梁子銳 劉 晶 熊治富 王 銀 潘 蓓

（中國石化勘探分公司，四川 成都 610000）

0 引言

近年來，對四川盆地寒武系的油氣勘探取得了重大發(fā)現(xiàn)，川中安岳龍王廟組高能灘相大型氣藏天然氣探明儲量已達(dá)4 403×108m3［1］。據(jù)近期的報道，川中古隆起北斜坡JT1井又在下寒武統(tǒng)滄浪鋪組14.5 m厚的塊狀孔隙型氣層中測試獲51.62×104m3／d的高產(chǎn)工業(yè)氣流［2］，表明寒武系縱向上具有豐富的挖潛空間。與此同時，露頭和鉆井均揭示川北地區(qū)寒武系淺灘相發(fā)育且分布廣泛，下寒武統(tǒng)仙女洞組是其中的典型代表層系，是油氣勘探的重要新領(lǐng)域。前期研究者對川北仙女洞組的沉積環(huán)境進(jìn)行了廣泛的研究，主要形成了3種觀點(diǎn)：一是潮坪環(huán)境，二是碳酸鹽巖臺地邊緣灰泥丘、礁灘相，三是碳酸鹽斜坡；并認(rèn)為其物源主要來自碧口地塊、漢南古陸及康滇古陸［3-5］。而對于川北元壩地區(qū)仙女洞組沉積相平面展布、儲層發(fā)育特征及主控因素等方面鮮有深入的研究，對有利區(qū)帶分布和勘探潛力方面更是有待進(jìn)一步探討。為此，筆者基于研究區(qū)及周緣野外露頭、鉆井巖心、錄井和地震資料，對仙女洞組的沉積儲層特征、成烴成藏條件進(jìn)行系統(tǒng)研究，并預(yù)測有利儲層分布區(qū)帶，力爭推動川中地區(qū)以外寒武系油氣勘探的新突破。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

元壩地區(qū)屬上揚(yáng)子地臺的北緣部分，位于川北坳陷與川中低緩構(gòu)造帶的結(jié)合部，縱向上可劃分為上、中、下構(gòu)造變形層，海相構(gòu)造層整體表現(xiàn)為西高東低、主體部位地層產(chǎn)狀平緩、構(gòu)造變形弱的構(gòu)造特征，對油氣保存有破壞性的大斷層不發(fā)育。

早寒武世，元壩地區(qū)自下而上沉積了筇竹寺組、仙女洞組、滄浪鋪組和龍王廟組。仙女洞組巖性總體為一套含豐富古杯類的石灰?guī)r、鮞?；?guī)r，夾鈣質(zhì)細(xì)砂巖及角礫狀灰?guī)r，厚度為70～180 m（圖1）。不同地層小區(qū)仙女洞組的巖性組合和厚度變化較大。仙女洞組橫向上大致與大巴山前—湘鄂西地區(qū)的石牌組、川中地區(qū)滄浪鋪組一段、川東南地區(qū)的明心寺組和川西南地區(qū)遇仙寺組下部相當(dāng)［5-7］，屬于同期異相的關(guān)系。本次研究把盆地內(nèi)相當(dāng)層位統(tǒng)稱為仙女洞組，從全盆角度開展相關(guān)對比分析。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置與地層柱狀圖

早寒武世四川盆地早期拉張形成綿陽—長寧裂陷槽，筇竹寺組沉積了巨厚的泥頁巖，是一套優(yōu)質(zhì)烴源巖［8-13］。在筇竹寺—仙女洞組沉積過程中，整體為海退背景，四川盆地西南、西側(cè)的古陸持續(xù)提供大量物源，在深水區(qū)快速堆積，使綿陽—長寧裂陷槽自南向北關(guān)閉。仙女洞組沉積期已經(jīng)接近填平，從大隆大坳的格局過渡至整體臺地化，僅殘余局部的臺內(nèi)洼地（圖1），對陸源碎屑有一定的隔檔作用，使川北一帶成為適合碳酸鹽巖生長、沉積的清水、開闊臺地環(huán)境。

