川东卧龙河气田石炭系地层构造特征研究
Study on Carboniferous Stratigraphy and Structural Characteristics of Wolonghe Gas Field, Eastern Sichuan Basin

作者: 周 平 , 王亦然 , 曹子颜 , 崔恒远 :成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川 成都;

关键词: 卧龙河气田石炭系地层三维地震构造特征Wolonghe Gas Field Carboniferous Stratigraphy 3D Seismic Structural Characteristics

摘要:
川东卧龙河气田作为我国产气量最多的气田之一,石炭系为其重要的产层。以钻井、岩心等资料为基础,结合石炭系地层剖面对比,研究得石炭系黄龙组一段厚度最薄,黄龙组二段和三段厚度较厚且分布稳定,石炭系地层厚度由北向南渐薄,厚度相差达一倍以上,并逐渐在双龙构造内尖灭。以高精度的三维地震资料和69口井的实钻资料为基础绘制的卧龙河构造石炭系顶界构造图表明,石炭系顶界构造为一西陡东缓的狭长状低陡背斜。断层分为两组系:北东向组系是主要断层组系,断层走向近似平行于构造轴线,其中的卧①、②号断层规模最大,贯穿构造南北,控制着石炭系构造格局;北东东向组系为次要断层组系,断层走向斜交于构造轴线。

Abstract: The Wolonghe Gas Field is one of the most gas-producing gas fields in eastern Sichuan Basin, China. Carboniferous is an important production layer. Based on the data of drilling, core and etc., combined with the stratigraphic comparison of Carboniferous strata, the study shows that the main lithology of Carboniferous is carbonate rock, the first member of Huanglong Formation is the thinnest, and the second and third member of Huanglong Formation are thick and stable. The thickness of the Carboniferous stratigraphy gradually decreases from north to south, with a difference in thickness of more than doubled, and gradually pinch out within the Shuanglong Structure. The top structural map of Carboniferous of the Wolonghe Structure based on the 3D seismic data and the actual drill data from 69 wells shows that the top structure of Carboniferous is a narrow, long and low-steep anticline with steep west wing and slow east wing. The faults are divided into two groups: The NE-trending facies is the main faulting group, and the strike of the faults is approximately parallel to the tectonic axis. The faults ① and ② are the largest in size and run through the north and south of the structure, controlling the whole tectonic configuration; the NEE-trending facies is a minor faulting group; the strike of the faults is oblique to the tectonic axis.

1. 引言

四川盆地可划分为川东、川西、川中和川南这4个油气聚集区,其中,川东的大中型气田分布最多 [1] 。上世纪70年代川东地区获勘探突破以来,五百梯、沙罐坪、卧龙河等多个大型气田被发现,石炭系探明储量约3 × 1011 m3 [2] [3] 。川东卧龙河气田由于产层多、储层类型及气藏类型多,此类气田一般经过数十年至上百年的勘探开发之后,仍具可观的资源潜力 [4] 。卧龙河气田石炭系气藏1980年7月于卧65井首次钻探成功,气井数共34口,探明地质储量约148.44 × 108 m3 [5] 。

前人对卧龙河气田的基础地质特征 [4] [6] 、石炭系的构造陡带 [5] 、天然气成因及成藏、气藏生产开发技术 [7] [8] [9] 等方面已有了初步的认识,唐泽尧和杨天泉 [4] [6] 认为卧龙河气田为多地质作用及强烈褶皱构造作用下形成的早熟晚聚型背斜气田,但未有对背斜气田中断裂的研究。前人文献中纯粹的研究卧龙河气田地层构造的文献较少,特别是缺少对卧龙河气田主力产层地层构造的研究分析。原二维地震显示卧龙河气田下二叠统底横剖面的构造形态为西翼的一条主断层切割而成的“半边”背斜构造,为断层牵引的形态不明显 [5] 。本文基于高精度的三维地震资料和69口井的实钻与岩心等资料,选择了49条3D时深剖面,明确了卧龙河气田石炭系地层特征,着重分析了石炭系顶界的构造形态特征,得到了卧龙河石炭系顶界构造形态为主要受两条贯穿构造南北的、断层走向近似平行于构造轴线的逆断层切割而成的西翼陡东翼缓的低陡背斜的认识,为卧龙河气田油气勘探与区域研究提供依据。

