川中上三叠统须四段地下水动力场演化的油气意义.pdf

2 O 1 O年 1 0月 石油勘探与开发 PETROLEUM EXPL0RAT1 0N AND DEVEL0PM ENT 文章 编 号 1 0 0 0 0 7 4 7 2 0 1 0 0 5 0 6 3 3 0 8 川 中上三叠统 须 四段地 下水 动力场演化 的油气 意义 王威 ，徐 国盛 ，雍 自权 ，宋焕 荣 ，黄 尚瑜 1 ．中国石化勘探南方分公 司； 2 ．成都理 工大学油气藏地质及 开发工程 国家重点实验室 基 金 项 目 国 家重 点基 础 研 究发 展 规 划 9 7 3 项 目“中国 典 型 叠合 盆 地 深部 流 体 与 浅 部 流 体 相 互作 用及 其 成 藏 效 应 ” G1 9 9 9 0 4 3 3 0 9 摘要通过对川中地 区须家河组须 四段各个水文地质旋回古水动力场的恢复 ， 进而预测油气运移聚集位置。研 究表 明， 古水 文 地 质条 件 是 控 制 油 气藏 形 成 的 流体 运 移 网络 的决 定 性 因素 ， 古 水 动 力 场 是 油 气 成 生 聚 散 的 重 要 媒 介 和 驱 动 力 。 油 气初 次 运 移和二次运移 的最终走 向与归宿， 均与地下水径 流系统 密切相 关。沉 积压释 承压水流对川 中地 区油气运聚 的影响最大。 通过研 究， 在须 四段储集层划分 出晚三叠世 、 早侏罗世、 中侏罗世一 第 四纪等 3个水文地 质旋 回和相应的水文地 质阶段。第 1 水 文地质阶段， 水动力场主要影响地下水运移、 聚散和空 间分布； 第 2水 文地 质阶段是川 中地 区油气运 移成藏的最有利 时 机 ， 地下水流作为油气载体和驱动力， 携带烃类气体 向低势 区转移 ， 并在适 当地 区分异、 聚集成藏。图 9 表 1参 1 4 关 键 词 水动 力场 ；沉 积 压 释 承 压 水 ；水 文地 质 旋 回 ；须 四段 ；川 中地 区 中 图分 类 号 TEl 2 2 ． 3 文 献 标 识 码 A Ev o l u t i o n o f h y d r o d y na m i c f i e l d s i n t h e 4 “M e m b e r o f Upp e r Tr i a s s i c X u j i a h e F o r ma t i o n i n C e n t r a l S i c h u a n a n d i t s p e t r o l e u m s i g n i f i c a n c e W a ng W e i ，Xu Gu os he n g ，Yo ng Zi qu a n ，So ng H u a nr o ng ，Hua n g Sh a ng yu 1 ．Ex pl o r a t i o n S o u t h e r n Co mp a n y，Si n o p e c ，C h e n gd u 6 1 0 0 4 1，C h i n a；2 ．S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f Oi l a n d Ga s Re s e r v o i r Ge o l o g y a n d Ex pl o i t a t i o n，C h e n g du 6 1 0 0 5 9 ，C h i n a Ab s t r a c t Anc i e nt h yd r o dy na mi c f i e l ds i n hy d oge ol og i c c yc l e s we r e r e s t or e d t O pr e di ct t he l o c a t i o ns of t he mi g r a t i on a n d a c c u mul at i o n o f oi l a nd ga s ． Anc i e nt hyd r o ge ol og i c a l c on di t i o ns a r e t he de c i s i v e f a c t or i n t h e n et wo r k mi gr a t i o n of f l u i d s whi c h c on t r o l l e d t h e f or ma t i on of r e s e r vo i r s ．