第52卷第5期 Vol 52 No 5 2006年9月 地质论评 GEOLOG CAL REV IEW Sept 2006 四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理 赵文智),汪泽成"),王一刚2 1)中国石油勘探开发研究院,北京,100083,2)中国石油西南油气田公司研究院,成都,610051 内容提要:最近10年,四川盆地东北地区发现了一批飞仙关组鲕滩高效气藏。本文通过对大量实验测试数据的 分析整理以及成藏过程的模拟研究,提出了高效气藏形成机理。指出古油藏及分散液态烃在燕山中期快速升温条 件下,形成高效气源灶,为高效气藏的形成提供了丰富的气源优质鲕粒白云岩储集层经历6个阶段的演化历史,受 控于沉积相带、烃类充注、深埋藏条件下强烈溶蚀以及多期断层活动,二叠系烃源岩与飞仙关组储集层存在强大的 剩余压力差,为油气沿断层发生优势输导提供强大动力,燕山晚期一喜马拉雅期的构造作用,使得气藏发生调整与 改造。 关键词高效气藏飞仙关组鲕粒白云岩,原油裂解气TSR反应四川盆地 在国家“973”天然气项目实施过程中,提出高效水白云石化、渗透回流白云石化和埋藏白云石化(陈 气藏的概念(赵文智等,205),是指一类储量大、丰更生等,2005,魏国齐等,2005),混合水白云石化作 度高、产量髙、经济性较好的一类气藏。探明地质储用是该区白云岩优质储层形成的主要成岩因素之 量大于100×10m3储量丰度大于3×105m3/km2( Zhao et al,2005b)。近年来,部分学者加强了成烃 千米井深日产量大于5×103m3人m·d的气藏称为与成藏研究,指出飞仙关组鲕滩气藏气源主要来自 高效气藏。截止200年底,符合上述条件的气藏共有叠系(杨家静等,2002,属于高成熟阶段的原油裂 30个,其中包括了四川盆地东北地区飞仙关组普光、解气(谢增业等,2004a,2004b,赵文智等,2005,马永 罗家寨铁山坡、渡口河、滚子坪5个气藏。 生等,2005b) 四川盆地飞仙关组鲕滩气藏勘探是我国最近10 川东北地区飞仙关组鲕滩白云岩高效气藏的形 年来天然气的重大突破,发现了5个大中型气田和多成机制和主控因素的研究鲜见于文献资料。作为碳 个含气构造(图1),截止204年底,该区已累计探明酸盐岩高效气藏的典型实例,本文在大量岩石薄片 地质储量近2600×10°m3,其中普光气田探明储量鉴定以及包裹体分析测试基础上,采用古构造恢复 达到1400×10°m3,是我国近年来发现的特大型气和成藏过程模拟等技术手段分析高效气藏形成的 田之一。 主控因素。 前人对飞仙关组气藏开展了大量研究工作,工1飞仙关组高效气藏基本特征 作重点在探讨鲕滩分布、白云岩成因、有利目标评价 预测等方面,取得了丰硕成果,有效地指导了勘探实 研究区位于四川盆地东北部的大巴山弧形构造 践这些成果主要包括如下方面提出了四川盆地北带和川东高陡构造带交汇部位(图1D,面积约100 部早三叠世早期发育广元一梁平裂陷槽(汪泽成等,km2。区内目前己发现普光、罗家寨、渡口河、铁山 2002),或称之为“开江一梁平海槽”(王一刚等, 坡、滚子坪等5个气田(表1)以及金珠坪、毛坝场、正 2002a),并继承了晚二叠世岩相古地理格局(汪泽成坝南、七里北等含气构造。 等,2002,马永生等,2005a);海槽两侧的台地边缘鲕 气藏特征如下:①气藏类型属于构造一岩性复 坝(滩)是最有利的沉积相带(杨雨等,2002,冉隆辉合型气藏②高储量丰度和高产量,储量丰度为7.3 等,2002);鲕粒白云岩成因主要有三种类型,即混合 ×1042×105m3/am2,单井无阻流量达12×10 注:本文为国家重大基础研究发展规划“973”项目(编号2001CB209100)资助成果。 收稿日期2005-08-23,改回日期:2006-06-08责任编辑:周健。 作者简介赵文智,男,1958生,博土。中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师,从事石油地质综合研究和科研管理工作。通讯地址: 100083北京市910信箱,电话:010-62097095,传真010-62097046, EmaiL wz@ Petrochina com.cm 201994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
