徐春春(本刊编委会执行主任),等:四川盆地川中古隆起震旦系—下古生界天然气勘探新认识及勘探潜力

刊出时间: 2020-07-27

作者简介 徐春春,1962 年生,正高级工程师,博士,本刊第八届编委会执行主任;主要从事天然气地质勘探研究和技术管理工作。地址:(610051)四川省成都市府青路一段3 号。ORCID: 0000-0001-8063-8132。

E-mail: xu_cc@petrochina.com.cn


徐春春1 沈   平1 杨跃明1 赵路子1 

罗   冰2 文   龙2 陈   康2

冉   崎2 钟   原2 彭翰霖2

1. 中国石油西南油气田公司

2. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

摘要:四川盆地川中古隆起安岳气田被发现后,在与其具有相似沉积背景的现今古隆起北斜坡震旦系—下古生界寻求天然气勘探发现便成为努力的目标。随着风险探井PT1 井于川中古隆起北斜坡(以下简称北斜坡)上震旦统灯影组二段获得天然气勘探突破,以及JT1 井在灯四段和下寒武统沧浪铺组发现天然气勘探新苗头,证实了北斜坡同样具备形成规模大气区的优越条件。为了进一步明确川中古隆起震旦系—下古生界天然气勘探潜力并指导后续勘探部署,对北斜坡震旦系—下古生界含油气地质条件进行了分析。研究结果表明:①北斜坡震旦系灯二段、灯四段两期台缘带在平面上基本分离,并且无论是台缘宽度还是沉积厚度均优于高磨地区,具备天然的沉积优势;②北斜坡震旦系灯影组储层储集条件较高磨地区更优,并且震旦系—寒武系纵向上发育多套优质储层;③北斜坡震旦系灯影组天然气成藏要素配置关系较好,岩性圈闭发育且累计面积较大,JT1 井、PT1 井已分别证实灯四段、灯二段岩性圈闭内含气,发育斜坡背景下的大型岩性圈闭气藏。结论认为,北斜坡震旦系—下古生界含油气地质条件比高磨地区更佳,并且具备纵向上多层系立体勘探的优势,展现出巨大的天然气勘探潜力和广阔的勘探前景,是该盆地常规天然气勘探的重要战略新区带。

关键词:四川盆地;川中古隆起;北斜坡;震旦系—下古生界;天然气勘探突破;勘探潜力;JT1 井;PT1 井

0 引言

川中古隆起是四川盆地形成最早、规模最大、延续时间最长、剥蚀幅度最大、覆盖面积最广的巨型隆起,其形成演化在很大程度上控制了盆地震旦系下古生界油气成藏过程[1-3]。自威远气田发现之后的近40 余年中,川中古隆起震旦系—下古生界油气勘探一直处于探索阶段[4],直到2011 GS1 井、MX8井获得突破之后,高磨地区勘探整体推进,取得显著成效。高磨地区位于现今古隆起高部位,表现为构造圈闭气藏,其以北地区(遂宁以北至苍溪地区)为一个大的向北倾覆的单斜构造(以下简称北斜坡)。在震旦纪—早古生代,高磨地区与北斜坡地区具有类似的构造—沉积背景[1-4],可能发育晚震旦世裂陷槽边缘丘滩体及寒武纪古隆起控制下的台内颗粒滩。因此勘探工作者始终认为虽然震旦系—下古生界在现今北斜坡区处于构造低部位,但依然存在岩性气藏发育的可能性。2018 年以来,中国石油天然气集团有限公司(以下简称中石油)立足北斜坡上震旦统灯影组台缘带,同时兼顾多层系立体勘探,年整体部署三维地震4 450 km2 以及风险探井、预探井各口。近期,风险探井PT1 井于川中古隆起北斜坡灯二段获得了重大突破(测试获日产气量121.89×10m3),JT1 井在该古隆起北斜坡灯四段、下寒武统沧浪铺组见到重要勘探新苗头(灯四段解释气层100 m,沧一段解释气层14.5 m),进一步证实了川中古隆起震旦系—下古生界除高磨地区外,其北斜坡地区也具备形成规模大气区的优越条件。鉴于此,笔者围绕川中古隆起北斜坡震旦系—下古生界,从多角度对其含油气地质条件进行了综合研究,进一步评价分析其天然气勘探潜力,以期为该古隆起后续勘探方向及部署思路提供参考和借鉴。

