楊躍明(本刊編委會(huì)執(zhí)行副主任），等：四川盆地中二疊統(tǒng)天然氣勘探新進(jìn)展與前景展望
刊出時(shí)間:2020-08-03
特約欄目主編楊躍明正高級(jí)工程師（中國(guó)石油西南油氣田公司地質(zhì)勘探首席專家、本刊第八屆編委會(huì)執(zhí)行副主任）： 四川盆地常規(guī)、非常規(guī)油氣資源富集，是我國(guó)天然氣資源最為豐富的盆地?！笆濉币詠恚撆璧靥烊粴饪碧介_發(fā)取得重大進(jìn)展，天然氣儲(chǔ)量、產(chǎn)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，新增天然氣探明儲(chǔ)量超1×1012m3，新建產(chǎn)能150×108m3/a，成為我國(guó)天然氣勘探的熱點(diǎn)和新的增長(zhǎng)極。 天然氣勘探的大發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了地質(zhì)勘探理論認(rèn)識(shí)的發(fā)展和新技術(shù)進(jìn)步，該盆地近年來新發(fā)現(xiàn)的大氣田主要分布在盆地的中下組合，為海相碳酸鹽巖沉積，研究認(rèn)為穩(wěn)定克拉通盆地大氣田的形成與“古裂陷、古隆起、古侵蝕面”等密切相關(guān)。近期，川中古隆起北斜坡震旦系燈影組，中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組和火山巖天然氣勘探取得重大新發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步證實(shí)了上述認(rèn)識(shí)。本期地質(zhì)勘探欄目以“四川盆地天然氣勘探重大進(jìn)展”為專題，組織了《四川盆地川中古隆起震旦系—下古生界天然氣勘探新認(rèn)識(shí)及勘探潛力》《四川盆地中二疊統(tǒng)天然氣勘探新進(jìn)展與前景展望》《川西南平探1井中二疊統(tǒng)棲霞組天然氣勘探新突破及其意義》《碳酸鹽巖烴源巖氣藏的發(fā)現(xiàn)及其油氣地質(zhì)意義》《地質(zhì)—工程—經(jīng)濟(jì)一體化頁巖氣水平井井距優(yōu)化》等5篇論文，集中介紹最新勘探成果、探討大氣田成藏條件及勘探方向。作者簡(jiǎn)介：楊躍明，1963 年生，正高級(jí)工程師，博士，中國(guó)石油西南油氣田公司地質(zhì)勘探首席專家，本刊第八屆編委會(huì)執(zhí)行副主任；主要從事油氣勘探開發(fā)生產(chǎn)管理及科學(xué)研究工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3 號(hào)。ORCID: 0000-0002-0241-0017。
E-mail:yangym@petrochina.com.cn
楊躍明1 楊 雨2 文 龍2 張璽華2
陳 聰2 陳 康2 張 亞2
狄貴東2 汪 華2 謝 忱2
1. 中國(guó)石油西南油氣田公司
2. 中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院
摘要：近年來，隨著四川盆地深層海相碳酸鹽巖天然氣勘探力度的不斷加大?；趨^(qū)域地質(zhì)背景研究成果，在巖相古地理、儲(chǔ)層成因以及天然氣成藏演化等方面都取得了重要的地質(zhì)新認(rèn)識(shí)，并且在該盆地中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組、峨眉山玄武巖等多層系、多領(lǐng)域都取得了天然氣勘探新進(jìn)展，展現(xiàn)出良好的天然氣勘探前景。歸納總結(jié)該盆地近期中二疊統(tǒng)天然氣勘探成果表明：①棲霞組沉積受加里東末期古地貌的控制，在川西海盆邊緣和川中地區(qū)環(huán)古隆起周緣發(fā)育了規(guī)模分布的臺(tái)緣灘和環(huán)帶狀臺(tái)內(nèi)灘，灘體規(guī)模大、分布范圍廣，白云巖儲(chǔ)層發(fā)育，含氣性好；②盆地內(nèi)茅口組主要發(fā)育兩種類型的儲(chǔ)滲體——一種是疊加白云化作用的受相帶控制沿臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)高帶發(fā)育的灘體，另一種是茅口期末受大規(guī)模侵蝕作用在巖溶斜坡帶分布的有效巖溶儲(chǔ)層；③在成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)發(fā)現(xiàn)了火山巖氣藏，其優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為火山巖爆發(fā)相，厚度大、物性好、分布面積廣，該種新類型氣藏的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步拓展了四川盆地中二疊統(tǒng)天然氣勘探的領(lǐng)域。