川中資陽(yáng)地區(qū)須家河組含油氣系統(tǒng)及勘探前景分析*

曹 烈 王 信 黎 青

(中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)

0 引言

研究區(qū)地理位置處于資陽(yáng)丹山、樂(lè)至石湍及安岳縣交界部位，位于川中腹地丘陵地區(qū)，海拔400m～500m，區(qū)塊面積451.612km2(圖1)。構(gòu)造上屬于川中古隆起東北斜坡帶[1]，構(gòu)造平緩，西南部是威遠(yuǎn)隆起，東北部是川中古隆起，西北為龍泉山背斜。研究區(qū)內(nèi)地表出露晚侏羅遂寧組、蓬萊鎮(zhèn)組，以下地層層序正常，從中侏羅統(tǒng)—上三疊統(tǒng)各層系發(fā)育齊全，厚度為3000m左右。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置圖

川中地區(qū)須家河組是四川盆地油氣的有利區(qū)帶，近年來(lái)中國(guó)石油在安岳、合川、潼南等地區(qū)須家河組取得重要勘探進(jìn)展[2]，安岳區(qū)塊自2009年接踵鉆獲威東12井、岳101井、岳105井等氣井，2010年完鉆10口井，累計(jì)測(cè)試獲日產(chǎn)氣122.84×104m3。其中岳101-X12井測(cè)試獲日產(chǎn)天然氣近100×104m3，展現(xiàn)出安岳區(qū)塊巨大的勘探開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)景。

研究區(qū)緊鄰安岳地區(qū)，油氣成藏地質(zhì)條件類似，具有良好的油氣潛力，但目前勘探程度較低。本文結(jié)合盆地模擬技術(shù)定量化研究了資陽(yáng)—安岳上三疊統(tǒng)含油氣系統(tǒng)演化過(guò)程，指出了勘探方向。

1 資陽(yáng)地區(qū)須家河組油氣成藏地質(zhì)條件

1.1 烴源條件

研究區(qū)上三疊統(tǒng)烴源巖類型有暗色泥巖、煤層和碳質(zhì)泥巖。須一段烴源巖的厚度在工區(qū)為6.5m～25m，向南增厚，向東安岳方向減薄至消失。暗色泥巖在須五段烴源巖最發(fā)育，厚度在72m～145 m，工區(qū)北部厚度比南部厚度小，在川7井向南厚度迅速變大；須三段其次，厚度介于38m～77 m，在魯家厚度最大，向四周逐漸減薄。須二段夾煤層和碳質(zhì)泥巖的厚度分別為5m～18 m、20m～30 m，是須二上亞段氣藏的直接供源。總體上看，研究區(qū)須家河組烴源巖分布厚度大，一般在183m～285m，具備較好的生烴基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)及鄰區(qū)120個(gè)烴源巖巖心樣品的有機(jī)碳含量分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)[3]，區(qū)域暗色泥巖有機(jī)碳含量為2.4%～8.26% 間，其中須一段高達(dá)8.26%，須二段烴源巖為6.85%。鏡質(zhì)體反射率為1.0%～1.4%，處于成熟—高熟早期的凝析油氣生成階段。

干酪根鏡檢、碳同位素分析結(jié)果表明，須二段、須三段、須五段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，須一段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主。

1.2 儲(chǔ)層條件

區(qū)內(nèi)須家河組儲(chǔ)集砂體的沉積成因類型主要包括：三角洲平原的分流河道砂體、三角洲前緣的水下分流河道砂體、河口砂壩砂體、淺湖中的淺湖砂壩砂體以及它們之間的組合類型。儲(chǔ)集砂體巖石類型主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖和巖屑石英砂巖[3-8]，碎屑組分含量為：石英(68%～79%)、長(zhǎng)石(7%～23%)和巖屑(7%～22%)。儲(chǔ)層總體呈低孔特低孔、低滲特低滲特征。由老到新孔隙度逐漸變差，滲透率以須四段最好，須二、須六段次之。須二段儲(chǔ)層平均孔隙度7%～9%，須四段儲(chǔ)層平均孔隙度6%～8%，須六段儲(chǔ)層平均孔隙度4%～6% 。滲透率須四段較好，平均0.364mD，其次為須二段,平均0.222mD ，最小為須六段,平均0.106mD。砂巖儲(chǔ)集空間以原生殘余粒間孔和次生孔隙為主，成巖作用主要見(jiàn)有破壞性壓實(shí)和膠結(jié)作用、建設(shè)性溶蝕和破裂作用類型。

