论四川盆地中二叠统栖霞组天然气勘探.docx

天然气地质学论四川盆地中二叠统栖霞组天然气勘探陈宗清(四川石油地质勘探开发研究院 ,四川 成都 610051)摘 要 :四川盆地的栖霞组主要为灰 灰黑色灰岩及生物碎屑灰岩 ,沉积相以碳酸盐台内生屑滩相 、深和浅缓坡相为主 ,海水较平静 ,生物繁茂 ,富含有机质 ,具志留系和阳新统 2 套较好的生油层 ,生 气强度一般 20 108 m3 / k m2 ,最高达 170 108 m3 / k m2 ,是四川盆地最好的优质生油层 。由于灰岩结构以泥晶为主 ,孔渗差 ,储气主要靠白云岩化作用 、古岩溶作用和裂缝作用 ,白云岩化作用改善 了孔隙空间 ,古岩溶形成了洞穴 (钻具放空量最大可达 4 . 75 m) ,裂缝主要起着孔洞间的连通作用 。 尽管目前栖霞组的勘探程度尚很低 ,钻获的气藏较少 ,但也有高产气井 ,如自流井气田自 2 井栖霞 组与茅口组合采已累积采气 46 . 6 108 m3 ,说明潜力不小 ,前景乐观 。关键词 :四川盆地 ;二叠系 ;栖霞组 ;天然气 ;勘探中图分类号 : t e132 . 2文献标识码 : a文章编号 :167221926 (2009) 0220325210四川盆地的油气勘探已逾半个世纪 ,钻入栖霞组的井已达 1 100 余口 ,但除专层钻探威远震旦系 气田和川东石炭系 的 井外 , 大 多都 未 钻穿 栖霞 组 。 已发现气井 88 口 ,气井主要集中分布在泸州古隆起地区 。由于系碳酸盐岩缝穴性储层 ,缝洞大面积连 通性不好 ,兼之位于主要储层茅口组之下 ,当上覆层 茅口组获气后 ,往往就不再向下探 ,因此截止目前尚未发现以栖霞组产气为主的气田 。经充分利用已钻 井及周边地区剖面资料 ,对其沉积相 、油气地质条件 和勘探现状等进行研究后 ,认为栖霞组亦具有较好 的油气勘探前景 。性主要为灰 灰黑色石灰岩及生屑灰岩 ,生物丰富 ,产 n a n k i nel l a sp . , pol y t hec al is c hi ne ns is 及 h a2y as a k ai a sp . 等化石 。1 . 1碳酸盐台内生屑滩相 ( )1 位于海盆中部成都 、重庆间的自贡 、南充及 泸州地区 。岩性较单一 ,除底部为泥页岩外 ,主要为深灰 灰色厚层至块状泥晶生屑灰岩 , 夹细 中晶 白云岩化灰岩及泥质条带 ,下部薄层状 ,中 、上部块状 ,时有眼球状 ,局部地区有燧石结核 ,生物繁多 ,有、有孔虫 、珊瑚 、腕足 、棘皮 、海百合及藻类等 ,但多 呈碎片状 。厚度稳定在 100 150 m 之间 。 2 位于海盆东北部大巴山古陆前缘 ,呈长条状与古陆平行 。岩性特征与 1 相似 ,但厚度较大 ,约在 100 250 m 之间 。1 . 2碳酸盐台内浅缓坡相 ( )主要位于海盆地西北部及 周边的台内浅缓坡 地带 。岩性较单一 , 除底部为泥页岩外 , 主要为浅 灰 深灰色厚层至块状泥 细晶生屑灰岩 ,夹粗结 构白云岩或灰质白云岩 、泥灰岩及泥质条带 ,生物丰 富 ,但一般较破碎 。厚度多在 100150 m 之间 ,仅 龙门山古岛链通道一带厚度局部可逾 300 m 。1 . 3碳酸盐台内深缓坡相 ( )位于海盆南部 ,其北可达万州 、重庆 、乐山等地 ,1栖霞期沉积相研究研究区中二叠世海侵方向主要来自海盆东南 ,即由黔北和鄂西向北西侵入 ,次为由秦岭地槽经蜀北侵入 (图 1 ) ,另一支则是由西向东通过龙门山古 岛链侵入 。当时海盆周边 ,除西有康滇古陆和龙门山古岛链外 ,东北尚有大巴山古陆 ,海水比较畅通 、 平静 ,其沉积除古陆边缘外 ,几乎全为石灰岩 ; 沉积 厚度除近古陆边缘和古岛链间通 道相 对较 厚 可达200300 m 外 ,一般稳定在 100150 m 之间 ,表明 沉积时海盆很稳定 ,无较大的沉降发生 。栖霞组岩收稿日期 :2008205206 ;修回日期 :20092052181作者电话 :028283310641 326 天然气地球科学vol . 20 是台地陡缓折带面 向 广海 的一 侧 , 海 水可 能较 深 。岩性特征与 相似 ,但其明显不同的是硅质岩条带及燧石结核较发育 。生物丰富 ,门类也多 。厚度一般在 100150 m 之间 。图 1 四川盆地中二叠世栖霞期沉积相沉积相分区 : 碳酸盐台内生屑滩相 ; 碳酸盐台内浅缓坡相 ; 碳酸盐台内深缓坡相 ; 碳酸盐潮坪相1 . 4碳酸盐潮坪相 ( )1 位于海盆西南康滇古陆东侧 ,近南北向 ,南宽 北窄 。岩性较杂 ,底部为灰 灰黑色页岩 、劣煤 、石英砂砾岩 ,向上变为薄 块状砂质灰岩和生屑灰岩 ,生物较少 ,厚度一般小于 100 m 。 2 位于龙门山古岛 链东侧 ,属岛边围岩 。岩性与 1 相似 ,厚度较薄 ,一般在 50 m 左右 。