、加里东期乐山—龙女寺古隆起)[5, 7-8],这些大型隆坳格局控制了四川盆地及周缘地区震旦系—下寒武统优质烃源岩[7, 9-10]和震旦系—寒武系多套台缘丘滩相、台内颗粒滩相优质储层[11-21]的发育,为大型特大型气田的形成奠定了充足的物质基础和有利的储集空间。区域性分布的下寒武统筇竹寺组、上二叠统龙潭组两套泥质岩类和下三叠统嘉陵江组—中三叠统雷口坡组膏盐岩是良好的区域盖层[22-26];同时,从震旦系灯影组、下寒武统、中—上寒武统、中二叠统至上二叠统龙潭组,地层压力系数由灯影组的常压向上逐渐过渡到超压、强超压,自下而上地层压力系数逐渐增大对下伏气藏的保存也发挥了重要作用[1, 7, 22-23],纵向上形成多套生储盖组合。

2 安岳、蓬莱特大型碳酸盐岩气田概况 2.1 安岳气田

安岳气田构造上属于四川盆地川中隆起带平缓构造区(图 1a),深层—超深层由震旦系灯影组气藏和下寒武统龙王庙组气藏组成,发现井为GS1井和MX8井两口风险探井。2011年7月,GS1井灯二段5030.0~5090.0m井段射孔酸化测试,获日产气102.15×104m3,实现了自威远气田发现47年后的重大突破[1],拉开了灯影组规模勘探序幕。此后,磨溪构造部署的MX8井于2012年9月测试,龙王庙组下段4697.5~4713.0m和龙王庙组上段4646.5~4675.5m分别获日产气107.18×104m3和83.50×104m3,由此发现了龙王庙组气藏。截至2023年底,安岳气田震旦系—寒武系气藏累计探明天然气地质储量约1.17×1012m3,成为我国目前单体规模和总体规模均居首位的深层—超深层特大型碳酸盐岩气田[2]。2023年天然气产量达153×108m3,对保障清洁能源的长期稳定供应、促进区域经济发展具有重大意义。

图 1 安岳、蓬莱气田分布及川中地区地层综合柱状图 Fig. 1 Location of Anyue and Penglai gas fields and stratigraphic column in Central Sichuan Basin

安岳气田震旦系—寒武系发育多类型气藏,为深层高温、常压—超压气藏,各气藏特征见表 1。龙王庙组气藏主要受沉积古地貌、物源及构造控制,为构造背景上的岩性气藏[13]图 2a),各气藏之间受岩性分隔,为超压气藏;灯影组四段(灯四段)气藏主要受构造、地层控制,为构造—地层气藏(图 2b),以海拔-5230m构造处和磨溪—高石梯地区西部灯四段尖灭处形成巨型构造—地层圈闭,圈闭内灯四段7500km2范围整体含气[13],为常压气藏;灯二段气藏受构造圈闭控制,为具有底水的构造气藏(图 2b),为常压气藏。

表 1 安岳气田和蓬莱气田基本参数表 Table 1 Basic parameters of Anyue and Penglai gas fields
图 2 安岳气田龙王庙组、灯影组气藏剖面图(剖面位置见图 1c Fig. 2 Gas reservoir section of Longwangmiao and Dengying formations in Anyue Gas Field (section location is in Fig. 1c)
2.2 蓬莱气田

蓬莱气田位于安岳气田以北区域(图 1a),深层—超深层领域震旦系、寒武系的突破井分别为PT1井和JT1井,迄今已发现震旦系灯二段、灯四段气藏,寒武系沧浪铺组、龙王庙组和洗象池组气藏,以及二叠系茅口组和长兴组气藏。

