印 峰，盤昌林，杜紅權(quán)

(1.中石化勘探南方分公司，四川 成都 610041;2.同濟(jì)大學(xué)，上海 200092)

川東北元壩地區(qū)致密砂巖油氣地質(zhì)特征

印 峰1，2，盤昌林1，杜紅權(quán)1

(1.中石化勘探南方分公司，四川 成都 610041;2.同濟(jì)大學(xué)，上海 200092)

隨著川東北油氣勘探的迅速發(fā)展，中淺層油氣藏逐漸成為油氣增儲上產(chǎn)的重要接替陣地之一。根據(jù)鉆探成果以及化驗資料分析，川東北元壩地區(qū)中淺層油氣藏具有低孔、低滲的特點，且橫向展布范圍大，有效儲集層受巖性和物性的控制。同時利用測井資料和地震解釋成果對該區(qū)油氣藏成藏機(jī)理進(jìn)一步分析，表明元壩地區(qū)中淺層油氣藏為致密砂巖油氣藏及其多次運移的結(jié)果，滲透率級差、孔隙連通性決定著該類型油氣藏的富集規(guī)律。元壩地區(qū)致密砂巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)對于進(jìn)一步擴(kuò)大川東北油氣勘探的勝利成果和建立川東北油氣資源的接替陣地有著十分重要的意義。

元壩氣田;致密砂巖;成藏機(jī)理;油氣地質(zhì)

引 言

普光氣田的發(fā)現(xiàn)奠定了“川氣東送”工程的資源基礎(chǔ)，如何擴(kuò)大川東北油氣勘探的勝利成果，建立川東北油氣資源的接替陣地，是川東北油氣勘探亟待解決的問題。元壩隸屬于川東北地區(qū)，地跨巴中市、蒼溪縣、通江縣和南江縣等行政區(qū)域。該地區(qū)位于四川盆地東北部及其周緣，主要經(jīng)歷了海相碳酸鹽巖和陸相碎屑巖沉積階段，形成了巨厚的沉積蓋層。由于元壩地區(qū)經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造改造，由此增大了該區(qū)中淺層油氣勘探的難度和復(fù)雜性，尤其是一些油氣地質(zhì)問題尚未解決，油氣分布規(guī)律尚未明了。

1 元壩致密砂巖油氣藏的特征

1.1 油氣藏的基本特征

鉆探成果顯示，元壩地區(qū)致密砂巖油氣藏具有橫向展布范圍大，大面積層狀分布，有效儲集層受巖性和物性控制等特點(圖1)。

(1)元壩致密砂巖油氣藏形成的構(gòu)造背景穩(wěn)定，古地貌平緩。雖然元壩地區(qū)中淺層斷裂較發(fā)育，但斷裂多為中、小斷裂，且表現(xiàn)出逆斷層性質(zhì)僅錯斷雷口坡組頂部至千佛崖組底部地層。后期地層持續(xù)沉積，斷裂發(fā)育較少，直至下白堊統(tǒng)劍門關(guān)組。這些中小斷裂構(gòu)成了良好的油氣運移通道部分層系如自流井組珍珠沖段、大安寨段等，儲集性能較好可運聚成藏。同時，元壩地區(qū)褶皺程度發(fā)育較弱，相對于鄰區(qū)九龍山、通南巴構(gòu)造帶而言該區(qū)并無明顯構(gòu)造高點，大部分地區(qū)為低緩斷褶帶及構(gòu)造向斜。故陸相階段南部湖盆最大湖泛面的升降運動控制著整個元壩地區(qū)砂體和泥質(zhì)烴源巖以及煤層在縱向上的展布。水進(jìn)時期發(fā)育大范圍展布的湖泊相和沼澤相的泥質(zhì)、煤系烴源巖，水退時期發(fā)育大型淺水河流相、三角洲體系的砂體。

(2)中三疊世以后，由于元壩地區(qū)古地貌平緩，水動力能力較弱，導(dǎo)致沉積物分異較差，抗壓實作用較弱。須家河組時期該區(qū)沉積了大面積分布的煤系地層，早期深埋后又抬升僅發(fā)生局部溶蝕使得儲集層總體孔滲性較差，其中孔隙度多數(shù)小于10%，滲透率平均在1×10－3μm2以下，非均質(zhì)性較強(qiáng)。分析化驗資料證實元壩地區(qū)中淺層油氣來源主要為陸相，而據(jù)鉆井資料分析該地區(qū)油氣運移距離較短，擴(kuò)散作用是致密砂巖中油氣運移的主要方式，屬于自源或近源型油氣藏。

