四川盆地乐山一龙女寺古隆起震旦系天然气成藏特征.pdf

2 0 1 6 年 4 月 石油勘探与开发 PETRoLEUM EXPL0R 1 0N AND DEVELOPM ENT V_0 1 ． 43 No ． 2 1 79 文章编号1 0 0 0 ． 0 7 4 7 2 0 1 6 0 2 ． 0 1 7 9 ． 1 0 D OI 1 0 ． 1 1 6 9 8 ／ P E D． 2 0 1 6 ． 0 2 ． 0 3 四川盆地乐山一龙女寺古隆起震旦系天然气成藏特征 杨跃明 ，文龙 一，罗冰 ，王文之 ，山述娇 1 ．中国石油西南油气田公司勘探开发研 究院；2 ．中国石油勘探开发研究院 基金项目中国石油重大科技专项 “ 四川盆地深层海相碳酸盐岩勘探开发技术现场实验”r 2 0 1 4 E ． 3 2 0 8 GF ； 中国石油重大专项 “ 中国石油第四次油气资源评价四川盆地第四次油气资源评价” 2 0 1 3 E ． 0 5 0 2 0 8 摘要 以四川盆地乐 山一龙女寺古隆起震旦系古老碳酸盐岩气藏为研究对象，通过系统分析气藏储集层、天然气组 分及气藏类型、油气成藏条件与成藏演化等，研究 了 震旦系古老碳酸盐岩气藏成藏过程 。乐 山一龙女寺古隆起震旦 系灯影组已发现 6个气藏，气藏储集岩类、储集层类型基本一致，均具有高温、常压、强非均质性特征，但不同层段 气藏类型、古隆起不同部位气藏天然气组成及碳 同位素组成等方面具有明显差异。古隆起震旦系灯影组天然气属于油 裂解气，主要为灯影组 自身烃源岩与寒武系筇竹寺组烃源岩的混源气，良好的烃源岩、储集层、源储组合与输导条件 决定 了灯影组气藏的形成和保存。古隆起 区灯影组气藏的形成经历 了古油藏生成、古油藏裂解 、气藏的调整与定型 3 个阶段，受古隆起形成及不同部位构造差异演化影响，气藏形成具有 3 种不同的天然气聚集成藏过程。图 8 表 2 参 2 5 关键词 四川盆地；乐山一龙女寺古隆起 ；震旦系；灯影组；天然气；成藏条件；成藏过程 中图分类号T El 2 2 ． 3 文献标识码 A Hy d r o c a r bo n a c c u mu l a t i o n o f Si ni a n na t u r a l g a s r e s e r v o i r s ， Le s h a n L0 ng ni i s i pa l e o h i g h ， Si c hu a n Ba s i n， S W Ch i n a YANG Yue mi n g ， W EN Lo ng ， 2 LUO Bi ng ，WA NG We n z h i ， S H A N S h u j i a o 1 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o fP e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d De v e l o p m e n t ， P e t r o C h i n a S o u t h we s t O i l ＆ G a s F i e l d C o m p a n y ， C h e n g d u 6 1 0 0 0 0 ， C h i n a ； 2 ． P e t r o C h i n a R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n＆De v e l o p me n t ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e o l d S i n i a n c a r b o n a t e r e s e r v o i r i n t h e L e s h a n - L o n g n fi s i p a l e o h i g h w a s t a k e n a s a r e s e a r c h o b j e c t t o s t u d y t h e p r o c e s s o f ga s a c c umul a tio n i n the S i ni a n r e s e r v o i r t h r o u g h a n a l ys i s of g a s r e s e rvo i r c h ara c t e ris t i c s ， g as c o mp os i tio n ，g as res e r v o ir t y pe s ， a c c um u l a t i o n c o n di t i o n a nd e v o l u t i o n． Th e r e s u l t s s h o w t ha t t he r e s e rv o i r l i tho l og y a n d t yp e are a l mo s t t he s a lT l e i n the s i x g as po o l s d i s c o v e r e d i n the Le s ha n Lo n g n fis i p a l e o hi g h．