楊克明，朱宏權

(1.中國石化西南油氣分公司，成都 610016;2.中國石化西南油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，成都 610081)

1 疊覆型致密砂巖氣區(qū)概念的提出

1859年E.L.狄拉克在美國賓夕法尼亞州成功鉆探世界上第一口工業(yè)油井以來，世界石油工業(yè)的發(fā)展已歷經(jīng)150余年，并逐步形成了較為系統(tǒng)的石油地質(zhì)勘探理論。20世紀60年代以前，石油地質(zhì)工作者以美國地質(zhì)學家I.C.懷特的背斜控油和石油有機成因等石油地質(zhì)理論為指導[1］，主要對常規(guī)油氣藏進行勘探開發(fā)。非常規(guī)油氣藏指目前還不能完全用常規(guī)方法技術進行勘探、開發(fā)與加工的部分油氣資源。但不同的人對非常規(guī)油氣藏理解不同。目前最常用的非常規(guī)油氣藏概念是J.B.Roen等根據(jù)油氣藏開發(fā)的可行性而提出的，即現(xiàn)有的技術難以進行有經(jīng)濟效益開發(fā)的油氣賦存[2－3］。根據(jù)這個定義，非常規(guī)氣有深層氣、致密砂巖氣、頁巖氣、煤層氣、淺層生物氣、天然氣水合物等。其中，致密砂巖氣是非常規(guī)氣的主要類型之一。常規(guī)氣藏具有以常規(guī)儲層為主、圈閉界線明確、成藏動力主要為浮力、氣上水下且界面清楚、主要分布在構造高部位等特征，與川西致密砂巖氣藏儲層致密、圈閉界線模糊、浮力不是成藏主要動力、氣水關系復雜、“滿坳含氣”等特征明顯不同(表1)。

表1 不同類型氣藏特征差異性對比Table 1 Characteristic difference contrast of different gas reservoir types

致密砂巖氣藏的勘探研究，以北美地區(qū)進行得最早，早期描述為“隱蔽圈閉”氣藏[4］。而“隱蔽圈閉”(subtle trap)[5］一詞較早見于萊復生1964年的論文，用其概括構造、地層、流體(水動力)多要素結合形成的復合圈閉，但因其缺乏嚴格的含義而未能被廣泛使用。隨著大批的非背斜油氣藏的發(fā)現(xiàn)，M.T.Halbouty、E.K.Robert、D.A.Busch、C.E.B.Conybeare 和 C.H.Savit等[6－7］對隱蔽圈閉進行了重新定義和解釋，C.H.Savit認為隱蔽圈閉是指用當前普遍采用的勘探方法難以圈定其位置的圈閉。20 世紀80 年代以來，胡見義[8］、潘元林[9］、賈承造[10－11］、李丕龍[12－13］、龐雄奇[14－15］等學者對隱蔽油氣藏的分類、形成機制、勘探技術等進行了研究，為我國非構造類隱蔽油氣藏勘探提供了理論指導和技術支撐。龐雄奇等[14－15］將隱蔽油氣藏定義為:在現(xiàn)有理論和技術條件下，從物探和測井等資料上不能直接發(fā)現(xiàn)或識別出來的氣藏概稱為隱蔽油氣藏，英文表述為subtle reservoir，對應圈閉稱為subtle trap?？梢?，隱蔽油氣藏屬于油氣勘探學的范疇，用“隱蔽油氣藏”這一術語不能確切描述川西致密砂巖氣藏特點。

