四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組油氣地質(zhì)條件及勘探潛力分析

四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組油氣地質(zhì)條件及勘探潛力分析

長期以來，四川盆地上三疊系索家河群的天然氣勘探一直將索1、索3和索5段用作泉巖，索2、索4和索6段用作目的層段，很少關注索1、索3和索5段。近期的勘探發(fā)現(xiàn),在以須二、須四、須六段為目的層的勘探過程中,須一、須三、須五段氣顯示頻繁,且多井測試獲工業(yè)氣流,部分為高產(chǎn)井,例如:劍門102井在須三段測試日產(chǎn)氣約為102×104m3。當前在川西南灌口地區(qū)須一段、川西北劍閣及元壩地區(qū)須三段、川中安岳地區(qū)須五段勘探中取得了重要發(fā)現(xiàn),其中劍閣地區(qū)須三段提交了天然氣預測儲量,展示出較大的勘探潛力。1原油和天然氣的地質(zhì)條件必須滿足一、二、三和五段的油氣地質(zhì)條件1.1地區(qū)地質(zhì)分布四川盆地須家河組自下而上分為6個巖性段。須二、須四、須六段以砂質(zhì)沉積為主,間夾薄層暗色泥、頁巖,須一、須三、須五段主要為暗色泥巖、頁巖夾煤層、粉砂巖及砂巖,在盆緣粗粒沉積物增多。各段地層展布趨于一致,西厚東薄,以川西安縣—都江堰地區(qū)最厚,向東、向南逐層超覆,須四—須六段在盆地西北部自東南向西北剝蝕程度逐漸加深。須一段分為馬鞍塘組(或垮洪洞組)、小塘子組,下部馬鞍塘組主要為碳酸鹽巖沉積,主要分布在龍泉山以西地區(qū),厚度最大超過150m。上部小塘子組以碎屑巖沉積為主,沉積范圍向東擴至華鎣山,川西安縣—邛崍地區(qū)沉積厚度超過400m;須三段沉積范圍較大,向東至七曜山一帶,幾乎全盆地均有沉積,川西地區(qū)地層厚度在200~1000m;須五段沉積進一步向東、向南超覆,沉積范圍已越出四川盆地,由于印支晚幕運動,在川西北部遭受剝蝕,川西南部地區(qū)地層厚度在400~1000m。1.2下地區(qū)及須其它地區(qū)四川盆地須家河組發(fā)育多物源體系,相對于須二、須四、須六期,須一、須三、須五期處于相對平靜期,物源供給速率相對小,影響范圍主要在盆地周緣,盆內(nèi)為“欠飽和”沉積,形成“泥包砂”的展布格局。沉積環(huán)境主要以湖相為主,盆緣發(fā)育三角洲,這反映了須二、須四、須六段以沉積厚層砂巖為主,而須一、須三、須五段以發(fā)育薄層砂巖為主要特征,厚層砂巖主要發(fā)育于鄰近物源區(qū)。須一段主要為海相潮坪沉積,在川西和川中地區(qū)的露頭與井下發(fā)現(xiàn)海相化石(鄧康齡、羅啟后等)。下部馬鞍塘組以泥灰坪沉積為主,川西安縣、大邑地區(qū)發(fā)育生物礁、生屑灘及鮞灘(圖1),石灰?guī)r厚度超過50m;上部小塘子組主要為潮坪和濱岸沼澤沉積(圖1),在川西北部和南部為海相三角洲,發(fā)育水下分流河道、河口壩及席狀砂沉積微相,其砂巖厚度大于50m,砂地比超過30%,以川西南部邛崍—大邑和川西北部江油—劍閣地區(qū)砂巖最發(fā)育,單層砂巖厚度最大超過30m,累計厚度超過100m。營山地區(qū)主要為濱岸砂壩,砂巖厚度大于30m。