摘要：廣安氣田是目前川中地區(qū)在上三疊統(tǒng)須家河組發(fā)現(xiàn)的最大氣田，由于其地質(zhì)條件特殊，對(duì)該氣田天然氣的成藏機(jī)理和富集條件一直認(rèn)識(shí)不清。根據(jù)大面積成藏的定義，結(jié)合廣安氣田的地質(zhì)特征，認(rèn)為廣安氣田具有大面積成藏的特征。從氣田烴源巖和儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)、氣層分布特征、裂縫與氣藏分布的關(guān)系以及包裹體的測(cè)試分析入手，認(rèn)為大面積成藏的主要條件為平緩構(gòu)造背景下，源儲(chǔ)的大面積間互；有效儲(chǔ)層的分布范圍控制了氣層的分布，構(gòu)造起伏與裂縫發(fā)育有利于氣層的分布與產(chǎn)能的提高；煤系地層的吸附解析機(jī)理和平緩構(gòu)造造成晚期構(gòu)造抬升是大面積成藏的重要條件。這一認(rèn)識(shí)與前人關(guān)于構(gòu)造抬升對(duì)油氣成藏不利的觀點(diǎn)不同，將增加抬升區(qū)油氣成藏的資源潛力。

關(guān)鍵詞：四川盆地；須家河組；廣安氣田；大面積成藏；地質(zhì)特征；形成條件

    在盆地或凹陷中油氣田的含油氣面積很大，通常是幾千或幾萬(wàn)平方公里，但這些油氣不是在一個(gè)層系內(nèi)連片聚集、具有統(tǒng)一的油氣水系統(tǒng)，而是在縱向上多個(gè)層段內(nèi)形成眾多互不連通的單個(gè)油氣藏。這些分隔的油氣藏都具有工業(yè)油氣儲(chǔ)量，并在一個(gè)層系內(nèi)疊加連片，形成大氣田，即油氣大面積成藏。

    川中地區(qū)上三疊統(tǒng)沉積時(shí)期，構(gòu)造平緩，淺水陸相湖盆廣泛發(fā)育煤系地層沉積，形成烴源巖和儲(chǔ)層相互疊置的“三明治”結(jié)構(gòu)^[1～2]。其中成熟的有效烴源巖厚度大于20m的面積占川中地區(qū)面積的80%以上，上三疊統(tǒng)須家河組的須二、四、六段儲(chǔ)層與須一、三、五段烴源巖的接觸面積占整個(gè)烴源巖分布面積的80%。更為重要的是，須家河組砂巖雖然低孔低滲，但具有儲(chǔ)滲能力的有效砂體在平面上分布廣泛，縱向上各砂巖層段均大量發(fā)育，烴源巖和儲(chǔ)層的這種大面積緊密接觸關(guān)系，為儲(chǔ)層中的各類有效砂體大面積成藏提供了更多的機(jī)會(huì)和豐富的氣源，形成了多套優(yōu)質(zhì)生儲(chǔ)蓋組合。川中地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的工業(yè)氣田，平面上廣泛分布于川中地區(qū)的多個(gè)構(gòu)造區(qū)域，縱向上須二、四、六段均有大量含氣層發(fā)育，且不同含氣層相互獨(dú)立成藏，證實(shí)了這種源儲(chǔ)配置的有效性，從而形成了川中地區(qū)大面積成藏的地質(zhì)現(xiàn)象^[3～4]。

    廣安氣田是川中地區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)的最大儲(chǔ)量氣田，位于川中東部的廣安構(gòu)造區(qū)域，是一個(gè)由多個(gè)局部高點(diǎn)所組成的構(gòu)造群。地表構(gòu)造為一個(gè)呈北西西向展布的平緩低丘狀長(zhǎng)軸背斜，兩翼不對(duì)稱，構(gòu)造閉合面積超過(guò)250km²，區(qū)內(nèi)發(fā)育多條逆斷層，大多數(shù)分布于背斜的北翼。該區(qū)具有強(qiáng)磁性剛性基底，其區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定、沉積蓋層所受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用總體較相鄰區(qū)域弱、斷層規(guī)模小^[5]。

    廣安氣田含氣層系主要為須四段和須六段，其疊加起來(lái)的探明儲(chǔ)量超過(guò)了1300×10⁸m³，含氣回積達(dá)到了800km²，但由于儲(chǔ)層低孔低滲，成巖作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致儲(chǔ)層和致密砂巖間互分布^[6～7]。致密砂巖的排替壓力高，成為氣藏內(nèi)部的分割層，從而將須四段和須六段氣藏在縱向和橫向上分割成數(shù)個(gè)小氣藏，它們相互獨(dú)立，具有不同的氣水和溫壓系統(tǒng)，是川中地區(qū)大面積成藏的典型代表。