注: 本文为国家重大基础研究发展规划“973”项目(编号2001CB209100) 资助成果。 收稿日期: 2005208223; 改回日期: 2006206208; 责任编辑: 周健。 作者简介: 赵文智, 男, 1958生, 博士。中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师, 从事石油地质综合研究和科研管理工作。通讯地址: 100083, 北京市910信箱; 电话: 010—62097095; 传真: 010—62097046; Em ail: ZW Z@Petrochina. com. cn。 四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理 赵文智1) , 汪泽成1) , 王一刚2) 1) 中国石油勘探开发研究院, 北京, 100083; 2) 中国石油西南油气田公司研究院, 成都, 610051 内容提要: 最近10年, 四川盆地东北地区发现了一批飞仙关组鲕滩高效气藏。本文通过对大量实验测试数据的 分析整理以及成藏过程的模拟研究, 提出了高效气藏形成机理。指出古油藏及分散液态烃在燕山中期快速升温条 件下, 形成高效气源灶, 为高效气藏的形成提供了丰富的气源; 优质鲕粒白云岩储集层经历6个阶段的演化历史, 受 控于沉积相带、烃类充注、深埋藏条件下强烈溶蚀以及多期断层活动; 二叠系烃源岩与飞仙关组储集层存在强大的 剩余压力差, 为油气沿断层发生优势输导提供强大动力; 燕山晚期—喜马拉雅期的构造作用, 使得气藏发生调整与 改造。 关键词: 高效气藏; 飞仙关组; 鲕粒白云岩; 原油裂解气; T SR 反应; 四川盆地 在国家“973”天然气项目实施过程中, 提出高效 气藏的概念 (赵文智等, 2005) , 是指一类储量大、丰 度高、产量高、经济性较好的一类气藏。探明地质储 量大于100×108 m 3、储量丰度大于3×108 m 3ökm 2、 千米井深日产量大于5 ×104 m 3ökmõd 的气藏称为 高效气藏。截止2004年底, 符合上述条件的气藏共有 30个, 其中包括了四川盆地东北地区飞仙关组普光、 罗家寨、铁山坡、渡口河、滚子坪5个气藏。 四川盆地飞仙关组鲕滩气藏勘探是我国最近10 年来天然气的重大突破, 发现了5个大中型气田和多 个含气构造(图1) , 截止2004年底, 该区已累计探明 地质储量近2600 ×108 m 3 , 其中普光气田探明储量 达到1400×108 m 3 , 是我国近年来发现的特大型气 田之一。 前人对飞仙关组气藏开展了大量研究工作, 工 作重点在探讨鲕滩分布、白云岩成因、有利目标评价 预测等方面, 取得了丰硕成果, 有效地指导了勘探实 践。这些成果主要包括如下方面: 提出了四川盆地北 部早三叠世早期发育广元—梁平裂陷槽(汪泽成等, 2002) , 或称之为“开江—梁平海槽”(王一刚等, 2002a) , 并继承了晚二叠世岩相古地理格局(汪泽成 等, 2002; 马永生等, 2005a); 海槽两侧的台地边缘鲕 坝 (滩) 是最有利的沉积相带(杨雨等, 2002; 冉隆辉 等, 2002); 鲕粒白云岩成因主要有三种类型, 即混合 水白云石化、渗透回流白云石化和埋藏白云石化(陈 更生等, 2005; 魏国齐等, 2005) , 混合水白云石化作 用是该区白云岩优质储层形成的主要成岩因素之一 (Zhao et al. , 2005b)。近年来, 部分学者加强了成烃 与成藏研究, 指出飞仙关组鲕滩气藏气源主要来自 二叠系(杨家静等, 2002) , 属于高成熟阶段的原油裂 解气(谢增业等, 2004a, 2004b; 赵文智等, 2005; 马永 生等, 2005b)。 川东北地区飞仙关组鲕滩白云岩高效气藏的形 成机制和主控因素的研究鲜见于文献资料。作为碳 酸盐岩高效气藏的典型实例, 本文在大量岩石薄片 鉴定以及包裹体分析测试基础上, 采用古构造恢复 和成藏过程模拟等技术手段, 分析高效气藏形成的 主控因素。 1 飞仙关组高效气藏基本特征 研究区位于四川盆地东北部的大巴山弧形构造 带和川东高陡构造带交汇部位(图1) , 面积约10000 km 2。区内目前已发现普光、罗家寨、渡口河、铁山 坡、滚子坪等5个气田(表1) 以及金珠坪、毛坝场、正 坝南、七里北等含气构造。 气藏特征如下: ① 气藏类型属于构造—岩性复 合型气藏; ② 高储量丰度和高产量, 储量丰度为713 ×108～ 42 ×108 m 3ökm 2 , 单井无阻流量达 12×104 第5 2卷 第5 期 2 0 0 6 年 9 月 地 质 论 评 GEOLO G ICAL R EV IEW V ol. 52 N o. 5 Sep t. 2 0 0 6