2020年5月,对PT1井灯二段5726~5817m测试,获日产气121.98×104m3,拉开了蓬莱气田灯影组勘探序幕。2020年10月,JT1井沧浪铺组测试获日产气51.62×104m3,实现四川盆地该层系的首次战略突破;JT1井灯影组测井解释气层100.3m,由于工程原因落鱼无法打捞,未能试气[27]。此外,蓬莱气区陆续在茅口组、龙王庙组、长兴组获得高产气流,尤其是PS10井长兴组生物礁储层内还发现凝析油。至此,蓬莱气田深层—超深层领域形成了多层系立体成藏的油气富集格局。截至2023年底,蓬莱气田已落实三级地质储量1.26×1012m3(其中震旦系—寒武系1.05×1012m3),其中PT1井区灯二段提交探明储量1500×108m3,并已完成20×108m3产能建设方案。

蓬莱气田发育大型单斜背景下的构造—岩性复合气藏和岩性气藏[3-4, 6],存在多个气水界面(图 3),气藏具有埋藏深度大、地层温度高、气藏常压与高压并存且自下而上压力系数增大等特点(表 1)。

图 3 蓬莱气田灯影组气藏剖面图(剖面位置见图 1c Fig. 3 Gas reservoir section of Dengying Formation in Penglai Gas Field (section location is in Fig. 1c)
3 特大型气田形成的主控因素

四川盆地深层—超深层特大型碳酸盐岩气田形成主要受克拉通内裂陷控制的优质烃源岩、大型陆架镶边台地控制的规模储集体、长期继承稳定发育的大型古隆起及斜坡构造、古油藏原位裂解成藏等因素控制。

3.1 克拉通内裂陷控制规模优质烃源岩分布

克拉通构造—沉积分异的研究表明,在上扬子地区发现震旦纪—早寒武世德阳—安岳和震旦纪万源—达州两个克拉通内裂陷[28-30],控制下寒武统优质烃源岩发育,为主要的烃源中心。裂陷内烃源岩厚度一般为200~450m,是裂陷外(50~150m)的3~4倍。TOC方面,裂陷内井下样品TOC为0.50%~6.61%,平均为2.10%;露头剖面TOC为4.60%~36.63%,平均为15.38%;裂陷外TOC为0.52%~6.74%,平均为2.03%。生气强度方面,裂陷内大于60×108m3/km2,是邻区的2~3倍[7, 10]

安岳、蓬莱气田寒武系天然气主要源于下寒武统筇竹寺组优质烃源岩[13, 31-37];灯影组天然气是以筇竹寺组烃源岩贡献为主,也有震旦系(主要是陡山沱组、灯三段)烃源岩贡献的混合气[33, 35-36, 38-40]。2023年,在川西南部大兴场构造DT1井灯影组获重大突破,灯二段、灯四段测试获日产气分别为42×104m3和81×104m3[41]。该井天然气与安岳气田灯影组天然气相似,除了源于筇竹寺组烃源岩外,还有陡山沱组烃源岩的贡献,主要依据是:(1)在川西南部峨边先锋剖面发现陡山沱组黑色页岩优质烃源岩,出露厚度5~10m,烃源岩TOC为1.82%~4.64%;干酪根碳同位素δ13C为-31‰~-28.8‰;(2)DT1井灯四段天然气δ13C1为-33.6‰~-33.1‰,δ13C2为-29.9‰~-28.4‰,与源于筇竹寺组的寒武系天然气不同,而与磨溪、蓬莱灯影组天然气相似(图 4);(3)天然气中稀有气体40Ar/36Ar值为4489.2,据此估算的烃源岩年龄为616Ma,与陡山沱组烃源岩时代相吻合。

图 4 四川盆地天然气甲烷、乙烷碳同位素关系图 Fig. 4 Relationship between methane and ethane carbon isotopes of natural gas in Sichuan Basin
3.2 大型陆架镶边台地控制规模储集体发育

