四川盆地中国石化探区油气勘探历程与启示

胡东风，王良军，黄仁春，盘昌林，张庆峰

（1.中国石化勘探分公司，成都 610041；2.中国石化勘探分公司a.油气勘探管理部；b.勘探研究院；c.物探研究院，成都 610041）

四川盆地是中国南方最大的含油气盆地，整体呈菱形，面积约19×104km2，构造上处于中上扬子克拉通内，属于扬子准地台的次级构造单元，是由褶皱和断裂围限起来的构造盆地（图1）。四川盆地为多旋回叠合盆地，具多期构造变动和多层次结构，因而其含油气系统亦具多层次生油、多期成藏和多幕构造调整改造的复杂性[1-2]。通过六十多年的勘探开发，四川盆地已证实的含油气层系在震旦系—侏罗系均发育，其中上震旦统灯影组，寒武系龙王庙组，中石炭统黄龙组，中二叠统栖霞组、茅口组，上二叠统长兴组，下三叠统飞仙关组、嘉陵江组，中三叠统雷口坡组，上三叠统须家河组和下侏罗统自流井组都是区域性的重要产油气层[1，3-5]。

图1 四川盆地中国石化矿权区及主要油气田分布Fig.1.Distribution of Sinopec exploration areas and major oil and gas fields in the Sichuan basin

截至2020 年底，四川盆地累计提交探明天然气储量6.22×1012m3（中国石化2.45×1012m3），其中页岩气为2.00×1012m3（中国石化0.94×1012m3）。中国石化在所属探区共获普光气田、元坝气田、涪陵气田、威荣气田等多个千亿方级气田。

1 勘探历程

四川盆地油气勘探阶段可细分为：构造油气藏勘探阶段（1953—2000 年）、岩性气藏勘探阶段（2000—2010 年）和常规与非常规油气藏勘探阶段[1，6]（2010 年至今）（图2）。

四川盆地的大规模油气勘探始于20 世纪50 年代[1]，至1998 年，相继发现了威远气田、大池干气田、罗家寨气田等大中型气田，建成了中国第一个产能超过100×108m3的天然气生产基地[6-7]。

1985 年至今，石油人创新认识、转变勘探思路，在四川盆地取得了丰硕的勘探成果。尤其是21世纪以来，在震旦系—寒武系、志留系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系等层位中，相继发现了35个工业油气层，四川盆地及周缘天然气储量进入快速增长阶段（图2）。特别是在环开江—梁平陆棚二叠系—三叠系台缘礁滩、绵阳—长宁裂陷槽周缘震旦—寒武系丘滩、川西雷口坡组、川南—川中海相页岩气等领域不断取得新发现，发现了多个大型气田群，包括普光气田、元坝气田、安岳气田、广安气田、合川气田、新场气田等大型常规气田和涪陵气田、长宁气田等大型页岩气田[8-10]。

图2 四川盆地油气勘探阶段划分Fig.2.Division of oil and gas exploration stages in the Sichuan basin

1.1 构造油气藏勘探阶段（1953—2000年）

2000 年以前，四川盆地主要以构造油气藏为勘探对象，主要勘探思路是“沿长轴、占高点、打扭曲”，并取得了一定的勘探成果。其中1953—1960 年为油气普查勘探阶段，陆续探明东溪气田、黄瓜山气田、高木顶气田等12 个小型气田，探明天然气储量338.28×108m3。1961—1976 年为四川盆地裂缝-构造型油气藏勘探阶段，发现油气田32 个，探明天然气储量1 149.35×108m3，其中威远震旦系气田是当时中国探明天然气储量最大的气田，探明天然气储量406.80×108m3。1976 年之后，随着石炭系气藏的发现与勘探，四川盆地相继探明了相国寺气田、沙罐坪气田、大池干井气田、五百梯气田等一批石炭系大中型气田[1]。

1985—2000 年，围绕川西坳陷致密砂岩气领域，开展了一系列科技攻关研究，引进了地震、钻探、测井和测试等先进装备和技术，油气勘探取得了丰富的成果。先后发现了孝泉气田、新场气田和合兴场气田，以及丰谷、鸭子河等4个含气构造。

1.2 岩性气藏勘探阶段（2000—2010年）

中国石化在2000 年正式系统介入四川盆地油气勘探，重点围绕二叠系—三叠系环开江—梁平陆棚两侧台缘礁滩领域和川西、川中、川北陆相致密砂岩领域展开，取得了普光气田、元坝气田等重大油气勘探发现[11-17]。期间四川盆地探明天然气储量快速增长（图2），截至2010 年底，累计新增探明天然气储量14 534.08×108m3（中国石化6 306.95×108m3）。

