安岳大气田背后的地质启示

1、安岳大气田背后的地质启示2014-04-02 石油观察 文|邹才能  等 中石油勘探开发研究院副院长四川盆地川中古隆起安岳震旦系-寒武系世界级特大型气田的发现，结束了自 1964 年威远震旦系气田发现以来的四川盆地震旦系-寒武系天然气勘探的停滞局面，历经60余年艰苦探索终获大发现，2011年高石1井在震旦系灯影组获气138.15万m3/d，2012 年磨溪 8 井在寒武系龙王庙组获气 190.68万m3/d。 仅在川中磨溪8井区 779.9km2范围，寒武系龙王庙组已探明地质储量4403.8亿m3。储气层厚度1265m，平均 40m；粒间溶孔、晶间溶孔为主，龙王庙组孔隙度

2、4%5%，渗透率（15）×10-3µm2；高温（141.4）、高压（压力系数 1.65）、高产（110万m3/d）；构造岩性气藏。预期寒武系和震旦系2套层系含气面积超7000km2，地质储量规模将达1万亿m3以上，是大型整装古油藏高温热演化为主形成的原油裂解气大气田（区）。四川盆地页岩气的勘探开发也取得重大突破，2010 年威201 井、2012 年11月焦页1井等相继在威远、焦石坝等地区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，其中威 201 井获气 1万m3/d、焦页 1 井获气（1150）万m3/d，发现了世界最古老、具万亿方级储量规模的大型页岩气

3、田（区），2013 年页岩气产量达2亿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（区）地质理论在四川盆地古老地层天然气勘探的成功实践。 大气田发现团队与项目攻关研究系统梳理了古构造恢复、岩相古地理重建、成烃成藏演化、资源评价与有利区预测等研究成果，旨在推动大油气田（区）发展并为下一步勘探提供理论依据。 1、研究背景       全球元古界寒武系古老地层油气发现的报道较少，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，煤系烃源为主，大型气田的发现尚无报道 。 俄罗斯东西伯利亚盆

4、地元古界里菲系、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 22.36亿t 油当量，其中上维柳昌气田探明储量 119亿m3，尤鲁布钦 110 井在里菲系侵蚀面之下324 m 也获 24 m3/d 工业油流。阿曼南部南安曼盐盆地 Haweel-Cluster 地区元古界下寒武统发现9个碳酸盐岩油藏，探明石油地质储量 3.5亿t。印度巴基斯坦震旦系原油储量 0.86亿t。四川盆地深部安岳震旦系寒武系万亿方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，对开拓全球中深层下古生界中新元古界古老地层天然气领域具有重大科学与实践意义。 四川盆地天然气的

5、大规模勘探始于 1953 年，60多年来，勘探思路和重点领域的探索和轮转，记录了新老几代石油人坚定的找气信念，逐步推动四川盆地天然气储量发现进入高峰增长。勘探历程大致分为 3 个阶段 ，其中第三阶段先后发现了普光（4121万亿m3）、川中须家河组、龙岗、元坝、安岳（磨溪区块龙王庙组）等一系列千亿方级大气田。   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。盆地油气地质至少有 5 方面特殊性：（1）海相沉积为主，沉积了巨厚的震旦系中三叠统海相地层，厚度可达 4 0007000 m；（2）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

6、 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；（3）大隆大坡为主，盆地大隆起、大斜坡为主构造格局，盆内构造变形弱，地史时期形成的油气聚集和盖层未遭受大规模破坏，易形成大规模岩性油气藏、非常规油气聚集；（4）天然气为主，盆地整体“赋油更富气”，深埋高温作用使得盆地内海相地层充分生成或转化成天然气，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成大面积连片分布；（5）常规非常规并重，盆地主要发育 3 类常规与 3 类非常规油气，3 类常规气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

7、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。四川盆地发育的震旦系志留系组合，常规碳酸盐岩气非常规页岩气空间“有序聚集、共生分布”，二者可分别形成万亿方级天然气储量规模。 2、地层与分布       四川盆地及周缘，灯影组广泛分布，最大残厚逾千米，自下而上分为 4 段。除第三段为碎屑岩外，其余均以白云岩为特征。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。笔者在峨边先锋剖面灯影组三段凝灰岩中测得锆石年

8、龄 543±12 Ma。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，构成良好的生储盖组合。寒武系下部以含小壳类化石，之上以含三叶虫化石作为确定地层时代和地层对比的主要依据。 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一套稳定沉积盖层，区域构造背景表现为拉张环境。受基底断裂活动影响，在四川盆地西南部磨溪高石梯与