前人研究认为,上扬子克拉通为一个稳定台地,中间发育1~2个克拉通内裂陷,台地边缘发育台缘丘滩相,向外发育斜坡相和盆地相[29-30, 34, 42-44]。魏国齐等[45]应用露头、岩心、测井和地震等资料,系统研究了上扬子克拉通的构造演化和岩相古地理,提出晚震旦世—早寒武世上扬子克拉通内发育一个陆架镶边台地,称之为“安岳—奉节台地”。该台地的形成主要受大陆边缘演化控制,经历了震旦系灯影组灯一段+灯二段沉积期的雏形阶段、灯四段沉积期的发展阶段、下寒武统麦地坪组—筇竹寺组沉积期的淹没阶段和沧浪铺组—龙王庙组沉积期的消亡阶段4个构造沉积演化阶段(图 5),灯四段沉积期分布面积约为10×104km2

图 5 四川盆地震旦系—寒武系岩相古地理图(据文献[45]修改) Fig. 5 Lithofacies paleogeography of the Sinian-Cambrian in Sichuan Basin (modified after reference [45])

安岳—奉节陆架镶边台地包括台坪相、台地边缘丘(滩)相和斜坡—盆地相三大相区,其中,台坪相包括台内丘、台内滩、云坪和潟湖等亚相,典型特征是丘滩体规模小、滩体厚度薄,主要见于MX8井、MX10井、MX11井、GS18井、WT1井等井的灯影组、龙王庙组和沧浪铺组下段;台地边缘丘(滩)相包括台缘丘、台缘滩亚相,典型特征是藻类丰度高,沿台地边缘呈带状展布,发育大型藻丘滩复合体,主要见于胡家坝剖面和L1井、JT1井等井的灯二段、灯四段和沧浪铺组下段;斜坡—盆地相区包括上斜坡、下斜坡、盆地等亚相,典型特征是以暗色白云岩、泥质泥晶灰岩及泥岩、页岩为主,主要见于镇巴剖面和GS17井、ZY1井的灯影组、沧浪铺组。

安岳—奉节陆架镶边台地的形成演化控制灯二段、灯四段、沧浪铺组、龙王庙组近8×104km2的台缘带(3×104km2)和台内颗粒滩(5×104km2)分布,灯四段沉积期最为发育,为有利储集体发育奠定了良好基础。在岩相、岩溶作用双重因素控制下,形成灯二段、灯四段、沧浪铺组下段和龙王庙组4套大规模台地边缘丘滩体或颗粒滩优质储层[12, 14, 17-18, 46-47],台缘丘滩体及颗粒滩储层溶蚀孔洞、溶蚀缝发育(图 6),且台缘带储层有效厚度大,储集性能好,如高石梯—磨溪地区,台缘带岩溶深度大于200m,储层厚度为60~130m,孔隙度为2.0%~12.5%,平均为4.0%,渗透率为0.01~9.40mD,平均为0.622mD;台内带岩溶深度小于100m,储层厚度为30~70m。蓬莱地区中江—蓬莱区块灯二段储层厚度为170~320m,平均厚度超过200m,储层孔隙度为2.48%~14.53%,平均孔隙度为3.60%,平均渗透率为3.6mD[14];DB1—JT1区块灯四段储层厚度为135~166m,岩心样品孔隙度为0.50%~5.91%,平均为2.92%,渗透率为0.168~5.23mD,平均为1.04mD[18]