3 在海盆东北大巴山古陆前缘 ,较 窄 。岩性与 1 相似 ,厚度一般小于 50 m 。气十分有 利 , 体 现 在 全 盆 地 俱 发 育 有 数 百 米 厚 的灰 深灰或黑色碳酸盐岩 ,历来都被认为是四川盆 地巨厚的碳酸盐岩中最好的烃源层 。同时 ,经川东(包括渝东北) 石炭系气区的勘探开发证实 ,其下的 志留系烃源岩 ,生气量也相当丰富 ,是一很好的烃源层 ,因此对上覆储层 (包括二叠系 、三叠系储层) 都是 一良好的气源层 。如图 2 所示 ,四川盆地志留系 阳新统烃源岩 的生气总量 ,完全受志留系残留厚度分布所控制 ,即 凡志留系 缺 失 的 地 区 生 气 强 度 都 较 低 , 特 别 是 雅安 龙女寺古隆起轴部则更低 ,生气强度仅有 10 108 m3 / k m2 ,向古隆 起两 翼 则 逐 渐 增 大 , 尤 其 是 古 隆起的南东翼 ,以泸州经重庆至达州一线以东地区 , 生气强度一般都在 50 108 m3 / k m2 以上 ,其中万州一带最高可达 170 108 m3 / k m2 , 次为涪陵一带最 2 栖霞组油气地质特征2 . 1烃源岩生气条件四川盆地的栖霞组具有阳新统 ( 包括栖霞组及 茅口组 ,由于二者系连续的碳酸盐岩沉积 ,历来的生 油专家均未将其分开来进行研究 123 故沿用) 和下 伏志留系 2 套生油层 。四川盆地阳新世沉积环境稳定 ,沉积时海盆无 大的动荡 ,海水平静 ,生物繁茂 ,富含有机质 ,具较强 的还原沉积环境条件 ,对有机质的保存和转化为油 王世谦 ,陈盛吉 ,陈宗清 , 等. 四川盆地油气资源评价. 四川石油管理局 ,2002 . 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. no . 2 陈宗清 :论四川盆地中二叠统栖霞组天然气勘探327 高可达 150 108 m3 / k m2 。其余地区一般生气强度皆较低 ,唯广元 、绵阳至仪陇间 ,生气强度亦可达 (50100) 108 m3 / k m2 ,成都 资阳一带为 ( 3070)108 m3 / k m2 ,该 3 个 地区 亦 具 有 较 好 的 生 气 强 度 。可见 ,四川盆地栖霞组气源是较丰富的 ,目前茅口组 与栖霞组 ,加上川东石炭系采出的天然气总量 ,还仅 仅 是阳新统 志留系生气总量的很少一部分 ,地腹 108m3 / k m2 ,自 贡 一 带 为 ( 2070 )图 2四川盆地志留系 中二叠统烃源岩生气强度 尚有相当丰富的资源待探明 。2 . 2 储集条件栖霞组岩性主要为泥晶灰岩夹细 中晶白云岩 化灰岩 ,岩性致密 ,平均孔隙度为 0 . 84 % ,一般皆在1 %以下 ,很少达到 2 %3 % ,渗透率平均为 0 . 08 10 - 3m2 。因此 ,孔隙度极差 ,单靠孔隙确实很难形 成油气藏 。其储集油气主要靠以下 3 个作用 。2 . 2 . 1白云岩化作用 灰岩经白云岩化作用都可使岩石的孔隙度增大 ,而且一般白云岩化越强孔隙度越大 ,这已为川东石炭系黄龙组储层所证实 4 。周边露头较普遍存在 白云岩化现象 ,但由于盆地内部深埋地腹 ,取心也较 少 ,尚未详细研究过 。但据 20 世纪 50 年代进行的 地面地质调查 ,即在盆地西南缘的峨眉山 瓦山前 缘露头区 ,相继发现了栖霞组中有厚 20 67 m 的砂糖状白云岩 526 。在广元上寺长江沟 、绵竹卸军门 及南江桥亭等处 ,发现栖霞组有细 中晶白云岩及 白云化斑块 。其后经研究和勘探证实 ,盆地西缘均 存在该类白云岩 ,如江油通口厚为 27 . 5 m ,北川厚为 58 m ,广元河湾场构造河 6 井厚为 27 . 5 m ,大兴西构造大深 1 井厚为 20 m ,周公山构造周公 1 井厚 为 50 . 5 m 。该粗结构白云岩 ,正位于栖霞期沉积相 的碳酸盐台内浅缓坡相 ( ) 西部近岸部分 ,显然系 沉积时海盆动荡 ,碳酸盐沉积物时隐时现水面 ,经混合水白云岩化作用形成的白云岩 ,周公 1 井所取白 云岩岩心中见有溶蚀针孔更证实了这一点 ,其中平 均孔隙度虽仅 1 . 59 % ,但大者可达 7 . 62 % ,渗透率 为0 . 477 10 - 3m2 ,可见储集条件亦较好 。2 . 2 . 2 古岩溶作用(1) 古岩溶缝 。西南地区晚古生代地裂运动的 发育期 ,是在中国南方加里东期板块构造运动的基 础上 ,从中泥盆世开始张裂 ,晚二叠世达到高潮 ,至 中三叠世结束 ,即峨眉山地裂运动期 7 ,高潮期表现 为中 、晚二叠世之间的峨眉山玄武岩大量喷溢 。四川盆地除乐山以西的地区普遍见有玄武岩外 ,于华 蓥山及川东地区井下也常有发现 8 。地裂运动引发 玄武岩喷发 ,必然有一个孕育的过程 ,也即是说裂开 是以拉张性的小缝到大缝 ,由浅缝到深缝 ,从近距离 王世谦 ,陈盛吉 ,陈宗清 ,等. 