9、威远资阳之间发育近南北向裂陷槽，称之为“成都泸州”裂陷槽，槽区沉积较薄的灯影组。仅从高石 17 井钻探初步分析，灯影组三段、四段连续沉积，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，发育高能环境藻丘滩相沉积，灯影组四段厚度达 240350 m，由此奠定了古隆起的雏型。早寒武世早期受区域拉张活动控制，古裂陷槽继承性发育，堆积厚度较大的麦地坪组和筇竹寺组。如古裂陷槽区的高石 17井钻遇麦地坪组厚度 160 m、筇竹寺组厚度 535 m，而位于裂陷槽肩部的高石 1 井缺失麦地坪组，筇竹寺组厚度仅 210.5 m。   

10、    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雏型受沉积作用控制，表现为裂陷槽区沉积薄、翼部沉积厚。早寒武世沧浪铺期，古隆起特征更为明显，表现为水下古隆起，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。志留纪末的加里东运动，导致古隆起定型，志留系剥蚀殆尽的面积超过 6万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，受威远构造快速隆升影响，古隆起西段发生强烈构造变形，但东段的构造变形微弱。古隆起控制后期油气的形成分布与聚集。 4、沉积相与岩相

11、古地理       4.1  震旦系发育碳酸盐镶边型台地上扬子地区震旦纪发育我国最古老、保存很完整的碳酸盐岩镶边台地。四川盆地及周缘，陡山沱组和灯影组一二段、三四段分别构成了 3 个完整的海侵海退旋回，发育碎屑岩与碳酸盐两大沉积体系。其中，碎屑岩沉积体系主要发育在陡山沱组和灯影组三段，为优质烃源岩的赋存层位；碳酸盐沉积体系主要发育在灯影组一二段和四段，主要沉积相包括台地边缘、台内丘滩及丘滩间海和蒸发台地等，其中的微生物格架、凝块石格架和颗粒白云岩，以及层纹石、叠层石白云岩等为最有利的储集岩相带。灯影组台地相白云岩的

12、沉积相组合类型，垂向演化序列和平面分异格局都突出表现为丘滩复合体，其沉积时的古水深介于潮上带10m 之间。该套白云岩属蒸发泵、渗透回流和微生物及埋藏白云石化复合成因，干热古气候背景是其形成的首要条件，同生准同生期蒸发泵、渗透回流作用是其形成的最重要机制，准同生浅埋藏期微生物及埋藏期白云石化作用是隐生宙、富菌藻类时代的必然产物。       4.2  寒武系发育碳酸盐缓坡型台地上扬子地区发育了新型碳酸盐岩缓坡型台地。早寒武世梅树村期和筇竹寺期，热沉降体制下强烈拉张裂陷，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，形成模式与热水活动上升洋流

13、、缺氧事件、欠补偿沉积密切相关，是重要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”，广泛发育了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，台地类型属远端变陡的缓坡型台地，自西向东北、东南依次为由颗粒滩、滩间洼地与蒸发潟湖蒸发潮坪所构成的内缓坡，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。龙王庙组缓坡型台地具有 3 个特点，突出表现为：（1） 国外经典缓坡型台地依次为内缓坡蒸发潟湖与蒸发潮坪内缓坡颗粒滩中缓坡外缓坡-盆地相带， 而四川盆地龙王庙组为内缓坡颗粒滩内缓坡蒸发潟湖与蒸发潮坪中缓坡外缓坡盆地，即缓坡的腹部发育蒸发潟湖与蒸

14、发潮坪，为新型的缓坡型台地。（2) 四川盆地所在的内缓坡具水下三隆（汉南、乐山龙女寺、黔中隆起）两凹特征，水下隆起控制了最有利储集岩颗粒滩的发育，决定了建设性成岩作用及储集层孔隙的形成演化。（3）前两个水下隆起位于台地内部，被南、中、北部蒸发潟湖相带半环绕，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下强烈白云石化，形成各种粒级的白云岩；黔中水下隆起因背靠蒸发潟湖、面向东南广海，因而海水循环较好、白云石化程度低，突出表现为豹皮状、花斑状云质颗粒灰岩夹层纹石泥晶云岩。 5、储集层形成机理与分布       5.1  震旦

15、系发育最古老、规模最大的丘滩相岩溶型储集层四川盆地灯影组规模有效储集层主要发育在灯影组二段与四段。储集空间类型主要有残余孔隙、孔洞和溶洞，以及晚燕山喜马拉雅期裂缝，储集层类型以裂缝孔洞（隙）及溶洞型为特征。灯影组二段储集层突出表现为：受多旋回层间岩溶面控制，并叠加了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，并共生大型溶洞。灯影组四段储集层突出表现为：经历了桐湾、幕两期强烈的风化壳岩溶作用；大型溶洞广泛分布且发育深度大（距灯影组四段风化壳顶面的埋深超过 

