气藏特征及成藏主控因素

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(1)广泛发育异常超高压

1)川西地区须家河组是一个超大型的压力封存箱，在大的压力封存箱中，还存在多个超高压、高压异常带。新场气田上三叠统及以上地层纵向压力预测剖面图(图10-17)表明，须家河组内部存在多个超高压异常带，如须五段中部、须四段中上部、须二段顶部—须三段底部的超高压异常带，它既可以成为天然气成藏的良好封盖层，也是天然气运聚成藏的动力。

图10-16 川西坳陷新科1井雷口坡组气藏储层剖面图

图10-17 新场气田预测地层压力剖面图

(据苏永进等，2010)

2)受区域地质条件制约，川西坳陷上三叠统须家河组超高压区主要位于川西及川中西北部(压力系数1.80～2.10)，川西中部及川中腹地为大片超高压区、高压区(压力系数1.50～1.90)，龙门山山前带及龙泉山地区为正常压力区(压力系数1.05～1.10)(图10-18)。

图10-18 四川盆地上三叠统储层地层压力系数等值线图

(据徐国盛等，1999)

3)超压封存箱内压力体系比较复杂，各气藏压力系数变化特征不同(图10-19)。在纵向上从深部上三叠统原生气藏至浅部次生气藏从超高压—高压—近于常压的总变化趋势中有多个压力变化异常，李林涛等(2010)根据实测资料，总结了异常压力纵向变化的4种类型(图10-20)。

图10-19 川西坳陷上三叠统实测压力剖面图

(据李林涛等，2010)

4)须家河组高压封存箱是以生烃增压为主要升压机制，喜马拉雅期构造运动对原始高压封存箱的压力场只进行了调整、改造；箱内压力系数多高达1.80～2.00以上，箱外则以中等压力系数甚至正常压力系数为主。因此，须家河组含气异常高压封存箱与外界(上覆侏罗系)明显的压力差是区内煤成气初次运移和二次运移的主要动力。在岩层致密化之前，古高压能促使天然气由生烃凹陷向周缘作侧向运移，为形成诸如八角场大气田奠定了物质基础(王震亮等，2005)。

图10-20 川西坳陷上三叠统气藏压力类型图

(据李林涛等，2010)

(2)具多期成藏

区内须家河组储层中流体包裹体可划分为4个形成期次(许浩，2004)：第一期包裹体形成于三叠纪末期至中侏罗世沙溪庙期，均一温度为94～132℃；第二期包裹体形成于晚侏罗世中、晚期到早白垩世早期，均一温度为92～120℃；第三期包裹体形成于早白垩世至晚白垩世末期，均一温度为131～170℃；第四期包裹体形成于新生代，均一温度为138～188℃。4期包裹体形成期代表了地层中油气充注的4个阶段，表明区内多期构造运动导致油气的多期充注成藏(图10-21)：三叠纪末期至侏罗纪沙溪庙期，是区内上三叠统烃源岩的主生烃期，所生成的煤成烃主要向古构造、古隆起区运聚形成古油气藏，中坝油气田就是受印支期形成的古构造控制，后期受喜马拉雅期构造运动改造的实例。新场大型气田则受制于燕山期古隆起。晚侏罗世中、晚期到早白垩世早期，随着埋深加大，热演化程度的提高，演化成为具超高压特征的纯气藏；新生代的构造运动，是原生气藏的定型时期，并使深部超高压封存箱破裂，在侏罗系底部白田坝组至最上覆地层——上侏罗统蓬莱镇组和下白垩统，形成众多次生气藏。新851井须二段裂缝石英中有机包裹体分布具定向性，并较为富集，均一温度145°～150℃，为第三期—第四期成藏的产物，表明了新851井须二气藏开始形成于白垩纪，最终定型于喜马拉雅期。

图10-21 川西坳陷上三叠统及侏罗系气藏成藏史示意图

(据张莉等，2005)

(3)印支期以来形成的大型古隆起带是煤成烃运聚主要场所

区内在印支期及燕山期早期形成的古隆起、古构造在燕山早期、晚期都继承性的进一步发展，圈闭面积与闭合幅度进一步扩大，形成了具NEE走向的“三隆两凹”的古构造格局，为油气运移聚集提供了构造条件。

由于上三叠统煤成气源岩的主要生烃作用期与古隆起发育时期均为燕山中晚期。在燕山中晚期，区内隆起带顶部与凹陷带底部的高差一般约为500～800m，折算坡度为5°～9°，具备油气向隆起带富集的构造条件，并在古隆起上还存在若干个次一级的凸起，成为油气富集的最有利区。

