四川盆地震旦系—寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现

石 油 勘 探 与 开 发 278 2014 年 6 月 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.41 No.3 文章编号：1000-0747(2014)03-0278-16 DOI: 10.11698/PED.2014.03.03 四川盆地震旦系寒武系特大型气田形成分布、 资源潜力及勘探发现 邹才能 1，杜金虎2，徐春春3，汪泽成1，张宝民1，魏国齐4，王铜山1， 姚根顺 5，邓胜徽1，刘静江1，周慧1，徐安娜1，杨智1，姜华1，谷志东1 （1. 中国石油勘探开发研究院；2. 中国石油勘探与生产分公司；3. 中国石油西南油气田公司； 4. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院；5. 中国石油杭州地质研究院） 基金项目：中国石油勘探与生产专项“四川盆地乐山龙女寺古隆起震旦系含油气评价及勘探配套技术研究” （2012ZD01） 摘要：2013 年四川盆地川中古隆起发现了安岳震旦系寒武系特大型气田，磨溪区块龙王庙组探明含气面积 779.9 km2，探明地质储量 4 403.8108 m3，气藏类型为构造岩性气藏，该领域具备形成万亿立方米级天然气储量规模。主要 取得如下认识：重新厘定了震旦系、寒武系地层沉积充填序列及划分对比依据。晚震旦世早寒武世早期继承性 发育“德阳安岳”古裂陷槽，控制下寒武统烃源层分布，源岩厚 20160 m、TOC 值为 1.7%3.6%、Ro值为 2.0% 3.5%。灯影组发育碳酸盐镶边台地、龙王庙组发育碳酸盐缓坡台地，靠近同沉积古隆起发育大面积颗粒滩。大面 积发育震旦系灯影组碳酸盐岩缝洞型、寒武系龙王庙组白云岩孔隙型 2 套主要含气储集层，准同生白云石化和表生岩 溶叠加改造形成相对高孔渗储集体，灯影组孔隙度 3%4%、渗透率（16）103 m2，龙王庙组孔隙度 4%5%、 渗透率 （15） 103 m2。 古隆起核部在晚海西印支期发育大型古油藏， 分布面积超过 5 000 km2， 石油资源量 （48 63）108 t，燕山期发生原位原油裂解成气及斜坡深部分散液态烃裂解成气，提供充足气源。震旦系寒武系特大型 气田形成和留存主要受“古裂陷槽、古台地、古油裂解气、古隆起” “四古”共同控制。初步预测震旦系寒武系天 然气资源量总量可达 51012 m3左右，古隆起及其斜坡带、蜀南坳陷带、川东高陡构造带深层是该层系重点勘探区带。 四川盆地深部安岳震旦系寒武系原生原油裂解气特大型气田重大发现，在全球古老地层天然气勘探中尚属首次，对 开拓全球中深层下古生界中上元古界古老地层油气领域具有重大科学与实践意义。图 15 表 4 参 20 关键词：四川盆地；安岳气田；涪陵页岩气田；古裂陷槽；古油藏；古隆起；碳酸盐台地；非常规油气；页岩气； 威远页岩气田 中图分类号：TE122 文献标识码：A Formation, distribution, resource potential and discovery of the Sinian Cambrian giant gas field, Sichuan Basin, SW China Zou Caineng1, Du Jinhu2, Xu Chunchun3, Wang Zecheng1, Zhang Baomin1, Wei Guoqi4, Wang Tongshan1, Yao Genshun5, Deng Shenghui1, Liu Jingjiang1, Zhou Hui1, Xu Anna1, Yang Zhi1, Jiang Hua1, Gu Zhidong1 (1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration 2. PetroChina Exploration 3. PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company, Chengdu 610051, China; 4. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration 5. PetroChina Hangzhou Research Institute of Geology, Hangzhou 310023, China) Abstract: The Anyue SinianCambrian giant gas field was discovered in central paleo-uplift in the Sichuan Basin in 2013, which is a structural-lithological gas reservoir, with 779.9 km2 proven gas-bearing area and 4 403.8108 m3 proven geological reserves in the