0 引言
基于塔里木盆地和鄂尔多斯盆地深层碳酸盐岩斜坡区成藏实例以及研究区实钻井油气显示情况分析来看，川中古隆起北斜坡具备良好成藏潜力。但是，关于古隆起斜坡区储集层、烃源岩以及圈闭等基本成藏条件的研究，在以往极少被论及和阐述，这也直接制约了斜坡区油气勘探突破和发现。据此，笔者主要从野外、钻井岩心和地球物理资料入手，分析古颗粒滩体、古老烃源岩、古圈闭和古构造“四古”要素对川中古隆起北斜坡龙王庙组天然气成藏的控制作用，并评价其勘探前景，以期为四川盆地龙王庙组天然气勘探提供理论支撑。
1 地质背景
1.1 构造特征
图1 川中古隆起龙王庙组顶界北斜坡现今构造Fig.1 Present structure of the northern slope of the top boundary of the Longwangmiao Formation in the middle paleo-uplift of Sichuan |
由于大部分地区处于川中低缓褶皱构造带，受刚性基底影响，构造变形相对较弱。根据地震资料解释，识别出14条较大规模断裂（图1）。多为近东西向，延伸长度大，为60~110km。垂向上断层倾向近乎直立，发育花状构造（图2）。花状构造样式发育的层位和差异可以反映不同期次断层活动[8]。多期走滑断层的活动可使花状构造纵向上叠置，形成“花上花”构造样式，如F2断层为2期花状构造叠置，下面一期与F1、F4走滑断层都发育于二叠系以下，上面一期与F3走滑断层都发育于三叠系以下，据此推断断层经历了二叠纪和三叠纪前两期演化。这些断层构造样式和断穿层位与高石梯—磨溪构造基本一致，为加里东期兴凯地裂和海西晚期峨眉地裂运动下先存构造薄弱带到斜向拉张所至[9]。
1.2 构造演化
利用地层解释成果，结合区域构造演化背景，采用印模法，重建了川中古隆起北斜坡构造演化过程。认为古隆起北斜坡（磨溪以北）在印支晚期前，与古隆起核部高石梯—磨溪构造具有相似的构造演化背景。而在印支晚期至喜马拉雅期，2个地区的构造演化出现了明显分异。
加里东早期，川西呈北高、东南低的构造格局，川中古隆起雏形在此时基本形成。受古隆起控制，高石梯—磨溪和磨溪以北均处于构造高部位[10,11,12]；加里东晚期，构造活动主要发生在川西北地区，整个盆地表现为西北隆、中部高、东南洼的构造格局，并发生不同程度的剥蚀[10,13]。高石梯—磨溪和磨溪以北处于相对构造高部位，但古隆起以北略低于高石梯—磨溪地区[图3(a)]；至海西晚期，受东吴运动影响，整个扬子地区大规模抬升遭受剥蚀，高石梯—磨溪和磨溪以北也发生继承性隆升[图3(b)]；印支晚期，受龙门山逆冲推覆影响，盆地转变为东南隆起、西北沉降格局[14,15,16,17]。此时高石梯—磨溪地区继续隆升，且构造轴线有向东南方向迁移趋势，而磨溪以北遭受强烈挤压变陡，逐渐形成单斜构造[图3(c)]。燕山期至喜马拉雅期，龙门山持续逆冲挤压且幅度增大，导致高石梯—磨溪构造迅速隆升定型，且构造轴线进一步向东南方向迁移，形成现在的川中古隆起。而磨溪以北继续沉降，形成现在的川中古隆起以北单斜构造[图3(d), 图3(e)]。
1.3 沉积特征
利用现有钻井和野外露头岩心资料，并结合地震沉积相带特征，按照优势相的原则编制了川中至川西北地区龙王庙组沉积相带分布图（图4）。
