普光氣田主控因素初探

1、普光氣田主控因素初探摘要普光氣田是在四川盆地勘探過程中發(fā)現(xiàn)的最大氣田,也是我國(guó)海相碳酸鹽巖層系最大的氣藏。除儲(chǔ)量規(guī)模最大外,普光氣田也是四川盆地目前已發(fā)現(xiàn)的氣藏中埋藏深度最大、資源豐度最高、儲(chǔ)層性質(zhì)最好、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層最厚、天然氣中硫化氫含量最高、天然氣干燥系數(shù)最大的整裝氣藏。普光大型氣田的特殊性與該區(qū)經(jīng)歷過獨(dú)特的成烴、成巖和成藏作用有關(guān),油氣的高度富集源自：多套烴源巖和優(yōu)質(zhì)烴源巖的多期次充注；儲(chǔ)層發(fā)育在蒸發(fā)巖臺(tái)地邊緣高能鮞粒灘相沉積相帶中,并受到后期白云化作用和深埋條件下酸類的強(qiáng)烈溶蝕改造,致使次生孔隙發(fā)育；構(gòu)造古隆起與長(zhǎng)期接受供烴,硫酸鹽熱化學(xué)反應(yīng)(TSR)的發(fā)生與儲(chǔ)層次生孔隙的大量生成和儲(chǔ)集性

2、能的優(yōu)化,飛仙關(guān)組上覆嘉陵江組和雷口坡組厚層膏巖的有效遮擋。關(guān)鍵詞：普光氣田 飛仙關(guān)組 海相碳酸鹽氣藏 主控因素 一、地質(zhì)特征普光氣田位于四川盆地東北部宣漢達(dá)縣地區(qū)黃金口構(gòu)造雙石廟-普光構(gòu)造帶,為一構(gòu)造巖性復(fù)合型大型氣藏。氣藏圈閉面積為45.6km2,主要含氣層段為下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組及上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組,均為白云巖儲(chǔ)層。氣藏埋藏深度大,飛仙關(guān)組氣藏中部埋深大于4980m。對(duì)該氣田構(gòu)造前期勘探、研究成果表明,在宣漢達(dá)縣地區(qū)長(zhǎng)興飛仙關(guān)組具備形成礁、灘相孔隙型白云巖儲(chǔ)層的基本條件,提出了“以長(zhǎng)興飛仙關(guān)組礁、灘孔隙型白云巖儲(chǔ)層為主的構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉為勘探對(duì)象”的勘探思路。二、氣藏特征四川盆地是一個(gè)大型古老的

3、含油氣疊合盆地,以為主、含油為輔。其中震旦紀(jì)至中三疊世為海相碳酸鹽巖沉積,富含天然氣;晚三疊世至始新世為陸相碎屑巖沉積組合,以含氣為主,油田主要分布在川中地區(qū)。在數(shù)十年的勘探過程中,已發(fā)現(xiàn)氣田和氣藏300余個(gè),產(chǎn)氣層數(shù)20多個(gè),累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量超過1012m3。但是發(fā)現(xiàn)的大型氣田(探明儲(chǔ)量大于30×108m3)只有12個(gè),其中海相碳酸鹽巖大氣田9個(gè)(威遠(yuǎn)、臥龍河、五百梯、沙坪場(chǎng)、磨溪、普光、羅家寨、渡口河、鐵山坡),陸相碎屑巖大型氣田3個(gè)(新場(chǎng)、八角場(chǎng)和洛帶氣田)。在各項(xiàng)儲(chǔ)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)比指標(biāo)中,普光氣田都遠(yuǎn)高于其他氣田。普光氣田是四川盆地在50年勘探過程中發(fā)現(xiàn)的最大氣田,隨著普

4、光氣田含氣邊界的進(jìn)一步確定和氣田的整體探明,預(yù)計(jì)將成為我國(guó)海相碳酸鹽巖層系最大的氣藏,它也是我國(guó)碳酸鹽巖層系內(nèi)儲(chǔ)量豐度最高、可采儲(chǔ)量最大的氣藏。普光大氣藏的發(fā)現(xiàn)也表明四川盆地海相碳酸鹽巖具有巨大的勘探潛力。普光氣田的主要產(chǎn)層為飛仙關(guān)組,目前埋藏深度約為48005800m,是我國(guó)目前埋藏深度最大的大型氣田。飛仙關(guān)組發(fā)育的鮞粒白云巖次生孔隙十分發(fā)育,孔隙度可高達(dá)20%以上,是罕見的深部?jī)?yōu)質(zhì)孔隙型儲(chǔ)層。根據(jù)埋藏史分析,飛仙關(guān)組在白堊紀(jì)末期埋深可達(dá)8 000m。飛仙關(guān)組儲(chǔ)層孔隙度及滲透性好,并且優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度大,部分井的類儲(chǔ)層厚度近100m,有效儲(chǔ)層的連續(xù)厚度大于300m,在我國(guó)海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層中是少見

