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中图分类号：TE122单位代码：11414学号：2013211573题目蜀南寒武系含膏碳酸盐岩构造物理模拟及成藏模式专业或领域地质工程研究方向油气勘探地质工程专业硕士生李梅指导教师王贵文教授现场导师徐安娜高级工程师入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月 硕士学位论文独创性声明，郑重声明：本硕士学位论文是作者个人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果，论。除了文中特别加以标注和致谢的地方外文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意，。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：：淹漁曰期导师签名：＾＾日期：＾Ｖ３、ｊ硕士学位论文版权使用授权书＞（北京本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学）学位论文版权使用的有关规定：学校有权，使用方式包括但不限于保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索本学位论文属于保密范围。，保密期限ｉ年，解密后适用本授权书本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书一面同意，且须以中国石油大学（北京）为第署名单位。作者签名：茂逾日期：＾日期？？导师签名：＾Ｘｒｖ，－－Ｉ 摘要摘要四川盆地震旦-下古生界是天然气勘探的重要目的层段之一，勘探潜力较大。但是，蜀南地区寒武系含膏碳酸盐岩地层由于埋藏深、地震资料品质差、钻井资料少等原因认识程度偏低。为此，开展构造物理模拟实验研究对研究区构造解释及成藏模式研究具有重要意义。本文以“探究膏盐岩对构造变形过程及圈闭形成的影响”为目标，恢复蜀南地区典型圈闭变形历史并建立三种模型，探究在挤压背景下含膏碳酸盐岩地层构造变形特征，并讨论潜在的成藏模式。实验结果与蜀南构造解释高度吻合，即在挤压背景下，盐上和盐下的地层变形不协调，盐上形成较陡逆断层及断展褶皱，盐下发育叠瓦状逆冲构造，且褶皱幅度与挤压应力成正比，并且验证了膏盐岩作为盖层的封闭有效性。其次，模拟出生烃、储集均在盐上（或盐下）发生，以及盐下生烃通过盐焊接运移至盐上三种成藏模式。随后，在分析成藏要素及典型圈闭特征的基础上，以构造物理模拟实验的地质意义为指导，对研究区气藏模式进行探讨，将其分为盐上断背斜气藏——下生上储远源型、盐间岩性气藏——下生上储近源型及盐下低缓背斜气藏——上生下储近源型。最后，根据生烃强度分布、沉积相和有利储层分布规律，预测勘探有利区。关键词：构造物理模拟；成藏模式；含膏碳酸盐岩；寒武系；蜀南地区-II- ABSTRACTStructuralPhysicalModelingandHydrocarbonAccumulationPatternofCambrianGypsumBearingCarbonateRockFormationinSouthernSichuanAreaABSTRACTSinian-LowerPaleozoicisoneofthemainexplorationtargetsofSichuanBasinwithgreatgaspotential.ButgypsumbearingcarbonaterockformationsinSouthernSichuanarealackofresearchbecauseoflargeburieddepth,lowqualityseismicinterpretationandabsenceofwelldrillingdata.Therefore,carryingoutmodelexperimentofgeologicalstructuresisofcrucialimportancetothestructureinterpretationandhydrocarbonaccumulationpatternresearch.ThispaperstudiestheinfluenceofgypsumonstructuraldeformationprocessandtrapformationandthenmakesthreemodelswhicharebasedonthetectonichistoryresearchoftypicalstructureinsouthernSichuanareatoexplorethecharacteristicsofstructuredeformationandpossibleformingpatternofgasreservoir.Theexperimentalresultswhichshowthedifferenceofdeformationbetweenthelayerabovegypsumstratumandthesubjacentbedissimilartothecharacteristicofstructuresinworkarea.Tobespecific,overlyingstratagrowssteeplyinclinedreversefaultsandfaultfoldswhileunderlyingstratadevelopsgentlethrustfaults.Besides,thegypsumlayerisprovedtobeefficientofblockinghydrocarbon.Whatismore,theseexperimentssimulatethreereservoirformingmodes.Afterdoingdetailstudyofreservoirformingconditionandtrapfeature,andwiththeguideofexperimentresults,thispaperprobesintotheformingpatternofgasreservoirandclassifiesitintothreetypes.Finally,thepotentialexplorationtargetsofCambrianformationareidentifiedandoptimizedthroughthedistributionofhighabundancesourcerocks,sedimentaryfaciesandhighqualityreservoirs.KeyWords:StructuralPhysicalModeling；HydrocarbonAccumulationPattern；-III- ABSTRACTGypsumRock；Cambrianformation；SouthernSichuanArea-IV- 目录目录硕士学位论文独创性声明...................................................................................................I硕士学位论文版权使用授权书............................................................................................I摘要...............................................................................................................................IIABSTRACT.......................................................................................................................III第1章引言.................................................................................................................11.1选题目的及意义......................................................................................................11.2研究现状..................................................................................................................11.2.1含膏岩碳酸盐岩的研究现状...........................................................................11.2.2物理模拟的研究现状.......................................................................................21.2.3膏盐岩对成藏的影响研究现状.......................................................................31.3研究思路及研究内容..............................................................................................41.3.1研究内容...........................................................................................................41.3.2研究思路...........................................................................................................51.4完成的工作量..........................................................................................................6第2章研究区地质背景与勘探现状...............................................................................72.1构造背景..................................................................................................................72.1.1构造位置及构造单元划分...............................................................................72.1.2区域构造演化...................................................................................................82.2地层特征..................................................................................................................92.3沉积特征................................................................................................................102.4膏盐岩发育特征....................................................................................................112.5研究区勘探现状....................................................................................................16第3章构造物理模拟原理及实验材料选择.................................................................183.1构造物理模拟实验原理........................................................................................183.1.1构造物理模拟实验基本原则.........................................................................18-V- 