胡東風(fēng)等：碳酸鹽巖烴源巖氣藏的發(fā)現(xiàn)及其油氣地質(zhì)意義 ——以四川盆地涪陵地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組一段氣藏為例
刊出時(shí)間:2020-08-04
作者簡介：胡東風(fēng)，1964 年生，正高級(jí)工程師；現(xiàn)任中國石化勘探分公司總地質(zhì)師，主要從事油氣田勘探綜合研究與技術(shù)管理工作。地址：（610041）四川省成都市高新區(qū)吉泰路688 號(hào)。ORCID: 0000-0001-6409-0680。
E-mail: hudf.ktnf@sinopec.com
胡東風(fēng) 王良軍 張漢榮
段金寶 夏文謙 劉珠江
魏全超 王 昆 潘 磊
中國石化勘探分公司
摘要:四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組一段（以下簡稱茅一段）以往一直都被視為一套碳酸鹽巖烴源巖，未有針對(duì)性地對(duì)其開展儲(chǔ)層評(píng)價(jià)與測試工作。近年來，借鑒非常規(guī)天然氣的勘探思路，借助于兼探井對(duì)川東南涪陵地區(qū)茅一段進(jìn)行測試并獲得了工業(yè)氣流。為了進(jìn)一步弄清該區(qū)茅一段的天然氣勘探潛力，基于野外剖面實(shí)測、鉆井系統(tǒng)取心以及實(shí)驗(yàn)室分析化驗(yàn)等資料，對(duì)其沉積特征、天然氣成藏條件及主控因素等進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：①涪陵地區(qū)茅一段氣藏源儲(chǔ)一體，天然氣主要富集在黑灰色灰泥灰?guī)r和瘤狀灰泥灰?guī)r中；②儲(chǔ)集空間主要為粒緣孔（縫）、成巖收縮孔（縫）、有機(jī)質(zhì)孔和裂縫；③孔隙以納米級(jí)孔為主，主體孔徑為5 ～ 50 nm，介于頁巖儲(chǔ)層與常規(guī)儲(chǔ)層之間，并且非均質(zhì)性強(qiáng)；④氣藏具有源儲(chǔ)共生、巖性控藏、大面積層狀分布的特點(diǎn)，表現(xiàn)為兩段式油氣差異富集——“早期層內(nèi)近源富集”與“晚期層間泄壓調(diào)整”；⑤外緩坡相帶中伴隨陣發(fā)性上升流沉積的黑灰色富有機(jī)質(zhì)細(xì)粒灰泥灰?guī)r的發(fā)育是天然氣成藏的基礎(chǔ)，黏土礦物轉(zhuǎn)化控制了相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育，良好的保存條件是天然氣成藏的關(guān)鍵，裂縫發(fā)育有利于天然氣的富集高產(chǎn)。結(jié)論認(rèn)為，該區(qū)茅一段是一種特殊類型的氣藏——碳酸鹽巖烴源巖氣藏，并且具有較大的天然氣勘探潛力，已有多口井獲氣；該類氣藏的發(fā)現(xiàn)，不僅拓展了四川盆地天然氣勘探的領(lǐng)域，而且還可以為中國南方其他地區(qū)的天然氣勘探提供借鑒。
關(guān)鍵詞:四川盆地東南；涪陵地區(qū)；中二疊統(tǒng)茅口組；碳酸鹽巖；烴源巖氣藏；灰泥灰?guī)r儲(chǔ)集層；致密氣藏；源儲(chǔ)一體
0 引言