    如廣安氣田須四段氣藏，在近北西向的氣藏剖面上(圖1)，可以看出存在多個(gè)氣水系統(tǒng)，屬于構(gòu)造背景下的巖性氣藏。每個(gè)含氣層的測(cè)試地層壓力都不相同，壓力系數(shù)主要為1.1～1.4，基本上都是一個(gè)獨(dú)立小氣藏，具有獨(dú)立的壓力系統(tǒng)。由于分割層的發(fā)育和儲(chǔ)層的低孔低滲，造成氣水水分異差，儲(chǔ)層含水飽和度高，測(cè)試上基本屬于氣水同出的層段，純氣層薄而少。

 

    各種油氣的成藏過(guò)程都是在特定的地質(zhì)條件下進(jìn)行的。川中地區(qū)天然氣的大面積成藏也有其獨(dú)特的地質(zhì)條件，它包括構(gòu)造背景、沉積儲(chǔ)層特征、天然氣的生排烴過(guò)程、成藏主控因素以及圈閉條件等^[8～10]。筆者根據(jù)大面積成藏的地質(zhì)含義，通過(guò)對(duì)廣安氣田的詳細(xì)地質(zhì)解剖，來(lái)討論分析川中地區(qū)天然氣大面積成藏的地質(zhì)條件。

    川中須家河組地層具有平緩的構(gòu)造背景。無(wú)論在須家河組的沉積時(shí)期，還是后期的埋藏與抬升過(guò)程中，須家河組地層都保持了平緩的構(gòu)造特征。這一方面使得須家河組氣藏的烴源巖和儲(chǔ)層得以大面積分布、大面積接觸，形成“三明治”結(jié)構(gòu)。從而為形成廣泛的氣源和眾多的儲(chǔ)氣層提供了地質(zhì)基礎(chǔ)；另一方面，須二、四、六段沉積時(shí)期，由于構(gòu)造平緩，物源發(fā)育，形成了眾多相互疊置的辮狀三角洲河道砂體沉積，而這些河道砂巖孔滲發(fā)育，物性相對(duì)較好，在后期埋藏中多經(jīng)歷建設(shè)性的成巖作用形成溶蝕性的有效儲(chǔ)層。廣安氣田就是在這樣的背景下，形成了廣泛分布的須三段與須五段烴源巖以及須六段與須四段有效儲(chǔ)層，從而具備了大面積成藏的生儲(chǔ)蓋條件。

    從廣安須四、須六段氣藏的平面與縱向分布特征可以看出，廣安氣田氣藏的分布范圍主要受有效儲(chǔ)層的控制，不受構(gòu)造起伏的影響，屬于巖性或構(gòu)造巖性氣藏。但構(gòu)造高點(diǎn)與有效儲(chǔ)層的配合可以提高產(chǎn)能。須六段氣藏雖然分布在廣安構(gòu)造高部位及其斜坡，主要與其有效儲(chǔ)層的分布范圍相一致，而有效儲(chǔ)層的形成主要受儲(chǔ)層沉積和成巖演化的控制。須四段氣藏的分布則基本不受構(gòu)造起伏的控制，由圖2可以看出，有效儲(chǔ)層同樣分布的東部是構(gòu)造高部位，但沒有氣層分布。而西部構(gòu)造地勢(shì)低洼，則是氣層分布的主要范圍。

    但是，構(gòu)造高部位與有效儲(chǔ)層的配合，可以提高單井產(chǎn)能，如須六段氣藏的廣安2井；另外，須六段氣藏的氣水關(guān)系較明確，氣水分異較好，與構(gòu)造起伏的貢獻(xiàn)是分不開的。而須四段的氣層分布沒有與構(gòu)造起伏很好地配合，導(dǎo)致其氣水關(guān)系復(fù)雜，產(chǎn)能分布規(guī)律性不如須六段明顯。因此，廣安氣藏是構(gòu)造～巖性和巖性氣藏，構(gòu)造起伏有利于氣水分異和產(chǎn)能的提高。

    廣安氣田的須六段與須四段儲(chǔ)層總體上裂縫比較發(fā)育，在成像測(cè)井圖上^[11]，整個(gè)廣安構(gòu)造共有13口井發(fā)育裂縫(圖3)，須四段與須六段的裂縫發(fā)育特征相似，裂縫走向主要有北西和北東向2組，中低傾角，發(fā)育井位多數(shù)重合，反映其可能在同一應(yīng)力場(chǎng)下形成。其中須六段裂縫主要發(fā)育在下亞段，共有9口井測(cè)井時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫，以低角度縫為主，部分發(fā)育水平縫和高角度縫，但氣藏分布范圍內(nèi)只有2口井(廣安105和廣安107井)發(fā)育裂縫，共發(fā)現(xiàn)5條張開裂縫，其余裂縫發(fā)育井均不在探明儲(chǔ)量范圍內(nèi)。因此須六段氣藏的主要儲(chǔ)集空間是孔隙，裂縫不是影響產(chǎn)能的主要因素。