Anc i e n t hyd r o dy na mi c f i e l d s a r e t he i m p o r t a nt me d i a a nd d r i v i n g f or c e of t he f or ma t i on，a c c umul a t i on，l os s of oi l a nd ga s ．I n b ot h t h e i ni t i a l mi gr a t i on a nd s e c on da r y mi g r a t i o n，t he u l t i ma t e de s t i na t i o n of oi l a n d g as i s c l os e l y r e l a t e d t O g r o un dwa t e r f l o w s ys t e ms ． Conf i ne d wa t e r a f f e c t s mos t o n oi l a nd ga s mi gr a t i o n i n t he r e g i o n ．Th e Xu 4 M e mb e r r e s e r v o i r s a r e d i v i d e d i n t o t h r e e h y d r o g e o l o g i c c y c l e s ，L a t e Tr i a s s i c ，Ea r l y J u r a s s i c ，a n d M i d d l e J u r a s s i c Qu a t e r n a r y ，a n d t h e c o r r e s p o n d i n g h y d r o g e o l o g i c s t a g e s ． I n t h e f i r s t s t a g e ， h y d r o d y n a mi c f i e l d s i mp a c t o n t h e mi gr a t i o n，ac c umu l a t i on a n d di s t r i bu t i o n of gr ou ndwa t e r ．The s e c o nd s t a ge i s t he mos t f a v or a bl e o pp or t u ni t y f o r oi l a nd g a s mi gr a t i o n i n t h e r e g i o n i nt o a c c u m u l a t i o ns，gr o und wa t e r c a r r i e s a nd dr i ve s hy dr oc a r b on t O t he l o w p ot e nt i a l a r e a s whe r e t he y di f f e r e nt i a t e a nd a c c umu l a t e ． Ke y wo r ds h ydr o dy na mi c f i e l d；c onf i ne d wa t e r ；h ydr o ge o l o gi c c y c l e；Xu 4 M e mbe r ；Ce nt r a l Si c h ua n 0引言 油气 田产生于古 代湖 泊 海 洋 沉 积 物 ， 形 成 油气 的 有机质主要来 源于水域 中的生 物体 。古湖 海 盆从 富集 容纳有机物 到有机 质演 化成 油气 的全过 程 ， 始 终都 是 在 水环 境 中进行 的 ， 从 沉积 开始 就有 一些 有 机质 在 软泥 中 保存 下来 ， 进行十分 复杂的物理化 学和生物化 学作用 ， 并 参 与油气的生成过 程 。另一 方 面 ， 水还 可 捕集 泥岩 中分 散状 的油滴 。随着 上覆堆 积 物 的加厚 ， 地层 压力 逐 渐加 大 ， 进 入成岩 阶段 ， 使 沉积成 因水逐 渐被挤 出。