0 引言
1 地质背景
四川盆地雷口坡组沉积时处于高盐度蒸发环境，总体为陆表海潮坪—潟湖沉积体系［25］。雷口坡组沉积晚期，川西地区整体古地貌特征为西低东高，海水从西侧经过龙门山岛链向东进入盆地。川西地区雷四段沉积早期主要为蒸发台地膏湖、膏质潟湖亚相沉积，以发育大套灰白色膏岩为特征（图1），夹微晶白云岩，膏岩厚度大于120 m；雷四段沉积中期，海水蒸发作用减弱，逐渐演化为蒸发潮坪相沉积，发育岩性组合变为膏岩、膏质白云岩、白云质膏岩与微—粉晶白云岩不等厚互层。雷四段沉积晚期（雷四上亚段沉积时期），沉积水体逐渐上升，在经历了2次海侵—海退旋回后，由蒸发潮坪逐渐演化为局限台地潮坪相沉积。此时，川西地区主要处于潮间带，包括彭州、新场、马井等川西大部分地区均处于潮间上带（图2），广泛发育的云坪、藻云坪沉积微相为雷四上亚段白云岩储层稳定发育奠定了基础。中三叠世末期，受印支早期构造运动影响，四川盆地雷口坡组部分缺失，其中雷四上亚段仅在川西地区绵阳—新场—洛带—大兴场一线以西得以保留（图1）。
2 成藏地质条件
2.1 烃源条件
川西地区雷口坡组天然气干燥系数平均为0.996，为干气；据研究区9口钻井17件天然气样品的碳同位素分析结果显示，甲烷碳同位素δ13C1值分布在-35.1‰~-29.3‰之间，乙烷碳同位素δ13C2值分布在-34.8‰~-29.6‰之间，天然气成因投点主要落入典型海相油型气区。利用油型气成熟度计算公式δ13C1=15.8LgR O－42.2［26］，计算气源岩成熟度R O值介于2.39%~4.42%之间，这一成熟度特征与川西地区雷口坡组烃源岩成熟度（R O=2.1%~3.4%）及二叠系烃源岩成熟度（R O=3.0%~4.5%）均有较好的相关性。另外，前期已有研究表明，川西地区雷口坡组储层沥青不仅与二叠系烃源岩表现出相似的生物标志物特征［12］，同时也与自身雷三段烃源岩具有较好的亲缘关系［10］。综合分析，认为川西地区雷口坡组气源主要来自雷口坡组自身烃源岩和下伏二叠系烃源岩。
雷口坡组烃源岩主要发育在雷二、三、四段内的富有机质含膏碳酸盐岩［27］，累计厚度达50~140 m，平均有机碳含量为0.64%，根据川西地区67件露头及钻井雷口坡组烃源岩显微组分分析结果（表1）显示，有机质类型指数（T i）值分布在13.7%~98.03%之间，有机质类型以Ⅱ1型为主，Ⅱ2型为辅。根据埋藏—热演化史分析，川西地区雷口坡组烃源岩在晚三叠世开始进入成熟演化阶段，早侏罗世末期达到高成熟演化阶段，晚侏罗世末期达到过成熟演化阶段［28］。该套烃源岩具备一定生烃潜力，生气强度为（2~10）×108 m3/km2，为雷口坡组成藏的近源烃源岩。二叠系烃源岩在川西地区发育品质好，上二叠统深灰色灰岩、黑色泥岩烃源岩厚度达50~150 m［6］，有机碳含量为0.60%~3.50%，有机质类型为Ⅱ1—Ⅲ型，（等效）镜质体反射率R O值为1.50%~3.50%，该套烃源岩在中三叠世中后期进入成熟演化阶段，晚三叠世早期进入高成熟演化阶段，晚三叠世末期达到过成熟演化阶段，累计生气强度为（10~40）×108 m3/km2，是雷口坡组成藏的远源烃源岩。因此，以上2套有利烃源岩的发育为川西地区雷口坡组天然气成藏奠定了充足的物质基础。
表1 川西地区钻井及野外剖面雷口坡组烃源岩显微组分分析数据统计Table 1 Statistical table of Leikoupo Formation source rocks’ maceral analysis data in western Sichuan Basin |