圖1 元壩地區(qū)中淺層地層綜合柱狀圖

(3)雖然元壩地區(qū)勘探程度不高，但已有鉆井資料證實該區(qū)域封閉性好，已鉆圈閉無明顯界限和直接蓋層，分析其原因主要是非均質(zhì)性強(qiáng)且低孔、低滲性砂體發(fā)育所致，屬于動態(tài)平衡圈閉。同時鉆井資料顯示該區(qū)油氣藏聚集不受浮力驅(qū)動，低孔、低滲性致密砂巖油氣藏存在著異常高壓區(qū)，即高于區(qū)域靜水壓力，推測該區(qū)油氣運移和成藏過程中存在著達(dá)西流和非達(dá)西流雙重滲流機(jī)制，且低滲狀態(tài)下非達(dá)西流現(xiàn)象明顯。該區(qū)油氣水關(guān)系復(fù)雜，存在著氣水倒置、氣水同層等多類型的多相成藏系統(tǒng)含氣飽和度差異較大。

(4)元壩地區(qū)中淺層的油氣組分表明該油氣組分中含有少量的H2S、CO2，屬于煤成氣、熱成因或兩者混合成因。該區(qū)中淺層油氣藏主要分布在雷口坡組至須家河組的海、陸相環(huán)境以及自流井組的平緩斜坡帶中。而該區(qū)油氣藏的聚集特征具有薄氣層、大面積、多層系、埋藏淺等特點。另外，元壩地區(qū)中淺層油氣藏由于低孔、低滲性砂巖發(fā)育導(dǎo)致常規(guī)技術(shù)難以開采，經(jīng)人工壓裂的層位或天然裂縫發(fā)育較好的層位才能獲得工業(yè)氣流，且生產(chǎn)持續(xù)時間并不穩(wěn)定。

2 元壩致密砂巖油氣藏的成藏機(jī)理

元壩地區(qū)中淺層發(fā)育廣泛分布的暗色泥質(zhì)及煤系烴源巖，并且在成藏過程中持續(xù)生烴，連續(xù)充注。大面積疊置分布的致密砂體控制著元壩中淺層油氣藏的分布，部分區(qū)域為逆斷層所阻斷，在平緩低孔、低滲的油氣層中形成油氣水關(guān)系復(fù)雜的多相油氣系統(tǒng)。

2.1 暗色烴源巖蒸發(fā)式生、排烴

元壩地區(qū)發(fā)育雷口坡組—須家河組海、陸交互相層系，烴源巖廣泛分布，且與上覆儲集層整合接觸。須家河組暗色泥質(zhì)及煤系烴源巖埋深至生烴門限后，層狀烴源巖大范圍生烴，且整體向上下蒸發(fā)式排烴。須家河組內(nèi)部由于須二段、須四段具備良好的儲集性能(圖2)，因此須二段、須四段成為油氣聚集的場所。而雷口坡組四段上部的部分區(qū)域由于抬升剝蝕，形成了白云巖的古風(fēng)化殼，發(fā)育溶蝕孔、洞及裂縫，且須家河組生排烴時期晚于雷口坡組古風(fēng)化殼的形成時期，因此，該時期也具備捕獲油氣的能力。值得一提的是，此時須家河組烴源巖生排烴模式有別于生烴灶中心排烴，為層狀蒸發(fā)式排烴，且上覆、下伏地層可以分別捕獲運移至其中的油氣。

