魏國齊 楊 威 劉滿倉 謝武仁 金 惠 武賽軍 蘇 楠 沈玨紅 郝翠果

中國石油勘探開發(fā)研究院

0 引言

四川盆地是我國重要的含油氣盆地，面積約18×104km2，是在早期穩(wěn)定的克拉通海相盆地之上疊加晚期前陸盆地的疊合盆地，沉積了巨厚的震旦系—中三疊統(tǒng)（厚度介于4 000～7 000 m）的海相碳酸鹽巖和上三疊統(tǒng)—始新統(tǒng)（厚度介于2 000～5 000 m）的陸相碎屑巖[1-2]。同時，四川盆地也是我國天然氣工業(yè)的搖籃[1,3-4]，經(jīng)過60多年的勘探，已取得了重大成果。截至2017年底，該盆地內(nèi)已鉆獲氣田120多個，探明天然氣地質(zhì)儲量約3.69×1012m3，其中探明儲量大于300×108m3的常規(guī)氣＋致密氣大氣田共20個，探明儲量約2.87×1012m3，占總探明儲量的78%；常規(guī)氣＋致密氣年產(chǎn)量約305×108m3，85%以上來源于20個大氣田?？梢姶髿馓镌谌璧靥烊粴饪碧介_發(fā)中占有重要地位，對其進行研究十分必要。

四川盆地分層系、分區(qū)域的大氣田成藏條件、成因機理和勘探方向的探討較多[5-16]；總結(jié)全盆地天然氣分布規(guī)律的成果較少[17-21]，馬永生等[17]總結(jié)了四川盆地2008年以前發(fā)現(xiàn)的大中型氣田分布規(guī)律，提出了勘探方向；張水昌和朱光有[18]2006年從烴源巖角度分析了四川盆地海相天然氣成藏特征與勘探潛力；龍勝祥等[19]2012年分析了四川盆地陸相層系天然氣成藏條件，提出了勘探思路。但近10年來，勘探取得了許多新進展，發(fā)現(xiàn)了安岳等多個大氣田；地質(zhì)上認識有了新變化，提出了如綿竹—長寧克拉通內(nèi)裂陷、高石梯—磨溪古隆起等新認識[22-23]。因此，隨著資料的增加和勘探的深化，有必要對大氣田分布特征和主控因素進行分析，提出新的大氣田勘探方向。筆者從20個大氣田的地質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計出發(fā)，分析大氣田分布特征和形成的地質(zhì)條件，分析大氣田發(fā)育的主控因素，評價下一步大氣田勘探的主要方向，以期對四川盆地大氣田勘探產(chǎn)生一定的指導(dǎo)作用，同時也有助于豐富我國大氣田地質(zhì)理論。

1 大氣田分布

1.1 平面分布

從構(gòu)造單元（盆地分區(qū)）上看，20個大氣田分布于四川盆地的不同構(gòu)造區(qū)域，其中以川中低緩構(gòu)造帶（川中）最多，發(fā)育10個大氣田，占總探明儲量的63.1%；其次為米倉山—大巴山前緣褶皺帶（川東北），發(fā)育4個大氣田，占總探明儲量的19.5%；川西凹陷帶（川西）發(fā)育3個大氣田，占總探明儲量的10.8%；川東高陡構(gòu)造帶（川東）發(fā)育2個大氣田，占總探明儲量的5.2%；川南低陡構(gòu)造帶（川南）最少，僅1個大氣田，占總探明儲量的1.4%（圖1、圖 2-a）。

圖1 四川盆地大氣田分布圖

1.2 縱向分布

四川盆地已發(fā)現(xiàn)的常規(guī)氣＋致密氣的產(chǎn)層約24個[20]，20個大氣田的產(chǎn)層主要分布在7個層系中，分別為侏羅系、上三疊統(tǒng)須家河組、中三疊統(tǒng)雷口坡組—下三疊統(tǒng)嘉陵江組、下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組—上二疊統(tǒng)長興組、中石炭統(tǒng)黃龍組、下寒武統(tǒng)龍王廟組和上震旦統(tǒng)燈影組。長興組—飛仙關(guān)組大氣田最多（6個），探明儲量占總探明儲量的29.2%；其次為須家河組大氣田有4個，占總探明儲量的28.0%；燈影組和龍王廟組大氣田分別占總探明儲量的15.7%和15.4%（圖2-b）。

從氣田產(chǎn)層中部埋深上看，20個大氣田分布于淺層、中層和深層。埋深小于3 500 m的淺層發(fā)現(xiàn)9個大氣田，占總探明儲量的37.2%；埋深介于3 500～5 000 m的中層發(fā)現(xiàn)6個大氣田，占總探明儲量的24.9%；埋深大于5 000 m的深層發(fā)現(xiàn)5個大氣田，占總探明儲量的37.9%。

2 大氣田特征

2.1 烴源巖特征

形成20個大氣田的烴源巖主要有4套組合，分別是下寒武統(tǒng)筇竹寺組＋上震旦統(tǒng)燈影組、下志留統(tǒng)龍馬溪組、上二疊統(tǒng)＋下三疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)須家河組。其中以筇竹寺組＋燈影組烴源巖組合為主的共發(fā)現(xiàn)4個大氣田，占總探明儲量的31.1%；以上二疊統(tǒng)＋下三疊統(tǒng)烴源巖組合為主的共發(fā)現(xiàn)大氣田7個，占總探明儲量的31.6%；以須家河組烴源巖為主的發(fā)現(xiàn)大氣田7個，占總探明儲量的32.1%；以龍馬溪組烴源巖為主的發(fā)現(xiàn)大氣田2個，占總探明儲量的5.2%（圖2-c）。