四川盆地川東南地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組一段（以下簡稱茅一段）以往長期被業(yè)界視為一套碳酸鹽巖烴源巖[1-5]，雖然大量鉆井都曾在茅一段鉆遇過良好的天然氣顯示，但多被認(rèn)為是烴源巖裂縫氣顯示，未有針對(duì)性地對(duì)其開展儲(chǔ)層評(píng)價(jià)與測試工作。近年來，借鑒四川盆地頁巖氣勘探的技術(shù)思路[6-22]，中國石化勘探分公司加強(qiáng)了對(duì)川東南地區(qū)茅一段的油氣地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)研究工作。通過野外基干剖面實(shí)測和探井系統(tǒng)取心，借助于非常規(guī)油氣的分析測試手段，研究了茅一段的天然氣成藏基本條件；重點(diǎn)研究了其富含有機(jī)質(zhì)碳酸鹽巖的儲(chǔ)集空間以及天然氣成藏過程；進(jìn)而認(rèn)為該區(qū)茅一段是一種特殊類型的氣藏，并且具有較大的天然氣勘探潛力。借助于上述非常規(guī)天然氣的研究思路，在川東南涪陵地區(qū)兼探井——JS1 井、YH1 井茅一段開展直井酸化測試，分別獲得日產(chǎn)1.68×104 m3 和3.06×104 m3 的工業(yè)氣流，不僅證明了該區(qū)茅一段灰泥灰?guī)r儲(chǔ)層具有良好的含氣性[23]，而且還進(jìn)一步證實(shí)了茅一段碳酸鹽巖烴源巖氣藏具有較大的天然氣勘探潛力。1 沉積特征
二疊系茅口組沉積早期，四川盆地主體處于碳酸鹽巖緩坡沉積環(huán)境[24-27]，茅一段頂?shù)鬃R(shí)別標(biāo)志明顯、沉積厚度穩(wěn)定（85 ～ 130 m）。川東南地區(qū)水體相對(duì)較深，沉積了一套瘤狀灰?guī)r，俗稱眼球狀灰?guī)r[28-33]。通過對(duì)川東南冷水溪、老黃釬等野外露頭茅一段的觀察與實(shí)測（圖1），認(rèn)為茅一段地層整體具有成層性，根據(jù)巖性組合特征將茅一段分為上、下兩個(gè)亞段，分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)完整的沉積旋回。鑒于涪陵地區(qū)鉆井巖性組合與野外地質(zhì)剖面具有可對(duì)比性，因而借助于該區(qū)JY66-1 井的巖心資料，綜合分析后將茅一段細(xì)分為8 個(gè)小層（圖2）。
圖1 研究區(qū)位置及重點(diǎn)資料點(diǎn)分布圖
茅一段巖性主體由黑灰色灰泥灰?guī)r（俗稱眼皮）與灰色灰?guī)r（俗稱眼球）組成[28-29]，前者的X 射線衍射分析結(jié)果表明，碳酸鹽礦物含量介于30% ～ 90%、石英含量介于0 ～ 20%、滑石含量多介于0 ～ 30%（個(gè)別點(diǎn)超過50%）；后者為典型的石灰?guī)r，碳酸鹽礦物含量超過90%。上述兩種巖性根據(jù)其比例的不同，形成了以下4 種巖性組合，其礦物成分的比例也隨著巖性組合的不同而變化：①灰泥灰?guī)r（圖3-a、b），具紋層狀層理，是一種碳酸鹽巖細(xì)粒沉積物，深灰—黑灰色，薄層狀，單層厚度較小，局部頁理發(fā)育，主要發(fā)育在茅一段1、3 小層；②瘤狀灰泥灰?guī)r（小疙瘩）（圖3-c、d），具透鏡狀層理，灰泥灰?guī)r占比大于50%，石灰?guī)r占比小于50%，長軸沿順層方向排列，主要發(fā)育在茅一段5、6 小層；③瘤狀灰?guī)r（大疙瘩）（圖3-e、f），具脈狀層理，石灰?guī)r占比大于50%，灰泥灰?guī)r填隙于瘤狀縫隙之間，占比小于50%，主要發(fā)育在茅一段2、7 小層；④石灰?guī)r（圖3-g、h），具中層塊狀層理，灰—淺灰色厚層—塊狀，橫向分布穩(wěn)定，主要發(fā)育在茅一段4、8 小層。鉆井巖性組合和野外地質(zhì)剖面具有較好的可對(duì)比性。
圖3 涪陵地區(qū)茅一段巖性特征及層理構(gòu)造照片
2 天然氣成藏條件
2.1 烴源巖及其特征