圖2 過yb6—yb2—yb21—yb223須家河組二段下砂巖儲層對比

2.2 多相共生成因機(jī)制

砂質(zhì)碎屑流理論是對經(jīng)典濁流理論的部分否定與新發(fā)展［8］，可以揭示陸相湖盆中心水下坡折帶砂體的分布特征與形成機(jī)制，從而擴(kuò)大了陸相油氣勘探的新領(lǐng)域。元壩地區(qū)中淺層經(jīng)歷了陸相沉積過程，尤其是須家河組發(fā)育著從湖泊相—三角洲相—沼澤相—河流相較完整的陸相沉積序列。綜合分析巖性特征和區(qū)域構(gòu)造特征可知，秦嶺—大別造山帶的隆升、雪峰隆起的演化以及龍門山的形成，盆山耦合式地控制著元壩地區(qū)須家河組時期以后最大湖泛面的升降，進(jìn)一步形成該區(qū)特有的沉積特征與儲層性質(zhì)。三角洲前緣由于沉積物的快速大量堆積，堆積的沉積物一旦超過動態(tài)平衡并在外界觸發(fā)機(jī)制的影響下就會沿著坡折帶向著湖底崩塌、滑動。這些沉積物可疊置在濁流沉積物之上，也可疊置在底流沉積物之上，形成共生關(guān)系，以至于橫向上連片分布且縱向上延伸不遠(yuǎn)。底流、濁流、砂質(zhì)碎屑流構(gòu)成的沉積體系隨著以后成巖作用的演化可形成不同類型的巖石，如紋層狀粉細(xì)砂巖、遞變層理砂巖、塊狀砂巖和含泥礫砂巖，也就形成了現(xiàn)今的須家河組二段、四段砂巖儲層，但不同的砂巖之間存在著滲透率級差。須一、須三、須五段時期由于最大湖泛面的上升或下降，從而在元壩地區(qū)形成優(yōu)質(zhì)的暗色泥質(zhì)及煤系烴源巖層。

眾多物理模擬實驗［4，9－10］證明砂體的滲透率級差控制著非均質(zhì)性砂體內(nèi)的天然氣成藏。而成藏圈閉的實質(zhì)是物性遮擋，即致密性砂體中有滲透率相對較大的低致密性砂體。因此成藏圈閉的邊界不是很明顯，而是由滲透率級差決定著成藏圈閉的界線分布。成藏過程可分為3個階段 (圖3)：①須家河組烴源巖深埋成巖達(dá)到生烴門限后生烴增壓，砂泥巖差異壓實形成的源儲壓力差成為生排烴的運聚動力，由于擴(kuò)散作用生排烴產(chǎn)生的油氣呈層狀蒸發(fā)式彌漫運移至上下儲集層中包括須家河組致密性砂體、雷口坡組白云巖風(fēng)化殼 (圖3a);②由于后期的構(gòu)造調(diào)整，生排烴的同時須家河組致密性砂體中的油氣進(jìn)入到差異聚集階段，即致密性砂體中的油氣匯聚到物性更好的砂體中，由砂中進(jìn)入到砂中好砂，由此形成圈閉界線隨時間變化的動態(tài)圈閉 (圖3b);③由于中淺層中、小斷層僅錯斷雷口坡組頂部至千佛崖組底部地層，因此中淺層油氣藏進(jìn)入到后期成藏保存階段，這些中、小斷層構(gòu)成了油氣二次運移的良好通道，并隨著須家河組油氣藏壓力變化和后續(xù)油氣補(bǔ)給情況而對自流井組、千佛崖組油氣成藏產(chǎn)生一定的影響，形成油－氣－水－干層共生或同層的多相成藏系統(tǒng) (圖3c)。

圖3 元壩地區(qū)致密砂巖油氣藏成藏模式

元壩地區(qū)中淺層油氣藏的成因、成藏和分布機(jī)制較為復(fù)雜［11］，其有別于以往傳統(tǒng)意義的巖性油氣藏。基于以上認(rèn)識和分析，可將其歸結(jié)為致密砂巖油氣藏的類型(圖4)，其油氣富集受致密性砂體的滲透率級差嚴(yán)格控制，也受斷裂、裂縫等構(gòu)造作用的局部控制，同時也與溶蝕孔、洞等油氣儲集性能有關(guān)。

3 結(jié)論與意義

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景和構(gòu)造沉積特點，對元壩地區(qū)致密砂巖油氣藏的基本特征進(jìn)行了分析，同時也對該區(qū)致密砂巖油氣藏的成藏機(jī)理進(jìn)行了解剖，確定了元壩地區(qū)中淺層油氣藏為致密砂巖油氣藏及其多次運移的結(jié)果。由此可以得出致密砂巖油氣藏的定義，即致密砂巖中有非致密砂巖儲集體，其中由滲透率級差、孔隙連通性等因素決定著油氣連續(xù)聚集且邊界變化的動態(tài)圈閉油氣藏。由此，元壩地區(qū)致密砂巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)對于進(jìn)一步擴(kuò)大川東北油氣勘探的勝利成果，進(jìn)一步建立川東北油氣資源的接替陣地有著十分重要的意義。

致謝：此篇文章是陸相勘探研究室集體智慧的結(jié)晶，同時感謝梁狄剛及陳振巖教授!

