徐春春（本刊編委會執(zhí)行主任），等：四川盆地川中古隆起震旦系—下古生界天然氣勘探新認識及勘探潛力
刊出時間:2020-07-27
作者簡介： 徐春春，1962 年生，正高級工程師，博士，本刊第八屆編委會執(zhí)行主任；主要從事天然氣地質勘探研究和技術管理工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3 號。ORCID: 0000-0001-8063-8132。
E-mail: xu_cc@petrochina.com.cn
徐春春1 沈 平1 楊躍明1 趙路子1
羅 冰2 文 龍2 陳 康2
冉 崎2 鐘 原2 彭翰霖2
1. 中國石油西南油氣田公司
2. 中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院
摘要:四川盆地川中古隆起安岳氣田被發(fā)現后，在與其具有相似沉積背景的現今古隆起北斜坡震旦系—下古生界尋求天然氣勘探發(fā)現便成為努力的目標。隨著風險探井PT1 井于川中古隆起北斜坡（以下簡稱北斜坡）上震旦統(tǒng)燈影組二段獲得天然氣勘探突破，以及JT1 井在燈四段和下寒武統(tǒng)滄浪鋪組發(fā)現天然氣勘探新苗頭，證實了北斜坡同樣具備形成規(guī)模大氣區(qū)的優(yōu)越條件。為了進一步明確川中古隆起震旦系—下古生界天然氣勘探潛力并指導后續(xù)勘探部署，對北斜坡震旦系—下古生界含油氣地質條件進行了分析。研究結果表明：①北斜坡震旦系燈二段、燈四段兩期臺緣帶在平面上基本分離，并且無論是臺緣寬度還是沉積厚度均優(yōu)于高磨地區(qū)，具備天然的沉積優(yōu)勢；②北斜坡震旦系燈影組儲層儲集條件較高磨地區(qū)更優(yōu)，并且震旦系—寒武系縱向上發(fā)育多套優(yōu)質儲層；③北斜坡震旦系燈影組天然氣成藏要素配置關系較好，巖性圈閉發(fā)育且累計面積較大，JT1 井、PT1 井已分別證實燈四段、燈二段巖性圈閉內含氣，發(fā)育斜坡背景下的大型巖性圈閉氣藏。結論認為，北斜坡震旦系—下古生界含油氣地質條件比高磨地區(qū)更佳，并且具備縱向上多層系立體勘探的優(yōu)勢，展現出巨大的天然氣勘探潛力和廣闊的勘探前景，是該盆地常規(guī)天然氣勘探的重要戰(zhàn)略新區(qū)帶。
關鍵詞:四川盆地；川中古隆起；北斜坡；震旦系—下古生界；天然氣勘探突破；勘探潛力；JT1 井；PT1 井
0 引言
川中古隆起是四川盆地形成最早、規(guī)模最大、延續(xù)時間最長、剝蝕幅度最大、覆蓋面積最廣的巨型隆起，其形成演化在很大程度上控制了盆地震旦系下古生界油氣成藏過程[1-3]。自威遠氣田發(fā)現之后的近40 余年中，川中古隆起震旦系—下古生界油氣勘探一直處于探索階段[4]，直到2011 年GS1 井、MX8井獲得突破之后，高磨地區(qū)勘探整體推進，取得顯著成效。高磨地區(qū)位于現今古隆起高部位，表現為構造圈閉氣藏，其以北地區(qū)（遂寧以北至蒼溪地區(qū)）為一個大的向北傾覆的單斜構造（以下簡稱北斜坡）。在震旦紀—早古生代，高磨地區(qū)與北斜坡地區(qū)具有類似的構造—沉積背景[1-4]，可能發(fā)育晚震旦世裂陷槽邊緣丘灘體及寒武紀古隆起控制下的臺內顆粒灘。因此勘探工作者始終認為雖然震旦系—下古生界在現今北斜坡區(qū)處于構造低部位，但依然存在巖性氣藏發(fā)育的可能性。