第2期 张水昌等:四川盆地普光大型气田H2S及优质储层形成机理探讨 们学习和借鉴。作为从事海相碳酸盐岩研究的石油5%以上,飞仙关组储层可以优先捕集。因此龙潭组 地质工作者,在分享普光超大型气田给石油人带来泥岩很可能构成了普光气田的主力源岩(气源精细 的惊喜外,也在思考着普光飞仙关组特殊的成储和对比研究后将另撰文论述)。普光构造发育多条油源 成藏条件。 断层,向下可断至寒武系烃源岩,向上消失于中三叠 2普光气田的形成条件 统,因此运聚条件有利,这些都为普光超大型气田的 形成提供了必要的保障。另外,普光构造幅度大,圈 马永生教授在“四川盆地普光大型气田的发现闭面积大,成藏期较晚(喜马拉雅期),这也是普光超 与勘探启示”一文中已就普光气藏的基本特征进行大型气田形成的有利条件。 了描述,它是一个受鼻状构造和沉积相变线共同控 制的构造-岩性复合圈闭,已提交探明储量1143.6 3普光气田高含硫化氢天然气的形成 ×10m3,预计最终探明储量要远高于此数据,目前 普光气田天然气中甲烷含量占72%~80%左 已落实三级储量超过350×10m3(马永生等,右,乙烷含量小于0.3%,丙烷含量很微,几乎检测不 2005a),可采储量87832×10m3,资源丰度38.53×出,属于很干的天然气,在世界上都是少见的干气。 l0m3/am2(马永生等,2005a),是四川盆地目前发现天然气中非烃类含量较高,主要是酸性气体,硫化氢 的储量丰度最高的大型气田。2003年在普光构造上和二氧化碳含量占17%~20%左右。其中硫化氢含 对已完钻的探井普光1井下三叠统飞仙关组5610.3量较高,在天然气中的体积含量在12.68%~ 566624m井段测试获得日产42.37×10m3的高16.89%之间,质量含量为181.83~242.20ghn3,属 产工业气流而后2004年又对相继完钻的普光2井进于典型的高含硫化氢天然气。虽然油气藏中硫化氢 行测试,其中飞仙关组飞一段5027.5~5102.m井可以通过不同的渠道形成,如微生物硫酸盐还原 段获得日产60.02×10m3、上二叠统长兴组5237.0(BSR)、含硫化合物的热裂解、硫酸盐热化学还原 5281.6m井段获得日产58.88×10m3的高产工业(TSR)和火山喷发等多种形式生成Or,1974 气流。超大型的储量规模和高产油流的显示,表明普 Krouse et al,1988, Worden et al,1995),但是由 光构造具有最佳的油气成藏条件。钻井证实,该区发于硫化氢对微生物的毒性和岩石中含硫化合物的数 育巨厚的优质储层,其中普光2井测井解释飞仙关组量决定了生物成因(BSR)和含硫化合物热裂解形成 和长兴组储层厚度为395.和m,其中飞仙关组储层厚的硫化氢浓度一般不会超过3%,因此高含硫化氢天 为331.125m,长兴组储层厚为64.375m(马永生等,然气中硫化氢的成因目前普遍认为是硫酸盐热化学 2005a)。岩心分析结果表明,孔隙度平均值在8.11%还原作用(TSR)形成的(朱光有等,2004, Zhang et 以上,最高可达28.86%。飞仙关组I类和Ⅱ类储层al,2005, Zhu et al,2005)。而TSR的发生,需要具 厚度分别占总储层厚度的23%和41%(马永生等,备一定的条件。TSR(硫酸盐热化学还原作用)是在 2005a),这也是四川盆地发现的最厚的优质储层,而热动力驱动下,烃类与硫酸盐发生化学反应,将硫酸 且这套优质储层平面上分布相对稳定,这也是该区盐矿物还原生成H2S、CO2等酸性气体的过程,因此 能够形成超大型气田的重要保证 石膏、烃类和高温条件是TSR发生所必须具备的物 从源岩条件来看,该区发育了下寒武统、下志留质基础和热动力条件(朱光有等,2004,2005a 统、下二叠统、上二叠统、上三叠统等多套烃源岩,具2005b,2005c)。