川西地区天然气勘探新思路

摘 要

摘要:为寻找四川盆地川西地区天然气勘探新区块、新领域,通过分析区内10余条地质露头剖面、40多口井的钻井资料及大联片地震资料,建立了地质露头、钻井和地震3套构造层序、6套沉

摘要:为寻找四川盆地川西地区天然气勘探新区块、新领域,通过分析区内10余条地质露头剖面、40多口井的钻井资料及大联片地震资料,建立了地质露头、钻井和地震3套构造层序、6套沉积层序。提出区内经历了陆缘海湾型沉积、海陆过渡型沉积和封闭-半封闭的前陆盆地型沉积,在上述盆地中分别发育了不同的沉积体系和砂体,构成不同的含油气组合与油气藏类型。进而建议:①勘探重点应从目前的主攻上三叠统须家河组二段转移到须家河组四、六段;②从主攻须家河组转移到海陆并举,兼顾陆相(侏罗系红层);③从背斜圈闭转移到探索非背斜圈闭与页岩气藏。勘探区块也相应从邛西、平落坝、白马、松华区块转移到雾中山、莲花山区块,以及大邑、灌口、苏码头、盐井沟、眉山、汉王区块。勘探方法、研究思路、工程及工艺措施也相应需要更新。
关键词:四川盆地;川西地区;勘探方针;新区块;新领域;重点转移;工艺
    经过30多年的勘探,在四川盆地川西地区(指川西坳陷南段,下同),即龙门山以东、龙泉山以西、成都以南约3×104km2范围内,先后钻获平落坝气田、邛西气田、大兴西气藏、白马气藏、松华气藏、莲花山气藏、苏码头-盐井沟气藏、三苏场、汉王场气藏及一批含气构造。上述气田(藏)的产出层位均以上三叠统须家河组二段为主、次为须家河组四、六段及侏罗纪沙溪庙、蓬莱镇组。在华蓥山以西的川西坳陷获天然气资源量276.34×1012m3[1],在坳陷南段获天然气地质储量超过1400×104m3。与各气田采出天然气产量相比,川西地区气田采、储比很低,勘探潜力仍很大。笔者从盆山转换机制入手,分析沉积体系、预测有利相带、探讨成藏地质条件与成藏模式,进而对勘探区块、勘探层位、工程工艺进行反思,对川西地区浅、中、深三大天然气勘探领域提出勘探、研究建议。
1 油气成藏的基本地质条件
川西地区经历了陆缘海湾型沉积、海陆过渡型沉积和封闭至半封闭的前陆盆地型沉积。在这些盆地中分别发育了不同的构造层序和沉积体系,见表1。
 
1.1 陆缘海湾型沉积
    卡尼克期末,松潘-甘孜地区在三叠系西康群沉积后,发生褶皱变形作用,这是松潘-甘孜地区形成褶皱带的首次构造运动[2],因而划为构造层序一,川西地区的水体与松潘-甘孜地区海水联为一体,区内尚处于海湾-潮坪-三角洲沉积环境。有利相带为须一上亚段沿海湾分布的滨岸潮坪-三角洲体系,以及须一下亚段马鞍塘组的生物鲕粒滩和生长在滩上的生物礁或生物丘。
    据TS2层序小塘子期的岩相古地理环境分析[3],有利相带是潮坪-三角洲或破坏性三角洲[4]。这些三角洲砂体发育时紧邻海湾型生烃坳陷,具有捕获油气的有利条件;又因三角洲破坏过程中,砂层经反复波选和淘洗提高了矿物成熟度和结构成熟度,也提高了孔、渗性能,是有利的油气储集相带。
1.2 海陆过渡型沉积
    据陈洪德的研究[5],须二段内逐渐出现了过渡再旋回和岩屑再旋回。这说明龙门山从须二段开始了逆冲推覆,于龙门山地区形成以逆冲推覆作用为主的造山带雏形,因而划为构造层序二。部分隆升幅度较大的地区开始露出海面并构成北东向展布的岛链,岛链以西为大面积收缩的多岛残余海盆,岛链以东则为以挤压坳陷沉降为主的川西前陆盆地,即真正意义上的川西前陆盆地已具雏形。形成了巨厚的自西向东减薄的三角洲砂体,归纳沉积剖面模式见图1。
 1.3 前陆盆地型沉积
    龙门山崛起之后,在山前发育前陆盆地型沉积,划为构造层序三。前陆盆地的剖面形态为西陡东缓的箕形盆地。因而冲积、浊积型的扇三角洲或辫状河三角洲及湖成三角洲砂体分布区是区内的主要有利相带和砂体类型。
2 多年勘探所取得的地质认识
