安岳大气田背后的地质启示

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12～65m，平均40m；粒间溶孔、晶间溶孔为主，龙王庙组孔隙度4%～5%，渗透率（1～5）×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（11～50）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4 000～7000 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3～10 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240～350 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。

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、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Ⅰ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Ⅱ、Ⅲ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 200 m），并共生溶蚀孔洞和孔隙，平均孔隙度3%～4%，渗透率（1～6）×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制。