JY66-1 井系統(tǒng)巖心取樣分析結(jié)果表明，85 個(gè)樣品的總有機(jī)質(zhì)含量（TOC）測試值為0.03% ～ 2.41%，平均值為0.62%。進(jìn)一步分析認(rèn)為，黑灰色灰泥灰?guī)r與灰色灰?guī)r兩種基質(zhì)巖性的TOC 差異大（圖4）：前者的TOC 介于0.21% ～ 2.41%， 平均為0.86%，TOC ＞ 0.5% 的占81.4%，為有效碳酸鹽巖烴源巖；后者的TOC 介于0.03% ～ 0.43%， 平均為0.13%，TOC ＜ 0.5%，不具備生烴能力。這說明茅一段的烴源巖主要為黑灰色灰泥灰?guī)r和瘤狀灰泥灰?guī)r，JY66-1井茅一段有效烴源巖的厚度為44.68 m。鉆井統(tǒng)計(jì)和測井解釋結(jié)果表明，涪陵地區(qū)灰泥灰?guī)r及瘤狀灰泥灰?guī)r分布廣泛，厚度介于40 ～ 50 m。
從碳酸鹽巖干酪根碳同位素和鏡檢實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果可知，涪陵地區(qū)茅一段烴源有機(jī)質(zhì)類型主要為腐泥型—偏腐泥混合型，熱演化程度適中，Ro 介于1.71% ～ 2.18%，平均為1.94%。2.2 儲(chǔ)集層及其特征
2.2.1 儲(chǔ)集空間類型
通過分析JY66-1 井、冷水溪、老黃釬剖面氬離子掃描電鏡照片與大視域背散射掃描電鏡照片，發(fā)現(xiàn)茅一段儲(chǔ)集空間主要為粒緣孔（縫）、成巖收縮孔（縫）、有機(jī)質(zhì)孔和裂縫。以下分述之。1）粒緣孔（縫）：是方解石顆粒、石英、有機(jī)質(zhì)、黏土礦物之間的孔（縫），多呈一定弧度，延伸不遠(yuǎn)，傾向和傾角不固定。孔徑分布范圍介于10 ～ 1 100nm，主要分布在20 ～ 400 nm 之間；縫寬大多數(shù)都在50 nm 左右，連通性好。在茅一段下部黏土礦物及碳酸鹽巖礦物含量均較高的層段中比較常見（圖5-a）。
2）成巖收縮孔（縫）：X 射線衍射測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)灰泥灰?guī)r中含有滑石，氬離子拋光高精度掃描電鏡測試揭示其成巖收縮孔（縫）非常發(fā)育，系沉積的海泡石在成巖過程中向滑石轉(zhuǎn)化時(shí)形成的。主要發(fā)育在灰泥灰?guī)r中，滑石晶面孔（縫）縫寬介于10 ～ 200 nm，多在50 nm 左右；滑石界面縫范圍介于160 ～ 960 nm，最大可以達(dá)到1 300 nm ；傾向和傾角不固定，連通性較好，開度變化大。在茅一段下部黏土礦物含量較高的層段中比較常見（圖5-b、c）。3）有機(jī)質(zhì)孔：主要發(fā)育在灰泥灰?guī)r中，與下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖有機(jī)質(zhì)孔類似，孔隙大小通常為納米級(jí)，大小一般介于2 ～ 100 nm，大多呈不規(guī)則形狀，連通性較差。在茅一段有機(jī)質(zhì)含量較高的層段中均有發(fā)育（圖5-d、e）。4）裂縫：包含微裂縫和宏觀裂縫。氬離子拋光掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，微裂縫長度一般介于3 ～ 5 μm（圖5-f）。JY66-1 井茅一段巖心觀察、描述統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，茅一段宏觀裂縫主要發(fā)育低角度裂縫、高角度裂縫、壓溶縫和巖性過渡縫。其中低角度裂縫最為發(fā)育，其在茅一段1—3 小層零星分布，而在4—6 小層則分布較為密集，多被方解石半—全充填。高角度裂縫發(fā)育，被方解石全充填，多發(fā)育于2、4 小層的石灰?guī)r中。2.2.2 儲(chǔ)層物性
