王金琪
（中國石化新星石油公司西南石油局，四川成都 610081）
摘要 川西坳陷在須家河組（T3x）砂巖致密化前，油氣向古隆起和其他圈閉進行過大規模運移、聚集。當砂巖隨著埋深而逐步致密化時，不同的儲層曾先後形成達大面積的“深盆氣”礦藏。超致密化把T3x儲層中已經聚集的天然氣壓縮封固在微小的孔隙中，流體壓力異常高。強烈的喜馬拉雅運動使整個坳陷處於推移滑動之中，斷層、褶皺、裂縫空前發育。天然氣在早期聚集的基礎上出現晚期再分配，壹類為T3x重組裂縫性氣藏，壹類為紅層遠源次生氣藏，形成“早聚晚藏”的特色。
關鍵詞 裂縫重組；遠源次生；超致密封固；深盆氣；早期常規聚集；川西坳陷
川西坳陷T3烴源豐富，在坳陷主體部位生氣強度超過100×108m3/km2。本區由於地史經歷復雜，油氣藏反復改造重組，主要成藏機制尚待理順，因此特別需要在理論上有新的突破，以期獲得大面積豐收。本文試以“致密化”和“構造發展史”為出發點進行探討。
1 砂巖致密化前油氣適時運聚的重要性
T3生、儲互層，排烴條件良好。在生烴高峰期，砂巖物性較好，油氣必然向古隆起和大斜坡上方進行區域聚集，在局部構造和地層巖性遮擋條件下形成油氣田。厚大砂巖和大型圈閉能集中巨大儲量。新坊、平落壩、江油等早期隆起和坳陷東坡須下盆各層超覆尖滅線（圖1粗虛線）等，都是很能有利的聚集帶。
由於受西秦嶺的擠壓和龍門山間歇上升的影響，印支晚期和燕山旋回期間區內構成多期、多排相對繼承的NEE向隆、坳互帶[1,2]，，圖1反映其中兩個階段的情況。
大約在整個侏羅紀時期，T3砂巖內的油氣都很活躍，下部和上部層位時間上則有先後。大規模適時運聚對晚期重組良好氣藏極為重要。
2 坳陷中心曾存在過大面積致密砂巖氣藏（深盆氣）
川西坳陷T3下組合大致在J2-J3、上組合在J3-K.期間先後進入壹般致密砂巖階段（圖2粗點），孔隙度降至6%～13%左右，滲透率相應降至1×10-3mm左右，側向流動能力明顯變差，含有煤系的烴源巖仍處於高效生氣期，但以向緊鄰砂巖排運為主。儲層流體壓力不斷增高，迫使含氣的地層水向盆地邊緣流動（圖3Ⅱ、Ⅲ階段）[3]。由於生氣量大於散失量，有限的地層水逐步減少，大量遊離氣逐步占據盆地中心的廣大範圍，壓力不高的盆緣水不易進入高壓氣區，反而成為氣藏封隔帶，形成超高壓“深盆氣”（圖3Ⅲ階段），如比美東綠河盆地等。這種大型氣藏不需要局部構造或其他圈閉，其中發育的砂巖顯然最為有利。有些盆地隨後上升，盆緣氣、水交替增強或直接散失，逐漸變為負壓深盆氣（圖3Ⅳ階段），如丹佛、聖胡安、西加等。我國鄂爾多斯、沁水等盆地的C-P深盆氣也進入此階段，但鄂爾多斯盆地廣闊，中心部位還保留壹定的超壓氣。圖2反映了川西坳陷J2s末和J3末期須二砂巖的深盆氣狀況，其他類推。川西坳陷在沈積過程中區內隆、坳起伏頻繁。在深盆氣階段，天然氣仍可緩慢向就近的隆起和斜坡上方運移，這對晚期重組氣藏也是有利的。
圖1 四川盆地燕山期沈積隆、坳示意圖（等厚線單位：m）
（a）J2q殘留厚度簡圖（據劉應楷等，1999）；（b）J2s+J3h地層厚度圖（據安鳳山等，1994），圖中粗虛線為須二超覆尖滅線（據《四川盆地碎屑巖油氣地質圖集》）
3 繼續深埋導致超致密化的嚴重性
