高石梯-磨溪大气区跨构造期成藏条件分析

【作者】 姜华； 胡素云； 汪泽成； 王铜山； 谷志东； 江青春； 鲁卫华；

【机构】 中国石油勘探开发研究院石油地质研究所；

【摘要】 我国碳酸盐岩储层主要发育在中西部大型叠合含油气盆地的中下构造层中,具有年代老、埋藏深、烃源岩热演化程度高且经过多期构造沉积演化,这些都与国外单旋回一期盆地或多旋回连续继承型盆地的石油地质条件存在重大差异。多期重大构造活动对古老海相碳酸盐岩成藏过程中油气生成、运移、聚集和分布,使得油气富集、分布规律变得异常复杂。油气跨构造期成藏机理的研究是以重大构造变革为主线,探索跨重大构造期油气成藏要素及成藏历史,进而揭示我国古老海相碳酸盐岩油气成藏特征及油气分布规律。多期构造活动控制着油气成藏的各个要素:①控制沉积环境、成岩作用,从而影响优质储层的发育与分布;②控制烃源岩的分布及生排烃关键期,进而影响主成藏期;③控制圈闭及保存条件,进而控制油气成藏规模;④控制油气运移聚集和调整改造,从而控制油气藏的寿命。中国海相碳酸盐岩普遍经历了早古生代加里东期、晚古生代海西期、中生代印支-燕山期、晚新生代喜山期4次重大构造变动,在构造演化过程中,受埋藏历史和地热史控制,地下温度、压力条件不断发生变化,有机质成烃、相态及地下流体性质随之发生动态变化,从而使储层、圈闭条件等发生动态变化,同时埋藏地形及断裂活动也发生改变,造成油气聚集优势输导通道及有效聚集区的变化。因此,成藏静态要素、动态过程的优质配置是跨重大构造期油气成藏的关键。以乐山-龙女寺古隆起新元古界震旦系灯影组为对象,研究古隆起演化与其油气成藏过程的关系。乐山-龙女寺古隆起经历了多期构造运动,控制着储层和烃源岩的发育与分布:①在晚震旦世-早寒武世发生了3幕桐湾运动,主要表现为升降运动,形成了3个区域性不整合,控制着灯影组灯二段和灯四段区域性风化壳古岩溶的发育。同时,受桐湾运动隆升剥蚀及早寒武世拉张活动共同影响,在四川盆地威远-高磨地区之间发育近东西向的裂陷槽。裂陷槽内发育有巨厚的筇竹寺组优质烃源岩,两侧控制着灯影组藻丘滩体规模发育,形成优质的源储配置关系。②在加里东运动晚期形成了加里东期古隆起,加里东运动晚期是一次涉及范围广、影响大的地壳运动。在二叠纪沉积前,加里东运动使四川盆地大幅抬升,川中地区志留系-奥陶系地层大量剥蚀,形成了以资阳-遂宁为轴线NEE向展布的古隆起雏形,古隆起轴部为宽缓平台,在资阳及以西地区为古隆起的最高点。在南充以南大部分地区形成了剥蚀"天窗"区。在这一时期,基本奠定了乐山-龙女寺古隆起的范围,形成了长期油气聚集指向区;③其后海西、印支、燕山运动期古隆起总体继承发育。在海西期,地壳张裂活动派生升降运动,造成泥盆纪、石炭纪地层的区域缺失。在该构造期内,乐山-龙女寺古隆起持续隆升,埋深在1600-4000m之间,同时古隆起轴线向东南发生偏移,威远地区逐渐抬升起来,与资阳地区连成统一隆起,资阳地区仍为隆起中心;遂宁地区相对构造活动稳定,幅度略有增强。这次隆升时间长、作用范围广,古隆起幅度继续加强。印支运动期,地壳由张裂转变为压扭活动,结束了海相的地台沉积,发育陆相沉积。燕山运动期主要是指侏罗纪至白垩纪的构造运动。这个阶段是四川盆地一次重要的整体沉降期,虽然期间发生几次抬升剥蚀,但是仍保持着巨厚沉积。在研究区内,灯影组顶界面最大埋深达到了5500m。隆起高部位由资阳地区转移至威远地区,高石1井所在的斜坡区继续保持相对稳定,轴线继续向南偏移,且斜坡部位开始分异为两个部分,即北部安平1井至女基井和南部高石1至合川两个局部隆起。④喜马拉雅运动为构造最终定型期。在该阶段,古隆起的统一性被破坏,整个古隆起形成了由断裂分割的三个部分,并且每部分都块断为若干个小型构造。其中,威远-资阳地区为古隆起最高部位,埋深最浅处小于2500m,安平1井至女基井和高石1井至合川两个地区被NE向断裂分割,并形成近平行展布的两个局部构造。通过流体包裹体和埋藏史研究,认为乐山-龙女寺古隆起经历了三个关键生排烃期:志留纪沉积期、早三叠纪沉积期和侏罗纪-白垩纪沉积期。结合构造演化分析和生排烃史研究,对乐山-龙女寺古隆起天然气藏的形成过程进行了数值模拟。晚海西-印支期(对应二次生油期),形成了资阳-威远和遂宁周边两个大型的古油藏,同时在川东南生烃区至古隆起区的疏导通道上形成了若干小型古油藏。在遂宁以西地区,由于震旦系处于岩溶高地发育区,岩溶储层不发育,未能形成规模发育的油气聚集;在燕山期,随着古隆起轴线向东南部的迁移,原生古油藏也发生迁移和原油的散失,资阳地区的大型古油藏萎缩成为资1井以西的小型古油藏,这两个古油藏与汪泽成等绘制的沥青丰度分布较大部位可以相互印证。遂宁周边地区的古油藏向东南迁移,在高石1井和女基井以北地区形成两个规模较大的次级调整古油藏;其后,在晚白垩后,古油藏发生裂解形成裂解气,体积不断膨胀并发生调整,重新聚集成藏。其中,资阳地区的古油藏裂解后,主体裂解气调整至威远地区聚集成藏,只有少量裂解气残留在资阳地区;在高石1井所在的斜坡区,裂解气藏主要沿着遂宁-女基井和高石1井-合川两个方向呈条带状展布,这两个带状天然气分布区是由众多相对连续的气藏集群发育构成的,在斜坡东南下倾方向零星分布众多相对孤立的小型气藏。通过高石梯-磨溪大气区跨构造期成藏研究表明海相油气藏的形成与分布明显受控于烃源岩的分布及生烃演化、优质储层发育及保存、圈闭规模等要素,而这些要素与重大构造活动密切相关。重大构造活动期既是油气大量生成期,也是储集层发育、运移通道活动和油气成藏的关键时期,同时也伴随着地层抬升剥蚀,原生油藏的次生改造和油藏的调整再聚集过程。系统研究跨重大构造期的油气成藏要素及其演化,对于评估圈闭中烃类流体在地质历史中的保存时间,研究古油气藏规模与演化历史,进一步预测中国海相盆地含油气性质及其资源潜力、提高勘探成功率等具有重要的现实意义。更多还原