第2期 马永生:四川盆地普光超大型气田的形成机制 普光气田是四川盆地在50年勘探过程中发现的31多套烃源供烃及优质烃源强注 最大气田,随着普光气田含气边界的进一步确定和气 四川盆地川东北地区海相沉积发育了四套烃源 田的整体探明,预计将成为我国海相碳酸盐岩层系最岩,即下寒武统、下志留统、下二叠统和上二叠统的泥 大的气藏,它也是我国碳酸盐岩层系内储量丰度最高、质岩、泥质灰岩。其中下寒武统发育富含有机质的黑 可采储量最大的气藏。普光大气藏的发现也表明四川色泥岩泥页岩厚度在200m以上;有机碳含量大部分 盆地海相碳酸盐岩具有巨大的勘探潜力 在1.0%以上,部分大于3%;母质类型为I型;演化程 普光气田的主要产层为飞仙关组,目前埋藏深度度较高,R。平均在3.5%,以成气为主。下志留统龙 约为4800~5800m(表1),是我国目前埋藏深度最大马溪组的黑色页岩和泥岩以富含笔石为显著特征,在 的大型气田。飞仙关组发育的鲕粒白云岩次生孔隙十川东地区的野外露头上可以采到保存很好的富含笔石 分发育,孔隙度可高达20%以上,是罕见的深部优质化石的页岩;有机碳含量很高,部分高达约5.0%,厚 孔隙型储层。根据埋藏史分析,飞仙关组在白垩纪度约300m;热演化程度很高,以成气为主,是川东石 末期埋深可达8000m。在埋深如此之大还能保存和炭系的主力气源3。下二叠统栖霞组和茅口组烃源 发育孔隙,其形成机理值得探究 岩主要由生物灰岩组成,有机质含量为0.4%~ 飞仙关组储层孔隙度及渗透性好,并且优质储层0.9%,干酪根为I型和Ⅱ型,演化程度较高,以成气为 厚度大,部分井的I类储层厚度近100m,有效储层的主,但是纯碳酸盐岩的生烃潜力有限。上二叠统龙潭 连续厚度大于300m,在我国海相碳酸盐岩储层中是组在川东地区虽然发育海陆过渡相烃源岩,主要由碳 少见的 酸盐、煤和暗色泥岩组成,不同区带分布有别。对普光 普光气田是一个高含硫化氢的干气田。天然气中5井钻探表明,该区龙潭组发育黑色泥质岩类,厚度约 硫化氢含量约为15.5%~17%,各井硫化氢含量比较为200m,TOC为3%~8%。这套富含有机质质的泥 相近,反映了气藏内部的连通性较好。虽然近年来在岩在地震图上可以清晰辨出,其主要分布在川东北普 川东北飞仙关组发现了一批高含硫化氢的天然气田,光构造及其以南地区,普光以西强反射轴消失,普光西 如罗家寨、渡口河、铁山坡等,但这些气田的硫化氢含侧的川岳83井和川岳84井也未钻遇这套泥质岩类 量均低于普光气田。碳、硫同位素等地质和地球化学因此,普光超大型气田的气源很可能与该区龙潭组发 证据证实,川东北飞仙关组和长兴组硫化氢属TSR成育的优质泥质烃源岩有关。 因121。普光气田中二氧化碳含量一般为8%~ 由于普光天然气干燥系数很大,用微量的乙烷难 10%,甲烷含量约75%~77%,乙烷含量一般小于以准确分析出其碳同位素,而且天然气又受到TSR的 0.2%,几乎检测不到丙烷及丙烷以上的重烃类,天然蚀变和改造,部分烃类参与硫酸盐热化学反应形成了 气的干燥系数很大 硫化氢和二氧化碳5,因此仅凭甲烷的碳同位素又 3成藏富集的主控因素 难以确定其气源。但从该区烃源岩的演化过程来看, 寒武系烃源岩的生烃高峰在二叠纪,下志留统龙马溪 普光超大型气田的特殊性与该区经历过独特的成组烃源岩的生烃高峰在中三叠世,而下二叠统的烃源 烃、成岩和成藏作用有关。油气的高度富集与多套烃岩生烃高峰在早中侏罗世,上二叠统龙潭组烃源岩的 源和优质烃源的多期次充注、疏导体系与生排烃过程生烃高峰则在中、晩侏罗世。