“深盆氣藏”是 J.A.Masters[16］在研究了加拿大阿爾伯達盆地深盆區(qū)(前淵深坳陷區(qū))致密地層中天然氣聚集特征以后提出來的。這一概念既不是一個基于成因的術語，也不是一個基于機理的術語，而是一個在特定歷史時期內(nèi)延續(xù)使用的描述性術語，目前尚沒有確切的概念[17］。不同學者稱謂不同，如盆地中心氣藏[18］、根緣氣[19］、連續(xù)型氣藏[20－21］等。但多數(shù)學者對深盆氣藏的特征和形成條件的認識基本一致。深盆氣藏特征可概括為:坳陷深部及斜坡的致密地層中普遍含氣，氣水倒置且無明顯的氣水界面，地層壓力異常，活塞式運聚的動態(tài)圈閉氣藏。主要形成條件:大面積分布的煤系氣源巖與大面積分布的致密儲層密切接觸，天然氣持續(xù)補給，頂、底板封蓋好，區(qū)域構造穩(wěn)定且斷裂不少。為此，有學者預測川西坳陷發(fā)育深盆氣[22－26］。筆者有不同看法。其一，川西坳陷儲層致密化主要形成于燕山中晚期[27－28］，雖然此時源巖仍處于生烴高峰期[28－29］，可能形成深盆氣，但是燕山晚期以后，源巖進入過成熟演化階段，由于天然氣持續(xù)補給能力弱，所以現(xiàn)今深盆氣分布可能局限，這或許是至今無勘探證實川西坳陷存在深盆氣的主要原因。其二，儲層致密化前生成的大量天然氣主要以構造—巖性氣藏和巖性氣藏賦存，勘探即是佐證。其三，侏羅系不具備形成深盆氣的烴源條件。因此，深盆氣在川西坳陷分布局限。

“連續(xù)型”油氣藏[20］最早由 Schmoker在1995年提出，泛指在含油氣盆地的致密砂巖、煤層、頁巖等非常規(guī)儲層中大面積聚集分布、缺乏明確油氣水界面的油氣聚集。鄒才能等[30－32］認為“連續(xù)型”油氣藏是指低孔滲儲集體系中油氣運聚條件相似、含流體飽和度不均的非圈閉油氣藏，即無明確的圈閉界限和蓋層、主要分布在盆地斜坡或向斜部位、儲集層低孔滲或特低孔滲、油氣運聚中浮力作用受限、大面積非均勻性分布、源內(nèi)或近源為主、無運移或一次運移為主、異常壓力(高壓或低壓)、油氣水分布復雜、常規(guī)技術較難開采的油氣聚集。川西致密砂巖氣藏特征符合Schmoker提出的“連續(xù)型”油氣藏的概念，但該概念僅突出氣藏儲層的非常規(guī)和氣藏大面積分布且無明確油氣水界面的油氣聚集特點，不能描述中國疊合型盆地“多期構造演化、多期成藏”等特征。川西致密砂巖氣藏成藏特點和分布特征與鄒才能提出的“連續(xù)型”油氣藏的概念有較大區(qū)別。一是，川西須家河組氣藏不僅分布在斜坡或向斜部位，而且已發(fā)現(xiàn)氣藏主要分布在新場構造帶和龍門山前構造帶。二是，儲層致密化前后油氣運聚條件差異大，致密化前主要沿優(yōu)勢運移通道向古隆起運聚，油氣運聚以浮力作用為主;致密化后油氣運聚中浮力作用才受限。三是，侏羅系氣藏以源外為主，該概念不能涵蓋侏羅系。

綜上所述，隱蔽氣藏、深盆氣藏、連續(xù)性氣藏均不能確切描述川西致密砂巖氣藏成藏地質(zhì)背景或成藏特點或分布特征。為此，本文提出“疊覆型”致密砂巖氣區(qū)概念。

疊覆型致密砂巖氣區(qū)是指:在縱向上相互疊合、在平面上大面積連片分布，由多個成藏組合和一系列致密砂巖氣藏在空間上疊置而成的氣藏群(田)。

2 疊覆型致密砂巖氣區(qū)地質(zhì)特征

川西疊復型致密氣區(qū)具有疊合性、廣覆性、節(jié)律性、模糊性和多樣性的特點。其中，廣覆性和模糊性與“連續(xù)性”氣藏、深盆氣特點具有相似性，而疊合性、節(jié)律性、多樣性與“連續(xù)性”氣藏、深盆氣特點有較大差別(表1)。

2.1 疊合性

原型盆地的疊合性:晚三疊世以來，川西前陸盆地經(jīng)歷了被動大陸邊緣盆地、局限前陸盆地、類前陸盆地和構造殘余盆地4個演化階段[33－34］。

構造變形的疊合性:一是前陸盆地前構造(近EW向構造)、前陸盆地期構造(NE向構造和SN向構造)以及前陸盆地后期殘余盆地構造(NNE向構造和NW向構造)的多期次疊加與改造變形;二是前陸盆地形成期受周緣山系分階段遞進隆升造山活動控制形成發(fā)展的“東西分帶、南北分段”的變形特征。

