川東南北部石家場長興組層序-沉積相特征

唐德海，曾婷婷,2

(1.中國石化勘探南方分公司，四川 成都 610041；2.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059)

2009年以來，川東南北部涪陵區(qū)塊綜合研究發(fā)現(xiàn)了長興組臺地邊緣礁灘地震異常體。隨著石家場巖性圈閉xlB井在長興組鉆探取得重大突破，證實(shí)了二疊系臺地邊緣礁灘相帶在該區(qū)的展布并具有較大勘探潛力，拓展了川東南地區(qū)的勘探領(lǐng)域。通過對川東南北部地區(qū)鉆井對比研究，長興組主要發(fā)育生物礁灘復(fù)合體儲層[1]，南、北礁灘儲層非均質(zhì)性強(qiáng)。加強(qiáng)長興組層序地層及沉積相特征研究，對川東南區(qū)塊下步油氣勘探具有重要的理論與實(shí)踐意義。

1 層序與沉積相劃分

1.1 層序劃分

以涪陵地區(qū)鉆井、測井及地震資料為基礎(chǔ)，以層序界面及各體系域的特征、沉積相和相序的縱、橫變化為依據(jù)，對本區(qū)的層序和體系域進(jìn)行劃分，將石家場圈閉長興組劃分為2個三級層序(SQ1和SQ2)、4個四級層序。

1.1.1 Ⅲ級層序1(SQ1)

層序底界為長興組泥質(zhì)灰?guī)r與吳家坪組灰黑色泥巖分界，為Ⅱ型層序界面，繼承吳家坪組沉積格局，該期不發(fā)育海侵體系域。三個短期旋回巖性主要為厚層泥質(zhì)灰?guī)r、含泥灰?guī)r及燧石結(jié)核灰?guī)r。

1.1.2 Ⅲ級層序2(SQ2)

層序底界面為巖性、巖相轉(zhuǎn)換面，對應(yīng)巖性為深灰色灰質(zhì)泥巖；頂界面為暴露侵蝕不整合層序界面，對應(yīng)巖性為灰色-灰白色含膏白云巖，為Ⅱ型層序界面[2]。海侵體系域巖性為深灰色泥質(zhì)灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r及含泥灰?guī)r；高位體系域巖性主要以灰色-灰白色白云巖、灰質(zhì)白云巖、生屑白云巖為主，為儲層發(fā)育的有利區(qū)。

1.2 沉積相劃分及沉積特征

根據(jù)鉆井巖屑、取心、薄片觀察、測井分析與地震解釋，結(jié)合巖石類型、沉積結(jié)構(gòu)和構(gòu)造沉積韻律、沉積旋回和巖電組合等資料的綜合分析，石家場圈閉長興組劃分為開闊臺地相、臺地邊緣礁灘相與臺地前緣斜坡相[3-5](圖1)。

圖1 川東南石家場長興組層序-沉積相對比

1.2.1 開闊臺地

開闊臺地相位于臺地邊緣與局限臺地之間，水體較淺，水深一般為幾米到幾十米，與廣海連通性較好，水體循環(huán)暢通，鹽度正常，生物繁盛[3]。主要發(fā)育灘間及生屑灘亞相，由深灰色灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r、少量暗紅色灰?guī)r及生屑灰?guī)r組成。

1.2.2 臺地邊緣礁灘

位于開闊臺地與臺地前緣斜坡之間，水動力作用改造強(qiáng)烈的高能帶，是深水沉積和淺水沉積的變換帶，是水動力最強(qiáng)的一種沉積環(huán)境。海底沉積物受到充分篩選，位于正常浪底和平均海平面之間，以沉積生物礁灰?guī)r和顆?；?guī)r為主。發(fā)育暴露淺灘、生屑灘、生物礁及灘間亞相。長興組生物礁的形成與分布與海侵有關(guān)，生屑灘的形成則與海退過程有著密切關(guān)系[6]。

(1)暴露淺灘亞相多發(fā)育長興組末期，主要沉積灰色-灰白色白云巖、灰質(zhì)白云巖，多為潮上蒸發(fā)環(huán)境形成。水體能量較弱，局部因較長時間暴露，水體鹽度升高，白云巖中含少量石膏。白云巖被后期溶蝕改造形成大量溶蝕孔洞，成為良好儲集層。

(2)灘間亞相與生屑灘亞相以沉積灰色灰?guī)r、生屑灰?guī)r。鑄體薄片觀察生屑含量均>50%，以棘皮屑為主，由于白云石化作用強(qiáng)烈，多為殘余生屑。

(3)長興組生物礁厚度十幾米至幾十米，礁與灘共生，生物礁普遍發(fā)生白云巖化。造礁生物以海綿為主，石家場圈閉鉆遇生物礁，其造礁生物因白云石化作用與重結(jié)晶作用強(qiáng)烈，多以生物殘余形式存在，無法觀察生物礁的骨架及生長方向。

