四川盆地蓬溪-武勝臺凹西側長興組成藏主控因素

董景海，高陽，杜勁松，丁冬梅,張鵬宇

（1.中國石油大慶油田有限責任公司勘探事業部，黑龍江 大慶 163453；2.北京寶石花能源科技有限公司，北京 100101；3.北京陽光杰科科技股份有限公司，北京 100192；4.寧波諾丁漢大學，浙江 寧波 315100）

0 引言

四川盆地二疊系長興組廣泛發育生物礁灘儲集體，是盆地的重點油氣勘探目的層系之一［1-2］。早期對長興組的勘探主要是圍繞川東北開江-梁平海槽進行，相繼發現了普光、元壩及龍崗等大中型氣田［3-4］，對于同期構造蓬溪-武勝臺凹，學術研究與勘探實踐均較為滯后，雖有一定發現，但一直未取得較大突破。2000 年WJ1 井在長興組生屑灘儲層測試獲產氣量5.88×104m3/d，而后鉆井大多以水層、含氣水層為主。近2 年隨著TS2 井、HS8 井鉆遇工業氣層，才進一步證實了長興組的勘探潛力。

目前對于研究區長興組石油地質方面的研究較少，張奇等［5-7］最早從臺凹對沉積充填的控制作用上討論了生物礁灘的分布，同時對儲層成因進行了探討。謝增業等［8］基于川中地區天然氣組分、同位素分析數據研究了天然氣成因。其中，長興組天然氣甲烷體積分數為85.3%～98.7%，乙烷體積分數為0.10%～0.27%，干燥系數基本在0.998 5，屬于原油裂解氣。梁霄等［9］從烴源巖與輸導角度出發，認為長興組油氣運移受控于斷裂與茅口組頂不整合面共同構成的垂側向復合輸導系統，整個二疊系存在氣源不足問題。但是對于長興組的油氣富集究竟受何種因素控制，油氣勘探有利區帶應如何評價等方面研究，目前還未見報道。因此，本文基于新的鉆井、巖心及地震等資料，對研究區長興組成藏特征及主控因素開展進一步研究，以期為下步勘探部署提供參考。

1 區域地質概況

四川盆地在大地構造上屬于上揚子克拉通地臺，研究區處于四川盆地中部，構造上位于川中平緩構造帶東部。在晚二疊世—早三疊世早期，四川盆地總體表現為由西南向北東傾斜的區域性緩坡，受峨眉地裂運動影響，盆地中部和東部形成了“三隆三凹”的古地理格局，自北向南依次發育城口-鄂西海槽、開江-梁平海槽、蓬溪-武勝臺凹（也稱為鹽亭-潼南海槽）［10-11］。由于拉張活動向臺內逐漸減弱，蓬溪-武勝臺凹比另外兩處海槽的水深要淺，發育時限也較短。受此影響，礁灘體的發育程度較弱，白云石化程度也較低［12］。研究區長興組以灰巖與灰質泥頁巖為主，部分樣品中可以見到云質成分。

長興組沉積期，蓬溪-武勝臺凹地區具有南緩北陡、南灘北礁的特點［6］。長興組沉積早期基本繼承了龍潭組沉積格局，但水體變淺，主要發育陸棚或淺緩坡背景下的泥晶灰巖沉積，局部零星發育生屑灘，隨后在海侵作用下發育了一套可全區對比的灰質泥巖、 灰質頁巖沉積。中晚期隨著臺凹的形成，在廣安高帶及遂寧高帶均開始發育生物礁沉積，臺凹內部局部發育點礁。地震剖面上，長興組中上部具有明顯的生物礁雜亂、弱振幅反射特征，生物礁沿臺凹邊緣相對連續展布（見圖1）。潼南次凹南側的潼南斜坡主要為臺地背景下的生屑灘沉積，地震上常表現為丘狀反射特點。

圖1 蓬溪-武勝臺凹長興組沉積相及地震剖面Fig.1 Sedimentary facies and seismic profile of Changxing Formation in Pengxi-Wusheng intra-platform sag

2 成藏條件

2.1 烴源巖與輸導條件

川中地區長興組下伏地層中發育多套烴源巖層系，其中寒武系筇竹寺組暗色泥巖分布穩定，厚度為50～300 m，是區域的優質烴源巖［8-9］。志留系龍馬溪組碳質泥頁巖雖已遭剝蝕，但在研究區中東部仍有殘留，尖滅線主要沿NC7 井—HS4 井—HT1 井一線呈NE—SW 向展布，厚度一般小于50 m。棲霞組、茅口組泥質灰巖在區內廣泛分布，厚度分別為10～40，40～180 m，總有機碳質量分數（TOC）主要介于0.5%～3.0%，鏡質組反射率（Ro）可達3%以上。龍潭組烴源巖在研究區分布穩定，厚度介于40～80 m，TOC 可達5%以上，Ro平均為2.8%，處于過成熟演化階段。

