氣藏特徵及成藏主控因素

2021-08-15 09:18:14 字數 5437 閱讀 6261

1樓:中地數媒

(1)廣泛發育異常超高壓

1)川西地區須家河組是一個超大型的壓力封存箱,在大的壓力封存箱中,還存在多個超高壓、高壓異常帶。新場氣田上三疊統及以上地層縱向壓力**剖面圖(圖10-17)表明,須家河組內部存在多個超高壓異常帶,如須五段中部、須四段中上部、須二段頂部—須三段底部的超高壓異常帶,它既可以成為天然氣成藏的良好封蓋層,也是天然氣運聚成藏的動力。

圖10-16 川西坳陷新科1井雷口坡組氣藏儲層剖面圖

圖10-17 新場氣田**地層壓力剖面圖

(據蘇永進等,2010)

2)受區域地質條件制約,川西坳陷上三疊統須家河組超高壓區主要位於川西及川中西北部(壓力系數1.80~2.10),川西中部及川中腹地為大片超高壓區、高壓區(壓力系數1.

50~1.90),龍門山山前帶及龍泉山地區為正常壓力區(壓力系數1.05~1.

10)(圖10-18)。

圖10-18 四川盆地上三疊統儲層地層壓力系數等值線圖

(據徐國盛等,1999)

3)超壓封存箱內壓力體系比較複雜,各氣藏壓力系數變化特徵不同(圖10-19)。在縱向上從深部上三疊統原生氣藏至淺部次生氣藏從超高壓—高壓—近於常壓的總變化趨勢中有多個壓力變化異常,李林濤等(2010)根據實測資料,總結了異常壓力縱向變化的4種型別(圖10-20)。

圖10-19 川西坳陷上三疊統實測壓力剖面圖

(據李林濤等,2010)

4)須家河組高壓封存箱是以生烴增壓為主要升壓機制,喜馬拉雅期構造運動對原始高壓封存箱的壓力場只進行了調整、改造;箱內壓力系數多高達1.80~2.00以上,箱外則以中等壓力系數甚至正常壓力系數為主。

因此,須家河組含氣異常高壓封存箱與外界(上覆侏羅系)明顯的壓力差是區內煤成氣初次運移和二次運移的主要動力。在岩層緻密化之前,古高壓能促使天然氣由生烴凹陷向周緣作側向運移,為形成諸如八角場大氣田奠定了物質基礎(**亮等,2005)。

圖10-20 川西坳陷上三疊統氣藏壓力型別圖

(據李林濤等,2010)

(2)具多期成藏

區內須家河組儲層中流體包裹體可劃分為4個形成期次(許浩,2004):第一期包裹體形成於三疊紀末期至中侏羅世沙溪廟期,均一溫度為94~132℃;第二期包裹體形成於晚侏羅世中、晚期到早白堊世早期,均一溫度為92~120℃;第三期包裹體形成於早白堊世至晚白堊世末期,均一溫度為131~170℃;第四期包裹體形成於新生代,均一溫度為138~188℃。4期包裹體形成期代表了地層中油氣充注的4個階段,表明區內多期構造運動導致油氣的多期充注成藏(圖10-21):

三疊紀末期至侏羅紀沙溪廟期,是區內上三疊統烴源巖的主生烴期,所生成的煤成烴主要向古構造、古隆起區運聚形成古油氣藏,中壩油氣田就是受印支期形成的古構造控制,後期受喜馬拉雅期構造運動改造的例項。新場大型氣田則受制於燕山期古隆起。晚侏羅世中、晚期到早白堊世早期,隨著埋深加大,熱演化程度的提高,演化成為具超高壓特徵的純氣藏;新生代的構造運動,是原生氣藏的定型時期,並使深部超高壓封存箱破裂,在侏羅系底部白田壩組至最上覆地層——上侏羅統蓬萊鎮組和下白堊統,形成眾多次生氣藏。

新851井須二段裂縫石英中有機包裹體分佈具定向性,並較為富集,均一溫度145°~150℃,為第三期—第四期成藏的產物,表明了新851井須二氣藏開始形成於白堊紀,最終定型於喜馬拉雅期。

圖10-21 川西坳陷上三疊統及侏羅系氣藏成藏史示意圖

(據張莉等,2005)

(3)印支期以來形成的大型古隆起帶是煤成烴運聚主要場所

區內在印支期及燕山期早期形成的古隆起、古構造在燕山早期、晚期都繼承性的進一步發展,圈閉面積與閉合幅度進一步擴大,形成了具nee走向的“三隆兩凹”的古構造格局,為油氣運移聚集提供了構造條件。

由於上三疊統煤成氣源巖的主要生烴作用期與古隆起發育時期均為燕山中晚期。在燕山中晚期,區內隆起帶頂部與凹陷帶底部的高差一般約為500~800m,折算坡度為5°~9°,具備油氣向隆起帶富集的構造條件,並在古隆起上還存在若干個次一級的凸起,成為油氣富集的最有利區。