結(jié)論認(rèn)為，中二疊統(tǒng)多層系、多領(lǐng)域天然氣規(guī)模勘探潛力的提升，使其成為四川盆地下一步天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要接替領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：四川盆地；中二疊世；海相碳酸鹽巖；峨眉山玄武巖；沉積相；白云化作用；天然氣勘探潛力；新進(jìn)展
0 引言
四川盆地中二疊統(tǒng)天然氣勘探始于20 世紀(jì)50年代，早期勘探主要集中在該盆地南部，以印支期古風(fēng)化殼為重點(diǎn)先后發(fā)現(xiàn)了圣燈山、陽高寺、自流井等一批中二疊統(tǒng)茅口組（當(dāng)時(shí)稱之為陽三段）縫洞系統(tǒng)氣藏，儲(chǔ)集體為巖溶縫洞型石灰?guī)r儲(chǔ)層，非均質(zhì)性強(qiáng)，氣藏規(guī)模大小懸殊，產(chǎn)氣層主要發(fā)育在局部構(gòu)造高點(diǎn)、沿長(zhǎng)軸方向，氣藏受現(xiàn)今構(gòu)造圈閉控制。此后在持續(xù)開展川南地區(qū)中二疊統(tǒng)天然氣勘探的同時(shí)，針對(duì)整個(gè)四川盆地中二疊統(tǒng)開展了預(yù)探工作，部署了一批探井，在川西北礦山梁、九龍山構(gòu)造實(shí)施鉆探，勘探獲得了一些重要發(fā)現(xiàn)：在礦山梁構(gòu)造發(fā)現(xiàn)厚層狀白云巖儲(chǔ)層，但含氣性差；九龍山構(gòu)造在中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組均獲得工業(yè)性氣流，為裂縫性石灰?guī)r儲(chǔ)層，氣藏規(guī)模小。上述勘探未能取得重大突破。2011 年后，川中古隆起震旦系—寒武系特大氣田的發(fā)現(xiàn)[1]，揭示該盆地海相碳酸鹽巖油氣規(guī)模聚集成藏與“古裂陷、古隆起、古侵蝕面”密切相關(guān)。由此重新認(rèn)識(shí)四川盆地中二疊統(tǒng)，加大了對(duì)二疊系沉積—構(gòu)造演化的研究，以川西棲霞組臺(tái)緣作為突破口，2012 年在川西臺(tái)緣帶北段雙魚石地區(qū)部署風(fēng)險(xiǎn)探井ST1 井，棲霞組鉆獲塊狀孔隙性白云巖儲(chǔ)層，測(cè)試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流。這進(jìn)一步證實(shí)區(qū)內(nèi)白云巖儲(chǔ)層受沉積相帶控制，儲(chǔ)層規(guī)模發(fā)育且整體含氣。隨后針對(duì)盆地中二疊統(tǒng)的勘探工作全面展開，先后在川中、川東、蜀南以及川西南部地區(qū)部署以中二疊統(tǒng)為主探或兼探層的風(fēng)險(xiǎn)探井和預(yù)探井，均獲得天然氣勘探重大發(fā)現(xiàn)。GS18、MX42、MX31X1 井在川中棲霞組鉆遇灘相白云巖儲(chǔ)層，測(cè)試均獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流。PT1 井在川西南部棲霞組發(fā)現(xiàn)厚層狀灘相白云巖儲(chǔ)層并獲高產(chǎn)工業(yè)氣流。YJ2 井在蜀南向斜區(qū)鉆遇茅口組巖溶孔隙型儲(chǔ)層，測(cè)試獲高產(chǎn)。YT1 井在川西簡(jiǎn)陽地區(qū)峨眉山玄武巖組發(fā)現(xiàn)孔隙性火山巖儲(chǔ)層并獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，新領(lǐng)域勘探獲得了重大突破。四川盆地中二疊統(tǒng)天然氣勘探取得的一系列新發(fā)現(xiàn)和新苗頭，展現(xiàn)出良好的天然氣勘探前景。1 區(qū)域地質(zhì)背景