2 沉積儲層特征

川北地區(qū)仙女洞組在上述構(gòu)造沉積背景下能否形成有效的油氣儲層是評價其勘探潛力的基礎(chǔ)。因此，筆者從川北地區(qū)仙女洞組的沉積相特征、儲層特征及發(fā)育主控因素、有利儲層展布預(yù)測等方面進(jìn)行分析。

2.1 沉積相特征

仙女洞組巖性復(fù)雜，包括石灰?guī)r、白云巖及碎屑巖3大類，表明其沉積相類型豐富多樣。以巖性組合、沉積構(gòu)造等標(biāo)志為主，結(jié)合測井相、地震相標(biāo)志以及沉積韻律，可將仙女洞組沉積相類型劃分為濱岸、混積臺地、開闊臺地、局限臺地和陸棚。立足全盆選取了跨相帶的系列鉆井和露頭開展沉積相對比分析。從近南北向和近東西向的兩條剖面來看，盆地西南部、西部等靠近古陸邊緣地區(qū)的沉積物以濱岸相碎屑巖為主。向東至GS17井等過渡至混積臺地相沉積，以一套含陸源碎屑石英砂的鈣質(zhì)泥巖及泥質(zhì)灰?guī)r為主，GS17井處于早寒武世裂陷槽中心，中下部發(fā)育一套臺洼亞相的泥巖。JT1井、CS1井和TX1井所處地區(qū)位于開闊臺地環(huán)境，淺灘沉積不同程度均有發(fā)育。川中地區(qū)GT2井一帶為局限臺地環(huán)境，以白云巖為主。再往東至竹溪縣雙橋村剖面，再次以開闊臺地相灰?guī)r沉積為主（圖2）。在川北燈影—筇竹寺期的裂陷槽范圍內(nèi)，仙女洞組沉積期局部仍殘留了一些小型的臺內(nèi)洼地，臺洼周邊因局部古地貌高和水動力能量加強(qiáng)，是淺灘沉積的主要發(fā)育帶。

圖2 元壩及鄰區(qū)仙女洞組近東西向沉積相橫剖面圖

2.2 儲層特征及發(fā)育主控因素

川北地區(qū)仙女洞組露頭區(qū)普遍可見鮞?；?guī)r，累計厚度從4～56 m不等，經(jīng)觀察和取樣分析發(fā)現(xiàn)其物性總體致密、低孔隙度、低滲透率，18件樣品中的大部分樣品孔隙度小于2.0%，僅4件樣品的孔隙度大于2.0%，最大孔隙度值為5.2%。鏡下可見巖石膠結(jié)作用強(qiáng)，溶蝕孔洞欠發(fā)育，有少量孔也被石英充填，總體表現(xiàn)出白云石化作用弱、重結(jié)晶和充填作用強(qiáng)的特征，早期孔隙未能有效保持（圖3a、3b、3c）。反觀井下，鄰區(qū)JT1井仙女洞組測井解釋儲層6層，累計厚度達(dá)24.5 m，主要分布于中上部的鮞粒白云巖發(fā)育段，測井計算其孔隙度為2.0%～4.3%。閬中地區(qū)CS1井仙女洞組測井解釋儲層2層，累計厚度為10.9 m，同樣分布于中上部的灰質(zhì)鮞粒白云巖發(fā)育段，測井孔隙度最大值為3.32%，巖心實(shí)測孔隙度為1.70%～4.34%。綜合有效儲層的情況分析，巖性主要為鮞粒白云巖、粉—細(xì)晶白云巖及灰質(zhì)白云巖；儲集空間有粒內(nèi)溶孔、晶間溶孔、粒間溶孔及裂縫等（圖3d、3e、3f）；儲層孔隙度介于2.00%～4.34%，滲透率介于0.003 8～1.510 0 mD，為裂縫—孔隙型儲層。白云石化程度與儲層發(fā)育密切相關(guān)。