目录3.1.2相似基本理论及相似参数选择.....................................................................183.1.3构造物理模拟实验一般步骤.........................................................................203.2实验材料选择........................................................................................................213.3典型圈闭特征及构造物理模拟实验设计思路....................................................223.4典型圈闭构造物理模拟实验过程分析................................................................253.4.1模型一.............................................................................................................253.4.2模型二.............................................................................................................293.4.3模型三.............................................................................................................323.5构造物理模拟实验讨论........................................................................................353.5.1构造物理模拟实验对构造研究的指导意义.................................................353.5.2构造物理模拟实验对成藏研究的指导意义.................................................37第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测.................................................................414.1成藏要素分析........................................................................................................414.1.1烃源岩特征.....................................................................................................414.1.2储层特征.........................................................................................................454.1.3盖层特征.........................................................................................................504.2典型圈闭分析及成藏模式探讨............................................................................504.2.1典型圈闭分析.................................................................................................504.2.2气藏模式探讨.................................................................................................584.3勘探有利区预测....................................................................................................594.3.1龙王庙组有利区带评价.................................................................................594.3.2洗象池群有利区带评价.................................................................................61第5章结论.............................................................................................................63参考文献.......................................................................................................................64致谢.............................................................................................................................67-VI- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文第1章引言本论文《蜀南寒武系含膏碳酸盐岩构造物理模拟及成藏模式》依托于课题——“深层大油气田形成与分布”（编号：2014E-32-01），是中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目《深层油气勘探开发关键技术》中的一个子课题，承担单位为中国石油勘探开发研究院。1.1选题目的及意义含膏碳酸盐岩作为重要的油气储层是广大专家学者关注的焦点，而许多大碳酸盐岩油气田的形成均与膏盐岩的发育有着密切的关系，因此有关膏盐岩的研究一直是研究的热点。由于对含膏碳酸盐岩构造演化和成藏模式认识程度偏低，使得含膏碳酸盐岩构造演化和成藏模式成为了研究的难点。四川盆地发育两套区域性膏盐岩，分别位于中-下三叠系地层和中-下寒武系地层。前人主要对米仓山、大巴山、龙门山山前带的中-下三叠系海相碳酸盐岩层系[1]中的膏盐岩相关构造进行了深入研究。而中-下寒武系的膏盐岩由于埋藏深、钻井少、地震资料解释品质差等原因，增加了四川盆地内部寒武系含膏碳酸盐岩相关构造研究的难度，至今尚未有较大突破。因此，开展四川盆地蜀南地区寒武系含膏碳酸盐岩层系的构造物理模拟实验研究具有重要意义。本文将在分析含膏碳酸盐岩地层特征及典型圈闭特征的基础上，通过构造物理模拟实验探究含膏碳酸盐岩的构造特征，阐明膏盐岩对构造演化过程的影响，分析其对成藏过程的控制作用，并以此为基础，讨论碳酸盐岩层系中与膏盐岩相关的油气成藏模式及对有利油气勘探区带进行预测。1.2研究现状1.2.1含膏岩碳酸盐岩的研究现状含膏碳酸盐岩是重要的油气储层，在国内外油气富集区广泛发育。波斯湾、北海和墨西哥湾等国外油气富集区普遍发育含膏碳酸盐岩储层，而我国的三大海相盆地，如塔里木盆地的寒武系、石炭系，鄂尔多斯盆地的奥陶系马家沟组以及四川盆地寒武系、下三叠统也大量发育这种优质储层。国内外学者关于碳酸盐岩储层已经开展了大量的研究。这些研究主要集中在碳酸盐岩的沉积环境、成岩作用、孔隙形成机理和埋藏热液作用等方面，并且取得了大量成果。随着油气勘探-1- 第1章引言和研究程度的不断深入，实践表明大型碳酸盐岩油气田的形成与膏盐岩密不可分[2,3]。膏盐岩是一类包含氯化物和硫酸盐的化学沉积岩，在沉积过程中，由于海盆和湖盆水体的蒸发，造成水中的盐类物质由于溶解度差异而结晶析出，经过进一步成岩作用从而形成了化学成因的膏盐岩。因此，从本质上说，膏盐岩等同于蒸[4]发岩。1980年，国外的Kirkland首先对含膏碳酸盐岩的沉积环境进行了研究，并[5]指出膏盐岩沉积环境有利于有机质的保存。随后Jowett等人对含膏碳酸盐岩地层的储层物性条件进行了进一步的研究，认为膏盐岩对下伏储层的孔隙度影响巨大。[6]Halbouty则认为膏盐层更容易形成异常压力带，且膏盐岩是优质的盖层。Davison[7]等则指出膏盐岩对油气圈闭的形成具有重要影响。国内对沉积盆地中的膏盐岩研究起步相对较晚，但在上世纪80年代之后发展迅速。金之钧和康玉柱等通过对油气封闭系统的研究，指出膏盐岩对油气系统的[8,9]形成具有非常重要的作用。随后付广等人通过对盖层性质的研究，认为排驱压力、异常压力等因素是决定膏盐岩能否成为有效盖层的决定因素，并指出膏盐岩[10,11]属于特级盖层。戈红星等则对膏盐岩的流动性进行了研究，认为深层条件下膏盐岩均呈塑性流体，因此得出结论认为成岩作用与构造作用对于膏盐岩的封闭性[12]能影响较小。1.2.2物理模拟的研究现状构造物理模拟实验至今已经有两百多年的历史，最早可以追溯到1810年左右，当时著名的地质学家Hall用叠层布料作为岩层的模拟材料，对相邻地层间地槽沉积时受到水平挤压后的变形机制进行了模拟研究，从而开启了构造物理模拟的先[13]河，形成了构造地质学研究领域内的一门新的学科——实验构造地质学。1849年，Navmann首次将原岩作为实验材料用于岩石破裂变形机制的构造物理模拟实[14][15]验中。1878年，Gilbert在实验室模拟了侵蚀过程。1894年，B.Willis开展物理模拟实验来研究阿巴拉契亚山脉的构造形成机理，并成功研制出世界上第一台[16]构造物理模拟实验装置，大大推动了地质科学的发展。20世纪以后，构造物理模拟实验已初具雏形，相似理论也得到了极大的发展，并成功运用于一系列的实验研究中。1914年，W.H.Hobbs对弧形构造的变形机制[17]进行实验研究。1920年，W.J.Mead在常温下利用石蜡进行了褶皱形成过程的物[18]理模拟实验；同年，F.D.Adams用大理岩材料在挤压条件下开展了流动模拟实验；1926年，S.Tokuda进行了有关日本本土和日本海附近弧形构造的物理模拟实验；-2- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文1929年，Riedel利用湿粘土材料对简单剪切作用下的破裂作用进行实验模拟；同[19~22]年，C.M.Nevin开展了盐丘的成因机理模拟实验研究；1930年，H.Cloos用湿[16]粘土材料模拟了德国莱茵地堑的形成过程。对于相似理论的研究，Hubbert(1937)在前人的研究基础上，提出了相似性原理，主要包括几何学、动力学、运动学三大相似原理，并将物理模拟实验的相似性理论规范化，从而使模拟实验的模型设[17]计有据可依。实验理论的突破大大提高了构造物理模拟实验的精度，因此被大量用于地质构造研究，如断裂（Cloos，1955）、褶皱（Currietal，1962）和盐底辟[23]等相关构造。自1980年以来，新技术和新方法的不断发展促进了构造物理模拟实验研究的广度和深度，其研究对象由褶皱、断层等某单一的构造形态向造山作用、俯冲作用以及盆地的形成和演化等地质学最前瞻的研究中拓展。由于天然材料可以减小实际地质条件与实验材料的差异，能有效提高实验结果的可靠性和准确度，因而[24]模拟实验的材料选择从人工合成材料向天然材料转变。从上世纪80年代末开始，数值模拟方法的出现以及在此领域的广泛发展推动了实验构造地质学的进一步发展，在理论和方法上有了新突破，也使构造物理模拟实验由构造动力学机制的研[16]究扩展到工程地质领域。1.2.3膏盐岩对成藏的影响研究现状由于膏盐岩具有易变、易流动、易溶、可塑性和致密性等特性，使其对于碳酸盐岩油气成藏具有重要的影响，康玉柱和金之钧等强调膏盐岩是控制油气成藏[25,26]作用的重要因素之一，综合国内外学者的研究成果，可将膏盐岩的影响作用分为以下4各方面：（1）膏盐岩对于生烃的影响膏盐岩的沉积环境一般为湖侵或高位体系域，属于沉积较为密集的区域。在这种弱氧化-还原环境中，对于有机质的保存和堆积十分有利，因而膏盐岩常与烃[27]源岩成共生或伴生关系，对油气的形成影响巨大。（2）膏盐岩对储层储集物性的影响由于膏盐岩热导率较高，因此在成岩过程中，当下伏岩层与膏盐岩整合接触[28]时，下部岩层热量不易保存，从而使成岩作用进一步放缓。并且，由于膏盐岩会大大降低对下伏岩层的压实作用，进而有利于岩层保持较高的孔隙度，尤其对[29]次生孔隙影响作用显著。此外，也有学者提出，膏盐岩在一定条件下也可以作[30]为油气储集层存在。-3- 第1章引言（3）膏盐岩作为盖层的有效性膏盐层由于其岩性致密，且具有较高的排驱压力，在深层条件下容易产生异常高压。同时，由于膏盐岩本身较强的塑性导致其容易变形，虽然在常温常压条件下一般表现为固态或弱塑性状态，但当其埋深超过500m时则达到软化点，当超[28]过3000m时具有较强的流动性，再结合膏盐岩层通常厚度较大的特点，使得膏[32]盐岩的封盖性能比泥岩更强，为特级盖层。因此，膏盐岩作为盖层能够有效地保存油气藏不受破坏。（4）膏盐岩对于油气运移的影响地层埋深大于3000m时，膏盐岩的流动能力将显著增强。由于受到上覆岩层的负荷，膏盐岩将发生塑性流动，从而将引起地层的局部增厚，使得上覆地层发生局部隆起变形。隆起的上覆地层受到横向牵引拉张构造应力作用发生破裂，形[28]成屋脊式断层。这些生长断层可以作为油气运移的有利通道，并最终聚集成藏。且在沉积过程中由于密度倒置引起的盐类沉积物流动上浮，在一定条件下形成盐柱和盐刺穿等构造。盐柱的持续生长会导致烃源岩上覆致密岩体发生“拱张”作用，从而形成断裂，促进了油气运移。另外盐丘附近的流体在温度和压力的共同作用下会产生显著的密度差异，从而发生一定规模的相对流动，也对油气成藏具有重要的影响。综上，通过国内外文献调研结果可知，目前含膏碳酸盐岩的研究主要集中在膏盐岩作为盖层的封闭有效性等方面，但在含膏碳酸盐岩对圈闭形成及成藏的影响研究较少。因此，以分析典型含膏碳酸盐岩圈闭入手，借助构造物理模拟实验，结合勘探实例，较为系统地研究含膏碳酸盐岩对圈闭形成及成藏的影响将为蜀南地区碳酸盐岩构造特征及成藏模式的研究提供指导意义。