川中八角场构造大安寨段凝析气藏形成机制再认识

陈世加 刘超威 杨跃明 路俊刚 杨家静 唐海评王 力 黄囿林 王 刚

1．西南石油大学 2．中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

川中地区是四川盆地侏罗系原油勘探开发的重点区域，出油气层位多，呈现“大面积普遍含油”的特征，但不同构造的油气富集程度具有明显差异。目前已发现的油气藏类型包括油藏和凝析气藏，主要集中在川中西半部地区，东半部地区油气规模相对较小。八角场构造下侏罗统大安寨段凝析气藏是目前在川中侏罗系发现的唯一的凝析气藏，油气规模较大，对其进行研究将对整个川中侏罗系大安寨段致密储层油气成藏特征的认识及其下一步勘探具有重大意义。

八角场构造大安寨段位于川中沉积湖盆中心的北西环带，南东—北西方向沉积相由半深湖相过渡到滨浅湖相；大安寨段沉积的有效烃源岩厚度整体上由南东向北西方向逐渐减薄，最薄仅为12m；烃源岩类型主要为腐泥、腐殖—腐泥型，其镜质体反射率（Ro）在1．0%左右，烃源岩处于成熟阶段，具有较大的生油潜力［1－3］。按照腐泥质烃源岩生烃理论，在成熟阶段应以生油为主，但为何在八角场构造发现的却是高气油比的凝析气藏？韩耀文、王廷栋等［4］指出，八角场构造大安寨段的天然气不仅来自本组的烃源岩，还可能有深部上三叠统须家河组天然气的混入；在邻近的金华、公山庙和充西等构造的油气地球化学特征也表明存在须家河组天然气的混入，但为何只发现了一些高气油比的油气井而未形成凝析气藏？凝析气藏的形成受哪些地质因素控制？川中侏罗系大安寨段油藏为位于地层倾角小于3°的低幅度构造上的“无水油藏”，在不存在水动力以及浮力的情况下，致密储层中的油气如何运移并聚集成藏？勘探开发现状表明，川中西半部油气富集程度较东半部高，在不存在外来驱动力的情况下，大安寨段油气的富集程度基本上应该是一致的，是什么原因导致了油气富集程度的差异？

为此，笔者在充分总结前人研究成果的基础上，根据天然气（凝析气和原油伴生气）碳同位素以及原油轻烃、碳同位素特征，对八角场构造大安寨段的油气成因进行进一步的分析，并结合地震资料、断裂的分布以及大安寨段油气的分布特征，指出八角场构造大安寨段凝析气藏的形成机制，探讨天然气对大安寨段油气富集的影响。

1 油气藏特征

1．1 油气藏地质特征

八角场构造位于川中古隆起中斜平缓构造带北部，为一典型的隆起构造，两翼倾角为1．7°～3．4°，北翼略陡，轴向近东西向。该区大安寨段纵向上可划分为大一、大一三和大三共3个亚段；其中大一亚段和大三亚段主要为浅湖滩相沉积的介壳灰岩，大一三亚段主要由半深湖沉积下的黑色页岩与薄层石灰岩、介壳灰岩组成；岩性在纵横向上的变化不大。

八角场构造大安寨段油气藏为带油环的凝析气藏（图1）。在地层条件下气油比较高，液相凝析油反溶解在气相中，地层压力略高于露点压力。大安寨段原油平均密度约为0．82g／cm3，明显小于临近构造的原油密度（如金华构造原油平均密度约为0．85g／cm3），特别是靠近断裂的井，如角101井等。

1．1．1 烃源岩特征

川中八角场构造大安寨段烃源岩以黑色泥页岩为主，沉积厚度介于40～60m，整体上南东向北西有减薄的趋势。烃源岩含有大量的瓣鳃、腹足和介形虫等湖生生物，有机质十分丰富；烃源岩有机碳含量均高于有机碳丰度下限，具有良好的生油条件，是侏罗系烃源岩分布的主要层段。烃源岩中有机质干酪根以腐泥型为主，有机质镜质体反射率（Ro）介于0．8%～1．1%，正处于生油高峰期，生油条件相对较好，有机碳平均丰度大于1．0%，具有较大的生油能力。下伏须家河组发育须一、须三段和须五段3套烃源岩，有机碳丰度普遍较高，以腐殖型为主，Ro介于1．0%～1．3%，处于成熟阶段，以生成天然气为主［5－7］。

1．1．2 储层特征

大安寨段储集岩主要为介壳灰岩，储集空间由成岩微缝、晶间缝、溶孔和构造微缝组成，以成岩微缝为主，其次为晶间缝和微溶孔、缝，构造缝主要起渗滤通道作用［8－9］。岩样分析结果表明，大安寨段储层孔隙度分布在1．0%～1．5%，渗透率多低于0．1mD，非均质性强，为特低孔隙度、特低渗透率的致密储集层。

