四川盆地基准井勘探历程回顾及地质效果分析

摘 要

摘要:20世纪50年代在四川盆地实施的基准井钻探计划甚为成功,取得了6项显著成果:发现一个盐水温泉,发现中国第一个大气田,发现中国最古老的产气层,第一次取得盆地基底信息,发现并证

摘要:20世纪50年代在四川盆地实施的基准井钻探计划甚为成功,取得了6项显著成果:发现一个盐水温泉,发现中国第一个大气田,发现中国最古老的产气层,第一次取得盆地基底信息,发现并证实了四川盆地内的第一个大型古隆起(乐山-龙女寺古隆起),成功钻成当时中国最深的一口井。其地质效果可以归纳为:①为20世纪60年代我国“开气找油”的石油“大会战”提供了战场选择的依据;②获得四川盆地内完整的地层剖面并在古生界发现4个产气层(二叠系、奥陶系、寒武系和震旦系),为其后寻找大气田提供了方向;③获得的四川盆地基底资料,为中国基础地质科学研究提供了重要的依据。结论认为:一个盆地勘探之初,有计划地钻一些基准井并与地震剖面联系起来进行综合解释,是全面系统开展区域油气勘探的一套有效方法;20世纪50年代在川中“地台”实施的基准井计划,是四川盆地油气勘探战略转移的成功范例,为其后四川盆地近60年油气勘探开发事业的发展奠定了基础。
关键词:四川盆地;基准井;蓬基井;威基井;女基井;川中地台;油气勘探;地质效果
1 实施基准井勘探计划的由来
    四川自西汉时期发现与利用天然气,至今已有2000多年的悠久历史[1]。据不完全统计,到1949年底该盆地内的古老气田已累计采气300×108m3[2]。新中国成立后的1949—1956年,四川盆地的油气勘探工作主要集中在川西坳陷的海棠铺构造、厚坝构造和龙泉山构造(图1),当时主要基于前山带找油气理论和明显的局部构造和众多的油气苗布井,先后钻井7口,未获工业性油气流。
    1955年9月原石油工业部康世恩部长率团赴原苏联考查。当时原苏联年产原油5600×104t,他们从乌拉尔的山前坳陷开始勘探,向西到俄罗斯地台边缘斜坡上发现第二巴库的杜依玛兹和罗马什金两个大型油田而获得成功,因而上地台找油成为其宝贵经验。当康世恩部长展开中国地质图向原苏联米尔钦科院士咨询时,后者指出:“川中地台加上陕甘宁盆地30多万平方公里,这些地方是不是你们中国的?为什么不到那里去找油?”。原苏联的成功范例和院士的话语坚定了中国同行上川中找油的决心[3],同时还学到了在勘探上采取区域大剖面和钻基准井的方法——利用多种手段进行全面系统的区域勘探。
    在1956年1月的全国石油勘探会议上,康世恩部长指出:“四川不应只研究山前盆地,应加强地台区,引进基准井了解剖面和含油气情况,应钻至基岩;从龙门山地槽区到地台区的剖面上,选几个构造打几口基准井,这是最重要的任务;蓬莱镇构造可以先开钻,先打一口看看;为了解二叠系、石炭系、泥盆系的情况,可考虑在威远构造上或其他埋藏较浅的构造上先打一口基准井”[4]。与会代表据此做出决议:在四川盆地蓬莱镇构造上定了蓬基井、在威远构造上定了威基井,这就是钻探两口基准井的由来;与此同时在川中“地台”上的南充构造、龙女寺构造和蓬莱镇构造上也安排了探井。此举对以后发现川中油田起到了重要作用,从此盆地油气勘探在地区上实现了战略转移、在勘探方法上向前迈进了一大步。