圖3 仙女洞組儲層特征圖

綜上所述認(rèn)為，遠(yuǎn)離陸源、高能淺灘暴露及早期白云石化是仙女洞組儲層發(fā)育的控制因素。儲層物性與巖性密切相關(guān)，高能淺灘是儲層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)；沉積期及準(zhǔn)同生期古地貌位置高是儲層孔隙空間保存和改善的關(guān)鍵，一方面暴露溶蝕“增孔”，另一方面白云石化強(qiáng)，增強(qiáng)了儲層抗壓實(shí)壓溶的能力，有利于孔隙保存。

2.3 儲層有利發(fā)育區(qū)

川北地區(qū)閬中—元壩—南江地區(qū)仙女洞組沉積期位于臺內(nèi)殘存的臺洼邊緣，臺洼對西邊古陸的物源有所隔檔，水體清澈，適合碳酸鹽巖生長，是高能鮞粒灘、生物丘發(fā)育區(qū)帶。通過對元壩—九龍—劍閣地區(qū)三維地震資料的解釋（圖4）發(fā)現(xiàn)，元壩地區(qū)仙女洞組內(nèi)部發(fā)育低頻、弱振幅、微幅丘狀等淺灘儲層的典型響應(yīng)特征，揭示該區(qū)是淺灘儲層發(fā)育區(qū)。鄰近的川中—川東北局限臺地白云巖相區(qū)又可進(jìn)一步為灘相顆粒灰?guī)r的白云巖化提供鎂離子等物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于改善儲集物性。

圖4 元壩—九龍—劍閣地區(qū)仙女洞組有利儲層相帶解釋剖面圖

綜合采用上覆地層厚度印模法和自身地層殘余厚度法恢復(fù)劍閣—元壩連片三維區(qū)仙女洞組沉積期的古地貌（圖5），以明確淺灘的有利發(fā)育區(qū)。如圖5所示，在連片三維區(qū)的西部和東部均是近南北向展布的低洼條帶，元壩三維區(qū)中西部則是適合白云石化淺灘發(fā)育的古地貌相對高區(qū)域。在此認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過“相面法”、多屬性融合和波阻抗反演分析，在古地貌相對高的元壩中西部識別出仙女洞組有利儲層分布面積912 km2，儲層厚度為10～35 m。

圖5 劍閣—元壩地區(qū)仙女洞組沉積期古地貌與儲層有利區(qū)疊合圖

3 油氣勘探潛力分析

以元壩地區(qū)仙女洞組有利儲層分布區(qū)為對象，綜合烴源巖條件、油氣保存條件、成藏條件匹配關(guān)系等因素，進(jìn)一步對川北地區(qū)仙女洞組的有利勘探區(qū)帶和資源潛力進(jìn)行評價。

3.1 烴源巖條件

寒武系筇竹寺組黑色碳質(zhì)泥巖是四川盆地寒武系油氣藏的主力烴源巖［14］。川北元壩地區(qū)筇竹寺組烴源巖厚度可達(dá)300～350 m（圖6）。有機(jī)碳含量（TOC）分布特征與暗色泥頁巖分布特征相似，平均TOC介于0.5%～4.0%，有機(jī)質(zhì)成熟度普遍較高，現(xiàn)今鏡質(zhì)體反射率值（Ro）可達(dá)1.5%～4.2%，有機(jī)質(zhì)類型主要為腐泥型（Ⅰ型），生烴強(qiáng)度為（50～400）×108m3／km2。元壩地區(qū)緊靠盆地西北部烴源巖沉積中心和生烴中心，整體位于油氣運(yùn)聚斜坡區(qū)，烴源條件較好，具備形成大中型氣田的基礎(chǔ)。