四川盆地處于揚(yáng)子板塊西緣，經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（圖1），是典型的多旋回性克拉通盆地。從基底形成到晚期造山成盆，是經(jīng)歷了揚(yáng)子旋回、加里東旋回、海西旋回、印支旋回、燕山旋回及喜馬拉雅旋回等6 大沉積構(gòu)造旋回的多期構(gòu)造疊合盆地[2]。其中加里東旋回晚期擠壓隆升—海西中晚期裂陷運(yùn)動(dòng)過程對(duì)四川盆地中二疊統(tǒng)油氣成藏具有重要的控制作用。海西旋回主要包括泥盆紀(jì)—二疊紀(jì)，盆地總體是以海侵和擴(kuò)張為主。中二疊世棲霞期沉積整體受加里東期古地貌影響，自盆地東西兩側(cè)向川中地區(qū)海侵。茅口期繼承了棲霞期的沉積格局，茅口初期沉積地貌相對(duì)穩(wěn)定；茅口晚期，巖漿上拱，局部地區(qū)發(fā)生拉張下沉，形成斷陷盆地，沉積了孤峰組深水相硅質(zhì)巖；茅口末期，火山活動(dòng)，隆升作用達(dá)到頂峰，中上揚(yáng)子區(qū)整體隆升到海平面以上，遭受區(qū)域性侵蝕，形成中上二疊統(tǒng)之間的平行不整合面[3]。在加里東和海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制下，中二疊統(tǒng)自下而上發(fā)育了棲霞組、茅口組及峨眉山玄武巖組3 個(gè)重要勘探目的層。
2 對(duì)中二疊統(tǒng)的認(rèn)識(shí)進(jìn)展與天然氣勘探方向
四川盆地中二疊統(tǒng)為一套碳酸鹽巖與火山巖地層組合。早中二疊世中國(guó)南方整體處于海侵背景，海水沿早古生代的古隆起地貌超覆，由盆地周緣向川中地區(qū)階梯式海侵上超，川西地區(qū)處于巴顏喀拉海盆邊緣，發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地—臺(tái)地邊緣沉積環(huán)境，隨著海水持續(xù)入侵，在川中古隆起周緣發(fā)育臺(tái)內(nèi)顆粒灘相沉積環(huán)境。茅口中晚期克拉通內(nèi)拉張作用加強(qiáng)，川中至川北地區(qū)開始出現(xiàn)臺(tái)內(nèi)裂陷，裂陷周緣發(fā)育臺(tái)地邊緣至臺(tái)地相。茅口末期，地幔柱隆升，沉積演化暫時(shí)停滯，地層出露水面造成區(qū)域侵蝕。隨著火山噴發(fā)，盆地大部分區(qū)域被火山巖覆蓋，但火山巖相存在差異，巖性以爆發(fā)相火山碎屑巖、溢流相玄武巖和空落相凝灰?guī)r為主（圖2）。
圖2 中國(guó)南方晚石炭世—早中二疊世構(gòu)造—層序巖相古地理圖
受沉積格局的控制，棲霞組在川西臺(tái)緣及環(huán)川中古隆起周緣發(fā)育規(guī)模分布的臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)灘帶；茅口組裂陷邊緣和臺(tái)內(nèi)高帶是優(yōu)質(zhì)孔隙型儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)；茅口組末期侵蝕作用下形成的斜坡和殘丘帶是有效巖溶儲(chǔ)層發(fā)育帶；距離火山口較近的爆發(fā)相是火山碎屑巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層規(guī)模發(fā)育區(qū)。2.1 盆地棲霞組沉積格局及控儲(chǔ)作用取得新認(rèn)識(shí)，明確了勘探方向
2.1.1 川西海盆邊緣棲霞組發(fā)育大面積臺(tái)緣灘
受巴顏喀拉海盆的控制，在上揚(yáng)子克拉通大陸邊緣的川西地區(qū)發(fā)育棲霞組臺(tái)緣相—開闊臺(tái)地相，臺(tái)緣帶呈北東向沿河灣場(chǎng)—礦山梁—雙魚石—雅安一線展布[4-6]。臺(tái)緣帶西臨廣海，沉積水體能量強(qiáng)，發(fā)育殘余顆粒結(jié)構(gòu)白云巖，疊合后期成巖作用改造，孔隙型儲(chǔ)層大面積發(fā)育（圖3），含氣性好，是盆地棲霞組有利的勘探區(qū)帶。
從連井剖面（圖3-a）可以看出，川西茂汶—北川一帶發(fā)育棲霞組盆地相，欠補(bǔ)償沉積厚度相對(duì)較薄，巖性為泥頁巖變質(zhì)的千枚巖和板巖，向東至青川—江油一帶開始出現(xiàn)臺(tái)地相沉積，青川何家梁一帶出露棲霞組厚度為120 m，巖性為具殘余顆粒結(jié)構(gòu)的白云巖，表現(xiàn)出高能灘相特征，沉積相帶為臺(tái)緣帶，臺(tái)緣帶沿龍門山自北向南連續(xù)分布，向川中灘體變薄，出現(xiàn)薄儲(chǔ)層縱向疊置，從川西至川中地區(qū)棲霞組發(fā)育盆地相、臺(tái)緣相、臺(tái)內(nèi)相，沉積相序完整。雙魚石地區(qū)的實(shí)鉆結(jié)果表明，臺(tái)緣帶儲(chǔ)層巖性以細(xì)—中晶白云巖為主，具殘余顆粒結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)集空間主要為晶間（溶）孔、粒間（溶）孔及溶洞，總體具有低孔低滲特征，局部發(fā)育中高孔，孔隙度主要介于2% ～ 6%，平均值為3.7%，滲透率主要分布在0.01 ～ 1.00 mD，以中孔中喉為主，孔喉連通性好，儲(chǔ)層厚度介于15 ～ 40 m，ST1 井和PT1 井鉆探成果證實(shí)川西棲霞組臺(tái)緣帶控制了優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層分布，灘相白云巖儲(chǔ)層呈厚層塊狀，含氣性好。2.1.2 盆地棲霞組臺(tái)內(nèi)灘廣泛發(fā)育，優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層沿古隆起周緣呈環(huán)帶分布