Al l t h e g as r e s e rvoi r s are c h a r a c t e r i z e d b y h i g h t e mpe r a t ure ，o r d i n a r y p r e s s u r e ，a n d i nt e n s e h e t e r o g e n e i t y． T h e g a s r e s e rvo i r t y p e in d i ffe r e n t l a y e r s a n d the g a s c o mp o s i t i o n s a n d c arb o n i s o t o p e s i n dif f e r e n t l o c a t i o n s v a r y o b v i o u s l y ． T h e g a s o f Si ni an De n g yi ng Fo r ma t i o n， o r i gi n a t e d f r om o i l c r a c k i n g， i s mi x e d g as ma i nl y fro m s o u r c e r o c k s of S i n i a n De ng y i n g F o r ma t i on a s we l l a s Ca mb ri a n Qi o n g z h u s i F o rm a t i o n ． T h e s o u r c e and r e s e r v o i r c o n d i t i o n ， the i r c o mb i n a t i o n and f l u i d t r ans p o r t i n g c o n d i t i o n s are f a v o r a b l e ， wh i c h C an d e t e rm i n e the g a s a c c u mu l a t i o n a n d p r e s e rv a t i o n i n De n g y i n g F o r ma t i o n ． T h e S i n i a n g a s r e s e r v o i r s are b e l i e v e d t o h a v e b e e n a c c u mu l a t e d b y the f o l l o w i n g p r o c e s s e s p a l e o - o i l a c c um u l a t i o n ， p a l e o o i l c r a c k i n g ， and g a s r e s e r v o i r a d j u s t me n t and fi n a l i z a t i o n ． T h e r e are t h r e e p r oc e s s e s o f g as a c c u mula t i o n i n t h e res e rvo ir,wh i c h a r e infl ue nc e d b y the f o r ma tio n of pa l e o hi g h an d d i ffe ren tia l s t r u c t u r a l e v o l u tio nin di ffe r e n t p o s i t i o ns ． Ke y wo r ds Si c h u a n Ba s i n ；Le s h an Lo ng n i i s i pa l e o h i gh ；Si n i an S ys t e m；De ng y i n g F o rm a t i o n；n a t u r a l g a s ；a c c um u l a t i o n c o n d i t i on ； a c c umu l a t i o n p r o c e s s 0引言 四川盆地乐山一龙女寺古隆起震旦系一下古生界 勘探始于 2 0世纪 4 0年代 ， 并于 1 9 6 4年在古隆起现今 核部 晚三叠世前古隆起西南翼斜坡 发现中国第 1 个整装大型气 田威远气 田I “ ，产层为震旦系灯影 组。