在 压实 的 全过 程 中， 卸压带 以上的流体 向上 运移 ， 其流量远 远超过 卸压带 以下流体 向下运 移 的量 。因此 ， 沉积 水不 仅 仅是 油气生成 的重要物理 化学演变场所n ] ， 而且地 下水 作为 驱动力 和载体 ， 在油 气 生成 、 运 移 、 聚集 和散 失 的全 过程 中都起着 重要 的作用 。水 动力学环境是促使 石油天然气 物理化学性质 发生转变 的因素之一 。通 过对 古水动力场 的研究 ， 可 以判识油气运 移方 向、 气水分异状 况及其与油 气藏形成 的关 系 j 。 国 内外有关 地层 水 的研 究 ， 一 般 针 对 油 气 水 分 布界 限 明显 即具 边 水 或 底 水 的油 气 藏 盆 地 进 行 ， 并 有大量 的文 献 发 表 J 。也 已有 学 者 开 始 研 究 地 下 水 中化学 元 素 的背 景 特 征 及 形 成 过 程 ， 试 图通 过 现 代 地 下水 的化 学组成 论证 地下 水 生成 史 和 油 气 田形成 史 以及 两者之 间联 系 的规律性 ， 但此 研究 仍集 中在 定 性描 6 3 4 石油勘探 与开发 学术讨论 V0 1 ． 3 7 NO ． 5 述 ， 还 未见到 以其 反演 油气 成 藏 系统 并评 价 含油 气 性 的 定量 指标 。川 中地 区上 三叠统致 密储集层 低孔 、 低 渗 ， 且 气水 分布关 系异常复杂 ， 地 层水成 因独特 ， 目前 国内外还 没有 对整个川 中地 区地下 水 进行 系统 全 面研 究 的 先例 。 本文通 过对川 中地 区须 家河组须 四段各个 水文地质 旋 回 古水 动力场 的恢 复 ， 预测 油气运移 聚集位置 。 1区域地质概况 川 中地 区指 四川 盆地 龙 泉 山 、 华 蓥 山两 大 断 裂 之 间的北 东 向条 带 状 地 区 ， 地 辖 遂 宁 、 南 充 、 营 山 、 仪 陇 、 阆中 、 内江 、 广 安 等 行政 市 县 见 图 1 。川 中地 区古 构 造 主要 属于 “ 川 中古 隆 平 缓 构 造 区” ， 为 刚性 强 磁 性 隆 起 基底 ， 具有 区域 构造 稳 定 、 沉 积 盖 层 所 受 区域 构 造 应 力 较弱 、 断层 不发 育 等特 点 ， 这 对 川 中地 区后 来 的沉 积 及古构造演化起着 明显 的控制作用 ， 进而对川 中地区 的生储层 发 育 、 油 气 聚 集 产 生 巨 大影 响[ 】 。 四 川 盆 地 自晚 三叠 世开 始形 成 以来 ， 在 约 2 0 0 Ma的 陆相 沉 积 埋 藏过程 中 ， 尽管 经历 了多 期 次 、 多 方 向 的构 造 挤 压 作 用 ， 但 由于 其 结 晶 基 底 固化 程 度 高 ， 构 造 活 动 相 对 平 静 ， 除大 巴山前缘 外 ， 总体 上 属 于 前 陆 盆地 或 类 前 陆 盆 地 的前缘 隆起 ] 。 图 1 研究 区古构 造位置图 第 三 纪 以来 ， 川 中地 区构 造 运 动 以差异 隆升 为 主 ， 对 先前 形成 的构 造 形 态 改 造 不 大 ， 对 已经 聚 集 的天 然 气 藏起 到 内部 调整 和再 分 配 作 用 。调 整 和 再 分 配作 用 加 剧 了川 中地 区油气 水 分布 的 复杂性 。 2须 四段地下水流系统及压释水交替强度 2 ． 1地下 水流 系统 研 究 区古 构 造 地 处 川 中 古 隆 起 中斜 平 缓 构 造 带 ， 向北跨 入川 北 古 中坳 陷 低缓 带 见 图 1 。在 中 三叠 统 雷 口坡组 顶部 古残 丘 的基 础 上 ， 广 泛 分 布河 、 湖相 交 替 沉积 的砂 、 泥 岩地 层 。从 沉 积 特 征看 ， 须 四段 为 河流 一 三角 洲砂 岩 沉 积 ， 其 顶 、 底 发 育 分 布 范 围广 、 厚 度 大 而 稳定 的滨 湖 、 沼泽 相 泥 页 岩 层 、 泥 页 岩一 砂 岩 互 层 ， 构 筑 成完 整 的 区 域 性 川 中 须 四段 含 水 岩 系 。在 这 个 岩 系 中 ， 将 地 下水 运 动 分 为 淋 滤 渗 入 水 流 系统 和 沉 积 压 释 承压 水流 系统 两 大类 见 图 2 。 