Cambrian Longwangmiao Formation in Moxi Block, and the discovery implies it possesses trillion-cubic-meter reserves in the SinianCambrian Formations in Sichuan Basin. The main understandings achieved are as follows: (1) SinianCambrian sedimentary filling sequences and division evidence are redetermined; (2) During Late Sinian and Early Cambrian, “DeyangAnyue” paleo-taphrogenic trough was successively developed and controlled the distribution of source rocks in the Lower-Cambrian, characterized by 20160 m source rock thickness, TOC 1.7%3.6% and Ro 2.0%3.5%; (3) Carbonate edge platform occurred in the Sinian Dengying Formation, and carbonate gentle slope platform occurred in the Longwangmiao Formation, with large-scale grain beach near the synsedimentary paleo-uplift; (4) Two types of gas-bearing reservoir, i.e. carbonate fracture-vug type in the Sinian Dengying Formation and dolomite pore type in the Cambrian Longwangmiao Formation, and superposition transformation of penecontemporaneous dolomitization and supergene karst formed high porosity-permeability reservoirs, with 3%4% porosity and 2014 年 6 月 邹才能 等：四川盆地震旦系寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现 279 (1-6)103 m2 permeability in the Sinian Dengying Formation, and 4%5% porosity and (15)103 m2 permeability in the Cambrian Longwangmiao Formation; (5) Giant paleo-oil pool occurred in the core of the paleo-uplift during late HercynianIndosinian, with over 5 000 km2 and (4863)108 t oil resources, and then in the Yanshanian period, in-situ crude oil cracked to generate gas and dispersive liquid hydrocarbons in deep slope cracked to generate gas, both of which provide sufficient gas for the giant gas field; (6) The formation and retention of the giant gas field is mainly controlled by paleo-taphrogenic trough, paleo-platform, paleo-oil pool cracking gas and paleo-uplift jointly; (7) Total gas resources of the SinianCambrian giant gas field are preliminarily predicted to be about 51012 m3, and the paleo-uplift and its slope, southern Sichuan Basin depression and deep formations of the high and steep structure belt in east Sichuan, are key exploration plays. The discovery of deep Anyue SinianCambrian