沉积相带分布与古地貌以及水体条件密切相关，主要包括混积潮坪、颗粒滩和局限台地潟湖。川西地区广元—绵阳一带古地貌高，受摩天岭微古陆和汉南古陆陆源碎屑影响，由陆向海发育碳酸盐岩和陆源碎屑混积潮坪相。沿盆地东南方向，过渡为内缓坡相，陆源物质含量逐渐减少。在川中—川北宽缓隆起区（磨溪至LONGT1井位置），由于地形相对较高，在波浪和潮汐作用下，在水体能量较高地区发育多个近北西—南东向且呈半环状平行展布的颗粒滩体，其展布特征与川中地区有差异。主要表现在川中地区受江南海盆向西北方向海侵作用影响，形成北东—南西向展布的颗粒滩体；川西北地区受东南倾向的川西同沉积古隆起控制以及南秦岭海盆向西南方向海侵作用影响，形成“背靠”川西古隆起且与南秦岭海平行的北西—南东向颗粒滩体[18]。而在颗粒滩亚相之间有地势比较低的凹地，为滩间海沉积。在内缓坡低洼地带（广安以外东南地区），由于位于两隆之间的低洼区，水体循环受限，盐度略高，局部地区出现咸化和蒸发作用，为局限潟湖沉积。
2 地貌高带控制颗粒滩相储层大面积分布
2.1 古颗粒滩体叠置大面积展布
川中古隆起北斜坡龙王庙组沉积期古地貌较古隆起核部磨溪地区低，颗粒滩体发育程度表现出差异性。利用实钻井岩性资料，建立了沉积相连井剖面（图5）。龙王庙组沉积期，磨溪地区位于环古地貌高地中的微地貌高地，沉积界面位于浪基面附近，水体能量高[19]，有利于颗粒滩体叠置厚层发育，颗粒滩与地层厚度比为0.48~0.72。且受西北部摩天岭微古陆、西南部康滇古陆和北部汉南古陆的物源影响弱[20]，陆源碎屑成分较少，混积岩（陆源碎屑夹碳酸盐岩和碳酸盐岩夹陆源碎屑）厚度比例为0.1~0.19。由于古隆起北斜坡在龙王庙组沉积期古地貌相对较低，在海平面不变的情况下，水体环境相对安静，能量较低。颗粒滩也叠置发育，但颗粒滩厚度相对磨溪地区较薄，发育程度相对较弱，纵向上分布不连续，颗粒滩与地层厚度比为0.31~0.56，滩间海亚相也相对磨溪地区发育。同时由于古地貌较低，受西北、西南古陆的物源影响较强，陆源碎屑成分较多，混积岩比例为0.11~0.36。
2.2 成岩作用改造后形成颗粒滩相储集层
古隆起北斜坡龙王庙组颗粒滩相发育，为储集层形成提供物质基础，经过后期准同生溶蚀、表生溶蚀和埋藏溶蚀等多期成岩作用，形成了现今多种类型的储集空间（图6）。多以次生成因溶蚀孔为主，溶蚀洞和高角度裂缝为辅。岩性为砂屑云岩、细晶云岩和粉晶云岩。
图6 川中古隆起北斜坡下寒武统龙王庙组颗粒滩储层岩性及储集空间特征（a）MX26井，4 931.04m，龙王庙组，鲕粒白云岩，粒间孔发育，蓝色铸体薄片，单偏光；（b）NC1井，5 659.34~5 659.57m，龙王庙组，褐灰色细晶云岩，顺层溶蚀孔发育；（c）MX56井，4 959.43~4 959.61m，龙王庙组，褐灰色细晶云岩，顺层溶蚀孔发育；（d）MX26井，4 814.81m，龙王庙组，砂屑白云岩，粒内溶孔发育，沥青半充填，蓝色铸体薄片，单偏光；（e）MX56井，4 964.35m，龙王庙组，细晶云岩，白云石以半自形—自行镶嵌，晶间溶孔发育，蓝色铸体薄片，单偏光；（f）MX56井，4 951.98m，龙王庙组，细晶云岩，晶间溶孔，沥青和白云石矿物充填，蓝色铸体薄片，单偏光；（g）MX56井，4 966.29~4 966.50m，龙王庙组，砂屑白云岩，孤立溶洞发育，直径3cm，沥青充填；（h）MX22井，4 943.88m，龙王庙组，细晶云岩，溶洞发育，大小3mm，沥青充填，蓝色铸体薄片，单偏光；（i）MX22井，4 943.88~4 945.71m，龙王庙组，泥晶白云岩，溶蚀孔沿裂缝发育，蓝色铸体薄片，单偏光 Fig.6 Lithology and reservoir space characteristics of granular beach reservoir of Lower Cambrian Longwangmiao Formation on the northern slope of middle paleo-uplift in Sichuan |