這4套烴源巖組合中，筇竹寺組＋燈影組、龍馬溪組、上二疊統(tǒng)＋下三疊統(tǒng)等3套為海相泥頁巖和碳酸鹽巖烴源巖，須家河組為陸相煤系烴源巖。4套烴源巖組合品質(zhì)好、生氣強度大、分布面積廣，是大氣田發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。如筇竹寺組泥質(zhì)烴源巖是四川盆地最好的烴源巖之一，其總有機碳含量（TOC）介于0.50%～7.56%，平均值為1.88%；腐泥型干酪根，碳同位素介于-33.3‰～-31.1‰，平均值為-32.1‰；處于高—過成熟生氣階段，鏡質(zhì)體反射率（Ro）介于1.83%～3.90%；厚度大，介于100～400 m；分布面積大，生氣強度大于20×108m3/km2的面積為12×104km2。該套筇竹寺組烴源巖是震旦系、寒武系大氣田的主要烴源巖[22]。

圖2 大氣田特征統(tǒng)計圖

2.2 儲層特征

四川盆地大氣田儲層有兩種類型。20個大氣田中，碳酸鹽巖儲層大氣田有13個，占總探明儲量的68%；致密砂巖儲層大氣田7個，占總探明儲量的32%。碳酸鹽巖儲層以白云巖為主，次為石灰?guī)r，儲層平均孔隙度為3.24%，平均滲透率大部分小于1.5 mD，優(yōu)質(zhì)儲層主要受礁灘相和白云石化作用控制。大氣田碳酸鹽巖儲層物性一般較差，儲層孔隙度平均值介于3.2%～12.0%（最大者為普光氣田），滲透率平均值介于0.1～180.0 mD（最大者為普光氣田）；大氣田碳酸鹽巖儲層主要類型為裂縫—孔隙（洞）型儲層，有12個，孔隙型碳酸鹽巖儲層大氣田僅有1個；裂縫對儲層的有效性有重要貢獻。

7個陸相大氣田都為致密砂巖儲層，孔隙度平均值介于5.1%～10.2%，滲透率平均值介于0.11～2.64 mD。總體來說，陸相大氣田儲層為低孔低滲、特低孔特低滲儲層，局部發(fā)育高孔隙型儲層。據(jù)近40 000個須家河組樣品物性資料統(tǒng)計，平均孔隙度為5.22%，一般都小于6%；滲透率主要介于0.01～0.10 mD。優(yōu)質(zhì)儲層主要受三角洲水下分流河道砂體和溶蝕作用控制，裂縫在氣田高產(chǎn)中占極其重要地位。

2.3 主要蓋層特征

四川盆地區(qū)域性大氣田蓋層主要有筇竹寺組泥巖、二疊系泥巖、嘉陵江組＋雷口坡組膏鹽巖和須家河組泥巖。大氣田的直接蓋層主要有燈影組泥巖、筇竹寺組泥巖、中寒武統(tǒng)高臺組泥灰?guī)r＋膏鹽巖、飛仙關(guān)組泥灰?guī)r等。區(qū)域蓋層中，中下三疊統(tǒng)膏鹽巖在四川盆地內(nèi)廣泛發(fā)育，高石梯—磨溪地區(qū)膏鹽巖厚度超過300 m；二疊系泥巖蓋層在威遠—安岳—合川等地區(qū)最厚為200 m，高石梯地區(qū)厚度介于40～120 m、磨溪地區(qū)厚度介于80～200 m；筇竹寺組泥巖既是優(yōu)質(zhì)烴源巖，也是下伏燈影組儲層的良好蓋層，筇竹寺組泥巖蓋層廣泛分布，高石梯—磨溪地區(qū)泥巖厚度介于80～150 m。

2.4 氣藏類型

從氣藏類型上看，四川盆地發(fā)育構(gòu)造、構(gòu)造—巖性、巖性—構(gòu)造和巖性等4類大氣田。已發(fā)現(xiàn)的20個大氣田中構(gòu)造—巖性大氣田10個，占總探明儲量的56.1%；巖性大氣田4個，占總探明儲量的31.1%；巖性—構(gòu)造和構(gòu)造大氣田較少，所占探明儲量的比例也較?。▓D2-d）。近年所探明的大氣田主要為巖性和構(gòu)造—巖性大氣田。

從氣藏的壓力系統(tǒng)上看，發(fā)育常壓、高壓和超高壓等3類大氣田。20個大氣田中，常壓大氣田9個，占總探明儲量的47.4%；高壓大氣田8個，占總探明儲量的33.6%；超高壓大氣田3個，占總探明儲量的19.0%。

3 大氣田發(fā)育的主控因素

通過對20個大氣田氣藏分布、特征和成藏條件等因素分析，筆者認為控制海相大氣田發(fā)育的主要因素為克拉通內(nèi)裂陷和古隆起，控制陸相大氣田發(fā)育的主要因素是前陸盆地結(jié)構(gòu)。

3.1 克拉通內(nèi)裂陷

四川盆地發(fā)育晚震旦世—早寒武世綿竹—長寧克拉通內(nèi)裂陷（以下簡稱綿竹—長寧裂陷）、萬源—達州克拉通內(nèi)裂陷（以下簡稱萬源—達州裂陷）[23-24]和晚二疊世—早三疊世開江—梁平克拉通內(nèi)裂陷（以下簡稱開江—梁平裂陷）、鄂西—城口克拉通內(nèi)裂陷（以下簡稱鄂西—城口裂陷）。20個大氣田中的13個海相大氣田中有12個分布于綿竹—長寧裂縫和開江—梁平裂陷兩側(cè)（圖3），可見裂陷對海相大氣田的發(fā)育有重要的控制作用。其主要從烴源巖生烴中心、臺緣高能相帶和側(cè)向封堵成藏等3方面控制大氣田的發(fā)育。