通過精細(xì)層序?qū)Ρ群捅?chǔ)層地震預(yù)測(cè)技術(shù)，刻畫了川中地區(qū)臺(tái)內(nèi)灘展布特征（圖4），可以看出川中地區(qū)棲霞組臺(tái)內(nèi)灘沿古隆起周緣呈環(huán)帶狀展布，灘體規(guī)模受古隆起控制，分布面積大。
圖4 川中高磨地區(qū)棲霞組臺(tái)內(nèi)灘與白云巖儲(chǔ)層平面分布圖
棲霞期海平面在川中古隆起高部位高頻振蕩，沉積了多期臺(tái)內(nèi)高能灘，形成多層疊置白云巖儲(chǔ)層。儲(chǔ)層巖性以細(xì)—中晶白云巖為主，見殘余顆粒結(jié)構(gòu)，孔隙度主要介于2% ～ 6%，平均值為4.08%，滲透率主要分布在0.01 ～ 1.00 mD，平均值為0.35 mD，儲(chǔ)層單層厚度較薄（1 ～ 8 m），累計(jì)厚度為5 ～ 25 m，儲(chǔ)層相對(duì)較薄，但分布面積廣，含氣性好，單井測(cè)試產(chǎn)氣量高，埋藏相對(duì)較淺，勘探開發(fā)條件優(yōu)越。綜上所述，棲霞組沉積格局受到加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，盆地內(nèi)川西臺(tái)緣和川中古隆起高帶控制了高能灘體的分布和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層規(guī)模發(fā)育，形成盆地內(nèi)“一緣一環(huán)帶”規(guī)模灘相白云巖分布的格局。2.2 茅口組發(fā)育相控型灘相儲(chǔ)層和巖溶縫洞型儲(chǔ)層，明確勘探新領(lǐng)域
盆地茅口組沉積早期繼承了棲霞組沉積格局，整體處于碳酸鹽巖緩坡沉積環(huán)境，主要為一套由黑灰色灰泥灰?guī)r與灰色灰?guī)r組合，具有一定的生烴能力。茅口組中晚期由于強(qiáng)烈的拉張作用，盆地北部地區(qū)發(fā)生拉張下沉，形成斷陷盆地，臺(tái)內(nèi)形成隆凹相間的格局，在裂陷（臺(tái)洼）邊緣發(fā)育高能灘相，局部地區(qū)疊加白云化作用，形成規(guī)模分布的孔隙型白云巖儲(chǔ)層。茅口組晚期盆地大規(guī)模的隆升，遭受強(qiáng)烈的侵蝕作用，形成巖溶地貌格局，巖溶斜坡和殘丘帶是巖溶孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。從成藏特征分析，巖溶儲(chǔ)層形成的古巖性圈閉，利于油氣早期成藏，晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在未遭受強(qiáng)烈破壞作用地區(qū)，古油氣藏仍能得到保存。因此，區(qū)內(nèi)古巖溶斜坡帶和現(xiàn)今構(gòu)造向斜的疊合區(qū)是尋找茅口組油氣富集區(qū)的重要領(lǐng)域。2.2.1 茅二期裂陷（臺(tái)洼）邊緣發(fā)育相控型儲(chǔ)層，“一臺(tái)緣、三高帶”是重要的勘探區(qū)帶
中二疊世晚期，整個(gè)揚(yáng)子板塊處于拉張環(huán)境[7]，受板塊俯沖和峨眉地裂運(yùn)動(dòng)的影響，在川北廣元—巴中一帶形成克拉通臺(tái)內(nèi)裂陷[8]，裂陷內(nèi)發(fā)育孤峰組深水相沉積，為茅口組同期異相的產(chǎn)物[9]，巖性以泥巖及硅質(zhì)泥巖為主，沉積厚度比茅口組顯著減薄，見放射蟲、骨針、底棲紅藻等深水生物，臺(tái)緣分布在劍閣—龍崗一帶（圖5）。通過地層劃分對(duì)比和地震追蹤及沉積相研究（圖5-b、c）表明，在盆地內(nèi)發(fā)育2 個(gè)臺(tái)內(nèi)洼地，與廣元—巴中克拉通臺(tái)內(nèi)裂陷一樣呈北西—南東向展布，其兩側(cè)存在蓬溪、鹽亭和射洪3個(gè)臺(tái)內(nèi)高帶（圖5-c），形成“一臺(tái)緣、三高帶”的沉積格局。近期鉆探的JT1 井位于射洪高帶，茅二段巖性以殘余顆粒白云巖為主，內(nèi)夾亮晶砂屑灰?guī)r（圖6）為邊緣灘相沉積，測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚15 m，孔隙度為4.9%，且具有良好的含氣性。追蹤臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)高帶已鉆井資料分析，亮晶顆粒灰?guī)r普遍發(fā)育，具高能相帶沉積特征。沿臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)高帶普遍發(fā)育的高能灘體結(jié)合后期白云化作用，利于形成優(yōu)質(zhì)孔隙型儲(chǔ)層。