2018 年以來，中國石油天然氣集團有限公司（以下簡稱中石油）立足北斜坡上震旦統(tǒng)燈影組臺緣帶，同時兼顧多層系立體勘探，3 年整體部署三維地震4 450 km2 以及風險探井、預探井各2 口。近期，風險探井PT1 井于川中古隆起北斜坡燈二段獲得了重大突破（測試獲日產氣量121.89×104 m3），JT1 井在該古隆起北斜坡燈四段、下寒武統(tǒng)滄浪鋪組見到重要勘探新苗頭（燈四段解釋氣層100 m，滄一段解釋氣層14.5 m），進一步證實了川中古隆起震旦系—下古生界除高磨地區(qū)外，其北斜坡地區(qū)也具備形成規(guī)模大氣區(qū)的優(yōu)越條件。鑒于此，筆者圍繞川中古隆起北斜坡震旦系—下古生界，從多角度對其含油氣地質條件進行了綜合研究，進一步評價分析其天然氣勘探潛力，以期為該古隆起后續(xù)勘探方向及部署思路提供參考和借鑒。1 地質背景
20 世紀70 年代初，基于威遠鉆井、地震普查資料以及區(qū)域地震大剖面分析發(fā)現了川中古隆起，其在二疊紀前古地質圖上古隆起形態(tài)清楚，軸線呈北東東向，核部在雅安一帶，自盆地西南向東北方向的南充地區(qū)依次剝蝕至震旦系、寒武系、奧陶系和志留系，以志留系全剝蝕區(qū)統(tǒng)計，古隆起面積達6.25×104 km2（圖1）。古隆起現今表現為軸線呈北東向的鼻狀隆起，發(fā)育樂山、威遠和高石梯—磨溪等構造高帶，向東北龍女寺—廣安地區(qū)傾伏。
圖1 川中古隆起二疊紀沉積前形態(tài)及分布位置圖
震旦紀末期桐灣運動導致上揚子地區(qū)抬升，在此背景下四川盆地燈影組遭受到不同程度的剝蝕，其中資陽及西部地區(qū)剝蝕程度最大，已剝蝕至燈二段，盆地內部大部分區(qū)域燈四段在不同程度上予以保留[5-7]。受志留紀末期加里東運動影響，川中古隆起核部磨溪構造西部寒武系遭受剝蝕，二疊紀沉積前沿古隆起軸線由西向東寒武系剝蝕程度減弱，磨溪主體構造及以東地區(qū)寒武系基本保存完整（圖1）。受龍門山褶皺沖斷帶逆沖推覆及川西前陸盆地快速沉降影響，該古隆起相對隆升幅度進一步擴大，軸線進一步向東南遷移，形成現今的隆起帶。在特殊的沉積、構造背景影響下，四川盆地發(fā)育震旦系、寒武系等多套大面積分布的優(yōu)質儲層[8-13] 以及下寒武統(tǒng)筇竹寺組區(qū)域性的優(yōu)質烴源巖[14-17]，源儲配置條件良好。2 川中古隆起天然氣勘探新認識
2.1 較之于高磨地區(qū), 川中古隆起北斜坡震旦系具備天然的沉積優(yōu)勢
根據取心及薄片資料可知，PT1、ZJ2 井燈二段，JT1 井燈四段發(fā)育臺緣丘灘體沉積，巖性以砂屑云巖、凝塊云巖為主（圖2），顆粒間以亮晶白云石膠結為特征，溶蝕孔洞較為發(fā)育，反映沉積期水體能量較強。進一步對PT1、ZJ2、JT1 井進行井—震標定，結果顯示臺緣丘灘體厚度相對較大，燈二段丘灘體地震相表現為內部斷續(xù)狀、雜亂弱反射的特征，而燈四段丘灘體地震相表現為波峰波谷數較多的亞平行或雜亂反射特征，地震識別特征較為明顯（圖3），其剖面位置如圖4 所示。
圖2 川中古隆起北斜坡燈二段、四段臺緣丘灘典型巖石學及儲集空間特征圖
圖4 高磨地區(qū)—北斜坡燈影組臺緣刻畫及沉積相展布圖