川西坳陷到深盆氣階段後沒有上升或停止下沈，而在K—E期間繼續大幅度沈降，T3砂巖最大埋深達4500～9000m，普遍超致密化（圖3Ⅳ階段）。須二砂巖在J3末期，坳陷中部已開始超致密化（圖2b細密點），E末已擴大到整個坳陷全部的T3砂巖以及很大壹部分的J紅層，這對川西油氣資源造成了最大的傷害。早期聚集和其後的深盆埋藏，使天然氣被壓縮封固在微小孔隙中，成為嚴重不連續氣相（圖3Ⅳ階段右）。大批鉆井已深深領會到無裂縫超致密砂巖超高壓含氣的滋味，毫無價值可言。但從另壹角度來看，超致密化使天然氣向外散失降低到最小程度，甚至氣體分子擴散速度也大為減小，這為晚期重組氣藏保存了資源。顯然，原來充氣程度高的砂巖有壹定的抗壓實作用，可保留稍為大壹點的孔隙度。在深埋過程中，T3上組合還有壹定的生氣能力。深部超高壓產生的微裂縫有利於局部運移。但沒有壹定的斷、裂網絡，規模性的運移仍是不可能的。作者在另文（《天然氣工業》將刊出）中指出，燕山期沈積隆起不具備產生斷、裂系統的動力條件。
圖2 川西坳陷須二砂巖致密化示意圖
（等深線單位：100m）
（a）沙溪廟組（J2s）沈積末期（須二頂至J2s厚度）；（b）侏羅紀（J）末期（須二頂至J頂厚度）
1.須二段超覆尖滅帶；2.須二砂巖深盆氣區；3.須二砂巖超致密區
圖3 盆地砂巖致密化天然氣聚集模式
（a）北美洲盆地低滲透儲層異常壓力區Ⅰ～IV埋深階段（據B.E.Law等，1985）；（b）川西坳陷Ⅲ階段以後繼續
下沈及晚期上升階段
1.烴源巖系；2.上覆層系；3.水流勢方向；4.盆地發展順序
4 喜馬拉雅運動使部分天然氣重新活躍
印度板塊對歐亞大陸的俯沖、碰撞、擠壓和積蓄高勢能所引發的運動，是顯生宙以來本區最強烈的構造形變。龍門山逆沖推覆，其前緣直達龍泉山，整個坳陷都處於推移滑動中。分支斷層及其傳播褶皺和裂縫系統空前發育，深部比淺部更為顯著。圖4反映新場構造淺層為簡單的鼻狀構造，而深層為多斷裂、多高點的復雜構造帶；所附孝泉背斜的地震剖面也清楚表明了這種現象。禁錮在T3x儲層中的超高壓氣和由於晚期大幅度隆升脫溶的遊離氣，通過構造產生的裂縫系統迅速向新的圈閉聚集成藏；另外，也可循著斷層或垂直裂縫系統多途上竄，在淺層中形成各種次生氣藏或散失於地表。高壓氣如遇淺層超致密裂縫系統，可以形成像孝泉背斜東南翼的帶狀氣藏；如遇有壹定孔隙的致密砂巖，再配合適當的裂縫，可以形成像新場沙溪廟組這樣比較難采而儲量較大的氣藏；如遇有較高孔隙的砂巖，可以形成像新場蓬萊鎮組這種近常規相對易采的氣藏。
川西坳陷在喜馬拉雅期普遍隆升在千米以上，但並未出現B.E.Law模式的Ⅳ階段負壓盆地現象，整體仍保持超高壓狀態（圖3Ⅳ階段）。這說明超致密化後盡管構造活躍，區域性運移仍無法進行，壓力難以平衡；只有盆地邊緣和斷層通天的局部得到松懈。
準噶爾南部坳陷的發展可能與川西坳陷類似，含煤的侏羅系生氣強度大於川西，但J埋藏太深，目前應以尋找新場式的呼圖壁等中淺層次生氣藏為主。
5 T3儲層晚期裂縫重組氣藏
（1）重組氣藏的主要烴源不決定於原烴源巖，而決定於早期聚集並經超致密化相對封存的範圍。新的烴源豐度級別有4個：壹級為早期大油氣田或聚集帶並在超致密化前未被破壞；二級為壹般早期油氣田和“深盆氣”階段相對富集帶；三級為廣闊的曾經為“深盆氣”區；四級為其他地區。不同級別控制晚期裂縫重組氣藏的貧、富和規模。壹、二級以下地區，即使處於原生烴最有利帶和晚期構造條件很好的圈閉，也難以找到富集的氣田，因為晚期生氣量很少[4]，且難以區域側向運移。川東和川南的氣田也基本遵循“早聚晚藏”的規律。