川东北飞仙关组具备这三项基本条 备形成大型油气田的条件。由于普光2井岩心中沥青件在飞仙关组储层中夹杂有少量的膏质岩类,而且 分布十分广泛,很可能来自于原油裂解气,而且根据飞仙关组四段也发育厚层的膏盐,因此膏盐条件具 邻区天然气的碳同位素分析结果,普光气田的天然备;该区已形成了多个大中型气田,气源充沛也不容 气应来自于腐泥型干酪根,即来自于油型气。志留系置疑,另一条件就是温度,从埋藏史分析得知,该区 龙马溪组富含笔石页岩在川东发育,是石炭系的主在喜马拉雅运动时期曾遭受抬升剥蚀,白垩系和侏 要气源而川东北石炭系不发育,因此志留系烃源岩罗系部分地层遭受剥蚀,厚度在2000~3000m左 生成的烃类很可能聚集到飞仙关组,形成大的古油右,随后并未再次接受沉积,目前出露地表的是侏罗 藏,随后发生裂解成气。另外,该区也发有二叠系的系沙溪庙组碎屑岩地层,因此目前埋深5000n的储 腐泥型烃源岩,特别是近期在该区钻探发现的上二层,在白垩纪晚期应在7000800m左右,对应的 叠统龙潭组黑色泥岩,厚度在20m左右,TOC高达储层温度在180-200℃左右,包裹体的均一温度也 91994-2007ChinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net们学习和借鉴。作为从事海相碳酸盐岩研究的石油 地质工作者, 在分享普光超大型气田给石油人带来 的惊喜外, 也在思考着普光飞仙关组特殊的成储和 成藏条件。 2 普光气田的形成条件 马永生教授在“四川盆地普光大型气田的发现 与勘探启示”一文中已就普光气藏的基本特征进行 了描述, 它是一个受鼻状构造和沉积相变线共同控 制的构造2岩性复合圈闭, 已提交探明储量1143163 ×108m 3 , 预计最终探明储量要远高于此数据, 目前 已 落实三级储量超过3500×108m 3 (马永生等, 2005a) , 可采储量878132×108m 3 , 资源丰度38153× 108m 3ökm 2 (马永生等, 2005a) , 是四川盆地目前发现 的储量丰度最高的大型气田。2003年在普光构造上 对已完钻的探井普光1井下三叠统飞仙关组561013 ～ 5666124m 井段测试, 获得日产42137×104m 3的高 产工业气流; 而后2004年又对相继完钻的普光2井进 行测试, 其中飞仙关组飞一段502715～ 510210m 井 段获得日产60102×104m 3、上二叠统长兴组523710 ～ 528116m 井段获得日产58188×104m 3的高产工业 气流。超大型的储量规模和高产油流的显示, 表明普 光构造具有最佳的油气成藏条件。钻井证实, 该区发 育巨厚的优质储层, 其中普光2井测井解释飞仙关组 和长兴组储层厚度为39515m , 其中飞仙关组储层厚 为3311125m , 长兴组储层厚为641375m (马永生等, 2005a)。岩心分析结果表明, 孔隙度平均值在8111% 以上, 最高可达28186%。飞仙关组 I 类和 II 类储层 厚度分别占总储层厚度的23% 和41% (马永生等, 2005a) , 这也是四川盆地发现的最厚的优质储层, 而 且这套优质储层平面上分布相对稳定, 这也是该区 能够形成超大型气田的重要保证。 