A 面 A 1 一 沉 积 压 释 承压 水 流 系统 ； 2 淋 滤 渗 入 水 流 系 统 ； 3 一压力平衡带 ； 4 一泄水 区 图 2渗入水流 系统与沉积压释水 系统 关系图 渗 入 水流 系统 和沉 积压 释 承压 水 流 系统 同时存 在 于川 中地 区 ， 它 们 各 自 以不 同的 径 流 方 式 向不 同 的方 向运动 ， 并 在 循 环 过 程 中 构 成 相 互 对 峙 的 压 力 平 衡 带 锋 面 见 图 2 。两 个 运 动方 向 不 同 的水 压 系统 在 压力 平衡 带相 遇 后 ， 形 成 一 个 向上 的分 力 ， 促 使深 部 流 体 向上运 移 ， 可 能形成 水文 地球 化 学异 常 。 川 I 中地 区基 底稳 定 ， 长 期 以来构 造 应 力 比较 微 弱 ， 挤 压变 形小 ， 大 部分 构造 带 断 裂 不甚 发 育 ， 对 储集 层 的 破 坏作 用 不 大 ， 含 水 储 集 层 长 期 处 于 垂 向 压 实 过 程 。 因此 ， 对 川 中地 区 而言 ， 渗 入水 流 只对 局 部地 区产 生影 响 ， 而 沉积压释 承压水 流则 影响大 范围 内油气 运聚 ， 沉积 压释 承压水流组 成亦 更 加复 杂 。此外 ， 压 释水 流 因其 动 力和化 学特殊性 ， 亦可使须 四段 的孔 渗性改变 ， 而且 在 时 空配置 上与烃 源岩生 、 排烃 相适应 ， 在 地层压实排 液过程 中， 随着 压释液 交替 沉 积 水 交 替 的次 数 即为 交 替强 度 N ， 可能有大量 游离相 天然 气转 变为 连续气 相参 与初 次 运移 和二次运 移 ， 促 进天然气 成藏 。 2 ． 2沉积压 实 排液 量及 须 四段压 释水 交替 强 度 川 I 中地 区须 家河 组 随着 侏 罗 系 自流 井 组 沉 积逐 渐 2 0 1 0年 1 O月 王 威 等 川 中上 三 叠 统 须 四段 地 下 水 动 力 场 演 化 的 油 气 意 义 6 3 5 受 到压 实 。开 始 ， 在较低 的温 压条 件 下 ， 上 覆 层 载荷 使 黏 土沉 积物 中 的孔 隙 水 大 量 排 出。 随后 ， 由于 在 压 实 平衡 的基 础上增 加新 的沉 积 ， 上覆 载 荷 不 断增 强 ， 加 上 水热 增压 、 有机 质热 解生 烃 等影 响 ， 低 渗 透 岩层 承 受 的 负荷 愈来 愈大 ， 被压 缩层 的孔 隙度 越 来 越低 ， 其 遮 挡 水 体作 用加 强 ， 压 实 排 液 量 越 来 越 少 。评 价地 下 水 对 油 气生 运 聚 散 的影 响 ， 必 须 定 量 计 算 地 层 压 释 排 液 量 。 压释排 液量 的大小实 际上 揭 示 了储 集 层 中地 下 液 流 的 数量 和交替 速度 ， 反 映含 水 岩体 中液 流运 动 特 点 ， 以及 烃源 岩 向储 集层 中输 送油 气量 的多 寡 。 地 层压 实过 程 中 ， 压 释 排 液 量 与 压 实 体 孔 隙 度 关 系很大 ， 在非 正 常状态 下 ， 压 实岩 体 中的孔 隙水 流 运 动 受阻 ， 孔 隙壁 所 承受 的应 力加 大 ， 流 体 所受 的压 力 梯度 与深度 关 系将 偏 离直 线 。如 果压 实 过 程 中没 有 发 生 强 烈 的构 造运 动 ， 压 实 作 用 由地 静 压 力 和 孔 隙流 体 的 重 力引起 。压 实作 用 和伴 随 的胶 结 作 用 ， 将 使 岩 层 的孔 隙空 间变小 ， 孔 隙度按指 数 规律减 小 。 假定 压实 作 用 只 导 致 岩 层 孔 隙缩 小 ， 岩 体 骨 架 不 发 生变 化 ， 而 且 压 实 具 不 可 逆 性 ， 压 实后 地 层 不 回弹 ， 那 么 ， 可 以用 下式 表征 岩层压 实前 后 的变化 1～ 声 一 Vo 1一 1 上式 可变 为 V。一 V 1一声 ／ 1一j 5 。 2 某一 时期 地层 的压 实排液 量 Q 可 以用前 一 时期 与 该 时期地 层 的体积 差表示 ， 即 Q 一 V。 