因此,从生排烃时间上 的动态匹配、储层发育在有利的沉积相带与后期的溶看,二叠系供烃的可能性最大,特别是龙潭组烃源岩, 蚀改造、构造古隆起与长期接受供烃、TSR的发生与具有最佳的捕获时机。从储层包裹体分析资料来看 优质储层的形成、厚层膏岩盖层的遮挡等是造就该区(表3),油气成藏期次至少为三期。根据埋藏史分析, 油气异常富集的关键因素。 成藏时间也都在印支晚期以后。以此推断,普光超大 表3普光2井流体包裹体特征及油气充注时间 Fable 3 Property of fluid inclusion and oiHgas infusion schedule in Well Puguang-2 宿主矿物 包褰体类型颜色及形态均一温度/℃峰值/℃冰点℃盐度 捕获深度/m充注时间 早期裂缝方解石 液态、固态 不规 粒状方解石 淡蓝色荧光 100~120110-89~-9.412.86~1 印支晚期 山早期 晚期连晶方解石 主要为气液 长方形、圆形 方解石脉溶洞石英两相,次为液态椭圆形、长椭圆4016015033-1.6532~.84 5292 燕山中、晚期 方解石脉 主要为气液长椭圆、圆形 两相,气相长方形、不规则 170~2101907.5~-8.011.10~11.70 喜山期 c1994-2007chinaAcademicjOurmalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:/www.cnki.net第 2 期 马永生 :四川盆地普光超大型气田的形成机制 11 普光气田是四川盆地在 50 年勘探过程中发现的 最大气田 ,随着普光气田含气边界的进一步确定和气 田的整体探明 ,预计将成为我国海相碳酸盐岩层系最 大的气藏 ,它也是我国碳酸盐岩层系内储量丰度最高、 可采储量最大的气藏。普光大气藏的发现也表明四川 盆地海相碳酸盐岩具有巨大的勘探潜力。 普光气田的主要产层为飞仙关组 ,目前埋藏深度 约为 4 800～5 800 m (表 1) ,是我国目前埋藏深度最大 的大型气田。飞仙关组发育的鲕粒白云岩次生孔隙十 分发育 ,孔隙度可高达 20 %以上 ,是罕见的深部优质 孔隙型储层[ 12 ] 。根据埋藏史分析 ,飞仙关组在白垩纪 末期埋深可达 8 000 m。在埋深如此之大还能保存和 发育孔隙 ,其形成机理值得探究。 飞仙关组储层孔隙度及渗透性好 ,并且优质储层 厚度大 ,部分井的 Ⅰ类储层厚度近 100 m ,有效储层的 连续厚度大于 300 m ,在我国海相碳酸盐岩储层中是 少见的。 普光气田是一个高含硫化氢的干气田。天然气中 硫化氢含量约为 1515 %～17 % ,各井硫化氢含量比较 相近 ,反映了气藏内部的连通性较好。虽然近年来在 川东北飞仙关组发现了一批高含硫化氢的天然气田 , 如罗家寨、渡口河、铁山坡等 ,但这些气田的硫化氢含 量均低于普光气田。碳、硫同位素等地质和地球化学 证据证实 ,川东北飞仙关组和长兴组硫化氢属 TSR 成 因[ 12Ο15 ] 。普光气田中二氧化碳含量一般为 8 % ～ 10 % ,甲烷含量约 75 %～77 % ,乙烷含量一般小于 012 % ,几乎检测不到丙烷及丙烷以上的重烃类 ,天然 气的干燥系数很大。 3 成藏富集的主控因素 普光超大型气田的特殊性与该区经历过独特的成 烃、成岩和成藏作用有关。油气的高度富集与多套烃 源和优质烃源的多期次充注、疏导体系与生排烃过程 的动态匹配、储层发育在有利的沉积相带与后期的溶 蚀改造、构造古隆起与长期接受供烃、TSR 的发生与 优质储层的形成、厚层膏岩盖层的遮挡等是造就该区 油气异常富集的关键因素。 