2.2.2 茅口組末期強(qiáng)烈的侵蝕作用，形成巖溶古地貌格局，巖溶斜坡和殘丘帶是巖溶孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)
受峨眉地幔柱隆升影響，四川盆地在茅口組末期整體抬升暴露地表，遭受強(qiáng)烈的巖溶改造[10]。前期研究發(fā)現(xiàn)茅口組巖溶現(xiàn)象普遍，但后期的沉積作用導(dǎo)致茅口組頂部發(fā)育的巖溶孔洞多被滲流物或后期膠結(jié)物充填[11-12]，普遍發(fā)育的巖溶孔洞儲(chǔ)層難以得到有效保存，且分布規(guī)律難尋。本輪研究通過鉆井資料對(duì)比分析與地震綜合解釋，重構(gòu)了四川盆地茅口組巖溶古地貌格局（圖7）。通過對(duì)區(qū)內(nèi)大量老井復(fù)查表明，位于巖溶斜坡的D12 以及位于巖溶殘丘的Z5 井巖溶儲(chǔ)層發(fā)育，而位于巖溶洼地的T2 井和YT1 井巖溶儲(chǔ)層發(fā)育較差（圖7-b）。研究認(rèn)為在古巖溶斜坡區(qū)及巖溶殘丘周緣，由于巖溶流體流速快，溶蝕孔洞不易充填，有利于形成有效巖溶孔洞型儲(chǔ)層。
基于上述認(rèn)識(shí)，在蜀南地區(qū)巖溶斜坡與現(xiàn)今構(gòu)造的向斜疊合區(qū)部署鉆探YJ2 井，該井鉆井過程中在茅口組巖見井漏顯示，巖心資料顯示巖溶作用較強(qiáng)，溶蝕孔洞發(fā)育，見溶溝、溶縫及滲流粉砂，儲(chǔ)層厚度35.9 m，平均孔隙度6.5%，滲透率3.621 mD，測(cè)試產(chǎn)氣量58.87×104 m3/d。蜀南地區(qū)巖溶斜坡帶是巖溶孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū)得到證實(shí)（圖6），進(jìn)一步拓展了盆地茅口組巖溶縫洞型儲(chǔ)層的勘探領(lǐng)域。2.2.3 古巖溶圈閉有利于早期成藏，受晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，在向斜區(qū)破壞作用相對(duì)較弱，有利于油氣保存
蜀南地區(qū)巖溶斜坡區(qū)巖溶作用強(qiáng)烈，巖溶縫洞型儲(chǔ)層發(fā)育，且分布在瀘州古隆起區(qū)（圖8）。茅口組氣藏其烴源主要來自下志留統(tǒng)龍馬溪組及茅一段，烴源巖在上三疊統(tǒng)須家河組沉積末期進(jìn)入生油窗，開始大量生油，液態(tài)烴沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移，并在茅口組早期巖溶發(fā)育區(qū)聚集區(qū)成藏。侏羅系中晚期，古油藏裂解成古氣藏，喜山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)古氣藏進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整。而現(xiàn)今構(gòu)造的向斜區(qū)破壞作用相對(duì)較弱，斷裂普遍不發(fā)育，具備較好的保存條件，古氣藏能得以保存。
圖8 蜀南地區(qū)巖溶地貌與向斜區(qū)、瀘州古隆起疊合圖
2.3 爆發(fā)相火山碎屑巖發(fā)育規(guī)模孔隙型儲(chǔ)層，是重要的天然氣勘探新領(lǐng)域
峨眉地裂運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致四川盆地大規(guī)模的火山噴發(fā)，火山巖廣泛分布，尤以川西地區(qū)更為發(fā)育。近期實(shí)施的YT1 井鉆探表明爆發(fā)相火山巖發(fā)育優(yōu)質(zhì)孔隙型儲(chǔ)層，且物性條件好，測(cè)試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，表明廣泛分布的火山巖成為四川盆地勘探的新領(lǐng)域。通過川西—蜀南地區(qū)火山巖分布和火山機(jī)構(gòu)刻畫，在成都—簡(jiǎn)陽、大邑—新津以及蜀南地區(qū)發(fā)育多個(gè)火山機(jī)構(gòu)，爆發(fā)相大面積分布，具備火山碎屑巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層規(guī)模發(fā)育的有利條件，勘探前景廣闊。2.3.1 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)發(fā)育爆發(fā)相火山碎屑巖孔隙型儲(chǔ)層