1．2 油气地球化学特征

1．2．1 天然气碳同位素值对比

据统计，在相同成熟度情况下，我国煤成气的甲烷碳同位素值往往比油型气的甲烷碳同位素值重7%～8%［10］。戴金星等指出，δ13C2＜－29‰是油型气，δ13C2＞－27．5‰为煤成气［11－14］。

从图2可以看出，八角场构造侏罗系靠近断裂的井，其天然气乙烷碳同位素值（δ13C2）明显比典型大安寨段伴生气δ13C2值偏重，如角6井，与典型的八角场须家河组天然气δ13C2值特征相近［15－17］，明显存在来自须家河组腐殖型天然气的混入。

根据天然气乙烷碳同位素值定量计算方法表明，须家河组的天然气对八角场大安寨段天然气的贡献达到55%～92%，大多数井超过67%。

1．2．2 凝析油轻烃分析

根据前人研究成果可知，川中八角场构造须家河组烃源岩为煤系烃源岩，生产的油气类型为腐殖型天然气；大安寨段为腐泥质烃源岩形成的自生自储型的油气藏。Thompson等研究表明［18－20］，由腐泥母质来源的轻烃，正构烷烃丰富；而腐殖型母质来源的轻烃，相对富含支链烷烃和芳香烃，并认为富含环烷烃也是陆源的特征之一。笔者将八角场构造大安寨段断裂附近存在高气油比、天然气碳同位素值分析偏重的井，与具有典型大安寨段、须家河组天然气特征的井进行对比分析，做出凝析油轻烃（C4—C7）组成对比表（表1）。

从角48井须六段凝析油的族组成来看，典型的成熟的腐殖型油具有贫正构烷烃，富异构烷烃、环烷烃和芳香烃的特点；但角2、角12、角37、角81、角84井的凝析油富含正构烷烃，贫异构烷烃、环烷烃和芳香烃，是腐泥型母质来源。但靠近断裂的角6、角14井和角101井原油组成的情况与前述特点不同，其凝析物中正构烷烃含量较少，而环烷烃、芳香烷含量丰富，其丰度与须六段角48井的凝析物相近，表示极有可能受须家河组向上运移油气的影响，而呈现混源的特征。

表1 八角场构造凝析油轻烃（C4—C7）组成对比表

根据Thompson（1991）原油轻烃庚烷值和异庚烷值的分类标准，从庚烷和异庚烷值也不难看出，角2、角12、角37、角81、角84井的凝析油都属于脂族干酪根所生成，应属于成熟的腐泥型原油；角48井须六段的凝析油来自芳香族干酪根；角6、角14井和角101井大安寨段凝析油介于两者之间，特别是庚烷值更接近于须家河组，显然是受须家河组油气的影响，与从C4—C7原油轻烃组成分析得出的认识是一致的。

另外，从全油色谱图也看出，靠近断裂的角101井C10以前的轻组分也明显比远离断裂的角84井原油富集（图3），明显受轻组分的影响。

图3 全烃色谱对比图

此外，原油碳同位素值也表现出同样的特征，从原油碳同位素值对比图（图4）可知，八角场构造靠近断裂的井（角6井、角14井），其原油碳同位素值明显比典型侏罗系原油的碳同位素值重，与须家河组原油碳同位素值特征类似，也说明侏罗系大安寨段的原油存在须家河组油气的混入。

图4 八角场构造原油碳同位素值对比图

经上述油气地球化学特征研究表明：八角场构造明显受到来自下部须家河组油气侵入的影响。

2 凝析气藏形成机制再认识

2．1 凝析气藏成藏机制

2．1．1 凝析气藏与断裂分布、规模的关系

结合以往专家学者对川中侏罗系油气分布规律的研究［21－23］，对比八角场构造和金华构造大安寨段断裂分布、规模以及油气分布特征，认为断裂为该区须家河组腐殖型天然气垂向运移到大安寨段并形成凝析气藏的主控因素。

结合地震剖面（图5），对大安寨段凝析气藏研究也证实了断裂在凝析气藏形成中起到至关重要的作用。气油比偏高、乙烷碳同位素值偏重的井，都存在沟通须家河组和大安寨段储集层的断裂；这充分证明了断裂为八角场构造须家河组天然气的垂向运移提供了有利的通道。

