胡東風，王良軍，黃仁春，盤昌林，張慶峰

（1.中國石化勘探分公司，成都 610041；2.中國石化勘探分公司a.油氣勘探管理部；b.勘探研究院；c.物探研究院，成都 610041）

四川盆地是中國南方最大的含油氣盆地，整體呈菱形，面積約19×104km2，構造上處于中上揚子克拉通內，屬于揚子準地臺的次級構造單元，是由褶皺和斷裂圍限起來的構造盆地（圖1）。四川盆地為多旋回疊合盆地，具多期構造變動和多層次結構，因而其含油氣系統(tǒng)亦具多層次生油、多期成藏和多幕構造調整改造的復雜性[1-2]。通過六十多年的勘探開發(fā)，四川盆地已證實的含油氣層系在震旦系—侏羅系均發(fā)育，其中上震旦統(tǒng)燈影組，寒武系龍王廟組，中石炭統(tǒng)黃龍組，中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組，上二疊統(tǒng)長興組，下三疊統(tǒng)飛仙關組、嘉陵江組，中三疊統(tǒng)雷口坡組，上三疊統(tǒng)須家河組和下侏羅統(tǒng)自流井組都是區(qū)域性的重要產油氣層[1，3-5]。

圖1 四川盆地中國石化礦權區(qū)及主要油氣田分布Fig.1.Distribution of Sinopec exploration areas and major oil and gas fields in the Sichuan basin

截至2020 年底，四川盆地累計提交探明天然氣儲量6.22×1012m3（中國石化2.45×1012m3），其中頁巖氣為2.00×1012m3（中國石化0.94×1012m3）。中國石化在所屬探區(qū)共獲普光氣田、元壩氣田、涪陵氣田、威榮氣田等多個千億方級氣田。

1 勘探歷程

四川盆地油氣勘探階段可細分為：構造油氣藏勘探階段（1953—2000 年）、巖性氣藏勘探階段（2000—2010 年）和常規(guī)與非常規(guī)油氣藏勘探階段[1，6]（2010 年至今）（圖2）。

四川盆地的大規(guī)模油氣勘探始于20 世紀50 年代[1]，至1998 年，相繼發(fā)現了威遠氣田、大池干氣田、羅家寨氣田等大中型氣田，建成了中國第一個產能超過100×108m3的天然氣生產基地[6-7]。

1985 年至今，石油人創(chuàng)新認識、轉變勘探思路，在四川盆地取得了豐碩的勘探成果。尤其是21世紀以來，在震旦系—寒武系、志留系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系等層位中，相繼發(fā)現了35個工業(yè)油氣層，四川盆地及周緣天然氣儲量進入快速增長階段（圖2）。特別是在環(huán)開江—梁平陸棚二疊系—三疊系臺緣礁灘、綿陽—長寧裂陷槽周緣震旦—寒武系丘灘、川西雷口坡組、川南—川中海相頁巖氣等領域不斷取得新發(fā)現，發(fā)現了多個大型氣田群，包括普光氣田、元壩氣田、安岳氣田、廣安氣田、合川氣田、新場氣田等大型常規(guī)氣田和涪陵氣田、長寧氣田等大型頁巖氣田[8-10]。

圖2 四川盆地油氣勘探階段劃分Fig.2.Division of oil and gas exploration stages in the Sichuan basin

1.1 構造油氣藏勘探階段（1953—2000年）

2000 年以前，四川盆地主要以構造油氣藏為勘探對象，主要勘探思路是“沿長軸、占高點、打扭曲”，并取得了一定的勘探成果。其中1953—1960 年為油氣普查勘探階段，陸續(xù)探明東溪氣田、黃瓜山氣田、高木頂氣田等12 個小型氣田，探明天然氣儲量338.28×108m3。1961—1976 年為四川盆地裂縫-構造型油氣藏勘探階段，發(fā)現油氣田32 個，探明天然氣儲量1 149.35×108m3，其中威遠震旦系氣田是當時中國探明天然氣儲量最大的氣田，探明天然氣儲量406.80×108m3。1976 年之后，隨著石炭系氣藏的發(fā)現與勘探，四川盆地相繼探明了相國寺氣田、沙罐坪氣田、大池干井氣田、五百梯氣田等一批石炭系大中型氣田[1]。