 

    須四段共有11口井探測(cè)到裂縫，主要以水平縫和低角度張開縫為主，裂縫特征如表1，裂縫的發(fā)育井位主要分布在須四段氣藏的東北和西南部，其中廣安106、廣安5與廣安16井裂縫的發(fā)育段在縱向上與有效儲(chǔ)層的分布一致，裂縫段有明顯的錄井顯示，對(duì)儲(chǔ)層的改造作用明顯，具有提高單井產(chǎn)能的作用。而廣安124與廣安112井的裂縫雖然比較發(fā)育，但有效儲(chǔ)層不發(fā)育，因此含氣層薄，含水量高。其余井中，平均每口井僅發(fā)育不多于3條裂縫，裂縫密度小，對(duì)氣藏的貢獻(xiàn)不明顯。

    因此，廣安氣田的裂縫比較發(fā)育，但必須與有效儲(chǔ)層相匹配，才能有利于氣藏的形成，與川西地區(qū)的裂縫性儲(chǔ)層氣藏差異明顯^[12]，該區(qū)裂縫本身不具有儲(chǔ)集性能。

    四川盆地在白堊紀(jì)末期至喜山期經(jīng)歷了抬升剝蝕作用，根據(jù)多種方法推算，在華鎣山以西的川中地區(qū)剝蝕厚度普遍超過(guò)1000m，最大剝蝕厚度可能超過(guò)2000m且具有從西向東剝蝕厚度增大的趨勢(shì)^[13～14]。一般認(rèn)為，大規(guī)模的區(qū)域性抬升和剝蝕造成大規(guī)模區(qū)域性降溫與降壓過(guò)程的發(fā)生，使得氣源巖生烴作用十分微弱，甚至完全停止。因此，抬升作用之后由有機(jī)質(zhì)熱成熟作用所提供的氣源很有限。那么，川中廣安地區(qū)的構(gòu)造抬升與地層剝蝕作用如何成為大面積成藏的重要條件，主要從以下2個(gè)方面來(lái)認(rèn)識(shí)。

    首先，根據(jù)廣安地區(qū)的埋藏與生烴史演化，晚侏羅世至早白堊世，地層溫度達(dá)到100～120℃，R_o達(dá)到了1.0%～1.3%，須家河組煤系源巖處于最大生烴期，并發(fā)生了排烴。但是，以煤系為主的烴源巖具有較強(qiáng)的吸附烴能力，吸附狀態(tài)的甲烷占55.83%～95.63%，成為甲烷在煤層中的主要儲(chǔ)存形式。等溫吸附實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)?shù)貙訅毫档蜁r(shí)會(huì)有大量煤層氣發(fā)生脫吸附作用，成為游離氣，通過(guò)煤層割理或裂縫系統(tǒng)進(jìn)入儲(chǔ)集層^[15～16]。因此，在地層埋藏大量生烴過(guò)程中，烴源巖并沒有發(fā)生完全排烴，而是有很多烴類被吸附在煤系地層中，在后期的抬升降溫過(guò)程中發(fā)生大量排烴。

    其次，在烴源巖大量生烴期，廣安地區(qū)儲(chǔ)層埋深達(dá)到或超過(guò)了4000m，研究表明，此時(shí)須家河組煤系地層已經(jīng)處于中成巖期，儲(chǔ)層普遍致密化^[17]，平均孔隙度小于10%，且須家河組地層構(gòu)造平緩，缺少油氣側(cè)向聚集的動(dòng)力。因此，烴源巖排出的烴類難以在短期內(nèi)聚集在致密儲(chǔ)層的相對(duì)高孔滲部位成藏，而是主要集中在烴源巖附近的儲(chǔ)層中或溶解于水中。而在后期的抬升過(guò)程中，地層溫壓降低，構(gòu)造裂縫發(fā)育，整個(gè)須家河組地層的天然氣發(fā)生大面積的膨脹與脫溶作用，并沿裂縫和砂體等運(yùn)移通道大規(guī)模運(yùn)聚成藏。

根據(jù)川中廣安地區(qū)包裹體均一溫度分析，須四段氣藏包裹體的均一溫度主要分為90～100℃與110～130℃2個(gè)帶，且高溫帶數(shù)量占明顯優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步分析得知，高溫包裹體冰點(diǎn)溫度很低，反映含鹽度較高，主要賦存于石英微裂隙中，認(rèn)為其是在晚期的構(gòu)造抬升階段形成的，從而證實(shí)了構(gòu)造抬升對(duì)油氣大面積成藏的重要建設(shè)性作用(圖4)。