一 V 3 将 2 式代 人 3 式 ， 得 Q 一 V 一 声 ／ 1一 4 而 VFh， 即 Q 一 F h 一 声 ／ 1 一 5 若 压 实排液 量 以水柱 高度 表示 ， 则 Q 一 h 一 ≠ ／ 1一 6 压 缩层 通常 不是 单一 岩 性 ， 因此 ， 计 算 中需要 考 虑 给水 系数 K 即 Q K h 一 声 ／ 1一 7 在 地层 压 实 阶 段 ， 须 四段 储 集 层 可 能 得 到 的 补 给 包 括须 三 、 须 四和须五 段 的压 释 水 流 。其 中 ， 须三 和 须 五 段作为 储集 层 的底 板 和上 覆 层 ， 其 压 释水 不 可 能 全 部 补给须 四段 ， 即压 实 层 中水 流 存 在 一 个 分 流 面 。本 文按 照压 释水 向上 层和 下层 补 给 量分 别 占补 给总 量 的 4 ／ 5和 1 ／ 5 来 计 算 。经推 导 ， 得 到下式 ／ h 一 ／ 。 [ 1 一 ／ 1 一 声 ] 8 其 中 h 卜hd h 压释 水在 储集层 孔 隙 中的交替 强度 N 用 下式计算 N 一 h △ 声 ／ 9 显 然 ， 压释水 在储 集层 孔 隙 中的交 替 强度 越 大 ， 接 受来 自烃 源岩 的油气 量越 多 ， 含 油气 远景也 越好 。 须 四段 储集 层在 压实 成 岩 过程 中得 到 的压 释水 量 和交替 强度 在不 同构 造有 所差 异 见 表 1 ， 全 区平 均压 释 水量 为 l 1 8 ． 4 0 r n 水 柱 高度 ， 交 替 强 度 为 5 ． 1 9 ， 也 就 是说 ， 川 中地 区上 三 叠 统 须 四段 储 集 层 在 整 个 压 实 阶段所 能得 到 的 压 实 排 液 补 给量 很 大 ， 在 单 位 岩 石 体 积 中， 大 约被 5 个 孔 隙空 间体积 的压 释水量 所替换 。 表 1 川 中 须 四 段 储 集 层 压 实 排 液 量 与 交 替 强 度 磨 溪 南 充充 西 金 华秋 林 八 角 场 川 中 平 均 3须 四段储集 层古水 动力场 油气 的生 、 运 、 聚 、 散 与 地 下 水 有 重 要 关 系 。大 量 研究 表 明 ， 地 下水动 力条 件 是控 制 生 、 排 烃 与 油气 运 移 时期 、 方 向 、 历 史 以及 油 、 气 、 水 聚 集 的关 键 因 素 ， 而 水 动力 条件 又 受 控 于 地 层 流 体 压 力 和 流 体 势 。 因 此 ， 划 分储 集层古 水 文地质 旋 回 ， 恢 复历 史 时期 的水 动 力 场 ， 重建 流体 压力 和 流 体 势 孕 育 史 ， 研 究 不 同时 期 地 下 水 的运 动特 征 ， 对 于揭 示 油 、 气 的 聚 散 规 律 ， 查 明地 层 水 的分布 ， 具 有重要 意义 。 3 ． 1须 四段储 集层古 水 文地质 旋 回划分 目前 国 内外 对古 水文 地 质旋 回划 分 尚无 完 全统 ～ 的原则 。巴斯科 夫 等 强调 构 造 运 动 ， 把 一 个 构 造 期 作 为一个 水文地 质旋 回口 ； 卡尔 采夫则 认 为 ， 水 文 地质 旋 6 3 6 石 油 勘 探 与 开 发 学 术讨 论 Vo l _ 3 7 NO ． 5 回是 区域 水 文 地 质 发 展 的一 个 阶段 ， 从 一 个 地 区构 造 下沉 和海 侵开 始 ， 直 到其 后 的地 壳 隆 起 和 海 退 ， 划 分 为 一 个 水 文地质 旋 回 ， 每 一 个 旋 回 又分 为 两 个 阶段 ， 即 盆 地下 沉接 受 沉 积 、 以沉 积 水 作 用 为 主 体 的 水 文 地 质 阶 段 ， 以及盆 地 上 升 、 岩层 遭 受 剥 蚀 ， 以 淋 滤 水 作 用 为 主 体 的水 文地 质 阶段 [ 1 。 卡 尔采 夫 的观 点得 到 广 泛 的认 可 。对 一个 地 区水 文 地质 旋 回的划 分 比较 复 杂 ， 例 如 同一储 集 层 ， 可能 在 盆 地边 缘发 生 渗 滤 作 用 ， 而 盆 地 中心 却 已 开 始 另 一 旋 回的沉 积作 用 ， 即 同一盆 地 中 ， 沉 积 和 渗 滤 作 用水 文 地 质 阶段 同时存 在 。 因此 ， 对 不 同 地 区 的水 文地 质 旋 回 划 分要具 体 分析 。 