圖4 川西新場地區深、淺構造簡圖（等高線單位：100m）
（a）紅層底；（b）須二頂；（c）附圖：孝泉構造86-18線時間剖面解釋圖（據盧華復，1989）
（2）重組氣藏的另壹個決定性因素是晚期構造作用。雖然壹條隱伏斷層或撓折帶也可能獲得工業氣井，但具規模的大中型氣藏必須有幅度較大的背斜及適當的隱伏斷層組合，它們促使裂縫發育並組成網絡才能把構造範圍內的天然氣溝通搞活。不同受力方式和部位的裂縫組構各異，以背沖式斷層上拱、撓折帶和弧形構造前弧最為有利；背斜緩和無斷層無撓折帶、單向斷層或背沖斷層壹側很弱等，都不利於形成較大範圍的裂縫網絡。當然，裂縫的主要功能是連通，儲量豐度還要求壹定的孔隙容量。
（3）根據多種地化參數和壓力梯度分析，T3可分為3個繼承性的垂向運聚系統（圖5）：壹是以須二厚大砂巖為中心的低勢段，須壹和須三下部烴源向其排送，是長期垂向運移最強的指向帶，並由於須三上至須五為異常超高壓帶而形成區域壓力封蓋，資源不易散失；二是須三上及須四段，烴源向其內部砂巖排送；三是須五段，烴源早期向內部砂巖及緊鄰其上的侏羅系底部砂巖排送，晚期可向其上的巨厚紅層排送，甚至溢散於地表。但是，在斷層發育的構造上，3個垂向運聚系統可相互竄移[5]。
最近新851井在4800m深度的須二段獲特大高產、穩產氣井，就是根據上述論點而確定的孔位。新場構造帶證實為燕山旋回長期繼承性隆起[1,2,6]，非常有利於早期聚集。須二段也證明為最有利垂向運移和保存的厚大砂巖組段。關鍵是選擇現今構造及其有利部位。圖6右是該構造帶上壹個高點須二頂的構造簡圖；左為沿 層的相幹切片，清楚反映了構造兩側和南端三面背中斷層以及南端處於區域陡、緩撓折帶上的情況，預測裂縫很發育。因此，孔位沒有定在高點，而是位於近南側的裂縫帶中，結果驗證了理論分析和地震技術的完全成功。經初步計算無阻流量約160×104m3/d，嚴格控制井口壓力（61.5MPa），穩定試采壹個月總量已超過1000×104m3，壓力未變情況下日產量還有所增長，至今無水的跡象。所有這些肯定了該井有很高的價值和潛力，非7.28km2小局部高點所能解釋。今後，應著眼於整個構造帶以及川西坳陷內類似的地質條件。
圖5 川西坳陷天然氣垂向特征及運移趨勢示意圖
6 紅層氣藏形成機理問題
川西紅層氣藏已取得重大突破，發現了壹系列中淺氣藏，新場已列入大氣田行列。烴源主要來自T3上部的觀點已基本取得***識；J1湖相泥、灰巖在坳陷東部可適當補充。但對紅層氣藏的形成機理，仍有多種看法，主要有：①燕山和喜馬拉雅兩期次生成藏；②斷層混相湧流成藏；③燕山期已經成藏；④水溶氣動態平衡隆升成藏；⑤晚期生、儲、圈適時成藏。
另外壹種特別強調“紅層有效儲層控氣”作用的觀點，在勘探實踐中非常重要，在探區幾乎把每壹層砂體展布和相帶查明，大大提高了鉆井命中率。
上述各種論點從多角度探索了紅層氣藏的形成機理，起到了相互啟示和補充的作用。特別是古、今構造相結合和致密化背景下有效儲集層等的重要性，已得到普遍的重視。
作者已在另外的文章中簡述了自己的論點，本文略。
圖6 某高產、穩產氣井與構造、裂縫關系示意圖
（a） 沿層相幹切片；（b）須二頂（ ）構造圖（等高線單位：m）
7 砂巖致密化程度（級別）決定氣藏性質和地震響應模式