此外，研究區(qū)須二段、須四段、須六段巖性基本上為砂巖體，砂巖體又作為油氣的運(yùn)移優(yōu)勢(shì)通道。資陽(yáng)地區(qū)構(gòu)造平緩，不發(fā)育深大斷裂，斷層不是主要的運(yùn)移通道。

1.3 蓋層條件

蓋層是位于儲(chǔ)層頂部或側(cè)向上，能夠阻止進(jìn)入儲(chǔ)層中的油氣滲漏和擴(kuò)散的層狀巖層，良好的蓋層是油氣保存的必要條件。區(qū)域蓋層非常發(fā)育，包括須三段、須五段、自流井組等。須三段、須五段泥頁(yè)巖既是烴原巖、又可作為區(qū)域上的蓋層，同上覆侏羅系泥巖蓋層一起，對(duì)須二、須四、須六段砂巖儲(chǔ)層中的油氣起頂層封蓋作用。側(cè)向封蓋則以沉積微相相變?yōu)橹鳌?/p>

1.4 含油氣系統(tǒng)劃分

含油氣系統(tǒng)[9]劃分初步原則：①氣源，同一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具有基本相同的氣源；②儲(chǔ)層，特別是相對(duì)好的儲(chǔ)層是否發(fā)育；③對(duì)于非跨越組合(同層、上生下儲(chǔ)或下生上儲(chǔ)成藏組合型)，空間上具備基本的生儲(chǔ)蓋組合地區(qū)，如果僅具備儲(chǔ)蓋組合，則應(yīng)分布在主要烴源區(qū)附近；④對(duì)于跨越組合，則進(jìn)一步考慮大型斷裂(或“烴源斷裂”)是否存在，有“烴源斷裂”存在的地區(qū)是可能的含油氣系統(tǒng)分布區(qū)。

據(jù)此地區(qū)劃分了三個(gè)含油氣系統(tǒng)：須一段—須二段—須三段、須三段—須四段—須五段、須五段—須六段—自流井組。

2 須家河組含油氣系統(tǒng)特征

2.1 構(gòu)造演化特征

川7井等四口典型井模擬顯示在中侏羅世末期和早白堊世末期為二次快速沉降期，第三紀(jì)末，受喜山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)生較大規(guī)模的構(gòu)造抬升運(yùn)動(dòng)，依次剝蝕整個(gè)白堊系、蓬萊鎮(zhèn)組地層，部分剝蝕遂寧組地層。平面上，資陽(yáng)-安岳地區(qū)須家河組含(油)氣系統(tǒng)構(gòu)造形態(tài)經(jīng)歷了兩期演化。

(1)印支晚幕(須家河組沉積末)至燕山早幕(J1末)

須二段：印支晚幕末出現(xiàn)4個(gè)古構(gòu)造(圖2)，在勘嘉—同心—長(zhǎng)生一帶、石湍—和興一帶、黃角—城北—通2井一帶、建華—鎮(zhèn)子一帶出現(xiàn)構(gòu)造圈閉。燕山早幕末，建華—威東2井一帶構(gòu)造埋深變大、幅度變小。

圖2 印支晚幕(須家河組沉積末)須二段構(gòu)造圖

須四段：印支晚幕也出現(xiàn)4個(gè)古構(gòu)造，在塘池—農(nóng)家一帶、和興一帶、城北一帶、建華—威東2井一帶出現(xiàn)構(gòu)造圈閉，構(gòu)造位置基本上與須二段構(gòu)造相近。燕山早幕，石湍—和興一帶構(gòu)造埋深變大、幅度變小。