| 取样位置 | 岩性 | 腐泥组 /% | 壳质组 /% | 镜质组 /% | 惰性组 /% | 次生组分 /% | 类型指数 /% | 数量 /件 | 有机质 类型 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H1井 | 碳酸盐岩 | 75~91.31 | 0~2.96 | 8.53~25 | 0 | 0~100 | 49.5~86.43 | 12 | Ⅱ1—Ⅰ |
| X1井 | 碳酸盐岩 | 85.71 | 0 | 7.14 | 7.14 | 0 | 73.21 | 1 | Ⅱ1 |
| X2井 | 碳酸盐岩 | 0~50 | 0 | 0~50 | 0 | 0~100 | 13.7~55 | 12 | Ⅱ2—Ⅱ1 |
| C1井 | 碳酸盐岩 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0~100 | 50 | 19 | Ⅱ1 |
| L1井 | 碳酸盐岩 | 15.6~44.5 | 0 | 0~15.7 | 0 | 59.5~100 | 36.87~72.75 | 12 | Ⅱ2—Ⅱ1 |
| T1井 | 碳酸盐岩 | 0~45 | 40~100 | 0~26 | 0 | 0 | 45~53 | 3 | Ⅱ1 |
| 大邑大飞水 | 碳酸盐岩 | 92.86 | 3.57 | 3.57 | 0 | 0 | 91.96 | 1 | Ⅰ |
| 什邡金河 | 碳酸盐岩 | 0~20 | 0~60 | 0~20 | 0 | 0~100 | 35~50 | 5 | Ⅱ2—Ⅱ1 |
| 江油黄莲桥 | 碳酸盐岩 | 84.62~98.88 | 0~7.69 | 1.12~7.69 | 0 | 0~100 | 84.62~98.03 | 2 | Ⅰ |
2.2 储集条件
川西地区雷四段潮坪相白云岩孔隙型储层主要分布在雷四上亚段，岩性以微—粉晶白云岩、（含）藻白云岩和（含）灰质白云岩等为主（图3），储层单层厚度为3~6 m，累计厚度为71~110 m，储集空间以晶间（溶）孔、藻间溶孔为主，孔隙度分布范围为2.00%~20.21%，均值为6.01%。前期已有研究表明［7］，川西地区雷四段储层的发育受“（藻）云坪+准同期溶蚀+埋藏溶蚀”多因素叠加影响，云坪、藻云坪是白云岩储层发育的有利沉积微相，潮间带高频旋回控制下的多期准同生溶蚀作用是优质储层发育的关键，埋藏期油气充注是早期孔隙得以较好保存的有利因素，烃源岩热演化产生的有机酸埋藏溶蚀是进一步提高储集物性的重要环节。
图3 川西地区雷四段储层岩石类型及镜下特征（a） P1井，6 375.00 m， 微晶砂屑灰质白云岩，晶间溶孔发育，铸体薄片，单偏光；（b） P1井，6 045.62 m，粉晶白云岩，晶间溶孔发育，普通薄片，正交偏光；（c） Y1井，5 785.09 m，微晶藻砂屑白云岩，藻间溶孔发育，铸体薄片，单偏光；（d） Y1井，5 791.92 m，藻纹层白云岩，藻间溶孔发育，铸体薄片，单偏光；（f）Y1井，5 703.24 m，藻白云岩，晶间溶孔发育，铸体薄片，单偏光；（f）SY1井，6 190.46 m，含灰质粉—细晶白云岩，晶间溶孔发育，铸体薄片，单偏光 Fig.3 Reservoir rock types and microscopic characteristics of the 4th member of Leikoupo Formation in western Sichuan Basin |