茅一段因常常被視為碳酸鹽巖烴源巖，故多年來其儲(chǔ)集性能一直未被研究過。為此，筆者從JY66-1井茅一段巖心上等間距連續(xù)取樣85 個(gè)，對(duì)其進(jìn)行物性分析。分析結(jié)果表明：孔隙度介于0.01% ～ 6.08%，平均為1.42%， 孔隙度大于2.0% 的樣品占比為21.2% ；滲透率介于0.006 ～ 4.752 mD ， 平均為0.041 mD，滲透率介于0.01 ～ 0.10 mD 的樣品占比為76.70%。因此，茅一段儲(chǔ)層為特低孔隙度、特低滲透率裂縫—孔隙型致密儲(chǔ)層。同樣將前述兩種基質(zhì)巖性分開來統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（圖6），黑灰色灰泥灰?guī)r孔隙度介于0.38% ～ 6.08%，平均為1.90%，具有一定的儲(chǔ)集能力；而灰色灰?guī)r孔隙度則介于0.01% ～ 1.09%，平均為0.56%，基本上不具備儲(chǔ)集能力。這說明茅一段儲(chǔ)層巖性主要為黑灰色灰泥灰?guī)r和瘤狀灰泥灰?guī)r，也就是說茅一段生烴層與儲(chǔ)集層為同一套巖性，天然氣成藏受巖性的控制。
2.2.3 孔隙結(jié)構(gòu)
氮?dú)馕健摳綄?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，孔徑介于5 ～ 50nm 的中孔提供了主要的孔體積，孔徑大于50 nm 的大孔提供了次要的孔體積，孔徑小于5 nm 的微—中孔僅提供了部分孔體積；對(duì)茅一段樣品的液氮吸附—壓汞聯(lián)合測定結(jié)果表明，孔隙主要分布由中孔組成，其結(jié)論與氮?dú)馕摳綄?shí)驗(yàn)分析結(jié)果一致（圖7）。
圖7 JY66-1 井茅一段儲(chǔ)層孔徑分布圖2.3 頂、底板發(fā)育情況
1）JY66-1 井巖心描述和野外地質(zhì)剖面觀察結(jié)果表明：茅一段4 小層是一套灰—淺灰色厚層塊狀灰?guī)r，橫向分布穩(wěn)定（圖3-g、h），巖心分析突破壓力介于49.2 ～ 51.1 MPa ；野外地質(zhì)剖面觀察發(fā)現(xiàn)，茅一段8小層（圖2）及茅二段也為一套灰—淺灰色厚層塊狀灰?guī)r。這說明頂板具有良好的封蓋性能。2）JY66-1 井巖心描述結(jié)果表明，中二疊統(tǒng)棲霞組為一套淺灰—灰色含生屑粉—泥晶灰?guī)r，裂縫不發(fā)育，巖心分析突破壓力介于50.6 ～ 51.5 MPa。這說明底板也具有良好的封閉性能。2.4 天然氣成因與來源
2.4.1 天然氣成因分析
通過研究JS1 井、YH1 井茅一段氣體組成的分析資料得出，茅一段天然氣組成以甲烷為主（含量介于91.40% ～ 97.64%），不含H2S，其烷烴氣中C2+重?zé)N含量很少（相對(duì)含量僅0.37% ～ 1.13%），干燥系數(shù)（C1/C1 ～ C5）達(dá)0.99。在 δ13C1 與 lg[C1（/ C2+C3）] 比值的分類圖版上（圖8-a），涪陵及鄰區(qū)包括JS1 井茅一段氣層在內(nèi)的茅口組天然氣樣品點(diǎn)都落在油型裂解氣區(qū)域，ln（C1/C2）和ln（C2/C3）值主要落在烴源巖裂解氣分布線上（圖8-b）。這表明茅口組天然氣在成因上屬于烴源巖裂解氣，源于烴源巖干酪根和可溶瀝青的裂解。
圖8 涪陵及鄰區(qū)茅口組天然氣碳同位素特征圖
2.4.2 氣源分析