四川盆地內(nèi)火山巖面積約為11×104 km2，川西南— 蜀南地區(qū)以玄武巖為主， 厚度一般介于150 ～ 300 m。川中、川北地區(qū)以凝灰?guī)r為主，川東地區(qū)局部發(fā)育玄武巖，厚度介于10 ～ 50 m。川西成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)發(fā)現(xiàn)近火山噴發(fā)中心的爆發(fā)相玄武質(zhì)火山碎屑巖，地震資料刻畫成都簡(jiǎn)陽地區(qū)爆發(fā)相火山巖面積約1 750 km2，火山巖整體厚度介于150 ～ 300 m，其中爆發(fā)相厚度介于79 ～ 229 m，埋深超5 000 m，該套爆發(fā)相火山巖具有分布面積廣、厚度大的特點(diǎn)。據(jù)地球化學(xué)特征分析該套火山巖屬于峨眉山大火成巖省的一部分，按照 TAS（Total AlkaliSilica）分類，四川盆地二疊系火山巖主要為偏堿性或亞堿性的基性、超基性巖類[13-17]。成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖巖性主要為火山熔巖（玄武巖）、火山碎屑熔巖和火山碎屑巖，其中，火山碎屑熔巖含有大量火山角礫，火山碎屑巖除含有大量火山角礫外，還含有大量灰質(zhì)角礫（圖9），推測(cè)為火山噴發(fā)過程中下伏茅口組的自碎角礫?；鹕剿樾即罅堪l(fā)育表明其具有爆發(fā)相特征。
圖9 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)爆發(fā)相火山碎屑巖儲(chǔ)層宏微觀特征圖版
火山巖碎屑熔巖段和火山碎屑巖段孔隙發(fā)育，儲(chǔ)層空間主要為溶蝕微孔，其次是角礫間溶孔（圖9）。溶蝕微孔在鑄體薄片中呈藍(lán)色連片彌散狀分布，可由脫?；⒖缀笃谑苋芪g作用改造形成[18]，溶蝕微孔在火山碎屑熔巖段和火山碎屑巖段均較發(fā)育，而角礫間溶孔僅發(fā)育在火山碎屑巖段。火山碎屑熔巖段和火山碎屑巖段儲(chǔ)層物性好，為高孔隙度—特高孔隙度儲(chǔ)層。YT1 井儲(chǔ)層孔隙度分布介于5% ～ 20%，主體區(qū)域介于10% ～ 20%，平均孔隙度為13.76%；滲透率分布介于0.001 ～ 1.000mD，主體區(qū)域介于0.01 ～ 0.10 mD，平均滲透率為0.058 mD。TF2 井儲(chǔ)層孔隙度分布范圍較廣，介于5% ～ 30%， 主體區(qū)域介于15% ～ 20%， 平均孔隙度為17.07% ；滲透率分布介于0.001 ～ 10.000mD，主體區(qū)域介于0.1 ～ 1.0 mD，平均滲透率為0.227mD。2 口井儲(chǔ)層孔隙度—滲透率均顯示較好的相關(guān)性（圖10），反映了研究區(qū)主要發(fā)育孔隙型火山巖儲(chǔ)層。圖10 YT1、TF2 井火山巖儲(chǔ)層孔、滲分布及孔—滲交會(huì)圖
2.3.2 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖氣藏?zé)N源及生儲(chǔ)蓋配置關(guān)系好
簡(jiǎn)陽地區(qū)發(fā)育高角度斷裂，斷穿下寒武統(tǒng)烴源巖和火山碎屑巖儲(chǔ)層，在空間上可以形成下生上儲(chǔ)的近源有利組合（圖 11）?；鹕綆r上覆上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M泥巖厚度大，是良好的直接蓋層，三疊系厚層膏巖蓋層廣覆式分布，為優(yōu)質(zhì)區(qū)域蓋層[19]。在良好的成藏要素匹配關(guān)系下，即使YT1 井區(qū)埋深超過5 000 m，仍具有良好的物性，天然氣資源豐度可達(dá)19.35×108 m3/km2，屬于高豐度、超深層的孔隙型火山巖氣藏。
圖11 成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖氣藏生儲(chǔ)蓋配置關(guān)系圖
3 天然氣勘探潛力與前景展望
3.1 中二疊統(tǒng)具有天然氣規(guī)模成藏的有利條件