图 6 安岳—蓬莱地区震旦系—寒武系储层显微特征图 Fig. 6 Microscopic characteristics of the Sinian-Cambrian reservoirs in Anyue-Penglai area (a)PS5井,灯二段,5646.55m,褐灰色白云岩,白云石溶蚀孔缝发育,其中充填块状碳沥青,黄铁矿微粒易见,反射单偏光;(b)PS4井,灯二段,6304.7m,灰色白云岩,白云石微孔密集分布,少量碳沥青充填于其中,见一裂隙中断续充填碳沥青细脉,偶见黄铁矿微粒,反射单偏光;(c)GS7井,灯四段,5344.77m,交代白云石颗粒细小,黏土矿物较多,溶蚀孔缝发育,其中以充填白云石为主,次生加大边易见,碳沥青广泛分布,单偏光;(d)PS6井,灯四段,7902.7m,灰褐色白云岩,白云石溶蚀孔洞发育,在重力作用下,多沿孔底部充填块状或脉状碳沥青,反射单偏光;(e)GS102井,灯四段,5053.1m,岩石孔缝发育,其中多有碳沥青充填,微晶方解石与其混合,整体成团粒及短脉,孔洞中充填细粒方解石和碳沥青,扫描电镜,3190×;(f)GS10井,龙王庙组,4630.10m,交代白云石半自形及他形晶粒,中心含黏土矿物交代残余,次生加大边易见,晶间溶蚀孔见充填白云石,纯净,晶体发育良好,被碳沥青胶结,单偏光;(g)MX23井,龙王庙组,4804.3m, 微晶白云石局部裂缝和孔洞发育,均被晚期白云石和碳沥青充填,仍有较多孔洞未被充填,铸体薄片,单偏光;(h)PS9井,沧浪铺组,6516.12m,深灰色白云岩,白云岩孔缝连通呈网状,其中充填块状或脉状碳沥青,反射单偏光;(i)CT1井,沧浪铺组,6305m,细晶灰岩、细晶方解石及粒间黏土矿物均匀分布,碎屑石英分散分布,孔隙中充填碳沥青,偶见方解石脉,薄片,单偏光。Do—白云石;Do1—早期白云石;Do2—晚期白云石;Po—各种孔隙,包括溶蚀孔、溶蚀孔洞、溶蚀孔缝等;An—碳沥青;Py—黄铁矿;Cl—黏土矿物;Ca—方解石;Q—石英;Cav—方解石脉
3.3 长期继承稳定发育的大型古隆起及斜坡构造控制大型圈闭形成

以往许多学者认为,加里东期乐山—龙女寺古隆起控制了四川盆地内震旦系—寒武系天然气聚集和成藏。魏国齐等 [48]利用二维、三维地震和钻井资料,结合区域地质资料,对四川盆地震旦系—下古生界古隆起构造特征开展了深入系统的研究,发现在四川盆地中部发育与桐湾期有关的震旦纪—早寒武世巨型同沉积古隆起构造,并将其称为高石梯—磨溪古隆起,面积约为3.2×104km2。该古隆起长期继承性发育,不同时期发育大型统一隆起构造[48],控制形成多种大型圈闭类型,包括构造型、构造—岩性型、构造—地层型、地层—岩性型及岩性型圈闭等。目前勘探证实,磨溪—高石梯地区震旦系灯四段大面积含气,以海拔-5230m构造处和磨溪—高石梯地区西部灯四段尖灭处形成巨型构造—地层圈闭(气藏群),圈闭内灯四段整体含气,有利含气面积约为7500km2[13]。高石梯、磨溪灯二段气藏受构造圈闭控制,为具有底水的构造圈闭气藏,构造圈闭面积分别为520km2和570km2

蓬莱气田震旦系—寒武系主要发育单斜背景下的大型岩性圈闭气藏,灯二段、灯四段9个断控岩性或岩性圈闭,面积为5720km2。如PT1井灯二段构造圈闭面积为90km2,构造幅度为200m,气柱高度为230m,超过构造幅度,气藏含气面积达145km2[3],远超构造圈闭面积,气藏顶部、侧向均有筇竹寺组泥页岩优质盖层封堵,形成斜坡背景下的岩性圈闭气藏;JT1井灯四段顶面构造圈闭面积为45.9km2,灯四段丘滩体面积为420km2,斜坡背景下的滩体间发育岩性致密带,滩体与致密带的空间配置形成大型岩性圈闭。