1985—2000 年，圍繞川西坳陷致密砂巖氣領域，開展了一系列科技攻關研究，引進了地震、鉆探、測井和測試等先進裝備和技術，油氣勘探取得了豐富的成果。先后發(fā)現了孝泉氣田、新場氣田和合興場氣田，以及豐谷、鴨子河等4個含氣構造。

1.2 巖性氣藏勘探階段（2000—2010年）

中國石化在2000 年正式系統(tǒng)介入四川盆地油氣勘探，重點圍繞二疊系—三疊系環(huán)開江—梁平陸棚兩側臺緣礁灘領域和川西、川中、川北陸相致密砂巖領域展開，取得了普光氣田、元壩氣田等重大油氣勘探發(fā)現[11-17]。期間四川盆地探明天然氣儲量快速增長（圖2），截至2010 年底，累計新增探明天然氣儲量14 534.08×108m3（中國石化6 306.95×108m3）。

1.2.1 二疊系—三疊系海相巖性氣藏勘探

20 世紀90 年代后期，隨著四川盆地主要的正向構造基本已經鉆探，油氣勘探進程放緩，亟需新領域的勘探發(fā)現。中國石化通過加強前期鉆井和野外露頭研究，明確了川東北地區(qū)二疊系和三疊系臺緣礁灘儲集層發(fā)育分布規(guī)律（圖3）及“盆生緣儲”成藏模式（圖4），從而調整前期以構造為主的勘探思路，提出了以長興組—飛仙關組礁、灘孔隙型白云巖儲集層為主的構造-巖性復合圈閉為勘探對象，勘探聚焦至宣漢—達縣地區(qū)[5]。為落實構造-巖性復合圈閉目標，加強普光地區(qū)地震綜合勘探工作，實施了54 條45 次疊加二維高分辨率地震測線，并于2001年7月完成了山區(qū)連片高分辨率地震采集和二維高分辨率地震資料處理。同時，開展了長興組—飛仙關組巖相古地理及礁、灘相的展布規(guī)律分析，建立了沉積相模式，用相控三步法確定了主要儲集層分布；在有利相帶內，以地質模型為指導，利用地震相分析與特殊處理解釋相結合的方法，圈定了儲集層發(fā)育區(qū)，優(yōu)選了鉆探目標，部署實施普光1井，該井于2003 年7 月在飛仙關組試獲42.00×104m3/d 高產工業(yè)氣流，從而發(fā)現了四川盆地首個千億級大氣田——普光氣田。截至2020 年底，普光氣田累計提交探明天然氣儲量4 121.73×108m3，并于2013年建成產能105.00×108m3，截至2020年底，累計生產混合氣950.18×108m3。

圖3 川北地區(qū)長興組—飛仙關組沉積相Fig.3.Sedimentary facies of Changxing－Feixianguan formations in the northern Sichuan basin

圖4 川東北二疊系—三疊系臺緣礁灘“盆生緣儲”成藏模式（剖面位置見圖3）Fig.4.Reservior forming diagram of“basin generation and platform margin accumulation”of Permian-Triassic platform-marginal reefs in northeastern Sichuan basin(profile location is shown in Fig.3)

普光氣田發(fā)現以后，為進一步尋找新的勘探領域，中國石化開展了新一輪以臺緣礁灘儲集層為目標的研究和勘探[5-6]。2003 年在元壩地區(qū)實施二維地震概查測線8條，滿覆蓋長度408.20 km。發(fā)現存在長興組—飛仙關組臺地邊緣礁灘相的反射特征，并初步落實了臺緣礁灘相的展布。2006 年實施了二期二維地震測線25 條，滿覆蓋長度1 294.68 km，進一步落實臺緣礁灘相分布范圍。經過對元壩地區(qū)新二維地震資料的精細處理、解釋，并借鑒普光氣田成功的相控三步法，明確了元壩地區(qū)長興組—飛仙關組臺地邊緣相帶及儲集層分布。2007年部署實施元壩1井，在長興組試獲50.30×104m3/d 工業(yè)氣流，元壩地區(qū)長興組臺緣礁灘氣藏獲重大突破，發(fā)現了中國埋藏最深的生物礁大氣田——元壩氣田[6-8]。2016 年建成混合氣產能40.00×108m3，截至2020 年底，累計生產混合氣197.21×108m3、凈化氣181.04×108m3。