涪陵地區(qū)存在著多個(gè)層系的天然氣，JY3HF 井上二疊統(tǒng)長興組氣樣的干燥系數(shù)為0.97，C2+ 重?zé)N含量為2.94%，明顯高于JS1 井的茅一段天然氣；并且其甲烷碳同位素值較輕（δ13C1 介于－31.8‰ ～－32.8‰），而乙烷碳同位素值則較重（δ13C2 介于－32.7‰ ～－33.5‰），明顯有別于茅一段天然氣（圖9-a）。這表明二者沒有成因上的聯(lián)系。
圖9 焦石壩區(qū)塊茅口組及鄰層天然氣甲、乙烷碳同位素值與下志留統(tǒng)龍馬溪組的多數(shù)氣樣相比，JS1 井茅一段天然氣的甲烷和乙烷碳同位素值顯得較輕，并且δ13C2 －δ13C1 差值較大（圖9-b）。這說明茅一段天然氣并非來自志留系，而具有獨(dú)立的氣源，為其自身的烴源巖。從天然氣與氣源巖的碳同位素組成關(guān)系來分析，JS1 等井茅一段天然氣的δ13C1 介于－30.5‰ ～－31.3‰，按天然氣與氣源巖的碳同位素組成關(guān)系，其氣源巖干酪根δ13C 值應(yīng)在－27‰上下。研究區(qū)烴源巖的分析資料表明，各層位海相烴源巖的干酪根碳同位素值有著不同的分布范圍。上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M烴源巖干酪根δ13C 介于－23.0‰～－24.8‰，12 個(gè)樣品的平均值為－23.8‰；茅一段烴源巖目前分析的JY66-1井及二崖、老黃釬剖面的樣品δ13C 介于－26.1‰ ～－30.1‰，平均值為－27.5‰；冷水溪剖面的棲霞組烴源巖介于－26.8‰ ～ －28.8‰，12 個(gè)樣品的平均值為－28.0‰；龍馬溪組7 個(gè)泥巖樣品δ13C 介于－27.8‰～－30.5‰，平均值為－29.1‰。鄰區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖的泥巖干酪根δ13C 介于－29.4‰ ～－31.8‰，12 個(gè)樣品的平均值為－30.1‰。從這些烴源巖碳同位素值的分布情況看，茅一段烴源巖與茅一段天然氣具有上述氣—巖碳同位素組成上的相關(guān)性，結(jié)合天然氣成因類型和氣—?dú)鈱?duì)比結(jié)果，可以判斷茅一段天然氣的氣源來自同層位地層。2.5 天然氣成藏演化
涪陵地區(qū)經(jīng)歷了早期沉積和后期抬升兩大階段，結(jié)合JY66-1 井的埋藏史資料（圖10），將茅一段天然氣成藏分為“早期層內(nèi)近源富集”及“晚期層間泄壓調(diào)整”兩個(gè)階段，以下分述之。
2.5.1 早期層內(nèi)近源富集
1）T1 末—T2（圖11-a）：Ro 介于0.6% ～ 0.9%，黑灰色灰泥灰?guī)r和瘤狀灰泥灰?guī)r中有機(jī)質(zhì)達(dá)到早期生烴的門限值，開始有少量石油生成。
圖11 涪陵地區(qū)焦石壩區(qū)塊茅一段近源性氣藏成藏2） T2 末—J1（圖11-b）：Ro 介于0.9% ～ 1.2%，進(jìn)入生油高峰期的有機(jī)質(zhì)開始大量生烴，隨著埋深和溫度、壓力的增大，黑灰色灰泥灰?guī)r和瘤狀灰泥灰?guī)r中海泡石脫水、析硅向富鎂蒙脫石轉(zhuǎn)化，晶體體積由大變小，形成少量收縮孔（縫）。3）J1 末—J2（ 圖11-c）：Ro 介于1.2% ～ 1.6%，進(jìn)入干酪根裂解階段，有較多的有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育；富鎂蒙脫石進(jìn)一步向滑石轉(zhuǎn)化，成巖收縮孔（縫）發(fā)育。裂解生成的天然氣在滿足有機(jī)質(zhì)自身儲(chǔ)集的前提下，會(huì)有少量的天然氣分子向有機(jī)質(zhì)外的成巖收縮縫進(jìn)行擴(kuò)散，儲(chǔ)集在黏土礦物轉(zhuǎn)化形成的成巖收縮縫中。