    川西坳陷南段从20世纪80年代进入规模勘探以来已发现平落坝、大兴西、白马庙和邛西气田,对成藏地质条件取得了相应的地质认识,概括如下。
2.1 寻找构造相对稳定的裂缝发育带是油气藏勘探成败的关键
    川西坳陷南段上三叠统生烃高峰期发生在中侏罗世-白垩纪前,印支-燕山期古构造对油气的运移和聚集有利,而喜山期的构造运动对早期气藏有所调整,断裂和裂缝具有沟通储层和破坏气藏的双重作用。因此形成于印支-燕山期的圈闭,天然气早期进入储层成藏,后期储层致密化(如平落坝、邛西构造)。喜山期构造运动使得气藏构造有一定的变化,在改变不太强烈的区域,气藏得以保存,后期气源不断充注,保证了气藏的规模,是最有利的勘探目标区;而喜山期构造活动强烈的区域,气藏则可能被破坏,寻找构造相对稳定的裂缝发育区是寻找构造岩性油气藏勘探成败的关键。
2.2 平落坝-大兴西是最有利的勘探区域
2.2.1 区块面积大、圈闭类型多
    据前积与上超终止圈定的边界,该区块面积约1564km2。该区块由4块前积楔状体的有利相带组成,这些前积楔状体均拥有厚大的砂体和丰富的天然气资源量(表2),不仅有背斜圈闭而且有断档、断背和地层岩性圈闭,特别是构造圈闭外的地层岩性圈闭十分广阔。
表2 平落坝、邛西、大兴西区块河口坝型储层基础数据一览表
区块
面积(km2)
砂层累计厚度(m)
概算资源量(108m3)
拥有背斜圈闭
平落坝、邛西、三和场、张家坪
640
150~200
64000~96000
平落坝、邛西、三和场、张家场、高家场
观音寺、白马
320
200~300
32000~48000
观音寺、白马、熊坡、固驿
松华
100
200~250
1000~15000
松华、木城塘
大兴西、汉王
504
50~100
50400~75600
大兴、大兴西、汉王、西崃场、松华镇
2.2.2 具有丰富的烃源
    马鞍塘、小塘子组发育富含生物屑的陆棚淤泥相页岩、生屑灰岩,须三段海陆交互沼泽相的页岩及须四、五段前扇三角洲相、前三角洲与湖沼相的页岩,累计厚度超过800m,有机碳含量较高,平均为2.23%,生烃强度达(100~150)×108m3/km2,是工区内生油条件最好的区域;同时,由于该区长期处于前陆盆地斜坡带上,是其北部的大邑-彭州生油中心油气运移的有利指向带。
2.2.3 上、下三角洲平原分流河道发育有利的储集
    该区须二段上、下三角洲平原分流河道、河口砂坝、席状砂体发育,具有厚度大、横向分布稳定的特点[6~8],且在成岩演化过程中胶结物溶蚀作用较强,局部构造因油气早期进入阻止成岩作用的进一步演化,具有较好的物性条件,后期构造裂缝较发育。据平落坝和白马庙须二段气藏砂岩储层物性统计,砂岩孔隙度较发育,平落坝须二段孔隙度主要分布在2.39%~5.9%,而白马庙气田须二段气藏孔隙度主要分布在4%~7%,基质渗透率主要集中在0.01×10-3~1O×10-3μ2,储层主要为裂缝-孔隙型。
2.2.4 发育与油气运移相匹配的古隆起
    根据古构造演化研究,该区是一条燕山晚期形成的低缓隆起带。从燕山运动早幕开始,该斜坡带上形成了平落坝-邛西及大兴场古隆起,该古隆起在地史中长期发育,无疑将成为油气运移聚集的有利场所。加之该区邻近龙门山推覆构造带,受力较强,裂缝发育,据平落1、2井裂缝线密度统计,分别为3.85条/m、5.44条/m,进一步改善了储层的连通性。
2.2.5 保存条件有利
    从该区构造发育与变形程度及构造圈闭条件看,构造变形程度弱,未见“通天”大断裂发育,仅隐伏断裂较发育,构造褶皱适中,圈闭类型好。
2.2.6 根据薄片镜下观察和包裹体分析资料,平落坝构造可能存在多期油气的运移和聚集
    平落坝构造储层沥青广泛分布,预示着早期的油气聚集可能发生在砂岩储层致密化之前。因此该区除强调对构造油气藏的勘探外,还应重视对岩性油气藏的勘探。
3 勘探区块选择