繼開江—梁平陸棚周緣發(fā)現普光和元壩2 個千億方大氣田之后，中國石化加大對川西海相層系勘探力度，發(fā)現雷口坡組淺灘疊合巖溶構造-巖性復合圈閉目標，并部署實施科學探索井——川科1 井，2010 年該井在中三疊統(tǒng)雷口坡組試獲86.80×104m3/d高產工業(yè)氣流，發(fā)現彭州氣田。而后在新場構造帶部署了孝深1 井和新深1 井，其中新深1 井試獲68.00×104m3/d 高產工業(yè)氣流，展現出川西地區(qū)海相巨大的勘探潛力和良好的勘探前景。2012—2014 年，在龍門山前構造帶、石羊鎮(zhèn)構造及鴨子河構造部署的彭州1 井、羊深1 井和鴨深1 井在雷口坡組分別獲得121.05×104m3/d、60.32×104m3/d 和48.50×104m3/d 高產工業(yè)氣流。截至2020年底，彭州氣田在雷口坡組累計提交探明天然氣儲量1 140.11×108m3，目前正在加快該區(qū)產能建設。

1.2.2 陸相致密砂巖氣藏勘探

比特幣的本質和大多數虛擬貨幣一樣，由一堆代碼組成，但同時它也具有許多傳統(tǒng)虛擬貨幣不具備的優(yōu)點[21-23]。

在加強二疊系和三疊系海相勘探的同時，也注重陸相致密砂巖油氣勘探，重點主要集中在川西和川東北地區(qū)。其中川西陸相大規(guī)模勘探始于1997 年，通過擴大勘查規(guī)模和技術裝備更新、實施勘探開發(fā)一體化，在上三疊統(tǒng)須家河組和侏羅系發(fā)現了馬井氣田、洛帶氣田、成都氣田、中江氣田等一系列大中型氣田。截至2020 年底，中國石化在川西和川東北地區(qū)累計提交探明天然氣儲量6 468.00×108m3，建成了成都氣田和新場氣田2個大型氣田，洛帶氣田和中江氣田2個中型氣田。

2008 年以來，通過加強川東北陸相領域的勘探和研究工作，發(fā)現了馬路背須家河組氣藏、元壩須家河組致密砂巖氣藏，基本落實了元壩西部致密砂巖巖性氣藏千億方資源陣地。但該區(qū)致密碎屑巖儲集層埋藏深度較大，儲集層致密，非均質性強，成藏演化復雜，儲集層“甜點”預測及壓裂改造難度大，制約了天然氣勘探開發(fā)，需進一步加強理論與技術攻關，實現儲量有效動用。

1.3 常規(guī)與非常規(guī)油氣藏勘探階段（2010年至今）

在四川盆地常規(guī)油氣勘探取得一系列發(fā)現同時，受到美國頁巖氣快速發(fā)展和成功經驗的影響，2009年，以四川盆地及周緣為重點，展開頁巖氣勘探選區(qū)評價，以頁巖品質為基礎，以保存條件為關鍵，以經濟性為目的，經過大量基礎研究，明確了涪陵焦石壩構造為四川盆地南部奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組頁巖氣的有利勘探目標。于2011 年在涪陵焦石壩地區(qū)部署實施了第一口海相頁巖氣探井——焦頁1HF井，2012 年進行水平井大型水力加砂壓裂施工，11 月測試獲20.30×104m3/d 工業(yè)氣流，宣告了涪陵頁巖氣田的發(fā)現[13]。截至2020 年12 月，累計探明頁巖氣儲量7 926.41×108m3，建產能100.00×108m3，累計產氣340.50×108m3。期間，中國石化在四川盆地二疊系茅口組熱液白云巖、三疊系雷口坡組勘探取得新發(fā)現，中國石油在震旦系—寒武系勘探取得新突破，進一步拓展了四川盆地常規(guī)領域油氣勘探[8，9，18]。