儲層的疊合性:一是數(shù)十套砂體在縱向上的復合疊置;二是海相儲層、海陸交互相儲層和陸相儲層的疊置;三是孔隙性儲層、孔隙—裂縫性、裂縫性儲層在空間上的復合疊置;四是近常規(guī)儲層、致密儲層和超致密儲層在空間上的復合疊置;五是三角洲相砂體的遷移疊置以及龍門山中段近源三角洲相儲層和龍門山北段遠源三角洲相儲層的疊合。

成藏組合的疊合性:分為下成藏組合、中成藏組合和上成藏組合。

氣藏的疊合性:一是多個氣藏在縱向上的疊置，如新場氣田已發(fā)現(xiàn)馬鞍塘組、須二段、須三段、須四段、須五段、白田壩組、千佛崖組、下沙溪廟組、沙溪廟組、遂寧組、蓬萊鎮(zhèn)組和白堊系12個氣藏;二是不同運聚機制的源內(nèi)自生自儲近源氣藏和源外下生上儲遠源氣藏以及深盆氣在空間上的疊置與復合;三是孔隙性、孔隙—裂縫性、裂縫性氣藏在空間上的復合疊置。

2.2 廣覆性

源巖分布的廣覆性:一是主力源巖全盆廣泛分布，即川西前陸盆地發(fā)育馬鞍塘組—小塘子組、須三段、須五段和下侏羅統(tǒng)4套源巖，除下侏羅統(tǒng)源巖主要分布在東斜坡—前隆外，前3套源巖在川西前陸盆地廣泛分布;二是源巖厚度大、品質(zhì)優(yōu)，生氣強度大于20×108m3/km2的強生氣區(qū)遍布前陸隱伏沖斷帶、前淵坳陷和前隆隆起。

儲層分布的廣覆性:“二元體系域結構”沉積充填和淺水沉積環(huán)境，決定了低位體系域的辮狀河三角洲相廣覆式分布，同時辮狀河三角洲相砂體的易遷移性以及近源三角洲相與遠源三角洲相的疊合造就了儲層大面積疊置連片分布。

圈閉分布的廣覆性:源巖分布的廣覆性和儲層分布的廣覆性以及源巖與儲層大面積直接接觸，決定了構造—巖性復合圈閉和巖性圈閉的大面積分布。如成都凹陷面積3 080 km2，成都凹陷侏羅系圈閉面積2 371 km2，占凹陷面積的77%。

氣藏分布的廣覆性:圈閉分布的廣覆性和多種運聚機制的并存，決定了氣藏縱向上疊置，平面上復合連片大面積分布。無論是構造帶還是凹陷—斜坡帶都發(fā)現(xiàn)了氣田。馬井構造—什邡向斜—新場構造天然氣探明儲量面積連片分布即是最好佐證。

2.3 節(jié)律性

構造演化的節(jié)律性:包括受區(qū)域構造運動控制的盆地演化的節(jié)律性和同一構造演化階段周緣山系周期性的幕式的擠壓—松弛的構造活動及其強度的節(jié)律性。

沉積演化的節(jié)律性:包括受構造演化控制的盆地充填的節(jié)律性、受幕式擠壓—松弛的構造活動控制的“二元體系域結構”沉積充填的節(jié)律性和受物源供給控制的次級沉積旋回的節(jié)律性。

運移充注的節(jié)律性:成藏年代研究表明，各成藏組合都有2～3個主成藏期。

2.4 模糊性

氣水邊界的模糊性:多種成藏模式疊置和儲層的非均質(zhì)性，導致油氣充注程度的差異，縱向上形成多個氣水系統(tǒng)，且無統(tǒng)一的氣水邊界。

圈閉類型的模糊性:圈閉分布的廣覆性造就了從構造帶—斜坡—凹陷圈閉界線的模糊(圖1)。如:馬井構造—什邡向斜—新場構造天然氣探明儲量面積連片分布，其中馬井和新場表現(xiàn)為構造—巖性圈閉，什邡為巖性圈閉，但其間界線無法識別。