5、的。普光氣田是一個(gè)高含硫化氫的干氣田。天然氣中硫化氫含量約為15.5%17%,各井硫化氫含量比較相近,反映了氣藏內(nèi)部的連通性較好。雖然近年來(lái)在川東北飛仙關(guān)組發(fā)現(xiàn)了一批高含硫化氫的天然氣田,如羅家寨、渡口河、鐵山坡等,但這些氣田的硫化氫含量均低于普光氣田。碳、硫同位素等地質(zhì)和地球化學(xué)證據(jù)證實(shí),川東北飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組硫化氫屬TSR成因。普光氣田中二氧化碳含量一般為8% 10%,甲烷含量約75%77%,乙烷含量一般小于0.2%,幾乎檢測(cè)不到丙烷及丙烷以上的重?zé)N類,天然氣的干燥系數(shù)很大。三、主控因素普光超大型氣田的特殊性與該區(qū)經(jīng)歷過獨(dú)特的成烴、成巖和成藏作用有關(guān)。油氣的高度富集與多套烴源和優(yōu)質(zhì)烴源的多

6、期次充注、疏導(dǎo)體系與生排烴過程的動(dòng)態(tài)匹配、儲(chǔ)層發(fā)育在有利的沉積相帶與后期的溶蝕改造、構(gòu)造古隆起與長(zhǎng)期接受供烴、TSR的發(fā)生與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成、厚層膏巖蓋層的遮擋等是造就該區(qū)油氣異常富集的關(guān)鍵因素。四川盆地川東北地區(qū)海相沉積發(fā)育了四套烴源巖,即下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)、下二疊統(tǒng)和上二疊統(tǒng)的泥質(zhì)巖、泥質(zhì)灰?guī)r。其中下寒武統(tǒng)發(fā)育富含有機(jī)質(zhì)的黑色泥巖、泥頁(yè)巖厚度在200m以上;有機(jī)碳含量大部分在1·0%以上,部分大于3%;母質(zhì)類型為型;演化程度較高,Ro平均在3.5%,以成氣為主。下志留統(tǒng)龍馬溪組的黑色頁(yè)巖和泥巖以富含筆石為顯著特征,在川東地區(qū)的野外露頭上可以采到保存很好的富含筆石化石的頁(yè)巖;有機(jī)碳含

7、量很高,部分高達(dá)約5.0%,厚度約300m;熱演化程度很高,以成氣為主,是川東石炭系的主力氣源。下二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組烴源巖主要由生物灰?guī)r組成,有機(jī)質(zhì)含量為0.4% 0.9%,干酪根為I型和II型,演化程度較高,以成氣為主,但是純碳酸鹽巖的生烴潛力有限。上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M在川東地區(qū)雖然發(fā)育海陸過渡相烴源巖,主要由碳酸鹽、煤和暗色泥巖組成,不同區(qū)帶分布有別。對(duì)普光5井鉆探表明,該區(qū)龍?zhí)督M發(fā)育黑色泥質(zhì)巖類,厚度約為200m,TOC為3%8%。這套富含有機(jī)質(zhì)質(zhì)的泥巖在地震圖上可以清晰辨出,其主要分布在川東北普光構(gòu)造及其以南地區(qū),普光以西強(qiáng)反射軸消失。因此,普光超大型氣田的氣源很可能與該區(qū)龍?zhí)督M發(fā)育的優(yōu)質(zhì)

8、泥質(zhì)烴源巖有關(guān)。由于普光天然氣干燥系數(shù)很大,用微量的乙烷難以準(zhǔn)確分析出其碳同位素,而且天然氣又受到TSR的蝕變和改造,部分烴類參與硫酸鹽熱化學(xué)反應(yīng)形成了硫化氫和二氧化碳,因此僅憑甲烷的碳同位素又難以確定其氣源。但從該區(qū)烴源巖的演化過程來(lái)看,寒武系烴源巖的生烴高峰在二疊紀(jì),下志留統(tǒng)龍馬溪組烴源巖的生烴高峰在中三疊世,而下二疊統(tǒng)的烴源巖生烴高峰在早中侏羅世,上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M烴源巖的生烴高峰則在中、晚侏羅世。因此,從生排烴時(shí)間上看,二疊系供烴的可能性最大,特別是龍?zhí)督M烴源巖,具有最佳的捕獲時(shí)機(jī)。從儲(chǔ)層包裹體分析資料來(lái)看,油氣成藏期次至少為三期。根據(jù)埋藏史分析, 成藏時(shí)間也都在印支晚期以后。以此推斷,普

9、光超大型氣田的氣源可能主要來(lái)自于龍?zhí)督M泥質(zhì)巖類,下二疊統(tǒng)等烴源巖可能也存在充注,不過貢獻(xiàn)量可能較小。另外,飛仙關(guān)組儲(chǔ)層發(fā)育瀝青,可能存在古油藏。由于飛仙關(guān)組及長(zhǎng)興組高含硫氣田的下部石炭系氣藏不發(fā)育,因此下伏志留系優(yōu)質(zhì)烴源巖可能對(duì)飛仙關(guān)組氣藏有一定貢獻(xiàn)。多套源巖(主要是上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M烴源巖和志留系龍馬溪組烴源巖)多期充注、優(yōu)質(zhì)源巖強(qiáng)烈充注可能是普光氣田油氣來(lái)源的主要特征。川東北地區(qū)飛仙關(guān)主要發(fā)育有盆地、緩坡、開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地及臺(tái)地邊緣礁灘等沉積單元。普光構(gòu)造位于碳酸鹽臺(tái)地邊緣,主要發(fā)育臺(tái)地邊緣暴露淺灘相沉積。海平面的多旋回升降造就該區(qū)沉積巨厚(厚度大于300m)的臺(tái)地邊緣高能鮞粒灘相沉積物,發(fā)