giant primay oil-cracking gas field in the Sichuan Basin, is the first in global ancient strata exploration, which is of great inspiration for extension of oil Anyue gas field; Fuling shale gas field; paleo-taphrogenic trough; paleo-oil pool; paleo-uplift; carbonate platform; unconventional oil and gas; shale gas; Weiyuan shale gas field 0 引言 四川盆地川中古隆起安岳震旦系寒武系世界级 特大型原生气田的发现，结束了自 1964 年威远震旦系 气田发现以来四川盆地震旦系寒武系天然气勘探停 滞的局面。经过 60 余年的艰苦探索，在该区震旦系 寒武系取得了重大突破1-6：2011 年高石 1 井在震旦系 灯影组获气 138.15104 m3/d，2012 年磨溪 8 井在寒武 系龙王庙组获气 190.68104 m3/d。在川中磨溪 8 井区 779.9 km2范围内，寒武系龙王庙组已探明天然气地质 储量 4 403.8108 m3， 储气层厚度 1265 m， 平均 40 m； 储集空间以粒间溶孔、 晶间溶孔为主， 孔隙度 4%5%， 渗透率（15）103 m2；储气层高温（141.4 ） 、 高压（压力系数 1.65） 、高产（110104 m3/d） ；气藏类 型为构造岩性气藏。预期寒武系和震旦系 2 套层系含 气面积超过 7 000 km2，地质储量规模将达 11012 m3 以上，是大型整装原生古油藏裂解气大气田。 四川盆地页岩气勘探开发也取得了重大突破。 2010 年威 201 井、2012 年焦页 1 井等相继在威远页岩 气田、涪陵页岩气田焦石坝区块等地区的上奥陶统五 峰组下志留统龙马溪组、下寒武统筇竹寺组获得工 业气流，发现了世界最古老、具万亿立方米级储量规 模的大型页岩气田。其中威 201 井获气 1104 m3/d7、 焦页 1 井获气（1150）104 m3/d8，2013 年页岩气 产量达 2108 m3。 四川盆地川中古隆起安岳震旦系寒武系特大型 气田的发现，是大油气田地质理论在四川盆地古老地 层天然气勘探中的成功实践9-10。本文从古构造恢复、 岩相古地理重建、成烃成藏演化、资源评价与有利区 预测等方面，系统梳理川中震旦系寒武系勘探与研 究进展，为盆地下一步勘探提供理论依据。 1 研究背景 全球元古宇寒武系油气发现较少11-14。目前已 证实有大规模油气发现的地区包括俄罗斯东西伯利亚 盆地等，主要为油田、凝析油田或油气田，尚未发现 大型气田（见表 1） 。俄罗斯东西伯利亚盆地元古宇里 菲系、文德系和下寒武统发现原生油气田 65 个，累计 探明可采储量为 22.36108 t（油当量） ，其中上维柳昌 气田探明储量为 1 195108 m313， 尤鲁布钦 110 井在里 菲系侵蚀面之下 324 m 处获 24 m3/d 工业油流13。 阿曼 南部南安曼盐盆地 Haweel-Cluster 地区元古宇下寒 武统发现 9 个碳酸盐岩油藏，探明石油地质储量为 3.5108 t。 印度巴基斯坦震旦系原油储量为 0.86108 t11。四川盆地安岳震旦系寒武系万亿立方米级原油 裂解气大气田的发现，在全球古老地层天然气勘探中 尚属首次，对开拓全球中上元古界下古生界古老地 层天然气勘探领域具有重大科学与实践意义。 四川盆地大规模天然气勘探始于 1953 年1,4,15。 勘 探历程可大致分为 3 个阶段（见图 1） 。在第 3 阶段中， 先后发现了普光（探明储量 4 121108 m3） 、川中须家 河组、龙岗、元坝、安岳（磨溪区块龙王庙组）等一 系列千亿立方米级大气田。 四川盆地位于扬子地台西北侧，是一个典型的多 期构造叠合盆地，具有如下特点：海相沉积为主， 沉积了巨厚的震旦系中三叠统海相地层，厚度达 4 0007 000 m；层系控制为主，油气纵向分布受主 要烃源层系控制，目前已发现 21 套含油气层系，基本 围绕上震旦统、下寒武统、下志留统、二叠系、上三 叠统、下侏罗统等烃源层系规律分布；大隆大坡为 主，盆地以大隆起、大斜坡构造为主，盆内构造变形 弱，地史时期聚集的油气和形成的盖层未被大规模破 坏，易形成大规模岩性油气藏、非常规油气聚集区； 盆地整体“赋油更富气” ，以天然气为主，深埋高温 作用使得盆地内海相地层充分生成天然气，海相碳酸 盐岩气和页岩气均大规模发育，上三叠统须家河组致 密砂岩气也呈大面积连片分布；常规非常规油气 并重，盆地主要发育 3 类常规与 3 类非常规油气16-17， 280 石油勘探与开发油气勘探 Vol. 41 No.3 表 1 世界主要大气田基本参数表14 气田 国家 级别 可采储量/ 1012 m3 发现 年份 深度/ km 沉积构造单元（地区） 油气聚集 类型 储集层 岩性 地层 年代 距今时 间/Ma 类型 North Field 