 

    川中須家河組地層在平緩構(gòu)造背景下，沉積了一套廣泛分布和大面積接觸的優(yōu)質(zhì)生儲(chǔ)蓋組合，所形成的眾多工業(yè)氣田具有大面積成藏的地質(zhì)特征。廣安氣田的須四段與須六段氣藏具有豐富的煤系氣源，廣泛分布的優(yōu)質(zhì)有效儲(chǔ)層，形成了儲(chǔ)量超過(guò)1300×10⁸m³、含氣面積達(dá)到了800km²的大氣田，是川中地區(qū)大面積成藏的典型代表。通過(guò)以廣安氣田為主的初步分析認(rèn)為，大面積成藏的主要條件為平緩構(gòu)造背景下，源儲(chǔ)的大面積間互形成的“三明治”結(jié)構(gòu)；有效儲(chǔ)層的分布范圍控制了氣層的分布，構(gòu)造起伏與裂縫發(fā)育有利于氣層的分布與產(chǎn)能的提高；晚期構(gòu)造抬升是大面積成藏的主要階段與重要條件。

    導(dǎo)師趙文智教授在研究過(guò)程中提供了主要的研究思路和研究方法，特致以真誠(chéng)的感謝！

[1] 朱光有，張水昌，梁英波，等.四川盆地天然氣特征及氣源[J].地學(xué)前緣，2006，13(2)：234-238.

[2] 羅啟后，王世謙.四川盆地中西部三疊系重點(diǎn)含氣層系天然氣富集條件研究[J].天然氣工業(yè)，1996，16(6)：40-55.

[3] 李登華，李偉，汪澤成，等.川中廣安氣田天然氣成因類型及氣源分析.中國(guó)地質(zhì)[J]，2007，34(5)：829-837.

[4] 杜敏，汪三谷，萬(wàn)茂霞，等.四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組天然氣地球化學(xué)特征及成因類型判識(shí)[J].天然氣勘探與開發(fā)，2007，30(2)：26-30.

[5] 汪澤成，趙文智，張林，等.四川盆地構(gòu)造層序與天然氣勘探[M].北京：地質(zhì)出版社，2002.

[6] 楊曉萍，趙文智，鄒才能，等.低滲透儲(chǔ)層成因機(jī)理及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成與分布[J].石油學(xué)報(bào)，2007，28(4)：57-61.

[7] 王洪輝，陸正元.四川盆地上三疊統(tǒng)砂巖非構(gòu)造裂縫儲(chǔ)層[J].石油與天然氣地質(zhì)，1998，19(1)：35-41.

[8] 劉樹根，徐國(guó)盛，徐國(guó)強(qiáng)，等.四川盆地天然氣成藏動(dòng)力學(xué)初探[J]：天然氣地球科學(xué)，2004，15(4)：323-330.

[9] 陳義才，蔣裕強(qiáng)，郭貴安，等.川中地區(qū)上三疊統(tǒng)天然氣成藏機(jī)理[J].天然氣工業(yè)，2007，27(6).27-30.

[10] 車國(guó)瓊，龔昌明，汪楠，等.廣安地區(qū)須家河組氣藏成藏條件[J].天然氣工業(yè)，2007，27(6)：1-5.

[11] LORENZ J C，STERLING JENNY L，SCHECHTER DAVID S，et al. Natural fractures in the Spraberry formation，Midland basin，Texas：The effects of mechanical stratigraphy on fracture variability and reservoir behavior[J].AAPG Bulletin，2002，86(3)：505-524.

[12] 唐立章，張貴生，張曉鵬，等.川西須家河組致密砂巖成藏主控因素[J].天然氣工業(yè)，2004，24(9)：5-7.

[13] 劉樹根，童崇光，羅志立，等.川西晚三疊世前陸盆地的形成與演化[J].天然氣工業(yè)，1995，15(2)：11-14.

[14] 童崇光.新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與四川盆地構(gòu)造演化及氣藏形成[J].成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，27(2)：123-131.

[15] 田永東，李寧.煤對(duì)甲烷吸附能力的影響因素[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27(2)：247-251.

[16] 陳義才，蔣裕強(qiáng)，郭貴安，等.川中地區(qū)上三疊統(tǒng)香溪群烴源巖熱演化史模擬[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29(2)：57-60.

[17] 申艷，謝繼容，唐大海.四川盆地中西部上三疊統(tǒng)須家河組成巖相劃分及展布[J].天然氣勘探與開發(fā)，2006，29(3)12-25.

　

(本文作者：卞從勝¹ 王紅軍¹ 尹平² 林華英² 1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院；2.川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院)