3.4 大型古油藏发育控制原油裂解气原位聚集

桐湾期继承性古隆起的形成演化奠定了古油藏原位裂解的地质基础,主要经历四大演化阶段:(1)前震旦纪克拉通统一基底及古隆起复杂基底构造形成阶段;(2)震旦纪—早寒武世克拉通内裂陷发育与同沉积古隆起形成阶段;(3)中—上寒武统高台组沉积期—石炭纪加里东期古隆起的持续演化、叠加及改造阶段;(4)二叠纪至今高石梯—磨溪古隆起弱改造定型阶段。烃源岩生烃演化史研究表明,奥陶纪—志留纪、二叠纪—中三叠世是四川盆地震旦系—寒武系烃源岩生成液态烃的两个主要地质时期,也是古油藏形成的两个关键时期(图 7)。天然气组成、轻烃等特征表明,安岳、蓬莱气田天然气主要为原油裂解气[1-2, 33-36, 49]。蓬莱气区灯二段储层白云石、石英、方解石矿物中包裹体均一温度主要介于100~220℃,灯四段储层白云石、石英、萤石矿物中包裹体均一温度主要介于120~240℃,沧浪铺组白云石、石英和龙王庙组白云石中包裹体均一温度分别为120~200℃和100~140℃。高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系储层发现高丰度液态烃包裹体,白云岩晶粒中的液态烃包裹体丰度达40%~80%,而白云岩缝洞晚期充填的白云石中也达10%~40%,这也是古油藏聚集的主要证据之一。储层沥青是原油经受高温热裂解产气后的残留物,在野外露头、钻井岩心中均可见沥青广泛发育,这些沥青多充填于白云石孔洞及裂缝中,在反射光薄片下,利用Nikon多功能显微镜及Opton反光显微镜可进行沥青的鉴定与定量,显微镜下沥青呈现出块状、脉状、球状、蜂窝状、纹层状等多种赋存状态。沥青含量分布与古构造背景密切相关,古隆起高部位沥青含量高,由高部位向斜坡区,沥青含量降低[32, 35];主生油期,蓬莱气区与高石梯—磨溪地区同属古隆起高部位,是液态烃类聚集的有利场所,因此这两个区域的沥青含量相当,而与现今埋深关系不大(图 8)。勘探实践表明,安岳、蓬莱气田天然气高产富集区,沥青含量普遍较高,是古油藏裂解原位高效聚集的重要特征,但部分沥青含量高值区出现干层或水层的现象,主要与古油藏裂解气聚集后遭受喜马拉雅期的调整、改造有关。

图 7 四川盆地蓬莱气田天然气成藏综合事件图 Fig. 7 Comprehensive events of gas accumulation in Penglai Gas Field, Sichuan Basin
图 8 川中古隆起震旦系—寒武系储层沥青含量与深度关系图 Fig. 8 Reservoir bitumen content change with depth in the Sinian-Cambrian in Central Sichuan paleo uplift
4 未来主要勘探方向

根据特大型气田形成主控因素,结合研究与勘探实践,认为围绕安岳—奉节陆架镶边台地勘探,灯二段、灯四段仍是下一步寻找特大型气田的重点勘探方向。根据台地边缘丘滩体、台内滩、规模烃源岩、目的层构造与勘探程度,以及研究区具备立体成藏复式富集的地质条件等因素,可将勘探领域划分为3类,勘探前景广阔。

4.1 Ⅰ类有利区

安岳—奉节陆架镶边台地边缘丘滩为最有利勘探领域,在该有利区已发现安岳特大气田和蓬莱特大气区(图 9[1, 6, 11, 13, 34],面积约为2.45×104km2,目前的产气层主要包括灯二段和灯四段的台缘丘滩体、沧浪铺组和龙王庙组的台地边缘滩等,发现的天然气储量为(2~3)×1012m3。安岳特大型气田已探明地质储量1.17×1012m3;蓬莱特大型气区已落实三级储量1.26×1012m3,其中灯二段探明地质储量0.15×1012m3。此外,该区域内还发育灯二段、灯四段、龙王庙组台内滩(图 5),目前,中国石油西南油气田公司正在该区进行震旦系、寒武系、二叠系等多层系立体勘探,力争获得更多优质储量。