溶蚀孔在龙王庙组较为发育，是主要的储集空间，具体分为残余粒间孔、粒内孔和晶间溶孔，不同类型的溶蚀孔成岩改造作用有差异。其中残余粒间孔和粒内孔形成于颗粒滩沉积期，与准同生溶蚀和表生溶蚀作用有关。残余粒间孔中颗粒接触处见早期海底胶结物[图6(a)]。加里东—海西中期，川中古隆起西段已演化为水上古隆起，呈现为向东倾末的鼻状构造并逐渐向东扩展[18]。古隆起北斜坡位于古地貌较低部位，导致水头差作用，且早期表生期岩溶面存在，能为岩溶水层以顺层作用的方式溶蚀龙王庙组提供先决条件，形成顺层状分布的溶蚀孔洞[图6(b)]），顺层拉张状溶蚀孔洞发育也是顺层溶蚀较为显著特征之一[图6(c)]。粒内孔主要由大气淡水对不稳定矿物选择性溶蚀而形成，
高角度构造裂缝也十分发育，缝延伸10~30cm，缝宽1mm左右，形态不规则，缝壁不平整。多以高角度裂缝为主，裂缝内有沥青充填，暗示这种裂缝的形成与加里东期和海西晚期两期断裂活动有关，而不是印支—燕山期盆地内部龙王庙组碳酸盐岩遭受强烈挤压产生的大量高角度裂缝。虽然裂缝的储集能力有限，但其对渗流条件的改善极为重要。如埋藏溶蚀作用下形成沿裂缝分布的孔洞，裂缝对先期溶蚀孔具有一定的连通能力，后期溶蚀成岩流体对早期形成的孔洞进一步改造[图6(i)]。
通过柱塞样品对孔隙度和渗透率进行分析以表征储集层总体物性特征。结果表明，龙王庙组颗粒滩储集层的孔隙度分布在2.05%~7.82%之间，平均值为3.75%。其中孔隙度2%~4%的样品比例为61.73%，孔隙度4%~6%的样品比例为32.1%，孔隙度大于6%的样品比例为6.17%[图7(a)]。渗透率分布在(0.000 2~12.9)×10-3µm2之间，平均值为0.3×10-3µm2。渗透率小于0.000 1×10-3µm2的样品比例为24.7%，渗透率为（0.000 1~0.001）×10-3µm2的样品比例为40%，渗透率为（0.001~0.01）×10-3µm2的样品比例为22.8%，渗透率为（0.01~0.1）×10-3µm2的样品比例为8.5%，渗透率为（0.1~1）×10-3µm2的样品比例为4%[图7(b)]。
3 裂陷区和斜坡腹部规模优质烃源岩发育
4 多类型古圈闭发育为油气聚集提供空间
通过实钻井和地震资料研究发现，古隆起北斜坡和磨溪地区之间存在一个区域性分布的剥蚀带和致密带。如MX108井和MX103井在加里东末期的构造高点，隆升幅度最大，龙王庙组顶部、高台组和洗象池组也被剥蚀（图9），在地震剖面上龙王庙组表现为反射终止，与下二叠统底存在明显的地层削截现象（图10），说明存在区域性分布的剥蚀带。MX111井龙王庙组岩性为泥质白云岩，代表着滩间海沉积，其龙王庙组表现为 “强波峰”反射，说明存在岩性致密带。而MX52井区和MX8井区在加里东末期构造幅度相对较低，只有奥陶系和志留系被剥蚀，剥蚀程度相对较弱。在地震剖面上表现为“弱波峰”和“亮点”反射特征，为颗粒滩相发育。正是由于MX108井区、MX103井区地层剥蚀带和MX111井区岩性变化带能对MX52井区龙王庙组颗粒滩相储层进行“双重”封堵，形成地层—岩性圈闭，油气最终能够聚集并有效成藏。
利用地震和钻井资料，结合龙王庙组颗粒滩体和顶部剥蚀带分布以及构造背景，分析圈闭主要构成要素，刻画出多种类型的圈闭。其类型主要以岩性等复合圈闭为主，不仅发育岩性—地层复合圈闭，并在走滑断层发育背景下能够形成岩性—构造和复合圈闭，不同类型圈闭有利区的分布如图11所示。
5 古构造调整控制油气成藏演化
构造演化对生烃演化具有直接控制作用。川中古隆起北斜坡紧邻德阳—安岳裂陷下寒武统筇竹寺组生烃中心，且自身也发育较厚的筇竹寺组烃源岩。通过采集斜坡区6口井龙王庙组储层岩心，选取裂缝和溶蚀孔洞充填白云石和石英中气相、气液两相及沥青伴生的盐水包裹体样本进行均一温度测试，样本数量为192个。结合烃源岩埋藏史模拟结果，可将磨溪北斜坡龙王庙组烃类充注划分为3期（图12）。
