川西坳陷油气成藏地质条件概述

10.2.1 坳陷形成演化

川西坳陷形成于晚三叠世，是在西缘龙门山逐渐上升背景下发展起来的前陆盆地，沉积了马鞍塘组、小塘子组海相地层和须家河组陆相地层。以富含陆生植物为其特征，是内陆河、湖沼沉积建造。

晚三叠世以后，前陆盆地转化为陆内坳陷盆地。早侏罗世以湖相细碎屑岩、泥页岩沉积为主；早侏罗世中、晚期生物介屑滩广泛发育。中侏罗世早期（千佛崖期）以河流相、泛滥平原相砂岩、紫红色泥岩为主；中侏罗世中期（下沙溪庙期），以氧化环境下的河流相砂岩和紫红色泥岩沉积为主；中侏罗世晚期（上沙溪庙期）—早白垩世以河流相、泛滥平原相和河泛湖相砂泥岩为主，其中砂岩单层厚度大，横向变化快，泥质岩为棕红色和紫红色；中、晚白垩世沉积除河流相砖红色砂泥岩外，还有风成沙漠相粉、细粒长石石英砂岩，砂岩成熟度高，分选很好。

川西坳陷受到西侧龙门山推覆构造带和东侧川中隆起区的影响，在西部形成了一系列大致与龙门山平行的构造和断裂。由于本区受到多期不同方向的应力作用，发生不同程度的褶皱、断裂，形成了形变程度、规模大小、轴向各异和种类繁多的构造和圈闭。

10.2.2 生烃条件

川西坳陷晚三叠世交替出现过数次成煤环境，致使川西坳陷T_3m和T_3t为残留海及海陆过渡相沉积并具有Ⅰ、Ⅱ型干酪根为主的气源岩，须家河组的泥质岩及煤系地层则构成以Ⅲ型干酪根为主的气源岩。上三叠统煤系地层是川西坳陷的主要烃源岩。上三叠统各段的残余有机碳含量较高，平均0.81%～2.81%，而其氯仿抽提物和烃含量都偏低，分别在（146～1271）×10^-6和（74～192）×10^-6之间。S₁+S₂平均2.60kg_烃/t_岩石，其中上盆组合的生烃总潜量为3.24kg_烃/t_岩石，下盆组合平均为1.63kg_烃/t_岩石，数值相对偏低，属于腐殖型为主的生（油）气母质类型的范畴（0.1～2.5kg_烃/t_岩石）。

川西坳陷上三叠统煤系地层主要生气时期在晚侏罗世—早白垩世。现今上盆组合有机质处于气煤—焦煤阶段，其R_o值范围为0.8%～1.5%，下盆组合有机质处于焦煤—无烟煤阶段，其R_o值范围为1.6%～2.7%。计算表明，川西坳陷中T₃源岩共生成天然气432×10¹²m³，平均生气强度75×10⁸m³/km²，比崖13-1气田附近生气强度（为50×10⁸m³/km²）、俄罗斯西西伯利亚盆地白垩纪赛诺曼期生气中心的最大生气强度（为60×10⁸m³/km²）还高，所以，就生气强度而言，川西坳陷当属上等。

近年来随着勘探工作不断深入，人们逐渐认识到侏罗系的生烃能力。侏罗系暗色泥岩发育，厚数十至数百米，据杨克明等计算，其资源量为（2619.3～3143.2）×10⁸m³。

10.2.3 储集条件

低孔低渗是川西坳陷砂岩的基本物性背景。侏罗系—上三叠统平均孔隙度2.95%～7.49%，基质渗透率为（0.0968～0.3419）×10^-3μm²，平均含水饱和度为32.25%～69.86%，它们代表了川西坳陷地层的物性背景值。川西坳陷致密砂岩与国外某些致密砂岩相比，具有孔隙度低而渗透率相对较高的特点。

本区储集岩孔隙结构特征为∶①孔隙结构参差，数值变化较大；②岩性不同，孔隙结构也不同，砂岩比粉砂岩、泥质岩孔隙结构好；③孔喉分布多集中于小喉道，有效孔喉（指≥0.075μm）所占比例相对较少，在砂岩中仅占30%左右。这说明本区产气层除了依靠这部分喉道外，还需要裂缝来疏导气流。在致密砂岩中，裂缝除了起渗滤通道的作用外，还是一种不可忽略的储集空间。新场地区J_2q裂缝性气层就是一个实例，其砾岩基质孔隙度一般小于3%，砾岩厚度不大（3～5 m），由于裂缝很发育，所以产气量仍很高。

储集体是川西地区在复杂的地质环境中形成的特殊产物，是川西坳陷致密碎屑岩的一种重要储集形式。从储集岩的物性条件、岩石组合、孔渗配置、压力分布等与常规储层相比都有其独特性。在地史过程中由于受到了强烈的挤压和成岩作用改造，上三叠统及侏罗系储集岩成层性和连通性变差。如新场地区A、B、C砂体，各井虽基本可以对比，但从录井、测试和试采资料看，各井又无明显的干扰或连通的迹象。在相似的岩性体内，可以形成若干个储集体，各储集体互不连通，有独立的压力系统；在不同的岩性体中，由于裂缝的改造也可分布同一个储集体。由于各个储集体连通性差，所以，一个储集体就是一个基本的储集单元。