儲層的非均質(zhì)性:受沉積相、成巖相、裂縫相影響，儲層的非均質(zhì)性強。

2.5 多樣性

圖1 川西坳陷侏羅系圈閉分布Fig.1 Distribution of Jurassic traps in western Sichuan

烴源的多樣性:一是源巖沉積環(huán)境的多樣性，既有海相源巖——馬鞍塘組和小塘子組，又有過渡相源巖——須三段和須五段，還有陸相源巖——下侏羅統(tǒng);二是干酪根類型的多樣性，雖然以腐殖型為主，但是同時也含有較多的腐泥型、混合Ⅰ型以及混合Ⅱ型;三是源巖熱演化的多樣性，前淵坳陷的過成熟—高成熟，斜坡—前隆的高成熟—成熟，推覆帶的成熟—低成熟;四是多生烴灶，包括不同源巖生烴灶的不同和同一源巖多個生烴灶;五是混源。

儲集類型的多樣性:一是儲層類型的多樣性——近常規(guī)儲層、致密儲層和超致密儲層;二是儲集空間的多樣性——孔隙性、孔隙—裂縫性、裂縫—孔隙性和裂縫性。

運移方式的多樣性:一是供烴方式的多樣性——源內(nèi)面狀供烴和源外網(wǎng)狀供烴;二是運移路徑的多樣性——滲透性砂巖、斷裂、裂縫系統(tǒng)、不整合面及其不同的組合;三是運移動力的多樣性——源儲壓差、毛細管力;四是運移相態(tài)的多樣性——游離相、水溶相。

氣藏類型的多樣性:按成藏機理有遠源氣藏、近源氣藏和深盆氣;按壓力有超壓氣藏、低超壓氣藏和常壓氣藏;按儲集類型有孔隙型氣藏、孔隙—裂縫型氣藏、裂縫—孔隙型氣藏和裂縫型氣藏;按驅(qū)動類型有彈性水驅(qū)和彈性自驅(qū)氣藏。

3 疊覆型致密砂巖氣區(qū)成藏主控因素

川西疊覆型致密砂巖氣區(qū)總體具有“源、相、位”三元控藏特點。

3.1 源控

3.1.1 生烴潛力決定致密砂巖氣區(qū)的資源規(guī)模

一個盆地油氣的富集規(guī)模很大程度上取決于生烴量和生烴強度。盧雙舫[35］等對中國主要含油氣盆地天然氣的生氣量與探明儲量之間的關系研究表明，勘探成效和天然氣富集程度與生氣量呈正相關。同時，儲量大于100×108m3的大中型氣田，主要分布在生氣強度大于20×108m3/km2的生氣中心及周緣[36］。川西前陸盆地中段生烴量巨大，總生烴量為125×1012m3，生烴強度幾乎整體大于60×108m3/km2，最高大于 300×108m3/km2，屬強生烴區(qū)，利于天然氣富集和大中型氣田形成，為一系列致密砂巖氣藏在縱向上疊置和在平面上大面積連片分布提供了豐富的物質(zhì)基礎。截止2010年底，新場、馬井、新都、洛帶等氣田探明儲量均大于100×108m3，其中新場氣田探明儲量2 495.69×108m3。

縱向上，各成藏組合源巖生烴強度決定其資源規(guī)模。下成藏組合和中成藏組合生烴強度較上成藏組合大，決定了須家河組氣藏資源規(guī)模較侏羅系氣藏大。須家河組氣藏已發(fā)現(xiàn)資源多大于500×108m3，如新場、大邑、豐谷、鴨子河等須家河組氣藏;而侏羅系氣藏已發(fā)現(xiàn)資源多小于500×108m3，僅新場侏羅系氣藏大于500×108m3。

平面上，已發(fā)現(xiàn)資源主要分布在成都凹陷及其周緣構造帶;梓潼凹陷北部上成藏組合生烴強度低，尚無資源發(fā)現(xiàn)。

3.1.2 供烴方式?jīng)Q定了致密砂巖氣區(qū)的分布范圍

分為源外下生上儲網(wǎng)狀供烴和源內(nèi)自生自儲面狀供烴2種模式。

源外下生上儲網(wǎng)狀供烴模式主要發(fā)育在前陸隱伏沖斷帶和前陸隆起帶的上成藏組合，源儲需烴源斷層溝通，天然氣沿烴源斷層及其裂縫網(wǎng)絡運移(圖2)。因此，氣藏多受構造圈閉控制，分布范圍相對較小。