1.3研究思路及研究内容1.3.1研究内容（1）搞清研究区研究现状：对区内已有的野外地质调查、地球物理勘探、钻井、测井等资料进行收集、整理，对已有的研究成果进行调研，弄清研究区地质构造背景、地层发育特征、沉积特征、膏盐岩发育特征及勘探现状。（2）含膏碳酸盐岩构造物理模拟实验设计：利用工区地震资料研究典型井的构造特征，基于已钻圈闭构造演化史分析成果，恢复其变形历史并建立和抽象其原始地层格架模型。以此作为实验模型并制定实验具体步骤。-4- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文（3）选材实验：对不同目数微玻璃珠、粘土、硅胶以及微玻璃珠与粘土混合材料进行单层不同厚度的实验，建立实验材料优选方案，为后续模拟实验进行提供实验材料选择。（4）构造物理模拟实验研究：遵循构造物理模拟实验原则，在优选实验材料的基础上，利用构造物理模拟仪器，开展挤压背景下含膏碳酸盐岩地层构造变形过程模拟，分析膏盐岩变形方式及封盖能力的变化、盐上盐下地层变形特征、断层特征及产生序列、含膏碳酸盐岩圈闭形成过程。（5）成藏要素分析：通过对烃源岩的岩性特征及地球化学特征进行分析，确定研究区主要烃源岩，并分析储集层岩性特征、储集空间类型及物性特征。（6）典型圈闭分析：利用成藏要素分析结果及构造物理模拟实验研究成果，结合测试资料综合分析蜀南地区典型圈闭，分析其构造特征、圈闭要素及成藏组合。（7）蜀南地区寒武系含膏碳酸盐岩地层成藏模式研究及区带评价：以构造物理模拟实验的地质意义为指导，在成藏要素分析的基础上，讨论研究区成藏模式，并结合前人沉积相、储层等方面的研究成果，开展有利区带综合评价，为下一步油气勘探开发提供建议。1.3.2研究思路在沉积岩石学、储层地质学、构造地质学、现代油气成藏理论和方法指导下，利用地震、测井、薄片、试油、分析化验资料，对储层特征、烃源岩特征及盖层特征进行研究，综合分析研究区成藏条件。同时在典型圈闭分析的基础上设计构造物理模拟实验，通过实验对构造及成藏的指导意义探究研究区的成藏模式。最后结合天然气成藏相关研究成果，对研究区有利区带进行预测。制定的技术路线如下（图1.1）：-5- 第1章引言图1.1技术路线图Fig.1.1Technologyroadmap1.4完成的工作量（1）工区资料收集：收集蜀南地区二维地震资料及15口井测井数据、薄片资料、岩心资料、物性资料及地球化学资料；（2）野外地质调查工作：对4条剖面进行详细观察、描述与记录，并进行采样、拍照；（3）构造演化史分析：清绘三条剖面构造演化史图并总结其演化特征；（4）构造物理模拟实验选材实验：历时4个月进行构造物理模拟选材实验，进行不同目数微玻璃珠、粘土、粘土与微玻璃珠不同配比混合以及硅胶的单层挤压实验60组（12种材料，5个不同厚度）实验，且每组实验重复5次；（5）构造物理模拟实验：以两个实际地质模型为基础建立实验模型，进行了4组沙箱构造物理模拟实验，每组实验重复3次，完成实验过程照片拍摄3213张；（6）构造物理模拟实验结果分析：绘制实验设计及结果分析图10张，实验结果总结及对构造和成藏模式指导意义的探讨；（7）典型圈闭分析及成藏要素分析：结合前人构造解释、钻井测试资料等对典型圈闭进行分析；根据研究区有机地化资料分析烃源岩特征；根据岩心观察、实验分析和薄片鉴定结果分析研究区储集层岩石类型、储集空间类型及孔喉特征；并在此基础上结合前人研究成果探讨研究区成藏模式。-6- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文第2章研究区地质背景与勘探现状2.1构造背景2.1.1构造位置及构造单元划分四川盆地是扬子克拉通上的一个次级构造单元，在印支期已形成了盆地的雏形，然后经历喜山期的褶皱运动，最终形成现今的构造面貌。据汪泽成（2014年）研究成果，寒武系现今构造形态与震旦系顶界面非常相似，表现为继承性构造特征（图2.1）。同时根据区域构造特征、现今构造形迹以及前人研究成果，以龙泉山、华蓥山两个深大断裂为界，将盆地划分为3个构造区，分别为川西-川北深坳陷区、川中隆起区和蜀南至川东褶皱坳陷区，进一步可以分为6个次一级构造分区，自南西向北东依次为川西低缓断褶带、川北平缓断褶带、安岳-广安低缓隆起区、威远-资阳高陡隆起区、蜀南低陡断褶带及川东高陡断褶带。图2.1四川盆地震旦系顶界面构造及区带划分图（据中国石油勘探开发研究院，2014）Fig.2.1ThetopSinianboundarystructureandregionaldivisionmap,SichuanBasin(afterResearchInstituteofPetroleumExploration＆Development,2014)-7- 第2章研究区地质背景与勘探现状2.1.2区域构造演化前震旦纪主要经历了地槽晋宁运动回返和扬子准地台固结，从此进入地台发展阶段，四川盆地在地史上升降运动虽然较为频繁，但由于受到川中稳定基底的控制，自震旦纪以来总体以沉降作用为主。盆地和基底的形成经历了6个主要的构造旋回，分别为：扬子旋回、加里东旋回、海西旋回、印支旋回、燕山旋回和喜山旋回。主要经历的大盆地演化阶段分别为：澄江运动至加里东构造旋回的克拉通坳陷、海西构造旋回的克拉通内裂陷、印支构造旋回的大陆边缘和前陆、燕山早幕-中幕的类前陆、燕山晚幕-喜山构造旋回的的构造残余。分述如下：（1）扬子旋回：扬子旋回包括两次大地运动，扬子准地台区在晋宁运动时期形成，震旦系的澄江运动造成了沉积间断，形成了区域平行不整合。（2）加里东旋回：加里东旋回对圈闭发育有重要影响，震旦系灯影组储层发育受其早期桐湾运动影响。晚期的加里东运动造成乐山-龙女寺古隆起的形成。（3）海西旋回：地层主要体现为缺失和不整合关系的主要原因是海西旋回期间，地层抬升再沉降。（4）印支旋回：在印支运动早期，隆起带强烈抬升，形成南北两段古隆起，南部为泸州古隆起，而北段为开江古隆起。（5）燕山旋回：该时期盆地周边褶皱回返，部分地区古陆抬升，沉积中心迁移至威远附近，呈放射状分布，整体为陆相沉积。（6）喜山旋回：盆地构造的定型关键时期，影响着盆地内整体和局部的各处构造形态和样式。印支运动起，构造运动对蜀南地区的构造有着重大的影响。从板块运动学说来看，印支运动以前，蜀南地区处于伸展构造环境下，而印支运动开始，在来自于其他板块强烈挤压的构造应力下，华南板块的应力场呈现北西向强烈压扭，并在喜山运动时期达到最大。伸展构造逐渐出现腹底断层，复杂的应力变化和构造演化共同促成了现在蜀南地区的构造特征。蜀南地区典型的隔挡式褶皱构造特征在喜山运动时期最终形成。从川东-蜀南地区圈闭和断裂分布图（图2.2）可见，总体上川东最终形成高陡复杂构造，而蜀南地区则以不易发现的低缓构造为主。-8- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文图2.2川东-蜀南震旦-寒武系圈闭和断裂分布图（据中国石油勘探开发研究院，2014）Fig.2.2DistributionmapofEast-SouthSichuanSinian-Cambriantrapsandfractures(afterResearchInstituteofPetroleumExploration＆Development,2014)2.2地层特征工区内，研究层段自下而上发育齐全，包括震旦系、寒武系以及上覆奥陶系。岩石类型从海相碳酸盐岩到陆源碎屑岩，以及其中过渡相岩性。在构造环境影响下，特别是乐山-龙女寺古隆起的形成，寒武系地层在部分地区受到剥蚀，其上覆地层在奥陶系沉积间断，直接被二叠系地层所覆盖。在垂向上，寒武系地层有明显的分异性。底部主要为陆源碎屑岩，而顶部为整套较纯白云岩，其中夹石膏及陆源碎屑岩薄层，陆源碎屑岩含量明显减少，中部为陆源碎屑岩和碳酸盐岩的互层过渡。研究区寒武系地层自下而上可分为筇竹寺组、沧浪铺组、龙王庙组、高台组和洗象池群。洗象池群以浅灰、深灰色薄-厚层状白云岩、鲕状白云岩、粒屑白云岩、泥质白云岩为主。高台组主要岩石类型有黄绿色粉砂岩、页岩、泥质灰岩、白云质灰岩及含生-9- 第2章研究区地质背景与勘探现状物碎屑白云岩。龙王庙组主要为白云质灰岩、泥质灰岩、鲕状、粒屑白云岩、泥晶白云岩夹少量砂泥岩。沧浪铺组的下段由灰黄、黄绿色砂质页岩、页岩夹薄－中层状砂岩组成，而上段由云母砂质页岩和云母石英砂岩组成。筇竹寺组的下段为黑色含磷泥质粉砂岩，深灰、灰色泥质、白云质粉砂岩夹粉砂质白云岩，上段为黑色粉砂质炭质页岩，黄绿色页岩夹薄层状砂岩。2.3沉积特征通过大量文献的查阅，四川盆地寒武系可分为浅海沉积、陆源碎屑与碳酸盐岩混合沉积及碳酸盐岩台地沉积三个相组，分别细分为滨岸相、潮坪、局限台地、开阔台地、台地边缘、内缓坡、外缓坡等七种类型的相及对应的亚相和微相（表2.1）。寒武纪时期研究区地形特点为西高东低，西侧的康滇古陆在筇竹寺期提供充足的物源，整体为陆源碎屑沉积体系，陆源碎屑滨岸相和陆源碎屑陆棚相分布区。黑色泥质粉砂岩、黑色粉砂质页岩的外陆棚相发育在蜀南地区；滨岸相和混积陆棚相为早寒武世沧浪铺时期特征；到了龙王庙期，由于气候干旱炎热，有利于蒸发浓缩形成高盐度水体，其沉积格局发生了重大变化，以发育碳酸盐岩沉积体系为特征，为发育半局限台地相，在本区发育大面积膏盐岩，其中蒸发台棚区的膏盐岩厚度大于蒸发泻湖区；中寒武高台期则为碳酸盐岩沉积体系，海平面整体下降，发育混积局限台地相，在蜀南地区发育大面积局限台地相及面积较小的台内滩；洗象池期海平面继续下降，上扬子区海域水体保持局限，碳酸盐生产率极高，发育局限台地相，可见台内滩及局限泻湖。总体来看，海平面升降控制了沉积相带的迁移以及颗粒滩的发育规模，而古气候和古地形控制了膏盐岩是否发育及发育规模。-10- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文表2.1四川盆地及邻区震旦-下古生界沉积相类型（据中国石油勘探开发研究院，2014）Table2.1TypesofsedimentaryfaciesofSinian-LowerPaleozoicinSichuanBasinandadjacentareas(afterResearchInstituteofPetroleumExploration＆Development,2014)2.4膏盐岩发育特征本次研究选取了NW-SE和NE-SW方向的两个剖面进行了岩性对比，以确定膏盐岩岩性组合和分布特征。由NW-SE剖面图（图2.3）可知，越靠近东南方向，膏盐岩厚度越大，连续性越好，而越往西北方向膏盐岩发育厚度越小，且与白云岩和粉砂岩混合发育。-11- 第2章研究区地质背景与勘探现状图2.3蜀南地区寒武系NW-SE岩性剖面图（据中国石油勘探开发研究院，2015）Fig.2.3CrosssectionofNW-SECambrianlithology,SouthernSichuanarea(afterResearchInstituteofPetroleumExploration＆Development,2015)由NE-SW剖面图（图2.4）可知，蜀西南和蜀东南膏盐岩相对较为发育，而靠近中部地区则以白云岩和粉砂岩、泥岩混合发育为主体，且厚度相对也较薄。图2.4蜀南地区寒武系NE-SW岩性剖面图（据中国石油勘探开发研究院，2015）Fig.2.4CrosssectionofNE-SWCambrianlithology,SouthernSichuanarea(afterResearchInstituteofPetroleumExploration＆Development,2015)-12- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文根据膏盐岩厚度统计结果显示（图2.5），蜀南地区膏盐岩累积厚度大，在单井钻遇结果几乎均有显示，尤其是临7井，膏岩钻遇厚度达到700米；而膏质粉砂岩相对较少，累计厚度小，最大厚度仅为50米；膏质白云岩则介于二者之间，最大钻遇厚度为480米。图2.5蜀南地区寒武系膏盐岩厚度统计图Fig.2.5StatisticalgraphofCambriangypsumrockthicknessinSouthernSichuanarea膏盐岩主要发育在龙王庙组、高台组和洗象池组地层，不同地层膏盐岩的岩性组合及分布存在差异。下面就这三个地层的膏盐岩平面分布情况进行论述。龙王庙组含膏碳酸盐岩主要有以下四种组合：含膏薄层云岩、颗粒白云岩以及含膏颗粒云岩组合；颗粒白云岩、细-粉晶云岩以及含膏颗粒云岩组合；泥质云岩、含灰云岩、灰岩组合；颗粒白云岩、细-粉晶云岩以及含膏泥质云岩组合四种组合模式。可以看出，颗粒云岩和细、粉晶云岩为主要组成岩石类型，膏盐岩分布规模小，厚度薄，中等厚度互层型和不等厚度互层型等样式进行空间组合。含膏层和膏溶角砾岩也在川南地区露头剖面可见，足以表明寒武系膏盐岩广泛分布于蜀南地区。如图2.6所示，蜀南地区东山构造带及东深1井井区存在大段膏盐岩沉积，其中以东深1井及林7井最为典型。-13- 第2章研究区地质背景与勘探现状图2.6四川盆地寒武系龙王庙组膏盐岩厚度分布图（据徐安娜，2015）Fig.2.6GypsumrockthicknessdistributionmapofCambrianLongwangmiaoformation,Sichuanbasin(afterXuAnna,2015)高台组膏盐岩常见三种岩性组合类：膏泥质云岩、含膏/云/砂/泥的混合岩、含膏泥质云岩薄互层组合；（含膏盐）云岩、膏质细-粉晶云岩、颗粒云岩、细-粉晶云岩薄互层组合；含膏/灰/云的砂泥混合岩、含膏泥质云岩、（含膏）云岩薄互层组合。其中，蜀南地区高台组以第三种为主，膏盐岩分布范围大，单层厚度不大，但累计厚度大，薄互层型和不等厚互层等样式进行空间组合。膏质白云岩、云质膏岩、膏岩混合沉积可见于方深1井、林1井地区，而膏质云岩组合区可见于宫深1井、窝深1井附近，宁2井、宁1井发育膏质云岩、含膏云岩、膏质砂泥岩，该带出现混合潮坪相沉积。与龙王庙组对比，高台组在蜀南地区聚盐区南移，沉积较厚膏盐岩，且分布广泛（图2.7）。-14- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文图2.7四川盆地寒武系高台组膏盐岩厚度分布图（据徐安娜，2015）Fig.2.7GypsumrockthicknessdistributionmapofCambrianGaotaiformation,Sichuanbasin(afterXuAnna,2015)洗象池组膏盐岩常见的四种岩性组合类型：膏盐岩或膏云岩、含膏（颗粒）云岩、细-粉晶云岩组合；颗粒云岩、膏盐岩或膏云岩、颗粒云岩组合；灰岩、膏云岩、含膏细-粉晶云岩、颗粒云岩组合；灰岩、含膏颗粒云岩、云岩组合。