赵文智等四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理 709 3 km gas field water well 含气构造 gas-bearing 日五宝场 区[黄龙场 图1四川盆地东北地区飞仙关组天然气勘探成果略图 Fig 1 The outline of natural gas exp bratin p rogress in Feix nanguan Fom aton (Tif )in northeastern of the Sichuan basin 表1川东北地区飞仙关组气藏基本数据 Table I The da tum of TIf gas pools i northea stern of the Sichuan ha si 埋藏深度地质储量 储量丰度 气田名称 压力梯度1合量日气产量提交储量备注 渡口河|4300~4350 359 罗家寨321-~3956 097128 1273 2002年 七里北 普光4800~560014363 1178 2004年气藏为 铁山坡3400-41007397 004年 预测储 滚子坪3030-3600 二里北5770~5826 2005年 按测试稳定产量折算千米井深日产气量 73×l0′m3/妵,③储层类型多样,但以鲕粒白云岩型储集层。鲕粒白云岩优质储层既使在埋藏很深条 储层物性最妤④埋深大,气藏埋深在5845~3048件下,仍能保持良好物性,如普光气田、铁山坡气田 m;⑤常压为主,压力梯度在0.951.30MPa/n等。近年完钻的七里北1井,在5700-5900m井段仍 之间,铁山坡断层下盘局部有异常高压;⑥高含具有高达15%~20%的孔隙度,渗透率平均值可达 23.71×103m2,且孔隙度与渗透率之间具良好 储层物性是气藏高产和稳产的重要因素。飞仙的相关性,可拟合关系式K=0.0027×中3(02= 关组鲕滩气藏储集岩类型多样,储层物性与岩性密0.78)。此外,裂缝发育也是飞仙关组储层特征之 切相关。鲕粒灰岩储层致密低孔,以裂缝型为主鲕因此,该区优质储层类型有孔隙型以及裂缝一孔隙 粒白云岩储层物性总体较好,但变化较大,其中以残型两类 余鲕粒白云岩、晶粒白云岩物性条件最好,属于孔隙 川东北飞仙关组鲕滩气藏属于高含硫气藏。气 o1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
图 1 四川盆地东北地区飞仙关组天然气勘探成果略图 F ig. 1 T he outline of natural gas exp loration p rogress in Feixianguan Form ation (T1f ) in northeastern of the Sichuan basin 表 1 川东北地区飞仙关组气藏基本数据 Table 1 The da tum of T1f ga s pools in northea stern of the Sichuan ba sin 气田名称 埋藏深度 (m ) 地质储量 (×108 m 3 ) 储量丰度 (×108 m 3ökm 2 ) 压力梯度 (M Paökm ) H2S 含量 (体积, % ) 日气产量① (×104 m 3ökmõd) 提交储量 时间 备注 渡口河 4300～ 4350 359 10162 1. 07 14. 8 12. 37 1997年 罗家寨 3211～ 3956 81. 08 7. 56 0. 97～ 1. 28 9. 7 12. 73 2002年 普光 4800～ 5600 1143. 63 42. 04 1. 12 12. 5 11. 78 2004年 铁山坡 3400～ 4100 73. 97 15. 02 1. 29 14. 