    20世纪60年代,原石油工业部从罗马尼亚购买了两部7000m钻机,其中一部就投放在四川。为完成井位选择和地质设计的任务,当时在四川石油管理局地质研究所工作的笔者按原苏联的技术规范要求,编写出《川中龙女寺构造基准井设计(地质部分)》。该设计把井位选在龙女寺构造,不仅因为它是“川中地块”上面积最大的局部构造,而且其出露地层也相对较老(中侏罗统沙溪庙组),在区域构造位置上是四川盆地“明三块”中最易钻达基底的地区。设计的钻井目的:取得川中地区下三叠统至震旦系完整地层剖面,查明二叠系至震旦系含油气情况,为勘探川中地区古生界油气指出方向。
2 三口基准井的钻探历程
2.1 蓬基井
    该井位于四川盆地川中蓬莱镇构造,1956年3月9日开钻,1958年1月18日钻至香溪群(上三叠统须家河组)出大水停钻,井深3201.16m,日产水数百立方米,持续数年,从1959年投产至2009年12月该井共采盐水768×104m3,同时该井累计产天然气也达1.7×108m3。用该井生产的盐水温泉开辟的“中国死海”景区,现已成为四川省遂宁市大英县政府旅游景点,成为了结合现代水上运动、休闲、度假、保健等要素的水文化旅游度假胜地。
2.2 威基井
    1956年5月部署威基井,钻探目的:“为取得四川盆地古生界及元古界含油气资料及基底起伏情况,从而对四川盆地含油气远景进行评估,指出勘探方向”。该井位于威远构造顶部威1井附近的曹家坝高点,1958年钻至中寒武统洪椿坪组(井深2438.6m),因钻机超负荷运转而停钻。
    1964年5月再次上钻加深威基井,只不过是为了完成设计任务,但在此过程中也发生了一段插曲:即1963年冬,原石油工业部在大庆召开全国石油勘探会议,“要求全国各局代表团回去后,按两论起家的思想,比照大庆油田提出1~2个有重大发现的地区(意即要找大油气田)”。笔者等为此撰写了《在四川盆地寻找油气田有重大发现地区的建议》的报告,提出威远构造、川西地区和川东梁平地区为取得重大发现的3个有利地区,其中特别是威远构造从有利、不利条件进行分析,其成藏条件利大于弊,因而把威远构造选为可能有重大发现地区之一,并建议对该构造加强勘探。
   1964年10月威基井钻至2859.39m发生井漏,在井深2852.7~2859.39m震旦系顶部漏失钻井液44m3。现场测试获日产气14.46×104m3、日产水373.3m3,从而揭开了发现威远大气田的序幕。威远气田后经大量钻探证实,其天然气地质储量为400×104m3,不仅是当时国内发现的第一个大气田,而且也是中国拥有最古老产层(震旦系)的气田,对四川盆地天然气储量和产量上台阶均具有重要意义。由此也进一步证明了威远构造是有重大发现地区的论断。
2.3 女基井
   1971年8月10开钻女基井,钻至上三叠统香溪群香四段和香二段砂岩发现气层,有气侵和井喷显示。其后钻至下二叠统(4401.5~4408.2m)发现孔隙度较好的砂糖状白云岩。1974年1月中途测试,日产气4.68×104m3。1976年在井深5974m进入基岩层,完钻井深为6011m;后在奥陶系和寒武系见气显示;在震旦系灯影组灯四段(井深5206.0~5248.0m)试气,日产天然气1.85×104m3。当时它是中国第一口深井,并新发现二叠系、奥陶系、寒武系和震旦系等4个产气层,为研究川中地区深部含油气条件提供了重要资料。女基井完钻后,国务院授予承钻的7001钻井队为“勇攀高峰钻井队”,原石油工业部为了庆贺钻井成功,1976年还在四川遂宁召开了共计6000人参加的庆功大会。
3 基准井钻探的地质效果
3.1 蓬基井
   该井虽未钻探成功,但发现在香溪群大量产水,累计产水量达数百万立方米,这在川中地区低孔隙度、低渗透率储层中,可以说是一个奇迹。及时研究和不断追踪蓬基井高产水量的地质规律,有助于寻找香溪群高孔渗储层,有利于推进现今川中地区香溪群大气田的勘探开发。