10.2.4 构造条件

复合圈闭是川西致密砂岩领域里最主要的圈闭，圈闭由古隆起、岩相带、成岩作用、后期构造叠加和裂缝系统等因素构成。如中坝气田，是印支期安县运动形成的古圈闭，后经成岩作用、燕山期到喜马拉雅期的改造，其中燕山期的隆起强化了天然气的聚集作用。上述诸因素中以适时的古隆起最为重要，如新场和孝泉气田都处于燕山期隆起的轴部，虽然这一隆起向西抬起，但岩相带变化阻止了天然气逸失并形成了气藏的边界，其后的成岩作用把这一早期聚集的天然气大体固定下来。

川西坳陷自晚三叠世以来，经历了从印支期到喜马拉雅期的八次构造运动，每次构造运动都使一些地区上升隆起。计算表明，从J₃到K₁末，地层水中的游离气饱和度已超过8%，此时如果地层抬升1000 m，平均气饱和度应当增加3%，尤其在早期已隆起的或生气强度大的部位，气饱和度相应较高。因此，燕山中、晚幕形成的古隆起是天然气聚集的最适时的构造。目前已发现江油-九龙山、绵竹-盐亭、邛崃-新津3个燕山期隆起带。其中除江油-九龙山带的形态比较模糊外，其余两个隆起带都是面积超过4000 km²的巨型隆起带，已知气田和重要气井皆处于隆起带上，说明这里的勘探领域大、前景好。

10.2.5 保存条件

保存和封盖是天然气成藏的关键。川西坳陷主要气源岩的R_o值在0.8%～2.75%之间，仍处于含气盆地中期，属成岩作用中的退解阶段，天然气保存没有问题。

岩石普遍致密化使封闭能力加强，气藏扩散速度减慢。计算表明，川西坳陷须四段天然气向上扩散，由于岩石致密，束缚水含量高，经过124 Ma，其扩散前峰只到达上侏罗统蓬莱镇组。本区地表气苗极其稀少，所见红色地层亦无明显褪色效应，特别是气层的超压现象普遍存在，均表明川西坳陷封盖条件良好。

10.2.6 成藏模式

在地层状态下，尤其是超过饱和点压力后，天然气在石油中的溶解度很大，比水高60～100倍。由于天然气是溶在石油中运移，故生油高峰时刻的圈闭、紧邻生油凹陷的隆起、有利的高孔渗储集层等是成藏的重要条件。由于石油的习水性，毛细管力是运移的主要障碍，这就决定了运移将选择高孔渗层并以水平方式为主，成藏时则在油层之上形成气顶。川西坳陷中马鞍塘组、小塘子组源岩从印支末期到燕山早期已进入生油高峰，此期间形成的圈闭具有良好的捕集油气效果，已经勘探的中坝、高家场即为此类。

已生成的天然气在满足岩石吸附、油内溶解气饱和之后，其余的气才溶于水，虽然甲烷在水中的溶解度大大低于其在石油中的溶解度，但由于水体规模巨大，使水溶气量远远超过油溶气量。在川西坳陷中，包括弥散相在内的水溶气量是油溶气量的56倍。这表明了水溶天然气的巨大潜力和举足轻重的地位。水相运移由于是单相流动，除了水分子的内摩擦阻力外，没有毛管阻力，因而是最省力、最理想的运移状态。尽管目前传统概念认为水层只是横向连通、垂向封隔，但托斯的研究确认了地下水垂向穿层运移的可能性。因此，水相运移通常都将突破源岩展布的限制，无论是远离生烃中心的低生烃强度地带，还是远隔源岩岩层的上覆层段，只要其他条件具备，都有聚集成藏的可能。川中的磨溪、八角场的须四段和川西的新场侏罗系气藏就是例子。水相运移天然气的成藏作用，取决于气体由水中脱溶出来的程度。成藏关键是水中具含气饱和度的构造的隆升幅度。在川西坳陷，到侏罗纪末，占总生气量84%的天然气已经生成，水中的含气饱和度已接近临界值，故燕山中、晚期的隆起带将使大量天然气脱溶出来成为游离相，并注入隆起带上的圈闭中，目前的已知气田，皆处于此隆起带上。

就静态情况而言，不断生成的天然气，在依次满足岩石吸附、油内溶解、水溶并使弥散状的气饱和度超过10%以后，其超过部分才能成为游离相。开始，弥散状的小气泡归并成为气丝并力图离开水体向上运移，此时是气水双向流动环境。要聚集成藏，含气饱和度还需要不断升高，直到使岩石孔隙中的水饱和度下降到约45%，使水停止流动而只有纯气运移并聚集，此时的含气饱和度约为55%，可以称作聚集饱和度。对川西坳陷的致密砂岩来说，由于岩石束缚水含量高达65%以上，所以一般可取35%为聚集饱和度。

总的来看，川西坳陷游离相天然气的产生，导源于构造隆升，故其成藏仍应与隆升带相匹配。但若上覆地层（如蓬莱镇组J_3P）的致密化程度不高，孔渗条件较好，气藏横向调整的自由度可大大升高。从时间上看，油相运移成藏最早，气相运移成藏最晚。

10.2.7 资源状况

计算表明，川西坳陷天然气资源量为（7000～15000）×10⁸m³。目前获取的地质储量仅为资源量的1/5～1/8，表明勘探前景仍很广阔。在川西坳陷中段，除孝泉-新场-合兴场地区和洛带-新都-金堂地区资源探明率分别为32%和9%外，其余地区尚未有探明储量。从层位上看，除J_2—3探明程度在10%以上外，其余目的层探明程度相当低。