4） J2 末—K2（圖11-d）：Ro 介于1.6% ～ 2.0%，有機(jī)質(zhì)熱演化進(jìn)入高—過成熟階段，原油及重質(zhì)烴類發(fā)生裂解，產(chǎn)生更多的天然氣。有機(jī)質(zhì)孔隙更發(fā)育，黏土礦物轉(zhuǎn)化也進(jìn)入高峰期，發(fā)育更多的成巖收縮縫，有機(jī)質(zhì)孔數(shù)量總體上較之成巖收縮縫少。此階段生成的天然氣在滿足自身有機(jī)孔儲(chǔ)集之后，其余的天然氣分子會(huì)擴(kuò)散儲(chǔ)集于灰泥灰?guī)r中成巖收縮孔（縫）和粒緣孔（縫）中，形成茅一段源儲(chǔ)共生、巖性控制的碳酸鹽巖近源性氣藏。2.5.2 晚期層間泄壓調(diào)整
K2 末至今：喜馬拉雅期，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度加劇，地層發(fā)生不同程度的抬升剝蝕，并發(fā)育一些斷裂。抬升泄壓過程導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)及黏土礦物的吸附能力降低，部分吸附氣發(fā)生了解析作用，轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x氣，通過斷裂及其伴生的高角度裂縫進(jìn)行調(diào)整，特別是高角度裂縫（包括網(wǎng)狀裂縫）系統(tǒng)，其有效地改善了儲(chǔ)層的物性，形成了有利的儲(chǔ)層甜點(diǎn)。在涪陵地區(qū)的鉆井顯示，在裂縫發(fā)育且保存條件好的鉆井中，油氣顯示更加活躍。3 天然氣成藏主控因素
3.1 外緩坡相帶富有機(jī)質(zhì)灰泥灰?guī)r的發(fā)育是天然氣成藏的基礎(chǔ)
涪陵地區(qū)茅一段沉積時(shí)期處于浪基面以下的外緩坡低能環(huán)境[32]，同時(shí)又有陣發(fā)性的上升流存在[3]，當(dāng)上升流來臨時(shí)帶來供給生物繁殖、生長的氧和營養(yǎng)鹽，促使水體中生物大量繁殖，而生物在繁殖和死亡過程中消耗大量的氧，在浪基面以下的水體較深區(qū)域容易形成缺氧環(huán)境利于有機(jī)質(zhì)的保存，此時(shí)發(fā)育富有機(jī)質(zhì)的灰泥灰?guī)r；當(dāng)上升流消失時(shí)，容易形成富氧層，不利于有機(jī)質(zhì)的保存。地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)也顯示，在茅口組一段所發(fā)育的4 種巖相中，灰泥灰?guī)r及瘤狀灰泥灰?guī)r具有較高的有機(jī)質(zhì)含量，一般介于0.21% ～ 2.41%，平均為0.86% ；另外，其有機(jī)質(zhì)類型為偏腐泥混合型，并且熱演化程度適中，已進(jìn)入干氣階段。這種良好的烴源巖條件為茅一段氣藏的形成提供了有利的物質(zhì)基礎(chǔ)。3.2 灰泥灰?guī)r的黏土礦物轉(zhuǎn)化控制了相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育
茅一段所有取心段中均發(fā)育有一定量的滑石礦物，結(jié)合孔隙度的變化分析發(fā)現(xiàn)，滑石富集程度最高的5.5 m 厚黑灰色灰泥灰?guī)r孔隙度介于1.089% ～ 6.082%， 8 個(gè)樣點(diǎn)的平均值為4.1% ；滑石含量較高的瘤狀灰泥灰?guī)r（小疙瘩）孔隙度為2.34%；瘤狀灰?guī)r（大疙瘩）滑石含量相對(duì)較少，其孔隙度為1.33%，不含滑石的中—厚層狀石灰?guī)r孔隙度僅為0.76%。