   蓬基井所产大量盐水被用作温泉景点用水,取得较大的社会经济效益,落实了“有油要油,没油要气;没有油气也要水”的地质资源观,充分利用地下资源为社会服务,一样可以获得社会、经济效益。这对“石油人”的勘探工作有很大的启发作用。
3.2 威基井
    1) 发现四川盆地威远地区缺失泥盆系和石炭系,为以后证实乐山-龙女寺古隆起提供了依据。
    2) 发现上元古界震旦系灯影组为溶蚀性孔洞性储层,它是中国最老的产气层,其与灯影组沉积末期的桐湾运动隆升侵蚀有关,成为以后区域上油气勘探追踪的目的层。
    3) 1964年威基井产气后,为原石油工业部1965年贯彻中央提出的“开气找油”大会战提供了战场选择。先后钻井数十口,获天然气地质储量400×108m3,成为当时国内最大的气田。其后又区域展开,在盆地边缘的川北广元一旺苍到陕西宁强地区以及鄂西渝东地区钻探7口震旦系井,除在田坝构造下寒武统见到极少量油流外(捞获30L),其余井全部落空。
    4) 20世纪70年代后又在四川盆地内部的乐山-龙女寺古隆起下斜坡及近盆地边缘的坳陷带钻探的大窝顶(窝深1井)、天宫堂(宫深1井)、盘龙场(盘1井)、自流井(自深1井)、老龙坝(老龙1井)和周公山(周公1井)等构造均见水;同期在乐山-龙女寺构造顶部及上斜坡资阳地区的钻探也未发现有工业性天然气储量。近来在高石梯-磨溪构造带中[5]所钻的探井获高产气流,显示出自威基井1964年出气后,经过长期的研究和勘探,四川盆地震旦系尚有很大的天然气勘探潜力。
3.3 女基井
    1) 由于井位选择和设计施工恰当,该井顺利完钻,取得四川盆地从侏罗系至盆地基岩的完整地层剖面,并发现二叠系、奥陶系、寒武系和震旦系4个产气层,为勘探四川盆地古生界和上元古界气层提供了依据。
    2) 证实乐山-龙女寺古隆起向川中地区延伸,为在古隆起找气提供了方向。“远在1947年,英伊石油公司总地质师M.W.Strong在其《四川石油地质报告》中就指出,在乌拉尔时代,那里好像有一个横贯盆地的隆起,可见二叠纪海相沉积在雅安、峨眉、大渡河上覆在奥陶纪地层之上”[4],只是他的论述当时并未引起人们的注意。1964年威基井钻探揭示:二叠系与志留系接触,缺失泥盆-石炭系。1965年原四川石油局地调处作威远至仁寿地震剖面解释时发现威远构造在向西抬升的古侵蚀斜坡上,并绘出威远地区古地质图。1970—1972年西南地质综合大队利用地震和钻井资料编写出《川西南地区加里东古隆起小结》,认为古隆起顶部在芦山、夹江、乐山、井研等地,剥蚀了志留-奥陶纪地层,向北东方向延伸,存在雅安、乐山、龙女寺等3个高点,面积为6×104km2,并将其命名为乐山龙女寺古隆起[4]。1976年完钻的女基井进一步证实了该古隆起的存在,为川中地区下古生界找气开辟了广阔的领域。
    3) 获得了四川盆地基底岩层的年龄和性质资料,为中国大地构造演化研究提供了重要的依据。女基井虽于1976年完钻,也钻至基底岩石,但未取样作基底岩石年龄和性质的研究。后来,笔者与成都理工大学刘树根教授等在承担国家“六五”攻关课题期间,在原四川石油管理局川西南矿区和川中矿区的支持下,终于获取了女基井和威28井基岩的年龄资料及其所代表的地质信息,被认为是“从老鼠口中夺回可贵的地质资料”。女基井从井深5963~6010m共选取7个岩屑样品进行分析,薄片鉴定为流纹英安岩,稀土元素分析结果表明其代表岛弧区的火山岩,可与川西南区地面出露的苏雄组对应,测得Rb-Sr全岩等时年龄为距今701.50Ma。