卡塔尔 巨型 25.49 19712.76阿拉伯卡塔尔隆起区域隆起气藏白云岩 T 227 油型气 Pars South 伊朗 巨型 9.91 19912.85阿拉伯卡塔尔隆起区域隆起气藏白云岩 P 256 油型气 Urengoy 俄罗斯 巨型 9.50 19662.29西伯利亚北部 背斜气藏 砂岩 K2+3 99 煤成气 Yamburg 俄罗斯 特大型 4.36 19691.10西伯利亚北部 背斜气藏 砂岩 K2+3 99 煤成气 Zapolyarnoye 俄罗斯 特大型 3.43 19651.12西伯利亚北部 背斜气藏 砂岩 K2+3 94 煤成气 Hassi RMel 阿尔及利亚 特大型 2.83 19572.13撒哈拉 背斜气藏 砂岩 T3 210 凝析油 Karachaganak 哈萨克斯坦 特大型 1.39 19794.48里海北部；滨里海生物礁气藏珊瑚灰岩 C2 323 油型气 Pars North 伊朗 特大型 1.33 19662.64美索不达米亚前渊盆地穹窿气藏 灰岩 T 227 油型气 Groningen 荷兰 特大型 1.22 19592.60德国西北 断块气藏 砂岩 P 256 煤成气 Hassi Messaoud 阿尔及利亚 大型 0.22 19563.10古达米斯 背斜气藏 石英砂岩 C 506 凝析油 Kovykta 俄罗斯 大型 0.19 19863.05安加拉勒拿 岩性气藏 岩屑砂岩 V 597 凝析油 Sredne Botnobin 俄罗斯 大型 0.49 19701.83维柳伊 背斜气藏 砂岩 PT 600 凝析油 Verkhne Vilyuchanskoye 俄罗斯 大型 0.30 1975 维柳伊 岩性气藏 砂岩 PT 600 凝析油 Maastakh 俄罗斯 大型 0.18 1973 维柳伊 构造气藏 砂岩 PT 600 凝析油 Sredne Botuoba 俄罗斯 大型 0.14 19701.87维柳伊 背斜气藏 石英砂岩 PT 600 凝析油 安岳（磨溪高石梯） 中国 特大型 1.00 2011 4.95.6四川 岩性-地层气藏白云岩 Z C 595500 油裂解气 威远、 涪陵等 （龙马溪组）中国 特大型 4.48 2013 0.94.5四川 页岩气 页岩 S 443 油裂解气 苏里格 中国 特大型 3.00 1999 2.04.0鄂尔多斯 致密气 致密砂岩 CP 307272煤成气 克深大北 中国 大型 0.50 2007 6.07.5塔里木库车 致密气 致密砂岩 KE 14523煤成气 注：V文德纪 图 1 四川盆地历年新增天然气探明储量图 3 类常规气藏为震旦系灯影组碳酸盐岩缝洞型气藏、 寒 武系龙王庙组和石炭系裂缝-孔隙型白云岩气藏、二叠 系三叠系碳酸盐岩礁滩型气藏， 3 类非常规油气为志 留系龙马溪组与寒武系筇竹寺组页岩气、上三叠统须 家河组致密气、侏罗系致密油。四川盆地内形成震旦 系志留系含气组合，常规碳酸盐岩气非常规页岩 气空间“有序聚集、共生分布” （见图 2） ，二者可分别 形成万亿立方米级天然气储量规模。 2 地层分布 四川盆地及周缘灯影组广泛分布，最大残厚逾千 米，自下而上划分为 4 段。除第 3 段为碎屑岩外，其 余均以白云岩为主（见图 3）。灯影组白云岩中藻类化 石丰富，碎屑岩中除丰富的藻类和疑源类外，还发现 大量软躯体蠕形动物、多种杯（钵）状、管状骨骼化 石18。笔者在峨边先锋剖面灯影组三段凝灰岩中测得 2014 年 6 月 邹才能 等：四川盆地震旦系寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现 281 图 2 四川盆地震旦系下古生界不同类型天然气分布模式图 图 3 四川盆地及周缘震旦系下古生界含油气系统综合柱状图 282 石油勘探与开发油气勘探 Vol. 41 No.3 锆石年龄为 54312 Ma（见图 3）。 四川盆地寒武系发育齐全，下部为麦地坪组、筇 竹寺组黑色页岩，中上部为沧浪铺组、陡坡寺组/高台 组两套红色碎屑岩与龙王庙组、洗象池组两套厚层白 云岩，整体上构成良好的生储盖组合。寒武系下部含 小壳类化石，上部含三叶虫化石，为确定地层时代和 地层对比的主要依据（见图 3）。 3 震旦纪寒武纪古构造 3.1 古裂陷槽 震旦系是南华纪裂谷盆地基础上发育的扬子克拉 通第 1 套稳定沉积盖层，区域构造背景为拉张环境。 受基底断裂活动影响，在四川盆地西南部磨溪高石 梯与威远资阳之间发育近南北向裂陷槽， 称之为 “德 阳安岳”裂陷槽，槽区沉积较薄的灯影组。 初步分析高石 17 井钻探结果发现，灯三段、灯四 段连续沉积， 以泥质岩为主， 地层厚度薄， 为 310 m。 位于古裂陷槽东翼的磨溪高石梯地区为古地貌高 地，发育高能环境下的藻丘滩相沉积，灯四段厚度达 240350 m，奠定了古隆起的雏形。 早寒武世早期，受区域拉张活动控制，古裂陷槽 继承性发育，麦地坪组和筇竹寺组沉积厚度较大。古 裂陷槽区的高石 17 井钻遇麦地坪组厚度为 160 m、筇 竹寺组厚度为 535 m， 而位于裂陷槽肩部的高石 1 井缺 失麦地坪组，钻遇筇竹寺组厚度仅为 210.5 m。 