圖3 四川盆地克拉通內(nèi)裂陷與海相大氣田分布圖

3.1.1 控制烴源巖生烴中心

克拉通內(nèi)裂陷沉積水體較深，水動力較弱，以泥頁巖沉積為主，厚度相對較大，是優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育區(qū)，是烴源巖生烴中心。綿竹—長寧裂陷沉積充填了巨厚的下寒武統(tǒng)麥地坪組＋筇竹寺組黑色泥頁巖，如裂陷內(nèi)部的高石17井麥地坪組＋筇竹寺組烴源巖厚度超過400 m，川西北地區(qū)的天1井烴源巖厚度超過350 m，川南地區(qū)烴源巖厚度介于300～450 m。裂陷外烴源巖厚度明顯減薄，裂陷西側(cè)的威遠—資陽地區(qū)厚度介于200～300 m，再向西減薄至50～100 m；裂陷東側(cè)的高石梯—磨溪地區(qū)烴源巖厚度介于120～150 m；除裂陷外的其他地區(qū)筇竹寺組烴源巖的厚度介于80～150 m。裂陷內(nèi)下寒武統(tǒng)烴源巖TOC＞2%、生氣強度介于80.0×108～180.0×108m3/km2；裂陷外下寒武統(tǒng)烴源巖TOC平均值為1.0%、生氣強度介于20.0×108～40.0×108m3/km2。研究結(jié)果顯示，高石梯—磨溪地區(qū)震旦系—寒武系大氣田的烴源巖主要為筇竹寺組[25]，可見，綿竹—長寧裂陷控制了震旦系—寒武系生烴中心。萬源—達州裂陷燈三段發(fā)育厚層黑灰色泥巖烴源巖，厚度介于20～60 m，較盆地內(nèi)其他地區(qū)燈三段烴源巖厚[24]。

開江—梁平裂陷發(fā)育上二疊統(tǒng)大隆組泥質(zhì)烴源巖，主要為黑色泥質(zhì)巖，TOC高，平均值為5.86%，烴源巖干酪根主要為腐泥型，少量為混合型；其厚度介于12.5～33.5 m，厚度穩(wěn)定，其分布受裂陷控制[18]；生氣強度介于13.0×108～16.5×108m3/km2，是二疊系烴源巖的有力補充。裂陷外大隆組不發(fā)育，相變?yōu)橐允規(guī)r、生物礁灰?guī)r（白云巖）為主的長興組。大隆組為裂陷兩側(cè)的普光、元壩、龍崗等大氣田提供了部分烴源。

3.1.2 裂陷兩側(cè)形成臺緣高能儲集相帶

裂陷兩側(cè)發(fā)育同沉積斷裂，形成古地貌坡折，在斷裂下盤形成高能相帶，發(fā)育大型臺地邊緣丘灘或礁灘相儲集體，為大氣田的形成提供了儲集空間。如綿竹—長寧裂陷兩側(cè)（周緣）發(fā)育燈二段、燈四段大型臺地邊緣相帶，巖性主要為藻/砂屑云巖、藻凝塊云巖、疊層石云巖、藻紋層云巖等；燈二段臺緣丘灘體厚度介于100～300 m、燈四段臺緣丘灘體厚度介于100～200 m，臺內(nèi)丘灘體厚度一般小于100 m；臺緣丘灘體孔隙度平均值為3.94%、滲透率平均值為0.62 mD，臺內(nèi)丘灘體孔隙度平均值為3.46%、滲透率平均值為0.46 mD?？梢姡_緣丘灘體比臺內(nèi)丘灘體儲層品質(zhì)好。萬源—達州裂陷與綿竹—長寧裂陷類似，在裂陷周緣發(fā)育燈二段臺地邊緣丘灘體，可形成較好的儲集體。

四川盆地北部發(fā)育開江—梁平裂陷和鄂西—城口裂陷，沿裂陷發(fā)育3條長興組—飛仙關(guān)組臺緣礁灘帶，臺緣礁與臺緣灘基本疊合，沿裂陷呈帶狀或斜列狀分布。在裂陷周緣已發(fā)現(xiàn)臺地邊緣生物礁灘分布于五百梯、天東、石寶寨、鐵山坡、普光、元壩、龍崗、羅家寨、渡口河等地區(qū)，臺緣礁主要發(fā)育于長興組的中上部、臺緣灘主要發(fā)育于飛仙關(guān)組下部，礁灘體厚度大，一般超過100 m，如普光5井臺緣礁灘厚約500 m。臺緣礁灘經(jīng)歷白云石化作用和溶蝕作用，形成溶蝕孔隙型白云巖儲層，礁灘儲層縱向疊置，橫向沿裂陷成排成帶分布。長興組生物礁儲層厚度介于20～70 m，孔隙度介于4%～6%；臺緣鮞灘儲層厚度介于20～60 m，孔隙度介于4%～10%。裂陷以外的臺內(nèi)地區(qū)，長興組—飛仙關(guān)組都不發(fā)育規(guī)模性儲集體。