四川盆地油气资源评价. 四川石油管理局 ,2002 . 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 328 天然气地球科学vol . 20 到远距离 ,直到玄武岩喷发高潮期结束 ,都会使当时喷发地带及其周邻的地表产生张性裂缝 ,若该处地 表为碳酸盐岩 ,如遇大气淡水便会产生溶蚀而成溶 缝 。说来也很巧 ,峨眉山玄武岩喷发的高潮期 ,也正 是中二叠统茅口组沉积后东吴运动将盆地整体抬升 为陆时期 , 并形 成 了北 东向 的 泸 州 开 江 古 隆 起 。由于地裂运动和古隆起上隆的交相拉张作用 ,于是 在茅口组灰岩的顶面形成了许多大小不等 、深浅不 一 、方向不定的张性缝 ,当其露出海面后便开始受到 大气淡水的渗入 ,沿裂缝壁溶蚀扩大 ,并逐渐向下深 入和侧向扩张 ,经过漫长的地质岁月 ,于是便在地腹形成了无数错综复杂的古岩溶缝 。(2) 古岩溶洞穴 。在形成古岩溶缝向下纵横向 扩溶的同时 ,在不同的层位和岩石中如遇易溶的鲕 粒 、生屑 、藻屑 、藻球粒及软体动物等多孔的地带 ,最 容易首先形成铸模孔 9 ,或在淡水停留较长久的地段 ,都可能使栖霞 组灰 岩 溶蚀 扩大 为 古岩 溶洞 穴 。 据统计全盆地钻探 ,于栖霞组钻具放空的井共有 16口 (未包括紧邻钻遇断层的河包场构造包 3 井) ,其中 12 口井都在泸州古隆起及其影响范围内 ,表明该 古隆起控制区应是栖霞组古岩溶最发育的地区 ( 图3) 。该区钻入栖霞组的井约 400 口 ,钻遇古岩溶洞 穴的机率为 3 . 0 % ,但有好些井都未钻穿栖霞组 ,实 际上钻遇的机遇率应该还要大些 。其中 ,以自 2 井溶蚀最深 ,距茅口组侵蚀顶面达 395 m ,以螺北 3 井 距侵蚀 面 约 150 m 最 浅 , 一 般 距 顶 深 度 为 200 300 m 。从放 空 量 来 看 以 塘 河 构 造 塘 12 井 放 空4 . 75 m最大 ,充分表明该古隆起上的古岩溶是相当 发育的 ,而具有较好的储集条件 。现实也是如此 ,经测试栖霞组 16 口放空井中 ,有 11 口井产气 、水或气 水同产 ,占 68 . 75 % , 其 余 3 口 井 也 都 有 漏 失 发 生 (漏液 10 . 8 117 . 5 m3 ) , 表 明 也 有 一 定 的 储 集 能 力 ;而且气 、水井产量也较大 , 如塘河构造塘 12 井 (与茅 口 组 一 起 ) 及 朱 沱 镇 构 造 朱 1 井 分 别 产 水3 564 m3 / d及 576 m3 / d ,特别是自流井气田自 2 井 栖霞组因大喷停钻无法测试 ,用钻具与茅口组合采 ,图 3 四川盆地中二叠统栖霞组古岩溶发育分布 古岩溶发育区 ; 古岩溶较发育区 ; 古岩溶不发育区迄今已产气 47 a 仍在继续生产 。值得重视的是 ,尽管目前栖霞组钻遇的古岩溶 洞穴尚很少 ,但紧邻其上的茅口组在泸州古隆起区 放空井则已达 99 口 ,钻遇的机率为 9 . 94 % ,如加上 同井重复出现放空 ,钻遇的机率已达11 . 35 % 10 ,但这些井一旦获气则未继续往下钻探 ,据此预测在泸 州古隆起区地腹栖霞组古岩溶的实际存在数量 ,较目前已探明机率可能要大得多 。(3) 古岩溶的演化 。从栖霞组灰岩古岩溶的形 成和发展过程来看 ,可以分为 3 个阶段 。早期 :即东吴运动将盆地整体抬升为陆时 ,大气 淡水是通过地裂运动和泸州 开江古隆起上隆时形成的张性缝 ,先后在渗流带和潜流带进行溶蚀 ,使张 裂缝向下和侧向拓宽加长 ,进而形成众多错综复杂 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. no . 2 陈宗清 :论四川盆地中二叠统栖霞组天然气勘探329 的溶缝和溶洞 。在溶 蚀过 程 中必 然会 产生 大 量的不但可使断裂时形成的破碎岩块压紧 ,而且在强烈的挤压和搓碾下 ,可使破碎岩块变为更加细碎的构 造岩或糜棱岩 ,如再经后期的化学或机械充填 ,一些未压实的孔缝便可被胶结紧密 ,成为阻止油气运移的遮挡体 11 。只有断距较小 , 逆断层上 、下盘断面 的栖霞组相互对接的断带 ,由于栖霞组储层自身的孔 、洞 、缝较发育 , 加之断褶易产生张性缝 , 栖霞组上 、下盘储层的孔 、洞 、缝一般都能相互连通 。 断 层破坏了栖霞组储层内早期流体的平衡 。当断层将栖霞组断开时 ,上盘已储集的高温高压流体 ,遇到突 然卸压便会立即喷薄而出 ,冲向上覆储层 ,从而可以不同程度的改变流体在储层中的分布 。