1.2.1 二叠系—三叠系海相岩性气藏勘探

20 世纪90 年代后期，随着四川盆地主要的正向构造基本已经钻探，油气勘探进程放缓，亟需新领域的勘探发现。中国石化通过加强前期钻井和野外露头研究，明确了川东北地区二叠系和三叠系台缘礁滩储集层发育分布规律（图3）及“盆生缘储”成藏模式（图4），从而调整前期以构造为主的勘探思路，提出了以长兴组—飞仙关组礁、滩孔隙型白云岩储集层为主的构造-岩性复合圈闭为勘探对象，勘探聚焦至宣汉—达县地区[5]。为落实构造-岩性复合圈闭目标，加强普光地区地震综合勘探工作，实施了54 条45 次叠加二维高分辨率地震测线，并于2001年7月完成了山区连片高分辨率地震采集和二维高分辨率地震资料处理。同时，开展了长兴组—飞仙关组岩相古地理及礁、滩相的展布规律分析，建立了沉积相模式，用相控三步法确定了主要储集层分布；在有利相带内，以地质模型为指导，利用地震相分析与特殊处理解释相结合的方法，圈定了储集层发育区，优选了钻探目标，部署实施普光1井，该井于2003 年7 月在飞仙关组试获42.00×104m³/d 高产工业气流，从而发现了四川盆地首个千亿级大气田——普光气田。截至2020 年底，普光气田累计提交探明天然气储量4 121.73×108m³，并于2013年建成产能105.00×108m³，截至2020年底，累计生产混合气950.18×108m³。

图3 川北地区长兴组—飞仙关组沉积相Fig.3.Sedimentary facies of Changxing－Feixianguan formations in the northern Sichuan basin

图4 川东北二叠系—三叠系台缘礁滩“盆生缘储”成藏模式（剖面位置见图3）Fig.4.Reservior forming diagram of“basin generation and platform margin accumulation”of Permian-Triassic platform-marginal reefs in northeastern Sichuan basin(profile location is shown in Fig.3)

普光气田发现以后，为进一步寻找新的勘探领域，中国石化开展了新一轮以台缘礁滩储集层为目标的研究和勘探[5-6]。2003 年在元坝地区实施二维地震概查测线8条，满覆盖长度408.20 km。发现存在长兴组—飞仙关组台地边缘礁滩相的反射特征，并初步落实了台缘礁滩相的展布。2006 年实施了二期二维地震测线25 条，满覆盖长度1 294.68 km，进一步落实台缘礁滩相分布范围。经过对元坝地区新二维地震资料的精细处理、解释，并借鉴普光气田成功的相控三步法，明确了元坝地区长兴组—飞仙关组台地边缘相带及储集层分布。2007年部署实施元坝1井，在长兴组试获50.30×104m³/d 工业气流，元坝地区长兴组台缘礁滩气藏获重大突破，发现了中国埋藏最深的生物礁大气田——元坝气田[6-8]。2016 年建成混合气产能40.00×108m³，截至2020 年底，累计生产混合气197.21×108m³、净化气181.04×108m³。

继开江—梁平陆棚周缘发现普光和元坝2 个千亿方大气田之后，中国石化加大对川西海相层系勘探力度，发现雷口坡组浅滩叠合岩溶构造-岩性复合圈闭目标，并部署实施科学探索井——川科1 井，2010 年该井在中三叠统雷口坡组试获86.80×104m³/d高产工业气流，发现彭州气田。而后在新场构造带部署了孝深1 井和新深1 井，其中新深1 井试获68.00×104m³/d 高产工业气流，展现出川西地区海相巨大的勘探潜力和良好的勘探前景。2012—2014 年，在龙门山前构造带、石羊镇构造及鸭子河构造部署的彭州1 井、羊深1 井和鸭深1 井在雷口坡组分别获得121.05×104m3/d、60.32×104m3/d 和48.50×104m3/d 高产工业气流。截至2020年底，彭州气田在雷口坡组累计提交探明天然气储量1 140.11×108m³，目前正在加快该区产能建设。

1.2.2 陆相致密砂岩气藏勘探

比特币的本质和大多数虚拟货币一样，由一堆代码组成，但同时它也具有许多传统虚拟货币不具备的优点[21-23]。

在加强二叠系和三叠系海相勘探的同时，也注重陆相致密砂岩油气勘探，重点主要集中在川西和川东北地区。其中川西陆相大规模勘探始于1997 年，通过扩大勘查规模和技术装备更新、实施勘探开发一体化，在上三叠统须家河组和侏罗系发现了马井气田、洛带气田、成都气田、中江气田等一系列大中型气田。截至2020 年底，中国石化在川西和川东北地区累计提交探明天然气储量6 468.00×108m3，建成了成都气田和新场气田2个大型气田，洛带气田和中江气田2个中型气田。