須三段主要為濱淺湖沉積,在盆地中部局部地區(qū)發(fā)育湖相砂壩,盆地西北部、西南部、東北部及東南部為三角洲沉積(圖1),砂巖厚度介于30~150m,砂地比超過25%,其中以盆地西北部地區(qū)三角洲沉積范圍最大,為扇三角洲沉積,發(fā)育水下分流河道和席狀砂,砂礫巖發(fā)育,單層厚度最大超過40m,累計厚度大于100m,為須三段有利砂巖富集區(qū)。須五段沉積環(huán)境與須三段具有相似性,以濱淺湖沉積為主。三角洲沉積主要分布在川西北梓潼—閬中、川西南大邑—成都、川東北開縣—大竹、川東南綦江南—大足地區(qū),分流河道與河口壩發(fā)育,盆內(nèi)三臺—南充、資中—安岳及潼南—廣安地區(qū)發(fā)育湖相砂壩(圖1),砂巖厚度大于50m,砂地比大于30%。由于川東地區(qū)為須家河組露頭區(qū),雖然砂巖發(fā)育,但保存條件較差,勘探潛力較差。總之,須家河組一、三、五段具備形成儲層的物質(zhì)基礎,有利沉積相帶主要分布在川西北部、川西南部及川中西部地區(qū),發(fā)育三角洲前緣水下分流河道、河口壩、席狀砂及砂壩微相,砂巖富集。1.3灌口400-4井:“將儲根據(jù)278個巖心薄片和1656個物性資料等分析,四川盆地須家河組一、三、五段儲集巖主要為礫巖、砂巖、石灰?guī)r3種類型,其砂巖成熟度較低,儲層平均孔隙度為3.53%,平均滲透率為0.227mD(圖2),總體表現(xiàn)為低孔隙度、低滲透率致密砂巖儲層特征,與須家河組二、四、六段相比,物性較差,儲層更致密,但局部地區(qū)仍存在相對高孔隙度儲層段,如中壩地區(qū)須三段,孔隙度最大值達13%;儲集空間主要由孔隙和裂縫組成,孔隙類型主要為粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔,裂縫主要為構造破裂縫,大多未充填(圖3)。發(fā)育的孔隙和裂縫為油氣聚集提供了空間保障。須一段儲集巖類型主要為石灰?guī)r、砂巖。石灰?guī)r主要發(fā)育于須一段下部(馬鞍塘組),目前灌口003-4井在該層測試獲高產(chǎn)氣流。砂巖主要分布在須一段上部(小塘子組),成熟度相對須三、須五段高,巖心平均孔隙度為2.64%,平均滲透率為0.323mD。其中以川西南白馬廟地區(qū)物性最好,儲集巖類型為巖屑石英砂巖,巖心平均孔隙度為5.4%,最大值達9.2%,平均滲透率為2.69mD,最大達13.1mD,孔隙類型主要為粒間孔和粒間溶孔,裂縫發(fā)育。儲層發(fā)育區(qū)主要位于川西南部灌口—白馬廟—蘇碼頭及川西北部射箭河—中壩—中臺山地區(qū),儲層厚度大于10m。須三段儲集巖有砂巖、礫巖2種類型。砂巖儲層幾乎在全盆地均有分布,儲層孔隙度平均為4.43%,平均滲透率為0.25mD。以中壩地區(qū)物性最好,儲集巖主要為中粒巖屑石英砂巖、長石石英砂巖及巖屑砂巖,巖心平均孔隙度達7.52%,平均滲透率為0.3mD,粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔發(fā)育。礫巖儲層僅分布在川西北劍閣地區(qū),礫石成分以碳酸鹽巖為主,礫間充填砂質(zhì),孔隙主要發(fā)育于基質(zhì)砂巖,孔隙度較低,主要分布在2%~4%。巖心與薄片觀察,裂縫發(fā)育,有時呈組出現(xiàn)或呈網(wǎng)狀,發(fā)育的裂縫溝通了低孔隙度礫巖儲層,改善了儲層的滲透性,孔隙與裂縫組成礫巖儲層儲集空間,形成“有效儲滲體”。