2 勘探啟示

2.1 提出“開江—梁平陸棚”新認識，發(fā)現中國首個海相整裝構造-巖性大氣田——普光氣田

普光地區(qū)大規(guī)模的油氣勘探始于1955 年，至2000 年已實施21 口探井，主要構造帶及構造圈閉都已鉆探，但均未取得實質性突破，主要是受前期以構造勘探為主、占高點部署思路影響，同時受對沉積相認識的制約，認為宣漢—達縣地區(qū)長興組—飛仙關組處于儲集層發(fā)育不利相帶，勘探潛力不大。研究認為該區(qū)局部構造發(fā)育，海相烴源巖條件優(yōu)越，鉆探揭示保存條件良好，未獲得油氣勘探突破的主要原因是未鉆遇優(yōu)質儲集層。而在研究區(qū)周緣的建南、黃龍場、天東、鐵山等地區(qū)長興組發(fā)育生物礁規(guī)模儲集層?；谏鲜龅刭|認識，調整了前期以構造勘探為主的勘探思路，提出“以長興組—飛仙關組礁灘白云巖儲集層構造-巖性復合圈閉為勘探對象”的勘探新思路[2，4]。

研究認為宣漢—達縣地區(qū)為長興組—飛仙關組礁灘儲集層發(fā)育的有利區(qū)（圖3）。針對沉積相研究和精細儲集層預測的需要，開展了復雜山地高分辨率二維地震采集、處理、解釋與目標識別，落實了長興組—飛仙關組圈閉目標，并在距構造高點低1 400 m 地區(qū)部署實施普光1 井。該井鉆揭長興組—飛仙關組礁灘相優(yōu)質白云巖儲集層261.7 m，證實了鉆前認為二疊系—三疊系發(fā)育優(yōu)質儲集層的認識。2003 年8月，對飛仙關組一段—二段5 610.30—5 666.24 m 井段進行測試，獲穩(wěn)產42.37×104m3/d 工業(yè)氣流，從而發(fā)現中國首個海相整裝大氣田——普光氣田（表1）。

表1 普光氣田勘探成果Table 1.Exploration results in Puguang gas field

普光氣田的發(fā)現，得益于找準制約勘探的關鍵問題，并加強基礎地質研究與技術攻關，勘探思路由早期構造圈閉向構造-巖性圈閉目標轉變，創(chuàng)新理論認識，積極探索。

2.2 攻克超深層碳酸鹽巖儲集層、成藏機理，發(fā)現中國首個超深層生物礁大氣田——元壩氣田

隨著普光氣田的發(fā)現，在普光氣田之外的其他地區(qū)開展了有利區(qū)帶及目標評價，尋找新的勘探，把目光聚焦至開江—梁平陸棚西岸的的元壩地區(qū)[5，11-17]。

元壩地區(qū)位于構造低部位，目的層埋深大（埋深超過6 000 m），海相領域成藏條件不清，目標識別難度大，針對這一系列制約勘探的關鍵問題，組織多項科技攻關，通過晚二疊世緩坡型臺地—鑲邊臺地動態(tài)沉積演化過程及區(qū)域沉積格架恢復，建立了“早灘晚礁、多期疊置、成排成帶”的發(fā)育模式（圖5）。通過烴源對比研究，提出吳家坪組—大隆組深水陸棚相烴源巖是川北地區(qū)主力氣源巖新認識，明確元壩臺緣生物礁帶緊鄰生烴中心，建立“三微（微斷層、裂縫、解理縫）輸導、近源富集、持續(xù)保存”的生物礁成藏模式（圖6）[18]。通過大量野外露頭及鉆井巖心樣品，開展儲集層沉積、成巖、孔隙演化與埋藏史關系研究，提出了“早期暴露溶蝕、淺埋白云巖化形成基質孔隙，液態(tài)烴深埋裂解超壓造縫”共同控制優(yōu)質儲集層形成與發(fā)育，建立了“孔縫雙元結構”儲集層模型，這為超深層儲集層綜合評價及地球物理預測奠定了理論基礎。

圖5 元壩地區(qū)長興組臺地邊緣生物礁沉積演化模式Fig.5.Depositional evolution model of platform marginal reef of Changxing formation in Yuanba area