1 地质背景

20 世纪70 年代初,基于威远钻井、地震普查资料以及区域地震大剖面分析发现了川中古隆起,其在二叠纪前古地质图上古隆起形态清楚,轴线呈北东东向,核部在雅安一带,自盆地西南向东北方向的南充地区依次剥蚀至震旦系、寒武系、奥陶系和志留系,以志留系全剥蚀区统计,古隆起面积达6.25×10km2(图1)。古隆起现今表现为轴线呈北东向的鼻状隆起,发育乐山、威远和高石梯—磨溪等构造高带,向东北龙女寺—广安地区倾伏。

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1 川中古隆起二叠纪沉积前形态及分布位置图

震旦纪末期桐湾运动导致上扬子地区抬升,在此背景下四川盆地灯影组遭受到不同程度的剥蚀,其中资阳及西部地区剥蚀程度最大,已剥蚀至灯二段,盆地内部大部分区域灯四段在不同程度上予以保留[5-7]。受志留纪末期加里东运动影响,川中古隆起核部磨溪构造西部寒武系遭受剥蚀,二叠纪沉积前沿古隆起轴线由西向东寒武系剥蚀程度减弱,磨溪主体构造及以东地区寒武系基本保存完整(图1)。受龙门山褶皱冲断带逆冲推覆及川西前陆盆地快速沉降影响,该古隆起相对隆升幅度进一步扩大,轴线进一步向东南迁移,形成现今的隆起带。在特殊的沉积、构造背景影响下,四川盆地发育震旦系、寒武系等多套大面积分布的优质储层[8-13] 以及下寒武统筇竹寺组区域性的优质烃源岩[14-17],源储配置条件良好。

2 川中古隆起天然气勘探新认识

2.1 较之于高磨地区, 川中古隆起北斜坡震旦系具备天然的沉积优势

根据取心及薄片资料可知,PT1ZJ2 井灯二段,JT1 井灯四段发育台缘丘滩体沉积,岩性以砂屑云岩、凝块云岩为主(图2),颗粒间以亮晶白云石胶结为特征,溶蚀孔洞较为发育,反映沉积期水体能量较强。进一步对PT1ZJ2JT1 井进行井—震标定,结果显示台缘丘滩体厚度相对较大,灯二段丘滩体地震相表现为内部断续状、杂乱弱反射的特征,而灯四段丘滩体地震相表现为波峰波谷数较多的亚平行或杂乱反射特征,地震识别特征较为明显(图3),其剖面位置如图所示。

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2 川中古隆起北斜坡灯二段四段台缘丘滩典型岩石学及储集空间特征图

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3 川中古隆起北斜坡灯二段灯四段台缘丘滩体
典型地震相特征图

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4 高磨地区北斜坡灯影组台缘刻画及沉积相展布图

为进一步明确自高磨地区向北斜坡方向台缘沉积展布变化规律,结合二维、三维地震资料对灯二段、灯四段台缘带进行刻画,可看出自高磨地区向北斜坡方向两期台缘带空间展布特征发生了显著变化,高磨地区灯二段、灯四段台缘平面上相互叠置,总体呈南北向展布;北斜坡灯四段台缘带向东侧迁移明显,与灯二段台缘带在平面上基本分离(图4),两期台缘带呈北北东向展布。进一步对两期台缘带参数进行统计发现,高磨地区灯四段、灯二段台缘带宽度分别介于10 ~ 15 km15 ~ 20 km,厚度分别介于260 ~ 300 m450 ~ 500 m ;北斜坡灯四段、灯二段台缘带宽度分别介于20 ~ 70 km40 ~ 130km,厚度分别介于350 ~ 450 m650 ~ 1 000 m。不难发现古隆起北斜坡相对于高磨地区具有沉积上的天然优势,灯二、灯四段两期台缘带无论是平面展布范围还是沉积厚度均优于高磨地区,可能在沉积期更加靠近广海地区,水体扰动深度及水动力条件更深更强。