3.1.3 側(cè)向封堵，形成地層巖性氣藏

克拉通內(nèi)裂陷區(qū)域沉積水體較深，沉積物以泥頁巖、泥灰?guī)r為主，既是優(yōu)質(zhì)的烴源巖、又是致密層，能對裂陷周緣沉積的臺緣丘灘儲層起到很好的側(cè)向封堵作用，為大面積地層巖性氣藏的形成創(chuàng)造條件。如高石梯—磨溪地區(qū)燈四段氣藏，由于裂陷內(nèi)巨厚的筇竹寺組泥頁巖的側(cè)向封堵作用，形成地層巖性氣藏。從現(xiàn)今構(gòu)造看，古構(gòu)造高部位在威遠—資陽地區(qū)，高石梯—磨溪構(gòu)造處于現(xiàn)今構(gòu)造的低部位，如果無裂陷區(qū)下寒武統(tǒng)厚層泥質(zhì)巖為高石梯—磨溪構(gòu)造燈四段地層圈閉上傾方向提供側(cè)向封堵，燈四段臺緣丘灘無法大面積成藏（圖4）。

圖4 克拉通內(nèi)裂陷控制海相大氣田發(fā)育模式圖

3.2 古隆起

四川盆地在構(gòu)造演化過程中，形成了震旦紀—早寒武世高石梯—磨溪[25]、中寒武世—早志留世樂山—龍女寺[26]、晚二疊世末期—晚三疊世瀘州—開江等3期古隆起。13個海相大氣田中有11個分布于高石梯—磨溪、瀘州—開江古隆起上或周緣（圖5），可見古隆起對海相大氣田的形成與分布有重要的控制作用。其主要從臺內(nèi)高能相帶、巖溶白云巖儲層和長期油氣聚集指向等3方面控制氣藏的形成。

圖5 四川盆地古隆起及海相大氣田分布圖

3.2.1 控制臺內(nèi)高能相帶

古隆起易發(fā)育高能顆粒灘儲集體。古隆起的沉積古地貌相對較高，水體較淺，古隆起周緣發(fā)育坡折帶，水體能量較高，沉積厚層顆粒灘，隨海平面的頻繁升降，顆粒灘互相疊置，大面積分布（圖6-a）。如高石梯—磨溪古隆起龍王廟組大面積顆粒灘，巖性為灰色中層中—細晶、細—粉晶殘余顆粒云巖，沉積如砂屑、礫屑和鮞粒等多種顆粒，形成鮞粒灘、砂屑灘、砂礫屑灘和生屑灘等微相，發(fā)育交錯層理、沖刷面、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造，灘體厚度介于40～70 m，由多個灘體疊置而成。川東地區(qū)黃龍組顆粒灘，其主要發(fā)育于樂山—龍女寺古隆起的斜坡區(qū)，巖性主要為顆粒云巖和溶孔顆粒云巖，沉積顆粒主要為砂礫屑、藻團塊、有孔蟲屑，生物以有孔蟲為主，層理不明顯，灘體厚度介于10～70 m，由西向東增厚。

圖6 古隆起控制顆粒灘及巖溶白云巖儲層形成模式圖

3.2.2 有利于臺內(nèi)巖溶白云巖儲層的形成

古隆起上沉積顆粒灘儲集體之后，隨著海平面下降，顆粒灘暴露出海平面，接受大氣淡水淋濾作用，發(fā)生同沉積期溶蝕作用，形成多期層間巖溶，產(chǎn)生大量溶蝕孔洞（圖6-b）；隨著海平面繼續(xù)下降，在大氣淡水巖溶作用發(fā)生的同時，由于海水與淡水共同作用，發(fā)生蒸發(fā)泵和滲透回流白云石化作用，形成準(zhǔn)同生白云石化作用和進一步的溶蝕作用，形成優(yōu)質(zhì)巖溶白云巖儲層（圖6-c）。如高石梯—磨溪古隆起龍王廟組顆粒灘儲層的儲集空間以粒間溶孔、晶間溶孔、溶洞及裂縫為主，孔縫匹配關(guān)系良好，屬于裂縫—孔洞型儲層?？紫抖绕骄禐?.04%，滲透率平均值為1.39 mD。在古隆起范圍內(nèi)，儲層厚度介于20～70 m，分布面積約7 000 km2，屬規(guī)模性優(yōu)質(zhì)巖溶白云巖儲層。

3.2.3 長期繼承性發(fā)育，是油氣持續(xù)運聚的指向區(qū)

古隆起影響上覆地層的沉積和成巖作用，并在后期構(gòu)造演化過程中，影響古隆起儲層的油氣聚集成藏。高石梯—磨溪古隆起長期繼承性發(fā)育，控制震旦系、寒武系油氣成藏[25]。高石梯—磨溪構(gòu)造燈影組頂面形成具有統(tǒng)一圈閉線向北東東方向傾沒的大型背斜構(gòu)造圈閉，以海拔-5 010 m計算，共圈閉面積為3 500 km2，閉合度為350 m。該構(gòu)造在震旦紀隆起形成以來，古隆起核部燈影組頂面及相鄰層系始終發(fā)育具有統(tǒng)一圈閉線的巨型構(gòu)造圈閉，一直處于構(gòu)造高部位，長期繼承性發(fā)育，始終是油氣聚集的指向區(qū)。

開江古隆起發(fā)育寬緩的石炭系大型構(gòu)造圈閉。中三疊世末開江古隆起上石炭統(tǒng)構(gòu)造圈閉面積為2 000 km2、晚三疊世為2 060 km2、早侏羅世末為2 135 km2。同時，在三疊紀末古隆起形成時期，志留系烴源巖處于生油高峰期，下伏烴源巖中的烴類沿著孔隙、不整合面和裂縫等通道聚集在古隆起核部構(gòu)造圈閉形成古油藏；侏羅紀末，志留系烴源巖處于濕氣—干氣演化階段，不斷向古隆起構(gòu)造圈閉供氣，圈閉內(nèi)早期聚集的原油也已開始裂解形成古氣藏。燕山期—喜馬拉雅期形成川東褶皺沖斷帶，古氣藏被調(diào)整改造，成為川東地區(qū)成排成帶的一系列石炭系氣藏，如臥龍河、大天池石炭系大氣田。