研究區地震剖面上可見深大斷裂向下斷至寒武系筇竹寺組，大部分向上止于二疊系，少量斷層斷穿上二疊統，個別斷層在中生界也有一定延伸，可作為溝通源儲的通源斷層。斷層主要呈高陡直立狀，另外可見Y字形與反Y 字形斷層組合樣式（見圖2）。平面上斷層主要分布在研究區北部和南部，連續性差，主要發育近NW—SE，NE—SW 走向的斷裂（見圖3）。

圖2 蓬溪-武勝臺凹走滑斷層地震剖面特征Fig.2 Seismic profile characteristics of strike-slip fault in Pengxi-Wusheng intra-platform sag

圖3 蓬溪-武勝臺凹長興組頂面構造Fig.3 Top surface structure of Changxing Formation in Pengxi-Wusheng intra-platform sag

根據斷層終止層位可大致判斷斷層活動期次。研究區大部分斷層向上終止于龍潭組內，可知長興組沉積前斷層活動規模較大。

實際上，斷層最早在震旦紀晚期即開始活動，并在加里東晚期—海西期繼承發育，個別在中、新生代再次復活［13-14］，從而形成多層花狀構造。

2.2 儲集條件

長興組儲層巖性以灰巖為主（見圖4），可分為生物礁灰巖與生屑灘灰巖2 種類型，生物礁灰巖儲層品質明顯優于生屑灘灰巖儲層。

圖4 蓬溪-武勝臺凹長興組儲層特征Fig.4 Reservoir characteristics of Changxing Formation in Pengxi-Wusheng intra-platform sag

生物礁灰巖儲層孔隙度一般大于4.2%，最高可達12.0%，滲透率也基本在0.1×10-3μm2以上。巖性以海綿礁灰巖為主，格架間主要充填生屑、砂屑、灰泥等，附礁生物可見腕足、雙殼、海百合。儲集空間主要為生物體腔、格架間及粒內的溶蝕孔洞，具有同生期選擇性溶蝕特點?？锥捶植疾痪鶆?，大小不一，直徑最大可達3 cm，同時可見溶蝕孔洞被有機質、方解石不完全充填，部分礁灰巖中可見構造裂縫（見圖4a—d）。根據已鉆井的統計結果，生物礁儲層單層厚度一般為10～27 m，累計厚度可達29～64 m。橫向展布具有一定連續性，延伸距離可在5 km 以上。

生屑灘儲層與生物礁伴生或獨立發育于臺地背景的顆粒灘儲層中，孔隙度基本在2%～6%，滲透率在（0.01～0.05）×10-3μm2。巖性多為生屑灰巖，亮晶結構，生屑類型主要為有孔蟲、棘皮類、腕足類和雙殼類，部分巖心樣品中可見礫屑。該類儲層雖也發育溶蝕孔洞，但規模較小，主要為粒間溶孔、粒內溶孔及小規模的溶洞，且分布、大小均相對均一，直徑多不超過5 mm（見圖4e，f）。儲層單層厚度一般為5～12 m，累計厚度一般可達20 m，空間上主要呈孤立狀展布，雖疊合展布面積較大，但單層展布范圍一般不超過3 km。

2.3 圈閉條件

研究區長興組主要發育斜坡背景下的構造-巖性圈閉與巖性圈閉。受燕山期—喜山期整體SE—NW 向擠壓應力影響［15-16］，長興組現今頂面構造表現為由南東向北西傾斜的斜坡，在此斜坡背景下發育多個背斜構造，具有數量多、面積小的特點，平均閉合高度為15 m（見圖3）。背斜構造主要有北西、北東2 個走向，說明該區同時受到燕山期北側大巴山地區逆沖推覆作用影響［16］。這些正向構造與礁灘儲集體結合，即可形成受構造與相變線共同控制的構造-巖性復合圈閉。由于生物礁灘沉積往往相變較為劇烈，自身被四周的不滲透灰巖所限而形成儲層透鏡體，也可形成巖性圈閉。

在遂寧高帶生物礁發育區，生物礁儲層厚度較大，且分布相對連續，多與正向構造組合形成構造-巖性復合圈閉。在潼南斜坡生屑灘發育區，因為生屑灘儲層厚度較薄且相對孤立，主要為巖性圈閉。顯然在礁灘體沉積后，巖性圈閉即基本形成，而構造-巖性圈閉主要在印支期具備雛形，最終在燕山期—喜山期定型［16］。