3.2 古隆起 川中古隆起是一个继承性发育的大型古隆起。晚 震旦世早寒武世早期古隆起受沉积作用控制，裂陷 槽区沉积厚度小，翼部沉积厚度大。早寒武世沧浪铺 组沉积期，古隆起特征更为明显，表现为水下古隆起， 其核部在成都以西的龙门山区，对沧浪铺组、龙王庙 组地层分布有明显的控制作用。加里东运动（志留纪 末）使古隆起定型，志留系剥蚀殆尽区域的面积超过 6104 km2。海西燕山早期，古隆起继承性演化并被 不断深埋。燕山晚期喜马拉雅期，由于威远构造快 速隆升，古隆起西段发生强烈构造变形，而东段构造 变形微弱。古隆起控制后期油气的形成、分布与聚集。 4 沉积相与岩相古地理 4.1 碳酸盐镶边型台地 震旦纪时期，上扬子地区发育了中国最古老、保 存完整的碳酸盐镶边台地。四川盆地及周缘，陡山沱 组、灯一段+灯二段和灯三段+灯四段构成了 3 个完整 的海侵海退旋回，发育碎屑岩与碳酸盐岩两大沉积 体系。其中，碎屑岩沉积体系主要发育在陡山沱组和 灯三段，为优质烃源岩的发育层位；碳酸盐岩沉积体 系主要发育在灯一段、灯二段和灯四段，主要包括台 地边缘相、台内丘滩相、丘滩间海相和蒸发台地相等。 其中的微生物格架白云岩、凝块石格架白云岩和颗粒 白云岩，以及层纹石白云岩、叠层石白云岩等为最有 利的储集岩相带（见图 4）。 灯影组台地相白云岩的沉积相组合在垂向演化序 列和平面分异格局上都突出表现为丘滩复合体特征， 其沉积时的古环境为潮上带至水深 10 m 范围内。该套 白云岩为蒸发泵、渗透回流、微生物及埋藏白云石 化复合成因，干热古气候是其形成的首要条件，同生 准同生期蒸发泵、渗透回流作用是其最重要的形 成机制，准同生浅埋藏期微生物及埋藏期白云石化 作用是前寒武纪富菌藻类时代的必然产物。 4.2 碳酸盐缓坡型台地 寒武纪时期，上扬子地区发育新型碳酸盐缓坡型 台地。早寒武世梅树村组和筇竹寺组沉积期，热沉降 作用形成强烈拉张裂陷，克拉通中央裂陷槽中广泛发 育巨厚的高有机质丰度烃源岩，其形成模式与热水活 动、上升洋流、缺氧事件、欠补偿沉积密切相关，是 气源岩和页岩气形成的重要基础。早寒武世沧浪铺组 沉积期，盆地“填平补齐”，广泛发育以混积陆棚相 细碎屑岩碳酸盐岩沉积为特征的缓坡。龙王庙组沉 积期，台地为远端变陡的缓坡型台地19，自西向东北、 潟东南依次为由颗粒滩、滩间与蒸发湖蒸发潮坪各 类白云岩所构成的内缓坡， 由各类风暴灰岩和古地貌高 地上加积成因的颗粒灰岩、豹皮状云质颗粒灰岩、层 纹石白云岩构成的中缓坡，以及由薄板状、瘤状泥质 泥晶灰岩、灰质泥岩构成的外缓坡盆地相（见图 5） 。 龙王庙组缓坡型台地具有 3 个特点： 国外经典缓 潟坡型台地依次为内缓坡蒸发湖与蒸发潮坪、内缓坡颗 粒滩、中缓坡、外缓坡和盆地相带，而四川盆地龙王庙 组发育内缓坡颗粒滩、潟内缓坡蒸发湖与蒸发潮坪、中 缓坡、外缓坡、盆地相带。潟缓坡的腹部发育蒸发湖与 蒸发潮坪，为新型的缓坡型台地。四川盆地所在的内 缓坡具“水下三隆两凹” （汉南、乐山龙女寺、黔中 隆起）的特征。水下隆起控制最有利储集岩 颗粒滩 的发育，决定建设性成岩作用及储集层孔隙形成和演 化。汉南、乐山龙女寺水下隆起位于台地内部， 潟南、中、北部蒸发湖相带将其半环绕。在蒸发泵， 尤其是高盐度海水蒸发浓缩及回流渗透机制作用 2014 年 6 月 邹才能 等：四川盆地震旦系寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现 283 图 4 四川盆地及周缘灯四段岩相古地理略图 下，发生强烈白云石化作用，形成各种粒级的白云岩； 潟黔中水下隆起因背靠蒸发湖，面向东南广海，其海 水循环较好、白云石化程度低，形成各类风暴灰岩与 夹层纹石泥晶云岩的豹皮状、花斑状云质颗粒灰岩。 5 储集层形成机理与分布 5.1 震旦系 四川盆地震旦系灯影组发育最古老、规模最大的 丘滩相岩溶型储集层，规模有效储集层主要位于灯二 段和灯四段。储集空间主要为残余孔隙、孔洞和溶洞， 以及晚燕山喜马拉雅期裂缝，储集层以裂缝孔洞 （隙）及溶洞型为主（见图 6）。 灯二段储集层具如下特征：受多旋回层间岩溶 面控制，并经历桐湾幕区域性风化壳岩溶的强烈作 用；与同生准同生期大气淡水溶蚀成因的“葡萄 花边”构造相伴生，溶蚀孔洞、格架溶孔极为发育， 具有顺层发育、多套叠置和横向连通性好、平面复合 连片的特点，并有大型溶洞共生。 灯四段储集层突出表现为：经历桐湾、幕 两期强烈的风化壳岩溶作用；大型溶洞广泛分布且 埋深大（至灯四段风化壳顶面距离超过 200 m），并有 溶蚀孔洞和孔隙共生，平均孔隙度为 3%4%，渗透 率为（16）103 m2；划分的上下两个储集层段， 均获得了高产工业气流。储集层参数见表 2。 5.2 寒武系 四川盆地寒武系规模有效储集层主要位于下寒武 统龙王庙组和中上寒武统洗象池组。华蓥山大断裂以 西，龙王庙组发育颗粒滩相岩溶储集层，主要储集空 间为粒间孔、粒间溶孔和溶蚀孔洞，其次是大型溶洞 （见图 7）；华蓥山大断裂以东，发育蒸发潮坪相白云 岩膏模（溶）孔、粒间溶孔储集层。 龙王庙组白云岩储集层的发育受沉积相与岩溶作 用共同控制。颗粒滩是发育优质储集层的基础，滩体 厚度越大，储集层越发育。