須六段構(gòu)造面貌明顯為西高東低：建華—威東2井一帶為凹陷深部，城北一帶出現(xiàn)構(gòu)造圈閉。

(3)燕山中幕末期(沙溪廟組沉積末)至今

須二段構(gòu)造面貌燕山中幕末期發(fā)生較大變動(dòng)，整體表現(xiàn)為西南部高、東部深的斜坡，斜坡幅度約700m。西南角的長(zhǎng)生向東北方向經(jīng)東峰場(chǎng)—石湍，再往東至黃角一帶出現(xiàn)一鼻狀構(gòu)造(圖3)。

圖3 燕山中幕末須二段構(gòu)造圖

須四段構(gòu)造面貌也發(fā)生較大變動(dòng)，與須二段構(gòu)造形態(tài)類似，斜坡幅度約550m。石湍一帶出現(xiàn)低幅構(gòu)造。

須六段構(gòu)造面貌依然為西高東低，表現(xiàn)為一斜坡，斜坡幅度約700m，勘嘉—同心—長(zhǎng)生一帶為最高部，城北一帶的構(gòu)造圈閉消失，變?yōu)榘枷萆畈俊?/p>

可見(jiàn)，研究區(qū)須家河組構(gòu)造形態(tài)變遷分兩個(gè)階段，第一個(gè)階段為須家河組沉積末持續(xù)到燕山早幕末，表現(xiàn)為隆坳相間的構(gòu)造形態(tài)；第二個(gè)階段為燕山中幕(J2末)至今，表現(xiàn)為整體西南部高、向東北方向傾斜的斜坡，期間出現(xiàn)低幅的構(gòu)造圈閉。資陽(yáng)地區(qū)基本處于斜坡的高部位，安岳地區(qū)處于構(gòu)造低部位，但有低幅的古構(gòu)造圈閉出現(xiàn)。

2.2 成熟度演化特征

主力烴源巖為須一段、須二段、須三段及須五段烴源巖，整體表現(xiàn)為蓬萊鎮(zhèn)期末進(jìn)入生油窗，Ro約為0.6%～0.7%；K1沉積末進(jìn)入生油高峰期，Ro約為0.8%～0.9%；K2沉積末進(jìn)入高成熟階段，Ro約為1%～1.1%。

2.3 生排烴特征

川7井等典型井模擬顯示在晚侏羅世末出現(xiàn)一個(gè)快速生烴期，但此時(shí)累積生烴量小，在早白堊世至第三紀(jì)末達(dá)到生烴高峰期，排烴過(guò)程與生烴趨勢(shì)基本同步。烴源巖層方面，須五段生烴強(qiáng)度最大(表1)，平均達(dá)28.59×108m3/km2，須一段、須三段次之，須二段最少。烴源巖為油氣成藏提供了充實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。須家河組烴源巖的排烴強(qiáng)度趨勢(shì)與生烴強(qiáng)度類似，排烴強(qiáng)度為生烴強(qiáng)度的80%～91%，排烴高峰期與生烴高峰期基本同步。

表1 資陽(yáng)地區(qū)須家河組儲(chǔ)層生排烴統(tǒng)計(jì)表

2.4 儲(chǔ)層演化特征

儲(chǔ)層的演化與盆地的構(gòu)造、沉積演化造成的壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用密切相關(guān)。資陽(yáng)—安岳地區(qū)儲(chǔ)層孔隙度主要受壓實(shí)作用影響。

(1)壓實(shí)作用

須二段儲(chǔ)層到沙溪廟組沉積末期(157Ma)，受到沉積壓實(shí)作用的影響，儲(chǔ)層孔隙度普遍在15%～20%之間。其中，三角洲疊置主河道為20%。早白堊世，儲(chǔ)層壓實(shí)程度加劇，儲(chǔ)層孔隙度普遍減少3%-5%，在12%～15%之間，三角洲疊置主河道為15%。第三紀(jì)末，須二儲(chǔ)層在全區(qū)范圍內(nèi)儲(chǔ)集性能進(jìn)一步降低，儲(chǔ)層孔隙度降至10%～12%左右，三角洲疊置主河道為14%。研究區(qū)西南角的勘嘉—同心—長(zhǎng)生一帶孔隙度一直保持最大。此后喜山期隆升剝蝕，壓實(shí)作用停止至現(xiàn)今。