2.2 较之于高磨地区, 川中古隆起北斜坡灯影组储集条件更佳且上覆层系发育多套优质储层

JT1 井灯四段储层段成像测井以及PT1 井灯二段取心段资料来看,北斜坡灯影组储集岩性及储集空间类型与高磨地区基本一致,但溶蚀孔洞的发育程度更好(图2)。对储层厚度、孔隙度、面孔率等参数进行统计之后发现,JT1 井灯四段储层厚度为167 m,孔隙度为3.6%,平均面洞率为6%,而高磨地区灯四段储层平均厚度介于25 ~ 70 m,孔隙度介于3.2% ~ 3.5%,面洞率介于3.1% ~ 3.6% PT1 井灯二段储层厚度为264 m,孔隙度为3.5%,平均面洞率为5.3%,而高磨地区灯二段储层平均厚度介于150 ~ 260 m,孔隙度为3.0%,面孔率介于2.9% ~ 3.2%(表1)。由此可见北斜坡灯影组储集条件整体优于高磨地区。

1 高磨地区与北斜坡地区灯影组储层对比表

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除震旦系灯影组以外,在北斜坡震旦系上覆层系中也发现了多套优质储层,分别位于沧浪铺组、下寒武统龙王庙组、上寒武统洗象池组之中(表2)。沧浪铺组储层类型为沉积期棚内洼地边缘云化颗粒滩叠加加里东末期顺层岩溶所形成的孔隙型储层,其中JT1 井储层厚度为14.5 m,中国石油化工集团有限公司(以下简称中石化)的CS1 井储层厚度为17.1 m ;龙王庙组储层类型为环川中古隆起周缘颗粒滩叠加加里东末期顺层岩溶的孔隙型储层,其中LT1井储层厚度为27.1 mNC1 井储层厚度为16.6 m ;洗象池组储层类型为环川中古隆起坡折带颗粒滩叠加加里东末期顺层岩溶的孔隙型储层,其中GT2 井储层厚度为52.4 mGS16 井储层厚度为17.8 m

2 川中古隆起北斜坡寒武系多层系储层发育统计表

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2.3 川中古隆起北斜坡具备天然气规模成藏条件

2.3.1 紧邻生烃中心,烃源岩厚度和源储配置关系十分优越

从烃源条件来看,目前经实钻井已证实在古隆起北斜坡台缘带上方覆盖有下寒武统筇竹寺组一段优质烃源岩,厚度介于120 ~ 230 m,而高磨地区筇一段不发育。进一步通过井—震结合刻画出川中地区筇竹寺组烃源岩平面厚度,整体呈现出西厚东薄的特征(图5),预测北斜坡灯四段台缘带之上覆盖有100 ~ 300 m 的筇竹寺组烃源岩,而在高磨地区烃源岩厚度普遍小于150 m。此外,北斜坡灯二段台缘带丘滩体被筇竹寺组烃源岩从侧向及上方包裹,同时具备“旁生侧储”“上生下储”的源储配置条件(图6-a),而高磨地区灯二段台缘带丘滩体与筇竹寺组烃源岩仅构成“旁生侧储”的配置关系(图6-b)。因此总体认为北斜坡无论是烃源岩质量、发育程度,还是源储配置关系,相对于高磨地区都更为优越。

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5 川中地区下寒武统筇竹寺组烃源岩厚度地震预测图

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6 川中古隆起北斜坡与轴部源储配置关系模式图

2.3.2 区域上发育多个大型独立岩性圈闭

为了明确古隆起北斜坡圈闭分布情况,充分利用现有二维、三维地震资料,对古隆起北斜坡震旦系—寒武系内岩性圈闭进行了刻画。在震旦系当中,于灯二段台缘带刻画出10 多个大型独立丘滩体(图7-a),累计面积为10 144 km2 ;灯四段台缘带共刻画出个大型丘滩体及个小型丘滩体(图7-b),累计面积为4 781 km2,其中大型丘滩体分别位于PS1 井区(面积为1 363 km2)、JT1 井区(面积为1 032 km2)、 CS1 井区( 面积为1 416 km2),剑阁区块(面积为441 km2)、LT1 井区(面积为500km2)。寒武系沧浪铺组发育个大型滩体,有利区面积为3 800 km2,其中JT1 井区面积为750 km2。龙王庙组包括个滩相发育区,有利区面积合计为3 400 km2 ;洗象池组包括个滩相发育区,有利区面积合计为2 900 km2(表3)。

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图7 北斜坡灯影组台缘丘滩发育有利区预测图

表3 北斜坡寒武系多层系圈闭发育统计表

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2.3.3 已证实古隆起北斜坡能够成藏且气层厚度大、单井储量丰度高