从发现威远震旦系气藏至 2 0 1 0年 ，在四川盆地以 震旦系为主要 目的层 ，兼探下古生界 ，开展了持续勘 探工作[ 2 0 ] ，但 因地质认识 、资料准备 、勘探技术及装 备能力等多种 因素的制约 ，除在威远北部发现资阳含 气构造外 ，未获得大的勘探突破 。2 0 1 1 年 7月，高石 梯构造的高石 1井在寒武系龙王庙组发现气层 ，在震 旦系灯影组获 日产百万立方米的高产气流 ，标志着古 隆起东段高部位震旦系灯影组 、寒武系龙王庙组天然 气勘探领域取得了重大突破[ 2 0 ] 。纵 向上发现 3个主力 产层 灯二段 、灯 四段 、龙王庙组 ，其中磨溪地区龙 王庙组已探明天然气地质储量为 4 4 0 3 x 1 0 m ， 下伏灯 影组已控制含气面积为 7 5 0 0 k m ，储量预计超 1 1 0 2 0 1 6年 4月 杨跃明 等四川盆地乐山一龙女寺古隆起震旦系天然气成藏特征 1 8 1 今约 5 7 0 Ma 。据岩心测试 、试井动态分析 ，乐山一龙 女寺古隆起灯四段 、灯二段气藏储集层类型、储集岩 类 、储集空间等特征没有明显差异。孔隙和溶洞是灯 影组主要的储集空间 包括粒间溶孔和 晶间溶孔 、溶 蚀孔洞 ， 储集层类型以裂缝孑L 洞型为主 ； 储集岩类主 要为砂屑云岩 、藻粘结凝块云岩及藻叠层云岩。 2 ． 1 ． 2 气藏高温 、常压 、强非均质性特征 实测地层温度和压力资料表明 ，乐山一龙女寺古 隆起区不同部位 、不同层段的灯影组气藏都表现出高 温、常压特征 见表 1 。威远气田灯二段气藏中部压 力平均为 2 9 ． 5 3 MP a ， 压力系数为 1 ． 0 6 ， 气藏 中部温度 平均为 1 2 0℃；高石梯一磨溪地区灯二段气藏中部压 力平均为 5 8 ． 4 0 MP a ，压力系数为 1 ． 0 7左右，气藏中 部温度平均为 1 5 8 ． 4 0 ℃；高石梯一磨溪地区灯 四段气 藏中部压力平均为 5 6 ． 7 0 MP a ，压力系数为 1 ． 1 2左右， 气藏 中部温度平均为 1 5 3 ． 4 0 ℃。 表 1 乐山一龙女寺古隆起震旦系气藏天然气组成与气藏特征数据表 乐山～龙女寺古隆起灯影组气藏的另一特点为 气藏具有较强的非均质性 ，表现出气藏单井测试产能 差异大 ，不同层段 、不 同井 区的平均测试产能差异明 显。截至 2 0 1 4 年底 ， 古隆起区灯二段测试井的测试 日产 量为 0 ． 2 6 ～1 0 4 ． O 0 x 1 0 m ， 平均 日产气量为 2 1 1 0 m ； 灯 四段测试井的测试 日产量为 0 ． 1 9 2 0 9 ． O 0 1 0 m ，平均 日产气量为 4 0 x 1 0 m 。其中，测试及试采证 实台缘带为灯 四段的高产、稳产区 ，台缘带单井平均 测试 日产气量达 7 7 _ 3 1 0 m ，高石 3井灯 四段试采证 实台缘带灯四段具备高产 、稳产能力 见 图 2 ，已累 计产气 1 0 2 3 3 ． 6 2 x 1 0 m 。 2 ． 2 气藏特征差异 2 ． 2 ． 1气藏类型差异 按照层段划分 ，灯影组气藏主要发育在灯 四段和 灯二段。比较不同层段气藏类型，灯 四段与灯二段气 藏类型存在明显差异。 目前的勘探证实 ，古隆起东段高石梯一磨溪地区 灯 四段大面积含气 ，灯四段气层跨度远大于构造闭合 高度 ，鼻凸隆起西侧上倾方 向上 由于灯四段地层尖灭 形成遮挡 ，东部下倾低部位局部含水 ，不具有统一的 气水界面 ，可能为低渗区局部封存水 ，气藏整体表现 为大型古隆起背景上的地层． 岩性圈闭气藏[ 1 。 。 ] 。 早期在古隆起西部发现的威远灯二段气藏和资阳 灯二段气藏 ，分别为构造圈闭气藏和岩性气藏 ，气藏 充满度较低，如威远构造气藏充满度仅为 2 5 ％。近期 在古隆起东段高石梯 、磨溪构造发现的灯二段气藏均 表现为上部含气 ，下部普遍含水 见图 3 ，气水界面 海拔高于灯二段顶界构造最低圈闭线海拔 ， 磨溪构造、 高石梯构造灯二段压力差异明显 ，同一构造内具有统 一 的压力系统，为两个相对独立的、具有底水的构造 圈闭气藏。 2 ． 2 ． 2天然气性质差异 2 ． 2 ． 2 ． 1天然气组分 乐山一龙女寺古隆起西段 、东段灯影组气藏天然 气组成存在一定差异。古隆起西段的威远灯二段气藏 和资 阳灯二段气藏具有明显的高二氧化碳 、高氮气 、 高氦气含量特征 见表 1 ；相比而言 ，古隆起东段高 石梯一磨溪地 区灯二段 、灯四段气藏二氧化碳和氮气 含量较低 ，氦气含量低。 2 ． 2 ． 2 ． 