    归纳前述,在研究区内除平落坝-大兴西是最有利的勘探区域外,还有4个有利区块值得进一步做工作:①大邑、灌口区块;②雾中山、莲花山区块;③眉山、洪雅区块;④苏码头、盐井沟区块。4个区块中以雾中山、莲花山区块为优。
    雾中山、张家场、莲花山区块北起雾中山、神仙桥经高家场、张家山直到雅安莲花山;西以双河断层(彭、灌大断层)为界;东以础江断层与大邑、灌口区块相接,面积逾7000km2。须家河组在该区厚3000余米,TS3-3、4、5层序,须四、五、六段属前陆盆地型沉积,而且是须上盆往南西迁移的主要通道、又是宝兴古陆的前缘坳陷,因而在厚大的湖相泥质层中发育冲积、浊积型的扇三角洲、辫状河三角洲、湖成三角洲与河湖三角洲砂体,构成良好的生储盖组合。TS1、2,TS3-1、2层序马鞍塘组、小塘子组、须二、三段沉积时,地处斜坡,发育由北而南,逐层超覆的岸线带,可形成上倾尖灭型圈闭。目前在区内共钻有15口井,从钻井所获油气成果分析,该区油气成藏条件较为复杂,控制因素多,基本特点是南段优于北段。在南段的莲花山构造钻获工业气藏,张家山构造钻获工业气井,火2、3井获工业油流。而北段的雾1井和新源1、2井仅获油气显示,张家山高点雾浅1、3、5井仅获水、气显示。从各钻井开孔地层分布看,雾中山构造轴部出露须四段,目的层裸露,其余各井均在侏罗-白垩纪开孔。似乎封盖保存条件不成问题,但各井的油气显示状况差别却很大。从构造条件分析,主要原因是构造上、下变异大,地腹高点位移,圈闭类型多。
    该区属盆山结合部的华夏构造体系西缘,发育北北东向构造为主。背斜剖面上均呈西缓东陡的不对称状,展现龙门山褶皱推覆的影响。东翼多上陡下缓的犁式断层,组成叠瓦状推覆的样式,在推覆断层上、下盘发育断层转折褶皱与断弯褶皱,形成成片、成排的独立圈闭。而表层构造在轴部又发育东缓西陡,斜列的次级小高点,表征主背斜受印支构造运动、次级小高点受燕山构造运动的双重影响,因而造成多种多样的裂缝系统,为油气聚集提供了广阔场所。
    综上所述,龙门山构造带前缘的雾中山、张家场、莲花山区块具备形成油气藏的下列有利条件:
    1) 良好的生油气岩与适宜的有机质成熟度匹配,而且具有高充注条件的须家河组、雷口坡组含油气系统。
    2) 紧邻宝兴古陆前缘生烃坳陷区,有油气生成、运移的条件。坳陷区内TS3-2、3、4、5层序,须三、四、五、六段的湖沼型泥页岩厚度达828m。按单位面积生烃量计算,拥有天然气资源量19200×108~28800×108m3
    3) 该区块为燕山期的隆起,封盖与保存条件好。莲花山一带须二、四段储层裸夹于厚800余米的湖沼相泥页岩之中,能形成很好的封盖。96Y-111线与LHS17线在充填地震相之上发育披盖地震相,佐证了封盖与保存条件俱优的论断。
    4) 须家河组(T3x)、雷口坡组(T2l)各沉积层序之间多为不整合接触。研究认为与不整合面有关的各类大中型圈闭易于富集形成大中型气田[9]
    5) 由古隆起控制与古斜坡区叠加的各类型圈闭易于形成大中型气田。莲花山构造叠加在天全古隆起的古斜坡上,有形成大中型气田的条件。
    6) 该区具有多期成藏与晚期成藏条件,这些大中型圈闭易于形成大中型气田。
    成藏条件最理想的组合是:大型断裂带在其圈闭外缘,有利于提高有机质的成熟度,又对油气富集、保存有利,构造内部有小断裂和裂隙沟通,又不破坏上覆封盖层对油气藏的保护,较好的区域构造和区域沉积环境可以提供良好的运移条件和良好的储集条件。张家场、莲花山构造就具备了这些条件,而成藏地质条件又与平落坝、邛西、大兴西构造带类似但保存条件可能相对要差。因此,找准地腹高点是勘探成败的关键。
4 对下步勘探目标、重点及三大领域研究的建议
4.1 勘探重点及勘探目标