图 9 四川盆地震旦系—寒武系台缘丘滩与筇竹寺组烃源岩叠合图 Fig. 9 Superposition of the Sinian-Cambrian platform marginal mound beach and Qiongzhusi Formation source rock in Sichuan Basin
4.2 Ⅱ类有利区

Ⅱ类有利区包括5个区块:洪雅—乐山区块(Ⅱ-1)、仪陇—广元区块(Ⅱ-2)、荣昌—古蔺区块(Ⅱ-3)、巴中—达州区块(Ⅱ-4)和石柱—利川区块(Ⅱ-5)。

4.2.1 洪雅—乐山区块(Ⅱ-1)是川西南地区构造、构造—岩性气藏规模增储有利区

洪雅—乐山区块发育灯二段、灯四段台缘丘滩体(图 9)及灯二段和龙王庙组台内滩(图 5),早年已发现威远灯影组气田和资阳灯影组气藏。2023年,大兴场构造DT1井灯二段、灯四段测试分别获日产42×104m3和82×104m3的高产气流,是继裂陷东侧安岳气田和蓬莱气田发现之后,首次在裂陷西侧取得的重要勘探突破,标志着裂陷西侧灯影组同样具备规模化勘探潜力[41]。有利成藏条件是已证实发育筇竹寺组、陡山沱组两套优质烃源岩,烃源岩厚度分别为30~300m和5~10m[7];裂陷西侧灯二段、灯四段丘滩体面积分别约为3000km2、4000km2,丘滩相储层特征与裂陷东侧基本一致,储集岩均以凝块白云岩和砂屑白云岩为主,而且西侧灯影组渗透性更高,并发育大量晚期网状缝[41],优质烃源岩与灯影组储层形成下生上储、侧生旁储、上生下储等多种高效油气成藏组合;由盆缘向盆内,受三叠系滑脱层影响,上部发育盖层滑脱构造样式,下部发育基底卷入构造样式,呈现“双重”构造模式,灯影组具备良好保存条件,靠近盆地边缘的HS1、LL1等井区,虽发育台缘丘滩体,但因构造抬升导致保存条件遭受破坏,因而以产水为主。Ⅱ-1区块面积约为1.83×104km2,目的层埋藏深度为5000~7000m,勘探前景广阔。

4.2.2 仪陇—广元区块(Ⅱ-2)是安岳—奉节陆架镶边台地灯影组台缘带西北段寻找第3个万亿立方米气田最有利地区

由蓬莱地区向北至仪陇—剑阁—广元地区,灯二段、灯四段台缘带宽度明显宽于Ⅰ区,龙王庙组台地边缘滩也很发育(图 9),此外还广泛发育灯二段台内滩(图 5),储集条件好;处于寒武系筇竹寺组烃源岩发育中心,筇竹寺组烃源岩厚度大于300m,震旦系陡山沱组烃源岩厚度为20~50m,源—储对接面/“迎烃面”增大;烃源岩生油高峰期(二叠纪—中三叠世)处于相对高部位[6],为震旦系—寒武系古油藏分布区[7],具备裂解气原位聚集的良好条件,岩性圈闭的成藏条件优越;Ⅱ-2区块面积约为1.49×104km2,区块的资源潜力为(1.2~2.1)× 1012m3,目的层埋藏深度为8000~10000m,是寻找第3个万亿立方米气田的最有利地区。

4.2.3 荣昌—古蔺区块(Ⅱ-3)是灯四段台缘带构造气藏群有利勘探区

荣昌—古蔺区块主要发育灯四段台缘丘滩体、龙王庙组和沧浪铺组台地边缘滩(图 9),此外还发育灯二段、灯四段台内滩(图 5);筇竹寺组烃源岩厚度为100~150m;区块面积为1.81×104km2,目的层埋藏深度为6000~8000m,区块资源潜力为(1.0~2.0)×1012m3, 发育多个构造圈闭,有望发现构造气藏群[45]