威28井从井深3 640~3730m共选取7个岩样分析,定名为花岗岩或花岗闪长岩,属造山带和岛弧区的火山岩,Rb-Sr法全岩等时年龄为距今740.99Ma,属澄江期的产物[6]。女基井和威28井这两口井的基岩资料虽已公布30多年,但目前尚无新发现的资料来补充和完善。过去有些地学研究者从大地构造的角度,称川中地区为“川中地块”,还有的研究扬子准地台的演化,又把川中地区称为“川中古陆核”[7],但作者依据女基井和威28井的同位素年龄分析的结果——其距今只有701.5~740.99Ma,认为川中地区应为新元古代南沱组的产物,而非太古代古陆核的产物。再从基底岩石产生的构造背景分析,二者均为岛弧区的火山岩,结合四川盆地航磁资料和盆地周边出露岩石学资料,笔者解释川中地区为“古弧核”,并认为扬子古板块基底为“两弧夹一盆”的构造格局[6],“古弧核”的观点也得到朱夏先生临终前报告的认同[8]
    4) 龙女寺基准井在工程上克服了许多技术难题,因此才夺得全国第一口超深井钻井成功的纪录,同时也为国内钻超深井积累了经验、培养了人才。
4 结束语
    1956年起在四川盆地实施的基准井勘探计划,取得了很大的成效。蓬基井发现一个盐水温泉,造福社会,有利于人民健康。威基井发现国内第一个大气田和最古老的灯影组产气层,后者成为四川盆地区域性产气层,现正成为四川盆地天然气储量增长的有利层位。女基井取得四川盆地从侏罗系至震旦系和基岩的完整地质剖面,并在古生界发现4个产气层,为以后远景勘探提供了重要线索;证实乐山 龙女寺古隆起向川中地区延伸,为其后寻找大气田提供了方向[9~10];获得的盆地基岩信息为研究中国大地构造提供了宝贵的资料。
    抚今思昔,教益良多,一个盆地开始勘探阶段,有计划地钻一些基准井并与地震剖面联系进行综合解释,是一种全面系统区域勘探的有效方法,20世纪50年代四川盆地上川中地台实施基准井勘探方案,应是一个很好的范例。
    成文中,得到了同行王宓君、冉隆辉的鼓励和支持并提出许多宝贵意见,在此致谢!
参考文献
[1] 四川油气田发展简史编写组.四川油气田发展简史[M].成都:四川出版集团、四川科学技术出版社,2008:序言.
[2] 焦力人.当代中国的石油工业[M].北京:中国社会科学院出版社,1988:590-593.
[3] 《康世恩传》编写组.康世恩传[M].北京:当代中国出版社,1998:59-70.
[4] 四川石油管理局地质勘探开发研究院志编纂委员会.四川石油管理局地质勘探开发研究院志[M].成都:四川人民出版社,1995:37-42.
[5] 罗志立,刘树根.中国塔里木、鄂尔多斯、四川克拉通盆地下古生界成藏条件对比分析[M]∥罗志立.中国板块构造和含油气盆地分析.北京:石油工业出版社,2005:359-546.
[6] 罗志立.川中是个古陆核吗[J].成都地质学院学报,1986,13(3):65-73.
[7] 乔秀夫.华南晚前寒武纪古板块构造[M]∥黄汲清,李春昱.中国及其邻区大地构造论文集.北京:地质出版社,1981.
[8] 朱夏.活动论构造历史观[J].石油实验地质,1991,13(3):201-209.
[9] 洪海涛,谢继容,吴国平,等.四川盆地震旦系天然气勘探分析[J].天然气工业,2011,31(11):37-41.
[10] 蒋小光,张光荣,钟子川,等.四川盆地下古生界有利勘探区带的地震预测技术[J].天然气工业,2011,31(11):42-46.
 
(本文作者:罗志立1 孙玮1 代寒松2 王睿婧1 1.成都理工大学;2.中国石油勘探开发研究院西北分院)