為進一步明確自高磨地區(qū)向北斜坡方向臺緣沉積展布變化規(guī)律，結合二維、三維地震資料對燈二段、燈四段臺緣帶進行刻畫，可看出自高磨地區(qū)向北斜坡方向兩期臺緣帶空間展布特征發(fā)生了顯著變化，高磨地區(qū)燈二段、燈四段臺緣平面上相互疊置，總體呈南北向展布；北斜坡燈四段臺緣帶向東側遷移明顯，與燈二段臺緣帶在平面上基本分離（圖4），兩期臺緣帶呈北北東向展布。進一步對兩期臺緣帶參數進行統(tǒng)計發(fā)現，高磨地區(qū)燈四段、燈二段臺緣帶寬度分別介于10 ～ 15 km、15 ～ 20 km，厚度分別介于260 ～ 300 m、450 ～ 500 m ；北斜坡燈四段、燈二段臺緣帶寬度分別介于20 ～ 70 km、40 ～ 130km，厚度分別介于350 ～ 450 m、650 ～ 1 000 m。不難發(fā)現古隆起北斜坡相對于高磨地區(qū)具有沉積上的天然優(yōu)勢，燈二、燈四段兩期臺緣帶無論是平面展布范圍還是沉積厚度均優(yōu)于高磨地區(qū)，可能在沉積期更加靠近廣海地區(qū)，水體擾動深度及水動力條件更深更強。2.2 較之于高磨地區(qū), 川中古隆起北斜坡燈影組儲集條件更佳且上覆層系發(fā)育多套優(yōu)質儲層
從JT1 井燈四段儲層段成像測井以及PT1 井燈二段取心段資料來看，北斜坡燈影組儲集巖性及儲集空間類型與高磨地區(qū)基本一致，但溶蝕孔洞的發(fā)育程度更好（圖2）。對儲層厚度、孔隙度、面孔率等參數進行統(tǒng)計之后發(fā)現，JT1 井燈四段儲層厚度為167 m，孔隙度為3.6%，平均面洞率為6%，而高磨地區(qū)燈四段儲層平均厚度介于25 ～ 70 m，孔隙度介于3.2% ～ 3.5%，面洞率介于3.1% ～ 3.6% ；PT1 井燈二段儲層厚度為264 m，孔隙度為3.5%，平均面洞率為5.3%，而高磨地區(qū)燈二段儲層平均厚度介于150 ～ 260 m，孔隙度為3.0%，面孔率介于2.9% ～ 3.2%（表1）。由此可見北斜坡燈影組儲集條件整體優(yōu)于高磨地區(qū)。表1 高磨地區(qū)與北斜坡地區(qū)燈影組儲層對比表
除震旦系燈影組以外，在北斜坡震旦系上覆層系中也發(fā)現了多套優(yōu)質儲層，分別位于滄浪鋪組、下寒武統(tǒng)龍王廟組、上寒武統(tǒng)洗象池組之中（表2）。滄浪鋪組儲層類型為沉積期棚內洼地邊緣云化顆粒灘疊加加里東末期順層巖溶所形成的孔隙型儲層，其中JT1 井儲層厚度為14.5 m，中國石油化工集團有限公司（以下簡稱中石化）的CS1 井儲層厚度為17.1 m ；龍王廟組儲層類型為環(huán)川中古隆起周緣顆粒灘疊加加里東末期順層巖溶的孔隙型儲層，其中LT1井儲層厚度為27.1 m，NC1 井儲層厚度為16.6 m ；洗象池組儲層類型為環(huán)川中古隆起坡折帶顆粒灘疊加加里東末期順層巖溶的孔隙型儲層，其中GT2 井儲層厚度為52.4 m，GS16 井儲層厚度為17.8 m。
表2 川中古隆起北斜坡寒武系多層系儲層發(fā)育統(tǒng)計表
2.3 川中古隆起北斜坡具備天然氣規(guī)模成藏條件
2.3.1 緊鄰生烴中心，烴源巖厚度和源儲配置關系十分優(yōu)越
從烴源條件來看，目前經實鉆井已證實在古隆起北斜坡臺緣帶上方覆蓋有下寒武統(tǒng)筇竹寺組一段優(yōu)質烴源巖，厚度介于120 ～ 230 m，而高磨地區(qū)筇一段不發(fā)育。進一步通過井—震結合刻畫出川中地區(qū)筇竹寺組烴源巖平面厚度，整體呈現出西厚東薄的特征（圖5），預測北斜坡燈四段臺緣帶之上覆蓋有100 ～ 300 m 的筇竹寺組烴源巖，而在高磨地區(qū)烴源巖厚度普遍小于150 m。此外，北斜坡燈二段臺緣帶丘灘體被筇竹寺組烴源巖從側向及上方包裹，同時具備“旁生側儲”“上生下儲”的源儲配置條件（圖6-a），而高磨地區(qū)燈二段臺緣帶丘灘體與筇竹寺組烴源巖僅構成“旁生側儲”的配置關系（圖6-b）。因此總體認為北斜坡無論是烴源巖質量、發(fā)育程度，還是源儲配置關系，相對于高磨地區(qū)都更為優(yōu)越。