目前已發現的大中型煤成氣田都在古隆起帶上及其斜坡區。所發現的氣藏型別有古構造-成岩圈閉型別(如中壩須二段氣藏)(圖10-22),古構造圈閉型(如平落壩氣田須二氣藏)、古構造-巖性圈閉型(如新場氣田須二氣藏和豐谷氣田須四氣藏)、古今疊合構造圈閉型(如大興西氣田須四氣藏)等與古構造相關的氣藏型別。也進一步說明古構造在區內氣藏的成藏過程中起到的奠基作用,燕山期古隆起帶決定了氣藏的巨集觀展布。

區內所發育的構造-巖性型(白馬廟構造蓬萊鎮組氣藏)、構造-裂縫型(魏城特小型氣田)及巖性型等與構造關係不密切的氣藏(如拓壩場特小型氣田),主要發育在非古隆起區,以上覆次生氣藏為主,氣藏普遍很小,也佐證了古隆起、古構造對區內煤成氣運聚、控藏的重要作用。

圖10-22 川西中壩氣田成藏事件圖

(4)“須下盆”、“須上盆”組合成藏模式不同

區內“須下盆”和“須上盆”是性質不同的沉積盆地,其儲聚條件及成藏期、成藏運聚方式不同。

“須下盆”成藏組合系統內的壓力系數在坳陷區為異常高壓,主生排烴高峰在晚三疊世中晚期至燕山早期。此時,須二段儲層在須五段沉積末期孔隙度一般大於10%,儲集條件相對較好。由於須三段沉積末的安縣運動,須二段圈閉開始形成,利於油氣的早期聚整合藏,印支期及燕山早期形成的古隆起是煤成氣的有利運聚區。

“須上盆”成藏組合儲集性明顯優於“須下盆”,從儲層沉積埋藏後到中侏羅世末期,儲層孔隙度普遍大於20%;進入晚侏羅世後直到晚侏羅世末期,儲集效能才逐漸變差,但孔隙度一般大於10%,仍具較好儲集能力。

“須下盆”與“須上盆”氣藏的主成藏期不同。

成藏組合具有不同特點,其成藏模式及成藏運聚方式也不相同。楊克明(2006)、蘇永進等(2010)總結了“須下盆”成藏組合主要有高壓驅趕運聚成藏模式(如新851井須二氣藏)和低壓吸拉運聚成藏模式(如平落壩氣田須二氣藏);“須上盆”成藏組合主要有水溶氣運移釋放天然氣成藏模式(如新882井須四上亞段氣藏)和浮力順優勢通道輸導天然氣成藏模式(如川孝560井須四氣藏)(圖10-23)。

圖10-23 川西坳陷上三疊統煤成氣成藏模式圖

(據蘇永進等,有修改,2010)

不同成藏模式的地質特點是:在早期古構造之上疊加晚期“斷而未破”的裂縫系統是高壓驅趕天然氣成藏模式富集高產的主控因素;充足的天然氣源、開啟的斷裂、擠壓構造的虛脫及地層剝蝕減壓是低壓吸拉天然氣成藏模式成藏的關鍵;構造高點曾不斷遷移變化、晚期抬升、儲層物性較好的低幅度構造+巖性複合圈閉是水溶氣運移釋放天然氣成藏模式的決定因素;優勢運移通道上存在的有效圈閉是浮力順優勢通道輸導天然氣成藏模式成藏的關鍵。並明確指出不同成藏模式發育於不同的構造單元:

在川西坳陷中部,燕山期斷背斜的須二段主要發育高壓驅趕天然氣成藏模式;在龍門山前構造帶,須二段主要為低壓吸拉天然氣成藏模式;在上三疊統生烴中心附近,低緩構造帶的須四段上部發育水溶氣運移釋放天然氣成藏模式;在優勢通道上傾方向的須四段底部和中部主要為浮力順優勢通道輸導天然氣成藏模式。下部成藏組合的最佳配置時期是晚三疊世中晚期到中侏羅世末期,這一時期是該組合天然氣聚集的有利時期,此階段只要有圈閉形成,就有天然氣規模聚集;上部成藏組合有利於天然氣聚集的最佳配置時期是中侏羅世到晚侏羅世末期,由於該成藏組合有良好儲層,因此在進入白堊紀之後,只要有圈閉發育和必備的通道條件,儲層中仍可以聚集天然氣。

(5)“次生氣藏”主要發育在超高壓區內

1)喜馬拉雅期構造擠壓作用產生的斷裂、裂縫導致壓力釋放並擴大儲集空間,促使流體沿斷裂系統作垂向運移,竄流至上覆侏羅系形成“次生氣藏”。因此,構造運動強度所導致的壓力場演變對區域天然氣運聚、氣田(藏)空間分佈有明顯控制作用(圖10-24)。