如果断层较大 ,从栖霞组一直断开了上三叠统及其以上的陆相 碎屑岩含淡水储层 ,或经大断层 ( 据现有资料知 ,泸州古隆起上的龙 洞坪 、塘 河 、黄瓜 山及 坛 子坝 等构 造 ,即有由栖霞组向上的通天大断层) 或遭后期严重剥蚀并与断层相结合渗入地腹的淡水时 ,最初由 于栖霞组储层的压力大 ,可以阻止上覆储层的流体 向下灌入 ,久之压力消减至上覆储层压力大于栖霞组储层压力时 ,则上覆储层或沿大断层等渗入的淡水便可渗入栖霞组储层 ,直至灌满储层已连通的孔 、 洞缝为止 。于是淡水再次溶蚀栖霞组储层 ,扩大古岩溶空间 。但待到淡水和 co2 一旦消失 ,当 ca co3溶液达到饱和浓度后 ,随之在缝洞中便可沉淀形成 二世代或三世代泥质和方解石胶结 ,在高温高压下有的甚至可重结晶变为亮晶胶结 ,从而导致对一些已连通的孔 、洞 、缝形成封隔 。 天然气一般只能在 局部地区富集成藏 。如前所述 ,栖霞组古岩溶经历了溶蚀 、充填 、断褶 、再溶蚀和再充填后 ,缝洞早已不 如最初表生期形成那样好 ,经断层分割 ,沟通溶蚀洞 穴间的溶缝被泥质和方解石亮晶不同程度的胶结 ,在纵横向上都可导致洞与洞间相互隔绝 ,加之伴随断层和局部构造形成时产生的张裂缝 ,主要在断层 上盘断带附近和局部构造轴 、顶部 ,远离断带和构造 翼部却不发育等复杂格局 ,结果导致地腹流体分割 严重 ,天然气往往仅局部富集 ,极少成片连通 ,一口井即是一个气藏 。此即四川盆地 ,特别是在泸州古隆起地区 ,勘探栖霞组储层难度大的最主要原因 。2 . 2 . 3 裂缝作用伴随构造形成的张缝 ,具有一定的孔隙空间 ,早 已被人们认为是致密岩层储集油 气的 重 要储 集空 ca ( h co3 ) 2 溶 液 ca co3 + co2 + h2 oca ( h co3 ) 2 ,和少量杂质 ( 主要是泥质) ,它们主要是通过区域潜流带流向低处溢出 ,仅部分残留在古 岩溶缝洞壁上 ,形成一世代胶结 ,因此早期是古岩溶 的形成期 。中期 :指晚二叠世 喜马拉雅运动前 。此期当 晚二叠世海侵到来后 ,便在全盆地茅口组侵蚀面之 上一般都沉积了 50100 + m 厚的页岩夹灰岩的上 二叠统龙潭组 ,对茅口组 栖霞组古岩溶形成全面 封盖 ,外界淡水已被隔绝 ,从而停止继续溶蚀 ,此时埋藏水中 的 泥 质 首 先 沉 淀 , 继 之 而 来 的 是 淡 水 和co2 消失 ,再后 ca co3 溶液达到饱和浓度而沉淀 ,于是便在古岩溶缝 、洞壁上形成了在薄片鉴定中常 见的一世代或二世代的泥质或方解石胶结 。此期虽 然经历的地质历史时期很长 ,从古生代直至新生代 ,其间并有多个地壳运动发生 ,但对四川盆地而言 ,有 明显影响的也只有中三叠世末的早印支期运动 ,它 使四川盆地整体再次上升为陆 ,从而结束了漫长的 海相沉积 ,但其也只是造陆运动 ,并未造成明显的构 造改变 ,大气淡水只是对中三叠统雷口坡组 下三叠统嘉陵江组造成了较大影响 ,而茅口组 栖霞组 已形成的古岩溶则未受到波及 。尽管随着上覆岩层 的不断沉积 ,重荷逐渐增大 ,在高温和高压下 ,栖霞 组灰岩内也形成了一些大致与地层层面平行 、充满 泥质的锯齿状缝合线 ,对栖霞组形成的古岩溶亦无大的影响 。而此时二叠系的烃源岩 ,在中侏罗世沙 溪庙期已进入生油门限 ,侏罗纪末到达成油高峰期 , 至白垩纪末进入成气阶段 ,石油裂解为天然气 ,因此 此期也是栖霞组储层油气生成 、运移 、聚集和油变成 气的重要时期 ,天然气已聚集于栖霞组古岩溶缝 、洞和灰岩原生有效孔隙中 。晚期 : 强烈的喜马拉雅运动是四川盆地构造的 最后定型期 ,它不仅形成了众多不同类型的构造带 和局部构造 ,而且伴生了更多的大小不等 、方向不同 的断裂 ,特别是在泸州古隆起地区 。不仅有龙门山 、华蓥山和齐岳山等通天大断层 ,并且有许多断层从 侏罗系一直断到了二叠系 ,甚至志留系 ,而且绝大多 数都是逆断层 。其结果是 : 逆断层对栖霞组储层 早期形成的古岩溶网络体系造成了复杂的分割 。栖 霞组灰岩储层质纯 ,生屑丰富 ,易碎 ,古岩溶缝洞以及孔隙都较发育 ,当其被断层断开后 ,如果断距大于 栖霞组厚度 ,上盘巨厚的志留系泥页岩直接与下盘 栖霞组的断面接触 ,特别是在上盘向上逆推过程中 , 王乃举. 中国天然气开发图集 ( 第四分册) . 中国石油天然气总公司 ,1992 . 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 330 天然气地球科学vol . 20 间 。四川盆地的碳酸盐岩一般都很致密 ,油气聚集在很大程度上是靠裂缝 ,如果张裂缝发育好 ,则整个 构造中气井几乎都可全相连通 ,如宋家场构造茅口 组储层 ,反之则常常是一口井即是一个气藏 。同时 , 如果没有裂缝将其连通 ,孔 、洞往往便会变成孤立的 空洞 ,因此裂缝又是连接孔洞之间的通道 。如前述 ,古岩溶形成的洞穴 ,最初就是由于裂缝经淡水不断 地向下 、向地腹深处溶蚀扩大形成的 ,因此古岩溶洞 穴本身就带有裂缝的连通性 。