目前該區(qū)勘探發(fā)現(xiàn)多口工業(yè)氣井,表明孔隙度為2%~4%的砂礫巖,只要有裂縫的溝通,仍然可以形成有效儲層。平面上,儲層主要分布在川西地區(qū),以川西北劍閣—中壩地區(qū)最為發(fā)育,儲層厚度超過15m。須五段儲集巖主要為巖屑砂巖,儲層物性以川中地區(qū)相對較好,儲層平均孔隙度超過4%,川西孔隙度相對較低,孔隙度主要分布在2%~5%。盡管儲層物性較差,但砂巖累計厚度大,分布范圍廣,川西與川中西部地區(qū)砂巖累計厚度大于50m,且裂縫發(fā)育。目前川西南和川中須五段均有工業(yè)氣井分布,產(chǎn)層段大多發(fā)育裂縫,表明致密砂巖儲層段只要有裂縫的溝通,也可形成工業(yè)氣流。須五段儲層分布較廣,川西南、川中地區(qū)均有分布,有利儲層發(fā)育區(qū)主要分布在川西南和川中西部地區(qū),儲層厚度最大達30m。綜上所述,四川盆地須一、須三、須五段均發(fā)育儲層,主要分布在川西和川中地區(qū),儲層厚度較大,橫向連續(xù)可對比,局部區(qū)域連片,具備油氣成藏的儲集條件。1.4儲集成藏效率分析須一、須三、須五段主要為泥巖夾薄層砂巖沉積,局部地區(qū)發(fā)育厚層砂巖,本身既發(fā)育烴源層,又發(fā)育儲集層,為自生自儲氣藏。儲層發(fā)育于烴源層中,儲集砂巖與烴源巖大面積直接接觸,周緣烴源層生成的油氣通過蒸發(fā)、滲透、擴散等方式直接向儲層充注,以近源充注為主,具有近源成藏特點。雖然儲層較須二、須四、須六段稍差,但由于離烴源更近,匹配關系更好,有利于油氣運聚成藏。根據(jù)須一、須三、須五段37口氣井試油分析,測試井段巖性主要為砂巖,以厚層砂巖為主,少數(shù)井為多套薄層砂巖,產(chǎn)層段大多發(fā)育裂縫。眾所周知,單層厚層砂巖較薄層砂巖具有更好的儲集性,因為厚層砂巖沉積時水動力較強,儲集空間連通性較好,孔隙度較高,薄層砂巖沉積時由于水動力較弱,砂巖雜基發(fā)育,儲層物性較差。而對于多套薄互層砂泥巖發(fā)育段,雖然單層砂巖厚度較薄,儲集性較差,但多套薄層砂巖段極有可能形成一定的儲集空間,因為對于多套薄砂泥巖段,其砂巖與泥質(zhì)烴源接觸面積多倍于單層厚砂巖與烴源接觸面積,其油氣聚集效率可能更高。例如:在烴源巖單位體積生排烴條件相同的條件下,5套薄層砂巖與其累計厚度相當?shù)?層厚層砂巖,理論上,油氣聚集效率前者是后者的5倍;再者,薄層砂巖由于抗壓能力弱,在外力相同的條件下,其裂縫發(fā)育程度比厚層砂巖高,更有利于改善砂巖的滲透性。因此,勘探厚層砂巖的同時,須一、須三、須五段廣泛發(fā)育的多套薄層砂巖也不能忽視。2資源潛力和有利研究區(qū)域的評估2.1盆地須家河組流程內(nèi)標準分布及勘探方向四川盆地須家河組天然氣資源量的預測,主要建立在天然氣運聚系數(shù)和生氣量的研究基礎上。須二、須四、須六段天然氣運聚系數(shù)為0.2%~2.0%(陳盛吉等,2008),作為后備勘探新領域的須一、須三、須五段,由于含油氣地質(zhì)條件的不同,其運聚系數(shù)不能仿照須二、須四、須六段,有待于以后進一步的研究。因此,筆者主要從生氣量的角度進行分析,根據(jù)“十一五”資源評價結果,四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組總生氣量為355.42×1012m3,其中須一、須三、須五段生氣量分別為46.59×1012m3、106.67×1012m3和104.97×1012m3,合計為258.23×1012m3,占須家河組總生氣量的比例超過70%,生氣量大,資源潛力大。