其中第一种和第三种为主要类型。蜀南地区洗象池组膏盐岩分布范围广，单层厚度和累计厚度都较大，以中厚层和不等厚互层等样式进行空间组合（图2.8）。综上，蜀南地区寒武系存在三套膏盐岩富集段，主要集中在龙王庙组和高台组，少量分布于洗象池组。三套膏盐岩富集段规模及岩性组合存在明显差异，自下而上膏盐岩规模逐渐缩小，主要发育膏盐岩、膏质白云岩和膏质粉砂岩三大类岩性组合，这些岩性组合分别以薄互层型、中等厚度互层型和不等厚度互层型等样式进行组合，不同层段岩性组合存在明显不同。从膏盐岩分布情况来看，地层自下而上，龙王庙组厚度大，纯膏盐岩平面分布具有一定规模；高台组厚度小，以膏盐岩和膏质云岩为主，平面分布广；洗象池组厚度薄且平面分布较为局限。-15- 第2章研究区地质背景与勘探现状图2.8四川盆地寒武系洗象池组膏盐岩厚度分布图（据徐安娜，2015）Fig.2.8GypsumrockthicknessdistributionmapofCambrianXixiangchiformation,Sichuanbasin(afterXuAnna,2015)2.5研究区勘探现状从20世纪50年代中期开始至今，在对四川盆地震旦系-下古生界勘探的四十多年历史中，有许多重大发现。1964年起至今共47年艰苦探索，威远气田2011年风险探井高石1井在震旦系取得重大突破，随后2012年，磨溪8井又在龙王庙组取得重大突破。随着快速高效的勘探，整体控制储量规模达万亿方，2013年磨溪龙王庙组气藏上交探明储量4403.83亿方，这一战略发现是我国乃至世界天然气勘探历史上激动人心的重大成果和里程碑，对推进我国天然气工业的快速发展具有十分重要的意义。近几年，震旦-寒武系的勘探迅速拓展，证明了川东-蜀南地区的巨大勘探潜力。但下古生界依旧勘探程度低，寒武系专层探井仅仅集中于威远气田，在盆地的其它地方部分探井钻穿或钻遇了下古生界，但由于埋藏深，一些钻穿或钻遇下-16- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文古生界的井还仅分布于乐山-龙女古隆起范围内。在1941年，威阳1井为威远地区第一口探井。截止到目前，威远构造完成钻井165口，其中123口钻穿（遇）寒武系，共获工业气井17口（其中老井上试16口，新钻专层井1口）。与此同时，下古生界有着良好的油气显示，2000年以来，川西南矿区对震旦系气藏报废井进行测试发现了寒武系气藏，其中以洗象池组为主要目的层，获工业气井16口（威水2、威2、5、26、42、52、65、71，78、79、88、93、37、112、118、36-1井），获小产井2口（威66、威89），累计获得天3然气井口测试产能127.05×104m/d。2004年新钻探寒武系专层井6口（威寒1、101、102、103、104、105井），但对于寒武系洗象池组仅有威寒1井测试产气3330.12×104m/d，龙王庙组测试产气12.3×104m/d，产水192m/d，其余5口井并未获得工业气流。在资阳古圈闭范围内，钻井较深，7口探井钻穿下古生界，对震旦系专层研究有着极大的意义。但受乐山-龙女寺古地貌影响，仅下寒武统地层残存，其上地层均遭受不同程度的剥蚀，寒武系也未获得工业气井。除威远构造、资阳构造外，乐山-龙女古隆起及其周边在寒武系中相继完钻的共计有26口井。其中古隆起顶部和上斜坡带上有8口钻井，获工业气井2口，磨溪8井龙王庙组上下段试气获107万和78万方的产量。磨深1井洗象池组井涌、气侵，说明古隆起上寒武系储层较发育、具有较好的含油气性。在古隆起下斜坡带和坳陷带上有9口钻井，产水，临7井在洗象池组射孔试油时气水同喷，焰高30.5～1m，测试产水1.25m/d（H2S含量过高而未酸化）。-17- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择第3章构造物理模拟原理及实验材料选择3.1构造物理模拟实验原理3.1.1构造物理模拟实验基本原则本文采用砂箱构造物理模拟仪器进行物理模拟实验。它是根据研究对象来选择合适的实验材料，制定模型的边界条件及施加应力的方式，研究模型在应变量的增加过程中构造变形特征和演化过程。通过前人大量实验研究，我们不难发现地质构造变形的过程及结果与岩石的力学性质、应力大小等关系较小，主要受几[20,24]何条件所限。为使构造物理模拟实验的实验结果对自然界地质构造变形的变[32]形过程和变形机制有科学合理的解释，我们需要遵循以下5个原则：（1）相似原则：相似原则是指构造物理模拟实验必须遵从实验模型与真实地质体需要符合相似性原理。只有这样，实验结果才能真实合理地解释研究对象的[33]特征；（2）选择原则：由于影响构造变形的因素很多，并且无法同时满足相似性原理。因此，无需苛求所有因素相似，只选择对构造变形影响最大的因素加以考虑；（3）分解原则：为了实验的可行性，在设计模型时，不需要同时考虑所有地质构造变形的影响因素，而是依循分解原则。即设计模型时，只考虑一个影响因素而固定其他因素，进行多组实验后，再对实验中各个因素进行分解研究，最终对各影响因素进行综合分析，以此来简化实验模型并获得理想的实验结果；（4）逐步近似原则：由于实际地质条件的复杂多变性以及实验仪器的局限性，构造物理模拟实验只能做到大致与原型相似，随着实验室条件的改善及对地质构造变形研究的发展而逐步逼近相似；（5）统计的原则：通过前人大量实验结果可知，构造物理模拟实验往往具有偶然性和不可预料性，也就是说我们不可能保证每个实验的条件精确相同，因此运用统计学来评价实验的可信度与准确度显得尤为重要。3.1.2相似基本理论及相似参数选择在构造物理模拟研究中，我们可将大地构造变形活动抽象为一个力学系统，并导出模型的几何相似、材料相似、时间相似、动力相似和运动相似等相似准则[34]如以下各式。其中，主要通过几何相似、材料相似、力学相似来加以研究，其-18- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文中材料相似将在下文中详述，此处探讨几何相似、运动相似、动力相似。2CP=CECl（3.1）CCC（3.2）tLCECη=CρClCt（3.3）CP为力相似倍数，CE弹性模量相似倍数，Cl为几何相似倍数，Ct为时间相似倍数，Cρ为密度相似倍数。相似因子一般需要满足如下条件：-4-5-11-13-1519-4-5Cρ≈0.5~1.0；Cl≈10~10；Ct≈10~10；Cη≈10~10-；CP≈10~10；-4-5[35]CE≈10~10。（1）几何相似几何相似是指两个不同几何体的对应尺寸之比是固定的常数，即相似常量Cl。这是构造物理模拟实验设计中需要考虑的首要问题。我们所设计的模型不仅尺寸要符合清楚地反映相应的地质构造现象这一标准，同时还要便于实验操作，可行-8-6[34]性高。因此，几何相似比取Cl=1.5×10~10。自然条件下客观地质体的展布范24[36,37]围大约在2×10~10km，计算可将实验沙箱的最大尺寸限定在200~1000mm内。（2）运动相似两个体系运动相似是指两个质点分别沿着各自几何相似的轨迹运动，在等比例的时间段内通过了一段几何相似的路程。通俗来说，在构造物理模拟研究中，运动相似是指实验模型的变形过程与自然界中研究对象相似。但是，同样的形变结果可能经过了不同的形变过程，如图3.1中模型1的运动学过程与原型相似而模型2不相似，但变形的最终结果符合几何学相似。所以，运动相似包括运动轨迹l、运动速度v、运动时间t三方面的相似，且它们所对应的相似常数Cl、Cv、Ct满[35,38]足关系式Cl=CvCt。-19- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择图3.1运动学相似原则模型（据Eisenstadtetal.,1995）Fig.3.1Kinematicsimilarityprinciple(afterEisenstadtetal.,1995).（3）动力相似自然界中的构造形态和实验室中的模型变形过程都可以看作是力的作用结果。我们可以将绝大多数构造形式的发育看作是低速缓慢的变化过程，可以利用实验测得的作用力大小、相似系数，推算出所模拟的构造变形中力的大小，但需[40]要注意的是推算结果不能完全等同于实际引起构造变形的力。3.1.3构造物理模拟实验一般步骤依据构造物理模拟实验的原理，以及从实际中来到实际中去的原则将构造物理模拟实验步骤大致分为以下几点：（1）通过野外剖面地质构造的调查记录确定构造物理模拟实验的地质原型[40]。（2）分析控制地质原型的主要因素及次要因素。根据构造变形过程的物理环境与地质原型的岩石力学性状，选定合适的实验材料。（3）根据地质原型的几何尺寸及所采用的模拟方法等因素确定实验模型的比例尺。（4）根据野外地质观察和地球物理资料推断地质原型的受力方式与约束条件，并据此选择模型的加载方式与约束条件。（5）进行沙箱构造物理模拟实验并记录实验过程和数据，及时进行整理数-20- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文据，指导后续实验的进行。（6）分析总结实验结果，对比实验结果与自然界原型的差距，若相似度不高，重复以上步骤。以此提高实验的准确度和野外地质构造原型的相似程度。（7）合理地将构造物理模拟实验结论用于解决实际地质问题中。3.2实验材料选择[41]现今构造物理模拟沙箱实验中常用的材料主要分为脆性材料和塑性材料。其中脆性材料包括干燥石英砂、微玻璃珠，塑性材料包括湿粘土及硅胶（硅树脂）。3干燥石英砂粒径在200~400μm之间，密度约为1700kg/m，石英砂遵循莫尔-[42]库伦破裂准则，内摩擦角约为25°~30°，由于十分接近地壳浅部沉积岩层的脆性形变而使用较为广泛，并且是模拟伸展拉张构造的理想材料（McClayetal.，1987；Krantz，1991；Schellart，2000）。微玻璃珠（GlassMicrobeads）是一种表面光滑的球状颗粒，粘聚力几乎为零，3密度约为1500kg/m，库伦内摩擦角约25°（Donatellaetal.，2006），通常用来模拟较弱的滑脱层（Konstantinovskayaetal.，2009）。由于与膏盐岩相比，云岩、灰岩滑脱作用有限，而微玻璃珠与硅胶在同一应力场作用下，微玻璃珠滑脱作用与硅胶相比很小，因此不能用于模拟滑脱层。所以，本实验中采用含水饱和度40%的不同目数的微玻璃珠模拟云岩、灰岩。微玻璃珠层在实验中表现为不协调变形，[43]主要发育褶皱及断层两种构造样式。-2-12湿润的粘土（含水饱和度40%~50%）弹性模量约为10~10kg/cm，粘度约为104~105Pa·s，比较适合模拟挤压构造，而用含水44%的粘土模拟层状沉积岩层最为理想（马瑾，1987）。本实验用含水饱和度44%的粘土模拟泥岩，用含水饱和度40%的粘土与40%的300目微玻璃珠混合材料模拟粉砂质泥岩夹薄层灰/云岩。3硅胶是牛顿流体（n=1），在室温下硅胶密度约为987kg/m，粘度系数约为5×104Pa·s。由前人实验结果可验证硅胶被广泛应用于盐相关构造物理模拟中（Vendevilleetal.，1992；Geetal.，1997；CottonandKoyi，2000；RowanandVendeville，2006；Dooleyetal.，2009）。由于膏盐岩非常致密，塑性强、易流动（埋深达500m时，膏盐岩进入软化点，达3000m时具有极强的流动性）的特点，而本实验所模拟的典型构造中的膏盐岩均在5000m以下，所以在本实验中硅胶成为模拟膏盐岩的最佳材料。-21- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择3.3典型圈闭特征及构造物理模拟实验设计思路蜀南地区构造变形复杂，但是该地区二维地震资料年度跨度较大（1987—2012年），覆盖次数较低，主要目的层分辨率较低，并且深部地层主要以海相碳酸盐岩沉积为主，且厚度大，地层之间波阻抗差异比较小，明显制约了构造研究的效果。虽然可以从地震资料中识别盐上构造，如东深1井的逆冲断层和座3井的对冲断层，但是对盐下具体情况无法清晰刻画（图3.2，图3.4）。同时，对膏盐岩变形方式及滑脱作用对盐上盐下地层的影响，以及盐上盐下断层产生方式及序列或圈闭形成过程等也缺乏认识。因此本文通过含膏地层构造物理模拟实验的结果分析建立地质模型，以此指导工区构造解释。为了探究以上问题，在不考虑剥蚀、地表风化、同沉积的理想状态下，进行了4组沙箱构造物理模拟实验，并且为了提高实验的可信度，每组实验重复3次，本文选了较为典型的3个实验进行讨论。由于蜀南地区钻遇寒武系钻井有限，本文选择东深1井及座3井为典型井建立实验模型。东深1井区与座3井均位于华蓥山以东的川东南坳褶带。川南低陡断褶带位于华蓥山以东，齐岳山以西的川东南坳褶带南部，是华蓥山断褶带西南方向的延伸，区内以扫帚状撒开的雁行式低背斜群为特点。加里东-海西期为拗陷区，印支-燕山期形成泸州古隆起的主体，现今构造以华蓥山背斜为主体向南的分支，区内有温塘峡-临峰场、沥鼻峡-六合场等构造带。各个构造带均呈现北高南低的特点，并且北半段褶皱较陡，断层发育较好，为梳状构造，褶皱轴部多出露三[44]叠系地层，向南延伸褶皱逐渐减弱，呈平缓背斜形态。图3.2过东深1井构造地震解释剖面图Fig.3.2SeismicstructureinterpretationsectionpassingthroughWellDongshen1-22- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文东深1井区位于东山构造区，该构造带在灯影组发育背斜圈闭，长轴近南北2向（图3.2），圈闭面积约165km，闭合高度330m，高点埋深-4840m。该圈闭主要位于滑脱层下面，由于构造挤压形成，虽然从地震剖面看构造幅度不大，但是[45]圈闭面积较大，成藏条件相对较好，埋深也适中。图3.3东深1井现今构造解释图Fig.3.3NowadaystectonicinterpretationofWellDongshen1该井钻遇寒武系龙王庙组大套膏盐岩层，且断层发育，是研究含膏地层构造变形特征及膏盐岩对圈闭形成的影响的典型实例。