四川盆地下组合水文地质条件与天然气保存

2014-02-17王晨霞罗冬梅秦成明李智武

特种油气藏 2014年6期

孙玮，王晨霞，罗冬梅，秦成明，李智武

(1.成都理工大学，四川成都 610059;2.《天然气工业》杂志社，四川成都 610051;3.中油西南油气田分公司，四川成都 610051)

引言

四川盆地下组合指震旦系灯影组和下古生界地层，目前勘探程度很低，而且已有的勘探工作也分布不均衡。如仅在加里东古隆起一带和周缘造山带进行过震旦系灯影组的钻井，盆地内除威远、资阳、高石梯和磨溪构造外钻井数量很少。盆地内寒武系、奥陶系也仅在大池干井、座洞崖、猫儿塘、王家场、阳高寺、东山、油罐顶、广安、合川、汉王场等十几个构造进行过钻探。因此，需要从更多的方面来分析地区的油气成藏的问题，通过天然气的保存条件来推断就是方法之一。地层水资料用来确定与油田的关系由来已久[1-4]，与保存条件的关系也在一些研究中应用过[5-8]。在前人研究的基础上，通过四川盆地下组合水文地质资料，分析和探讨四川盆地下组合水文地质特征，并进一步探讨四川盆地下组合保存条件，对未来下组合勘探有重要的意义。

1 四川盆地下组合水动力特征

四川盆地下组合水动力特征因华蓥山断层以东地区缺少钻至震旦系的钻井资料而研究较少，主要集中于断层以西地区。一般以灯影组作为主要研究对象。华蓥山断裂带以西灯影组水动力场可以分为3个高水位区和2个低水位区。3个高水位区为盆地西南缘、川北广旺地区和川中高石梯、安平店、龙女寺地区;2个低水位地区为威远—资阳一带和雅安以北、大邑以南的川西地区南部(图1)。

盆地西南缘高水位区位于雅安—乐山—寿保场—大塔场构造以西靠近露头的地带，灯影组流体压力折算水位在800 m以上，天堂宫、周公山、大窝顶构造折算水位高于1 100 m。结合该地带水化学特征，认为高水位区内大气降水补给导致冲刷作用强，近现代溶蚀及地下水循环作用活跃(常表现为钻井过程中出现无法建立循环的恶性漏失)。

川北广旺高水位区位于四川盆地北部广元、旺苍地区靠近露头的边缘地带，构造推覆作用强[9]，折算水位600 m以上，曾家河一带超过1 300 m，折算水位高且水力坡度大，亦应属于大气降水补给成因的水动力场。

川中地区也是一个高水位区，其折算水位在900 m以上，安平1井灯影组折算水位高达1 246 m;女基井灯影组折算水位为1 238 m;在与威远、资阳之间的过渡带，折算水位大致为700～900 m，水位梯度相对较大。

川西南低水位区主要指远离露头、龙泉山以东盆地内的威远、资阳一带，灯影组折算水位低于700 m，一般在600 m左右。表明此区地层水渗滤作用极为滞缓。

川西地区南部低水位区主要指龙门山推覆带下盘，雅安以北、大邑以南、龙泉山以西的区域，其折算水位低于900 m，水位梯度较小。该区尚未钻探震旦系灯影组。

华蓥山—青山岭断裂带灯影组埋于地腹，该带上的构造均未钻探灯影组，其上覆二、三叠系水动力场，在此断裂带是一个泄压带，推测贾村溪、青山岭、西山、沥鼻峡一带应是水位不高于700 m的低势带。

图1 四川盆地下组合地层水折算水位等值线

2 四川盆地下组合储层水化学特征

2.1 无机组分

(1)地层水的主要组分特征。四川盆地震旦系地层水中主要化学组分的含量变化极大，水中的阳离子 Na++K+的含量为100～28 000 mg/L，Ca2+含量为55～2 100 mg/L，Mg2+含量为6～470 mg/L;水中阴离子Cl-含量为100～47 000 mg/L，SO42-含量为0～300 mg/L，HCO3-含量为212～1 458 mg/L。威远、资阳地区震旦系地层水中含Ba2+，但在受渗入水影响的地区不含Ba2+。威远、资阳一带震旦系地层水矿化度稳定在70 000～80 000 mg/L。CaCl2、NaHCO3、Na2SO43 种水型皆有，NaHCO3、Na2SO4分布于靠近露头的盆地边缘，CaCl2型水分布于远离露头的盆地内部(表1)。部分震旦系位于造山带的钻井显示也为 NaHCO3型水[10]。由表1还可看出，四川盆地内寒武系、奥陶系地层水属于变质程度高的高矿化水(高浓度卤水)。

(2)水中微量元素特征。威远—资阳地区灯影组地层水中，含微量 K、Sr、Li、Cr、Cu、Mn、Pb、Cd 等金属元素。其中，K离子的浓度可达2 400～2 600 mg/L，相对Na离子的丰度比较稳定，大致为0.11～0.12，相当于海水的3倍;Sr离子含量150 mg/L以上;Li离子含量为90～100 mg/L;Mn离子含量为1～10 mg/L。所有金属元素的含量及相对Na离子的丰度均大大高于正常海水(表2)。Zn、Cr、Mn、Cu离子在各井间差异明显。