研究区雷四段优质储层主要分布于云坪—藻云坪沉积微相，具有“横向大面积连片分布、单层厚度薄、纵向多层叠置、由西向东减薄”的总体特征，且在雷四段尖灭线以西区域均有发育，为油气成藏提供了充足的储集空间。
2.3 盖层及保存条件
川西地区雷四段总体具有良好的保存条件。研究区超覆于雷口坡组顶界之上的上三叠统马鞍塘组—小塘子组为海湾相泥岩、粉砂质泥岩、炭质页岩，其中海湾相泥岩累计厚度为30~350 m，为其直接盖层，纵向上与下伏雷四段白云岩储层构成有利储盖组合。上覆巨厚的须家河组三段、五段的湖泊沼泽相泥页岩、粉砂岩、煤层以及侏罗系—白垩系红色泥页岩，累计厚度超过3 000 m，沉积范围几乎覆盖整个四川盆地，可提供良好的区域性间接封盖。此外，受储层自身非均质性影响，部分断裂欠发育地区的雷四段白云岩孔隙型储层在横、纵向上被层内致密碳酸盐岩封堵还可形成岩性圈闭。
尽管川西地区具有一定程度的断裂发育，但“通天”大断裂主要发育于龙门山前构造带以西及龙泉山地区。通过对龙门山前的主控断层—彭县断裂的断面所受正压力进行计算，结果显示断面正压力>7.50 MPa，表明断裂在活动期结束后能够快速愈合，其对构造圈闭的破坏作用较小，从而确保了雷四段总体具有良好的油气保存条件。
3 气藏类型和成藏特征对比
经过十余年的持续勘探，目前川西地区已发现多个雷四段气藏（图1）。依据构造特征、圈闭类型、输导体系等成藏要素的差异性，可将雷四段气藏划分为构造气藏、构造—地层气藏及岩性气藏3种主要类型。
3.1 构造气藏
彭州雷四段气藏为典型构造气藏（图4）。该气藏位于川西坳陷西部龙门山前构造隆起带中段的彭州地区，在关口断层下盘与彭县断层上盘之间。该区由南向北发育石羊镇、金马、鸭子河等多个呈北东向展布的局部构造，其中石羊镇构造和金马构造为短轴背斜，圈闭面积分别为35.10 km2和21.70 km2，闭合高度分别为207 m和185 m；鸭子河构造则为断背斜，圈闭面积为125.70 km2，闭合高度为346 m。储层主要为雷四段上亚段潮坪相白云岩，岩性以微—粉晶白云岩、藻（砂屑）白云岩为主，厚约为89~102 m，储集空间组合为晶间（溶）孔+粒间溶孔+裂（溶）缝，平均孔隙度为6.01%，平均渗透率0.73×10-3 μm2，具有储集物性好，发育厚度大、横向展布稳定的特征，为天然气成藏提供规模储集空间。气藏具有良好盖层条件，直接盖层为上三叠统马鞍塘组—小塘子组泥页岩。彭州雷四段天然气干燥系数（C1/C1-4）大于0.98，δ13C1值和δ13C2值分别为-31.60‰和-32.90‰，表现出高演化程度油型气的特征。据天然气组分和甲烷碳同位素值计算的生烃母质热演化程度（R O≈3.05%）与雷口坡组自身烃源岩成熟度（R O=2.80%~3.60%）及上二叠统烃源岩成熟度（R O=2.86%~3.16%）较为接近，指示成藏供烃主要来源于上二叠统和中三叠统雷口坡组腐泥型烃源岩。以上2套远、近烃源岩生成的高成熟干气，在跨层烃源断裂（以彭县断层为主）及雷口坡组层内裂缝的直接输导下，向构造相对高部位雷四段储层油气低势区运移，最终在背斜圈闭控制下聚集成藏（图4）。
彭州雷四段发育跨层烃源断裂+裂缝复合输导的下生上储式构造气藏。该类气藏成藏受构造因素控制明显，大规模发育的潮坪相孔隙型白云岩储层是气藏形成的重要基础，大型构造隆起背景是油气富集成藏的关键。