2008 年以来，通过加强川东北陆相领域的勘探和研究工作，发现了马路背须家河组气藏、元坝须家河组致密砂岩气藏，基本落实了元坝西部致密砂岩岩性气藏千亿方资源阵地。但该区致密碎屑岩储集层埋藏深度较大，储集层致密，非均质性强，成藏演化复杂，储集层“甜点”预测及压裂改造难度大，制约了天然气勘探开发，需进一步加强理论与技术攻关，实现储量有效动用。

1.3 常规与非常规油气藏勘探阶段（2010年至今）

在四川盆地常规油气勘探取得一系列发现同时，受到美国页岩气快速发展和成功经验的影响，2009年，以四川盆地及周缘为重点，展开页岩气勘探选区评价，以页岩品质为基础，以保存条件为关键，以经济性为目的，经过大量基础研究，明确了涪陵焦石坝构造为四川盆地南部奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气的有利勘探目标。于2011 年在涪陵焦石坝地区部署实施了第一口海相页岩气探井——焦页1HF井，2012 年进行水平井大型水力加砂压裂施工，11 月测试获20.30×104m3/d 工业气流，宣告了涪陵页岩气田的发现[13]。截至2020 年12 月，累计探明页岩气储量7 926.41×108m3，建产能100.00×108m3，累计产气340.50×108m3。期间，中国石化在四川盆地二叠系茅口组热液白云岩、三叠系雷口坡组勘探取得新发现，中国石油在震旦系—寒武系勘探取得新突破，进一步拓展了四川盆地常规领域油气勘探[8，9，18]。

2 勘探启示

2.1 提出“开江—梁平陆棚”新认识，发现中国首个海相整装构造-岩性大气田——普光气田

普光地区大规模的油气勘探始于1955 年，至2000 年已实施21 口探井，主要构造带及构造圈闭都已钻探，但均未取得实质性突破，主要是受前期以构造勘探为主、占高点部署思路影响，同时受对沉积相认识的制约，认为宣汉—达县地区长兴组—飞仙关组处于储集层发育不利相带，勘探潜力不大。研究认为该区局部构造发育，海相烃源岩条件优越，钻探揭示保存条件良好，未获得油气勘探突破的主要原因是未钻遇优质储集层。而在研究区周缘的建南、黄龙场、天东、铁山等地区长兴组发育生物礁规模储集层。基于上述地质认识，调整了前期以构造勘探为主的勘探思路，提出“以长兴组—飞仙关组礁滩白云岩储集层构造-岩性复合圈闭为勘探对象”的勘探新思路[2，4]。

研究认为宣汉—达县地区为长兴组—飞仙关组礁滩储集层发育的有利区（图3）。针对沉积相研究和精细储集层预测的需要，开展了复杂山地高分辨率二维地震采集、处理、解释与目标识别，落实了长兴组—飞仙关组圈闭目标，并在距构造高点低1 400 m 地区部署实施普光1 井。该井钻揭长兴组—飞仙关组礁滩相优质白云岩储集层261.7 m，证实了钻前认为二叠系—三叠系发育优质储集层的认识。2003 年8月，对飞仙关组一段—二段5 610.30—5 666.24 m 井段进行测试，获稳产42.37×104m3/d 工业气流，从而发现中国首个海相整装大气田——普光气田（表1）。

表1 普光气田勘探成果Table 1.Exploration results in Puguang gas field

普光气田的发现，得益于找准制约勘探的关键问题，并加强基础地质研究与技术攻关，勘探思路由早期构造圈闭向构造-岩性圈闭目标转变，创新理论认识，积极探索。

2.2 攻克超深层碳酸盐岩储集层、成藏机理，发现中国首个超深层生物礁大气田——元坝气田

随着普光气田的发现，在普光气田之外的其他地区开展了有利区带及目标评价，寻找新的勘探，把目光聚焦至开江—梁平陆棚西岸的的元坝地区[5，11-17]。

元坝地区位于构造低部位，目的层埋深大（埋深超过6 000 m），海相领域成藏条件不清，目标识别难度大，针对这一系列制约勘探的关键问题，组织多项科技攻关，通过晚二叠世缓坡型台地—镶边台地动态沉积演化过程及区域沉积格架恢复，建立了“早滩晚礁、多期叠置、成排成带”的发育模式（图5）。通过烃源对比研究，提出吴家坪组—大隆组深水陆棚相烃源岩是川北地区主力气源岩新认识，明确元坝台缘生物礁带紧邻生烃中心，建立“三微（微断层、裂缝、解理缝）输导、近源富集、持续保存”的生物礁成藏模式（图6）[18]。通过大量野外露头及钻井岩心样品，开展储集层沉积、成岩、孔隙演化与埋藏史关系研究，提出了“早期暴露溶蚀、浅埋白云岩化形成基质孔隙，液态烃深埋裂解超压造缝”共同控制优质储集层形成与发育，建立了“孔缝双元结构”储集层模型，这为超深层储集层综合评价及地球物理预测奠定了理论基础。

