四川盆地二叠系茅口组油气藏勘探发现与启示.docx
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1、四川盆地二叠系茅口组油气藏勘探发现与启示二叠系茅口组勘探始于20世纪50年代,是四川盆地最早勘 探的层系之一。早期以川南和川东高陡构造灰岩裂缝储集体 为主要目标,采用“占高点、沿长轴”勘探思路和布井原贝 圣灯山构造隆10井在茅口组获气,揭开茅口组勘探的序幕, 自1井在茅口组二段(茅二段)测试获得17X104n)3/d产量 1,界17井和包24井又相继获得高产工业气流,发现蜀 南气田群,至2022年累计探明储量近千亿方。20222022 年,由于长兴组-飞仙关组台缘礁滩相领域的重大突破,伴 随普光、元坝等大中型气田发现,茅口组勘探一度被“搁 置”。2022年前后,针对东吴运动面不整合岩溶,以川东
2、南 地区岩溶高地和岩溶斜坡带缝洞体为目标相继部署的隆盛1 井和福石1井分别获得20. 60X104m3/d和6. 71X104m3/d 的工业气流,特别是2022年川西北双鱼石构造双探1井在 茅二段灰岩裂缝储层中测试获得140. 00X104m3/d高产工业 气流;近期杨柳1井、五探1井和云锦2井又在向斜区茅口 组顶面岩溶缝洞储层中钻获高产工业气流(图1),茅口组这 一传统领域再次被勘探家所重视。近年以泰来6井、元坝7 井、潼探1井和角探1井为代表的一批探井相继分别在茅口 组热液白云岩、台缘滩相白云岩、泥灰岩储层和台内滩相白 云岩储层中获得突破,极大拓展了茅组的勘探领域。目前, 裂缝型储层受控
3、于地层脆性构造形变,多与褶皱和断裂作用 有关。与褶皱相关的裂缝包括张裂缝、层间缝和层间脱空缝, 构造高点和轴部往往裂缝最发育,其次是翼部、鞍部和低缓 部位发育较差。断层相关裂缝发育程度与断层性质、规模有 关。倾角大的断层在岩层中产生的裂缝带一般较窄,而倾角 小于40。时产生的裂缝体规模往往最大,集中在垂直于断层 走向距断点200640m范围内。大型裂缝系统是这类储层勘 探的主要目标,它具有裂缝组系多、纵向穿切层位多、穿层 深度大(300余米)的特点,斜交型的多组构造迭加部位派 生扭应力场,致使直扭型背斜或直扭部位裂缝组系多,穿层 深、延伸长、分布普遍的扭张缝与张开度大、穿层浅、延伸 短的纵横张
4、缝或不穿层的层间脱空缝相互交切构成连通范 围大的储渗网络,形成大的裂缝圈闭,如相国寺背斜裂缝圈 闭。岩溶缝洞储层发育受古地貌、裂缝控制(图5),侵蚀残丘、 斜坡是岩溶发育的有利地带,裂缝能促进岩溶作用进行;岩 性对岩溶作用也有影响,颗粒灰岩、生屑灰岩最容易溶蚀。 按照岩溶作用方式和特点可以分为风化壳岩溶、顺层面岩溶 和顺断层面岩溶。统计说明,在没有断裂情况下风化壳岩溶 多发生在距不整合面往下30nl范围内,以亮晶颗粒灰岩和生 屑灰岩溶蚀作用最强,形成溶蚀孔洞大小不一,从几毫米至 数米不等,溶蚀作用受岩溶古地貌控制,岩溶斜坡带溶蚀作 用最强;但在构造高部位由于断裂末端效应容易形成裂健, 大气淡水
5、沿裂缝下渗而形成缝洞岩溶带。顺层面岩溶主要发 育在岩溶斜坡带上,与不整合面无关,地表径流沿裂缝带渗 至下部地层后,受古河道排泄基准控制,岩溶水以侧向径流 为主,沿地层层面形成沿古河道方向发育的岩溶管道系统或 溶洞系统。深大基底断裂及其伴生的层间小断层控制古水系 的发育,古水系控制顺层岩溶的发育范围。顺断层面岩溶受 早期断裂控制,断裂作为下渗的通道,一般具有较缓的倾角, 使得水体的流速较慢,有利于溶蚀作用进行,岩溶强度沿下 倾方向逐渐减弱。图5图5四川盆地茅口组岩溶缝洞储层发育模式Fig. 5Schematicdiagramshowingthekarstfractured- vugg yrese