目前已发现的大中型煤成气田都在古隆起带上及其斜坡区。所发现的气藏类型有古构造-成岩圈闭类型(如中坝须二段气藏)(图10-22)，古构造圈闭型(如平落坝气田须二气藏)、古构造-岩性圈闭型(如新场气田须二气藏和丰谷气田须四气藏)、古今叠合构造圈闭型(如大兴西气田须四气藏)等与古构造相关的气藏类型。也进一步说明古构造在区内气藏的成藏过程中起到的奠基作用，燕山期古隆起带决定了气藏的宏观展布。区内所发育的构造-岩性型(白马庙构造蓬莱镇组气藏)、构造-裂缝型(魏城特小型气田)及岩性型等与构造关系不密切的气藏(如拓坝场特小型气田)，主要发育在非古隆起区，以上覆次生气藏为主，气藏普遍很小，也佐证了古隆起、古构造对区内煤成气运聚、控藏的重要作用。

图10-22 川西中坝气田成藏事件图

(4)“须下盆”、“须上盆”组合成藏模式不同

区内“须下盆”和“须上盆”是性质不同的沉积盆地，其储聚条件及成藏期、成藏运聚方式不同。

“须下盆”成藏组合系统内的压力系数在坳陷区为异常高压，主生排烃高峰在晚三叠世中晚期至燕山早期。此时，须二段储层在须五段沉积末期孔隙度一般大于10%，储集条件相对较好。由于须三段沉积末的安县运动，须二段圈闭开始形成，利于油气的早期聚集成藏，印支期及燕山早期形成的古隆起是煤成气的有利运聚区。

“须上盆”成藏组合储集性明显优于“须下盆”，从储层沉积埋藏后到中侏罗世末期，储层孔隙度普遍大于20%；进入晚侏罗世后直到晚侏罗世末期，储集性能才逐渐变差，但孔隙度一般大于10%，仍具较好储集能力。

“须下盆”与“须上盆”气藏的主成藏期不同。

成藏组合具有不同特点，其成藏模式及成藏运聚方式也不相同。杨克明(2006)、苏永进等(2010)总结了“须下盆”成藏组合主要有高压驱赶运聚成藏模式(如新851井须二气藏)和低压吸拉运聚成藏模式(如平落坝气田须二气藏)；“须上盆”成藏组合主要有水溶气运移释放天然气成藏模式(如新882井须四上亚段气藏)和浮力顺优势通道输导天然气成藏模式(如川孝560井须四气藏)(图10-23)。

图10-23 川西坳陷上三叠统煤成气成藏模式图

(据苏永进等，有修改，2010)

不同成藏模式的地质特点是：在早期古构造之上叠加晚期“断而未破”的裂缝系统是高压驱赶天然气成藏模式富集高产的主控因素；充足的天然气源、开启的断裂、挤压构造的虚脱及地层剥蚀减压是低压吸拉天然气成藏模式成藏的关键；构造高点曾不断迁移变化、晚期抬升、储层物性较好的低幅度构造+岩性复合圈闭是水溶气运移释放天然气成藏模式的决定因素；优势运移通道上存在的有效圈闭是浮力顺优势通道输导天然气成藏模式成藏的关键。并明确指出不同成藏模式发育于不同的构造单元：在川西坳陷中部，燕山期断背斜的须二段主要发育高压驱赶天然气成藏模式；在龙门山前构造带，须二段主要为低压吸拉天然气成藏模式；在上三叠统生烃中心附近，低缓构造带的须四段上部发育水溶气运移释放天然气成藏模式；在优势通道上倾方向的须四段底部和中部主要为浮力顺优势通道输导天然气成藏模式。下部成藏组合的最佳配置时期是晚三叠世中晚期到中侏罗世末期，这一时期是该组合天然气聚集的有利时期，此阶段只要有圈闭形成，就有天然气规模聚集；上部成藏组合有利于天然气聚集的最佳配置时期是中侏罗世到晚侏罗世末期，由于该成藏组合有良好储层，因此在进入白垩纪之后，只要有圈闭发育和必备的通道条件，储层中仍可以聚集天然气。

(5)“次生气藏”主要发育在超高压区内

1)喜马拉雅期构造挤压作用产生的断裂、裂缝导致压力释放并扩大储集空间，促使流体沿断裂系统作垂向运移，窜流至上覆侏罗系形成“次生气藏”。因此，构造运动强度所导致的压力场演变对区域天然气运聚、气田(藏)空间分布有明显控制作用(图10-24)。