3 24. 9 2004年 滚子坪 3030～ 3600 138. 97 7. 28 0. 92 5. 8 23. 3 2004年 七里北 5770～ 5826 423 5. 5 0. 98 6. 8 13. 9 2005年 七里北 气藏为 预测储 量 ①—按测试稳定产量折算千米井深日产气量。 ～ 73×104 m 3öd; ③ 储层类型多样, 但以鲕粒白云岩 储层物性最好; ④ 埋深大, 气藏埋深在5845～ 3048 m; ⑤ 常压为主, 压力梯度在0195～ 1130 M Paökm 之间, 铁山坡断层下盘局部有异常高压; ⑥ 高含 H 2S。 储层物性是气藏高产和稳产的重要因素。飞仙 关组鲕滩气藏储集岩类型多样, 储层物性与岩性密 切相关。鲕粒灰岩储层致密低孔, 以裂缝型为主; 鲕 粒白云岩储层物性总体较好, 但变化较大, 其中以残 余鲕粒白云岩、晶粒白云岩物性条件最好, 属于孔隙 型储集层。鲕粒白云岩优质储层既使在埋藏很深条 件下, 仍能保持良好物性, 如普光气田、铁山坡气田 等。近年完钻的七里北1井, 在5700～ 5900 m 井段仍 具有高达15%～ 20% 的孔隙度, 渗透率平均值可达 23171 ×10- 3 Λm 2 ; 且孔隙度与渗透率之间具良好 的相关性, 可拟合关系式: K = 010027×5 313887 (r 2 = 0178)。此外, 裂缝发育也是飞仙关组储层特征之一。 因此, 该区优质储层类型有孔隙型以及裂缝—孔隙 型两类。 川东北飞仙关组鲕滩气藏属于高含硫气藏。气 第 5 期 赵文智等: 四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理 907
710 地质论评 2006年 体组分中以CH4为主,占54.21%~99.37%,平均 新近研究表明,川东北地区飞仙关组鲕滩气藏 90.6%现场分析HS含量0.05~523.63gh3,平天然气来自于液态烃裂解,这类的液态烃不仅包括 均125.82g/h3,CO2含量0.78-205.73g/3,平均古油藏,还包括烃源岩层和储集层内的呈分散状分 56.5gh3在已发现的渡口河、铁山坡、罗家寨和普布的液态烃(赵文智等,2005)。有如下4个方面的证 光等气藏中,H2S含量占气藏组分的3.0%~据 17.4%,渡5井高达36.6%,平均达到11.2%。硫化氢 (1)鲕滩气藏的储层中不同程度地含有固体沥 含量与甲烷含量具良好的负相关性,甲烷含量越高,青,薄片观察揭示沥青分布产状与孔隙结构有关。它 硫化氢含量越低(图2)。 们或沿鲕粒圈层溶蚀孔分布而形成被沥青污染的黑 色环圈,或沿白云石晶间孔分布,或沿裂缝分布,或 呈裂缝一鲕环边复合体等形式。沥青含量与孔隙度 渡口河 有较好的正相关关系(图3),表明曾被液态烃充填的 °罗家赛 孔隙与现今孔隙之间有着良好的正相关,也说明液 ▲铁山坡 态烃充填有利于良好储层的形成 Tieshanpo 金珠坪 10 y-0.7691x+76.326 =0.9184 0 面孔率(%) 图3飞仙关组沥青与面孔率关系(七里北1井 图2飞仙关组气藏甲烷与硫化氢含量相关关系 F ig 3 The relat insh p betw een bitum en content and Fig 2 Natural gas com ponent cross p bts bet een CH porosity of th in sectons in TIf oo id reservoir nd HiS from TIf reservoirs rock (well QLB 1, 5789.45843. 7m) 2液态烃裂解成气与高效气源灶 (2)沥青抽提物的正构烷烃、甾萜类生物标志 物特征与上二叠统长兴组泥岩抽提物可对比(图4) 21鲕滩气藏气源为液态烃裂解成气 且未检测到曾遭受降解破坏的化合物。谢增业等 飞仙关组本身烃源岩条件较差天然气主要来(2004b)应用全岩热模拟实验新技术对经分离提纯 源于上二叠统烃源岩(杨家静等,200),包括生物灰的典型沥青进行了产气模拟实验,结果表明储层沥 岩、暗色泥岩及煤系,累计厚度达120-44m.