更重要的是晚期强烈 的喜马拉雅运动 ,伴随着褶断的发生 ,在构造轴 、顶 部 、断层沿线 、扭曲 、鼻凸和陡缓转折带都会产生许多张性缝 ,它们对连通已有的孔洞都会起到很大的 作用 ,从而为形成一个储集油气的网络空间或裂缝 系统 ,在一定的岩性或构造圈闭条件下形成油气藏 。(1) 裂缝与局部构造的关系 。裂缝的发育方向 与局部构造产状密切相关 ,只要产状发生变化 ,裂缝组系的方向相应地也有规律的发生变化 。其次 ,裂 缝总是发育在地层受力强 、变形大 ,亦即地层具有最 大曲率的地方 。在向斜或鞍部也有裂缝 ,特别是在 地层产状变化较大的向斜轴部一带裂缝也较发育 , 唯裂缝是向下裂开 ,而与背斜裂缝向上裂开恰好相反 。不同构造类型的裂缝发育不尽相同 ,各有其特 征 。四川盆地局部构造类型较多 ,经对露头实地研 究证实 (图 4) 12 ,局部构造形态不同 ,其上的曲率值 就不同 ,也就是说裂缝在局部构造上的曲率值就不 同 ,总的来说一般都发育在构造轴 、顶 、端部和断带附近 。虽然这是地表露头研究的结果 ,但对地腹深 处储层的勘探 ,也有一定的参考价值 ,值得借鉴 。地栖霞组已知探井的气 、水和漏失井情况 ,分别论述于下 : 气井分布现状 :气井主要发育于自贡 开江 一带的泸州 开江古隆起区 ,已知 90 口气井 ( 含 25 口气水同产井) 除 5 口井外 ,其余 85 口井均分布在 此区 ,占气井总数的 94 . 4 % ,而且气井产量也较大 , 特别是在自贡 重庆间的泸州古隆起区则更为集中 。产气量大于 100 104 m3 / d 的超高产气井 , 有 自流井气田自 2 井和泸州西南付家庙气田的付 13 井 2 口 ,产气量在 ( 1050) 104 m3 / d 之间的中产 气井有 19 口 ,其余气井产量皆小于 10 104 m3 / d 。 由于栖霞组的勘探程度尚很低 ,气井与气井间的连通 ,仅在自贡东侧的黄家场和重庆东北的卧龙河 2 个气田见到 ,前者从黄家场气田顶部的家 15 井向东 经家 23 井 、家 14 井 、家 5 井 、家 22 井 ,连通方式与 轴线近于平行 ,经试油和采气证实相互连通 ,首尾距 离近 5 k m ;后者为卧 122 井与卧 115 井相连通 ,连通方式为轴部的卧 122 井 ,通过横裂缝与东翼的卧115 井相连通 , 距离约 5 k m 。因此 , 目前栖霞组已 发现的气井 ,一般都是一口井即是一个气藏 ,裂缝连 通范围皆很狭窄 ,按构造 ( 或气田) 为单位 , 90 口气 井共分属 34 个构造 。 水井分布现状 :栖霞组共发现水井 72 口 ,主要分布在自贡 重庆间的泸州古隆 起一带的有 59 口 ,其余地区均零星分布 。产水量大 于 500 m3 / d 的井集中分布于泸州古隆起东段 ,以塘 河构造塘 12 井产水3 564 m3 / d最大 ,次为临峰场构 造 临 5 井 和 石 油 沟 构 造 巴 13 井 , 分 别 产 水 为1 200 m3 / d和 1 076 m3 / d 。全区共有 11 口产水在50100 m3 / d 之间的中产水井 ,除 1 口井外也集中 分 布 在 泸 州 古 隆 起 区 , 其 余 产 水 井 皆 为 小 于50 m3 / d的低 、小产水井 。 漏液井分布现状 : 全区 栖霞组共有漏液井 119 口 ,亦主要分布在泸州古隆起区的自贡至重庆段 (52 口) ,和开江古隆起核部的 开江至垫江段 (40 口) ,其余地区少见 。漏液量最大 的是石油沟构造巴 34 井 ,共漏液2 112 m3 。次为观 音场构造音 12 井和桐梓园构造桐 15 井 ,分别漏液 为 870 m3 和 751 m3 。漏液量在 100500 m3 之间的中漏液井 38 口 ,也主要分布在泸州 开江古隆起 区 ,其余漏液井皆为小于 100 m3 的低 、小漏液井 。 综上所述 , 从栖 霞组 探 井已 知 产 气 、水 和 漏 液井 ,并结合古岩溶演变中形成的溶缝来看 ,裂缝还是 比较发育的 ,但据钻井最多的西起自贡西南观音场构造 、东至重庆地 区 , 即 泸州 古隆 起主 体 及其 影响 区 ,截至 2001 年 为止 共钻 井 476 口 , 获气 井 66 口 (含气水同产井 23 口) 、纯水井 36 口和纯漏液井 20图 4 四川盆地不同类型局部构造上裂缝发育带的分布1 白节滩构造 ;2 纳溪构造 ; 3 宋家场构造 ;4 阳高寺构造 ;5 熊坡构造 ;6 中坝构造 ;7 临峰场构造(2) 地腹栖霞组裂缝发育情况 。正确判断地腹致密储层裂缝的发育 ,在目前情况下尚只能依靠已 知探井产气 (油) 、水和漏失井来确定 。现将四川盆 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. no . 