川 中地 区上 三 叠 统 须 家 河 组 沉 积 后 ， 经 历 了 印 支 晚幕 、 燕 山 和喜 马拉雅 运 动 ， 每 一 次 构 造运 动 都 不 同程 度地 影 响沉 积 、 剥 蚀 、 成 岩 演 化 。 与此 相 应 ， 地 下 径 流 发生 周期 性 变 化 。本 文 根 据 区域 构 造 运 动 的多 期 性 ， 对川 中地 区上三 叠统 须 四段 储 集 层进 行水 文 地 质 旋 回 划分 。考 虑到 须 四段储 集 层 烃 源 岩 的生 排 烃 过 程 与 油 气运 移成 藏历 史 ， 以及 矿 区勘 探 开 采 录 井情 况 ， 在 须 四 段 储集 层划 分 出 晚三 叠 世 、 早 侏 罗世 、 中 侏 罗世 一第 四 纪 3个水 文地 质旋 回和相 应 的水 文 地质 阶段 见 图 3 。 地质时代 地层 构造运动 沉积阶段 渗入阶段 水文地质旋 回 第四纪 第四系 马拉雅期 中侏罗世 一 第四 中侏罗世 沙溪庙组 燕山期 纪水文地质旋回 早侏罗世 梁高山组 燕山早期 早侏罗世 水文地质旋 回 自流井组 晚三叠世 印支早期 晚三叠世 须四一须六段 水文地质旋回 图 3 水 文 地 质 旋 回 划 分 示 意 图 3 ． 2须 四段储 集 层古 水动 力场 演化 与气 水聚 集 3 ． 2 ． 1须 四 段 地 下 水 超 压 力 演 化 与 气水 关 系 地 下水 超 压 力 是 指成 岩 压 实 过 程 中 ， 沉 积水 与 压 释水 流所 承 受 的 超 静 水 压 力 ， 又 称 为 过 剩 压 力 。须 四 段 孔 隙水 的过 剩压力 ， 在 须五 段 泥 页 岩堆 积 期 间产 生 ， 之 后 随 上 覆盖 层 加 厚 而增 大 。 受 覆盖 层 密 度 和埋 藏 速 度 变化 等诸 因素 影 响 ， 或 者 由 于 地球 内 动 力 因素 作 用 的非均衡 性 影 响 ， 产 生 区域 水 动力 梯 度 差 异 ， 驱 动地 下 液 流呈 不规 则运 动 。 3 ． 2 ． 1 ． 1晚 三叠世 水 文地 质旋 回 川 中地 区在 这 一 时期 沉 积 了灰 黑 色 页 岩 、 炭 质 页 岩夹 灰 色粉 砂岩 、 薄煤 层 、 铁 质砂 岩 和灰 白色 长石 石 英 砂岩 。受 印 支运 动影 响 ， 地壳 抬 升 ， 地 层 遭 受 强烈 的差 异剥 蚀 ， 须 五一 须 六段 沉 积 厚 度变 化 较 大 。 因此 ， 本 阶 段 须 四段储 集 层 水 动 力 场 比较 复 杂 ， 内部 形 成 多 个 高 压 中心和 低 压汇流 带 。 中江 以南 到安 岳 以西 为川 中西 部 “ s ” 形 高 压 区 ， 盐 亭 一 带 为川 中北 部 高 压 区 ， 渠 县一 广 安为 川 中东 部相对 高压 带 。在 高压 区 带 压 力 梯度 控 制下 ， 地 下水 流方 向在 不 同区 块 变化 很 大 ， 但 从 总体 上 看 ， 西 部 水 流 以 自西 向 东 和 自北 西 向南 东 方 向为 主 见 图 4 ， 而 东部 水流 主要 向西 流动 。在高 压水 流对 峙 下 ， 川 中东 南部 潼 南 以 东一 龙 女寺 一 白庙 一南 充 一 带 ， 形 成北 东 向呈 带 状 分 布 的 大 片减 压 带 ， 等 水 压 线 发 生 扭 曲 ， 局 部地 区有利 于地 下径 流 汇集 。 3 ． 2 ． 1 ． 2早侏 罗世 水 文地 质旋 回 与上 一水 文 地 质 旋 回 相 比， 印支 期 构 造 运 动 对 研 究 区继续 施 加影 响 ， 沉 积 的不 均 衡 性 更 为 明显 ， 川 中地 区沉 降 中心 出 现 东 移 现 象 ， 使 须 四段 地 下水 动 力 场 的 水 流 压 力 有 较 大 调 整 ， 地 下 径 流 进 一 步 复杂 化 。 在 这 2 0 1 0年 1 O月 王威 等 川 中上三叠统 须四段地下水动力 场演化的油气意义 6 3 7 一 阶段 ， 川 中西 部 边缘 仍 为 高 压 源 区 ， 而 东 部 营 山一 广 安地 区转 变 为 高 压 条 带 ， 形 成 东 部 区域 性 地 下 水 分 水 岭 。