10、育鮞粒白云巖、殘余鮞粒白云巖、糖粒狀殘余鮞粒白云巖。勘探證實(shí),這類高能環(huán)境下發(fā)育的粗結(jié)構(gòu)顆粒巖最易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。其中普光2井累計(jì)取心進(jìn)尺331.22m,巖心長(zhǎng)274.12m,而儲(chǔ)層總厚為254.52m,糖粒狀殘余鮞粒白云巖、含礫屑鮞粒白云巖和鮞粒白云巖、殘余鮞粒白云巖是最重要的儲(chǔ)集巖類。其中埋深在48605200m的飛仙關(guān)組700多個(gè)物性分析資料表明,臺(tái)地邊緣暴露淺灘相沉積普遍對(duì)應(yīng)了高孔隙度、高滲透儲(chǔ)集層、大孔粗喉型和大孔粗中喉型,孔隙結(jié)構(gòu)較好。因此有利的沉積相為普光構(gòu)造優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的形成提供了條件。在有利的灘相鮞粒白云巖沉積發(fā)育的基礎(chǔ)上,成巖過程中的多期溶蝕是普光構(gòu)造飛仙關(guān)組儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能進(jìn)一步

11、優(yōu)化的關(guān)鍵因素。由深埋溶蝕作用產(chǎn)生的各種溶蝕孔、洞、縫,大大提高和改善了白云巖儲(chǔ)層的孔隙度和滲透性,是最重要的成巖事件。成巖與孔隙演化史分析表明,飛仙關(guān)組白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)生了三期溶蝕作用：(1)準(zhǔn)同生早期成巖溶蝕作用。即大氣淡水溶蝕作用,以形成鮞?？诪橹骷吧倭旷b粒內(nèi)溶孔溶洞,鮞?？装l(fā)育示頂?shù)讟?gòu)造。(2)埋藏成巖環(huán)境下有機(jī)酸(烴類充注儲(chǔ)層后)及TSR反應(yīng)后形成硫化氫的溶蝕作用。這是儲(chǔ)層經(jīng)歷的最重要成巖過程,形成了豐富的晶間溶孔及各種形態(tài)的溶孔,溶孔被瀝青充填、半充填。(3)儲(chǔ)層進(jìn)一步深埋,原油全部裂解成氣后,硫化氫等酸性流體在高溫條件下對(duì)白云巖的深埋溶蝕作用。硫化氫對(duì)白云巖儲(chǔ)層的強(qiáng)烈溶蝕改造作用

12、促進(jìn)了大型次生孔、洞的形成,大大優(yōu)化了儲(chǔ)層,這也是普光高含硫化氫天然氣藏深部?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層空前發(fā)育的最重要原因。這與TSR形成的硫化氫對(duì)白云巖的強(qiáng)烈溶蝕作用這一特殊成巖過程有密切關(guān)系。普光構(gòu)造有兩套重要的區(qū)域蓋層:發(fā)育于上三疊統(tǒng)須家河組及其以上的陸相碎屑巖類泥質(zhì)巖為主所構(gòu)成的蓋層,它們一方面是本區(qū)陸相碎屑巖儲(chǔ)蓋組合的直接蓋層,另一方面也是該區(qū)海相碳酸鹽巖儲(chǔ)蓋組合的間接蓋層;以中三疊統(tǒng)雷口坡組及其以下嘉陵江組和飛仙關(guān)組頂部飛四段的瀉湖相、潮坪相發(fā)育的膏鹽巖類蓋層。膏鹽巖因其巖性致密、可塑性強(qiáng),對(duì)油氣具有極強(qiáng)的封蓋能力。普光構(gòu)造下三疊統(tǒng)嘉陵江組二段、四段中三疊統(tǒng)雷口坡組雷二段膏鹽巖十分發(fā)育。從現(xiàn)有鉆井資料分析,這些膏鹽發(fā)育段厚度分布相對(duì)穩(wěn)定,具有厚度大、層位穩(wěn)定、連續(xù)性好等特點(diǎn),構(gòu)成本區(qū)重要的區(qū)域蓋層。四、結(jié)論普光氣田是我國(guó)海相碳酸鹽巖層系發(fā)現(xiàn)的最大氣藏,除儲(chǔ)量規(guī)模最大外,也是目前已發(fā)現(xiàn)的氣藏中埋藏深度最大、資源豐度最高、儲(chǔ)層性質(zhì)最好、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層最厚、天然氣中硫