圖5 川中地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組烴源巖厚度地震預測圖
圖6 川中古隆起北斜坡與軸部源儲配置關系模式圖
2.3.2 區(qū)域上發(fā)育多個大型獨立巖性圈閉
為了明確古隆起北斜坡圈閉分布情況，充分利用現有二維、三維地震資料，對古隆起北斜坡震旦系—寒武系內巖性圈閉進行了刻畫。在震旦系當中，于燈二段臺緣帶刻畫出10 多個大型獨立丘灘體（圖7-a），累計面積為10 144 km2 ；燈四段臺緣帶共刻畫出5 個大型丘灘體及1 個小型丘灘體（圖7-b），累計面積為4 781 km2，其中大型丘灘體分別位于PS1 井區(qū)（面積為1 363 km2）、JT1 井區(qū)（面積為1 032 km2）、 CS1 井區(qū)（ 面積為1 416 km2），劍閣區(qū)塊（面積為441 km2）、LT1 井區(qū)（面積為500km2）。寒武系滄浪鋪組發(fā)育5 個大型灘體，有利區(qū)面積為3 800 km2，其中JT1 井區(qū)面積為750 km2。龍王廟組包括4 個灘相發(fā)育區(qū)，有利區(qū)面積合計為3 400 km2 ；洗象池組包括9 個灘相發(fā)育區(qū)，有利區(qū)面積合計為2 900 km2（表3）。
圖7 北斜坡燈影組臺緣丘灘發(fā)育有利區(qū)預測圖
表3 北斜坡寒武系多層系圈閉發(fā)育統(tǒng)計表
2.3.3 已證實古隆起北斜坡能夠成藏且氣層厚度大、單井儲量豐度高
經成藏過程演化分析認為在成油期北斜坡處于古隆起構造高部位，PT1、JT1 井燈影組儲層內發(fā)育的大量瀝青就是其為古油藏富集區(qū)的直接證據。經統(tǒng)計，PT1 井燈二段氣層厚度為127 m，儲量豐度達10×108 m3/km2，JT1 井燈四段氣層厚度為100 m，儲量豐度為7×108 m3/km2，充分證實了北斜坡現今成藏的客觀事實，并且其氣層厚度及儲量豐度均遠超高磨地區(qū)（表4）。表4 北斜坡與高磨地區(qū)燈影組氣藏參數對比表
同時，根據連井氣藏剖面對比可看出北斜坡燈二段、燈四段氣水界面遠低于高磨地區(qū)（圖8）。在燈二段中，高磨地區(qū)氣水界面為－5 160 m，北斜坡PT1井氣水界面為－5 539 m，ZJ2 井氣顯示底界為－6 450m ；燈四段中，高磨地區(qū)氣水界面為－5 230 m，北斜坡JT1 井氣水界面為－7 226 m，二者相差近2 000 m。因此，雖然北斜坡相對于高磨地區(qū)在構造上處于較低位置，但由于燈二段、燈四段內部多個大型獨立巖性圈閉的存在且上傾方向受到巖性致密帶封隔，依然具有較高的天然氣成藏概率。
3 天然氣勘探潛力分析及展望