目前青仍具生气潜力,并且气产率与热演化程度有关沥 这套烃源岩镜质组反射率在川东北地区普遍达到青成熟程度越高,其残余产气潜力越低相反,成熟 22%~3.2%,表明已进入高一过成熟阶段盆地模度低,其产气量则较大 拟表明,上二叠统烃源岩在晚三叠世前处于未熟期 (3)沥青模拟产物(气态烃)的℃2值分布在 (R。<0.60%);晚三叠世晚期一早侏罗世早期,有机 6.8%-29.5‰之间,反映了腐泥型有机质的同 质开始生油,并在中侏罗世进入生烃高峰,大量液态 位素组成特点(谢增业等,2004b),该区二叠系海相 烃生成晚侏罗世后进入湿气阶段(R。=1.35% 烃源岩有机质类型相同(杨家静等,2002)。 1.6%),液态烃转化为气态烃。白垩纪,有机质热演 (4)天然气组分中C12与C2C3的关系。目前 化进入高成熟晚期到过成熟早期,R。值介于1.6%尚未有一种很成功的方法来区分原油裂解和干酪根 2.30%之间,处于干气阶段。但是,从天然气成因裂解两种成因的天然气(陈世加等,2002)。一些学者 考虑,飞仙关组鲕滩气藏天然气是原油裂解气?还是 倾向于用(8C2-83C3)与h(C2/3)图版 干酪根裂解气? o1994-2007ChinaAcademicjOurnalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
体组分中以 CH 4为主, 占54121%～ 99137% , 平均 9016%。现场分析 H 2S 含量0105～ 523163göm 3 , 平 均125182 göm 3 ; CO 2含量0178～ 205173 göm 3 , 平均 5615 göm 3。在已发现的渡口河、铁山坡、罗家寨和普 光 等 气 藏 中, H 2S 含 量 占 气 藏 组 分 的 310%～ 1714% , 渡5井高达3616% , 平均达到1112%。硫化氢 含量与甲烷含量具良好的负相关性, 甲烷含量越高, 硫化氢含量越低(图2)。 图 2 飞仙关组气藏甲烷与硫化氢含量相关关系 F ig. 2 N atural gas component cross p lots betw een CH4 and H2S from T1f reservoirs 2 液态烃裂解成气与高效气源灶 2. 1 鲕滩气藏气源为液态烃裂解成气 飞仙关组本身烃源岩条件较差, 天然气主要来 源于上二叠统烃源岩(杨家静等, 2002) , 包括生物灰 岩、暗色泥岩及煤系, 累计厚度达120～ 440 m。目前 这套烃源岩镜质组反射率在川东北地区普遍达到 212%～ 312% , 表明已进入高—过成熟阶段。盆地模 拟表明, 上二叠统烃源岩在晚三叠世前处于未熟期 (R o< 0160% ); 晚三叠世晚期—早侏罗世早期, 有机 质开始生油, 并在中侏罗世进入生烃高峰, 大量液态 烃生成; 晚侏罗世后进入湿气阶段 (R o = 1135%～ 116% ) , 液态烃转化为气态烃。白垩纪, 有机质热演 化进入高成熟晚期到过成熟早期, R o 值介于116% ～ 2130% 之间, 处于干气阶段。但是, 从天然气成因 考虑, 飞仙关组鲕滩气藏天然气是原油裂解气?还是 干酪根裂解气? 新近研究表明, 川东北地区飞仙关组鲕滩气藏 天然气来自于液态烃裂解, 这类的液态烃不仅包括 古油藏, 还包括烃源岩层和储集层内的呈分散状分 布的液态烃(赵文智等, 2005)。有如下4个方面的证 据: (1) 鲕滩气藏的储层中不同程度地含有固体沥 青, 薄片观察揭示沥青分布产状与孔隙结构有关。它 们或沿鲕粒圈层溶蚀孔分布而形成被沥青污染的黑 色环圈, 或沿白云石晶间孔分布, 或沿裂缝分布, 或 呈裂缝—鲕环边复合体等形式。沥青含量与孔隙度 有较好的正相关关系(图3) , 表明曾被液态烃充填的 孔隙与现今孔隙之间有着良好的正相关, 也说明液 态烃充填有利于良好储层的形成。 图 3 飞仙关组沥青与面孔率关系(七里北1井, 5789. 4～ 5843. 7 m ) F ig. 3 T he relationsh ip betw een bitum en content and porosity of th in sections in T1f ooid reservoir rock (w ellQLB 1, 578914～ 584317 m ) (2) 沥青抽提物的正构烷烃、甾萜类生物标志 物特征与上二叠统长兴组泥岩抽提物可对比(图4) , 且未检测到曾遭受降解破坏的化合物。