依据地震解释成果及地层岩性特征绘制东深1井现今构造图（图3.3），并以此为模型一地质原型。图3.4过座3井构造地震解释剖面图Fig.3.4SeismicstructureinterpretationsectionpassingthroughWellZuo3-23- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择座3井（图3.4）位于华蓥山北构造带，该构造带为发育规模较大的构造圈闭，2表现为北东-南西向延伸的长轴背斜。圈闭线为-5450m，圈闭面积122.6km，高点海拔-4940m，圈闭幅度达到510m。综合来看，华蓥山北构造带在震旦系-寒武系均发育大型的长轴背斜圈闭，圈闭埋藏相对较浅，是较为理想的I类有利勘探目标，但由于地震资料品质较差，影响了圈闭的落实，需要进一步勘探和研究落实其可靠情况。两口井虽均钻遇寒武系龙王庙组膏盐岩，但较东深1井来看，座3井（图3.5）构造幅度较陡，且位于华蓥山附近，挤压应力较大，且下伏脆性基底，故以此为模型讨论挤压应力较大且存在下伏脆性岩层的情况下膏盐岩变形特征和盐上盐下地层变形特征。图3.5座3井构造解释图Fig.3.5TectonicinterpretationofWellZuo3本次研究首先在遵循构造物理模拟实验相似性原理的基础上确定实验参数及实验材料；再根据蜀南地区震旦系-志留系典型圈闭地震剖面，对典型井建立精细地层格架模型和圈闭地质模型，并将其等比例缩小，分别作为物理模拟的初始地层模型和刻度模型；最后，结合四川盆地区域挤压应力场方向及变化，设定模拟挤压应力方向及可能的变化方向开展沙箱物理模拟实验研究。本次实验研究拟探讨以下问题：（1）膏盐岩变形方式；-24- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文（2）膏盐岩作为盖层的封盖能力的变化；（3）盐上盐下变形特征及差异；（4）断层特征及产生序列；（5）膏盐岩对断层封堵性的影响；（6）含膏碳酸盐岩圈闭形成过程；（7）含膏碳酸盐岩可能存在的成藏模式。3.4典型圈闭构造物理模拟实验过程分析3.4.1模型一（1）构造物理模拟实验模型建立该实验在中国石油勘探开发研究院实验中心完成，实验在正常重力场中进行。该实验主要针对膏盐岩与上下层碳酸盐岩等厚的情况下，膏盐岩对上覆层及基底的层间滑脱作用及盐上盐下形成何种构造进行讨论。表3.1实验模型相似比Table3.1Similarityratioofexperimentalmodel物理参量原型模型相似比2重力加速度g（m/s）9.819.811-4长度l（m）1000.011×103微玻璃珠密度ρ（kg/m）280015000.543硅胶密度ρ（kg/m）22009870.45194-15硅胶粘度η（Pa·s）1×105×105×10-5应力σ（Pa）ρNgNlNρMgMlM5.4×10-10时间t（s）tNtM1.08×10实验材料呈层状铺置于沙箱中，以硅胶模拟膏质塑形地层，含水饱和度40%的不同目数的微玻璃珠模拟碳酸盐岩（微玻璃珠目数越大模拟越致密的地层），粘土模拟泥岩。模型一以东深1井层拉平后简化的地层为原始模型（图3.6）进行模拟，每层厚度及所用材料均依据实际模型设定（表3.2）。实验依据相似理论进行参数选择（表3.1），设计模型总长440mm，高为130mm，实验中的长度比例-4为1×10，即实验模型的1cm代表自然界的100m。密度比约为0.5，粘度比为5-15-5×10，应力比为5.4×10，由tN=tM(ρMgMlM/ρNgNlN)(ηN/ηM)可得时间比为1.08×-25- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择-1010，即实验中的1h约代表自然界中的1Ma。图3.6东深1井原始地层模型Fig.3.6OriginalformationmodelofWellDongshen1表3.2模型一所用材料及对应地层表Table3.2Tableofmaterialsandthecorrespondingformationusedinmodelone实验层号模拟层采用材料厚度/mm对应地层L1页岩粘土+300目微玻璃珠20武峰组和龙马溪组L2灰岩250~300目微玻璃珠20奥陶系L3砂屑云岩70~100目微玻璃珠20洗象池组L4泥灰岩250~300目微玻璃珠15高台组L5膏盐岩硅胶15龙王庙组L6泥灰岩250~300目微玻璃珠10沧浪铺组L7泥岩粘土10筇竹寺组L8白云岩50~70目微玻璃珠12灯影组L9页岩粘土+300目微玻璃珠8陡山沱组（2）实验过程及结果分析-4实验仪器水平放置，实验过程中移动端（左端）以速度1.94×10m/s缓慢匀速向右推进，模拟自然界中来自东南方向的力的挤压。实验一结束后模型缩短率为11.1%（440mm模型缩短49mm）。图3.7是模型一的挤压过程剖面图，其中数字由小到大依次表明断层发育顺序。b.当缩短率为3.4%时，由于软弱岩层的滑脱作用，盐上靠近挤压带出现第一条低角度逆断层F1并形成断层相关褶皱。与此同时，盐下开始出现较为平缓的逆-26- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文冲断层F2。c.左端继续挤压，根带开始形成典型的反冲断层F3，当缩短率达到5.9%时，可明显观察到F3的形态，并且岩下开始发育逆冲断层F4。d.当挤压率达到11.1%时，可观察盐下紧挨着断层F4出现逆冲断层F5，盐上发育与F3产状相似的F6及与F1产状相似的F7，其中F5与F6为同期断层，F7的发育紧随其后。至此，盐上两条前冲断层和后缘发育的反冲断层有共同的扇状上盘，构成一套背冲式逆断层。盐下形成三条逆冲断层，均依次发育于老逆冲断层的下盘，形成一组前展式逆冲断层。盐上地层与盐下地层均有明显增厚，模型一整体厚度由130mm增加到173mm，其中盐上由于发育断层传播褶皱，地层增厚更为明显。盐下前展式逆冲推覆构造位移的方向与大小变化较小，盐上反冲断层F3和F6自发育后产状变化较稳定。由于来自左侧的挤压应力，由硅胶模拟的塑性膏盐岩地层向中间蠕变流动，中间塑性岩层的增厚对下伏地层施加压力，造成盐下地层微弱变形。-27- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择图3.7模型一实验过程侧面演化图Fig.3.7Evolutionprofileofthemodeloneexperimentalprocess-28- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文3.4.2模型二（1）构造物理模拟模型建立本实验以座3井为原始地质模型，由于座3井紧邻华蓥山，故在实验一的基础上加入脆性基底，并且施加较大的挤压应力。与实验一相比，这些改变主要为了观察构造坡折带对膏盐岩变形的影响以及对盐上盐下构造变形的影响。本实验以座3井层拉平并稍作修改后的地层为原型（图3.8），选择与每一套地层相似的材料（表3.3）呈层状铺置于沙箱中。实验二的选材和模型设计与实验一存在差异是由于座3井与东深1井的相同地层存在岩性差异，并且加入了以受到挤压后形变可忽略不计的脆性橡皮泥模拟脆性基底。在实验制定时遵循构造物理模拟的相似原理进行参数选择（表3.1），设计模型二总长600mm，高135mm。（2）实验过程及结果分析-4实验仪器水平放置，左端以3.69×10m/s匀速挤压模型二，模拟南东向北西方向的挤压力，最终将模型挤压至缩短率26.8%（600mm模型挤压161mm）。在此过程中模型二在盐上盐下发育多种复杂构造（图3.9）。b.模型二在左侧的挤压作用力下发育褶皱，逐渐可观察到前冲断层F1及典型的反冲断层F2的形成。将模型挤压至2.3%时，可见盐下发育逆冲断层F3。c.在模型挤压至缩短率5.8%的过程中，首先在F3的下盘发育与F3产状相似的逆冲断层F4，接着盐上地层出现与盐下地层不同的构造变形，形成角度大于盐下逆冲断层的F5、F6两条逆断层。d.继续挤压，根带发育与F2平行的反冲断层F7，并且可明显观察到盐上地层断展褶皱的形态特征，挤压至模型缩短率为16.7%时，可见盐下发育典型的前展式逆冲断层F8、F9、F10。e.由于持续施加压力，造山带附近的褶皱逐渐变陡窄伴随着地层的继续隆升。当应力增大到一定程度时向盆地方向传递，盐上地层由于脆性基底的阻挡而出现褶皱。当缩短率为26.8%时，可见盐下地层继续向陆方向发育逆冲断层F11和F12。从整体来看，造山带附近由于挤压应力发育复杂构造变化，地层增厚量较大，形成高陡背斜，靠陆方向变形较小，主要在膏盐岩与脆性岩层接触处发育平缓褶皱，若继续挤压将存在发育断层的可能性。造山带纵向来看，盐上地层与盐下地层变形分离，盐上发育背冲断块构造以及逆断层相关的断展褶皱，盐下发育7条逆冲断层组成的叠瓦状双重构造，并且盐上下地层发育的断层均消失在塑形层中。-29- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择图3.8座3井原始地层模型Fig.3.8OriginalformationmodelofWellZuo3表3.3模型二所用材料及对应地层表Table3.3Tableofmaterialsandthecorrespondingformationusedinmodeltwo实验层号模拟层采用材料厚度/mm对应地层L1页岩粘土+300目微玻璃珠20武峰组、龙马溪组L2灰岩250~300目微玻璃珠20奥陶系L3粉晶云岩100~150目微玻璃珠20洗象池组150~200目L4云质粉砂岩、白云岩10高台组微玻璃珠橡皮泥30L5膏盐岩硅胶20龙王庙组L6泥质粉砂岩300目微玻璃珠10沧浪铺组L7泥岩粘土10筇竹寺组L8砂屑云岩100~150目微玻璃珠20灯影组L9页岩粘土+300目微玻璃珠5陡山沱组-30- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文图3.9模型二实验过程侧面演化图Fig.3.9Evolutionprofileofthemodeltwoexperimentalprocess-31- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择3.4.3模型三（1）构造物理模拟模型建立为了探讨塑性膏盐岩地层的厚度对上下构造变形的影响设计了模型三，模型三依然以座3井为基础建立模型。但是，较模型二而言，硅胶层减薄10mm，保持其余变量不变。模型三设计总长650mm，高120mm。模型三依然在放置水平且在忽略剥蚀与同沉积作用的理想条件下进行，左端固定，在右端持续的挤压应力作用下，模型最终缩短率与模型二相同，为26.8%（650mm的模型缩短174mm）。其中左侧放置形变可忽略不计的橡皮泥，模拟脆性岩层。沙箱玻璃壁边以硅胶代-4替微玻璃珠，以减小模型与玻璃壁之间的摩擦力。实验中的长度比为1×10，即-15实验模型的1cm代表自然界的100m。密度比约为0.5，粘度比为5×10，应力比-5-10为5.4×10，由tN=tM(ρMgMlM/ρNgNlN)(ηN/ηM)可得时间比为1.08×10，即实验中的1h约代表自然界中的1Ma。模型三的相似系数与模型一、模型二保持一致（表3.1），材料选择及材料铺设厚度如下：表3.4模型三所用材料及对应地层表Table3.4Tableofmaterialsandthecorrespondingformationusedinmodelthree实验层号模拟层采用材料厚度/mm对应地层L1页岩粘土+300目微玻璃珠20武峰组和龙马溪组L2灰岩250~300目微玻璃珠20奥陶系L3粉晶云岩、砂屑云岩100~150目微玻璃珠20洗象池组150~200目10L4粉砂岩、云质粉砂岩高台组橡皮泥微玻璃珠20L5膏盐岩硅胶10龙王庙组L6泥质粉砂岩300目微玻璃珠10沧浪铺组L7泥岩粘土10筇竹寺组L8白云岩100~150目微玻璃珠15灯影组L9页岩粘土+300目微玻璃珠5陡山沱组（2）实验过程及结果分析b.当缩短率为2.8%时，在硅胶层L5的影响下形成的滑脱褶皱开始被断层F1破坏，模型右侧表现为平缓褶皱。c.接着盐下形成较缓的逆冲断层F2，当缩短率为7.5%时，L2、L3、L4被反冲断层F3切断，且随着挤压量的增加，F2上盘继续抬升，塑性层L5在根带逐渐-32- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文变薄。d.缩短率为10.6%时，F1、F3断距加大，盐下形成逆冲断层F4，模型右端顶部的背斜也继续发育，形成前翼陡窄、后翼宽缓的断层传播褶皱。e.由于应力传递的原因，塑形层之上的L4开始破裂，伴随着挤压端的移动，最初破裂的地方得到进一步加强，压缩量达到16.9%时形成滑脱断层F5，随着进一步推进，出现逆冲断层F6。在此过程中，挤压端褶皱翼间角变小，表层L1出现破裂。f.继续挤压，变形沿着滑脱层向前传递，遇到升高的基底的阻挡，当缩短率为20.1%时，形成逆断层F7及断层相关褶皱。在此过程中由于应力传递，盐上逆断层F5向上突破盖层L1，盐下逆冲断层也继续向腹地推进。g.在进一步的缩短变形过程中，塑形层L5继续向较高的基底传播滑脱形成逆断层F8及断层传播褶皱，并于缩短率为26.8%时突破盖层向前缘俯冲。盐下地层中断层F2、F4、F6产状相近，保持同步发展，并形成F9，构成一组叠瓦式的逆冲断层。总体来说，造山带附近发生强烈构造变形，发育逆断层（逆冲断层）及相关褶皱，变形由后陆向前陆方向传播，变形方式为前展式。以岩层为界，盐上地层和盐下地层变形不协调。盐上地层早期发育滑脱褶皱，随着挤压量的增大，背斜翼部被前冲断层破坏，形成逆断层传播褶皱。随后发育典型的反冲断层，与前冲断层组成背冲断块构造。盐下形成叠瓦状逆冲断层。可以观察到盐上断层倾角较大，盐下较为平缓，且上覆层和基底发育的断层终止于岩层的接触处。同时，受挤压应力等影响，膏盐岩在上、下能干层断裂触发下发生蠕变流动，形成巨厚膏盐岩体，属于压力汇集区，不代表沉积时膏盐岩沉积中心。对于膏盐岩厚度对盐上盐下地层变化的影响，与模型二实验结果对比可以看出，较厚的膏盐岩地层有利于盐上褶皱的发育，褶皱幅度较大，地层抬升较多，盐下地层更易发育逆冲断层。