目前的研究表明，北斜坡燈影組臺緣帶空間展布特征明顯有別于高磨地區(qū)，燈二段、燈四段兩期臺緣帶特征清晰，平面上相互分離，向北延伸至九龍山地區(qū)，臺緣帶厚度大、橫向展布寬，其中燈二段臺緣帶厚度介于650 ～ 1 000 m，寬度介于40 ～ 130km，刻畫臺緣有利丘灘體面積為10 144 km2 ；燈四段臺緣帶厚度介于350 ～ 450 m，寬度介于20 ～ 70km，刻畫臺緣有利丘灘體面積為4 781 km2。鉆探表明，北斜坡臺緣丘灘體的儲集條件較高磨地區(qū)更為有利，JT1 井燈四段儲層厚度為167 m，PT1 井燈二段儲層厚度為264 m。因此北斜坡是燈影組規(guī)模優(yōu)質儲層發(fā)育的潛在區(qū)域。鉆井揭示了北斜坡下寒武統(tǒng)筇竹寺組烴源巖的發(fā)育范圍及厚度較高磨地區(qū)更大，具備“旁生側儲”“上生下儲”等多類型的源儲配置條件。PT1、JT1 井的鉆測結果證實了北斜坡燈二段、燈四段獨立巖性圈閉的含氣性，展現出巨大的天然氣勘探潛力及前景。同時，鉆探表明在燈影組上覆寒武系地層中發(fā)育多套面積較廣的優(yōu)質灘相儲層，其中滄浪鋪組有利區(qū)面積為3 800 km2，龍王廟組有利區(qū)面積為3 400km2，洗象池組有利區(qū)面積為2 900 km2。因此在縱向上具備震旦系—下古生界立體勘探的優(yōu)勢。基于以上成果及認識，古隆起北斜坡背景下的大型巖性圈閉將成為未來震旦系—下古生界勘探的主要對象，與此同時川中古隆起北斜坡將成為繼高石梯—磨溪地區(qū)之后，四川盆地常規(guī)天然氣勘探的重要戰(zhàn)略新區(qū)帶。4 結論
1）川中古隆起北斜坡震旦系相對高磨地區(qū)具備天然的沉積優(yōu)勢，燈二段、四段兩期臺緣帶在平面上基本分離，并且無論是平面展布范圍還是沉積厚度均優(yōu)于高磨地區(qū)。2）古隆起北斜坡震旦系燈影組儲層特征與高磨地區(qū)基本一致，但儲集體條件更優(yōu)，并且于上覆寒武系中見多套優(yōu)質儲層發(fā)育。3）古隆起北斜坡優(yōu)質烴源巖厚度及源儲配置條件較高磨地區(qū)更佳，燈影組巖性圈閉較為發(fā)育且累計面積較大，鉆探證實北斜坡構造低部位燈四段、二段巖性圈閉內含氣，發(fā)育斜坡背景下的大型巖性圈閉氣藏。4）古隆起北斜坡震旦系—下古生界含油氣地質條件十分優(yōu)越，并且縱向上具備多層系立體勘探的優(yōu)勢，展現出巨大的天然氣勘探潛力及前景。參考文獻請點擊下方“閱讀原文”查看
編 輯 韓曉渝
論文原載于《天然氣工業(yè)》2020年第7期
基金項目： 國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（編號：2016ZX05004-005）、中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“西南油氣田天然氣上產300 億立方米關鍵技術與應用”（ 編號：2016E-0602）。
徐春春，沈平，楊躍明，趙路子，羅冰，文龍，陳康，冉崎，鐘原，彭翰霖. 四川盆地川中古隆起震旦系—下古生界天然氣勘探新認識及勘探潛力[J]. 天然氣工業(yè), 2020, 40(7): 1-9. XU Chunchun, SHEN Ping, YANG Yueming, ZHAO Luzi, LUO Bing, WEN Long, CHEN Kang, RAN Qi, ZHONG Yuan, PENG Hanlin. New understandings and potential of Sinian–Lower Paleozoic natural gas exploration in the central Sichuan paleo-uplift of the Sichuan Basin. NATURAL GAS INDUSTRY, 2020, 40(7): 1-9.