金华构造大安寨段油藏的油气地球化学特征也表明存在须家河组天然气的混入，但却只发现了一些高气油比的油气井而未形成凝析气藏。将八角场构造和金华构造进行对比研究，发现断裂的规模对凝析气藏的形成起着决定性的作用。断裂发育的八角场构造，通过沟通须家河组和大安寨段的断裂运移上去的天然气规模大，液相油反溶解在气相中，形成了凝析气藏；而金华构造虽然存在断裂，但由于断裂的规模比八角场构造小，通过断裂及其末梢运移到大安寨段油藏内的天然气规模较少。因此，在金华构造仅局部存在高气油比的井，而并未形成凝析气藏。

2．1．2 成藏机制

根据前人认识，八角场构造大安寨段烃源岩有机质类型以腐泥型—腐殖腐泥型为主，在白垩系中后期进入大量生油阶段，并就近运移到大安寨段特低孔隙度、特低渗透率储层中形成自生自储型油藏。

图5 八角场构造（上）与金华构造（下）的地震剖面图

由于燕山期以及喜马拉雅期断裂的沟通作用，来自下部须家河组的天然气通过断裂运移至大安寨段，须家河组腐殖型天然气的侵入一方面为分散在大安寨段致密储层中油气的运移提供了动力，使八角场大安寨段储层中的油气更为富集；另一方面须家河组腐殖型天然气的混入，改变了原始油藏的气油比，使油藏中的轻组分溶解在气相中，从而形成带油环的气侵型凝析气藏，并在断裂附近形成沥青质沉淀［24－25］（图6）。

图6 八角场构造大安寨段凝析气藏成藏模式图

2．2 天然气对川中侏罗系大安寨段石油富集的影响

川中侏罗系大安寨段油藏位于地层倾角小于3°的古隆起平缓构造带上，为致密储层中不含边水、底水的“无水油藏”，在浮力以及水动力不存在的情况下油气在特低孔隙度、特低渗透率的储层中如何聚集成藏？石油运聚的动力来自哪里？

大安寨段油气显示丰富，含油气构造较多，单个含油气构造中无论是背斜、向斜还是单斜，都可能获得油气，油气的分布与产出不严格受构造圈闭的控制，呈现“大面积含油”的特征；但不同的构造油气富集程度差异很大，川中西半部油气富集程度较东环带高。梁狄刚、廖群山等［26－28］对侏罗系致密储层油藏的研究表明：川中侏罗系大安寨段油藏为石油生成后在生油层内或其附近就近聚集，分散在大安寨段致密储层中。在不存在外来驱动力的情况下，大安寨段油气的富集程度基本上应该是一致的，是什么原因导致了川中西半部大安寨段油气富集程度较高；而同一个构造中邻近的井产能也差别很大？天然气在大安寨段致密储层油气运聚中是否起到了外来驱动力的作用？

研究发现：①在油气相对富集的川中西半部含油气构造／油田中（如八角场构造、金华油田、桂花油田、莲池油田等），高气油比的井或者井区明显多于川中东半部；②在同一个含油气构造中，高中产井的天然气产量也相对较高，以金华油田为例，金华油田西部厚石灰岩区，紧邻的井在沉积相带、石灰岩与泥页岩组合关系相差不大的情况下，高、中产井（如金61、金76井）与低产井（如金24、金101井）交叉分布，高中产井的天然气产量明显高于低产井（表2），其他构造（如八角场、公山庙构造）高产油井与天然气产量同样存在密切关系，可见天然气在大安寨段致密储层石油运聚以及油井的高产中起到重要的驱动（气驱）作用。

表2 金华油田西部厚石灰岩区部分井产能表

3 结论

1）八角场构造大安寨段靠近断裂的高气油比油井，其天然气以及原油的碳同位素特征与下部须家河组天然气相似，是下部须家河组天然气侵入的结果；须家河组天然气的侵入改变了大安寨段油藏的原始气油比，使得大安寨段原始油藏中的轻烃组分溶解在气相中，从而形成气侵型凝析气藏。

2）断裂的分布及规模控制着下部天然气混入的比例。八角场构造大安寨段之所以能形成凝析气藏得益于存在断穿须家河组烃源岩到大安寨段储层的断裂，须家河组天然气可大量运移到大安寨段；而邻近的金华构造断裂规模较小，通过小规模断裂以及断裂末梢运移到大安寨段的须家河组天然气规模较小，因此仅在局部井或井区形成高气油比的油气井，而未形成凝析气藏。

3）川中侏罗系大安寨段油藏为低幅度致密“无水油藏”，天然气是大安寨段致密储层中石油运聚的主要动力，起到气驱油的作用，从而使天然气相对较多的川中西半部的油气富集程度较高，这也是油井高产的主要因素之一。

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