2. 区域地质概况

四川盆地沉积厚度约8000~12,000 m,为我国第一大气区 [10] 。四川盆地为大型的含油气叠合盆地,以含气为主 [11] ,位于盆地川东高陡构造区的卧龙河气田是我国至今产气最多的气田之一 [12] 。川东卧龙河气田位于重庆市垫江和长寿县境内,距重庆市区东北方向约150 km,是川东古斜中隆高陡褶皱带中南部的一个两翼不对称的低背斜气田,为明月峡及苟家场高陡构造带所夹,卧龙河构造东北段倾没于梁平向斜,且和黄泥堂高陡背斜呈斜鞍接触 [13] (图1)。卧龙河出露地表形态西陡东缓,陡部轴线近南北向,并向北西方向略微突出呈“弓”形 [14] 。石炭系是卧龙河气田的主要产层之一,厚度约24~54 m,为半封闭海湾的海进沉积序列 [15] 。

3. 地层特征

卧龙河气田地表主要出露侏罗系沙溪庙的紫红色地层,上覆白垩系和第三系因地表风化遭受剥蚀 [6] 。根据69口井的实钻资料,卧龙河气田钻井最深至中志留统韩家店组,自上而下钻穿侏罗系、三叠系、二叠系及石炭系(表1)。晚志留世因加里东运动的影响,上扬子古陆普遍抬升遭受剥蚀,缺失部分中志留统—下石炭统 [16] ,导致卧龙河气田中石炭统假整合于志留系之上,晚石炭世本区因黔桂运动再次遭受剥蚀,中石炭统白云岩呈现风化淋滤的特征,次生孔隙比较发育 [11] 。至早二叠世,本区开始沉积梁山组,因此卧龙河气田石炭系仅存中统黄龙组。卧龙河气田志留纪—中三叠统地层以海相碳酸盐岩为主,上三叠统地层以海陆相砂岩夹页岩为主,侏罗纪地层则以陆相泥页岩夹砂岩为主。

井实钻资料表明,卧龙河石炭系岩性主要为白云岩,灰岩次之,地层厚度由北向南渐薄,厚度相差达一倍以上,南至双龙6井仅存9.6 m,并逐渐在双龙构造内尖灭(表2)。

Figure 1. The structural location map of Wolonghe Gas Field (according to PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company, 2016)

图1. 卧龙河气田构造位置图(据中国石油西南油气田分公司,2016)

Table 1. The rough table of drilled stratigraphy in Wolonghe Structure (according to PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company, 2016)

表1. 卧龙河构造钻遇地层简表(据中国石油西南油气田分公司,2016)

Table 2. The table of Carboniferous thickness changes from north to south in Wolonghe Structure

表2. 卧龙河构造由北向南石炭系厚度变化表

备注:卧44井钻②号断层附近,地层变陡。

卧龙河气田石炭系可划分为三段,各段厚度不均,由卧龙河石炭系厚度变化表(表3)和石炭系地层横向剖面对比图(图2)可知,黄龙组一段(C2hl1)、黄龙组二段(C2hl2)和黄龙组三段(C2hl3)的厚度有一定的差异,C2hl1厚度最薄,钻厚为2.4~8.4米,最薄处位于双18井区,出现缺失现象,其余区域分布较为稳定。C2hl2厚度较厚,区域上沉积也较为稳定,钻厚为9~23米,最厚处为卧80井区,其次为65井区,最薄处位于卧60—双18井区。C2hl3厚度最厚,钻厚为8.8~26.2米,最厚处在卧80、卧66井区,最薄处位于卧94井区。

4. 构造特征

本次研究利用高精度的三维地震资料和69口井的实钻资料,绘制了卧龙河石炭系顶界构造图(图3),解决卧龙河气田石炭系顶界构造反射层的构造形态特征,分析背斜和断裂系统的发育特征。

Figure 2. The map of lateral profile correlation of Carboniferous stratigraphy in Wolonghe Gas Field

图2. 卧龙河气田石炭系地层横向剖面对比图

4.1. 背斜发育特征

卧龙河气田石炭系顶界构造为一狭长状低陡背斜,其两翼不对称,东翼较缓,西翼较陡。总貌为中部向西突出,两端向东弯曲,近似弓形,主要由卧①、②号断层控制着整个构造形态。轴线大致分为三段:南段呈南北方向,中段呈北北东方向,北段呈北东方向。在东翼构造主体上,北段构造复杂,南段形态简单,南端和双龙构造呈斜鞍相接。西翼由北向南发育多个小幅度向斜,卧西潜伏构造在鼻突的基础上,存在一个圈闭海拔为−4600 m的小幅度高点。

石炭系顶界构造高点位于中段722测线278CDP点附近(卧74井以南100 m左右),高点海拔为−3215 m,最低圈闭线海拔为−4300 m,闭合高度为1085 m,圈闭面积为84.2 km2,长轴为36.1 km,短轴为2.8 km。如以三个压力系统来分:北段以卧⑤、⑥、⑦号断层和致密带为界,北区构造高点位于790测线273CDP点附近,高点海拔为−3380 m,最低圈闭线海拔为−4700 m,闭合高度为1320 m,圈闭面积为30.5 km2,长轴为13.1 km,矩轴为4.5 km。中区构造以−4450 m为圈闭线,闭合面积为53.32 km2。南区与中区间以卧龙河南部致密带为分界,南区最低闭合线海拔为−4300 m,圈闭面积为16.7 km2。全部气藏合计闭合面积为100.52 km2

