見天壩海綿礁層序地層分析與儲層評價

劉富艷 王延奇 王 書等

摘要：鄂西利川見天壩晚二疊世生物礁位于利川復(fù)向斜構(gòu)造帶鑲邊型臺地陡斜邊緣，瀕臨鄂西海槽，屬于臺地邊緣礁，該礁體大型柱狀海綿豐富，構(gòu)成生物礁生物骨架，并在不同水體深度發(fā)育不同礁石類型。將見天壩長興組地層劃分為P—Sql和P—sq2 2個三級層序，礁體主要在P—Sql高位體系域發(fā)育。P—Sql高位體系域可劃分為4個巖性段，對應(yīng)可劃分出個4準(zhǔn)層序組。

關(guān)鍵詞：生物礁；柱狀海綿；層序地層；礁儲層；見天壩

中圖分類號：TEl21.3文獻標(biāo)識碼：A

前言

生物礁是碳酸鹽巖沉積中重要而特殊的類型，主要由大量原地生長、原地埋藏的各種生物堆積而成。生物礁是一種重要的油氣儲集體，可形成生物礁油氣藏。見天壩生物礁為海退背景發(fā)育，層序地層上反應(yīng)為不同時期沉積環(huán)境、巖石類型和生物類型不同。礁主體發(fā)育于海退期高位體系域，沉積物顆粒較粗，礁頂受后期暴露淋濾及次生白云化作用影響孔隙度和滲透率較高，可以作為良好油氣儲層。研究生物礁層序發(fā)育，分析各準(zhǔn)層序組演化特征對了解礁體生長發(fā)育規(guī)律、預(yù)測礁體平面延伸和展布、尋找生物礁油氣藏及研究區(qū)域海平面變化具有重要意義。鄂西渝東地區(qū)生物礁是十分罕見的造架生物豐富、保存完整的生物礁，尤以見天壩生物礁最為典型。以現(xiàn)有研究成果、采樣、精細觀察為基礎(chǔ)，通過分析生物礁巖石宏觀類型和特征、海平面變化規(guī)律及各時期發(fā)育生物類型，對見天壩生物礁進行層序劃分和特征描述。

1區(qū)域地質(zhì)

鄂西地區(qū)位于中、上揚子結(jié)合部位，包括齊岳山背斜帶、利川向斜帶、中央背斜帶和花果坪向斜帶4個次級構(gòu)造單元。晉寧運動后本區(qū)曾處于相對隆起狀態(tài)，燕山運動使本區(qū)發(fā)生褶皺，形成一系列隔檔式正、負構(gòu)造帶，其中正向構(gòu)造帶受力強，斷裂復(fù)雜，出露震旦一三疊系較老地層。

見天壩生物礁位于利川向斜構(gòu)造帶，生物礁主體剖面位于利川市柏陽鎮(zhèn)見天壩。見天壩剖面橫向延伸約450m，基本完整出露上二疊統(tǒng)長興組，礁主體出露最大規(guī)模達寬1200m，高300m。見天壩生物礁發(fā)育于鑲邊型臺地陡斜邊緣，大型柱狀海綿豐富，生物礁主體發(fā)育于長興組二段，厚度大于100m。礁剖面上，自下而上由斜坡相向開闊臺地相、臺緣礁相和潮坪相過渡，呈向上變淺的沉積序列特征，推斷為海退礁。

見天壩生物礁具有海退礁所特有發(fā)育規(guī)律：水體較深時，由于陽光、養(yǎng)分和食物匱乏，生物數(shù)量和種類較少，只在坡折帶形成生屑灘，但該型生屑灘恰恰是礁體發(fā)育的基礎(chǔ)；隨海平面下降，海底環(huán)境逐漸有利于生物生長，生物日益繁盛使沉積作用加速，當(dāng)礁體生長到一定程度的時候，海水水體將過淺而不適于礁的生長，礁體只能海盆方向遷移；當(dāng)礁體不能繼續(xù)遷移或遷移速度低于海退速度時，環(huán)境不能滿足礁體生長需要，生物礁逐漸死亡；礁體死亡后遭受暴露淋濾，發(fā)生次生白云化作用。

生物礁層序發(fā)育的不同階段，因水體深度不同發(fā)育不同生物種類及巖石類型，巖石宏觀類型主要包括障積巖、障積一骨架巖、骨架巖、粘結(jié)巖及角礫巖(圖1)。