須四段儲(chǔ)層在遂寧組沉積末(146Ma)，壓實(shí)作用造成儲(chǔ)層孔隙度普遍在14%～20%之間。早白堊世，儲(chǔ)層孔隙度普遍在11%～15%之間。第三紀(jì)末，儲(chǔ)層孔隙度降至11%～13%左右。研究區(qū)西南角的勘嘉—同心—長(zhǎng)生一帶孔隙度一直保持最大。此后喜山期隆升剝蝕，壓實(shí)作用停止。

須六段儲(chǔ)層在蓬萊鎮(zhèn)組沉積末(135Ma)，壓實(shí)作用造成儲(chǔ)層孔隙度普遍在15%～20%之間。早白堊世，儲(chǔ)層孔隙度普遍在13%～17%之間。第三紀(jì)末，儲(chǔ)層孔隙度降至12%～15%左右。研究區(qū)西南角的勘嘉—同心—長(zhǎng)生一帶孔隙度一直保持最大。此后喜山期隆升剝蝕，壓實(shí)作用停止。

(2)成巖作用

根據(jù)曾小英、徐國(guó)盛等[10、11]劃分的資陽(yáng)東峰場(chǎng)須家河組砂巖成巖階段及成巖序列，采用盆模計(jì)算的古地溫結(jié)果及沉積相，計(jì)算了成巖作用[12]造成的孔隙度損失量，計(jì)算結(jié)果表明在晚白堊世末—第三紀(jì)，膠結(jié)作用造成的孔隙度損失量最大，研究區(qū)須家河組儲(chǔ)層在晚白堊世—第三紀(jì)進(jìn)入致密化階段。其中須二段儲(chǔ)層砂巖同時(shí)受到最強(qiáng)的膠結(jié)作用和溶蝕作用，損失量在3.3%～5.7%，三角洲疊置主河道孔隙度損失量最少，為3.3%。須四段儲(chǔ)層砂巖受到較強(qiáng)的膠結(jié)作用和溶蝕作用，損失量在4.5%～6.9%，研究區(qū)西南角的勘嘉—同心—長(zhǎng)生一帶孔隙度損失量最少，為4.5%。須六段儲(chǔ)層砂巖主要受到膠結(jié)作用，損失量在5.5%～7.9%，研究區(qū)西南角的勘嘉—同心—長(zhǎng)生一帶孔隙度損失量最少，為5.5%?？傮w上，須六段、須四段儲(chǔ)層成巖作用強(qiáng)于須二段。

2.5 蓋層演化特征

蓋層是油氣成藏的一個(gè)關(guān)鍵因素，當(dāng)某地區(qū)烴源豐富、儲(chǔ)層發(fā)育時(shí)，若無(wú)適宜的對(duì)天然氣運(yùn)移和散失有封堵能力的蓋層發(fā)育，則難以形成油氣藏。據(jù)泥巖演化特征研究(周文，1994)[13]，滲透率低于10-2mD，孔隙度一般小于20%～25%，因此本次研究中以20%作為泥頁(yè)巖蓋層的具封堵能力的孔隙上限。

研究表明：須三段泥質(zhì)巖層在沙溪廟組沉積期間、須五段泥質(zhì)巖層在沙溪廟組沉積末、下侏羅統(tǒng)泥質(zhì)巖在蓬萊鎮(zhèn)組沉積末孔隙度低于20%，已具備封蓋能力，促使儲(chǔ)層中的油氣流體橫向運(yùn)移。

2.6 油氣運(yùn)聚成藏特征

從油氣的生成、聚集到破壞散失這一自然的全過(guò)程來(lái)看，運(yùn)移是貫穿全過(guò)程的紐帶。油氣的聚集性運(yùn)移主要發(fā)生在與生油氣高峰相匹配的地質(zhì)歷史過(guò)程中，因此需要結(jié)合本區(qū)生烴、排烴和構(gòu)造形變等事件圖(圖4)來(lái)分析研究油氣運(yùn)移。