因此当实验材料一致，挤压量均为26.8%的情况下，模型二实验结果盐上褶皱更陡，盐下发育逆冲构造更复杂。-33- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择图3.10模型三实验过程侧面演化图Fig.3.10Evolutionprofileofthemodelthreeexperimentalprocess-34- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文3.5构造物理模拟实验讨论3.5.1构造物理模拟实验对构造研究的指导意义（1）盐上与盐下变形特征存在差异：从三个模型的实验过程和实验结果都不难看出，含膏碳酸盐岩地层在造山带附近产生复杂构造变形，由于膏盐岩的滑脱作用，盐上与盐下变形不协调。盐上背斜较陡，伴随倾角较大的逆断层，并通常发育断块，且继续挤压，断块沿断裂运动，块体内部变形微弱。盐下多形成较平缓的逆冲断层，各条断层近乎平行，呈前展式发育。盐上发育断展褶皱，其翼间角随挤压应力的增大而减小。这解释了川东的构造以高陡褶皱带为特点，而蜀南地区多发育低陡褶皱带的原因。同时，含膏碳酸盐岩的挤压变形样式对于地震资料品质较低，盐下地层分辨率较低无法精细刻画的问题提供指导。（2）验证了塑性膏盐岩具有良好的封盖能力：上覆层与下伏层发育的断层均终止于膏盐岩层的接触处。即盐上断层不能穿切到盐下，盐下断层亦不能与盐上地层连通。此时，若膏盐岩与下伏地层整合接触，则可作为良好盖层。（3）膏盐岩的厚度对含盐地层构造变形样式的影响：在挤压背景下，塑性膏盐岩主要起到滑脱面的作用。较厚的盐层有利于发育隆起幅度较高的盐枕构造，而较薄的盐层形成的盐枕构造幅度较低，且顶部（上覆层）易发生破裂，从而导致滑脱逆冲断裂的发育。1）2cm硅胶层模型挤压挤压形态2）1cm硅胶层模型挤压挤压形态图3.11不同厚度硅胶的模型挤压形态对比图Fig.3.11Comparisonbetweentwomodelofdifferentthicknessofsilicagel-35- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择图中模型二与模型三保持其他变量不变，设置不同厚度的硅胶层，模型二硅胶层为20mm，而模型三铺设硅胶10mm，当均挤压到缩短率为26.8%时，所产生的构造变形差异较大（图3.11）。模型二盐下形成大量逆冲断层组成的叠瓦状冲断带，盐上形成紧闭的箱状背斜，整体地层抬升幅度较大。（4）膏盐岩流动变形特征及相关盐构造：①盐丘：根带附近由于挤压应力的影响，膏盐岩下伏基底发生隆升会导致塑性膏盐岩向陆方向蠕动，在盆地形成较厚膏盐岩层。实验中所观察到的膏盐岩流动变形结果多为由于盐层上覆层的抬升以及聚盐带平面上的压缩所形成的盐加厚带，实验中还可观察到变厚盐体的存在对下伏地层施加压力，可使下伏地层产生形变。该实验结论对本次研究有重要的指导意义。例如位于蜀南地区林峰场构造带的临7井在龙王庙组沉积有巨厚的膏盐岩，厚达690.4m。在研究该井钻遇巨厚膏盐岩的原因时，除了考虑到临峰场-东山-座洞崖构造一带为膏岩泻湖相，膏盐岩发育以外，还通过地震解释成果观察到该圈闭逆断层发育。故可结合实验结果将巨厚膏盐岩的形成原因之一分析为：盐上的白云岩刚性地层沿逆断层向上俯冲，造成断层下盘的构造轴部产生巨大空间，塑性膏盐岩地层向轴部滑移形成盐丘构造。所以钻遇的巨厚膏盐岩层不代表沉积时的聚盐中心。②盐焊接（saltweld）：图3.12模型三盐焊接构造Fig.3.12Saltweldofmodelthree盐焊接（saltweld）是指盐岩的流动抽空导致曾经被盐层分割开的地层直接接触形成的构造[46]。当挤压变形强度足够大时，盐下地层由于叠瓦状逆冲断层的发育-36- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文而抬升，使得膏盐岩向陆方向蠕动聚集，造山带附近盐上地层与盐下地层紧密贴合（图3.12）。基底与上覆层的对接具有重要的地质意义，具体将在下文探讨。3.5.2构造物理模拟实验对成藏研究的指导意义通过构造物理模拟实验分析，将地层在挤压应力的影响下形成的一系列地质构造简单还原，更加直观的对三维地质体内部的地质情况进行认识。其中盐上盐下构造样式和断层发育情况在油气成藏中有很重要的指导意义。挤压应力下的构造运动将地层形态改变，对盐下地层的影响较小，形成宽缓背斜，地层抬升进而剥蚀，随后沉降，含膏盐岩覆盖其上，对下伏地层形成良好封盖作用；而盐上由于膏盐岩的滑脱作用受构造运动影响强烈，形成高角度背斜。另外，构造运动影响下，地层变形断裂形成断层，是油气运移的重要通道，既可以是油气从烃源岩运移至圈闭的有利通道，又可以是破坏已成藏圈闭导致油气溢散的破坏性通道。地层变形至抬升或再沉降也是影响油气成藏的因素，它直接影响烃源岩是否达到生烃门限，从影响烃源岩排烃时期。除此之外，通过物理模拟实验可以分析含膏碳酸盐岩地层可能存在以下三种成藏模式：（1）盐上圈闭在三个模型的实验过程中均可观察到盐上地层由于挤压应力的存在而产生褶皱，褶皱被滑脱断层所破坏，在持续续挤压的过程中，断层和背斜继续发育。最终盐上形成形态不同的背斜以及背冲式逆冲断层等。模型一与模型二均可观察到盐上断背斜构造，断层没有穿切表层且均消失在软弱盐层中（图3.13）。图3.13盐上圈闭实验实例Fig.3.13Modelsofthetrapabovegypsumformation-37- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择通过实验过程可以得知，盐上背斜的发育程度与挤压应力关系紧密，挤压应力越大，褶皱越陡窄。在背斜形成初期首先发育前冲断层及相关褶皱，继续挤压可观察到反冲断层发育，形成断块构造。如果成藏条件良好，且存在有利的生储盖配置关系，则可形成油气藏。在造山带运动初期，盐上地层由于滑脱作用形成逆断层，断层上盘隆起形成背斜，此时油气可通过断层产生的运移通道向上覆储集层运移，在良好盖层的封盖下成藏，形成挤压背斜圈闭（图3.14）。挤压变形成熟阶段反冲断层将前冲断层上盘破坏形成断块，如果断块被断层所封闭，则可形成断块圈闭（图3.15）。图3.14盐上背斜圈闭成藏模式图Fig.3.14Reservoirformingmodelsofanticlinaltrapabovethegypsumformation图3.15盐上断块圈闭成藏模式图Fig.3.15Reservoirformingmodelsoffaultblocktrapabovethegypsumformation-38- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文（2）盐下背斜圈闭盐下背斜圈闭是指以盐背斜作为盖层而形成的一类圈闭。三个模型的实验过程中都可观察到盐下地层随着挤压应力的施加而发育较盐上而言平缓的逆冲褶皱，呈前展式向陆方向发育，最终形成一套叠瓦状双重构造。这些逆冲断层所形成的相关褶皱被上覆膏盐岩所覆盖，实验中可清晰观察到断层消失在与盐岩接触处，即膏盐岩有良好的封闭性，可作为优质盖层。若盐下有充足的油气来源及有效储层，油气可通过逆冲断层向上运移，在膏盐岩的封堵下形成圈闭（图3.16）。图3.16盐下背斜圈闭成藏模式图Fig.3.16Reservoirformingmodelsofanticlinaltrapunderthegypsumformation（3）盐焊接形成运移通道成藏在挤压背景下，盐下地层抬升，膏盐岩蠕动变形形成盐抽空窗，使得盐下地层与盐上地层得以接触形成盐焊接构造。如图3.17，在模型三实验过程中当模型缩短率为26.8%时，硅胶模拟的膏盐岩向陆方向蠕动变形明显，在前陆形成巨厚膏盐岩层，且由于盐下地层抬升较高及盐上高陡背斜对下伏地层的压力，在根带发育盐焊接构造，且可观察到盐上断层F5向下延伸，作为有效通道沟通盐下地层。如图3.18，断层无法破坏塑形膏盐岩层，但由于盐焊接，上下地层对接，盐下的油气可以顺着断层向上运移至盐上的储集层。盐焊接构造实现了烃源岩位于盐下而储集层、盖层组合位于盐上，即盐下生烃，盐上聚集的成藏模式。所以，在盐上圈闭发现油气时，不仅要考虑到生储盖组合均在盐上的情况，还应结合构造解释分析圈闭形成过程，考虑到盐焊接构造使断层有效沟通上下地-39- 第3章构造物理模拟原理及实验材料选择层的情况。虽然在蜀南地区目前还没有发现盐下油气运移至盐上的实例，但该模式的发现对指导圈闭形成过程研究及成藏模式的建立有着重要意义。图3.17盐焊接构造实验实例Fig.3.17Exampleofsaltweld图3.18盐焊接构造成藏模式图Fig.3.18Reservoirformingmodelsofsaltweldstructure-40- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测4.1成藏要素分析4.1.1烃源岩特征烃源条件是影响盆地或区带油气潜力的决定因素。经过分析，寒武系及上下地层中有以下4套烃源岩。（1）五峰-龙马溪组图4.1四川盆地南部上奥陶-下志留统龙马溪组烃源岩纵向分布Fig.4.1VerticaldistributionofsourcerocksinUpperOrdovician-LowerSilurianLongmaxiformation,southernSichuanBasin-41- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测该套烃源岩以灰黑-黑色泥页岩、硅质泥页岩、碳质泥页岩为主，厚度一般为17.2~155.0m，以局限浅海陆棚沉积为主（图4.1）。纵向上主要分布于下部，局部地区如长宁-双河一带分布于整个层段；横向上，主要分布于四川盆地及周缘，渝页1井为沉积中心，厚度最大可达220.0m，川南黔北地区厚度逐渐减薄。四川盆地周缘的湘鄂西地区大面积出露剥蚀，蜀南地区深埋地腹，有机碳含量高（图4.2），生烃潜力较好[47]。图4.2四川盆地及邻区五峰组-龙马溪组烃源岩有机碳等值线图Fig.4.2OrganiccarboncontourmapofhydrocarbonsourcerockinWufeng-Longmaxiformation,SichuanBasinanditsadjacentarea该套烃源岩有机质热演化程度高，成熟度（Ro）最小为1.2%，最大值为4.2%，Ro平均在2.5%以上。镜质体反射率为2.07%～4.09%，处于过成熟阶段（表4.1）。-42- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文表4.1四川盆地及邻区五峰组-龙马溪组烃源岩有机地球化学特征Table4.1OrganicgeochemicalcharacteristicsofhydrocarbonsourcerockinWufeng-Longmaxiformation,SichuanBasinanditsadjacentarea有机碳氯仿“A”S1+S2Ro剖面岩性（%）（ppm）（mg/g）（%）0.61-3.3910-5840.01-0.050.61-3.79石柱黑色页岩2.06(7)131.8(7)0.03(7)2.7(7)0.59-4.2233-65.30.01-0.031.71-2.23旺苍黑色页岩2.86(5)45.56(5)0.02(5)1.95(5)0.61-3.286-13320.01-0.021.62-2.58道真黑色页岩1.53(7)285(7)0.01(7)2.05(7)（2）筇竹寺组深灰色、黑色泥岩或碳质泥岩为下寒武统筇竹寺组岩性特征。筇竹寺泥质烃源岩厚度为0~420m，厚度大且覆盖广泛（图4.3）。四川盆地裂陷槽内部烃源岩厚度最大，最厚达400m以上，具有极好的生烃条件。蜀南地区位于裂陷槽的南端部分，是一个较大的生烃中心，厚度在200~450m左右。图4.3四川盆地寒武系筇竹寺组烃源岩厚度分布图Fig.4.3ThicknessdistributionmapofhydrocarbonsourcerockinCambrianQiongzhusiformation,SichuanBasin-43- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测下寒武统筇竹寺组泥岩有机碳含量高，全盆地有机碳含量高于0.8%，最高者达到5.67%，裂陷槽内部烃源岩厚度、有机碳含量均处于高值区。威远地区TOC值分布范围为1.0%～4.00%，平均为1.27%。有机质成份以腐泥型有机质为主，约占95%以上。有机质在电镜下呈无定形絮状，H/C比为0.20～1.40，干酪根碳同位素偏负，δ13C为-28.8‰～-33.7‰，沥青“A”中饱和烃含量高（40%～60%），芳烃含量低（11%～15%），沥青质含量低（3%～15%），饱芳比高（3～5）。筇竹寺组烃源岩有机质类型为腐泥型，热演化程度高，生烃能力强（图4.4）。异常高的生气强度为四川盆地震旦系、古生界大气田的发现奠定了良好的物质基础。图4.4筇竹寺组生烃强度平面分布图Fig.4.4HydrocarbongenerationintensitymapofQiongzhusiformation（3）灯三段泥岩灯三段泥岩厚度在10～30m之间，主要分布在川中地区，蜀南地区在泸州-古蔺一带有分布，厚度较薄，为5-10m。因此，对于蜀南地区来说，灯三段泥岩作为烃源岩的贡献比例很小。灯三段泥岩烃源岩的有机碳丰度值在0.5%～4.73之间，平均为1.19%，丰度为中等。现今成熟度全盆地均演化到过成熟阶段。（4）灯影组碳酸盐岩灯影组碳酸盐岩厚度较大，在蜀南连续性较好，厚度在300米以上。虽然灯-44- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文影组碳酸盐岩厚度较大，但是其丰度总体来讲不是很高，大部分小于0.2%，部分层段可以作为有效烃源岩。4.1.2储层特征蜀南地区寒武系发育两套储层，分别位于龙王庙组和洗象池组。（1）龙王庙组四川盆地寒武系龙王庙组沉积背景属于碳酸盐岩缓坡沉积[48]，厚度约在2~50m之间，蜀南地区因发育大面积膏盐岩泻湖，龙王庙组储层零星分布且厚度薄，平均厚约10m，有些地区甚至都为膏盐岩。