谢增业等 (2004b) 应用全岩热模拟实验新技术对经分离提纯 的典型沥青进行了产气模拟实验, 结果表明储层沥 青仍具生气潜力, 并且气产率与热演化程度有关, 沥 青成熟程度越高, 其残余产气潜力越低; 相反, 成熟 度低, 其产气量则较大。 (3) 沥青模拟产物(气态烃) 的 ∆ 13C2值分布在- 3618‰～ - 2915‰之间, 反映了腐泥型有机质的同 位素组成特点(谢增业等, 2004b) , 该区二叠系海相 烃源岩有机质类型相同(杨家静等, 2002)。 (4) 天然气组分中 C1öC2与 C2öC3的关系。目前 尚未有一种很成功的方法来区分原油裂解和干酪根 裂解两种成因的天然气(陈世加等, 2002)。一些学者 倾 向 于 用 ( ∆ 13 C2 - ∆ 13 C3 ) 与 ln (C2öC3 ) 图 版 017 地 质 论 评 2006 年
第5期 赵文智等四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理 71 有原油二次裂解成气的特征。这可能与原油裂解产 /Z 坡1井上二叠统3915.29m 生天然气过程中,由于C3裂解速率较大,致使C3相 对含量的变化范围较大有关 Burnham et al tAlI 1997)。 22古油藏规模分析 黄龙3井上二叠统3718.31 如果说鲕滩气藏天然气源自古油藏的二次裂解 成气,那么研究古油藏规模就有重要意义,可以此来 Ln ulla~推算天然气资源潜力基于此我们开展了沥青含量 与分布、古构造恢复、古油水界面的判识等方面的研 究。限于篇幅,相关资料在后续文章中展示,这里不 坡2井飞仙关组4073.2m 再赘述。 沥青作为古油藏二次裂解成气的产物,在该地 A人ML 区有着广泛的分布,且含量呈现规律性变化,紧邻 NE向断层部位,沥青含量增高,表明断层在石油运 坡1井飞仙关组33308m 移中起输导作用。从恢复的J末期飞仙关组顶面的 古埋深等值线图看(图6),表现为东高西低的“复式 褶皱”,罗家寨一渡口河以及铁山坡分别处于复式褶 皱的两个高带,其间被双石1井到朱家1井鞍部所隔。 图4上二叠统源岩与Ty储层沥青抽提物 将沥青含量等值线图和古埋深图叠合,不难发现古 的生物标志物对比 高点的沥青含量大,表明古油藏受构造控制。另一方 Fig 4 The m/ 191 correlatin betw een P2 source roc 面,如前所述沥青含量与储层岩性有关,孔隙发育的 extracts and Tif reservoir bitum en extracts 鲕粒白云岩沥青含量高。因此,推测古油藏为受构造 和岩性双重因素控制的复合型油藏。 ( Prinzhofer et al,1995),或者用h(Cu/C2)与h 估算古油藏储量必须知道含油面积、厚度、孔隙 (C2C3)交汇图(赵孟军,20),来区分原油裂解气度等关键参数。本文依据沥青分布、恢复的古构造面 和干酪根裂解气 貌、飞仙关期沉积相带以及白云岩厚度与分布,圈定 通过对川东地区飞仙关组气藏25口40个天然气古油藏面积700km2(图6)。古油藏孔隙度按如下公 样品进行组分分析,编制h(C1/C2)与h(2/3)交式计算,即:古孔隙度=现今孔隙度+沥青充填孔隙 汇图(图5)。图中可见,h(C1/2)值变化不大,一般度·深部溶蚀新增孔隙度。其中,沥青充填孔隙度和 为4.77.8,而h(C2/3)变化很大,从0.3~5.4,具深部溶蚀新增孔隙度由薄片鉴定估算。完成对罗家1 井、坡2井近300个数据点的古孔隙度计算取孔隙度 平均值15%。储层厚度在10~230m变化,取加权平 均值60m。含油饱和度取80%、原油密度取0.8575 g/ωm3(塔河油田奥陶系正常原油密度平均值)。按储 量计算公式,估算原油储量45~50亿t 23燕山中晚期的快速埋藏利于形成高效气源灶 原油二次裂解成气已被许多学者从理论和实验 得到证明( Hosfield et al,1992,徐永昌,1994),并 作为天然气资源的重要成因类型已越来越被重视。 与干酪根热裂解生成油气的过程相似,油藏中原油 In(C/C 的热蚀变作用(裂解)本质上是原油在一定的温度下 图5川东北地区飞仙关组天然气交汇图 发生裂解反应,生成气态烃和残渣(固体沥青)的过 g 5 The pbts between hn(C1/C2) and hn(C2/c3) 程。其反应过程可用化学动力学方程对其进行描述 n TIf reservoirs (W ap les,2000赵孟军,2002)。温度是原油发生裂解 201994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