2 陈宗清 :论四川盆地中二叠统栖霞组天然气勘探331 一口井 13 。从这一观点来看 ,泸州古隆起的勘探程度还相当低 ,还必须作大量的工作 ,对全盆地来说则 更低 ,尚须继续努力 。3 . 2 气藏类型从已获的 88 口气井来看 ,分布极分散 ,散布于 51个气田和构造上 ,以纳溪气田 、黄家场气田及卧龙河 气田最多 ,三者都有 5 口气井 ,其次是观音场气田和孔滩气田各有 4 口气井 ,其余气田和构造均仅有 13口气井 。在构造部位上 ,气井主要位于背斜轴部 ,如 卧龙河 、纳溪 、黄家场和孔滩等气田 。尽管背斜轴部断裂发育 ,张开缝多 ,但气井之间的连通性亦差 ,全区 栖霞组仅发现黄家场气田 家 15 井 、家 23 井 、家 14井 、家 5 井和家 22 井 ,以及卧龙河气田卧 122 井与卧115 井 ,在其开采过程中见其相互连通同属一个裂缝 系统外 ,其余气井都不相连通而自成一个系统 ,也即是说一口气井即是一个气藏 。因此 ,从目前已获的气井来看 ,栖霞组具有以下 4 种气藏类型 。3 . 2 . 1孤裂缝气藏 系指储层储集空间主要为张性构造缝及其所贯通的岩层有效孔隙 。这些张缝主要是在局部构造和 断层形成时所产生的张性缝 ,即“三占三沿”中所总结出来的那些张性缝发育带 ,其特征是裂缝储集空间规模小 ,连通范围有限 ,是一个孤立的裂缝系统 ,一口气井即是一个气藏 。栖霞组绝大多数气藏皆属 于这一类型 。孤裂缝气藏储产量一般均较小 ,有的气藏已枯废 。但也有高产气藏 ,如观音场气田音 5井 、卧龙河气田卧 127 井 、黄家场气田家 30 井 、纳溪 气田 纳 59 井 和 孔 滩 气 田 孔 10 井 等 , 皆 已 累 采 气 (2 . 53 . 0) 108 m3 ,其中除后者外均尚在继续生产 。此外 ,付家庙气田付 13 井与茅口组合采 ,累采 气已达8 . 17 108 m3 。3 . 2 . 2 连通裂缝气藏限指储层裂缝较发育 ,有 2 口以上的裂缝气井 相互连通 ,连通面积较宽 ,测试或采气时气井压力和气产量皆会互为影响 ,也即是说同为一个裂缝系统 。 这些连通气井往往分布在低缓构造轴 、顶部 、鼻凸和断带附近的张缝发育区 。由于栖霞组的勘探程度尚 很低 ,全区仅发现 2 个这类气藏 : 其一 ,黄家场气田主体构造轴部东段 , 从高点向东依序为家 15 井 、 家 23 井 、家 14 井 、家 5 井及家 22 井等 5 口井为一连通裂缝气藏 , 其中除家 15 井因气量小于 1 104 口 ,共获裂缝井 122 口 ,裂缝机率为25 . 6 % ,获气机率为 13 . 9 % 。当然 ,这是目前钻井尚很少情况下的 数值 ,随着钻井的增多 、地质 、地震技术和解释等的 提高 ,地腹裂缝发育规律的不断地得到认识 ,相信获 气成功率将会大大提高 。2 . 3 盖层条件栖霞组和茅口组为连续沉积的碳酸盐岩储层 ,其 共同的盖层为上二叠统的龙潭组 。其岩性全盆地皆 以页岩为主 ,但于川西北广元 南江及其附近已相变 为吴家坪组 ,岩性下部为灰岩夹硅质层 ,上部为硅质 灰岩 ;于川西南乐山及其以西 ,相变为泥页岩夹煤层的沙湾组煤系地层 。但是这些岩层都很致密 ,是一良 好盖层 ,其厚度除盆地边缘常在 100m 以下外 ,盆地 其余地区都在 100150 m 之间 ,最厚可逾200 m 。3 勘探现状及气藏类型3 . 1 勘探现状四川盆地的油气勘探 ,早期曾走过不少的弯路 , 自 1960 年以后方认识到是裂缝油气藏 ,将井位布置 在背斜构造高点及长轴上称“一占一沿”后改为“一 占三沿”,20 世纪 80 年代后 ,又改为“三占三沿”( 即占高点 、沿长轴 ,占鞍部 、沿扭曲 ,占鼻凸 、沿断层) , 使勘探得到进一步发展 。半个多世纪以来 ,在全盆 地钻达栖霞组的井已逾 1 100 口 (截至 2001 年) ,然 而除 20 世纪 6070 年代及其以后钻探威远气田震 旦系及寒武系的 120 余口井 、1978 年以后在川东专层钻探石炭系的 520 余口井外 ,探及栖霞组的井最 多也只有 460 余口井 。以钻达栖霞组最多的泸州古 隆起 核 部 ( 即 川 南 矿 区 ) 而 言 , 面 积 约 为 1 . 5 104 k m2 ,钻达栖霞组的井共 335 口 ,平均 44 . 8 k m2才钻一口井 ,以钻达最多的纳溪构造来说 ,该构造圈 闭面积为 174 k m2 , 也只钻达 21 口井 , 每 8 . 3 k m2才钻一口井 。其实从四川盆地栖霞组储层的性质来看 ,其储集空间并非是一个孔隙性储层 ,而是一个以 古岩溶缝 、洞为基础 ,几经演变后 ,并为构造复杂化 了的储层 ,特别是泸州古隆起地区 ,实属非背斜型油气藏 ,正因如此 ,所以在泸州古隆起核部栖霞组勘探 仅获 33 口气井 ,成功率仅为9 . 