從區(qū)帶分析來看,尤以川西地區(qū)資源潛力最大,平均生氣強度為53.34×108m3/km2,最大達150×108m3/km2。目前,在劍閣和灌口—白馬廟地區(qū)有勘探新發(fā)現(xiàn),為勘探最有利區(qū);其次為川中、川北地區(qū),其平均生氣強度超過15×108m3/km2,最大達63.73×108m3/km2,在金華、蓬萊、安岳及龍崗等地區(qū)發(fā)現(xiàn)氣井,可作為須一、須三、須五段的后備勘探區(qū);川東、川南地區(qū)生氣強度一般低于10×108m3/km2,當前尚無勘探發(fā)現(xiàn),勘探價值相對較小。2.2工業(yè)氣井的勘探方向較四川盆地須一、須三、須五段具備形成氣藏的地質(zhì)條件,綜合分析認為其具有較大的勘探潛力,有利勘探區(qū)主要分布在川西北部、南部及川中西部地區(qū)。川西北部地區(qū):勘探層位為須一、須三段。該區(qū)須五段基本剝蝕殆盡,須一、須三段均處于有利的沉積相帶,厚層砂巖發(fā)育。須一段為海相三角洲前緣亞相沉積,砂巖厚度大,主要分布在射箭河—中壩—中臺山地區(qū),儲層厚度大于10m。須三段主要為扇三角洲沉積,劍閣地區(qū)發(fā)育多套厚層砂礫巖,橫向連續(xù)可對比,儲層分布連片,孔隙與裂縫組成有效儲集空間;九龍山和中壩地區(qū)發(fā)育砂巖,孔隙較發(fā)育,以中壩地區(qū)孔隙度較高,平均超過7%。目前在中壩—劍閣—九龍山地區(qū)發(fā)現(xiàn)17口工業(yè)氣井,測試產(chǎn)量都超過1×104m3/d,其勘探面積約為1.3×104km2,是當前較為現(xiàn)實的勘探領域。川西南部地區(qū):勘探層位為須一、須三和須五段。川西南部地區(qū)位于生烴中心,生烴強度超過100×108m3/km2,烴源豐富,為原生氣藏和次生氣藏的形成提供了豐富的氣源條件;須一、須三、須五段沉積厚度大,其砂巖累計厚度亦超過500m。須一段為海相三角洲及海岸砂壩沉積,砂巖成熟度相對較高,物性較好,白馬廟地區(qū)巖心平均孔隙度超過5%,發(fā)育粒間孔及粒間溶孔,須三、須五段為湖相三角洲前緣亞相沉積,分流河道發(fā)育,縱向上多套砂巖疊置,有利于油氣運聚成藏。大邑—白馬廟—蘇碼頭地區(qū)位于生烴中心油氣側(cè)向運移的指向地帶,對油氣的富集非常有利,該區(qū)須一、須三、須五段都發(fā)現(xiàn)有工業(yè)氣井,可作為川西南地區(qū)的首選目標,勘探面積約為0.9×104km2。川中西部地區(qū):該區(qū)處于前陸盆地斜坡帶,具備成藏的構造背景,含氣面積大,勘探層位為須五段。須五段發(fā)育湖相砂壩沉積,中上部發(fā)育一套厚層砂巖,厚度在10~30m,橫向連續(xù)可對比。由于埋藏淺,儲層物性較好,裂縫發(fā)育,尤其是金華—蓬萊—遂寧—安岳地區(qū),多井顯示井噴、井漏。目前該區(qū)工業(yè)氣井產(chǎn)層段均發(fā)育裂縫。該區(qū)為須家河組二、須四、須六段的重點勘探區(qū)域,在其勘探過程中,可兼探須五段。3儲層地質(zhì)特征1)須家河組一、三、五段有利沉積相帶主要分布在盆地