经成藏过程演化分析认为在成油期北斜坡处于古隆起构造高部位,PT1JT1 井灯影组储层内发育的大量沥青就是其为古油藏富集区的直接证据。经统计,PT1 井灯二段气层厚度为127 m,储量丰度达10×108 m3/km2JT1 井灯四段气层厚度为100 m,储量丰度为7×108 m3/km2,充分证实了北斜坡现今成藏的客观事实,并且其气层厚度及储量丰度均远超高磨地区(表4)。

表4 北斜坡与高磨地区灯影组气藏参数对比表

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同时,根据连井气藏剖面对比可看出北斜坡灯二段、灯四段气水界面远低于高磨地区(图8)。在灯二段中,高磨地区气水界面为-5 160 m,北斜坡PT1井气水界面为-5 539 mZJ2 井气显示底界为-6 450m ;灯四段中,高磨地区气水界面为-5 230 m,北斜坡JT1 井气水界面为-7 226 m,二者相差近2 000 m。因此,虽然北斜坡相对于高磨地区在构造上处于较低位置,但由于灯二段、灯四段内部多个大型独立岩性圈闭的存在且上倾方向受到岩性致密带封隔,依然具有较高的天然气成藏概率。

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图8 高磨—北斜坡灯二段、灯四段气藏剖面图

3 天然气勘探潜力分析及展望

目前的研究表明,北斜坡灯影组台缘带空间展布特征明显有别于高磨地区,灯二段、灯四段两期台缘带特征清晰,平面上相互分离,向北延伸至九龙山地区,台缘带厚度大、横向展布宽,其中灯二段台缘带厚度介于650 ~ 1 000 m,宽度介于40 ~ 130km,刻画台缘有利丘滩体面积为10 144 km2 ;灯四段台缘带厚度介于350 ~ 450 m,宽度介于20 ~ 70km,刻画台缘有利丘滩体面积为4 781 km2。钻探表明,北斜坡台缘丘滩体的储集条件较高磨地区更为有利,JT1 井灯四段储层厚度为167 mPT1 井灯二段储层厚度为264 m。因此北斜坡是灯影组规模优质储层发育的潜在区域。
钻井揭示了北斜坡下寒武统筇竹寺组烃源岩的发育范围及厚度较高磨地区更大,具备“旁生侧储”“上生下储”等多类型的源储配置条件。PT1JT1 井的钻测结果证实了北斜坡灯二段、灯四段独立岩性圈闭的含气性,展现出巨大的天然气勘探潜力及前景。
同时,钻探表明在灯影组上覆寒武系地层中发育多套面积较广的优质滩相储层,其中沧浪铺组有利区面积为3 800 km2,龙王庙组有利区面积为3 400km2,洗象池组有利区面积为2 900 km2。因此在纵向上具备震旦系—下古生界立体勘探的优势。
基于以上成果及认识,古隆起北斜坡背景下的大型岩性圈闭将成为未来震旦系—下古生界勘探的主要对象,与此同时川中古隆起北斜坡将成为继高石梯—磨溪地区之后,四川盆地常规天然气勘探的重要战略新区带。

4 结论

1)川中古隆起北斜坡震旦系相对高磨地区具备天然的沉积优势,灯二段、四段两期台缘带在平面上基本分离,并且无论是平面展布范围还是沉积厚度均优于高磨地区。
2)古隆起北斜坡震旦系灯影组储层特征与高磨地区基本一致,但储集体条件更优,并且于上覆寒武系中见多套优质储层发育。
3)古隆起北斜坡优质烃源岩厚度及源储配置条件较高磨地区更佳,灯影组岩性圈闭较为发育且累计面积较大,钻探证实北斜坡构造低部位灯四段、二段岩性圈闭内含气,发育斜坡背景下的大型岩性圈闭气藏。
4)古隆起北斜坡震旦系—下古生界含油气地质条件十分优越,并且纵向上具备多层系立体勘探的优势,展现出巨大的天然气勘探潜力及前景。

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编 辑 韩晓渝

论文原载于《天然气工业》2020年第7期

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基金项目 国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”(编号:2016ZX05004-005)、中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“西南油气田天然气上产300 亿立方米关键技术与应用”( 编号:2016E-0602)。

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本文引用著录格式:

徐春春,沈平,杨跃明,赵路子,罗冰,文龙,陈康,冉崎,钟原,彭翰霖. 四川盆地川中古隆起震旦系—下古生界天然气勘探新认识及勘探潜力[J]. 天然气工业, 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.