纵向上龙王庙组储层主要集中分布在每个四级层序界面附近以及颗粒滩发育的部位，横向上储层顺台缘带方向厚度大且连续性好，横切台缘带方向储层横向变化非均质性较强，连续性较差。露头、岩心观察、实验分析和薄片鉴定结果显示，蜀南地区龙王庙组储层的储集空间有溶蚀孔洞、粒间孔、晶间孔和裂缝（图4.5）。溶蚀孔洞在龙王庙组颗粒白云岩及晶粒白云岩中最为发育，通常顺层或杂乱分布；粒间孔和晶间孔发育在砂屑云岩和晶粒白云岩中。如荷深1井和威寒105井，龙王庙组的砂屑粉晶云岩中晶间溶孔和粒间溶孔都较发育。利1井和广探2井龙王庙组的细粉晶白云岩中，晶间溶孔和粒间溶孔液非常发育。除以上三种孔隙类型外，龙王庙组还偶见裂缝及缝合线。四川盆地蜀南地区钻遇井典型岩样薄片资料显示，龙王庙组储集体储层孔隙结构整体特点表现为缩颈喉道、管束状喉道和片状喉道三类喉道类型，以缩颈喉道和片状喉道为主，孔喉分选较差。蜀南威远地区龙王庙组储层岩心物性分析结果显示（图4.6），该区平均孔隙度3.2%，平均渗透率约为0.01mD，其中多数储层段的的孔隙度值为2~3.5％，渗透率值小于10mD，孔隙度和渗透率之间相关性较差（图4.7），发育双重孔隙类型，即裂缝-溶孔型和溶孔型两类储层。-45- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测1）砂屑粗粉晶云岩，粒间，威寒105井，龙王2）残余砂屑粉晶云岩，方解石充填晶间孔，庙组，2454.85m，单偏光荷深1井，龙王庙组，4746.58m,单偏光3）粉晶云岩，残余溶孔孔发育，威寒105，龙4）砂屑云岩，粒间孔发育，威寒101井，龙王庙组，2453.09m，红色铸体片，单偏光王庙组，2304.36m，普通片，单偏光图4.5龙王庙组储层储集空间典型薄片镜下特征Fig.4.5MicroscopicfeaturesofreservoirporeofLongwangmiaoFormation1）孔隙度柱状图2）渗透率柱状图图4.6四川盆地蜀南地区龙王庙组孔隙度和渗透率分布特征Fig.4.6PorosityandpermeabilitydistributionofLongwangmiaoformation,southernareaofSichuanBasin-46- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文图4.7四川盆地蜀南地区龙王庙组孔隙度和渗透率分布特征Fig.4.7PorosityandpermeabilitydistributionofLongwangmiaoformation,southernSichuanBasin（2）洗象池组寒武系洗象池组沉积背景属于海侵-海退旋回背景下的局限台地沉积模式。由隆起区往外围洗象池组逐渐增厚，且变化较大，由0～1000m，纵向上自下而上可将洗象池组划分为洗一、洗二和洗三段，其中储层段主要位于洗三段和洗二段，局部地区洗一段也有储层发育。基于露头、岩心观察、实验分析和薄片鉴定，对比分析显示，洗象池群储层岩石类型包括颗粒云岩和晶粒云岩两大类。孔隙类型整体以粒/晶间溶孔、粒内溶孔为主，其次为裂缝，溶洞发育规模和范围有限（表4.2）。颗粒云岩是颗粒滩遭受白云岩化后的产物，颗粒大小不等，有砂屑、砾屑、鲕粒和藻砂屑以及少量含陆源石英颗粒的砂质颗粒云岩等，多为次圆-圆形，颗粒之间常见粉-细晶白云石、中晶白云石2～3期胶结，发育粒间孔和粒间溶孔洞和少量粒内溶孔，面孔率一般小于3％。如威寒1井、威寒103井和习水剖面的洗象池群地层中都可见到大段颗粒云岩储层，其残余粒间孔可高达到6～8%。晶粒云岩储层主要包括粉晶-中、粗晶云岩，晶粒多数呈半自形-自形，镜下可看到颗粒幻影以及大量晶间孔和晶间溶孔发育，面孔率多数小于3%，少数可高达5~8%，如螺观1井和广探2井的洗象池群地层中可见该类储层，推测该晶粒云岩储层是颗粒滩在遭受白云岩化和重结晶作用过程中岩石结构特征发生了变化（图4.8）。-47- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测1）亮晶砂屑云岩，粒间马牙状、粒状白云2）砂屑云岩，残余粒间溶孔，合12井石胶结威寒1，2217.74m，洗象池组4710m，洗象池组，40倍3）粉晶云岩，硅质充填溶孔，螺观1井，4）浅灰色砂屑云岩，广探2井，洗象池洗象池组，4423.49m组，5322.63-5322.80m，残余砂屑粒间溶孔与构造缝相连通，含沥青质图4.8洗象池组储层储集空间典型薄片镜下特征Fig.4.8MicroscopicfeaturesofreservoirporeofXixiangchiFormation四川盆地蜀南地区洗象池组岩样薄片资料显示，孔隙结构整体以小孔喉和微喉道为主，孔喉分选差，喉道类型主要为缩颈喉道，管束状喉道，少量片状喉道。蜀南威远地区近260个岩心样品物性分析结果统计显示（图4.9），寒武系洗象池群储层物性特征整体上以特低孔和特低渗特征为主，局部发育高孔渗储层，非均质性强。寒武系洗象池群储层平均孔隙度为1.41％，其中80％的孔隙度值均小于4％；平均渗透率为0.66mD，最大渗透率在100mD以上，大部分渗透率均分布在0.001～10mD之间，孔隙度和渗透率之间相关性较差，发育裂缝型和孔隙型两类储层，微裂缝起到了关键性改造储层的作用。-48- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文表4.2四川盆地寒武系洗象池群储集空间类型及其特征Table4.2ReservoirspacetypescharacteristicsofCambrianXixiangchigroup,SichuanBasin储集空间类型发育层段岩特征分布频率亮晶砂屑云岩、亮晶砂砾屑云岩、亮晶残余粒间孔高原鲕粒云岩、残余砂屑粉晶云岩生生物体腔孔生物灰岩低孔晶间孔中晶云岩、中-细晶云岩、粗粉晶云岩中等-高亮晶砂屑云岩、亮晶砂砾屑云岩、亮晶中等鲕粒云岩、残余砂屑粉晶云岩孔粒间溶孔亮晶砂屑云岩、亮晶砂砾屑云岩、亮晶高隙鲕粒云岩、残余砂屑粉晶云岩次晶间溶孔中晶云岩、中-细晶云岩、粗粉晶云岩中等-高生亮晶砂屑云岩、鲕粒云岩、孔铸模孔低膏质团块泥-粉晶白云岩鲕粒石英砂质云岩、砂屑粉晶云岩砂屑高灰岩、鲕粒灰岩、生屑灰岩粒内溶孔介壳云岩、砂屑云岩低亮晶砂屑云岩高晶粒云岩、（藻）砂屑粉晶云岩、低-中等亮晶鲕粒云岩、亮晶砂屑云岩、残余砂溶洞屑粉晶云岩高鲕粒石英砂质云岩、低-中等砂屑灰岩、鲕粒灰岩裂缝致密与非致密碳酸盐岩中等-高-49- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测图4.9四川盆地洗象池群孔隙度和渗透率分布特征Fig.4.9PorosityandpermeabilitydistributionofXixiangchigroup,SichuanBasin4.1.3盖层特征勘探实践表明，扩散和渗滤是天然气通过盖层散失的主要方式，盖层的封闭有效性是天然气成藏的重要条件之一。膏盐岩是目前蜀南地区油气藏理想的盖层，膏岩对油气的封盖性要好于泥岩类盖层。前人已在四川盆地南部地区处中、下寒武统的含膏盐岩一般厚度在50-80m，并且成连片分布，具有优越的保存条件。纵向上膏质云岩或膏岩、盐岩的叠置，对下部气层有着较强的封盖作用。横向上下寒武统含膏碳酸盐岩沉积环境属于蒸发泻湖环境，发育有连续分布的且厚度较大的膏盐岩，为较好的区域性盖层。4.2典型圈闭分析及成藏模式探讨4.2.1典型圈闭分析（1）自深1井自深1井位于自流井构造震旦系东高点的主高点，为一盐上平缓的背斜圈闭（图4.10），最深钻遇地层为震旦系灯影组。该圈闭验证了构造物理模拟实验所探讨的盐上背斜圈闭。-50- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文图4.10过自深1井横剖面图Fig.4.10TransversesectionfigureofWellZishen1通过绘制综合地层柱状图可分析自深1井在寒武系潜在下生上储、上生下储两套成藏组合。其中下生上储组合以筇竹寺组泥岩为烃源岩，以寒武系龙王庙组、洗象池组为储层，上封盖龙王庙组、洗象池组致密云岩、灰岩（图4.11）。而上生下储组合是分别以筇竹寺泥岩和灯二段、灯三段白云岩为烃源岩和储集层，以灯影组致密云岩、灰岩为盖层。自深1井震旦系灯影组烃源岩、储集层及盖层均发育，但经过三次测试均产水。测试未获气原因可能是区域构造位置低或局部构造圈闭面积小，闭合度小。首先与威远气田（以威28井为例）震旦系顶部现今的海拔高差相比，自深1井要低2724.54m，并且比威远震旦系气藏原始气水界面-2434m还要低2400.37m。在古构造上，自流井地区同样海拔较低（图4.12）。-51- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测图4.11自深1井寒武系综合地层柱状图Fig.4.11CambriancomprehensivestratigraphiccolumnofWellZishen1图4.12威远自流井构造现今海拔高度简要图Fig.4.11ConstructionelevationbrieffigureofArtesianwellinWeiyuanareanowadays（2）东深1井东深1井位于东山构造高陡背斜构造高点，最深钻遇地层为下寒武统龙王庙组，逆断层发育（图4.13）。-52- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文图4.13东深1井横剖图Fig.4.13TranversesectionplanofWellDongshen1东深1井的寒武系成藏组合为下生上储型，即以筇竹寺组泥岩为烃源岩，龙王庙组、洗象池组白云岩为储集层，而盖层是龙王庙组、洗象池组致密云岩（图4.14）。东深1井寒武系、奥陶系多套层系电测解释为气层，但是测试未获天然气，为水层。分析东深1井寒武系未获气原因，很重要的一条为该井钻遇多条逆断层，且F、G两大断层沟通寒武系地层至嘉陵江组（图4.13），如果有油气运移，也会顺着断层向上，断层的存在造成了气藏封闭条件的破坏，不利于油气成藏。-53- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测图4.14东深1井岩性柱状图Fig.4.14LithologicalcolumnofWellDongshen1（3）临7井临7井是蜀南典型的盐上断背斜圈闭，最深钻遇下寒武统龙王庙组，并且在龙王庙组沉积有巨厚的膏盐岩，厚达690.4m（图4.15）。盐上钻遇10条逆断层，断层大量重位于临峰场构造主高点复。测试气水同喷，射程1~1.5m，火焰呈桔红3色，焰高0.5~1m，硫化氢含量为21.89%，同时产水0.05m/d。该井意义重大，是蜀南地区第一口寒武系天然气深井。-54- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文寒武系的成藏组合为下生上储型，烃源岩为下寒武统筇竹寺组，储层为洗象池组白云岩，盖层为奥陶系桐梓组泥岩、湄潭组泥岩，形成下生上储远源成藏模式（图4.15）。图4.15临7井岩性柱状图Fig.4.15LithologicalcolumnofWellLin7断层上盘洗象池组位于3265m～3315.2m，取心可见四段构造破碎带，网状微-55- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测裂缝发育，还见四段针孔白云岩，面孔率高达10%，从该段岩心可见到溶蚀孔洞的发育；有三段岩心物性较好，孔隙度最高可达9.16%，平均在0.67%～2.97%之间，渗透率最高达13.9mD，半数样品值大于0.04mD。断层下盘洗象池组储层的孔隙度最高为4.85%，平均值为0.71%～1.81%，渗透率最高可达75.4mD，半数样品值大于3.45mD。对比上下盘的储层特征，发现上盘明显好于下盘。临7井寒武系洗象池组并未形成工业气流，分析其原因可能是由于本井逆断层发育，虽然断层上盘形成了圈闭，但是圈闭规模和闭合面积均较小。并且，逆断层倾角陡，规模较大，地层水易于沿断层向上运移，这也是3330m中途测试产水的原因。（4）盘1井盘1井位于路孔河震旦系潜伏构造，地面构造属于螺观山背斜构造。寒武系顶界构造与中奥陶顶界的构造形态相似，闭合度和闭合面积均比中奥2陶顶构造大，分别为750m和99.25km。震旦系顶界构造总体上可分为中部背斜区、北部平缓褶皱区和南部向斜区。发育断层12条，主要发育在主体圈闭构造南翼，多为北东方向，均为逆断层，倾向多为北西向，断层落差30～200m，向上消失在寒武系，向下多在震旦系内部消失（图4.16）。图4.16包23-螺10-盘1-螺6井连井剖面Fig.4.16Well-joiningprofileofWellsBao23-Luo10-Pan1-Luo6-56- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文油气显示情况与邻区相比，本井钻井显示级别低，仅见1层气测异常及2层3后效气测异常。测试情况，5449.58~5780m（灯四段-灯二段）测试产水5.1m/d，35449.58~5641.13m（灯四段-灯三段）测试产水3.52m/d。盘1井图4.17盘1井震旦系-寒武系地层综合柱状图Fig.4.17Sinian-CambriancomprehensivestratigraphiccolumnofWellPan1该圈闭闭合面积和闭合度较大，为一完整的背斜构造。下寒武统烃源岩条件优越，震旦系白云岩厚度大，可能捕获下寒武统油气。且灯影组具有良好的储集-57- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测条件。灯三段岩心平均有效裂缝密度为每米16条，平均有效洞密度平均每米12.94个。孔洞发育井段在5624.75m~5637.76m，平均洞密度达每米44.89个，裂缝发育段为5569m~5586.28m，平均缝密度达每米53.34条。除此之外该圈闭还具有良好的保存条件，震旦系上覆寒武系致密泥岩厚度达数百米，是良好的盖层（图4.17）。