16、200 m），并共生溶蚀孔洞和孔隙，平均孔隙度 3%4%，渗透率 （16）×10-3µm2；可划分为上、下两个储集层段，均获得了高产工业气流。       5.2  寒武系主要发育颗粒滩相岩溶型储集层四川盆地寒武系规模有效储集层主要发育在下统龙王庙组和中上统洗象池组。其中，龙王庙组在华蓥山大断裂以西以颗粒滩相控型岩溶储集层为特征，以东以蒸发潮坪相白云岩膏模（溶）孔、粒间溶孔储集层为特征。前者的储集空间类型，主要有粒间孔、粒间溶孔和溶蚀孔洞，其次是大型溶洞。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

17、制。颗粒滩是优质储集层发育的基础，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，孔隙度一般超过 4%5%，渗透率（15）×10-3µm2；滩间洼地亚相以细晶粉细晶白云岩为主，物性较差，孔隙度多在 1%以下。       白云岩储集层形成与溶蚀作用密切相关，存在3 期大气淡水溶蚀作用。（1）同生准同生期成岩阶段：颗粒滩迅速而间歇性地增生，大多伴随着大气淡水渗透体成岩作用；（2）龙王庙组沉积末的隆升暴露溶蚀；（3）中加里东中海西期的顺层岩溶作用：中加里东期开始，乐山龙女寺古隆起西段已

18、经演化为水上隆起，古地貌导致水头差作用，古陆剥蚀区的大气淡水向东、向南、向北呈放射状径流，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，类型均属于腐泥型，以生油为主。本次研究新发现 2 套泥质烃源岩（灯影组三段、陡山沱组）和 2 套潜在烃源岩（沧浪铺组泥岩、灯影组泥质碳酸盐岩）。 而斜坡深部位的志留系龙马溪组气源可能也有重要贡献。       6.1  烃源岩分布震旦系陡山沱组烃源岩厚度1

19、090 m，厚值区主要分布在盆地外围，盆地内仅在广安-南充-遂宁地区发育，厚度约1030  m；TOC 为 0.56%4.64%，平均 2.06。震旦系灯影组三段泥岩厚度 1030 m，沿广元南充泸州一带呈狭长带状展布，厚值区在高石梯南充及以北地区；TOC为 0.50%4.73%，平均0.87%。震旦系灯影组碳酸盐岩烃源岩全盆地都有分布，厚度约100300m，厚值区在磨溪高石梯地区及泸州南侧；TOC为 0.20%3.67%，平均 0.61%。上述三套烃源岩Ro普遍大于2.0%。寒武系烃源岩主要分布在下寒武统麦地坪组和筇竹寺组，其中筇竹寺组底部烃源岩大面积分布，也是页岩气赋存的层段。继

20、承性发育的“成都泸州”古裂陷槽对烃源岩厚值区有明显的控制作用，裂陷槽内沉积筇竹寺组麦地坪组厚度一般 300450m， 烃源岩厚度可达140160m，相邻的川中古隆起区域地层厚度一般50200m，烃源岩厚度2080m；TOC为1.7%3.6%，平均 2.8%，Ro%2.0-3.5%。此外，发现寒武系沧浪铺组也发育有效烃源岩，TOC介于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

21、源岩，龙王庙组天然气主要来源于寒武系烃源岩。有3个证据：（1）天然气乙烷碳同位素、甲烷氢同位素特征不同，表明其母质类型有差异；（2）天然气烃源岩干酪根碳同位素对比表明， 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有灯影组烃源岩的贡献；（3）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。       6.3  古油藏规模及原油裂解证据       依据沥青分布，初步推测古油藏分布面积超过 5 000 km2，古油藏聚集资源（4863

22、亿t，其中磨溪高石梯龙女寺地区灯影组四段古油藏规模在（1825）× 108t，资阳地区（2532亿t，威远地区（56）× 108t。震旦系-寒武系天然气以古原油裂解气为主，主要存在 5方面证据：（1）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%；（2）天然气组分参数 ln(C1/C2)为 6.357.85，ln(C2/C3)为 3.124.69；（3）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）；（4）天然气中检测出了 C8-C11 化合物；（5）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 9.2%，斜坡部位沥青含量

23、逐渐减少 。源岩内部分散油裂解气可能也有重要贡献。 7、大气田（区）形成与分布       四川盆地震旦系寒武系具备形成大气田（区）的有利地质条件。古裂陷槽、古岩溶储集层、古原油裂解、古隆起聚集的有机配置，控制了特大型气田（区）的形成。广覆式分布的优质烃源岩、大面积准层状储集层、古今大型构造的叠加区是大气田（区）分布的最有利范围。三度空间上，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      &#