2天然气碳 同位素组成 除天然气组分存在差异外 ，古隆起西段和东段灯 影组气藏天然气碳 同位素组成也存在明显差异 ，特别 是乙烷碳 同位素组成差异明显。古隆起西段威远地区 灯影组天然气的 c 值较古隆起东段高石梯一磨溪地 区灯影组天然气轻，以一 3 0 ． 0 ％ o 为界二者可以明显区别 开 见图 4 a 。更为明显的是 ，古隆起西段 、东段灯影 组天然气 甲烷和乙烷碳 同位素差值存在显著差别 见 图 4 b ， 古隆起东段的高石梯一磨溪 、 荷深 1 井灯影组 天然气表现为正演化序列 ， ” c 2 C 1 值大于 3 ％ 0 ， 而古隆起西段威远地区各层系天然气的甲烷 、乙烷碳 同位素组成已发生明显 的倒转。 上述研究表明，乐山一龙女寺古隆起灯影组发育 多个气藏 ，古隆起不 同部位 、不同层段的灯影组气藏 圈闭类型 、流体性质差异较大，这都表明古隆起区灯 2 0 1 6年 4 月 杨跃明 等 四川盆地乐 山一龙女寺古隆起震旦 系天然气成藏特征 l 8 7 4 ． 2 ． 2古油藏裂解阶段 晚三叠世开始，随着地层的再次深埋 ，地温升高 ， 促使 已形成的古油藏或分散液态烃开始发生裂解 。同 时 ，晚侏罗世一 白垩纪盆地下寒武统烃源岩整体埋深 已超过 5 0 0 0 r f l ，处于生气高峰期。至 白垩纪末 ，古油 藏原油已基本裂解完毕 ，原油裂解气与该期烃源岩直 接生成的天然气开始再次聚集。储集层中赋存 的大量 沥青可作为古油气藏液态烃经历热裂解过程的佐证。 这一时期 ，前阶段古隆起 区高部位形成 的古油藏 逐步裂解 向气藏演化 见图 8 e ，由于古隆起轴线西 段进一步向东南迁移 ，资阳古圈闭高点开始 向威远地 区迁移 ，古隆起西段古油藏裂解气开始 向威远地 区长 距离运移。 4 ． 2 _ 3气藏的调整与定型阶段 第三纪以后 ，四川盆地发生大规模构造变动，震 旦系气藏 出现调整 。古隆起东段磨溪一高石梯地区继 承性沉降 ，构造调整不大，古油藏的裂解气原地聚集、 保存 ，形成现今的安岳气田；古隆起西段 由于威远地 区的快速抬升及大型穹窿构造的形成 ，构造高点的迁 移使得资阳古构造高演化为威远构造北斜坡带，资阳 古油藏裂解气绝大部分经历 了重新调整聚集 ，形成 了 威远震旦系气藏 ，而资 阳地 区仅存有限规模的古油藏 裂解滞存气【 2 】 见图 8 g 。此外 ，古隆起斜坡带至凹 陷带形成了规模不等的圈闭，此时，烃源岩仍具有生 气能力 ，晚期圈闭可能捕获晚期裂解气而形成气藏 ， 如荷包场灯二段气藏。 综上所述 ，乐山一龙女寺古隆起灯影组气藏的形 成经历 了古油藏生成 、古油藏裂解和气藏的调整与定 型 3个重要的成藏演化阶段，现今气藏的形成具有古 油藏裂解异位聚集成藏 、古油藏裂解原位聚集成藏和 晚期干气聚集成藏 3种不 同的天然气聚集成藏过程。 5结论 乐山一龙女寺古隆起震旦系灯 四段 、灯二段发育 多个气藏 ，气藏储集岩类 、储集层类型基本一致 ，均 具有高温、常压 、强非均质性特征 ，但不同层段气藏 类型、古隆起不 同部位气藏天然气性质等方面也具有 明显的差异 。 古隆起灯影组天然气属于油裂解气 ，主要为灯影 组 自身烃源岩与寒武系筇竹寺组烃源岩的混源气 ，良 好的烃源岩 、储集层及源储组合与输导条件决定了灯 影组气藏形成和保存。 古隆起形成演化主要经历 4个阶段 ，古隆起区灯 影组气藏的形成经历了古油藏生成 、古油藏裂解 、气 藏的调整与定型 3个阶段 ，受古隆起形成及不 同部位 构造差异演化影响，气藏的形成具有 3种不同的天然 气聚集成藏过程。对于高演化阶段的古老碳酸盐岩气 藏 ，古油藏裂解气原位聚集是大型 、特大型气藏形成 与保存最有利的成藏机制 ，而稳定克拉通盆地内的大 型继承性古隆起是寻找此类大气 田的最有利区。 参考文献 [ 1 ] 宋文海．乐山一龙女寺古隆起大 中型气 田成藏条件研究 [ R 】 ．成都 四川石油管理局， 1 9 9 5 ． S ONG W e n h a i ． Re s e a r c h o n r e s e r v o i r - 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7 0 8 ． 【 7 】 何登发，李德 生，童晓光，等 ．多期叠加盆地古隆起控油规律 [ J 】 ． 石油学报， 2 0 0 8 ， 2 9 4 4 7 5 - 4 8 8 ． HE De n g f a ， L I De s h e n g ， TONG Xi a og u a n g ， e t a 1 ． Ac c u mu l a t i o n a nd d i s t r i b u t i o n o f o i l a n d g a s c o n t r o l l e d b y pa l e o u p l i f t i n po l y - h i s t o ry s u p e r i mp o s e d b a s i n [ J ] ． Ac t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 0 8 ， 2 9 4 4 7 5 4 8 8 ． [ 8 】 刘战庆， 裴先治， 丁仨平， 等． 