在晚侏羅世末期，須一段組源巖已進(jìn)入成油高峰期，至晚白堊世—第三紀(jì)末，須二段、須三段、須五段烴源巖進(jìn)入了生氣高峰期，油氣運(yùn)移稍微滯后。儲(chǔ)層頂部的蓋層在蓬萊鎮(zhèn)組沉積末完全具有較強(qiáng)封蓋能力，從白堊紀(jì)持續(xù)第三紀(jì)末在儲(chǔ)層優(yōu)勢(shì)通道動(dòng)態(tài)運(yùn)移。

須家河組儲(chǔ)層致密化進(jìn)程可知：儲(chǔ)層孔隙度經(jīng)歷了儲(chǔ)層沉積以來(lái)到第三紀(jì)末的壓實(shí)作用，使得孔隙度大幅降低；沙溪廟組沉積期間，地溫升高到65℃，儲(chǔ)層遭受膠結(jié)作用使孔隙度減少2%～12%，晚白堊世末孔隙度進(jìn)入致密化；蓬萊鎮(zhèn)期末，地溫升高到85℃，部分儲(chǔ)層受溶蝕作用改造，孔隙度可增加3%，形成良好的儲(chǔ)集體。在這一時(shí)期，須家河組砂體還保留著較好的孔滲性，成為油氣規(guī)模運(yùn)移的良好輸導(dǎo)層，在沉積微相配置好的位置聚集成巖性氣藏。

圈閉經(jīng)歷了兩個(gè)階段：①晚三疊世末形成構(gòu)造圈閉，由于此時(shí)烴源巖尚未大量生烴，此時(shí)的構(gòu)造圈閉無(wú)油氣可捕獲，因此是空圈閉或者無(wú)效圈閉；②白堊紀(jì)—第三紀(jì)期間，斜坡帶上的良好儲(chǔ)集體聚集油氣形成巖性圈閉。

油氣保存時(shí)間從白堊紀(jì)至今，成藏關(guān)鍵時(shí)期是晚白堊世到第三紀(jì)末，此時(shí)有利沉積微相原生孔隙度高或者溶蝕作用改造而形成良好儲(chǔ)層，有利的勘探目標(biāo)是成藏關(guān)鍵時(shí)期(儲(chǔ)層未致密化)生氣中心附近的巖性圈閉。

圖4 資陽(yáng)-安岳地區(qū)須家河組含油氣系統(tǒng)事件圖

3 資陽(yáng)地區(qū)須家河組含油氣系統(tǒng)勘探方向

從資陽(yáng)須家河組含油氣系統(tǒng)特征來(lái)看，資陽(yáng)地區(qū)須家河組具有烴源基礎(chǔ)好、儲(chǔ)層砂巖發(fā)育、蓋層封蓋性強(qiáng)、生儲(chǔ)蓋匹配好等有利因素，顯示具有良好的勘探前景。但也存在不利因素：研究區(qū)在燕山中期后構(gòu)造演化為斜坡，沒(méi)有明顯的構(gòu)造圈閉，油氣沿斜坡儲(chǔ)層通道持續(xù)向高部位側(cè)向運(yùn)移，不利于油氣聚集，只有在沉積微相造成的非均質(zhì)相變位置形成側(cè)向封蓋、聚集成藏[14，15]?？梢?jiàn)沉積微相是須家河組油氣成藏的主控因素，資陽(yáng)地區(qū)開(kāi)展高分辯率的沉積微相研究有助于油氣藏的預(yù)測(cè)。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)須家河組構(gòu)造形態(tài)變遷分兩個(gè)階段，第一個(gè)階段為須家河組沉積末持續(xù)到燕山早幕末，表現(xiàn)為隆坳相間的構(gòu)造形態(tài)；第二個(gè)階段為燕山中幕(J2末)至今，表現(xiàn)為整體西南部高、向東北方向傾斜的斜坡，期間出現(xiàn)低幅的構(gòu)造圈閉。資陽(yáng)地區(qū)基本處于斜坡的高部位，安岳地區(qū)處于構(gòu)造低部位，但有低幅的古構(gòu)造圈閉出現(xiàn)。