颗粒滩亚相储集层以颗粒 （鲕粒、砂屑）白云岩和残余颗粒白云岩为主，孔隙 度一般大于 4%，渗透率为（15）103 m2；滩间洼 地亚相沉积以细晶粉细晶白云岩为主，物性较差， 孔隙度多小于 1%。储集层参数见表 3。 白云岩储集层的形成与溶蚀作用密切相关20，研 究发现龙王庙组经历了 3 期大气淡水溶蚀作用：同 生准同生期成岩阶段，颗粒滩间歇性地快速增长， 常伴随大气淡水渗透成岩作用；龙王庙组沉积末期 284 石油勘探与开发油气勘探 Vol. 41 No.3 图 5 四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组岩相古地理与分布模式图 隆升暴露溶蚀作用；中加里东中海西期顺层岩溶 作用，中加里东期时，古隆起的西段已经演化为水上 隆起，古地貌产生水位差作用，古陆剥蚀区大气淡水 向东、南、北呈放射状径流，沿早先形成的粒间（溶） 孔、铸模（溶）孔进行强烈的顺层溶蚀改造。 6 烃源岩与成烃演化 四川盆地震旦系寒武系发育多套烃源岩，均为 腐泥型，以生油为主。本次研究新发现两套泥质烃源 岩（灯三段和陡山沱组）和两套潜在烃源岩（沧浪铺 组泥岩和灯影组泥质碳酸盐岩） ，且斜坡深部位的志留 系龙马溪组也是重要的气源供给。 6.1 烃源岩分布 震旦系陡山沱组烃源岩厚度为 1090 m，厚度高 值区主要分布在盆地外围，盆地内的高值区仅位于广 安南充遂宁地区，厚度约 1030 m，TOC 值为 0.56%4.64%（平均 2.06%） 。震旦系灯三段的泥岩厚 度为 1030 m，沿广元南充泸州一带呈狭长带状 展布，厚度高值区在高石梯南充及其以北的地区， TOC 值为 0.50%4.73%（平均 0.87%） 。震旦系灯影 组碳酸盐岩烃源岩为全盆地分布，厚度约为 100300 m，其厚度高值区在磨溪高石梯地区及泸州南侧， TOC 值为 0.20%3.67%（平均 0.61%） 。上述 3 套烃 源岩 Ro值普遍大于 2.0%。 2014 年 6 月 邹才能 等：四川盆地震旦系寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现 285 （a）高石 1 井，灯四段，4 982.724 982.84 m，洞穴崩塌角砾岩中的宏、微观储集空间（孔洞、溶缝） ，角砾为灰泥丘丘核的微晶凝块云岩，岩心 照片； （b）高石 1 井，灯四段，4 975.294 975.47 m，洞穴崩塌角砾岩中的宏、微观储集空间（孔洞、溶缝） ，角砾为灰泥丘丘核的微晶凝块云岩， 蓝色铸体薄片，单偏光； （c）高石 1 井，灯四段，4 956.86 m，灰泥丘丘翼砂屑云岩中的宏、微观储集空间（孔隙） ，孔隙度为 8.02%，岩心照片； （d） 高石 1 井，灯四段，4 957.12 m，灰泥丘丘翼砂屑云岩中的宏、微观储集空间（孔隙） ，孔隙度为 8.02%，蓝色铸体薄片，单偏光； （e）峨边先锋剖 面，灯二段，微生物格架岩中葡萄花边构造与溶蚀孔洞极为发育； （f）高科 1 井，灯二段，5 443.695 443.76 m，灰泥丘丘顶微相，层纹石云岩中 发育顺层溶蚀孔洞； （g）高科 1 井，灯二段，5 447 m，泡沫绵层白云岩，发育格架溶孔，蓝色铸体薄片，单偏光 图 6 灯影组白云岩丘滩储集层的储集空间类型 表 2 四川盆地川中磨溪高石梯构造震旦系灯影组储集层参数 储集层物性 孔喉结构 有效储集层厚度与分布 孔隙度/% 渗透率/103 m2 储集岩岩性 与沉积微相 小岩塞 全直径 小岩塞 全直径 孔渗 关系 储集 空间 类型 喉道 构成 孔喉 结构 压汞曲线 类型 对渗透 率贡献 储集层 类型 测井储集层 解释 地震储集 层预测 微生物格架 岩、凝块石 格架岩，砂 砾屑、砂屑 白云岩，层 纹石、叠层 石白云岩。 丘核、 丘翼、 丘顶微相 平均 3.24 平均 4.2 平均 1.092 平均 5.95 (水平)， 1.209 (垂直) 灯二段部分 样品具弱相 关性，灯四 段相关性不 明显，表现 为双重介质 残余粒间 孔、 粒间溶 孔、晶间 孔， 残余孔 洞，溶洞， 裂缝 缩颈喉道 与片状喉 道为主 中细喉， 孔喉分选 较差，非 均质性强 中孔中 喉、中 孔细喉、 细孔细喉 中孔 中喉 型贡 献最 大 孔隙型、孔 洞型、 裂缝- 孔隙型、裂 缝-孔洞型 和溶洞型。 高产井为裂 缝-孔洞型 和溶洞型 川中地区灯二、 灯 四段总厚 92375 m。高石梯地区灯 二、灯四段分别 厚 43150 m 和 3080 m。 磨溪地 区灯二、 灯四段分 别厚 33334 m 和 2839 m 四川盆地 广泛分布。 磨溪高 石梯储集 层厚度高 值区沿构 造西侧呈 南北向带 状展布 注：本文中溶洞指人可以自由出入的溶蚀空间 寒武系烃源岩主要位于下寒武统麦地坪组和筇竹 寺组，其中筇竹寺组底部的烃源岩大面积分布，也是 页岩气赋存的层段。 “德阳安岳”古裂陷槽继承性发 育，对烃源岩厚度高值区有明显的控制作用，裂陷槽 内沉积的筇竹寺组+麦地坪组厚度一般为 300450 m， 烃源岩厚度可达 140160 m，相邻的川中古隆起区域 地层厚度一般为 50200 m，烃源岩厚度为 2080 m （见图 8） ，TOC 值为 1.7%3.6%（平均 2.8%） ，Ro 为 2.0%3.5%。