3.2 构造—地层气藏
新场雷四段气藏为典型构造—地层气藏（图5）。该气藏位于川西坳陷中段的新场构造带，新场构造带现今整体呈一东高西低的鼻状隆起带。由于雷四上亚段向东尖灭，与构造背景叠合形成了构造—地层圈闭。储层主要为雷四上亚段潮坪相溶蚀型白云岩，岩性以微粉晶白云岩、藻砂屑藻凝块白云岩和微粉晶灰质白云岩为主，厚约为86.60~104.20 m，平均孔隙度为6.17%，平均渗透率为0.18×10-3 μm2，以Ⅱ—Ⅲ类储层为主。气藏封盖条件良好，直接盖层为上三叠统马鞍塘组—小塘子组泥页岩，侧向封堵层为雷四中亚段致密的白云质膏岩和薄层膏岩。新场雷四段天然气δ13C1值和δ13C2值分别为-33.08‰和-32.48‰，表现出典型油型气特征。此外，通过C1井和黄连桥露头剖面储层沥青以及二叠系烃源岩的生物标志物对比分析，发现雷四段储层沥青与雷三段烃源岩以及二叠系烃源岩均具有较好的亲缘关系，它们的饱和烃色谱图均表现出低孕甾烷、规则甾烷呈“V”型、三环萜<五环萜、色谱呈双峰的生物标志物特征［10， 12］。因此，认为成藏气源主要来自上二叠统及雷口坡组自身腐泥型烃源岩。通过地震资料解释发现，新场地区发育雷口坡组层内烃源断裂，其圈闭周缘还发育有深切至二叠系、但未完全延伸至雷口坡组的烃源断裂。在以上2种小型烃源断裂及雷口坡组层内裂缝“接力式”输导下，上二叠统和雷口坡组自身烃源岩生成的高成熟干气向斜坡带相对构造高部位运移，在雷四段尖灭线附近的构造—地层圈闭中聚集成藏（图5）。
新场雷四段发育小型烃源断裂+裂缝“接力式”输导的下生上储式构造—地层气藏。气藏分布受构造与雷四段地层展布控制，隆起构造背景及潮坪相白云岩孔隙型储层发育是气藏形成的关键，圈闭周缘二叠系及雷口坡组烃源断裂的“接力式”输导体系是天然气成藏富集的有利条件。
3.3 岩性气藏
广汉地区D1井雷四段气藏是典型的岩性气藏代表（图6）。广汉地区位于川西坳陷东部广汉斜坡带、新场构造带以南。雷四上亚段沉积时，川西地区总体地势平坦，水体较浅，潮间带沉积微相的展布受微古地貌和高频旋回沉积控制。一方面，潮间带相对较高处形成云坪—藻云坪微相，相对低洼处形成潟湖，在平面上云坪—藻云坪与潟湖交替发育，潟湖之间由潮沟相连。其中，云坪—藻云坪微相发育（藻）白云岩有利于形成孔隙型（藻）白云岩储集体，而潟湖微相发育的灰岩、白云岩则主要形成致密隔层。另一方面，沉积环境对海平面变化非常敏感，水体的高频动荡造成了云坪—藻云坪与潟湖沉积微相在纵向上的频繁交替变化，导致孔隙型（藻）白云岩和致密碳酸盐岩在纵向交替叠置。加之后期成岩阶段，部分（藻）白云岩受去白云石化、胶结等破坏性成岩作用影响，导致其孔隙度和渗透率均降低，甚至形成致密层。因此，川西雷四上亚段复杂的沉积、成岩过程决定其岩石孔隙发育具有很强的非均质性，孔隙型储集体与致密碳酸盐岩封堵组合可形成岩性圈闭。M2井样品实验分析表明，致密碳酸盐岩主要由微晶灰岩、白云质灰岩、藻黏结灰岩、藻球粒藻黏结白云质灰岩、微粉晶白云岩等组成（图7），其孔隙度小于2.00%，突破压力超过6.50 MPa（表2），可为岩性圈闭提供了良好的封堵条件。储层主要为雷四上亚段潮坪相藻砂屑/藻纹层白云岩、晶粒白云岩等，累计厚度超过60 m，储集空间以溶蚀孔为主，见少量裂缝发育，平均孔隙度为4.47%，平均渗透率为0.45×10-3 μm2，以Ⅲ类储层为主。广汉地区位于川西坳陷东侧斜坡带中下部，受构造挤压形变相对较弱，区内断裂总体欠发育，成藏输导体系主要是雷口坡组层内裂缝。雷口坡组烃源岩生成的高成熟干气在层内裂缝输导下，向广汉斜坡带相对构造高部位的雷四段岩性圈闭运移聚集并最终成藏。