2.4 保存條件

上覆飛仙關組致密泥灰巖、 嘉陵江組膏鹽巖分別作為直接蓋層與間接蓋層，可對長興組油氣形成有效封隔。飛仙關組沉積時基本繼承了長興期的古地理格局，總體表現為海退特點，并在填平補齊過程中有向蒸發臺地演化趨勢，巖性以紫紅色、紫灰色灰質泥巖、灰色泥質灰巖為主，累計厚度可達320 m。嘉陵江組膏鹽巖為潟湖相沉積，可塑性強，分布范圍廣，膏鹽巖厚度可達30 m，在川中地區廣泛分布，是一套良好的區域性蓋層［9］。由構造解釋結果得出，研究區基本不發育斷至淺層或地表的通天斷層，雖然斷層在三疊紀仍有繼承性活動，但活動較弱，主要表現為飛仙關組內部的小斷層，斷距一般只有5～10 m（見圖2），對長興組油氣藏并無太大影響。

2.5 成藏匹配條件

筇竹寺組烴源巖與長興組儲層的時間匹配性較好?；诹黧w包裹體的油氣充注期研究表明，長興組含瀝青氣包裹體均一溫度主要分布在100～105 ℃，宿主礦物為溶蝕孔洞中充填的方解石膠結物，主要對應于早期成藏事件，至少在液態烴規模裂解之前。結合區域沉積埋藏史研究得出，烴類的充注主要發生在晚二疊世—三疊紀（見圖5）。

圖5 蓬溪-武勝臺凹沉積埋藏史Fig.5 Sedimentary and burial history of the study area in Pengxi-Wusheng intra-platform sag

這一時期也是筇竹寺組烴源巖的生油高峰［17］，此時，長興組礁灘體原生孔隙的發育以及準同生期的選擇性溶蝕都提供了良好的儲集空間，且礁灘體處于古地貌較高位置，通源斷層的活動也有利于液態烴向長興組儲集體的的運移與聚集。

前人研究也發現，長興組天然氣在化學組成與同位素分布特征上表現出了與寒武系天然氣的相似性。由此也可說明，研究區二疊系天然氣主要來自筇竹寺組烴源巖，同時有二疊系烴源巖的少量貢獻，為多源供烴模式［8-9］。

3 成藏規律及主控因素

3.1 氣水分布特征

由目前單井測井解釋、試氣結果得出，研究區長興組總體為構造高部位含氣、低部位含水。潼南斜坡整體構造較高，油氣的富集主要取決于生屑灘儲層的發育。WJ1 井與近期完鉆的HS8 井均已在長興組頂生屑灘儲層中測試獲得工業氣流，其余層段則以差氣層或干層為主，個別井段發育含氣水層（見圖6）。

圖6 四川盆地潼南斜坡區長興組氣水分布特征Fig.6 Gas-water distribution of Changxing Formation in Tongnan slope,Sichuan Basin

在遂寧高帶，位于構造低部位的鉆井基本以含氣水層、水層為主，目前僅高部位的TS2 井在長興組頂生物礁儲層測試獲產氣量4.17×104m3/d，表現為構造-巖性氣藏特點。長興組中下部則零星發育以生屑灘為儲集空間的差氣層（見圖7）。

圖7 四川盆地遂寧高帶長興組氣水分布特征Fig.7 Gas-water distribution of Changxing Formation in Suining highland,Sichuan Basin

3.2 成藏主控因素

基于分析可知，長興組具有優越的烴源巖條件，且儲層的質量與展布也具備規模成藏的基礎，但實際情況卻是長興組未大規模含氣，也并不具有“一礁一藏”的典型生物礁油氣藏特點。分析認為，這主要受氣源不足、復合輸導體系的共同控制。

3.2.1 氣源不足

3.2.1.1 烴源巖與儲層的空間匹配性

長興組下伏地層中雖發育多套烴源巖，但與長興組中上部礁灘儲層的垂向距離均較遠，緊鄰的龍潭組烴源巖與長興組中上部礁灘儲層之間有40～50 m 厚的致密灰巖隔層，在沒有其他通道溝通下，烴類很難直接進入長興組，顯然通源斷層的發育是烴類運移的關鍵。研究區多口井（如GS16 井、HS2 井、HS4 井等）均在下二疊統棲霞組、茅口組測試獲得工業氣流，且天然氣組分與寒武系天然氣相似，這必然與大量延伸至下二疊統走滑斷層溝通源儲的作用有關［13-14］。斷層延伸至上二疊統長興組的較少（見圖2），源儲之間缺乏一定數量的通道溝通，源儲在空間上匹配不佳，造成了長興組的氣源不足，而并非整個二疊系氣源不足。