上述情況說明，滑石化提高了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于當(dāng)海泡石向滑石轉(zhuǎn)化過程中，隨著埋深的增加，溫度升高、壓力增大，海泡石會(huì)以脫水、析硅的方式向滑石轉(zhuǎn)化。在轉(zhuǎn)化過程中，相對(duì)分子質(zhì)量由1 148 變?yōu)?/span>378、分子結(jié)構(gòu)由鏈狀結(jié)構(gòu)變?yōu)閷訝罱Y(jié)構(gòu)。由于這種脫水和礦物相變的存在，在滑石礦物內(nèi)部及邊緣發(fā)育呈“菊花狀”的成巖收縮縫。這種成巖收縮縫作為茅一段的主要儲(chǔ)集空間類型，為增大孔隙度做出了一定的貢獻(xiàn)。因此，灰泥灰?guī)r的黏土礦物轉(zhuǎn)化控制了茅一段中相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育。3.3 良好的保存條件是天然氣富集成藏的關(guān)鍵，裂縫發(fā)育有利于天然氣高產(chǎn)
由于茅一段氣藏存在著晚期泄壓調(diào)整，保存條件就成為天然氣能否富集成藏的關(guān)鍵。通過對(duì)典型井的解剖，明確了有利的構(gòu)造背景與裂縫發(fā)育是茅一段這套新類型儲(chǔ)層獲得天然氣富集高產(chǎn)的關(guān)鍵。通過研究橫切焦石壩區(qū)塊的氣藏剖面后認(rèn)為（圖12），焦石壩區(qū)塊主體構(gòu)造穩(wěn)定，大斷層不發(fā)育，保存條件較好，對(duì)茅一段氣藏的破壞作用小，利于后期氣藏的保存；JY61-2 等井在茅一段鉆進(jìn)過程中見到了較好的油氣顯示，越靠近控制焦石壩寬緩背斜構(gòu)造的邊界斷層——大耳山斷裂和烏江斷裂，茅一段鉆井油氣顯示就越差。
在保存條件好的前提下，裂縫的發(fā)育有利于天然氣的富集高產(chǎn)。DS1、TT1 等井在茅一段測試獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，并通過實(shí)施水平井進(jìn)一步提高了天然氣產(chǎn)能。4 天然氣勘探的意義及方向
川東南涪陵地區(qū)茅一段灰泥灰?guī)r致密氣藏的發(fā)現(xiàn)，為中國南方碳酸鹽巖烴源巖氣藏的勘探提供了借鑒。后者海相碳酸鹽巖地層發(fā)育，相對(duì)有利的深水沉積相帶廣泛分布，發(fā)育多套類似茅一段的富含有機(jī)質(zhì)碳酸鹽巖地層，四川盆地三疊系雷口坡組、二疊系棲霞組、志留系石牛欄組、奧陶系寶塔組等都可以作為碳酸鹽巖烴源巖氣藏的重點(diǎn)準(zhǔn)備領(lǐng)域。川東南地區(qū)棲霞組碳酸鹽巖烴源巖儲(chǔ)層厚度介于20 ～ 30 m，巖性為灰黑色灰泥灰?guī)r、瘤狀灰泥灰?guī)r，鉆井過程中油氣顯示全烴含量最高可達(dá)10%，地球化學(xué)參數(shù)、儲(chǔ)層物性和儲(chǔ)集空間類型與茅一段基本相同。川東南地區(qū)雷口坡組三段碳酸鹽巖烴源巖儲(chǔ)層厚度介于20 ～ 25 m，巖性主要為石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖，油氣顯示較好，同樣具有較大的碳酸鹽巖烴源巖氣藏勘探潛力。在廣大的南方外圍地區(qū)也見到了良好的碳酸鹽巖烴源巖氣藏的苗頭，如湘中地區(qū)的下石炭統(tǒng)，碳酸鹽巖烴源巖層厚度高達(dá)400 m，也是值得關(guān)注的勘探有利區(qū)。在勘探過程中，可以先結(jié)合地層埋深及有機(jī)質(zhì)含量優(yōu)選碳酸鹽巖烴源巖氣藏的有利靶區(qū)，再以兼探的方式進(jìn)行試驗(yàn)，取得突破后再施以水平井提高產(chǎn)能。一旦勘探開發(fā)取得成功，必將展現(xiàn)出類似于頁巖氣的廣闊勘探前景。5 結(jié)論