圖10-24 龍門山山前帶東西向構造變形分帶剖面圖

圖10-25 川西坳陷新場氣田蓬萊鎮組次生氣藏成藏事件圖

2)次生氣藏主要發育在超高壓區內。在構造運動最強的龍門山前緣地帶,封存箱體被破壞,壓力被釋放,氣藏被破壞,沒有工業價值的天然氣產出;在梓潼凹陷西側至成都凹陷的大部分割槽域內,是川西超高壓主要分佈區,箱內高壓促使天然氣向上運移形成次生氣藏,以新場-豐谷古隆起區最發育,使超高壓區內氣層跨度很大,從埋深大於5000m的上三疊統至淺層<300m下白堊統劍門關組,構成了上三疊統含煤巖系內的“原生氣藏”與侏羅系中“次生氣藏”的立體成藏格局和兩個成藏特徵不同的勘探領域。

3)幕式充注和爆發式煙囪效應是區內次生氣藏形成的主要方式。印支運動以來,川西坳陷經歷了多次構造運動,特別是在燕山晚期至喜馬拉雅期,構造運動更為活躍,雖然多次運動以升降運動為主,但是發育了大量構造裂隙,使深部超高壓封存箱多次破裂,須家河組原生氣藏多次向上覆地層發生幕式充注,透過封蓋層流入上覆層自流井組、沙溪廟組及更新的地層蓬萊鎮組和白堊系,形成眾多次生氣藏,其流動速度很快,具爆發式及煙囪效應特點(圖10-25)(王金琪,1997;謝澤華,2000;劉樹根等,2005)。在新場氣田,蓬萊鎮組氣層多達10餘層,幾乎在所有河道砂體中都發現了具工業價值的次生氣藏,探明儲量超過1000×108m3。

這些次生氣藏天然氣碳同位素資料(表10-11)表明均系煤成氣,源自上三疊統含煤巖系。

表10-11 川西拗陷侏羅系次生氣藏碳同位素組成表

(據戴金星,2009)

圖10-26 川西坳陷新場氣田次生氣藏形成模式圖(煙囪作用)

(據劉樹根等,2010)

4)喜馬拉雅期的四川運動是川西坳陷氣田形成定型最重要的構造運動。喜馬拉雅期青藏高原的隆升,帶動了松潘-甘孜褶皺帶及龍門山造山帶的繼續隆升,川西坳陷也急驟隆升,在60ma以來隆升了1.7~3km,其隆升速率為0.

028~0.05mm/a(劉樹根等,1995)。特別是在近10ma以來,松潘甘孜褶皺帶及龍門山造山帶分別隆升了3~4km和5~6km,其隆升速率分別高達0.

3~0.4mm/a和0.5~0.

6mm/a(劉樹根等,2010),使區內早期形成的原生氣藏破裂,天然氣從異常高壓封存箱中突湧而出,爆發式、快速地向上運移形成次生氣藏(圖10-26,圖10-27),成為區內次生氣藏最主要形成時期。因此,喜馬拉雅期的四川運動不僅是川西坳陷內構造圈閉最後形成與定型時期,也是區內天然氣主要發生幕式充注和煙囪效應的主要時期,是區內原生氣藏的最終定型和次生氣藏形成與定型最重要的構造運動。

5)成藏主控因素總結。川西坳陷,緊鄰龍門山複雜推覆構造帶,晚三疊世以來,經歷了印支—燕山—喜馬拉雅多期構造運動作用,始終處於受盆緣山系隆升與擠壓控制的被動沉降環境,煤成氣成藏的主控因素比較複雜。形成大中型煤成氣田的地質條件可簡要概括為:

充足的煤成烴源和較高的生氣強度,大面積分布的巨厚儲層,適時的古隆起和古斜坡以及型別眾多的圈閉,優良的封蓋儲存條件,早期輸導條件良好,後期有裂縫網路為通道。處於富煤成氣凹陷及其周緣的隆起或區域斜坡是形成油氣聚集帶的基礎,超高壓異常是區內發育次生煤成氣藏的最有利地區。

圖10-27 川西前陸盆地流體的跨層流動和天然氣爆發式成藏模式圖(以平落壩氣田為例)

(據劉樹根等,2010)

1—氣庫區;2—流體運移方向;3—天然氣初次運移方向;4—氣顯示;5—逆斷層;6—現今上三疊統重組氣藏;7—侏羅系有利砂體或氣藏

現今所發現的煤成氣田都位於,以孝新豐古隆起為主體的3個古隆起及其同緣,是川西坳陷煤成氣田的主要分佈區,其勘探前景以川西中段超壓區為優。因為廣泛發育型別眾多的原生氣藏與次生氣藏,形成多區帶、多型別、多層系,具有立體勘探的有利態勢。孝新豐古隆起是一個近東西向大型隆起,形成時間早,繼承性強,並且是區內燕山中晚期隆坳轉變的樞紐帶,具有規模大,幅度高,形變弱,分割少,整體性強,和聚氣範圍大特點的大型聚氣帶(馬立元等,2009)。

雖已發現了新場大型氣田,但在東西兩段仍有待進一步拓展,仍然是在川西坳陷尋找大型氣田的有利地區。

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