卧龙河石炭系剖面形态大致分为三种类型:南北两端为背斜型,北段卧75井至卧88井区和南段卧44井为断背斜型,中段为膝状断褶型。在垂向上,二叠系以膝状断褶型为主,在单相扭压应力的作用下,构造西翼(断陡带)发育多条东倾逆断层;下三叠统以背斜型为主,背斜西冀具有明显的弯流褶皱;中、上三叠统以断垒型为主,主要发育对偶逆断层。

4.2. 断裂发育特征

三维地震资料所反映的构造细节要比二维清楚得多 [17] 。结合三维地震资料编制的卧龙河石炭系顶界构造图(图3),发现了18条规模不等的逆断层,未发现正断层(表3)。其中,延伸长度大于20 km的断层

Figure 3. The top structural map of Carboniferous in Wolonghe Gas Field

图3. 卧龙河构造石炭系顶界构造图

Table 3. The main fault factors of Wolonghe Structure

表3. 卧龙河构造主要断层要素

有2条,分别为卧①、卧②号断层,贯穿构造南北,为控制卧龙河气田石炭系构造格局的最重要断层。卧③、卧④和卧⑤号断层的延伸长度次之,其余均为小断层。

根据断层横向分布特征,将断层分为两组系:北东向组系是主要断层组系,断层走向一般平行或近似平行于构造轴线,如①、②、③、④、⑨、⑩号断层;北东东向组系为次要断层组系,断层走向斜交于构造轴线,如⑤、⑥、⑦、 14 号断层。在构造北段除了受东南向挤压力作用之外,还受到来自北西向构造力的作用,因而出现了轴向多变,鼻突增多,断层相对发育较多等现象。现将研究区域内主要断层分述如下:

1) 卧①号断层发育于西翼断陡带下部,长度36.1 km。断层走向由南北向变换为北东向,大致平行于构造轴线。纵向上规模大,切割地层多,向上消失于下三叠统嘉陵江组五段,往下消失在寒武系地层中,断距46~110 m,倾角34˚~48˚,倾向96˚~128˚。由北向南沿构造西翼近轴部延伸,从而将研究区下三叠统及古生界构造分割为东西两部分:东部由断上盘隆起而形成构造主体;西部由断下盘牵引作用而发育西翼向斜区。

2) 卧②号断层位于卧①号断层的断上盘,长度32.8 km,比①号断层规模小,切割的地层也少,上部延伸至下三叠统顶界,下部消失于志留系顶部,断距45~150 m,倾角35˚-48˚,倾向91˚~125˚。断层上下盘均伴有多条小断层,断面东倾,呈迭互状分布。

3) 北段卧⑤号断层斜交于卧②号断层,断面东倾,断开层位上至下三叠统飞仙关组,下至志留系,断距80~400 m,倾角35˚~43˚,全长4.5 km。该断层由于断距大,在石炭系气藏与致密带组合起到了封闭或隔挡北区与中区的作用。

5. 结论

1) 中石炭统黄龙组可划分为三段,C2hl1钻厚为2.4~8.4 m,C2hl2钻厚为9~23 m,C2hl3钻厚为8.8~26.2 m。石炭系地层厚度由北向南渐薄,厚度相差达一倍以上,南至双龙6井仅存9.6 m,并逐渐在双龙构造内尖灭。

2) 卧龙河石炭系顶界构造为一狭长状低陡背斜,西翼陡东翼缓,南北两端为背斜型,北段卧75井至卧88井区和南段卧44井为断背斜型,中段为膝状断褶型。

3) 利用三维地震资料和实钻资料绘制的卧龙河石炭系顶界构造图发现的大小断层主要有18条,主要分为两组系:北东向组系是主要断层组系,断层走向近似平行于构造轴线,如①、②、③、④、⑨、⑩号断层,其中的卧①和卧②号断层规模最大,断层长度超过30 km,切割地层分别为下三叠统顶至寒武系和下三叠统顶至志留系顶,贯穿构造南北,控制着整个构造形态;北东东向组系为次要断层组系,断层走向斜交于构造轴线,如⑤、⑥、⑦、 14 号断层,断层长度普遍低于5 km。

NOTES

*第一作者。

文章引用: 周 平 , 王亦然 , 曹子颜 , 崔恒远 (2018) 川东卧龙河气田石炭系地层构造特征研究。 自然科学, 6, 253-260. doi: 10.12677/OJNS.2018.63036

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