311 多套烃源供烃及优质烃源强注 四川盆地川东北地区海相沉积发育了四套烃源 岩 ,即下寒武统、下志留统、下二叠统和上二叠统的泥 质岩、泥质灰岩。其中下寒武统发育富含有机质的黑 色泥岩、泥页岩厚度在 200 m 以上 ;有机碳含量大部分 在 110 %以上 ,部分大于 3 % ;母质类型为 Ⅰ型 ;演化程 度较高 , Ro 平均在 315 % ,以成气为主。下志留统龙 马溪组的黑色页岩和泥岩以富含笔石为显著特征 ,在 川东地区的野外露头上可以采到保存很好的富含笔石 化石的页岩 ;有机碳含量很高 ,部分高达约 510 % ,厚 度约 300 m ;热演化程度很高 ,以成气为主 ,是川东石 炭系的主力气源[ 16Ο18 ] 。下二叠统栖霞组和茅口组烃源 岩主要由生物灰岩组成 , 有 机质含 量为 014 % ～ 019 % ,干酪根为 I 型和 II 型 ,演化程度较高 ,以成气为 主 ,但是纯碳酸盐岩的生烃潜力有限。上二叠统龙潭 组在川东地区虽然发育海陆过渡相烃源岩 ,主要由碳 酸盐、煤和暗色泥岩组成 ,不同区带分布有别。对普光 5 井钻探表明 ,该区龙潭组发育黑色泥质岩类 ,厚度约 为 200 m , TOC 为 3 %～8 %。这套富含有机质质的泥 岩在地震图上可以清晰辨出 ,其主要分布在川东北普 光构造及其以南地区 ,普光以西强反射轴消失 ,普光西 侧的川岳 83 井和川岳 84 井也未钻遇这套泥质岩类。 因此 ,普光超大型气田的气源很可能与该区龙潭组发 育的优质泥质烃源岩有关。 由于普光天然气干燥系数很大 ,用微量的乙烷难 以准确分析出其碳同位素 ,而且天然气又受到 TSR 的 蚀变和改造 ,部分烃类参与硫酸盐热化学反应形成了 硫化氢和二氧化碳[ 15 ,19 ] ,因此仅凭甲烷的碳同位素又 难以确定其气源。但从该区烃源岩的演化过程来看 , 寒武系烃源岩的生烃高峰在二叠纪 ,下志留统龙马溪 组烃源岩的生烃高峰在中三叠世 ,而下二叠统的烃源 岩生烃高峰在早中侏罗世 ,上二叠统龙潭组烃源岩的 生烃高峰则在中、晚侏罗世。因此 ,从生排烃时间上 看 ,二叠系供烃的可能性最大 ,特别是龙潭组烃源岩 , 具有最佳的捕获时机。从储层包裹体分析资料来看 (表 3) ,油气成藏期次至少为三期。根据埋藏史分析 , 成藏时间也都在印支晚期以后 。以此推断 ,普光超大 表 3 普光 2 井流体包裹体特征及油气充注时间 Table 3 Property of fluid inclusion and oilΟgas infusion schedule in Well PuguangΟ2 宿主矿物 包裹体类型 颜色及形态 均一温度/ ℃ 峰值/ ℃ 冰点/ ℃ 盐度/ % 捕获深度/ m 充注时间 早期裂缝方解石、 粒状方解石 液态、固态 不规则 淡蓝色荧光 100～120 110 - 819～ - 914 12186～13130 3 625 印支晚期 — 燕山早期 晚期连晶方解石、 方解石脉、溶洞石英 主要为气液 两相 ,次为液态 长方形、圆形、 椭圆形、长椭圆 140～160 150 - 313～ - 716 5132～9184 5 292 燕山中、晚期 方解石脉 溶洞石英 主要为气液 两相 ,气相 长椭圆、圆形、 长方形、不规则 170～210 190 - 715～ - 810 11110～11170 6 958 喜山期