图 4 上二叠统源岩与 T1f 储层沥青抽提物 的生物标志物对比 F ig. 4 T he m öz 191 correlation betw een P2 source rock extracts and T1f reservoir bitum en extracts 图 5 川东北地区飞仙关组天然气交汇图 F ig. 5 T he p lots betw een ln (C1öC2) and ln (C2öC3) in T1f reservoirs (P rinzhofer et al. , 1995) , 或者用 ln (C1öC2 ) 与 ln (C2öC3 ) 交汇图(赵孟军, 2002) , 来区分原油裂解气 和干酪根裂解气。 通过对川东地区飞仙关组气藏25口40个天然气 样品进行组分分析, 编制 ln (C1öC2 ) 与 ln (C2öC3 ) 交 汇图 (图5)。图中可见, ln (C1öC2 ) 值变化不大, 一般 为417～ 718, 而 ln (C2öC3) 变化很大, 从013～ 514, 具 有原油二次裂解成气的特征。这可能与原油裂解产 生天然气过程中, 由于 C3裂解速率较大, 致使 C3相 对含 量 的 变 化 范 围 较 大 有 关 (Burnham et al1, 1997)。 2. 2 古油藏规模分析 如果说鲕滩气藏天然气源自古油藏的二次裂解 成气, 那么研究古油藏规模就有重要意义, 可以此来 推算天然气资源潜力。基于此, 我们开展了沥青含量 与分布、古构造恢复、古油水界面的判识等方面的研 究。限于篇幅, 相关资料在后续文章中展示, 这里不 再赘述。 沥青作为古油藏二次裂解成气的产物, 在该地 区有着广泛的分布, 且含量呈现规律性变化, 紧邻 N E 向断层部位, 沥青含量增高, 表明断层在石油运 移中起输导作用。从恢复的 J 1末期飞仙关组顶面的 古埋深等值线图看(图6) , 表现为东高西低的“复式 褶皱”, 罗家寨—渡口河以及铁山坡分别处于复式褶 皱的两个高带, 其间被双石1井到朱家1井鞍部所隔。 将沥青含量等值线图和古埋深图叠合, 不难发现古 高点的沥青含量大, 表明古油藏受构造控制。另一方 面, 如前所述沥青含量与储层岩性有关, 孔隙发育的 鲕粒白云岩沥青含量高。因此, 推测古油藏为受构造 和岩性双重因素控制的复合型油藏。 估算古油藏储量必须知道含油面积、厚度、孔隙 度等关键参数。本文依据沥青分布、恢复的古构造面 貌、飞仙关期沉积相带以及白云岩厚度与分布, 圈定 古油藏面积700 km 2 (图6)。古油藏孔隙度按如下公 式计算, 即: 古孔隙度= 现今孔隙度+ 沥青充填孔隙 度- 深部溶蚀新增孔隙度。其中, 沥青充填孔隙度和 深部溶蚀新增孔隙度由薄片鉴定估算。完成对罗家1 井、坡2井近300个数据点的古孔隙度计算, 取孔隙度 平均值15%。储层厚度在10～ 230 m 变化, 取加权平 均值60 m。含油饱和度取80%、原油密度取018575 göcm 3 (塔河油田奥陶系正常原油密度平均值)。按储 量计算公式, 估算原油储量45～ 50亿 t。 2. 3 燕山中晚期的快速埋藏利于形成高效气源灶 原油二次裂解成气已被许多学者从理论和实验 得到证明 (Hosfield et al. , 1992; 徐永昌, 1994) , 并 作为天然气资源的重要成因类型已越来越被重视。 与干酪根热裂解生成油气的过程相似, 油藏中原油 的热蚀变作用(裂解) 本质上是原油在一定的温度下 发生裂解反应, 生成气态烃和残渣(固体沥青) 的过 程。其反应过程可用化学动力学方程对其进行描述 (W ap les, 2000; 赵孟军, 2002)。温度是原油发生裂解 第 5 期 赵文智等: 四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理 117