6、rvoirdevelopmentintheMaokouFormation,SichuanBasin热液白云岩储层主要沿基底深大断裂分布,如泰来6井和泰 来7井茅组白云岩储层,层位上一般在茅三段,距茅组 顶面约3050m位置,岩溶改造程度弱18-20。基质深灰 色细晶白云岩和缝洞中白色粗晶鞍状白云石两类白云岩具 有晶面弯曲、波状消光特征,分别形成于早、晚两期白云岩 化作用。早期峨眉地裂运动导致地幔热液流体沿着深部断裂 向上运移至浅层灰岩中,由于上部吴家坪组致密碎屑岩的阻 隔而发生侧向流动,且此时茅三段生屑灰岩处于浅埋藏成岩 阶段(深度5001000m),较高的孔渗性有利于热液流体进 入,富镁热液
7、交代方解石形成似层状基质白云岩;晚期热液 流体在基质白云岩中由于水力压裂作用形成破裂和溶蚀缝 洞,在其中沉淀、充填形成粗晶鞍状白云石。基底断裂为热 液流体提供了上侵通道,颗粒滩相具有较好渗透性灰岩利于 热液活动,这两者控制了热液白云岩的形成(图6a)。图6图6四川盆地茅口组白云岩储层形成模式a.沉积期,受基底断裂控制,造成构造-沉积分异,浅水台 地及台缘带发育颗粒滩灰岩储层及准同生期白云岩储层;b. 沉积期后,热液沿基底断裂上涌,颗粒滩灰岩被交代,形成 热液白云岩储层Fig. 6Schematicdiagramsshowingthedevelopmentofdolomi tereservoir
8、sintheMaokouFormation, SichuanBasin 茅三段滩相白云岩储层成因类似于长兴组-飞仙关组台缘礁 滩相储层,具有“相控+溶蚀+白云岩化”形成机理,所不同 的是前者以台缘礁滩相为主,茅口组主要为台内滩相21。 茅二段和茅三段沿着川西台缘带及台地相区发育的滩相颗 粒灰岩,经历同生期大气淡水岩溶、准同生期白云岩化及东 吴运动抬升导致的早成岩期表生岩溶作用的叠加改造,形成 优质规模白云岩孔隙性储层(图6b)。茅一段泥灰岩气藏作为近年来发现的一种新气藏类型,基于 MAPS定量、应力加载-SEM观察、液氮吸附法孔容分析、X 射线衍射谱图差异性分析和混层矿物定量等手段,揭示了这
9、类储层孔隙结构特征(图7)o其类型为裂缝-孔隙型,主要 发育无机粒间孔、有机质内孔和粘土片状缝,主体以碳酸盐 岩粒间孔隙为主,且储层孔隙之间由于裂缝存在具有较好的 连通性。混层矿物与孔隙发育程度具有较好的正相关性,表 明储层发育主要受控于蒙脱石向混层矿物转化。川东南地区 茅一段沉积期为斜坡-浅水陆棚相较深水缺氧还原环境元 素含量比值 Ni/Co7.00, V/ (V+Ni) 0. 60, U/Thl.25,这种 环境有利于海泡石沉积。中侏罗世末期,二叠系地层温度最 高达i4(rc,并在整个晚侏罗世保持在i2(rc,持续时间大 约15Ma,这种地层条件下海泡石向滑石转化。海泡石为三八 面体层链状
10、硅酸盐矿物,滑石是典型的三八面体层状硅酸盐 矿物,在扫描电镜下呈纤维状-片状结构。海泡石被埋藏到 一定深度时,受温度和压力的双重影响,引起海泡石晶格不 稳定,发生层链塌陷而向滑石转化,由于转化的不均一,滑 石晶层交错叠置形成层间孔缝,成为主要储集空间。 图7图7四川盆地茅一段泥灰岩储层孔隙结构特征a. JY66-1-28 井,埋深 1304. 00% 粒间孔,SEM; b. JY66-1-5 井,埋深1358.90m,粘土矿物片间缝,SEM; c. JY66-1-23 井,埋深 1321. 30m,有机质孔,SEM; d.MYl-4 井,埋深 2922. 93m, 基质孔与裂缝,SEMFig.