南大巴山西北段镇 巴一下高川地 区地质构造解析 [ J 】 ．地球科学与环境学报， 2 0 1 1 ， 3 3 1 5 4 ． 6 3 ． LI U Zh a n q i n g ， P EI Xi an z h i ， DI NG S a p i n g ， e t a 1 ． Ge o l o g i c a l 1 8 8 石油勘探 与开发 油气勘探 V b 1 ． 4 3 N o ． 2 s t r u c t u r e a n a l y s i s of Zh e n b a - Xi a g a o c h u a n Ar e a i n t h e No r t h we s t S e c t i o n o f S o u t h e r n D a b a s h a n [ J ] ．J o u rna l o f E a C h S c i e n c e s a n d E n v i r o n me n t ， 2 0 1 1 ， 3 3 1 5 4 6 3 ． [ 9 ] 周康 ，王强，乔永亮．龙门山造 山带 与川西前陆盆地 的盆山耦合 关系对油气成藏的控制作用[ J 】 l 地球科学与环境学报， 2 0 1 1 ， 3 3 4 3 7 8 ． 3 8 3 ． Z HO U Ka n g ，WA NG Qi a n g ，Q I AO Y o n g l i a n g ．C o n t r o l o f t h e b a s i n r a n g e c o up l i n g r e l a t i o n s h i p b e t we e n L o n g me n M o u n t a i n Or o g e n i c Be l t a nd We s t e r n S i c h ua n Fo r e l a nd Ba s i n t o hy d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n [ J ] ． J o u r n a l o f E a r t h S c i e n c e s a n d E n v i r o n me n t ， 2 0 1 1 ， 3 3 4 3 7 8 3 8 3 ． [ 1 0 ] 罗冰，杨跃 明，罗文军 ，等．川 中古 隆起 灯影组储层 发育控制 因 素及展布[ J ] l 石油学报， 2 0 1 5 ， 3 6 4 4 1 6 - 4 2 6 ． L U O Bi n g ， Y AN G Y u e mi n g ， L UO We n j u n ， e t a 1 ． C o n t r o l l i n g f a c t o r s a n d d i s t r i b u t i o n o f r e s e r v o i r d e v e l o p me n t i n De n g y i ng Fo r ma t i o n o f P a l e o u p l i ft i n t h e c e n t r a l S i c h u a n Ba s i n [ J ] ．A c t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 1 5 ， 3 6 4 4 1 6 - 4 2 6 ． [ 1 1 ] 罗冰 ，罗文军 ，王文之 ，等 ．四川盆地 乐山一龙女 寺古隆起震 旦 系气藏形成机S fJ [ J ] ．天然气地球科学， 2 0 1 5 ， 2 6 3 4 4 4 4 5 5 ． L UO B i n g ，L UO We n j u s ，WA NG We n z h i ，e t a 1 ． F o r ma t i o n me c h an i s m o f t h e S i n i a n n a t u r a l g a s r e s e r v o i r i n t h e L e s h a n - Lo n g n fi s i P a l e o - u p l i f t ， S i c h u a n Ba s i n [ J ] ． Na t u r a l G a s Ge o s c i e n c e ， 2 0 1 5 ， 2 6 3 4 4 4 ． 