24、160;古裂陷槽、古岩溶储集层、古原油裂解、古隆起演化等的有机配置控制了特大气田（区）的形成 。灯影期早寒武世盆地西南部发育“成都泸州” 古裂陷槽，古地貌高带（如磨溪高石梯地区）灯影组藻丘滩体发育，优质白云岩储集层沿古裂陷槽带状分布；裂陷槽强盛期，控制了寒武系优质烃源岩厚度中心的发育。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造就了灯影组四段和二段两套岩溶储集层大面积分布；寒武纪沧浪铺期乐山龙女寺古隆起开始形成，控制了龙王庙组大面积颗粒滩环古隆起展布，形成了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成油高峰阶段，油气向隆起带顶部及上斜坡运移，

25、形成大型古油藏。晚三叠世以来堆积厚达 30005000 m 盖层，震旦系寒武系被深埋，在乐山龙女寺古隆起轴部埋深达到 70008 000m，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，乐山女寺古隆起继承发展，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，利于油气聚集保存。       7.2  大气田（区）分布范围       震旦系寒武系大气田（区）形成与分布的核心是古隆起控制为主。震旦系下古生界气藏可分为 4

26、种类型 ：（1）原生型，分布在构造变形稳定区，古气藏得以长期保存，如磨溪高石梯地区；（2） 残存型，分布在喜山期构造变形较强区，多在喜山期构造翼部，如资阳气藏；（3）调整型，分布在喜山期构造高部位，气藏充满度较低，如威远气田； （4）破坏型，分布在震旦系寒武系出露区，如桑木场。原生型气藏发育区是大气田（区）分布的主要范围。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是大气田（区）分布的最有利范围。      7.3  常规气与非常规气“有序聚集”   

27、;   四川盆地发育的震旦系志留系组合，是常规非常规“有序聚集”的典型实例。常规气为震旦系灯影组的缝洞型气藏和寒武系龙王庙组的裂缝-孔隙型气藏，非常规气为寒武系筇竹寺组和志留系龙马溪组的页岩气。前者主要受古裂陷槽、古岩溶储集层、古原油裂解、古隆起聚集的有机配置控制；后者主要受深水陆棚相富有机质、高硅钙质页岩的控制。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       全盆地震旦系、寒武系天然气总资量为（4.65.5）万亿m3，其中震旦系为（2.53.0）万亿m3，寒武系为（

28、2.12.5）万亿m3；川中区块震旦系、 寒武系天然气总资源量 （3.03.5）万亿m3，其中震旦系（1.82.1）万亿m3，寒武系（1.21.4）万亿m3。志留系震旦系页岩气资源量（5.56.0）万亿m3。       8.2  有利区预测 综合评价震旦系下古生界储集层、烃源、构造、保存等要素， 初步评价出 3 类有利区  。古隆起及斜坡带：是震旦系下古生界勘探的重点区带。位于古今隆起高部位，靠近寒武系筇竹寺组烃源岩的生烃中心，灯影组岩溶作用强，龙王庙组颗粒滩体发育，形成了灯影组、龙王庙组两套

29、优质储集层，喜山期改造作用并不强烈，有利于天然气保存。有利勘探面积达 3.5万km2，埋深约 5 5008 000 m。蜀南坳陷带：位于在古隆起外围南翼，靠近坳陷区，邻近筇竹寺组生烃中心。灯影组岩溶储集层和龙王庙组颗粒滩储集层发育，但喜山期改造对圈闭和天然气保存有影响。 有利勘探面积 2.2万km2，埋深6 0008 000 m。川东高陡构造深层：发育深层大构造群，寒武系膏岩层系发育，利于圈闭定型和天然气保存，潟湖周缘滩体发育，但距已知生烃中心较远。勘探面积达2.1万km2，埋深约 6 0008 000 m。8.3  震旦系寒武系重大发现的意义上述研究成果充分展示四川盆地及邻区震旦系寒武系具良好的天然气成藏条件，主要表现在 3 个方面：（1）震旦系寒武系发育多套区域稳定分布的海相泥质烃源岩，是天然气资源的主要贡献者。（2）受古地貌与区不整合面控制，发育大面积分布的层状、准层状储集体，与烃源岩组成良好的源储成藏组合成藏条件优越。（3）处于克拉通盆地深层，后期构造变形较弱，利于油气藏的保存。类似的有利成藏条件在塔里木盆地、鄂尔多斯盆地寒武系可能存在，展示了 3 大盆地震旦系寒武系组合具有良好的勘探潜力。如塔里木盆地寒武系盐下白云岩与烃源