在 东 、 西 高压 区挟 持 与 水 头 压力 驱 动 下 ， 盐 亭一 蓬 溪潼 南地 区成 为北 西 向纵 贯 南 北 的低 压 槽 谷 ， 大 量 地 下水 流 向该谷 地 汇集 ， 遂 宁 一 带 既处 于 槽 谷南 端 ， 又 是 等水 压线 扭 曲区 ， 尤其 有利 于水 流 聚集 见 图 5 。 图 5 川 中地 区 早 侏 罗 世 须 四段 地 下 水超 压 力 图 从 晚三叠 世 到早侏 罗 世 末 ， 虽 然 水 动 力 场复 杂 ， 对 地下 水集 散产 生 重大影 响 特别 是 继 承 性 较 强 的高 、 低 压 区 ， 初 步 构 筑 了地 下 水 聚 、 散 的分 布 格 局 。但 对 须 四段储 集 层来 说 ， 此 阶段 其 下 伏 须 一 段 与 须 三 段 黑 色 泥 、 页岩及 煤 系烃 源岩 处 于 未成 熟 阶段 ， 不 可 能 向须 四 段大 量排 烃 。因此 ， 晚三叠 世 到早 侏 罗 世 末 ， 地 下水 动 力场 对后 期须 四段 天然 气 成藏 贡献 不 大 。 3 ． 2 ． 1 ． 3 中侏 罗世一 第 四纪 水 文地 质旋 回 这一 阶段 时 间 跨 度 很 大 ， 研 究 区 由印 支 运 动 形 成 的古构 造 雏形 经燕 山运 动 继 承 发 展 ， 古 构 造 隆起 、 坳 陷 和鼻 凸范 围有 所变 化或 扩 大 ， 一 直 到 喜 马拉 雅 期定 型 。 川 中大部 分 地 区虽 然 长 期 处 于 古 构 造 发 展 的较 高 部 位 隆起 的核部 及斜 坡上 ， 极有 利 于地 下 水流 携带 油 气 向区 内运 移汇集成 藏 ， 但是 由于区域边界 条件 的差异 ， 不 同地 区构 造变动及 沉积 、 剥蚀 的不均衡性 不断叠 加 ， 导 致研 究 区须 四段 地下 水 动 力 场 与前 一 水 文 地质 旋 回对 比 ， 发生重 大变化 ， 进而造 成研究 区油气成藏 复杂化 。 在 高压 区控 制 下 ， 地 下 水 超 压 力 等 值 线 变 为 比较 单 一 的 由北 向南 、 南 西 、 南 东 方 向 降低 见 图 6 。与北 部 的 长条 状 高压 区相 对 应 ， 遂 宁 广安 一线 ， 成为 对地 图 6 川 中地 区中侏 罗世一 第四纪须 四段地 下水超 压力图 6 3 8 石 油 勘 探 与 开 发 学 术 讨 论 Vo L 3 7 NO ． 5 下 水汇 聚极 为有 利 的低 压 条 带状 槽 谷 ， 有利 于水 、 气 运 移 聚集 。 3 ． 2 ． 2须四段 地 下水 势能 演 变及 其与 气水 关 系 流 体势 是重 力 、 压力 、 速 度 和流 体 界 面 张 力 的综 合 指 标 ， 用该 指标 描 述 地 下 流 体 运 动 态 势 较 上 述 地 下 水 超 压力 更符 合地 质 实际 。 3 ． 2 ． 2 ． 1晚 三叠世 水 文地 质旋 回 晚 三叠 世 ， 区 内沉 积 、 构 造 差 异 大 ， 使 须 四段 上 覆 新沉 积层 段 岩 性 和 厚 度 受 到 很 大 影 响 ， 导 致 不 同 区带 须 四段 的压 实率 、 孔 隙度 及孔 隙压 力 发 生差 异 ， 同时 使 地下 径 流 系统 复杂 化 。分 析 本 阶 段 的 地 下 水 势 图 见 图 7 ， 可 以看 出如 下几 点 。 图 7 川 中地 区晚 三 叠世 须 四 段 地 下 水 势 图 按 构造 区划 ， 自区域 北 部 向 南 部 地 下 水 势 能 总 体 变 大 。遂南 、 磨 溪 和 广 安 构 造 是 主 要 的地 下 水 高 势 能 带 。受 高势 脊线 牵 引 ， 地 下 水 主 流 主要 由南 向北 、 由南 东 向北 西方 向运 动 ， 研 究 区北 部 为 区 内最 大 的卸 压 带 ， 是该 时 期最佳 的汇水 区 。 受局 部 构 造 和 岩 相 古 地 理 影 响 ， 地 下 水 高 、 中 、 低 势带 中出现 汇流 中心 或 离 散现 象 。按 晚 三叠 世 须 四段 地下 水 势 图统 计 ， 区 内有 利 于地 下 径 流 汇 聚 的低 势 中 心有 4个 ， 半 汇流 和半 离 散 中 心若 干 个 ， 分 别 展 布 于 各 构造 区 。 