圖4 過jm1—yb6—yb1須家河組二段致密砂巖氣藏剖面

［1］李林濤，鄧克，張建華.川西坳陷中段上三疊統(tǒng)須家河組致密氣藏超壓特征與組合類型劃分［J］.特種油氣藏，2010，17(3)：19 －30.

［2］吳春萍.鄂爾多斯盆地北部上古生界致密砂巖儲層測井地質(zhì)評價［J］.特種油氣藏，2004，11(1)：9－17.

［3］羅嘯泉.四川盆地西部流體封存箱與天然氣成藏的關(guān)系［J］.特種油氣藏，2005，12(6)：18－21.

［4］鄒才能，陶士振，朱如凱，等.“連續(xù)型”氣藏及其大氣區(qū)形成機(jī)制與分布——以四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組煤系大氣區(qū)為例［J］.石油勘探與開發(fā)，2009，36(3)：307－319.

［5］劉樹根，曾祥亮，黃文明，等.四川盆地頁巖氣藏和連續(xù)型－非連續(xù)型氣藏基本特征［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，36(6)：578 －592.

［6］Cao Feng，Cai Neng Zou，et al.Evidence analysis of natural gas near－source migration－accumulation model i the Sulige large gas province，Ordos basin，China［J］Acta Petrologica Sinica，2011，27(3)：857－866.

［7］公言杰，鄒才能，袁選俊，等.國外“連續(xù)型”油氣藏研究進(jìn)展［J］.巖性油氣藏，2009，21(4)：130－134.

［8］鄒才能，趙政璋，楊華，等.陸相湖盆深水砂質(zhì)碎屑流成因機(jī)制與分布特征［J］.沉積學(xué)報，2009，27(6)1065－1073.

［9］章星，楊勝來，張潔，等.致密低滲氣藏啟動壓力梯度實驗研究［J］.特種油氣藏，2011，18(5)：103－134.

［10］蔣海軍，鄢捷年.裂縫性儲集層應(yīng)力敏感性實驗研究［J］.特種油氣藏，2000，7(3)：39－46.

［11］劉若冰，郭彤樓，邵明莉.川東北元壩地區(qū)中淺層天然氣氣源及成因類型［J］.天然氣工業(yè)，2011，31(6)34－38.

Petroleum geology of the tight sandstone reservoirs in Yuanba area of northeast Sichuan

YIN Feng1，2，PAN Chang － lin1，DU Hong － quan1
(1．SINOPEC Exploration Southern Company，Chengdu，Sichuan 610041，China;2．Tongji University，Shanghai 200092，China)

With the fast going of oil and gas exploration in northeast Sichuan province，mid－shallow reservoirs are important for adding to reserves and boosting production．Drilling data and laboratory analysis indicate that the mid－shallow reservoirs in Yuanba area of northeast Sichuan are characterized by low porosity and low permeability，extensively distributed laterally，and are dominated by lithology and physical property．The mechanism of hydrocarbon accumulation in this area has been analyzed by using logging data and seismic interpretation results．It shows that the mid－shallow reservoirs in Yuanba area are tight sandstone reservoirs which had experienced multiple migrations;and the enrichment of oil and gas in such reservoirs are subject to permeability ratio and pore connectivity．The discovery of the tight sandstone reservoirs in Yuanba area is of important significance for further expanding oil and gas exploration and securing substitutive oil and gas resources in northeast Sichuan．

Yuanba gas field;tight sandstone;hydrocarbon accumulation mechanism;petroleum geology

TE122.1

A

1006－6535(2012)02－0016－05

20111018;改回日期：20120106

國家科技重大專項“碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探關(guān)鍵技術(shù)”項目(2008ZX05002－004)

印峰(1980－)，男，助理工程師，2004年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源勘查工程專業(yè)，2009年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)海洋學(xué)院礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事石油天然氣地質(zhì)勘探方面的工作。

編輯林樹龍