作者在1993年曾把砂巖致密化分為3級[7]即低孔滲砂巖、致密砂巖和超致密砂巖，並大致劃定了各級儲層物性參數的界線。由於多種因素交叉，不能壹刀切，彼此都有壹定的過渡；但在量變中仍產生重要質變。例如，只有“致密砂巖”級別，才能形成經濟價值很高的大面積“深盆氣”，低孔滲砂巖將使深盆內的氣跑光，超致密化將使深盆內的氣毫無價值。又如，超致密砂巖必定是裂縫性氣藏，個別溶蝕等作用也難有作為；低孔滲砂巖則需要常規背斜或加上地層巖性圈閉，否則難以成藏。各致密化等級砂巖形成的氣藏都有其特定的性質，目前籠統都叫“致密砂巖”或“低孔滲砂巖”，不問青紅皂白，模糊了內在規律。
不同致密化級別的砂巖充氣或不充氣與圍巖有關系，都有特定的地震響應模式。泥巖隨著埋藏深度的增加，壓實速率逐漸降低[8]，大致在2500m以下；泥巖聲波速度變化率很小。而砂巖壹般在2500m以上，壓實速率加快，聲波速度增大。在淺層中，砂巖聲波速度甚至可以低於泥巖；而在深層，超致密砂巖聲波速度多大於泥巖。各種砂巖充氣後，聲波速度都要降低，這就出現了各種波組特征。圖7是不同致密程度的砂巖與圍巖在充氣與不充氣情況下的典型模式示意，在川西勘探中已發揮了作用。當然，地震波組特征是多種地球物理因素的反映，還有裂縫破碎、充氣豐度、超高壓縮氣等復雜問題，尤其是超致密砂巖充氣後與泥巖模糊關系的判別。這些都需要物探與地質相結合進行更高水平的研究，此項極具實用價值的新課題應得到充分發展。
圖7 川西不同致密化砂巖與圍巖含氣或不含氣聲波速度示意（附氣層實例）
（a）“強波谷、強波峰、低頻”地震響應模式；（b）青-91-31線波組抗剖面（J2s）；（c）龍-91A-3線P波剖面（零偏移）
8 早聚晚藏及勘查對策
T3晚期重組裂縫氣藏和紅層次生氣藏，居首位的都是早期聚集並相對定位的含氣高豐度區。川西坳陷（乃至全川）獨特的地史結構，孕育了新的烴源概念。現今氣藏都是早期聚集的原地再分配，即“早聚晚藏”。這個論點如果能接受，就有相應的遠景評價和勘查技術思路。“早聚”和“晚藏”只有統壹（古今結合）才是最有利的，但兩者又各有其內涵。“晚聚”的地質要求是屬於顯形的，壹般可通過地質和物探硬件獲得；而“早聚”則是過去的、隱蔽的地質問題。本文（圖1、2）也只是厚度疊加的簡單示意，其厚度資料在各文獻中還互有差別。研究古油氣藏和古構造除準確的分層和厚度資料外，還要認真研究各期構造運動、沈積相和層序、成巖壓實、剝蝕量、古流體勢場、地化示蹤等。在“早聚”的基礎上再研究“晚藏”，對T3裂縫氣藏和紅層次生氣藏都是重要的。川西地震剖面的密度以及大量的鉆井、測試資料已具備研究“早聚”的素材，下大功夫弄清川西坳陷（油）氣的來龍去脈此其時矣！
紅層埋藏淺，勘探技術方法較為成熟，經濟效益很好；T3重組裂縫氣藏埋藏深、投入大，在埋論和技術上有相當難度，勘探要冒風險，但資源潛量大，是持續發展的主要方向。作者的意見是：在戰略上兩者並重，程序上先易後難，措施上區別對待。對紅層要加速勘探開發，積蓄、壯大經濟實力；對T3深層應加強科研，穩步勘查，提高深井命中率，爭取發現壹批富集氣田。前期需要淺層的效益分擔深層的風險，促進深層盡快啟動並騰飛，創造淺、深全勝的大好局面。
參考文獻
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