普光气田主控因素初探

普光气田主控因素初探摘要普光气田是在四川盆地勘探过程中发现的最大气田,也是我国海相碳酸盐岩层系最大的气藏。除储量规模最大外,普光气田也是四川盆地目前已发现的气藏中埋藏深度最大、资源丰度最高、储层性质最好、优质储层最厚、天然气中硫化氢含量最高、天然气干燥系数最大的整装气藏。普光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,油气的高度富集源自：多套烃源岩和优质烃源岩的多期次充注；储层发育在蒸发岩台地边缘高能鲕粒滩相沉积相带中,并受到后期白云化作用和深埋条件下酸类的强烈溶蚀改造,致使次生孔隙发育；构造古隆起与长期接受供烃,硫酸盐热化学反应(TSR)的发生与储层次生孔隙的大量生成和储集性能的优化,飞仙关组上覆嘉陵江组和雷口坡组厚层膏岩的有效遮挡。关键词：普光气田飞仙关组海相碳酸盐气藏主控因素一、地质特征普光气田位于四川盆地东北部宣汉—达县地区黄金口构造双石庙-普光构造带,为一构造—岩性复合型大型气藏。气藏圈闭面积为45.6km2,主要含气层段为下三叠统飞仙关组及上二叠统长兴组,均为白云岩储层。气藏埋藏深度大,飞仙关组气藏中部埋深大于4980m。对该气田构造前期勘探、研究成果表明,在宣汉—达县地区长兴—飞仙关组具备形成礁、滩相孔隙型白云岩储层的基本条件,提出了“以长兴—飞仙关组礁、滩孔隙型白云岩储层为主的构造—岩性复合圈闭为勘探对象”的勘探思路。二、气藏特征四川盆地是一个大型古老的含油气叠合盆地,以为主、含油为辅。其中震旦纪至中三叠世为海相碳酸盐岩沉积,富含天然气;晚三叠世至始新世为陆相碎屑岩沉积组合,以含气为主,油田主要分布在川中地区。在数十年的勘探过程中,已发现气田和气藏300余个,产气层数20多个,累计探明天然气地质储量超过1012m3。但是发现的大型气田(探明储量大于30×108m3)只有12个,其中海相碳酸盐岩大气田9个(威远、卧龙河、五百梯、沙坪场、磨溪、普光、罗家寨、渡口河、铁山坡),陆相碎屑岩大型气田3个(新场、八角场和洛带气田)。在各项储量基础数据对比指标中,普光气田都远高于其他气田。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4800~5800m,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。根据埋藏史分析,飞仙关组在白垩纪末期埋深可达8000m。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100m,有效储层的连续厚度大于300m,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15.5%~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。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0.2%,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。三、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。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200m以上;有机碳含量大部分在1·0%以上,部分大于3%;母质类型为Ⅰ型;演化程度较高,Ro平均在3.5%,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5.0%,厚度约300m;热演化程度很高,以成气为主,是川东石炭系的主力气源。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0.4%~0.9%,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200m,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。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,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,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,普光超大型气田的气源可能主要来自于龙潭组泥质岩类,下二叠统等烃源岩可能也存在充注,不过贡献量可能较小。另外,飞仙关组储层发育沥青,可能存在古油藏。由于飞仙关组及长兴组高含硫气田的下部石炭系气藏不发育,因此下伏志留系优质烃源岩可能对飞仙关组气藏有一定贡献。多套源岩(主要是上二叠统龙潭组烃源岩和志留系龙马溪组烃源岩)多期充注、优质源岩强烈充注可能是普光气田油气来源的主要特征。川东北地区飞仙关主要发育有盆地、缓坡、开阔台地、局限台地及台地边缘礁滩等沉积单元。普光构造位于碳酸盐台地边缘,主要发育台地边缘暴露浅滩相沉积。海平面的多旋回升降造就该区沉积巨厚(厚度大于300m)的台地边缘高能鲕粒滩相沉积物,发育鲕粒白云岩、残余鲕粒白云岩、糖粒状残余鲕粒白云岩。勘探证实,这类高能环境下发育的粗结构颗粒岩最易形成优质储层。其中普光2井累计取心进尺331.22m,岩心长274.12m,而储层总厚为254.52m,糖粒状残余鲕粒白云岩、含砾屑鲕粒白云岩和鲕粒白云岩、残余鲕粒白云岩是最重要的储集岩类。其中埋深在4860~5200m的飞仙关组700多个物性分析资料表明,台地边缘暴露浅滩相沉积普遍对应了高孔隙度、高渗透储集层、大孔粗喉型和大孔粗中喉型,孔隙结构较好。因此有利的沉积相为普光构造优质储集层的形成提供了条件。在有利的滩相鲕粒白云岩沉积发育的基础上,成岩过程中的多期溶蚀是普光构造飞仙关组储层储集性能进一步优化的关键因素。由深埋溶蚀作用产生的各种溶蚀孔、洞、缝,大大提高和改善了白云岩储层的孔隙度和渗透性,是最重要的成岩事件。成岩与孔隙演化史分析表明,飞仙关组白云岩储层主要发生了三期溶蚀作用：(1)准同生—早期成岩溶蚀作用。即大气淡水溶蚀作用,以形成鲕模孔为主及少量鲕粒内溶孔溶洞,鲕模孔发育示顶底构造。(2)埋藏成岩环境下有机酸(烃类充注储层后)及TSR反应后形成硫化氢的溶蚀作用。这是储层经历的最重要成岩过程,形成了丰富的晶间溶孔及各种形态的溶孔,溶孔被沥青充填、半充填。(3)储层进一步深埋,原油全部裂解成气后,硫化氢等酸性流体在高温条件下对白云岩的深埋溶蚀作用。硫化氢对白云岩储层的强烈溶蚀改造作用促进了大型次生孔、洞的形成,大大优化了储层,这也是普光高含硫化氢天然气藏深部优质储层空前发育的最重要原因。这与TSR形成的硫化氢对白云岩的强烈溶蚀作用这一特殊成岩过程有密切关系。普光构造有两套重要的区域盖层:①发育于上三叠统须家河组及其以上的陆相碎屑岩类泥质岩为主所构成的盖层,它们一方面是本区陆相碎屑岩储盖组合的直接盖层,另一方面也是该区海相碳酸盐岩储盖组合的间接盖层;②以中三叠统雷口坡组及其以下嘉陵江组和飞仙关组顶部飞四段的泻湖相、潮坪相发育的膏盐岩类盖层。膏盐岩因其岩性致密、可塑性强,对油气具有极强的封盖能力。普光构造下三叠统嘉陵江组二段、四段—中三叠统雷口坡组雷二段膏盐岩十分发育。从现有钻井资料分析,这些膏盐发育段厚度分布相对稳定,具有厚度大、层位稳定、连续性好等特点,构成本区重要的区域盖层。四、结论普光气田是我国海相碳酸盐岩层系发现的最大气藏,除储量规模最大外,也是目前已发现的气藏中埋藏深度最大、资源丰度最高、储层性质最好、优质储层最厚、天然气中硫化氢含量最高、天然气干燥系数最大的整装海相气藏。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、构造古隆起与供烃的时空匹配、TSR的发生与原油的裂解和优质储层的形成(硫化氢对白云岩储层的溶蚀改造作用)、厚层膏岩盖层的遮挡,是造就该区油气异常富集的关键因素。