源內(nèi)自生自儲面狀供烴模式發(fā)育于下、中成藏組合和中下侏羅統(tǒng)源巖發(fā)育的上成藏組合，源儲大面積直接接觸，天然氣沿生烴增壓微裂縫運移(圖3)。氣藏大面積連片分布，主要分布在前淵坳陷—斜坡帶。

圖2 川西侏羅系源外下生上儲網(wǎng)狀供烴模式Fig.2 “Lower-generation and upper-storage”reticular hydrocarbon supplying model outside Jurassic source rocks in western Sichuan

圖3 川西侏羅系源內(nèi)自生自儲面狀供烴模式Fig.3 “Self-generation and self-storage”planar hydrocarbon supplying model inside Jurassic source rocks in western Sichuan

3.2 相控

3.2.1 低孔低滲儲層發(fā)育及分布

儲層以三角洲平原和三角洲前緣相砂體為主，低孔低滲儲層發(fā)育，大面積廣覆式分布。川西前陸盆地具有多物源、多沉積體系的特點，從盆緣向盆內(nèi)依次發(fā)育沖積扇—辮狀河—辮狀河三角洲平原—辮狀河三角洲前緣—湖泊沉積。其中，三角洲平原—三角洲前緣砂體在湖盆內(nèi)廣泛發(fā)育，疊置連片分布。儲層整體致密，但不同沉積環(huán)境發(fā)育的儲層物性差異較大，三角洲平原分流河道、前緣水下分流河道和河口壩微相發(fā)育相對優(yōu)質(zhì)儲層。可見，沉積相帶明顯控制了儲層物性，也控制了氣藏分布?？碧綄嵺`揭示，已發(fā)現(xiàn)氣藏主要分布在三角洲平原和三角洲前緣亞相。

3.2.2 儲層非均質(zhì)性強

儲層受成巖和后生改造作用影響，非均質(zhì)性強。在不同物源、不同沉積相帶造成的儲層原始成分和結構差異的基礎上，因川西前陸盆地的形成演化歷史極其復雜決定了發(fā)生差異的成巖作用、構造作用和流體超高壓產(chǎn)生的裂縫化作用等，不同地區(qū)不同儲層段因所處構造位置不同，或者由于礦物成分差異、孔隙流體演化差異、埋深差異等使得儲層遭受的壓實強度、成巖自生礦物類型及含量以及溶蝕作用強度、裂縫發(fā)育程度等也各具特征，從而進一步加強了儲層微觀結構和孔滲的非均質(zhì)性。如:蓬萊鎮(zhèn)組儲層孔隙度最小0.26%，最大31.01%，平均9.6%±4.7%(平均值±標準偏差);滲透率最小 0.003×10－3μm2，最大1 177.19×10－3μm2。

3.3 位控

特定的前陸盆地構造背景和沉積充填背景，決定了不同構造帶圈閉類型、成藏組合、供烴方式、保存條件等差異。

3.3.1 構造形變差異和圈閉類型

川西前陸盆地經(jīng)歷了早期的被動大陸邊緣盆地、印支期的局限前陸盆地、燕山期的類前陸盆地和喜馬拉雅期的構造殘余盆地演化階段，形成了“三帶兩凹”的構造格局。即大邑—鴨子河構造帶、印支期前陸隆起——新場構造帶和燕山期前陸隆起——知新場構造帶，成都凹陷和梓潼凹陷。大邑—鴨子河構造帶和知新場構造帶圈閉主要為背斜、斷背斜等構造圈閉，新場構造帶發(fā)育構造—巖性復合圈閉，成都凹陷和梓潼凹陷形變?nèi)?，主要發(fā)育巖性圈閉。

3.3.2 生儲蓋空間配置及供烴方式

自晚三疊世始，四川盆地進入陸內(nèi)前陸盆地發(fā)展階段，其充填沉積時的容納空間變化和層序發(fā)育主要受控于周緣山系的幕式?jīng)_斷作用，這種突變和幕式松弛—擠壓構造活動主控的相對湖平面(或基準面)變化并不具漸變的周期性和旋回性。通常，逆沖擠壓期——應力緩慢集中，容納空間逐漸收縮，導致湖平面漸漸上升，濱岸退積、湖相上超;當應力集中到最大時，突然釋放進入到松弛期——湖平面或基準面快速下降，低位粗碎屑體系復活。從而形成壓性盆地的下部粗——低位體系域、上部細——湖擴體系域的“二元體系域結構”(圖4)。