图5 元坝地区长兴组台地边缘生物礁沉积演化模式Fig.5.Depositional evolution model of platform marginal reef of Changxing formation in Yuanba area

元坝1 井的突破证实了元坝地区长兴组台地边缘发育礁滩相带，是油气勘探的有利地区，据此确定了勘探部署的指导思想：一是落实不同沉积相带含油气性；二是落实台地边缘礁滩相不同储集层类型含油气性；三是评价储集层的横向非均质性；四是落实元坝地区油气资源规模。为控制长兴组台缘礁滩相带的展布，部署实施元坝9 井、元坝12 井、元坝27 井等9 口探井，该轮探井均获得突破，其中元坝27 井和元坝204 井测试日产气超100.00×104m3，元坝11 井、元坝101井、元坝102井等测试获得高产，元坝气田基本控制。

2.3 形成页岩气“二元富集”理论，发现并高效开发中国首个页岩气田——涪陵页岩气田

2009 年，按照“立足盆内、突破周缘、准备外围”的总体思路[19-21]，以四川盆地及周缘为重点，展开页岩气勘探选区评价研究。首先，通过野外实测剖面的有机质和矿物成因研究，率先发现深水陆棚相页岩有机碳含量与硅质矿物含量之间呈正相关耦合规律，提出深水陆棚相优质页岩发育是成烃控储的基础；其次，通过对页岩内油、气、压力演化史的剖析，认为页岩顶底板均致密和封闭性好的地层组合利于油、气早期滞留和长期保存，是页岩气富集的前提，后期构造运动对页岩顶底板、自封闭性及区域盖层造成破坏，是导致页岩气散失的机制，揭示了页岩气“ 早期滞留、晚期改造”的动态保存机理，在此基础上建立了中国南方保存持续型、散失残存型、散失破坏型3 种保存-逸散模型，良好的保存条件是成藏控产的关键。在上述研究基础上，逐步形成“二元富集”规律认识，即“深水陆棚优质泥页岩发育是页岩气‘成烃控储’的基础；良好的保存条件是页岩气‘成藏控产’的关键”，为中国南方复杂区海相页岩气选区评价提供了适合客观地质情况的理论支撑[22-27]。

图6 元坝地区长兴组台地边缘生物礁气藏三维输导模式（引自文献［18］）Fig.6.3D transporting pattern of gas reservoir in platform marginal reef of Changxing formation in Yuanba area(from Reference[18])

2011 年，对四川盆地川东南区块开展深入评价，综合评价焦石坝为最有利目标。优选涪陵焦石坝部署实施了页岩气探井——焦页1 井，并迅速实施侧钻水平井——焦页1HF 井，该井水平钻进1 007.9 m。于2012年11月对水平段2 646.09—3 653.99 m分15段进行大型压裂，获日产天然气20.30×104m3，取得了页岩气勘探重大突破，标志着涪陵页岩气田的发现。

焦石坝地区取得页岩气勘探战略突破并进行了商业开采，发现中国首个商业性页岩气田，至2017 年底，涪陵页岩气田探明含气面积575.92 km2，探明页岩气储量6 008.14×108m3，已建成页岩气年产能100.00×108m3，实现了四川盆地页岩气工业化生产，成为中国页岩气勘探开发历史性转折点。

3 结论

（1）四川盆地油气勘探主要经历了构造油气藏勘探阶段、岩性气藏勘探阶段、常规与非常规油气藏勘探阶段。

（2）四川盆地勘探领域发生了2 次重大战略转移：第1 次从构造油气藏勘探转移到岩性气藏勘探；第2次从岩性气藏勘探转移到页岩气藏勘探。

（3）四川盆地油气勘探不断取得突破，主要得益于理论认识的不断创新及勘探技术的发展。即重视基础、创新思路、发展关键技术是油气勘探突破的关键。新一轮资源评估揭示四川盆地油气资源丰富，无论是常规还是非常规领域，盆内以及盆缘都具有丰富的油气资源有待探索。