受地表渗入水淡化明显的水中往往微量金属元素含量低，基本测不出。

表1 四川盆地下古生界地层水化学性质

表2 威远—资阳地区灯影组地层水微量元素特征统计

2.2 水化学特征的展布面貌

盆地边缘靠近露头的地带，地层水矿化度低，水型为NaHCO3、Na2SO4。地层水的化学特征是:Na+、Cl-含量低，矿化度低，无 Ba2+，rNa+/rCl-比值高，水溶烃含量少(在基本衡定的取样条件下)，且组分单一(仅检测出稳定性最高的甲烷)，为大气降水冲刷淡化的水化学特征。

远离露头区的盆地内，矿化度为70 000～90 000 mg/L;均为CaCl2型;其水化学特征总的可归纳为:Na+、Cl-高，稳定同位素偏重，富含有机组分和微量金属元素，含Ba2+、无SO42-、含盐量高，具有未受到现今大气降水冲刷淡化的封闭还原环境的水化学特征。

3 油气保存与水文地质条件的关系

综合灯影组水动力、水化学场的特征，对华蓥山以西区域内水文地质条件对油气保存的控制作如下讨论。

靠近盆地边缘露头的地带，折算水位较高，水力坡度大，大气降水渗入淡化明显，冲刷作用强;具三低(Na+、Cl-、矿化度低)、一无(无 Ba2+)、一高(rNa+rCl-比值高)的水化学特征。综合水动力、水化学特征将其划分为高水头冲刷淡化区。上述地区的灯影组圈闭处于水文地质垂直分带的自由交替带。

远离露头区的盆地内，威远、资阳地区水动力特征为低水位、低缓的水力坡度;水化学特征表现为三高(Na+、Cl-、矿化度高)、一低(rNa+/rCl-比值低)、一重(氢氧稳定同位素偏重)、二富集(微量金属元素、有机组分富集)。其水文地质分区为常压沉积封存水浓缩区。川中地区水性特征与威远、资阳地区相似，但水动力表现为具一定超压的特征，可划为高压卤水封存区。这些地区处于水交替停滞带。

上述水文地质分区，定性地反映了油气的保存条件。保存条件的优劣虽不是所要考察的圈闭有无油气藏的充分条件，但却是判断其存在与否的必要条件。不同的水文地质分区对油气保存及富集成藏的作用和贡献是截然不同的。

综合灯影组埋深、圈闭条件、水动力、水化学特征(图2、表3)，反映了水文地质对油气保存的控制:盆地西部边缘乐山范店一带，为灯影组出露区，折算水位高，水力坡度大，其孔洞体系内地层水为受地表渗入水活跃交替、被淡化的低盐度、含SO42-的NaHCO3、Na2SO4型水，油气保存条件差，钻探结果只产淡水。随着远离露头，到威远构造之西的寿保场附近，水力坡度变得非常平缓，地表渗入水影响急剧减弱，水文地质环境由水循环活跃的自由交替带及交替阻滞带转化为交替停滞带，在威远、资阳地区地层水中已无SO42-离子，富集Ba2+离子，为CaCl2水型，保存条件转优，威远构造圈闭、资阳构造-岩性圈闭灯影组气藏得以保存下来(图2)。

表3 四川盆地震旦系灯影组油气保存条件分析评价

4 华蓥山以西灯影组油气保存条件评价

(1)高水头冲刷淡化区，主要指盆地周缘造山带，油气的保存条件差(表3)，不宜作为勘探对象，最近在米仓山大两会西缘勘探的天星1井的失败，即属于此例。

(2)常压沉积封存水浓缩区的水动力条件与水文地球化学特征均对油气聚集保存有利。华蓥山以西的区域，主要是指威远、资阳一带。龙门山推覆带下盘、大邑以南、雅安以北、龙泉山以西的川西地区南部，这些地区尚未钻达震旦系，油1、大深1、汉1井均完钻于下寒武统。推测其水文地质条件优越，处于水力坡度平缓的较低水位区，基本不受地表渗入水的影响。因此，该区内的油罐顶及相邻构造圈闭面积较大，加之位于加里东古隆起的高部位，油气运聚条件也好，应是下步勘探的优选区块。

(3)川中高压卤水封存区，油气聚集保存较有利。该区位于加里东古隆起的东段，在地史时期，桐湾期的溶蚀相对威远、资阳地区弱;有机质热演化过程中始终处于深埋封闭的环境;但现今构造褶皱作用较弱，喜山期对灯影组储层流体的泄压较小，同时烃类热裂解的残留物(安平1井和高科1井镜下观察沥青充填发育)对孔喉的堵塞作用较强。因此，该区油气保存条件优越，有利于油气成藏，目前新勘探成功的安岳气田即属于此例。