圖7 川西前陸盆地結(jié)構(gòu)與陸相大氣田分布圖

3.3 前陸盆地結(jié)構(gòu)

關(guān)于川西前陸盆地的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及沉積充填特征，已有系統(tǒng)的研究，前陸盆地結(jié)構(gòu)可以劃分為前陸沖斷帶、前陸凹陷帶、前陸斜坡帶和前陸隆起帶[27-28]（圖7）。7個陸相大氣田中3個在凹陷帶、1個在斜坡帶、3個在隆起帶。以隆起帶探明儲量占比最大，為62.4%。前陸盆地結(jié)構(gòu)控制了陸相大氣田的形成與分布，前陸沖斷帶以發(fā)育中小型構(gòu)造氣藏為主，前陸凹陷帶、斜坡帶和隆起帶發(fā)育大型巖性氣藏（圖7）。2005年以來，先后在前陸隆起帶探明了廣安、合川、安岳等3個超千億立方米的巖性大氣田。前陸盆地結(jié)構(gòu)從構(gòu)造背景、源儲組合、圈閉類型和裂縫分布等方面控制大氣田的發(fā)育。

我一直在想：貓的身子那么胖，為什么它抓老鼠的時候不會發(fā)出一點聲音呢？通過仔細觀察，我發(fā)現(xiàn)它的腳下有一層厚厚的肉墊，即使從高處撲向地面的老鼠也能做到悄無聲息，所以老鼠才會猝不及防，最終成為貓的口中食。

3.3.1 提供沉積成藏的構(gòu)造背景

晚三疊世須家河期，四川盆地為揚子臺地西緣被動大陸邊緣基礎(chǔ)上形成的前陸盆地，其下部為中三疊統(tǒng)及以下的碳酸鹽巖沉積。盆地西緣龍門山前構(gòu)造活動強烈，形成前陸沖斷帶。從沖斷帶前緣到前陸斜坡隆起帶的廣大地區(qū)，構(gòu)造平緩（地層傾角小于1°），變形弱，在四川盆地內(nèi)的分布面積為11×104km2，約占現(xiàn)今盆地總面積的61%。整體來說，具有小沖斷、大斜坡的構(gòu)造特征（圖8），為須家河組砂體大面積展布、烴源巖大面積發(fā)育和大面積巖性氣藏成藏提供了構(gòu)造基礎(chǔ)。

圖8 龍門山前陸盆地結(jié)構(gòu)控制須家河組成藏模式圖

3.3.2 控制源儲蓋大面積疊合的成藏格局

須家河組沉積期，盆地構(gòu)造活動以垂向升降為主，頻繁的湖侵與湖退，形成廣覆式烴源巖與大面積砂體的互層結(jié)構(gòu)。須家河組沉積前，湖盆基底經(jīng)歷了剝蝕夷平和填平補齊；沉積期，湖底坡度平緩，坡降較小，沉積受湖平面升降影響較大。湖平面上升期，水體相對較深、分布面積大、陸源碎屑少，大范圍沉積有機質(zhì)豐富的泥質(zhì)巖，為主要烴源巖層；湖平面下降期，水體相對較淺、陸源碎屑多，三角洲水下分流河道砂體向湖盆中央推進，沉積大面積的砂體，為主要儲層段。須家河期，經(jīng)歷了3次大的湖進、湖退過程，沉積3層大面積烴源巖（須一、三、五段）和3層大面積砂體（須二、四、六段）疊置分布。在每一期湖水進退過程中，又發(fā)育多期次一級的湖平面變化，致使須家河組主要泥巖層中夾有砂巖沉積、主要砂巖段中夾有泥巖沉積，形成須家河組大面積烴源巖和儲層疊置分布、源儲一體大面積成藏的格局。如川中地區(qū)須三段成熟烴源巖厚度大于20 m的面積為5×104km2，其上覆須四段孔隙度大于6%的砂體在川中地區(qū)分布面積約5.2×104km2，須五段泥巖厚度普遍大于40 m。這種大面積分布的生儲蓋組合是巖性氣藏大面積成藏的重要基礎(chǔ)。

3.3.3 控制圈閉類型

前陸沖斷帶以發(fā)育構(gòu)造圈閉為主。沖斷帶在長期的演化過程中形成了龍門山逆沖推覆構(gòu)造[11]，發(fā)育多種類型的構(gòu)造圈閉，已落實構(gòu)造圈閉約40個，呈北北東向多排分布，形成了中壩、礦山梁、天井山、大邑、邛崍等多個成排分布的構(gòu)造圈閉。龍門山?jīng)_斷帶強烈的構(gòu)造變形控制了川西地區(qū)斷裂的發(fā)育，在沖斷帶中部和前緣，褶皺核部通天斷層較少，保證了圈閉的完整性。

前陸凹陷帶、斜坡帶、隆起帶以發(fā)育巖性圈閉為主。須家河組巖性圈閉主要有兩種成因：①水下分流河道砂體頻繁改道，平面上疊置分布，周圍被湖相泥巖致密層包圍，形成大面積巖性圈閉；②后期成巖作用使一部分砂體致密化，導(dǎo)致儲層非均質(zhì)性強，形成巖性圈閉。這兩種巖性圈閉在川中地區(qū)廣泛發(fā)育，在橫剖面上呈透鏡狀，在平面上則呈不規(guī)則的條帶狀（圖8）。