图6 广汉斜坡带雷四段岩性气藏成藏模式图（剖面位置见图1）Fig.6 Lithologic gas reservoir accumulation model of the 4th member of Leikoupo Formation in Guanghan slope zone （the section position is shown in Fig. 1） |
图7 川西地区雷四段致密层岩石类型及镜下特征（a）藻凝块灰岩，孔隙度1.24%，P1井，5 822.27 m，普通薄片，单偏光；（b）核形石藻球粒灰岩，孔隙度0.67%，P3井，5 938.15 m，普通薄片，单偏光；（c）微粉晶白云岩，孔隙度1.01%，M2井，6 233.70 m，铸体薄片，单偏光 Fig.7 Tight layers rock types and microscopic characteristics of the 4th member of Leikoupo Formation in western Sichuan Basin |
表2 M2井岩石物性实验结果统计Table 2 Statistical table of petrophysical experiment results of Well M2 |
| 样品 编号 | 井深/m | 岩性 | 酒精孔隙度/% | 突破压力/MPa |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 6 222.81 | 藻黏结灰岩 | 0.60 | 6.50 |
| 2 | 6 225.42 | 藻球粒藻黏结白云质灰岩 | 1.73 | 9.40 |
| 3 | 6 233.70 | 微粉晶白云岩 | 1.01 | 38.50 |
| 4 | 6 234.57 | 微粉晶白云岩 | 1.54 | 17.50 |
| 5 | 6 225.94 | 菌藻粒屑黏结白云岩 | 1.18 | 35.50 |
川西坳陷广汉斜坡带雷四段发育层内裂缝输导的自生自储式岩性气藏。其成藏受岩性与岩相因素控制明显，储集性能较好的潮坪相白云岩孔隙型储层是气藏形成的基础，层内发育的裂缝输导体系是油气成藏的有利条件。
3.4 成藏差异性对比
川西地区雷四段气藏成藏特征及演化过程受区域构造活动控制明显。特别是燕山期以来，持续性水平挤压应力导致区内构造变形幅度由东向西逐渐增强。正是这一持续性非均衡褶皱变形演化过程，导致了雷四段在川西坳陷不同地区发育的圈闭类型与规模、输导体系与油气来源等存在明显差异，进而决定了3种类型气藏在成藏演化过程及其富集区域等方面的差异性（图8）。
燕山早期，川西坳陷挤压构造变形相对较弱，区内地层埋深持续增大，此时大型断裂输导体系尚未发育。雷口坡组自身烃源岩刚开始进入生烃门限，其生成的早期油气主要依靠层内裂缝向上覆雷四段储层进行近源充注。