4.2.4 巴中—达州区块(Ⅱ-4)是寻找灯二段台缘丘滩体和寒武系台内滩岩性气藏有利勘探区

该区位于图 9中Ⅱ-4区,在灯一段+灯二段沉积期,为安岳—奉节陆架镶边台地形成初期,上扬子克拉通处于拉张动力背景,德阳—安岳裂陷开始形成,同时在安岳—奉节台地的东北部发育万源—达州裂陷,位于该裂陷边缘的广探2井已揭示灯二段发育厚层丘滩体,结合地震资料可进一步判断该裂陷边缘发育台缘丘滩相[30, 45];此外,该区还广泛发育灯四段、龙王庙组和沧浪铺组台内滩(图 5),筇竹寺组烃源岩厚度为100~150m,岩性圈闭有较好的成藏条件,区块面积为3.53×104km2,目的层埋藏深度为5000~8000m,区块资源潜力为(1~2)×1012m3

4.2.5 石柱—利川区块(Ⅱ-5)是寻找灯四段台缘丘滩体和灯二段、龙王庙组台内滩构造岩性气藏有利勘探区

石柱—利川区位于图 9中Ⅱ-5区块,面积为1.23×104km2,主要发育灯四段台缘丘滩体和沧浪铺组台地边缘滩,以及灯二段、龙王庙组台内滩(图 5);区块内筇竹寺组烃源岩厚度为20~50m,该区东部筇竹寺组、陡山沱组烃源岩厚度分别达100~200m和20~150m[7];石柱太原镇高桥村灯四段溶孔白云岩储层中见大量沥青充填,表明该区曾经有过液态烃类聚集的过程;局部构造圈闭发育,有望形成大型构造岩性气藏[45],目的层埋藏深度为3000~5000m,区块资源潜力为(0.4~1.0)×1012m3,主要勘探风险是气藏保存问题。

4.3 Ⅲ类有利区

Ⅲ类有利区包括两个区块:重庆—梁平区块、威远—泸州区块(图 9),面积分别为3.05×104km2和2.28×104km2。该区为大面积分布的台内滩勘探区,其中,重庆—梁平区块主要是灯二段、灯四段台内滩及少量的沧浪铺组和龙王庙组台内滩,威远—泸州区块主要是灯二段台内滩(图 5);筇竹寺组烃源岩厚度为100~250m;目的层埋藏深度为3000~6000m,区块资源潜力为(0.5~1.0)×1012m3,主要勘探风险是气藏保存问题。

5 结论

(1)地质、地球化学证据揭示安岳、蓬莱特大型气田主要属于大型古油藏裂解气原位聚集成藏,为典型的干气气藏。受成藏地质背景控制,两者的气藏类型及控藏因素有别,古隆起核部的安岳气田主要为构造型和构造—地层型、构造—岩性型,构造控藏作用较为明显;古隆起斜坡部位的蓬莱气田主要是大型单斜背景下的岩性气藏,以岩性控藏为主,各滩体独立成藏,气水关系复杂。

(2)安岳、蓬莱特大型碳酸盐岩气田形成主要受控于四大主控因素,即晚震旦世—早寒武世上扬子克拉通内裂陷控制下寒武统优质主力烃源岩分布;晚震旦世—早寒武世上扬子克拉通大型陆架镶边台地控制多套规模优质储集体发育;桐湾期长期继承稳定发育的大型高石梯—磨溪古隆起及斜坡构造控制大型圈闭形成;大型古油藏发育控制原油裂解气原位聚集。

(3)根据台地边缘丘滩体、台内滩、规模烃源岩、目的层构造与勘探程度等,评价提出3类形成大型特大型气田的有利区。Ⅰ类区是已发现安岳、蓬莱气田的安岳—蓬莱地区,是进行震旦系、寒武系、二叠系等多层系立体勘探的现实领域;Ⅱ类区是已有突破或具备规模勘探潜力的区域,主要包括洪雅—乐山、仪陇—广元、荣昌—古蔺、巴中—达州、石柱—利川等地区;Ⅲ类区是重庆—梁平、威远—泸州等地区。

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