712 蒸发盐台地 罗家20 开江天519X 图6川东北地区飞仙关组古油藏分布示意图 Fig 6 The schem atic outline of Tyf palaeo"oil reservo ir in northeastern of the Sichuan basin l一J末期飞仙关组顶界埋深线(m);2—晚印支一早燕山运动形成的NE向断层,3—推测古油藏分布范围 4一储层沥青含量等值线(%);5一相带分区线 I-Contours of TIf top in end of Ji(m); 2. NE faults fomed during the L ate Indosin an to the Early Yanshan, 3-pobable area of 成气的主要因素。当地层温度升高,超过原油保存温 度(160℃左右)时,原油发生裂解成气(赵文智等, 0 川东北地区在中侏罗世进入大巴山前陆盆地演 0.04 化阶段(汪泽成等,2004),堆积了厚度超过4000m 的中一上侏罗统,沉积速率达到200mMa晚侏罗 0.02 世沉积末期,二叠系顶面埋深达到6500~8000m 模拟表明,尽管地温梯度低,为2.4-2.8℃/100m, 但是快速深埋使得深部层系快速升温,于150~-120 20015010050 Ma达到160℃以上,有机质熟化速率超过0.05 地质年代(Ma △RMa,表现出高效气源灶特征(图7)。 酗癫怪 温度场模拟结果和气藏包裹体均一温度具有较 好的吻合性。从表2可以看出,包裹体均一温度大体 可分为三期,所对应的均一温度分别为80-120℃、 140-160℃、170-190℃ 3优质白云岩储层形成的主控因素 图7地质时期有机质成熟度与熟化速率 四川盆地飞仙关组气藏储集岩可分为鲕粒灰岩 Fig 7 Evoluton of organ ic maturit ies and m aturing 和白云岩两大类。其中白云岩类又可分为残余鲕粒 201904-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
图 6 川东北地区飞仙关组古油藏分布示意图 F ig. 6 T he schem atic outline of T1f palaeo2oil reservoir in northeastern of the Sichuan basin 1—J 1末期飞仙关组顶界埋深线(m ); 2—晚印支—早燕山运动形成的N E 向断层; 3—推测古油藏分布范围; 4—储层沥青含量等值线(% ); 5—相带分区线 1—Contours of T1f top in end of J 1 (m ); 2- N E faults form ed during the L ate Indosinian to the Early Yanshan; 3—p robable area of palaeo2oil pool; 4—reservoir bitum en contents (% ); 5—boundary of facies 图 7 地质时期有机质成熟度与熟化速率 F ig. 7 Evolution of organic m aturities and m aturing rate 成气的主要因素。当地层温度升高, 超过原油保存温 度 (160℃左右) 时, 原油发生裂解成气 (赵文智等, 2005)。 川东北地区在中侏罗世进入大巴山前陆盆地演 化阶段 (汪泽成等, 2004) , 堆积了厚度超过4000 m 的中—上侏罗统, 沉积速率达到200 m öM a。晚侏罗 世沉积末期, 二叠系顶面埋深达到6500～ 8000 m。 模拟表明, 尽管地温梯度低, 为214～ 218℃ö100 m , 但是快速深埋使得深部层系快速升温, 于150～ 120 M a 达到 160℃以上, 有机 质 熟 化 速 率 超 过 0105 △R oöM a, 表现出高效气源灶特征(图7)。 温度场模拟结果和气藏包裹体均一温度具有较 好的吻合性。从表2可以看出, 包裹体均一温度大体 可分为三期, 所对应的均一温度分别为80～ 120℃、 140～ 160℃、170～ 190℃。 3 优质白云岩储层形成的主控因素 四川盆地飞仙关组气藏储集岩可分为鲕粒灰岩 和白云岩两大类。其中白云岩类又可分为残余鲕粒 217 地 质 论 评 2006 年