8 % ,即使获气井最多 的纳溪构造也只有 5 口 ,成功率仅为23 . 8 % 。在国 外非背斜油气藏也是最难勘探的一类油气藏 ,必须 要有较高的勘探程度才有较好的收益 ,例如美国俄克拉荷马州有一个密集勘探区 ,面积为 2 800 k m2 , 共发现 124 个油气田 ,平均不到 1 k m2 就有一口井 ; 再如 ,德克萨斯州和路易安那州 ,平均 1 . 3 k m2 就有 王乃举. 中国天然天气开发图集 ( 第四分册) . 中国石油天然气总公司 ,1992 . 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 332 天然气地球科学vol . 20 m3 / d 暂未开采外 ,其余 4 口井与茅口组一起合采 ,已累采气 7 . 6 108 m3 ,仍在继续生产 。其实 , 像黄 家场气田这样的低缓构造轴 、顶部 ,张裂缝不仅发育 而且相互连通 ,假如将该连通裂缝气藏偏南已钻达 茅口组的家 6 井 、家 13 井 、家 19 井及家 24 井等气 井也钻达栖霞组 ,裂缝连通的方式则很可能不是近东西向的直线 ,而是一个面 ,气藏规模可能更大 ; 其 二 ,卧龙河气田南段的卧 122 井及卧 115 井 ,其连通 的方式是从轴部的卧 122 井 ,向北东方向由张性横 缝斜穿构造至气水边界附近的卧 115 井相互连通 , 平距约 5 k m ,后者因近气水边界已为水淹废弃 ,卧122 井仍继续在生产 。3 . 2 . 3 古岩溶气藏主要指钻遇古岩溶钻具放空 ,经测试产气的孤 立古岩溶气藏 。由于栖霞组目前钻获的古岩溶气井 本身就少 ,兼之阳高寺 、荔枝滩和塘河气田的阳 56井 、荔 2 井及塘 27 井等 3 口气井已先后枯废 ,而观 音场气田的音 19 井已近气水界面尚未开采 ,现正在 开采的古岩溶气藏 ,仅有螺观山气田的螺北 3 井 ,已 累采气 0 . 249 108 m3 。3 . 2 . 4 连通裂缝 古岩溶复合气藏指气藏为连通裂缝气井与古岩溶气井相互连通 的气藏 。与连通裂缝气藏相似 ,主要分布在低缓构 造轴 、顶部 、鼻凸和断带附近等张缝发育区 。目前全 区仅发现自流井气田顶部自 2 井和自 4 井 2 口气井 相互连通 ,前者为古岩溶气井 ,后者为裂缝性气井 ,两者相距 1 . 5 k m 而 相 连 通 。该 气 藏 与 茅 口 组 合 采 ,自 1960 年发现以来的 47 年中已累采气超过 48108 m3 ,其中自 2 井一口井就已累采气超过 46 . 6108 m3 仍在继续开采 ,而自 4 井则早已枯废 。其 储产 量 高 的 原 因 , 主 要 是 由 于 自 2 井 钻 达 井 深2 260 . 552 265 . 00 m栖霞组时 ,放空达 4 . 45 m 有 关 ,因大喷停钻 ,无法测试 ,被迫用钻具代替油管采 气至今 ,显然是由于古岩溶起到了决定性作用 ,足见 有无大型古岩溶的重要性 。综观上述 4 种气藏类型 ,各有其明显特征 ,由于形成机理相异 ,所以储产量相差也很大 。连通裂缝 气藏 ,主要是由于 晚期 局 部构 造形 成 时 , 背 斜 构造 轴 、顶部 、鼻凸和断带附近形成的张性缝 ,在平面上 相互交叉 、斜切构成的网络系统 ,一般来说相互连通 的井越多 ,其控制的面积就越宽 ,天然气的储产量就越大 。古岩溶气藏 ,是由于早期峨眉山地裂运动和 泸州 开江古隆起形成时 ,因拉张和平缓上隆形成 的方向不定的张性缝 ,再经表生期淡水向下不定向选择性 溶 蚀 扩 大 ( 一 条 裂 缝 向 下 溶 蚀 深 达 200 400 m ,不可能是一条垂直单缝 ,而是有许多分支) , 造成众多古岩溶缝洞 ,当这些向下溶蚀的缝洞彼此 相互交织起来后 ,便可形成一个庞大的纵向网络系 统 ,因此每当钻遇一个古岩溶洞穴如果产气 ,其储产 量一般都较大 。据其上覆层茅口组钻采资料 ,众多古岩溶气井累采气一般皆已达 1 . 5 108 m3 以上 , 河包场气田包 33 井甚至已累采 7 . 5 108 m3 仍在 继续开采 。唯早期形成的古岩溶网络 ,因晚期构造 变动和充填影响 ,很可能分割和胶结较强 。连通裂 缝 古岩溶复合气藏 ,则是早期溶蚀缝洞形成的纵向网络系统与晚期伴随局部构造形成的张性缝横向 (平面) 网络系统的相互叠合 ,因此往往一钻遇其储 产量都很高 。孤裂缝气藏 ,却是目前发现最多的小 型裂缝气藏 ,因其控气范围较狭窄 ,一般储产量都不 大 ,但也有富集者 ,且数量众多 ,亦不可忽视 。4展望半个多世纪的勘探证实 ,四川盆地中二叠统的碳酸盐岩气源丰富 ,储盖条件也好 ,全区基本上皆具有 可 探 条 件 , 但 从 储 层 好 坏 和 目 前 钻 井 技 术 以7 000 m能探及为限 ,主要应勘探以下地区 (图 5) 。4 . 