2三級層序劃分

2.1界面識別

層序是以不整合面或可對比整合面為界，相對連續(xù)的有成因聯(lián)系的地層單元，不整合面或整合界面的識別是層序劃分的關(guān)鍵，也是層序地層分析的基礎(chǔ)。見天壩上二疊統(tǒng)長興組存在2個三級層序界面，均為巖性和巖相轉(zhuǎn)換界面。這類型界面為海平面下降時所形成的層序界面，盆地邊緣暴露區(qū)可能形成不同類型暴露不整合，而在盆地內(nèi)部水下可能形成與之對應(yīng)的整合界面，但由于沉積環(huán)境的變化，界面上下在巖性、巖相等方面必然存在一定的差異。

2.2層序劃分

見天壩上二疊統(tǒng)長興組發(fā)育齊全，地層厚度約280 m，可以劃分為2個三級層序，對應(yīng)P—sql和P—Sq2。

(1)P—Sql底界面為一巖性和巖相轉(zhuǎn)換界面，屬于Ⅱ型層序界面，界面之下為樂平組局限臺地相黑色薄層狀含泥質(zhì)硅質(zhì)巖與炭質(zhì)頁巖沉積，界面之上為長一段局限臺地相套灰黑色薄層狀炭質(zhì)泥頁巖、灰黑色薄一中層狀泥灰?guī)r及灰質(zhì)云巖互層沉積。層序內(nèi)部由海侵體系域和高位體系域組成：海侵體系域水體逐漸加深，沉積環(huán)境由開闊臺地逐漸過渡到斜坡環(huán)境，灰?guī)r單層厚度增大，生屑含量和種類先增加再減少，開闊臺地相沉積含大量放射蟲的深灰色薄一中層炭質(zhì)頁巖、泥晶灰?guī)r，斜坡相沉積灰色中層狀生屑泥晶灰?guī)r；高位體系域時期水體開始下降，沉積環(huán)境向臺地相過渡，生物數(shù)量和種類開始增多，雖然還不足以成礁，但礁體底部形成丘狀生屑灘沉積，為見天壩生物礁的形成奠定了基礎(chǔ)。隨著水體進一步變淺，藻類和海綿等造礁生物開始大量繁殖，早期藻類發(fā)育形成以粘結(jié)為主的生物丘和后期隨著海綿生物的繁盛，以障積作用為主的海綿骨架礁開始形成。

(2)P—sq2底界面為一巖性和巖相轉(zhuǎn)換界面，屬Ⅱ型層序界面，界面之下為1套局限臺地相灰色中一厚層狀細晶白云巖、殘余生屑灰質(zhì)云巖沉積，界面之上為l套開闊臺地相深灰色厚層狀生物碎屑泥晶灰?guī)r沉積。層序內(nèi)部由海侵體系域和高位體系域組成：海侵體系域水體逐漸加深，生屑含量逐漸減少，泥質(zhì)含量逐漸增加，發(fā)育開闊臺地相深灰色厚層狀生物碎屑泥晶灰?guī)r沉積；高位體系域水體又開始下降，發(fā)育局限臺地相灰色厚層不等晶云巖、含灰質(zhì)云巖、灰質(zhì)云巖沉積，白云巖化作用明顯。

3礁體準(zhǔn)層序組劃分

見天壩生物礁主要發(fā)育于sql高位體系域，體系域內(nèi)可劃分為4個巖性段，相應(yīng)劃分為4個準(zhǔn)層序組，由下向上依次命名為Pssl～Pss4，各準(zhǔn)層序組巖石類型和生物類型不同。根據(jù)剖面實測可將見天壩剖面上二疊統(tǒng)自下而上劃分為20層，其中長興組對應(yīng)6—20層(圖2)。

(1)Pssl準(zhǔn)層序組對應(yīng)巖性剖面8～10層。隨著海平面的下降，沉積環(huán)境由斜坡逐漸過渡為碳酸鹽臺地，水體溫度和深度適中，水體潔凈，適宜生物生長，沉積灰色中層狀泥晶生屑灰?guī)r，見天壩生物礁發(fā)育基礎(chǔ)即為10層一套厚度約13m的生屑灘。由于沉積期水體相對仍較深，沉積物顆粒較細，以泥一微晶灰?guī)r為主，生物類型和數(shù)量較少，主要為鈣藻、鈣質(zhì)海綿、苔蘚、棘皮等淺海底棲生物。