4 5 5 ． [ 1 2 ] 黄籍 中，陈盛吉．四川盆地震旦系气藏形成的烃源地化条 件分析 以威远气 田为例[ J ] ． 天然气地球科 学， 1 9 9 3 ， 4 4 1 6 ． 2 0 ． HU ANG J i z h o n g ， C HE N S h e n g j i ． A n a l y s i s o f h y d r o c a r b o n s o u r c e a n d g e o c h e mi c a l c o n d i t i o ns o f S i n i a n g a s p o o l i n S i c h u a n Ba s i n T a k e We i y u a n g a s fi e l d a s a n e x a mp l e [ J ] ． Na t u r a l Ga s Ge o s c i e n e e ， 1 9 9 3 ， 4 4 1 6 - 2 0 ． [ 1 3 ] 戴金 星．威远气 田成 藏期 及气源[ J ] ．石油实验地质，2 0 0 3 ，2 5 5 47 3 4 8 0 ． DAI J i n x i n g．P o o l - f o r mi n g p e r i o d s a n d g a s s o u r c e s o f We i y ua n G a s fi e l d [ J ] ． P e t r o l e u m Ge o l o g yE x p e r i me n t ， 2 0 0 3 ， 2 5 5 4 7 3 4 8 0 ． [ 1 4 ] 徐永 昌，刘 文汇，沈平 ．成岩 阶段 油气的形成与多 阶连续的天然 气成 因新模式[ J ] ．天然气地球科学， 1 9 9 3 ， 4 6 1 - 7 ． XU Yo n g c h a n g ，LI U W e nh ui ，S HEN P i n g ．Di a g e n e t i c s t a g e a n d mu l t i s t a g e c o n t i n u o u s g a s d i a g e n e t i c mo d e l [ J ] ． Na t u r a l G a s Ge o s c i e n c e ， 1 9 9 3 ， 4 6 1 7 ． 【 1 5 】 陈文正 ．再论 四川盆地 威远震 旦系气 藏的气源 [ J ] ．天然气 工业， 1 9 9 2 ， 1 2 6 2 8 3 2 ． CHEN W e n z h e n g ． Di s c u s s i n g a g a i n o n t h e s o u r c e o f S i n i a n Ga s Po o l i n We i y u a n G a s F i e l d i n S i c h u a n Ba s i n [ J ] ．Na t u r a l G a s I n d u s t r y , 1 9 9 2 ， 1 2 6 2 8 3 2 ． [ 1 6 ] 王 先 彬 ．地 球 深 部 来 源 的 天 然 气 [ 科 学 通 报 ，1 9 8 2 1 7 1 0 69 1 0 7】 ． [ 1 7 】 [ 1 8 】 WA NG X i a n b i n ．De e p s o u r c e g a s [ J ] ．C h i n e s e S c i e n c e B u l l e t i n ， 1 9 8 2 1 7 1 1 0 6 9 - 1 0 7 1 ． 张子枢．地球 深源气研究 概述[ J ] l天然 气地球科 学，1 9 9 2 ，3 3 l l 一 1 4 ． Z H ANG Z i s h u ． D e e p s o u r c e g a s r e s e a r c h o v e r v i e w o f t h e e a r t h [ J ] ． Na t u r a l G a s Ge o s c i e n c e ， 1 9 9 2 ， 3 3 1 1 - 1 4 ． 杨雨 ，黄先平 ，张健 ，等．四川盆地寒武 系沉积前 震旦系顶界 岩 溶地貌特征及其地质意义[ J ] ．天然气工业， 2 0 1 4 ， 3 4 3 3 8 ． 4 3 ． YANG Yu，HUANG Xi a n p i n g ，ZHANG J i a n ，e t a 1 ．F e a t u r e s a nd g e o l o g i c s i g n i fic a n c e s o f t