图10-24 龙门山山前带东西向构造变形分带剖面图

图10-25 川西坳陷新场气田蓬莱镇组次生气藏成藏事件图

2)次生气藏主要发育在超高压区内。在构造运动最强的龙门山前缘地带，封存箱体被破坏，压力被释放，气藏被破坏，没有工业价值的天然气产出；在梓潼凹陷西侧至成都凹陷的大部分区域内，是川西超高压主要分布区，箱内高压促使天然气向上运移形成次生气藏，以新场-丰谷古隆起区最发育，使超高压区内气层跨度很大，从埋深大于5000m的上三叠统至浅层＜300m下白垩统剑门关组，构成了上三叠统含煤岩系内的“原生气藏”与侏罗系中“次生气藏”的立体成藏格局和两个成藏特征不同的勘探领域。

3)幕式充注和爆发式烟囱效应是区内次生气藏形成的主要方式。印支运动以来，川西坳陷经历了多次构造运动，特别是在燕山晚期至喜马拉雅期，构造运动更为活跃，虽然多次运动以升降运动为主，但是发育了大量构造裂隙，使深部超高压封存箱多次破裂，须家河组原生气藏多次向上覆地层发生幕式充注，透过封盖层流入上覆层自流井组、沙溪庙组及更新的地层蓬莱镇组和白垩系，形成众多次生气藏，其流动速度很快，具爆发式及烟囱效应特点(图10-25)(王金琪，1997；谢泽华，2000；刘树根等，2005)。在新场气田，蓬莱镇组气层多达10余层，几乎在所有河道砂体中都发现了具工业价值的次生气藏，探明储量超过1000×108m3。这些次生气藏天然气碳同位素资料(表10-11)表明均系煤成气，源自上三叠统含煤岩系。

表10-11 川西拗陷侏罗系次生气藏碳同位素组成表

(据戴金星，2009)

图10-26 川西坳陷新场气田次生气藏形成模式图(烟囱作用)

(据刘树根等，2010)

4)喜马拉雅期的四川运动是川西坳陷气田形成定型最重要的构造运动。喜马拉雅期青藏高原的隆升，带动了松潘-甘孜褶皱带及龙门山造山带的继续隆升，川西坳陷也急骤隆升，在60Ma以来隆升了1.7～3km，其隆升速率为0.028～0.05mm/a(刘树根等，1995)。特别是在近10Ma以来，松潘甘孜褶皱带及龙门山造山带分别隆升了3～4km和5～6km，其隆升速率分别高达0.3～0.4mm/a和0.5～0.6mm/a(刘树根等，2010)，使区内早期形成的原生气藏破裂，天然气从异常高压封存箱中突涌而出，爆发式、快速地向上运移形成次生气藏(图10-26，图10-27)，成为区内次生气藏最主要形成时期。因此，喜马拉雅期的四川运动不仅是川西坳陷内构造圈闭最后形成与定型时期，也是区内天然气主要发生幕式充注和烟囱效应的主要时期，是区内原生气藏的最终定型和次生气藏形成与定型最重要的构造运动。

5)成藏主控因素总结。川西坳陷，紧邻龙门山复杂推覆构造带，晚三叠世以来，经历了印支—燕山—喜马拉雅多期构造运动作用，始终处于受盆缘山系隆升与挤压控制的被动沉降环境，煤成气成藏的主控因素比较复杂。形成大中型煤成气田的地质条件可简要概括为：充足的煤成烃源和较高的生气强度，大面积分布的巨厚储层，适时的古隆起和古斜坡以及类型众多的圈闭，优良的封盖保存条件，早期输导条件良好，后期有裂缝网络为通道。处于富煤成气凹陷及其周缘的隆起或区域斜坡是形成油气聚集带的基础，超高压异常是区内发育次生煤成气藏的最有利地区。

图10-27 川西前陆盆地流体的跨层流动和天然气爆发式成藏模式图(以平落坝气田为例)

(据刘树根等，2010)

1—气库区；2—流体运移方向；3—天然气初次运移方向；4—气显示；5—逆断层；6—现今上三叠统重组气藏；7—侏罗系有利砂体或气藏

现今所发现的煤成气田都位于，以孝新丰古隆起为主体的3个古隆起及其同缘，是川西坳陷煤成气田的主要分布区，其勘探前景以川西中段超压区为优。因为广泛发育类型众多的原生气藏与次生气藏，形成多区带、多类型、多层系，具有立体勘探的有利态势。孝新丰古隆起是一个近东西向大型隆起，形成时间早，继承性强，并且是区内燕山中晚期隆坳转变的枢纽带，具有规模大，幅度高，形变弱，分割少，整体性强，和聚气范围大特点的大型聚气带(马立元等，2009)。虽已发现了新场大型气田，但在东西两段仍有待进一步拓展，仍然是在川西坳陷寻找大型气田的有利地区。

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