川西前陸沖斷帶構(gòu)造應(yīng)力集中，儲層中裂縫發(fā)育。裂縫主要有兩期，早期裂縫被方解石充填、晚期裂縫被方解石和石英充填，以晚期裂縫為主，龍門山斷裂帶南段裂縫比北段更發(fā)育。在致密儲層中裂縫對儲層及產(chǎn)能影響極大，只有當(dāng)裂縫發(fā)育時，儲集性能尤其是滲透率才能得到有效的改善，這些裂縫對形成具商業(yè)價值的氣藏有十分重要的作用。

川中地區(qū)須家河組砂巖裂縫發(fā)育，裂縫主要有水平縫、垂直縫和斜交縫。這些裂縫一般僅斷開須家河組內(nèi)部一、兩個層段，對天然氣的運移、聚集、成藏起到非常重要作用。裂縫發(fā)育區(qū)的井，在鉆井中都有明顯的井漏和氣測顯示，試氣過程中產(chǎn)氣量較高。裂縫不發(fā)育區(qū)的井，單井產(chǎn)氣量低或為干井。裂縫發(fā)育不僅提高了儲集層的滲透性，而且增加了儲集空間。

4 大氣田勘探方向

四川盆地天然氣資源豐富、探明程度較低、勘探潛力巨大。通過對大氣田分布與特征分析，結(jié)合裂陷、古隆起和前陸盆地對大氣田發(fā)育的控制機理，筆者提出四川盆地下一步大氣田勘探方向為5大領(lǐng)域。

4.1 震旦系—寒武系

四川盆地震旦系和寒武系天然氣資源量為5×1012m3，約占全盆地天然氣（常規(guī)氣＋致密氣）資源量的30%。截至2017年底，震旦系和寒武系探明天然氣地質(zhì)儲量為8 500×108m3，三級儲量（預(yù)測＋控制＋探明）超過1.5×1012m3，剩余天然氣資源潛力大，其大氣田勘探有5個有利區(qū)。

4.1.1 綿竹—長寧裂陷兩側(cè)臺緣帶

裂陷兩側(cè)發(fā)育燈二、燈四段的臺緣丘灘體[29]，發(fā)育微生物格架孔，經(jīng)準(zhǔn)同生溶蝕和多期巖溶作用疊加改造，形成裂縫—孔洞、溶洞型優(yōu)質(zhì)白云巖儲層，厚度介于120～210 m；裂陷內(nèi)筇竹寺組＋麥地坪組烴源巖厚度介于200～400 m。裂陷東側(cè)高石梯—磨溪地區(qū)的臺緣丘灘體上已發(fā)現(xiàn)安岳大氣田，高石梯—磨溪地區(qū)以北臺緣帶分布清楚，成藏條件與高石梯—磨溪地區(qū)相似，整體為單斜背景，但臺緣丘灘體之間由潮道分隔成獨立分布的單個丘灘復(fù)合體，潮道沉積為致密層，單個丘灘復(fù)合體可獨立形成巖性氣藏；高石梯—磨溪地區(qū)以南臺緣帶基本清楚，荷深1井鉆井證實本區(qū)成藏條件與高石梯—磨溪地區(qū)相似，發(fā)育多個大型構(gòu)造圈閉，可能形成大型構(gòu)造氣藏群。裂陷西側(cè)臺緣帶在資陽—威遠地區(qū)基本清楚，燈二段臺緣丘灘體為厚層藻/砂屑、疊層石云巖、凝塊石云巖沉積，溶蝕孔洞發(fā)育，儲層厚度介于20～150 m；該地區(qū)緊鄰裂陷生烴中心，成藏條件好，發(fā)育多個低幅度構(gòu)造圈閉和巖性圈閉。

4.1.2 高石梯—磨溪古隆起斜坡部位

高石梯—磨溪古隆起區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定，現(xiàn)今古隆起斜坡部位早期為古隆起核部，一直是油氣運聚的有利指向區(qū)。源儲大面積疊置發(fā)育，龍王廟組發(fā)育大面積臺內(nèi)灘，經(jīng)準(zhǔn)同生白云石化及多期巖溶作用，形成優(yōu)質(zhì)白云巖儲層，孔隙度平均值為4.8%，厚度介于20～70 m，分布面積為8 000 km2；燈影組也發(fā)育大面積臺內(nèi)白云巖儲層；寒武系洗象池組也發(fā)育大面積顆粒灘[14]，已有多口井在洗象池組獲氣。燈三段與筇竹寺組烴源巖發(fā)育，厚度分別介于10～30 m和80～120 m，烴源充足。雖構(gòu)造圈閉不發(fā)育，但由于碳酸鹽巖儲層的非均質(zhì)性，具備大面積巖性氣藏發(fā)育的條件，也是進行立體勘探的有利區(qū)。

4.1.3 綿竹—長寧裂陷內(nèi)部孤立丘灘體

綿竹—長寧裂陷面積約3×104km2，裂陷內(nèi)燈二段巖溶白云巖為主要儲層，由于桐灣運動的影響，巖溶作用使燈二段的頂面高低不平，可發(fā)現(xiàn)孤立的巖溶丘灘體，儲層質(zhì)量好；烴源巖為裂陷內(nèi)巨厚的筇竹寺組泥質(zhì)烴源巖，烴源巖生成的油氣從上面和側(cè)面向巖溶丘灘體聚集，形成巖性氣藏。萬源—達州裂陷內(nèi)也有可能發(fā)育此類孤立巖溶丘灘體。