川西坳陷中段，主體位于前陸隆起的斜坡帶，其層序形成和體系域變化受幕式?jīng)_斷和松弛作用的響應更為敏感。即主體位于淺水區(qū)(濱淺湖)沉積，松弛期發(fā)育廣覆式的辮狀河三角洲相砂體，大面積沉積粗碎屑巖，即“滿盆富砂”;逆沖擠壓期，粗碎屑巖主要發(fā)育在山前，而廣大的前淵坳陷和前緣隆起地區(qū)發(fā)育前三角洲相和湖相泥巖。在潮濕氣候時(晚三疊世—早侏羅世)，節(jié)律性的“二元體系域結構”沉積充填，形成大面積、廣覆式的生儲蓋組合和巖性圈閉;在干旱氣候時(中侏羅世以后)，形成大面積、廣覆式的儲蓋組合，亦形成大面積、廣覆式分布的巖性圈閉，為“滿坳含氣”形成奠定了圈閉條件。

圖4 川西陸相疊合型盆地“二元體系域結構”層序地層格架模式Fig.4 “Two-component system tract”sequence stratigraphic framework model of continental superimposed basin in western Sichuan

圖5 川西前陸盆地供烴方式Fig.5 Hydrocarbon supplying mode of foreland basin in western Sichuan

晚三疊世—早侏羅世，源巖和儲層間互沉積，源儲大面積直接接觸，因此，中、下成藏組合和上成藏組合的下侏羅統(tǒng)為源內(nèi)自生自儲面狀供烴方式。中侏羅世晚期和晚侏羅世，主要以紅層沉積為主，源巖不發(fā)育，源儲需斷層溝通，主要為源外下生上儲網(wǎng)狀供烴方式，主要發(fā)育于前陸沖斷帶和前陸隆起帶，次為前淵隆起(圖5)。

3.3.3 封蓋保存條件

關口斷裂以西的龍門山推覆構造帶由于喜馬拉雅期斷裂強烈的逆沖推覆，構造形變強烈，地表出露地層較老，保存條件差。關口斷裂以東的前陸隱伏沖斷帶(大邑—鴨子河構造帶)的上成藏組合主要為山前的粗碎屑巖沉積，蓋層相對不發(fā)育，斷層不具封堵性，保存條件較差;中成藏組合的須五段和下成藏組合的須三段蓋層發(fā)育，且斷層封堵性較好，保存條件較上成藏組合好，尤其是下成藏組合。

燕山期前隆——知新場構造帶雖然侏羅系蓋層發(fā)育，但是斷層發(fā)育，且主斷層出露地表，構造形變強烈，須家河組為正常地層壓力，井深1 000 m以上，表現(xiàn)為井漏、泄壓帶，反映保存條件較差。

印支期前隆——新場構造帶蓋層發(fā)育，斷層多消失在蓬萊鎮(zhèn)組，未切穿區(qū)域蓋層白堊系，保存條件好。但中成藏組合一是因為北東向斷層或南北向斷層切穿其蓋層須五段，氣藏晚期遭受調(diào)整;二是由于在燕山早、中期須四段地層總體為東傾的斜坡，砂巖又連片分布，側向封堵性較差，尤其是須四上亞段封蓋保存條件較差，氣藏含水特征明顯。

前淵坳陷的成都凹陷和梓潼凹陷蓋層發(fā)育，構造形變?nèi)?，保存條件好。

4 結論

1)疊覆型致密氣區(qū)概念不僅能確切描述具有中國疊合型盆地的“多期構造演化、多源、多儲、多期成藏”等特征，而且能確切描述川西致密砂巖氣藏多層、多類型疊置和“滿坳含氣”的特征。

2)川西疊覆型致密氣區(qū)具有疊合性、廣覆性、節(jié)律性、模糊性和多樣性五性特征，總體具有“源、相、位”三元富集特點。

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