圖6 川北地區(qū)下寒武統(tǒng)有效烴源巖厚度等值線圖

3.2 保存條件

元壩地區(qū)發(fā)育優(yōu)質(zhì)區(qū)域性蓋層，主要有上三疊統(tǒng)及其以上陸相地層、海相中下三疊統(tǒng)膏鹽巖、志留系泥質(zhì)巖及下寒武統(tǒng)泥質(zhì)巖陸相地層純泥巖厚1 800 m以上，占該段地層厚度的40%以上，最大單層厚度介于25～30 m。海相區(qū)域蓋層自下而上分別為下寒武統(tǒng)泥質(zhì)巖、奧陶系泥質(zhì)巖蓋層及致密碳酸鹽巖、中下志留統(tǒng)泥質(zhì)巖、中下三疊統(tǒng)膏鹽巖蓋層。上覆地層滄浪鋪組發(fā)育累計100余米厚的致密層，巖性為深灰色、灰色粉砂巖、砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及灰質(zhì)泥巖等［15］，是仙女洞組氣藏良好的直接蓋層。另外，該地區(qū)海相構(gòu)造層整體表現(xiàn)為西高東低、主體部位平緩、大斷層不發(fā)育的特征，油氣保存條件較好。

3.3 油氣成藏匹配關(guān)系

根據(jù)鄰區(qū)JT1井及CS1井資料分析認(rèn)為，筇竹寺組生成的油氣可沿高角度斷裂運(yùn)移至仙女洞組、龍王廟組、洗象池群中成藏。元壩地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖二疊紀(jì)末進(jìn)入生油高峰后，至早三疊世期間是早期原油充注期，此時受峨眉地裂影響，元壩地區(qū)高角度斷裂處于活動期，烴源巖生成的大量油氣通過斷裂運(yùn)移至仙女洞組優(yōu)質(zhì)淺灘儲層中，巖性側(cè)向封堵形成早期古油藏；早侏羅世時期，古油藏中的古原油裂解形成古氣藏；喜馬拉雅期至今屬于氣藏調(diào)整期，此時元壩仙女洞組儲集體處于構(gòu)造斜坡部位，有利于油氣的匯聚成藏（圖7）。

圖7 下寒武統(tǒng)烴源巖埋藏史與仙女洞組儲集體成藏史匹配圖

3.4 區(qū)帶及資源潛力

綜上分析，川北元壩地區(qū)受殘余臺洼和局限臺地夾持，發(fā)育仙女洞組白云石化淺灘儲層，縱向上與寒武系龍王廟組、洗象池群等多套高能淺灘儲層形成一定的疊合關(guān)系。綜合烴源巖、保存條件以及成藏條件匹配關(guān)系等因素，評價元壩中西部面積為912 km2的淺灘儲層分布區(qū)為川北地區(qū)的油氣勘探有利區(qū)（圖5），估算其區(qū)帶天然氣資源量為2 832×108m3，是川東北地區(qū)天然氣增儲上產(chǎn)的潛在區(qū)域。

4 結(jié)論

1）早寒武世在整體海退背景下，綿陽—長寧裂陷槽自南向北關(guān)閉，仙女洞組沉積期大部分臺地化，川北地區(qū)殘余了局部的隆洼格局，具有高能淺灘發(fā)育背景。

2）川北地區(qū)仙女洞組淺灘儲層巖性主要為鮞粒白云巖、砂屑白云巖、云質(zhì)砂屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r等，白云石化可進(jìn)一步改善儲集性能。

3）川北元壩地區(qū)仙女洞組沉積期位于受殘余臺洼和局限臺地夾持的高能淺灘帶，遠(yuǎn)離陸源，古地貌高，有利于暴露白云石化淺灘儲層發(fā)育。

4）元壩地區(qū)寒武系烴源條件優(yōu)越，且發(fā)育通源斷裂，保存條件有利，油氣成藏匹配關(guān)系良好，是值得開展風(fēng)險勘探的新領(lǐng)域。一旦突破，有望打造川東北地區(qū)天然氣增儲上產(chǎn)的新陣地。