11、 7Micrographsshowingporestructurecharacteristies ofmarlreservoirsintheMaolMember, SichuanBasin在上述5种类型储层中,滩相白云岩储层、茅口组一段泥灰 岩储层和岩溶缝洞储层发育具有“相(貌)控成因”和“层 状分布”特点,储层分布广、规模较大,特别是滩相白云岩 储层和岩溶缝洞储层往往具有较好的储集物性。2. 4成藏富集规律从目前茅口组已经发现的气藏分布来看,在层位上、地域上 和类型上具有明显的差异:一些地区以某一层段和某一类型 气藏为主,但有些地区那么表现为多层段、多类型气藏的叠置, 反映了不同构造单元、不
12、同区带成藏条件、主控因素的差异。 在前人认识基础上,通过对茅口组成藏条件及特征的系统梳 理,茅口组成藏富集规律可总结如下。1)规模储层发育控制油气富集。有利沉积相带、准同生期 或表生期成岩作用及成岩后期构造作用等多因素的叠加,形 成不同类型、不同规模、分布于不同地区或/层系的储层。 匹配其他成藏要素(有效煌源、圈闭、保存条件),控制了 油气的富集:主要受晚期构造应力作用控制的裂缝型储集 体,主要发育于高陡褶皱转折端或断裂附近,因此,这类气 藏的主要分布在构造运动改造相对较强的川南、川东地区及 川北一些局部正向构造上;岩溶缝洞型储层受东吴运动面 岩溶古地貌、古水文条件及原始地层(包括岩性、裂缝)
13、多 因素影响,残丘-岩溶斜坡(岩溶谷地)与滩相叠合区,岩 溶储层最为发育,成为油气富集有利区;台内及台缘滩相 经过准同生期或成岩后期深部热液白云化改造形成规模不 等的层状、条带状白云岩储层,形成川东北元坝地区(如元 坝7井)、川东南泰来地区(如泰来6井、泰来7井)油气 富集带。储层在上述地区或类型的气藏形成中均属于关键要 素。2)川东南茅一段气藏分布受控于沉积相带,储层甜点控制 天然气富集。川东南地区茅一段泥灰岩气藏形成于含泥质较 高的瘤状灰岩(亦称眼皮眼球状灰岩)地层中,这是一种“源 -储一体,连续、无明显边界”介于非常规和常规气之间的 气藏类型。瘤状灰岩主要发育在较深水缓坡相带中,眼皮状
14、泥岩TOC含量介于0.8%1.0%,在地层中占比50%左右,地 层的连续性和一定厚度(一般在2030m)是成藏的基本条 件,基质孔隙、裂缝发育程度是影响储层甜点形成、也是控 富的主要因素。3主要勘探领域与有利区带据新近完成的四川盆地资源评价结果,中二叠统栖霞组-茅 口组天然气资源量达1.47X1012m3,而已探明储量仅为 811. 68X108m3,资源探明率缺乏6%,具有很大的勘探潜力, 尤其是茅口组。基于四川盆地油气成藏富集规律的认识和近期茅组勘探 发现的启示及“效益勘探”的需求,茅口组下一步勘探应聚 焦于岩溶缝洞、滩相白云岩和泥灰岩3个领域。3. 1岩溶缝洞型勘探领域岩溶缝洞型油气藏是
15、海相碳酸盐岩层系油气勘探的重要领 域22-23。四川盆地茅口组普遍发育风化壳岩溶储层,主 要分布在茅二段-茅三段24-27。从早期的蜀南气田,到 近期杨柳1井、五探1井和云锦2井的新发现,茅口组岩溶 缝洞型气藏是四川盆地最有生命力的勘探层系;从岩溶残丘、 岩溶斜坡到岩溶谷地,这种类型油气发现已经拓展到全盆地, 未来其仍然是重要的勘探领域。在古构造分析和岩溶古地貌 恢复基础上,通过井-震结合精确厘定茅组残留地层空间 展布,结合对滩体、古河道、古水系及古裂缝的识别和刻画, 说明四川盆地中部、南部地区处于岩溶斜坡带-岩溶谷地, 侵蚀强烈,古河道和古水系交错分布,是岩溶储层发育的有 利地区,也是未来勘
16、探的有利区带(图8)。图8图8四川盆地茅口组主要勘探领域有利区带Fig. 8Themapshowingplayfairwaysinthemainexplorationf ie1dsofMaokouFormation, SichuanBasin3. 2滩相白云岩勘探领域全球主要含油气盆地中,礁滩相白云岩储层占比达27. 4% 28,普光气田、元坝气田和磨溪龙王庙组气田储层均属 此类,礁滩相储层是四川盆地海相最主要的勘探目标。茅二 段和茅三段发育的滩体主要分布在川西台缘带和川西南-川 中的局限台地-开阔台地相区,尤以川西南局限台地相区最 为发育,是茅口组滩相白云岩气藏勘探的有利地区(图8)。3.
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