4.1.4 萬源—達州裂陷周緣燈二段臺緣帶

萬源—達州與綿竹—長寧裂陷具有相類似的構(gòu)造沉積特征，在萬源—達州裂陷周緣發(fā)育燈二段臺地邊緣丘灘體[24]，是較好的儲集體。裂陷內(nèi)部發(fā)育厚層優(yōu)質(zhì)的燈三段泥質(zhì)烴源巖，其下伏陡山沱組也可能發(fā)育厚層黑色頁巖，城口明月野外剖面揭示陡山沱組厚度為230 m的黑色頁巖，TOC介于0.21%～10.88%，平均值為3.39%。裂陷南側(cè)的營山—渠縣地區(qū)、裂陷東側(cè)的大天池—南門場地區(qū)和裂陷西側(cè)儀隴-通江地區(qū)發(fā)育構(gòu)造圈閉和巖性圈閉。

4.1.5 川東高陡構(gòu)造勘探區(qū)

川東地區(qū)發(fā)育眾多成排成帶構(gòu)造圈閉，以高臺組膏鹽巖為滑脫層將地層分為上下兩個構(gòu)造層，上構(gòu)造層變形強烈，形成多排構(gòu)造圈閉帶；下構(gòu)造層相對穩(wěn)定，斷裂不發(fā)育，形成完整的構(gòu)造圈閉。儲層主要有燈二段、燈四段、龍王廟組，其中燈二、燈四段儲層與川中臺內(nèi)的特征相似，龍王廟組在該區(qū)發(fā)育臺地邊緣灘相沉積，儲層質(zhì)量好[30]。筇竹寺組和燈三段發(fā)育烴源巖，陡山沱組和南華系大塘坡組也可能發(fā)育烴源巖[22,31]。烴源巖生成油氣聚集在下構(gòu)造層中的構(gòu)造圈閉中，以燈影組和龍王廟組儲層主要目的層，形成大型構(gòu)造氣藏。

4.2 棲霞組—茅口組

棲霞組—茅口組在四川盆地廣泛發(fā)育，地層厚度介于200～400 m，埋深小于6 000 m的面積約13×104km2，天然氣資源量為1.5×1012m3，已探明天然氣地質(zhì)儲量為960×108m3。早期勘探以蜀南地區(qū)構(gòu)造圈閉中的茅口組巖溶儲層為主。近年來，在川中、川西地區(qū)取得突破，川中地區(qū)南充1井在茅口組孔隙型白云巖儲層中獲得高產(chǎn)氣流；在川西北地區(qū)雙魚石構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)了棲霞組孔隙型白云巖規(guī)模氣藏。其大氣田勘探有2個有利區(qū)。

4.2.1 川西地區(qū)棲霞組—茅口組

川西地區(qū)發(fā)育棲霞組—茅口組臺地邊緣灘，形成厚層孔隙型巖溶白云巖儲層，有效儲層孔隙度平均值為4.3%，一般厚度介于20～40 m，最厚者超過100 m。烴源巖為中下二疊統(tǒng)和筇竹寺組。大型逆沖構(gòu)造背景上的構(gòu)造圈閉成排成帶發(fā)育，已在雙魚石地區(qū)發(fā)現(xiàn)千億立方米規(guī)模的構(gòu)造—巖性氣藏，川西南地區(qū)大興場構(gòu)造也有氣藏發(fā)現(xiàn)。川西地區(qū)棲霞組—茅口組構(gòu)造圈閉多，成排成帶分布，可能形成構(gòu)造—巖性大氣田。

4.2.2 川中地區(qū)棲霞組—茅口組

川中地區(qū)棲霞組臺內(nèi)灘相白云巖儲層發(fā)育，茅口組發(fā)育大面積巖溶和白云巖儲層，多套儲層縱向疊置分布；中下二疊統(tǒng)烴源充足，筇竹寺組烴源可作有效補充，該區(qū)位于高石梯—磨溪古隆起和樂山—龍女寺古隆起疊合發(fā)育區(qū)，構(gòu)造長期穩(wěn)定，有利于油氣聚集成藏；南充1井等多口井在棲霞組、茅口組已獲得工業(yè)產(chǎn)能，展示該領(lǐng)域良好的勘探前景。

4.3 長興組—飛仙關(guān)組臺緣礁灘

四川盆地長興組—飛仙關(guān)組天然氣地質(zhì)資源量約2.8×1012m3。截至2017年底，長興組—飛仙關(guān)組礁灘相相繼發(fā)現(xiàn)了普光、元壩、羅家寨、龍崗等大型氣田，已探明天然氣儲量超過9 000×108m3，其大氣田勘探有2個有利區(qū)。

4.3.1 開江—梁平裂陷兩側(cè)臺緣帶

開江—梁平裂陷兩側(cè)臺緣礁灘分布清楚，成藏條件好，在東西兩側(cè)已發(fā)現(xiàn)普光等6個大氣田。裂陷東側(cè)臺緣礁灘疊合發(fā)育，向西北延伸到鎮(zhèn)巴地區(qū)，儲層厚度大、儲集性好、規(guī)模大，氣源充足，斷裂發(fā)育，溝通下伏烴源巖。鐵山坡以西的坡西地區(qū)構(gòu)造圈閉成排成帶分布，是下一步最有利的突破區(qū)。西側(cè)臺緣帶在川西北地區(qū)新發(fā)現(xiàn)有與元壩地區(qū)相似的雁列式臺緣礁灘，在劍閣地區(qū)新發(fā)現(xiàn)長興組臺緣礁和靠裂陷一側(cè)的飛一段臺緣灘，有望發(fā)現(xiàn)新的大氣田。