此外，发现寒武系沧浪铺组也发育有 效烃源岩，TOC 值为 0.50%5.80%，平均 1.34%。 6.2 气源对比 磨溪高石梯地区灯影组天然气来源于震旦系和 寒武系烃源岩，龙王庙组天然气主要来源于寒武系烃 源岩。证据如下：天然气乙烷碳同位素、甲烷氢同 位素组成特征不同，表明其母质类型有差异；天然 气与烃源岩干酪根碳同位素组成对比（见图 9）表明， 磨溪高石梯地区龙王庙组天然气与筇竹寺组页岩有 亲缘关系，荷深 1、磨溪高石梯地区灯影组天然气部 分来自灯影组烃源岩；磨溪高石梯地区灯影组沥 青的成熟度介于筇竹寺组和灯影组烃源岩之间。 286 石油勘探与开发油气勘探 Vol. 41 No.3 （a）磨溪 17 井，4 608.944 609.08 m，强烈生物扰动形成的云雾状、花斑状云岩，发育生物潜穴铸模（溶）孔； （b）威寒 105 井，2 462.502 462.76 m，强烈生物扰动形成的云雾状、花斑状云岩，发育生物潜穴铸模（溶）孔； （c）磨溪 13 井，4 606.024 606.17 m，蠕虫铸模（溶）孔经多期顺层 岩溶后形成的似层状、蜂窝状分布的溶蚀孔洞； （d）高石 6 井，4 545.99 m，鲕粒云岩，同生期大气淡水溶蚀形成的粒间（溶）孔，边缘充填沥青， 蓝色铸体薄片，单偏光； （e）磨溪 12 井，4 622.054 622.21 m，细中晶残余鲕粒云岩，同生期大气淡水溶蚀形成的粒间溶孔，边缘充填沥青，蓝 色铸体薄片，单偏光； （f）磨溪 12 井，4 644.504 644.6 m，强烈生物扰动、白云石化后形成的细晶云岩，晶间（溶）孔发育，蓝色铸体薄片，单 偏光； （g）磨溪 17 井，4 628.34 m，中粗晶残余砂屑云岩，粒间（溶）孔及晶间（溶）孔发育，局部充填沥青，蓝色铸体薄片，单偏光 图 7 磨溪高石梯构造龙王庙组白云岩经溶蚀作用后形成的储集空间类型 表 3 四川盆地川中磨溪高石梯构造寒武系龙王庙组储集层参数 储集层物性 孔喉结构 有效储集层厚度与分布 孔隙度/% 渗透率/ 103 m2 储集层 岩性与 沉积微 相 小岩 塞 全直 径 小岩 塞 全直 径 孔渗 关系 储集 空间 类型 喉道 构成 孔喉 结构 压汞曲 线类型 对渗透 率贡献 储集层 “四性”关系 储集层 类型 测井 储集层 解释 地震储 集层预 测 砂屑、 鲕 粒白云 岩， 残余 砂屑、 鲕 粒白云 岩， 细 中晶白 云岩。 滩 核、 滩翼 微相 平 均 4.28 平 均 4.81 平 均 0.97 平 均 4.75 好， 具基 质孔 隙型 储集 层特 征 粒间孔、粒间溶孔， 晶间孔，铸模孔 (洞)，溶蚀孔洞，溶 洞。岩心孔洞密度 为 21.6 个/m。大孔 洞（10 mm）占 3.85%； 中孔洞 （5 10 mm）占 15.4%； 小孔洞（25 mm） 占 80.76% 缩颈 喉道 与片 状喉 道为 主 良好。 毛管压 力曲线 呈中等 偏粗歪 度，分 选中偏 好 双台阶 型，表 明存在 中大 与小 微两类 喉道 中低 孔中 喉、中 大喉 贡献最 大 测井响应具“三低两 高” 特征： 低自然伽马， 中低电阻率 （高阻背景 上相对低值， 一般小于 10 000 m），低密 度（160 s/m），较高补偿中子 孔隙度（4%） 基质孔隙 型、裂缝- 孔洞型、溶 洞型。日产 百万立方 米天然气 井的产层 为裂缝-孔 洞型 高石梯地区厚 4 27 m；磨溪地区厚 12.064.5 m。磨溪 地区储地比一般为 12%65%，平均为 42.70%；发育磨溪 12-9 与磨溪 8-17-11 两个储地比高值 区，一般大于 50% 广泛分 布于华 蓥山大 断裂以 西地区 6.3 古油藏规模及原油裂解证据 根据沥青分布，初步推测古油藏分布面积超过 5 000 km2，古油藏资源量为（4863）108 t，其中磨 溪高石梯龙女寺地区灯四段古油藏规模为（18 25）108 t，资阳地区为（2532）108 t，威远地区 为（56）108 t。震旦系寒武系天然气主要为古原 油裂解气，其证据如下：模拟实验表明腐泥型有机 质演化过程中，原油裂解气约占其生气总量的 80%； 天然气组分参数 ln(C1/C2)为 6.357.85，ln(C2/C3)为 3.124.69；天然气组分中异构烷烃和环烷烃含量较 高（干酪根裂解气该值较低） ；天然气中检测出 C8 C11化合物；气藏中发育大量沥青，沥青丰度受古 隆起控制，核部沥青含量为 7.5%，斜坡部位沥青含量 逐渐减少（见图 10） 。此外源岩内分散油裂解气可能也 是重要的气源供给。 7 大气田形成与分布 四川盆地震旦系寒武系具备形成大气田的有利 地质条件。古裂陷槽、古台地、古油藏裂解气和古隆 起的时空配置控制特大型气田的形成。广覆式分布的 优质烃源岩、大面积准层状储集层以及古今大型构造 的叠加区是大气田形成的有利区域。在 3 维空间上， 2014 年 6 月 邹才能 等：四川盆地震旦系寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现 287 图 8 四川盆地及周缘寒武系筇竹寺组+麦地坪组烃源岩分布图 图 9 川中震旦系寒武系天然气与干酪根 碳同位素分馏关系对比图 震旦系寒武系常规碳酸盐岩气与非常规页岩气有序 聚集、空间共生。 