在加里东中期，斜坡区及下寒武统筇竹寺组烃源岩开始成熟，地层温度为80~110℃，向外排少量液态烃。加里东晚期，受构造运动影响，地层抬升，生烃热演化基本处于停滞状态，一直持续到二叠系沉积前；海西晚期至印支中期，地层快速埋深，温度为120~170℃，烃源岩整体达到生烃门限，进入生烃高峰期；印支晚期以后，受龙门山逆冲逆覆影响，北斜坡地区快速沉降，地层进一步埋深，温度为180~240℃，地层最大埋深超过9 000m，液态烃开始裂解，生成大量天然气。总体来说，受构造和沉积热演化控制，古隆起北斜坡区天然气成藏主要经历了2次液态烃充注和1次原油裂解成气。
结合构造演化史和油气充注史，恢复了磨溪北斜坡龙王庙组天然气富集演化模式（图13）。在海西晚期，斜坡腹部和裂陷内筇竹寺组烃源岩完成第一次液态烃生成，而加里东期兴凯地裂形成的走滑断裂能为液态烃运移至古圈闭提供通道，聚集形成古油藏[图13(a)]。在印支晚期，筇竹寺组烃源岩已经完成了液态烃生成高峰，磨溪地区以北处于古隆起斜坡部位，是液态烃运移的优势指向区。受峨眉地裂运动影响，先存的走滑断裂（加里东期兴凯期主干走滑断裂）重新活化[8]。在构造变形微弱带，断层虽然多期活动，但断距较小，储集体周围的岩性致密带未发生明显错断，使早期发育的岩性—地层圈闭得以保存，下伏筇竹寺组烃源岩生成的液烃类经过断裂运移进入圈闭形成古油藏，如MX52井。而在断层活动强烈区，对早期形成的油气藏产生破坏，油气通过断层运移散失，不能有效聚集，如LT1井[图13(b)]。印支晚期以后至喜马拉雅期，磨溪以北持续下沉，虽然处于古隆起斜坡低部位，且经历多期构造调整，但先前形成的古油藏能有效保存。随着热演化程度持续增加，古油藏液态烃发生原位裂解，生成大量气态烃，最终形成现在的岩性—地层天然气藏[图13(c)]。
6 勘探前景
从成藏条件分析认为，川中古隆起北斜坡龙王庙组岩溶储层发育，气源充足，源储空间配置关系好，成藏条件优越，但古油藏发生了调整甚至破坏。其勘探取得突破的关键在于寻找有利于圈闭保存的区带。如断裂附近发育的岩性气藏群，若斜坡带发育的走滑断层断距较小，小于储集体厚度，岩性能够有效封堵使油气聚集成藏。若断层断距大于储集体厚度，则油气会通过断层运移散失。磨溪北斜坡龙王庙组圈闭气藏类型多，初步落实岩性—构造天然气藏有利勘探面积达2 376km2，岩性—地层天然气藏有利勘探面积达974km2，岩性天然气藏有利勘探面积达302km2，总面积达3 652km2，天然气资源量达10 550×108m3，勘探前景广阔。
7 结论
（1）川中古隆起北斜坡龙王庙组沉积末期构造地貌控制着古颗粒滩体叠置发育，经过成岩演化，形成以粒间孔、粒内孔和晶间孔等多种类型岩溶储层，且物性较好。
（2）北斜坡不仅紧邻德阳—安岳裂陷北部下寒武统筇竹寺组古老烃源岩生烃中心，且自身腹部也发育厚层筇竹寺组烃源岩，能为油气富集提供充足的烃源。
（3）受沉积格局控制和剥蚀作用影响，北斜坡龙王庙组发育岩性和岩性—地层古圈闭，为油气聚集提供有效空间。
（4）受古构造活动控制，斜坡区龙王庙组经历多期成藏演化。海西晚期，完成低熟油生成，形成古油藏。至印支期，完成生油高峰，古油藏继续充注。部分断层活动强烈区的古油藏遭受破坏，断层活动稳定区的古圈闭则保存下来。印支期以后，保存下来的古油藏发生油裂解，形成现今有效气藏。
（5）分析认为川中古隆起磨溪北斜坡龙王庙组天然气成藏条件优越，如何对活动强度较弱的断层附近岩性等复合圈闭进行预测是勘探取得突破的关键。预测不同类型圈闭气藏有利分布区总面积达3 652km2，资源量大，勘探前景广阔。
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