从源岩条件来看, 该区发育了下寒武统、下志留 统、下二叠统、上二叠统、上三叠统等多套烃源岩, 具 备形成大型油气田的条件。由于普光2井岩心中沥青 分布十分广泛, 很可能来自于原油裂解气, 而且根据 邻区天然气的碳同位素分析结果, 普光气田的天然 气应来自于腐泥型干酪根, 即来自于油型气。志留系 龙马溪组富含笔石页岩在川东发育, 是石炭系的主 要气源, 而川东北石炭系不发育, 因此志留系烃源岩 生成的烃类很可能聚集到飞仙关组, 形成大的古油 藏, 随后发生裂解成气。另外, 该区也发有二叠系的 腐泥型烃源岩, 特别是近期在该区钻探发现的上二 叠统龙潭组黑色泥岩, 厚度在200m 左右, TOC 高达 5% 以上, 飞仙关组储层可以优先捕集。因此龙潭组 泥岩很可能构成了普光气田的主力源岩(气源精细 对比研究后将另撰文论述)。普光构造发育多条油源 断层, 向下可断至寒武系烃源岩, 向上消失于中三叠 统, 因此运聚条件有利, 这些都为普光超大型气田的 形成提供了必要的保障。另外, 普光构造幅度大, 圈 闭面积大, 成藏期较晚(喜马拉雅期) , 这也是普光超 大型气田形成的有利条件。 3 普光气田高含硫化氢天然气的形成 普光气田天然气中甲烷含量占72%～ 80% 左 右, 乙烷含量小于013% , 丙烷含量很微, 几乎检测不 出, 属于很干的天然气, 在世界上都是少见的干气。 天然气中非烃类含量较高, 主要是酸性气体, 硫化氢 和二氧化碳含量占17%～ 20% 左右。其中硫化氢含 量 较 高, 在 天 然 气 中 的 体 积 含 量 在 12168%～ 16189% 之间, 质量含量为181183～ 242120göm 3 , 属 于典型的高含硫化氢天然气。虽然油气藏中硫化氢 可以通过不同的渠道形成, 如微生物硫酸盐还原 (BSR )、含硫化合物的热裂解、硫酸盐热化学还原 ( T SR ) 和火山喷发等多种形式生成 (O rr, 1974; K rouse et al. , 1988; W orden et al. , 1995) , 但是由 于硫化氢对微生物的毒性和岩石中含硫化合物的数 量决定了生物成因(BSR) 和含硫化合物热裂解形成 的硫化氢浓度一般不会超过3% , 因此高含硫化氢天 然气中硫化氢的成因目前普遍认为是硫酸盐热化学 还原作用 (T SR ) 形成的 (朱光有等, 2004; Zhang et al. , 2005; Zhu et al. , 2005)。而 T SR 的发生, 需要具 备一定的条件。T SR (硫酸盐热化学还原作用) 是在 热动力驱动下, 烃类与硫酸盐发生化学反应, 将硫酸 盐矿物还原生成 H 2S、CO 2等酸性气体的过程, 因此 石膏、烃类和高温条件是 T SR 发生所必须具备的物 质 基础和热动力条件 (朱光有等, 2004, 2005a, 2005b, 2005c)。川东北飞仙关组具备这三项基本条 件: 在飞仙关组储层中夹杂有少量的膏质岩类, 而且 飞仙关组四段也发育厚层的膏盐, 因此膏盐条件具 备; 该区已形成了多个大中型气田, 气源充沛也不容 置疑; 另一条件就是温度, 从埋藏史分析得知, 该区 在喜马拉雅运动时期曾遭受抬升剥蚀, 白垩系和侏 罗系部分地层遭受剥蚀, 厚度在2000～ 3000m 左 右, 随后并未再次接受沉积, 目前出露地表的是侏罗 系沙溪庙组碎屑岩地层, 因此目前埋深5000m 的储 层, 在白垩纪晚期应在7000～ 8000m 左右, 对应的 储层温度在180～ 200℃左右, 包裹体的均一温度也 第 2 期 张水昌等: 四川盆地普光大型气田H 2S 及优质储层形成机理探讨 132