射 洪一 西 充一 蓬 安 一 带 ， 为 北 西 一 近 东 西 向 的 径 流弧 形斜 坡 区 ， 以斜坡 区 为 界 ， 把 川 中地 区分 割 成 差 异 较大 的南 、 北两 部 分 。然 而 ， 这 一 时期 ， 虽 然南 、 北 差 异 悬殊 ， 不 同 区带径 流态 势 有所 不 同 ， 但 整 个 川 中地 区仍 为统 一 的水流 系统 。 综 上 所述 ， 本 阶段 地 下水 势 能 值 总 体 为南 高 北 低 、 南东 高北 西低 ， 势梯 度南 缓 北 陡 ， 地 下 水 径 流 方 向 由南 向北 、 由南 东 向北 西 ， 中部 地 区地 下 水 径 流 呈 向北 倾 斜 的缓 坡 。到晚 三叠 世末 ， 区 内 出现 多 个 高 、 低 势 圈 闭 和 半 圈 闭 区块 ， 特 别是 川 中南部 ， 高 、 低 势 峰 谷相 间分 布 ， 初步形 成 了川 中地 区须 四段 地下 水普 遍 呈 散 点状 分 布 的复 杂格 局 。 3 ． 2 ． 2 ． 2早侏 罗世 水 文地 质 旋 回 地下径流基本上继承 了上一水文地质旋 回态势 ， 水 势 图总 貌 以及 高 、 中 、 低 势 能 区 空 间 展 布 、 等值 线 轮 廓 、 水 势梯 度 等 诸 多 方 面均 和 前 期 相 似 。地 下 径 流 主 流方 向仍然 是 沿势 能等 值 线 的法 线 方 向 ， 由南 向北 、 由 南 东 向北 西流 向低 势 能区 见 图 8 。 早 侏 罗世 末 ， 川 I中南 部 高 、 低 势 圈 闭 区有 所减 少 ， 范 围也有所变化。伴随 区内南北 隆起与沉降差异 ， J I f 中地 区须 四段地 下水 流 势梯 度 和径流 速度 产生 变化 。 3 ． 2 ． 2 ． 3中侏 罗世 第 四纪 水文地 质 旋 回 由印 支期 至 喜 马拉 雅 期 ， 构造 、 沉 积 、 剥 蚀 变异 ， 区 内隆起 、 坳 陷 等 高 低 起 伏 区发 生 变 化 。原 本 就 很 复杂 的川 中地下 径 流系统 ， 经 过 漫 长 的地 质 变 迁 ， 前 一水 文 地 质旋 回形 成 的气 水 平 衡 关 系被 搅 乱 ， 地 下 水 运 动 态 势 由量 变 到质 变 ， 总体 流 向 发 生 逆 转 ， 高 、 低 势 区分 布 发 生重 大变 化 ， 地 下 水 流 以 射 洪 、 西 充 、 公 山庙 中轴 线 为 翘板 ， 完 成 了南 北 向逐 渐 翻转 的全 过 程 ， 体 现 了地 下 水 流势 场 与 区 域 构 造 运 动 及 沉 积 成 岩 作 用 的 密 切 关 系 。以上述 中轴 线 附 近 形 成 的水 流 斜 坡 区 域 为 分 界 ， 水 势 由翻转 前相 对统 一 的 自南 向北倾 斜 ， 变 为南 、 北 两 大 水流体 系 见 图 9 。 两 大 体 系 中 ， 尤 以南 部 径 流 复 杂 。 水 流 支 离破 碎 ， 呈 多 中心 汇 集 与 发散 ， 分散 或孤 立 2 0 1 0年 1 O月 王威 等 J I I 中上 三叠统须 四段地下水动 力场演化的油气意义 图 8川 中 地 区早 侏 罗世 须 四 段 地 下 水 势 图 图 9 川 中地 区 中 侏 罗 世 第 四纪 须 四 段 地 下 水 势 图 径 流广 泛 出现 。遂 宁 地 区 演 变 为 多 方 向 水 流 汇 聚带 ， 西 、 南及 北 面径流 均指 向该 区域 ， 极 有利 于地 下 水 及 天 然气 汇 集成 藏 。南 充地 区 ， 位 于 南 部 径 流 区北 部 边 缘 水势 梯度 陡 变 带 前 缘 ， 水 势 呈 半 圈 闭 状 态 ， 汇 水 、 气 条 件亦 佳 。 4讨论与结论 川 中地 区上 三 叠统 须 四 段地 下 径 流 在 地史 发 展 中 分为 3个 水文地 质 旋 回 ， 将 第 1、 Ⅱ旋 回归 并 为一 个 阶 段 即晚三 叠 世一 早 侏 罗世 阶 段 ， 并 称 之 为第 1水 文 地质 阶段 ， 中侏 罗世 一第 四纪称 为第 2水 文地 质 阶段 。 第 1 水 文地 质 阶 段 ， 川 中 地 区 在 继 承 性 发 展 形 成 的古 构造 、 古地 貌基 础