1）茅口組碳酸鹽巖烴源巖主要巖性為深灰—黑灰色灰泥灰?guī)r，TOC 平均0.86%，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型—偏腐泥混合型， Ro 為1.94%，為差—中等烴源巖，烴源巖厚度在涪陵地區(qū)介于40 ～ 50 m。2）涪陵地區(qū)茅一段儲(chǔ)層也為深灰—黑灰色灰泥灰?guī)r，儲(chǔ)集空間類型為裂縫—孔隙型，為特低孔特低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間主要為粒緣孔（縫）、成巖收縮孔（縫）、有機(jī)質(zhì)孔和裂縫，以納米級(jí)孔為主?？讖街饕橛?/span>5 ～ 50 nm，介于龍馬溪組頁巖和常規(guī)碳酸鹽儲(chǔ)層之間，是一種特殊類型的儲(chǔ)層。3）茅一段氣藏為自生自儲(chǔ)的灰泥灰?guī)r致密氣藏，氣藏具有源儲(chǔ)共生、巖性控藏、大面積層狀分布的特點(diǎn)， 呈現(xiàn)出“早期近源富集”與“晚期泄壓調(diào)整”兩段式的油氣差異富集模式。外緩坡相帶中伴隨陣發(fā)性上升流沉積的黑灰色富有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒灰泥灰?guī)r的發(fā)育是天然氣成藏的基礎(chǔ)，黏土礦物轉(zhuǎn)化控制了相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育，良好的保存條件是天然氣成藏的關(guān)鍵，裂縫發(fā)育有利于天然氣的富集高產(chǎn)。4）涪陵地區(qū)茅一段灰泥灰?guī)r致密氣藏的發(fā)現(xiàn)，不僅拓展了所在地區(qū)天然氣勘探的領(lǐng)域，而且還為中國南方其他碳酸鹽巖烴源巖層系的天然氣勘探提供了借鑒。
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編 輯 居維清
論文原載于《天然氣工業(yè)》2020年第7期
基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)“重點(diǎn)地區(qū)頁巖氣富集規(guī)律與勘探評(píng)價(jià)方法”（編號(hào)：2017ZX05036001）、中國石化重大科技項(xiàng)目“四川盆地海相大型氣田目標(biāo)評(píng)價(jià)與勘探關(guān)鍵技術(shù)（編號(hào)：P16082）”。
胡東風(fēng)，王良軍，張漢榮，等. 碳酸鹽巖烴源巖氣藏的發(fā)現(xiàn)及其油氣地質(zhì)意義——以四川盆地涪陵地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組一段氣藏為例[J]. 天然氣工業(yè), 2020, 40(7): 23-33. HU Dongfeng, WANG Liangjun, ZHANG Hanrong, et al. Discovery of carbonate source rock gas reservoir and its petroleum geological implications: A case study of the gas reservoir in the first Member of #br# Middle Permian Maokou Formation in the Fuling area, Sichuan Basin. Natural Gas Industry, 2020, 40(7): 23-33.