因此可能存在位于盐下平缓背斜圈闭的上生下储的成藏模式，以筇竹寺组泥岩为烃源岩，灯影组白云岩为储集层，上覆筇竹寺组、沧浪铺组泥岩作为盖层。4.2.2气藏模式探讨震旦系灯影组烃源岩于寒武系晚期开始排烃，而后抬升于加里东构造运动时期，造成埋深变浅，因而导致停止排烃。灯影组烃源岩二次生烃开始于二叠纪时期，生油期一直保持到三叠纪，故二叠纪-三叠纪时期为主要的汽油聚集并保存的时期。而寒武系气藏与震旦系存在一定区别，二叠纪-三叠纪同为寒武系烃源岩主要生油期，但是寒武系气藏主要以原油裂解气为主。二叠纪-三叠纪生油期烃类保留了原油状态，直至侏罗纪-白垩纪时期裂解为气。结合构造物理模拟实验研究结果及成藏条件分析，现将工区内成藏模式进行分类讨论：（1）盐上断背斜气藏——下生上储远源型下生上储垂向运移成藏模式是常规的油气藏模式，也是工区内较为常见的成藏模式。结合构造物理模拟实验，可以发现盐上盐下均可发育该模式。盐上的断背斜气藏是以筇竹寺组泥岩为烃源岩，以洗象池组白云岩为储层，直接盖层是洗象池组致密泥质白云岩，区域盖层为奥陶系湄潭组泥岩、五峰组-龙马溪组泥岩。也可见以龙王庙组白云岩为储层，直接盖层是龙王庙组致密泥质白云岩，区域盖层为奥陶系湄潭组泥岩、五峰组-龙马溪组泥岩。以自深1井和东深1井为例，筇竹寺组泥岩排出的烃在龙王庙组和洗象池群储层中，被龙王庙组合洗象池群致密云岩、灰岩封盖成藏。而临7井烃源岩为下寒武统筇竹寺组，储层为洗象池组白云岩，盖层为奥陶系桐梓组泥岩、湄潭组泥岩。烃源岩在二叠纪-三叠纪时期大量排烃并沿断层向上运移至储集层，遇古隆起构造圈闭成藏，盐上多见断层作为封堵的逆冲断层背斜圈闭。（2）盐间岩性气藏——下生上储近源型盐间岩性气藏在工区内比较少见，以座3井为例，龙王庙组储层为盐间储层，洗象池组为砂屑云岩，二者都属于裂缝性储层，溶蚀孔隙不发育，厚度薄且物性差。下伏筇竹寺组泥岩作为烃源岩大量排烃后，天然气沿断层向上运移，进入龙-58- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文王庙组含膏碳酸盐岩由于构造挤压形成的背斜中，并被龙王庙组膏盐岩所封盖成藏。由东深1井横剖图（图4.13）可见，断层切断地层范围广，天然气可沿断层运移至盐间储层。（3）盐下低缓背斜气藏——上生下储近源型在天然气成藏的二元机理模式概念的提出中，金之钧院士认为所有以毛细管压力封闭的游离相天然气成藏模式均属于深盆气藏与典型常规气藏之间的过度类型，工区内第三种天然气成藏模式就属于接近深盆气的成藏模式。该模式主要发育在盐下，灯影组二段和灯影组三段均为良好储层，直接接触的筇竹寺组泥岩为生烃强度大的烃源岩。筇竹寺组在大量排烃后，天然气在极大的压力和烃浓度状态下进入灯影组储集层，以活塞式整体排替孔隙水的运移方式向在储集层内部二次运移，遇强大的毛细管压力的严密阻隔而形成封闭。该模式下，并无明显的气水界面，与常规气藏相比，是气水倒置的成藏样式。如前所述的自深1井、盘1井及座3井，均可能存在该类成藏模式，目前测试结果未获气。4.3勘探有利区预测寒武系天然气成藏地质综合研究表明，古隆起形成演化对寒武系气源岩分布、储层分布和天然气成藏控制明显。气源岩厚值区（裂陷槽主体部位）或供烃条件、古构造背景、颗粒滩分布以及现今圈闭条件是寒武系天然气成藏的主控因素。基于以上认识，在开展寒武系天然气有利区带评价时，主要通过多图叠合进行综合评价，其关键要素是气源岩厚度图或生烃强度分布（裂陷槽主体位置图）、古构造背景、岩溶地貌或沉积相和有利储层分布、现今构造和圈闭分布以及现今天然气钻探情况分布等。按勘探潜力大小，将寒武系龙王庙组和洗象池组天然气勘探划分为Ⅰ~Ⅲ三个区带，现分述如下：4.3.1龙王庙组有利区带评价将寒武系龙王庙组天然气勘探划分为Ⅰ~Ⅲ三个区带（图4.18），受NE-SW向带状展布的滩相储层影响，有利勘探区带主要围绕乐山-龙女寺古隆起及其斜坡周缘依次呈NE-SW向带状分布。Ⅰ级有利区带主要位于乐山-龙女寺古隆起及其[49]斜坡带，地处古地貌高地及其周缘上斜坡带，其成藏条件优越，即气源岩厚度或生烃强度大，颗粒滩相储层发育规模大，处于古构造和现今构造高点叠合部位，发育大型低幅度构造圈闭、地层-岩性型圈闭群。根据构造背景、岩溶古地貌背景和滩相储层厚度大小以及距离气源灶远近，又可分为Ia和Ib两个级别，其中Ia-59- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测类勘探有利区位于已发现规模储量的川中高磨地区和资阳-威远地区，Ib类区主要位于乐山-龙女寺古隆起上斜坡带部位，如蜀南地区的新店子-东山-西山构造带、2中敖西潜伏构造带以及南充构造等，有利面积约19904km，是今后风险勘探的重点目标区。Ⅱ级有利区带主要位于古隆起和古地貌上斜坡部位，围绕膏盐岩泻湖周边颗粒滩发育区、膏盐湖内零星颗粒滩与白云岩叠合部位以及台内下斜坡颗粒滩发育部位，这些地区虽然储层厚度和规模较小，仍具有一定储集能力，属于裂缝-孔隙型储层。根据滩相储层厚度和埋深大小，Ⅱ级有利区带可细分为IIa和IIb2两个级别，IIa主要分布于膏盐岩泻湖周边，有利面积约16894km，属于风险勘探准备区；IIb位于膏盐湖内零星颗粒滩与白云岩叠合部位和台内下斜坡颗粒滩发育部位，具有一定勘探潜力，但风险较大。Ⅲ级区带远离气源岩厚值区，主要位于古隆起下斜坡带或盆地边缘，存在滩相储层不发育、构造落实程度低、保存条件差、气源供给不足和圈闭埋深大等勘探风险，如处于含膏和含灰质泻湖区的座3井和临7井，龙王庙储层不发育，处于盆地边缘附近且埋深比较大的地区，若气源供给条件优越，一些高陡构造圈闭内可能还存在一定勘探潜力。图4.18四川盆地龙王庙组有利区带评价图Fig.4.18PlayevaluationofLongwangmiaoformationofSichuanBasin-60- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文4.3.2洗象池群有利区带评价将寒武系洗象池群天然气勘探区带划分为Ⅰ~Ⅲ级区带（附图4.19）。Ⅰ级有利区带主要位于乐山-龙女寺古隆起及其斜坡带，地处古地貌高地及其周缘上斜坡带，其成藏条件优越，即气源岩厚度或生烃强度大，处于古构造和现今构造高点叠合部位，颗粒滩相发育，表生岩溶储层规模大，同时发育大型低幅度构造圈闭和地层-岩性型圈闭。根据岩溶古地貌背景和滩相储层厚度大小，又可分为Ia和Ib两个级别，Ia类有利区带主要位于大型古隆起之上，如已发现规模储量的川中高磨地区和资阳-威远地区；Ib类有利区带主要位于古隆起上斜的坡折带部位，且颗粒滩相岩溶储层发育厚度大的部位，如自贡-大足-合川-九龙山一带，有利面积约226971km，其成藏条件相对优越，即构造圈闭和断裂发育，颗粒滩相储层发育，来自下伏的气源不受龙王庙组大套含膏和含灰质碳酸盐岩阻挡，能够顺利运移至洗象池群储层内。II类勘探有利区主要分布于古隆起和岩溶下斜坡部位，颗粒滩厚度和规模相对较小，具有一定储集能力。根据滩相储层厚度和埋深大小，又可分为IIa和IIb两个级别，IIa类区主要分布于南充—广安-开江地区和江津地区，属2于风险勘探准备区，有利面积约22283km；IIb类区位于白云岩厚度大而颗粒滩不发育的部位，具有一定勘探潜力，但存在下部气源受龙王庙膏盐岩阻挡封盖而供应不足的风险，如泸州地区和石柱—利川地区。III级储层发育区主要位于盆地边缘，虽然颗粒储层发育，但埋藏大，且圈闭保存条件差，若气源供给条件优越，与洗象池III级储层发育区相似，在一些高陡构造圈闭内可能还存在一定勘探潜力。-61- 第4章蜀南地区成藏模式及有利区带预测图4.19四川盆地洗象池群有利区带评价图Fig.4.19PlayevaluationofXixiangchiGroupofSichuanbasin-62- 中国石油大学（北京）硕士专业学位论文第5章结论（1）构造物理模拟实验常用石英砂模拟地壳浅部脆性地层；以微玻璃珠模拟较弱滑脱层，微玻璃珠目数越大粒径越小，可模拟孔隙度越小的地层；可用含水饱和度40%~50%的粘土模拟泥岩等层状沉积岩层；以硅胶模拟塑形膏盐岩较为理想。（2）通过构造物理模拟实验研究，可以观察到在挤压背景下，含膏碳酸盐岩位于盐上和盐下的地层变形不协调。盐上形成较陡逆断层及断展褶皱，盐下发育平缓的叠瓦状逆冲构造，呈前展式向陆方向发育。且挤压应力越大，盐上断层相关褶皱越陡，盐下构造变形也相应越复杂。（3）实验可观察到造山带附近构造变形强烈，挤压到一定程度，构造应力可传递到陆棚形成倾角较小滑脱断层及相关褶皱。盐上地层与盐下地层发育多条断层，但断层均消失在与盐岩接触处，说明膏盐岩具有良好的封闭性。（4）挤压应力及下伏地层的抬升可使膏盐岩蠕动变形向陆汇聚，所以造山带附近钻井钻遇的巨厚膏盐岩层不一定代表膏盐岩沉积中心，需结合构造演化史综合分析。膏盐岩在挤压应力的影响下可形成盐背斜、盐丘及盐焊接等盐相关构造。（6）通过构造物理模拟实验可分析含膏碳酸盐岩在挤压背景下，在盐上盐下断层相关褶皱均可形成圈闭。盐下油气亦可通过盐焊接构造，通过连通盐上地层与盐下地层的断层通道向上运移，汇聚于盐上储集层。（7）蜀南地区下古生界地层存在五峰-龙马溪组、筇竹寺组、灯影组三套烃源岩，龙王庙组、洗象池组、灯四段及灯二段四套储集层。（8）在对蜀南地区寒武系自生及上覆下伏烃源条件进行分析的基础上，结合构造物理模拟所指导的构造解释及可能存在的成藏模式，将研究区成藏模式分为盐上断背斜气藏——下生上储远源型成藏模式、盐间岩性气藏——下生上储近源型成藏模式及盐下低缓背斜气藏——上生下储近源型成藏模式。-63- 参考文献参考文献[1]邹才能,杜金虎,徐春春,等.四川盆地震旦系—寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现.石油勘探与开发,2014,41(3):279-293.[2]RobertO.vanEverdingen,KrouseHR.StratigraphicdifferentiationbysulfurisotopesbetweenUpperCambrianandLowerDevoniangypsum-bearingunits,DistrictofMackenzie,N.W.T..CanadianJournalofEarthSciences,1977,14(12):2790-2796.[3]金之钧,王骏,张生根,等.滨里海盆地盐下油气成藏主控因素及勘探方向.石油实验地质,2007,29(2):111-115.[4]KirklandDW,EvansR.OriginofcastilesontheGypsumPlainofTexasandNewMexico.Guidebook-NewMexicoGeologicalSociety,1980,(31):173-178.[5]JowettEC,FarquharGJ,McMasterML.Single-passaerobicbiofiltrationoflandfillleachate.GeologicalAssociationofCanada/MineralogicalAssociationofCanadaJointAnnualMeeting,1994.[6]HalboutyMT.Giantoilandgasfieldsofthe1990s;anintroduction.AAPGMemoir,2003,78:1-13.[7]DavisonI.Lithologicalcontrolsondragzoneshapeadjacenttosaltdiapirs.AnnualMeetingExpandedAbstracts-AmericanAssociationofPetroleumGeologists,2000.[8]金之钧,龙胜祥,周雁,等.中国南方膏盐岩分布特征.石油与天然气地质2006,27(5):571-583.[9]康玉柱.塔里木盆地古生代海相碳酸盐岩储集岩特征.石油实验地质,2007,29(3):217-223.[10]付广,陈章明,万龙贵.烃浓度盖层封闭天然气的有效性及其研究意义.沉积学报,1997,3(1):147-151.[11]戈红星,JacksonPA.盐构造与油气圈闭及其综合利用.南京大学学报(自然科学版),1996,32(4)：641-649.[12]钟嘉猷.实验构造地质学及其应用.北京：科学出版社，1998.[13]单家增.构造模拟实验在石油地质学中的应用.北京:石油工业出版社,1996.[14]BenesV,DavyP.Modesofcontinentallithosphericextension:experimentalverificationofstrainlocalizationprocesses.Tectonophysics,1996,254:69~87.[15]BernardS,AvouacJP,DominguezS,SimoesM.Kinematicsoffault-relatedfolding-64- 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中国石油大学（北京）硕士专业学位论文致谢饮其流时思其源，成吾学时念吾师。在我即将毕业之际，回首三年来的研究生学习生活，首先要感谢我的导师王贵文教授，他的悉心指导和培养使我受益良多。王老师一丝不苟的治学态度、渊博的学识、严谨求实的科研精神以及对人生乐观豁达的态度影响着我，使我终身受益。感谢陈书平老师耐心、毫无保留地传授给我构造地质学的基础理论及研究方法，使我顺利完成论文。在此向王老师及陈老师致以衷心的感谢和祝福，祝愿恩师身体健康，工作顺利！在中国石油勘探开发研究院做毕业论文期间，得到地质所各位专家的无私帮助和答疑解惑，特别要感谢汪泽成副所长、徐安娜老师在实习过程中对我学习及生活中的帮助。感谢同门兄弟姐妹们，感谢你们在我论文写作过程中给我的帮助与建议，感谢你们陪我度过三年的美好时光。感谢地质所的师兄师弟们在工作中给予我的支持和生活中的帮助，祝愿你们学业有成、工作顺利！感谢我的家人给予的关心、包容和支持，教会我乐观面对困难，真诚待人，热爱生活。感谢我所有朋友们的陪伴，我的学习和生活因为你们而变得更加精彩!最后再次感谢在我研究生学习期间给我极大帮助和关怀的各位老师以及我的同学和朋友们，你们的无私关怀助我进步，你们的支持给了我前进的动力。谢谢你们！-67-