4.3.2 鄂西—城口裂陷西側(cè)臺地邊緣礁灘

露頭、鉆井和地震等資料證實鄂西—城口裂陷西側(cè)發(fā)育臺緣礁灘，特別是奉探1井發(fā)現(xiàn)厚度為148 m的長興組臺緣礁白云巖儲層，孔隙度平均值為4.4%。該區(qū)臺緣礁或灘厚度較大，儲層質(zhì)量好，與烴源巖側(cè)向?qū)雍?。該區(qū)斷裂發(fā)育，構(gòu)造圈閉成排成帶分布，但構(gòu)造圈閉保存條件較差，構(gòu)造圈閉之間的向斜區(qū)保存條件較好，可能發(fā)育大型高豐度巖性氣藏。

4.4 須家河組致密砂巖

四川盆地須家河組分布范圍廣，發(fā)育多套廣覆式分布、源儲一體的生儲蓋組合，天然氣地質(zhì)資源量約3.15×1012m3。截至2017年底，已發(fā)現(xiàn)6個以須家河組為主的大氣田，探明儲量超過9 000×108m3，潛力仍很大。特別是前陸斜坡隆起帶，除已發(fā)現(xiàn)的廣安、合川、安岳、八角場等大氣田外，在蓬萊、營山、龍崗等地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲量規(guī)模較大的含氣區(qū)，其大氣田勘探有2個有利區(qū)。

4.4.1 前陸斜坡帶

前陸斜坡帶是大面積巖性氣藏有利勘探區(qū)，成藏條件優(yōu)越。①位于生烴中心周圍，烴源巖面積大，有機質(zhì)豐度高、TOC平均值介于1.32%～2.55%，生烴強度超過20×108m3/km2；②三角洲水下分流河道砂體大面積疊置，與烴源巖形成良好的源儲配置關(guān)系；③位于前陸斜坡帶，有利于構(gòu)造—巖性氣藏的形成；④已發(fā)現(xiàn)蓬萊等大氣藏。該區(qū)是下一步最有可能發(fā)現(xiàn)大氣田的有利區(qū)。

4.4.2 前陸凹陷帶

前陸凹陷帶是致密砂巖氣藏有利勘探區(qū)。①位于烴源巖生烴中心，烴源巖層位多、厚度大、成熟度高，生烴強度介于50×108～120×108m3/km2；②三角洲水下分流河道砂體大面積疊置，與烴源巖互層或一體；③須一—須五段均可成藏富集，且以高壓氣藏為主，單井產(chǎn)量較高；④在梓潼凹陷、秋林地區(qū)已發(fā)現(xiàn)氣藏。

4.5 石炭系

四川盆地石炭系主要分布于川東和川中東部地區(qū)，面積約4×104km2，石炭系天然氣資源量為1.3×1012m3，已發(fā)現(xiàn)兩個大氣田，探明天然氣儲量2 600×108m3，剩余資源量超過1×1012m3，構(gòu)造圈閉鉆探程度高，其大氣田勘探有1個有利區(qū)，即川東高陡構(gòu)造之間的向斜區(qū)。該區(qū)高陡構(gòu)造成排成帶分布，呈現(xiàn)“窄背斜、寬向斜”的特點，目前背斜圈閉大部分被鉆探，大面積的向斜基本未鉆探。該區(qū)構(gòu)造圈閉為晚期構(gòu)造，構(gòu)造圈閉形成之前，巖溶白云巖儲層已大面積發(fā)育，因此向斜區(qū)與高陡構(gòu)造上的儲層特征相似，主要烴源巖龍馬溪組頁巖在川東地區(qū)大面積分布。由此可見，向斜區(qū)具有與背斜帶相似的源儲配置，具備形成巖性大氣田的條件。

5 結(jié)論

1）四川盆地已發(fā)現(xiàn)的20個大氣田分布在不同構(gòu)造區(qū)域，其中以川中低緩構(gòu)造帶最多；縱向上大氣田發(fā)育在7個層系、以長興組—飛仙關(guān)組最多；形成大氣田的4套烴源巖以須家河組烴源巖形成的大氣田最多；大氣田的儲層主要為孔隙型碳酸鹽巖和致密砂巖；以構(gòu)造—巖性大氣田最多。

2）海相大氣田主要受克拉通內(nèi)裂陷和古隆起控制，克拉通內(nèi)裂陷主要從烴源巖生烴中心、臺緣高能相帶和側(cè)向封堵成藏等3方面控制大氣田的發(fā)育，古隆起主要從臺內(nèi)高能相帶、巖溶白云巖儲層和長期油氣聚集等3方面控制大氣田的發(fā)育，前陸盆地結(jié)構(gòu)從構(gòu)造背景、源儲組合、圈閉類型和裂縫分布等4方面控制陸相大氣田的發(fā)育。

3）四川盆地下一步大氣田勘探為5個領(lǐng)域12個有利區(qū)：震旦系—寒武系有利區(qū)為綿竹—長寧裂陷兩側(cè)臺緣帶、高石梯—磨溪古隆起斜坡部位、綿竹—長寧裂陷內(nèi)部孤立丘灘體、萬源—達州裂陷周緣燈二段臺緣帶、川東高陡構(gòu)造區(qū)；棲霞組—茅口組有利區(qū)為川西和川中地區(qū)棲霞組—茅口組；長興組—飛仙關(guān)組有利區(qū)為開江—梁平裂陷兩側(cè)臺緣帶的坡西地區(qū)和川西北地區(qū)、鄂西—城口裂陷西側(cè)臺緣礁灘；須家河組有利區(qū)為前陸斜坡帶和前陸凹陷帶；石炭系有利區(qū)為川東高陡構(gòu)造之間的向斜區(qū)。