1 泸州古隆起区 ( a 区)沪州古隆起地区面积约为 3 . 5 104 k m2 ,虽然 经过数十的的勘探 ,钻达栖霞组的井已达 607 口 ,但 以往对二叠系的勘探都是以茅口组为主 ,一旦茅口 组获气 ,一般都不往下再钻 ,钻达茅口组的井共 996 口 (二者之比为 62 . 1 37 . 9) ,所以钻达栖霞组的井 少 ,气井则更少 。但二者都是碳酸盐岩储层 ,其间并 无隔层加以相隔 ,很可能茅口组获气井之下的栖霞 组也是气层 ,最好的例证是自 2 井特大气井茅口组 与栖霞组合采产气 ,逾 47 a 已累采气 46 . 6 108 m3 而不衰 ,此外合江气田合 25 井 、黄家场气田家 22 井 及庙高寺气田寺 29 井 ,茅口组与栖霞组合试也分别 产气 66 . 1 104 m3 / d 、25 . 9 104 m3 / d 及 16 . 3104 m3 / d而无水 ,也充分说明了这一问题 。更何 况 ,该 2 组储层储集空间皆为孔 、洞 、缝 ,尽管有的可能形成了连通性网络 ,但其发育却很不均匀 ,纵横向 上相差都可能较大 ,从而导致有的上 、下 2 个储层都 有气 ,有的则只有上层有气 ,抑或是上层储层无气下 层储层有气 ,如付家庙气田付 13 井 、孔滩气田孔 10 井 、永安场气田永 14 井 、桐梓园气田桐 16 井 、杨家山气田山 11 井 、纳溪气田纳 52 井及纳 59 井等 ,茅 口 组 无 气 , 往 下 钻 至 栖 霞 组 测 试 , 则 分 别 产 气 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. no . 2 陈宗清 :论四川盆地中二叠统栖霞组天然气勘探333 168 . 0 104 m3 / d 、76 . 3 104 m3 / d 、22 . 7 104 m3 /d (水 102 m3 / d) 、17 . 0 104 m3 / d ( 水未计) 、15 . 1 104 m3 / d (水 62 m3 / d) 、11 . 2 104 m3 / d 及 12 . 2 104 m3 / d (水 48 m3 / d) 。这种情况在川东地区也有 , 卧龙河气田卧 115 井 、卧 127 井及双龙气田双 4 井 等 ,钻穿茅口组无气 ,而钻达栖霞组储层测试 ,分别产气 50 . 5 104 m3 / d 、48 . 9 104 m3 / d 及 8 . 1 104m3 / d 。据此可知 ,栖霞组并不像以往人们所认为的水多气少 ,而是与茅口组相似 ,潜力不小 。同时 ,栖霞组储层性质与茅口组一样是孔 、洞 、缝 ,其发育和 捕聚油气并不受构造和地域的限制 ,即使是单斜或 向斜也有气藏 ,如在泸州古隆起上的云锦 、来苏 、况 场和得胜等向斜茅口组均获工业气流 ,甚至在云锦 向斜轴部也获有气藏 ,如果继续勘探 ,栖霞组也完全有可能在向斜发现气藏 。从这一点出发 ,则泸州古 隆起上栖霞组的勘探前景乐观 。图 5 四川盆地中二叠统栖霞组天然气勘探有利区分布含气构造 :1 阳高寺 ;2 九奎山 ;3 桐梓园 ;4 永安场 ;5 牟家坪 ;6 纳溪 7 庙高寺 ;8 合江 ;9 塘河 ;10 临峰场 ;11 花果山 ;12 付家庙 ;13 观音场 ;14 自流井 ; 15 孔滩 ;16 黄家场 ; 17 螺观山 ;18 卧龙河 ;19 相国寺 ;20 双龙 ;21 福成寨 ;22 雷音铺 ; 23 黄草峡 ;24 板桥 ;25 高峰场 ;26 佛耳崖 ;27 环山 ;28 黄泥堂 ;29 沙坪坝 ; 30 铁厂沟 ;31 铜锣峡 ;32 河湾场 ; 33 大兴西 ;34 汉王场地区 : a 泸州古隆起区 ;b 川中区南部 ; c 川西北地区 ;d 川东地区4 . 2川中区南部 (b 区)指键为 、内江 、合 川 至 渠 县 一 线 西 北 , 乐 山 、资阳 、遂宁 、南充至营山一线东南的川中地区南部 ,面 积约为 2 . 2 104 k m2 ,研究区内有磨溪 、龙女寺 、南充 、广安 、高石梯 、平安店 、柏梓场等大 、中型局部构 造 。由于构造平缓 、埋藏较深 ,到目前为止尚仅在几 个大构造上钻了近 10 口探井 ,而且一般都是在构造形态尚未搞清的情况下进行钻探的 ,虽然绝大多数 井皆已落空 ,但女基井栖霞组产气 ( 4 . 554 . 68) 104 m3 / d ,如果把地腹构造形态搞清后 ,再按“三占三沿”的布井方法进行勘探 ,情况可能会大有好转 。 同时 ,据女深 1 井 4 435 . 54 435 . 8 m 井段栖霞组 放空 0 . 3 m 来看 ,东吴运动对该区栖霞组的古岩溶 作用也较显著 ,其东南更接近泸州 开江古隆起 ,推测古岩溶作用更强烈 ,如能加强勘探相信一定会取得可喜的成果 。4 . 3 川西北地区