(2)研究區(qū)須一段烴源巖在晚侏羅世末達(dá)到生烴高峰期，須二段、須三段、須五段烴源巖在早白堊世至第三紀(jì)末達(dá)到生烴高峰。烴源巖的排烴過(guò)程與生烴趨勢(shì)基本同步。須家河組烴源巖層為儲(chǔ)層成藏提供了豐富的油氣資源基礎(chǔ)。

(3)研究區(qū)在燕山中幕(J2末)至今，蓋層的強(qiáng)封蓋性能促使油氣沿儲(chǔ)層砂體疏導(dǎo)層持續(xù)向本區(qū)西南角高部位運(yùn)移，在沉積微相造成的非均質(zhì)相變位置形成側(cè)向封蓋、聚集成藏。

(4)資陽(yáng)地區(qū)具有良好的勘探前景，沉積微相是須家河組油氣成藏的主控因素，開(kāi)展高分辯率的沉積微相研究有助于油氣藏的預(yù)測(cè)。

1 郭正吾,鄧康齡,韓永輝,等.四川盆地形成與演化[M].北京:地質(zhì)出版社，1996.

2 黃斌,劉熹,邱令.中國(guó)石油：安岳區(qū)塊須家河組氣藏試采工程竣工投運(yùn)[J].中國(guó)工程建設(shè)通訊,2010，(16)：21.

3 王信,魏艷,曹烈，等.資陽(yáng)地區(qū)須家河組勘探目標(biāo)優(yōu)選[R].中國(guó)石化西南油氣分公司,2011.

4 張響響,鄒才能,朱如凱,等.川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組儲(chǔ)層成巖相[J].石油學(xué)報(bào)，2011,32(2):257-264.

5 張富貴,劉家鐸,孟萬(wàn)斌.川中地區(qū)須家河組儲(chǔ)層成巖作用與孔隙演化研究[J].巖性油氣藏，2010,22(1):30-36.

6 謝武仁,楊威,趙杏媛,等.川中地區(qū)須家河組綠泥石對(duì)儲(chǔ)集層物性的影響[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2010,37(6):674-679.

7 趙文智,王紅軍,徐春春,等.川中地區(qū)須家河組天然氣藏大范圍成藏機(jī)理與富集條件[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā),2010,37(2):146-157.

8 陳輝,田景春,蔣裕強(qiáng),等.川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須二段和須四段儲(chǔ)集砂體成因類型及其發(fā)育的主控因素[J].油氣地質(zhì)與采收率,2008,15(3):12-15.

9 L.B.馬貢,W.G.道，主編,含油氣系統(tǒng)：從烴源巖到圈閉[M].北京：石油工業(yè)出版社,1998.

10 RickC．Tobin著,李會(huì)憲、宋長(zhǎng)青，(譯).沃姆薩特油氣區(qū)致密砂巖氣儲(chǔ)層物性模擬：成巖作用、油氣系統(tǒng)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)的綜合[J]. 石油地質(zhì)科技動(dòng)態(tài)， 2010,(6)：75-108.

11 潘高峰,劉震,趙舒，等.砂巖孔隙度演化定量模擬方法—以鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇地區(qū)延長(zhǎng)組為例[J].石油學(xué)報(bào),2011,32(2):249-256.

12 王婧，徐國(guó)盛，曹竣鋒，等.川中須家河組儲(chǔ)層成巖作用及對(duì)孔隙演化的影響[J]. 天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2011,5(3)：7-10.

13 周文.裂縫性油氣儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)方法[M].四川科學(xué)技術(shù)出版社,1998.

14 徐樟有,宋麗,吳欣松,等.川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組典型氣藏解剖與天然氣成藏主控因素分析[J].巖性油氣藏,2009,21(2):7-11.

15 李熙喆,張滿郎,謝武仁.鄂爾多斯盆地上古生界巖性氣藏形成的主控因素與分布規(guī)律[J].石油學(xué)報(bào),2009,30(2):168-175.