3.2.1.2 烴源巖與儲層的時間匹配性

長興組雖有多源供烴，但大部分烴源巖因成熟較晚而對長興組貢獻不大。如龍潭組烴源巖在晚侏羅世達到生排烴高峰時［18-30］，走滑斷層的活動已趨于停止，由埋藏史可知長興組埋深也已在4 000 m 以下（見圖5），沉積物受壓實的影響已變得致密，因此能夠有效進入長興組的的烴類數量可能有限。即時間上的匹配不佳決定了多源供烴中以筇竹寺組為主，但烴類優先充注于寒武系自身與下二疊統的儲層，因此，最終進入長興組的烴類數量不足而未能大規模成藏。

3.2.2 垂側向復合輸導系統

本文所指的垂側向復合輸導體系由通源斷層與長興組自身礁灘沉積構成，而非早期學者所提的斷裂與茅口組頂面不整合［9］。在這一輸導體系中，沿斷層的垂向運移是烴類富集的基礎，沿儲層自身的橫向調整有利于烴類聚集。

構造演化顯示，研究區古構造與現今構造的形態大體一致，為“東南高西北低”特點；因此，烴類在進入長興組后會繼續向東南高部位運移調整，尤其是在遂寧高帶，優質的、相互連通的生物礁儲集體提供了橫向運移的通道。如該區構造低部位的HS2 井附近發育通源斷層，但該井測井解釋為水層，而高部位的TS2 井附近雖不發育通源斷層，測試卻為工業氣層。這正是烴類垂向運移至長興組后再沿儲層橫向運移的結果，同時受生物礁沉積相變影響，在TS2 井處形成儲層上傾尖滅氣藏（見圖8）。

圖8 四川盆地蓬溪-武勝臺凹長興組油氣富集特征Fig.8 Hydrocarbon accumulation characteristics of Changxing Formation in Pengxi-Wusheng intra-platform sag,Sichuan Basin

HS2 井水層溶蝕孔洞中發育的瀝青充填（見圖4b）說明，該井處曾經發生過烴類的運移或聚集，由于未有充足的烴類持續充注，處于構造低部位的井則以發育水層為主。需要注意的是，烴類在向高部位運移過程中可能會被局部正向構造捕獲而聚集，如HS7 井相比TS2 井構造更高，但該井卻發育水層；由構造解釋結果可知，該井處發育一背斜，HS7 井正處于該背斜構造溢出點以外（見圖3）。即烴類在充滿圈閉后會沿溢出點散出，隨后繼續向高部位運移而在適宜條件下聚集（見圖8）。潼南斜坡區由于整體構造較高，且生屑灘儲層的規模有限，連續性也較差，因此，是否發育這種橫向運移作用，還需要更多資料來證明。

4 有利區帶預測

儲層與構造是控制研究區氣水分布的2 個要素。在此基礎上通過分頻反演技術，落實了蓬溪-武勝臺凹西側儲層厚度展布（見圖9）。

圖9 四川盆地蓬溪-武勝臺凹長興組有利區帶評價Fig.9 Favorable zone evaluation of Changxing Formation in Pengxi-Wusheng intra-platform sag,Sichuan Basin

潼南斜坡HS8 井、WJ1 井生屑灘儲層發育區展布面積分別為267，164 km2，是下部巖性氣藏勘探有利區帶。在遂寧高帶TS2—He12 井一帶生物礁展布面積為90 km2，處于構造高部位。其中，TS2 井已獲測試產氣量4.17×104m3/d，勘探潛力較大。在NC7 井南部發育點礁，面積為49.4 km2，也發育一定正向構造，生物礁儲層四周被臺凹阻隔形成良好的巖性圈閉，可作為下步勘探重點（見圖9）。

5 結論

1）蓬溪-武勝臺凹西側長興組為東南高西北低的斜坡，高部位含氣、低部位含水。其中，生物礁灘儲層中廣泛發育的溶蝕孔洞提供了油氣賦存的基礎，自寒武系延伸至上二疊統的走滑斷層是溝通源儲的關鍵。

2）雖然長興組為多源供烴模式，但源儲匹配不佳導致氣源不足決定了長興組未能大規模成藏。在時效性上僅筇竹寺組烴源巖在生、排烴期上與斷層活動、長興組儲層形成的匹配性較好，其余烴源巖貢獻有限?？臻g上大部分走滑斷層僅延伸至下二疊統，源儲間缺乏一定數量的運移通道進一步導致了氣源不足。

3）垂側向復合輸導體系決定了現今氣水分布特點，構造高部位的優質礁灘儲層發育區是油氣橫向運移聚集的有利指向區。潼南斜坡區整體構造較高，勘探重點在生屑灘優質儲層，有利區主要分布在HS8 井、WJ1—MX7 井一帶。在遂寧高帶以構造-巖性圈閉為主，氣水分布的研究是重點，有利區主要位于構造高部位的TS2—He12 井一帶。