7.1“四古”时空配置 古裂陷槽黑色页岩、古台地丘滩岩溶储集层、古 原油裂解成气和古隆起运聚富集之间的时空配置关系 控制了特大气田的形成与分布（见图 11） 。 灯影组沉积期早寒武世，盆地西南部发育“德 阳安岳”古裂陷槽，古地貌高部位（如磨溪高石 梯地区）发育灯影组藻丘滩体，优质白云岩储集层围 绕古裂陷槽两侧呈带状分布。裂陷槽发育强盛期，寒 武系优质烃源岩厚度中心的发育受古裂陷槽控制。桐 湾加里东期多幕构造运动形成了多套古岩溶优质储 集层：桐湾期构造升降运动形成灯四段和灯二段两套 大面积分布的岩溶储集层；寒武纪沧浪铺组沉积期古 隆起开始形成，控制龙王庙组大面积颗粒滩环古隆起 一带展布，形成大面积展布的优质储集层。二叠纪 中三叠世，震旦系下寒武统烃源岩达到生油高峰， 油气向隆起带顶部及上斜坡运移，形成大型古油藏。 晚三叠世以来沉积了厚度达 3 0005000 m 的盖层， 震 旦系寒武系被深埋，古隆起轴部埋深达到 7 000 8 000 m，地层温度超过 200 ，古油藏及分散液态烃 大量裂解成气，成为重要气源。加里东早燕山期， 古隆起继承性发展，历经多期构造运动，磨溪高石 梯龙女寺一带构造变形较弱，古隆起形态较完整， 利于天然气大规模聚集保存。 7.2 大气田分布范围 震旦系寒武系大气田形成与分布主要受古隆起 控制。震旦系下古生界气藏可分为 4 种类型（见图 12） ：原生型气藏，分布于构造变形稳定区（如磨溪 高石梯地区） ，利于气藏长期保存；残存型气藏， 分布于喜马拉雅期构造变形较强区，多在喜马拉雅期 构造翼部，如资阳气藏；调整型气藏，分布于喜马 拉雅期构造高部位，气藏充满度较低，如威远气田； 破坏型气藏，分布于震旦系寒武系露头区，如桑 木场。 288 石油勘探与开发油气勘探 Vol. 41 No.3 图 10 四川盆地寒武系有机质成熟度（Ro）等值线与沥青含量、气田分布叠合图 原生型气藏区为大气田的主要分布区。稳定克拉 通盆地内，大型古隆起是寻找大气田的重要目标区， 广覆式分布的烃源岩、大面积优质储集层和古今大型 构造的叠加区域最有利于大气田分布。 7.3 常规气与非常规气“有序聚集” 四川盆地发育的震旦系志留系含气组合，是常 规非常规“有序聚集”的典型实例16。震旦系灯影 组缝洞型气藏和寒武系龙王庙组裂缝-孔隙型气藏为常 规气，寒武系筇竹寺组和志留系龙马溪组页岩气为非 常规气。前者主要由古裂陷槽、古岩溶储集层、古原 油裂解、古隆起富集间的相互配置所控制；后者主要 由深水陆棚相富有机质、高硅钙质页岩控制。二者在 空间上“有序共生” 。 8 资源潜力与有利区预测 8.1 资源潜力 四川盆地震旦系、寒武系成藏要素及资源潜力评 价结果见表 4。盆地内震旦系、寒武系天然气总资源量 2014 年 6 月 邹才能 等：四川盆地震旦系寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现 289 图 11 四川磨溪高石梯大气田震旦系寒武系天然气成藏事件综合图 图 12 四川盆地震旦系寒武系气藏类型分布模式图 290 石油勘探与开发油气勘探 Vol. 41 No.3 表 4 四川盆地震旦系下古生界碳酸盐岩气与页岩气综合评价表 烃源岩 储集层 气层 层位 层位及 岩性 分布 面积/ 104 km2 厚度/ m TOC/ % 等效 Ro/ % 有机质 类型 生气强度/ (108 m3 km2) 岩性 面积/ km2 厚度/ m 孔隙度/ % 渗透率/ 103 m2 有利沉 积微相 志 留 系 龙马溪组 下段 龙马溪组 页岩 9.1 20100 2.008.30 (3.80) 2.003.20 (2.50) 腐泥型20100 硅质页岩、 钙质硅质页岩 91 00020100 3.408.20 (4.80) 0.000 0420.25 深水 陆棚 龙王庙组 筇竹寺组 页岩 8.1 50200 0.508.49 (1.95) 1.842.42 腐泥型20120白云岩 32 000 1060 2.0110.92 (4.81) 0.01108.10 (4.75) 颗粒滩 洗象池组 沧浪铺组 泥岩 0.505.80 (1.34) 2.06 混合型 白云岩 26 800 1060 0.2011.24 (2.93) 0.0128.10 (0.45) 颗粒滩 寒 武 系 筇竹寺组 下段 筇竹寺组 页岩 8.1 2080 1.703.60 (2.80) 3.203.60 腐泥型2080硅质页岩 81 000 2080 1.502.50 (2.00) 0.000 0110.000 955 (0.000 147) 深水 陆棚 灯四段 灯三段 泥页岩 6.0 1030 0.504.73 (0.87) 3.163.21 腐泥型112白云岩 15 000 2060 0.198.59 (4.20) 0.0167.00 (1.09) 藻丘滩 灯二段 灯影组 碳酸盐岩 16.0 100300 0.203.67 (0.61) 1.973.46 混合型212白云岩 2