元壩1 井的突破證實了元壩地區(qū)長興組臺地邊緣發(fā)育礁灘相帶，是油氣勘探的有利地區(qū)，據此確定了勘探部署的指導思想：一是落實不同沉積相帶含油氣性；二是落實臺地邊緣礁灘相不同儲集層類型含油氣性；三是評價儲集層的橫向非均質性；四是落實元壩地區(qū)油氣資源規(guī)模。為控制長興組臺緣礁灘相帶的展布，部署實施元壩9 井、元壩12 井、元壩27 井等9 口探井，該輪探井均獲得突破，其中元壩27 井和元壩204 井測試日產氣超100.00×104m3，元壩11 井、元壩101井、元壩102井等測試獲得高產，元壩氣田基本控制。

2.3 形成頁巖氣“二元富集”理論，發(fā)現并高效開發(fā)中國首個頁巖氣田——涪陵頁巖氣田

2009 年，按照“立足盆內、突破周緣、準備外圍”的總體思路[19-21]，以四川盆地及周緣為重點，展開頁巖氣勘探選區(qū)評價研究。首先，通過野外實測剖面的有機質和礦物成因研究，率先發(fā)現深水陸棚相頁巖有機碳含量與硅質礦物含量之間呈正相關耦合規(guī)律，提出深水陸棚相優(yōu)質頁巖發(fā)育是成烴控儲的基礎；其次，通過對頁巖內油、氣、壓力演化史的剖析，認為頁巖頂底板均致密和封閉性好的地層組合利于油、氣早期滯留和長期保存，是頁巖氣富集的前提，后期構造運動對頁巖頂底板、自封閉性及區(qū)域蓋層造成破壞，是導致頁巖氣散失的機制，揭示了頁巖氣“ 早期滯留、晚期改造”的動態(tài)保存機理，在此基礎上建立了中國南方保存持續(xù)型、散失殘存型、散失破壞型3 種保存-逸散模型，良好的保存條件是成藏控產的關鍵。在上述研究基礎上，逐步形成“二元富集”規(guī)律認識，即“深水陸棚優(yōu)質泥頁巖發(fā)育是頁巖氣‘成烴控儲’的基礎；良好的保存條件是頁巖氣‘成藏控產’的關鍵”，為中國南方復雜區(qū)海相頁巖氣選區(qū)評價提供了適合客觀地質情況的理論支撐[22-27]。

圖6 元壩地區(qū)長興組臺地邊緣生物礁氣藏三維輸導模式（引自文獻［18］）Fig.6.3D transporting pattern of gas reservoir in platform marginal reef of Changxing formation in Yuanba area(from Reference[18])

2011 年，對四川盆地川東南區(qū)塊開展深入評價，綜合評價焦石壩為最有利目標。優(yōu)選涪陵焦石壩部署實施了頁巖氣探井——焦頁1 井，并迅速實施側鉆水平井——焦頁1HF 井，該井水平鉆進1 007.9 m。于2012年11月對水平段2 646.09—3 653.99 m分15段進行大型壓裂，獲日產天然氣20.30×104m3，取得了頁巖氣勘探重大突破，標志著涪陵頁巖氣田的發(fā)現。

焦石壩地區(qū)取得頁巖氣勘探戰(zhàn)略突破并進行了商業(yè)開采，發(fā)現中國首個商業(yè)性頁巖氣田，至2017 年底，涪陵頁巖氣田探明含氣面積575.92 km2，探明頁巖氣儲量6 008.14×108m3，已建成頁巖氣年產能100.00×108m3，實現了四川盆地頁巖氣工業(yè)化生產，成為中國頁巖氣勘探開發(fā)歷史性轉折點。

3 結論

（1）四川盆地油氣勘探主要經歷了構造油氣藏勘探階段、巖性氣藏勘探階段、常規(guī)與非常規(guī)油氣藏勘探階段。

（2）四川盆地勘探領域發(fā)生了2 次重大戰(zhàn)略轉移：第1 次從構造油氣藏勘探轉移到巖性氣藏勘探；第2次從巖性氣藏勘探轉移到頁巖氣藏勘探。

（3）四川盆地油氣勘探不斷取得突破，主要得益于理論認識的不斷創(chuàng)新及勘探技術的發(fā)展。即重視基礎、創(chuàng)新思路、發(fā)展關鍵技術是油氣勘探突破的關鍵。新一輪資源評估揭示四川盆地油氣資源豐富，無論是常規(guī)還是非常規(guī)領域，盆內以及盆緣都具有豐富的油氣資源有待探索。