近期研究已認(rèn)識(shí)到，四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組和峨眉山玄武巖組均發(fā)育規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，縱向上與下伏寒武系或志留系優(yōu)質(zhì)烴源巖直接接觸，平面上與寒武系裂陷槽和志留系生烴凹陷疊置（圖12-a），烴源充足、源儲(chǔ)配置好。
圖12 四川盆地中二疊統(tǒng)天然氣成藏要素配置關(guān)系圖版
3.1.1 中二疊統(tǒng)氣源來自下伏烴源，具近源特征
據(jù)氣源分析（圖12-b），可以明確中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組、峨眉山玄武巖組氣源主要來自寒武系和志留系烴源，兼有下二疊統(tǒng)烴源，其中川西—川中棲霞組、簡(jiǎn)陽爆發(fā)相火山巖、簡(jiǎn)陽—威遠(yuǎn)茅口組巖溶儲(chǔ)層氣源主要來自寒武系裂陷槽烴源巖，部分來自茅一段黑灰色灰泥灰?guī)r烴源巖，蜀南茅口組烴源主要來自志留系烴源。據(jù)棲霞組天然氣甲、乙烷碳同位素分析顯示，甲烷碳同位素介于－32‰ ～－29‰，乙烷碳同位素介于－29‰ ～－26‰，與川中高磨地區(qū)燈影組同位素組成基本一致，表明氣源與寒武系烴源巖有關(guān)[20]。YT1 井二疊系火山巖天然氣甲、乙烷碳同位素分布與磨溪寒武系龍王廟組氣藏較一致，氣源以寒武系筇竹寺組為主，為高—過成熟油型氣特征。3.1.2 下伏寒武系和志留系烴源豐富
德陽—安岳臺(tái)內(nèi)裂陷為區(qū)域拉張背景下，受張性斷裂控制， 呈NNW 向展布， 南北長(zhǎng)為320km， 東西寬度介于50 ～ 300 km[21]。裂陷主要發(fā)育于震旦紀(jì)燈影組沉積期—早寒武世筇竹寺組沉積期[22]，裂陷內(nèi)下寒武統(tǒng)麥地坪組和筇竹寺組發(fā)育厚層優(yōu)質(zhì)烴源巖，烴源巖厚度介于300 ～ 450 m，有機(jī)碳平均含量大于2%，兩套烴源巖累計(jì)生氣強(qiáng)度介于100×108 ～ 180×108 m3/km2。裂陷內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖為川西—川中棲霞組、川中—川北茅口組、成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)火山巖提供了充足的氣源。另外，蜀南和川東地區(qū)位于志留系龍馬溪組生烴凹陷，沉積400 ～ 700 m 巨厚個(gè)的龍馬溪組泥質(zhì)烴源，生烴強(qiáng)度100×108 ～ 360×108 m3/km2，為厚層優(yōu)質(zhì)烴源，資源基礎(chǔ)豐富為蜀南地區(qū)茅口組提供充注烴源。盆地中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組、火山巖多套優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層直接覆蓋于寒武系或志留系烴源之上，經(jīng)斷層溝通形成“下生上儲(chǔ)”的良好源儲(chǔ)匹配關(guān)系。3.2 中二疊統(tǒng)天然氣勘探前景展望
油氣成藏條件分析表明，中二疊統(tǒng)烴源充足、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育、縱向上多層系疊置、源儲(chǔ)配置好，是盆地勘探重要領(lǐng)域，目前勘探已經(jīng)取得重要突破。3.2.1 棲霞組“一緣一環(huán)帶”高能灘相控制規(guī)模儲(chǔ)層，是集中突破的重點(diǎn)領(lǐng)域通過棲霞組取得的勘探新認(rèn)識(shí)，明確了川西臺(tái)緣灘和川中環(huán)古隆起分布的臺(tái)內(nèi)灘是棲霞組重點(diǎn)勘探方向，也是近期集中突破的重點(diǎn)領(lǐng)域。棲霞組有利勘探面積廣，川西北部臺(tái)緣灘相白云巖儲(chǔ)層有利勘探面積為2.8×103 km2 ；川西南部臺(tái)緣灘相白云巖儲(chǔ)層有利勘探面積為4.8×103 km2 ；環(huán)加里東古隆起周緣臺(tái)內(nèi)灘相白云巖儲(chǔ)層有利勘探面積為5.2×103 km2，其中高磨地區(qū)有利面積約為2.2×103 km2，磨溪以北地區(qū)有利面積約為3×103 km2。川西南臺(tái)緣灘相白云巖儲(chǔ)層及環(huán)加里東古隆起周緣臺(tái)內(nèi)灘相白云巖儲(chǔ)層勘探程度低，勘探潛力大。3.2.2 茅口組裂陷（臺(tái)洼）邊緣灘和巖溶斜坡帶是下一步天然氣勘探的拓展領(lǐng)域川北臺(tái)緣灘、川中臺(tái)洼邊緣灘預(yù)測(cè)有利勘探面積為5.5×103 km2。其中，射洪、鹽亭、蓬溪高帶預(yù)測(cè)面積為2.5×103 km2，劍閣臺(tái)緣帶有利面積為3×103 km2 。蜀南和川西南地區(qū)巖溶斜坡、殘丘帶分布面積近10×103 km2，臨近寒武系和志留系烴源中心，成藏條件優(yōu)越，其中勘探程度低、保存條件較好的蜀南向斜區(qū)有利勘探面積約為2×103 km2，是下一步勘探重要的拓展領(lǐng)域。3.2.3 明確了火山巖爆發(fā)相是有利勘探方向，是重點(diǎn)勘探新領(lǐng)域