    应主攻中层(须家河组)、兼顾浅层(侏罗系)、探索深层(海相)。重点关注龙门山前带南段前缘4个有利勘探区块,即:①大邑、灌口区块;②雾中山、莲花山区块;③洪雅、眉山区块;④苏码头、盐井沟区块。建议将勘探重点转移到雾中山、莲花山区块。
    6种勘探目标:①下三角洲平原水退型三角洲砂体;②上三角洲平原水进型三角洲砂体;③湖成三角洲砂体;④叠置河道与辫状河道型砂体;⑤滩坝岩隆型圈闭;⑥地层岩性圈闭与不整合圈闭。建议重点勘探湖成三角洲砂体和河道与辫状河道叠置型砂体。
4.2 对浅、中、深三大领域的研究建议
4.2.1 浅中层勘探领域
    1) 地质方面应加强对雾中山、莲花山复杂构造带,苏码头、盐井沟、洪雅、眉山弱变形构造带,龙泉山反冲构造带,低丰度岩性气藏的研究与攻关工作,进一步深化中浅层岩性气藏的成藏理论。复杂构造带、弱变形构造带、反冲构造带(图2)和低丰度岩性气藏将成为今后勘探开发的主要对象。但是复杂构造带气藏研究更应注重构造的断裂系统、活动期次、断层空间展布与储层、盖层的配置关系等描述研究。
    2) 工程技术方面尚需开展针对性较强的技术攻关,尤其是大斜度井、水平井完井技术,欠平衡钻井技术,天然气、氮气钻井等技术。部分地区储层改造技术环节都需要不同程度地进一步完善和提高,比较突出的是遂宁组、沙溪庙组、须家河组储层改造问题。
4.2.2 深层勘探领域
    1) 川西地区中、深层是勘探开发的主攻领域,但中、深层的油气富集规律、裂缝分布特征、相对高孔渗储层形成机理和分布规律、气水关系、地层压力、气藏调整与改造等问题,在一定程度上制约了勘探的进程,须六、须四、须二段气水关系较为复杂,将直接影响勘探开发目标的实现。制约中、深层须家河组能否规模勘探开发的关键问题,是孔隙型储层及其裂缝的发育状况和储层的有效改造,亟待多学科联合攻关。
    2) 裂缝预测与储层含气性预测技术在邛西、平落坝构造的须二段应用效果较好,应大力加强弱变形区的白马、松华及苏码头、盐井沟、三苏场、汉王场中、深层须家河组的裂缝发育带地震响应及地震属性裂缝预测技术适应性研究。
    3) 在地震资料分辨率的范围内开展井控区的储层预测。
    4) 测井方面应加强致密碎屑岩流体性质判别技术研究。
    5) 工程及采气工艺方面应大力开展气体钻井、欠平衡钻井在致密碎屑岩领域的适用性、井壁稳定性分析技术、井身结构优化、带压完井技术、高温高压含酸性介质气井完井技术、平落坝、邛西外围压裂改造、射孔层段的合理选择及多层合采技术以及排水采气新工艺等方面的攻关工作。
4.2.3 山前冲断带勘探领域
    1) 山前冲断带是目前以及今后勘探的主要领域,但地表和地下地质条件复杂,由于构造活动强烈致使层序划分和地层对比都较困难,直接影响到构造演化、构造样式、圈闭评价、保存条件及其成藏地质条件的研究。龙门山前已进行了多轮研究,目前亦有多个研究项目,由于受勘探程度和资料品质的限制,其研究成果难以支撑勘探部署。尚需深入开展龙门山推覆、滑覆构造之下,构造原地体中有效圈闭、有效烃源岩的专项研究;盆山耦合关系与构造演化的关系研究;山前构造带构造样式等研究。
    2) 亟待开展复杂地表条件下深层高分辨率地震资料采集、处理技术系列,复杂构造带地震资料解释技术系列,复杂构造精确成像处理技术及解释技术等方面的攻关工作,在上述预测的基础上,进一步提高钻井命中率,达到准确布井的目的。
    成文中,得到了中国石油西南油气田公司川西北气矿地质勘探开发研究所的帮助,在此致以衷心感谢!
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(本文作者:杨跃明1,2 段勇2 何鲤3 李跃纲2 李幸运4 1.西南石油大学;2.中国石油西南油气田公司川西北气矿;3.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院;4.成都理工大学能源学院)