燕山中期，东西向构造挤压应力持续加大，造成川西坳陷沿应力方向出现明显的构造变形分异，导致了雷四段油气成藏特征及成藏模式在不同构造带内的差异性。构造变形相对较强的龙门山前构造隆起带彭州地区与广汉斜坡带下部马井地区发育圈闭类型为一定规模的背斜构造圈闭，输导体系以深大跨层烃源断裂+层内裂缝为主，在接受下伏二叠系烃源岩和雷口坡组自身烃源岩生成的成熟—过成熟混源油气充注后，形成早期构造油气藏；而在坳陷东侧斜坡带构造变形较弱地区（例如新场地区、广汉地区）大规模隆起构造欠发育，圈闭类型主要以构造—地层圈闭和岩性圈闭为主，在缺少深大断裂条件下，油气成藏运移主要通过雷口坡组层内裂缝或圈闭附近小型烃源断裂+层内裂缝“接力式”输导2种模式进行，形成早期自生自储式岩性油气藏和早期下生上储式构造—地层油气藏。
燕山晚期至今，随着构造位置的迁移和构造形态的调整，川西地区雷四段3种早期油气藏的成藏特征基本没有改变，在继承原有气藏类型基础上，早期圈闭中的油气在后期构造变动过程中发生调整，再次向新圈闭运移、聚集成藏。与此同时，由于埋藏深度持续增大，热裂解作用使得早期圈闭中的油气逐渐转变为过成熟干气，最终形成现今雷四段3种类型的纯干气气藏。
4 勘探前景分析
通过对上述3种典型气藏解剖及成藏特征差异性对比分析表明，川西坳陷西部的雷四段受后期构造抬升剥蚀作用较弱，储层在纵横向上相对连续，局部构造圈闭发育，目前发现的气藏类型以构造气藏为主。截至2020年底，川西坳陷雷四段具有一定规模的构造圈闭均已实现基本探明，而在其他广大地区整体上不发育明显的构造圈闭，因此寻找构造—地层气藏和岩性气藏将是下步川西地区雷口坡组勘探的重要方向。
川西地区构造与油气成藏演化史恢复研究表明，坳陷东侧斜坡带的构造格局早在印支晚期就已基本定型，之后长期处于构造相对高部位。特别是从雷口坡组大规模油气充注期（中—晚燕山期）以来，川西坳陷东侧斜坡带一直位于油气运聚的有利指向区（图8），具有较好的成藏地质条件和勘探前景。因此，斜坡带将是下步川西地区雷口坡组潮坪相白云岩勘探的重点区域。
川西坳陷东部斜坡带相对构造高部位的雷四上亚段，受地层尖灭以及上覆马鞍塘组泥页岩及侧向雷四中亚段的致密碳酸盐岩及膏岩的联合封堵的影响，是形成构造—地层气藏的有利区域。利用三维地震资料预测，在斜坡带内已发现多个构造—地层圈闭，圈闭总面积389.40 km2。其中绵阳斜坡带圈闭规模最大，计算天然气资源量780×108 m3，具有较好的勘探潜力。目前，中国石化已在绵阳斜坡带部署实施风险探井YX1井（图1），有望取得勘探突破。
尽管川西雷四段气藏受构造、地层、岩性等多因素控制，成藏复杂，但总体为中—低能潮坪相沉积背景下形成的白云岩气藏。该类具规模储量的气藏的发现在盆地内尚属首次，使得勘探有利储集相带由高能礁滩相沉积区拓展到了中—低能潮坪相沉积区。放眼整个四川盆地，其中下三叠统嘉陵江组—雷口坡组厚达300~1 800 m，发育有广泛分布的潮坪相白云岩，相信通过进一步勘探有望能够在该海相层系发现更多的潮坪相白云岩气藏。
5 结论
（1）川西地区雷四段成藏条件优越，横向大面积连片分布、纵向多层叠置的潮坪相白云岩孔隙型储层提供规模储集空间；二叠系远源烃源岩和雷口坡组自身近源烃源岩提供充足气源；上覆马鞍塘组—小塘子组泥页岩提供良好封盖；相对较弱的构造背景确保气藏总体保持良好保存条件。
（2）雷四段在川西坳陷由西向东主要发育3种成藏模式，分别为：跨层烃源断裂+裂缝复合输导的下生上储式构造气藏，小型烃源断裂+裂缝“接力式”输导的下生上储式构造—地层气藏，以及层内裂缝输导的自生自储式岩性气藏。
（3）雷口坡组潮坪相白云岩在川西地区仍然具有良好的勘探前景，沿川西坳陷东侧雷四段尖灭线附近的构造—地层圈闭发育区和坳陷内斜坡带（广汉斜坡带）岩性圈闭发育区是下步川西地区雷四段扩大勘探的重点区带。
甘公网安备 62010202000678号