近期勘探進(jìn)展認(rèn)識(shí)到火山巖爆發(fā)相規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，推動(dòng)了火山巖勘探認(rèn)識(shí)。新發(fā)現(xiàn)的成都—簡(jiǎn)陽地區(qū)爆發(fā)相火山巖儲(chǔ)層厚度大，物性好，氣源充足，爆發(fā)相火山巖地震反射特征清晰，落實(shí)程度高，連片發(fā)育，展布面積達(dá)1.75×103 km2，目前資源豐度可達(dá)19.35×108 m3/km2，爆發(fā)相火山巖已顯示出較大的資源潛力，YT1 井以南地區(qū)構(gòu)造部位高，是近期集中評(píng)價(jià)勘探的重要區(qū)帶。另外通過井標(biāo)定、地震追蹤發(fā)現(xiàn)大邑—新津地區(qū)爆發(fā)相面積為0.98×103 km2，蜀南地區(qū)爆發(fā)相面積為0.42×103 km2，是風(fēng)險(xiǎn)勘探的潛力區(qū)。4 結(jié)論
1）近年來四川盆地中二疊統(tǒng)多層系取得的勘探發(fā)現(xiàn)，棲霞組、茅口組和火山巖在巖相古地理、儲(chǔ)層成因以及成藏演化等方面取得的多項(xiàng)地質(zhì)新認(rèn)識(shí)，展示出中二疊統(tǒng)具備多層系、多領(lǐng)域的規(guī)模勘探潛力，是下一步天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。2）棲霞組“一緣一環(huán)帶”沉積格局控制了規(guī)模白云巖儲(chǔ)層分布，下一步應(yīng)該加快勘探進(jìn)度擴(kuò)大勘探成果。川西臺(tái)緣灘儲(chǔ)層厚度大、物性好，是近期規(guī)模增儲(chǔ)領(lǐng)域。川中臺(tái)內(nèi)灘埋藏相對(duì)較淺，分布范圍大，是天然氣效益勘探的重要領(lǐng)域。3）茅口組“一緣三高帶”沉積格局和東吳期巖溶古地貌特征，展現(xiàn)出茅口組規(guī)?？碧綕摿?，有望成為規(guī)模增儲(chǔ)的潛力領(lǐng)域。蜀南地區(qū)巖溶斜坡與現(xiàn)今構(gòu)造向斜疊合區(qū)天然氣規(guī)模富集，是提交天然氣規(guī)模儲(chǔ)量的潛力區(qū)。4）火山巖爆發(fā)相分布面積廣，儲(chǔ)層優(yōu)質(zhì)，大邑—新津和蜀南地區(qū)仍然發(fā)育火山巖爆發(fā)相，是近期天然氣勘探的重點(diǎn)新領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)請(qǐng)點(diǎn)擊下方“閱讀原文”查看
編 輯 韓曉渝
論文原載于《天然氣工業(yè)》2020年第7期
基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)“四川盆地二疊系—中三疊統(tǒng)大型氣田富集規(guī)律與目標(biāo)評(píng)價(jià)”（編號(hào)：2016ZX05007-004）、中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)“西南油氣田天然氣上產(chǎn)300 億立方米關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”（編號(hào)：2016E-0602）。
楊躍明，楊雨，文龍，等. 四川盆地中二疊統(tǒng)天然氣勘探新進(jìn)展與前景展望[J]. 天然氣工業(yè), 2020, 40(7): 10-22. YANG Yueming, YANG Yu, WEN Long, et al. New exploration progress and prospect of Middle Permian natural gas in the Sichuan Basin. Natural Gas Industry, 2020, 40(7): 10-22.