(2)Pss2準(zhǔn)層序組對應(yīng)剖面11～13層。構(gòu)造性海退使海水變淺，逐漸適宜造礁生物生長。隨著造架生物固著生長，腕足、有孔蟲、鈣藻等附礁生物也大量繁殖，發(fā)育灰色塊狀海綿生物灰?guī)r、海綿含云灰?guī)r、藻粘結(jié)一海綿灰?guī)r、藻粘結(jié)一海綿粘結(jié)一障積礁灰?guī)r，局部可見油侵和瀝青。晶洞發(fā)育，灰泥及生屑在固著生物間大量沉積，生物作用造成的沉積速度明顯高于非礁地區(qū)，使初期礁體地貌隆起更加顯著，水體變淺，從而更有利于生物生長繁盛，由于缺少骨架的支撐，沉積物易垮塌破碎。

(3)Pss3準(zhǔn)層序組對應(yīng)剖面14～16層海綿礁的主體，為厚度約56 m的塊狀海綿骨架。隨水體進一步下降，礁體生長進入波浪作用帶，海水溫度、

養(yǎng)分、光線等達到海綿等生物生長的最佳狀態(tài)，造架生物海綿(主要為串管海綿)繁盛，使生物礁發(fā)育達到鼎盛，沉積1套生物骨架巖，粘結(jié)生物群團充分進入礁骨架中。生物群的繁盛使礁環(huán)境進一步變淺，當(dāng)礁頂接近海平面時，礁體向側(cè)向發(fā)展、遷移。

(4)Pss4準(zhǔn)層序組對應(yīng)剖面17、18層，為l套中厚層狀細晶白云巖、殘余生屑灰質(zhì)云巖、生物碎屑含云灰?guī)r組合。隨著造礁生物的繁盛，礁體發(fā)育迅速，當(dāng)礁體加積增長達到平均海平面時形成極淺水環(huán)境并間歇暴露，使窄鹽度造礁生物大量死亡，僅有少數(shù)廣鹽性物種(如腹足類、藍綠藻類等)能夠生存，使生物分異度突然降低。生物生長受到抑制，礁體縱向上停止發(fā)育，頂部出現(xiàn)白云化現(xiàn)象。

4礁儲層評價

見天壩剖面海綿礁儲層主要位于長興組，沉積環(huán)境為局限臺地相和臺緣礁灘相，發(fā)育主要儲集巖性包括生物碎屑灰?guī)r、礁灰?guī)r及晶粒白云巖。

晶粒白云巖主要為細晶白云巖，主要發(fā)育于在Sql高位體系域Pss4準(zhǔn)層序，累計厚度為22.7m，為局限臺地相沉積，裂縫、針孔及晶洞發(fā)育(主要分布于實測剖面的18、21層)，孔隙度范圍為1.8％～4.2％，平均為2.74％，滲透率最高達0.82×10^-3μm²，儲集物性相對最佳。

生物碎屑灰?guī)r主要發(fā)育于sq9高位體系域的Pssl準(zhǔn)層序組，累計厚度為21.5m，主要分布于實測剖面10、17、19、20層，為開闊臺地相沉積，孔隙度平均值為0.63％，滲透率平均為0.009×10^-3μm^-3，儲層物性相對較差。

礁灰?guī)r主要發(fā)育于Sql高位體系域，累計厚度為97.6m，以海綿礁為主，主要分布于實測剖面1J～16層。受后期膠結(jié)作用影響，大量有效孔隙被充填，儲集物性變差，孔隙度為0.38％～1.8％，平均為0.9％，最高滲透率為0.031x10^-3μm²，平均為0.013×10^-3μm²。15層發(fā)育滑塌角礫，17層(礁頂)存在白云巖化，使礁體儲層物性得到改善。

通過對見天壩生物礁剖面20塊樣品進行分析，孔隙度最大為4.2％，最小為0.36％，平均為1.38％，主要分布區(qū)間為1％～3％；滲透率最高為0.819×10^-3μm²，最低為0.005×10^-3μm²，平均為0.065×10^-3μm²，主要分布區(qū)間為0.01x10^-3～0.1×10^-3μm²。白云巖類儲層物性較好，礁灰?guī)r和生物灰?guī)r儲層物性相對較差。

5結(jié)論

(1)見天壩生物礁為鑲邊型臺地邊緣碳酸鹽巖隆上發(fā)育的大型生物礁，礁巖石類型主要有障積巖、障積一骨架巖、骨架巖、粘結(jié)巖和角礫狀灰?guī)r。

(2)見天壩上二疊統(tǒng)長興組可劃分為2個三級層序(P—Sql和P—sq2)，礁體主要分布于P—sql高位體系域，可劃分為4個巖性段和對應(yīng)的4個準(zhǔn)層序組。

(3)見天壩生物礁儲層主要包括生屑灰?guī)r、礁灰?guī)r和白云巖3類，其中白云巖類儲層物性最好，礁灰?guī)r儲層次之，生屑灰?guī)r類儲層較差。

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