1.2.3 臺地前緣斜坡

臺地前緣斜坡是陸棚至臺地邊緣高能帶之間的部分，其基底呈一角度向盆地傾斜，斜坡的沉積物來源于淺海和生物，主要有面流和遠(yuǎn)洋沉積作用、重力流沉積作用，以及各種底流的沉積作用[7]。

石家場圈閉長興組早期(SQ1)為臺地前緣斜坡沉積，巖性主要為深灰色泥質(zhì)灰?guī)r、含泥灰?guī)r及燧石結(jié)核灰?guī)r。該相帶在石家場圈閉長興組早期廣泛分布。

1.2.4 陸棚

陸棚相進(jìn)一步劃分為淺水陸棚和深水陸棚亞相。沉積物以碳酸鹽為主，沉積物主要為深灰色、灰黑色薄層狀生物泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)泥晶灰?guī)r夾褐色薄層鈣質(zhì)泥巖局部夾末梢濁積巖，屬重力流沉積[8]。石家場地區(qū)鉆井未揭示陸棚相。

2 沉積相展布與沉積相模式

2.1 沉積相展布

2.1.1 長興組早期(SQ1)沉積相展布特征

在吳家坪晚期斜坡-陸棚沉積背景的基礎(chǔ)上，長興早期(層序格架SQ1)，隨著海平面逐漸下降，開始出現(xiàn)明顯的臺地-陸棚沉積分異格局，平面上為西南高，東北低的地勢，西南部為開闊臺地相沉積，局部發(fā)育高能生屑灘，但水體依然較深，儲層不發(fā)育；中部為臺地邊緣礁灘沉積，研究區(qū)南部在三級層序SQ1晚期(SQ1-2)高位域發(fā)育臺地邊緣高能生屑灘和暴露淺灘，為長興組下旋回儲層發(fā)育儲層發(fā)育區(qū)；東北部為斜坡-淺水陸棚沉積。由臺地向斜坡和陸棚相區(qū)生屑含量明顯較少、灰?guī)r泥質(zhì)、硅質(zhì)含量增加(圖2)。

圖2 長興組早期(SQ1)巖相古地理圖及沉積模式

2.1.2 長興組晚期(SQ2)沉積相展布特征

在長興組早期(層序格架SQ1)沉積的基礎(chǔ)上，長興組晚期臺地沉積環(huán)境更有利生物生長和碳酸鹽巖的產(chǎn)出，臺地-陸棚沉積分異進(jìn)一步加強(qiáng)，開闊臺地沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。SQ2早期(SQ2-1)和晚期(SQ2-2)的高位域?yàn)榕_地邊緣礁灘生長的繁盛期，長興組上部異常體具有向廣海遷移的特征[9]。該沉積時期，北部臺緣礁灘相發(fā)育迅速，并在一定程度上對南部礁灘產(chǎn)生障壁遮擋效應(yīng)，導(dǎo)致南部臺緣礁灘雖具有一定的繼承性，但儲層不甚發(fā)育。至長興組沉積末期，發(fā)生大規(guī)模海退，隨著海平面持續(xù)下降，生屑不斷加積暴露并大面積白云石化，局部出現(xiàn)薩布哈蒸發(fā)環(huán)境(圖3)。

圖3 長興組晚期(SQ2)巖相古地理圖及沉積模式

2.2 沉積模式

晚二疊世長興期，在川東南北部地區(qū)整體處于抬升的背景下，古地貌出現(xiàn)分化，長興組早期東北部受開江-梁平海槽影響，處于深水區(qū)，沉積泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r；西南部緩慢抬升，為碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境，局部發(fā)育高能臺內(nèi)灘。在臺地與陸棚之間發(fā)育臺地邊緣礁灘及斜坡。

長興晚期經(jīng)歷短期的海侵，之后持續(xù)大規(guī)模海退，西南部開闊臺地沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，臺地邊緣礁灘相帶變窄。東北部受海平面升降影響，臺地邊緣礁灘發(fā)育，向陸棚方向增生。

3 層序-沉積相對儲層的影響

優(yōu)質(zhì)儲層主要形成于有利沉積相帶，有利相帶為高能水體作用帶，主要是臺地邊緣礁灘相帶，臺內(nèi)局部高地也是重要的有利相帶。高能水體作用帶，易于形成顆粒結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖，如砂、礫屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r等，形成原始粒間孔隙。由于有利相帶為相對地貌高，易于露出海平面，發(fā)生混合水白云巖化作用或是淡水溶蝕作用，形成大量溶蝕孔洞，如xlB井。臺地邊緣礁灘相帶、臺內(nèi)局部高地相帶均為有利儲層發(fā)育區(qū)。

層序地層也與儲層發(fā)育密切相關(guān)。海平面相對下降，既有利于礁灘的發(fā)育，同時，灘體多為地貌上的隆起區(qū)，沉積表面水體相對較淺，在半倍線海平面頻繁升降的影響下，頂部常暴露于水體之上，較長時間接收大氣淡水的溶解作用和白云石化的改造，形成較多的晶間溶孔洞。因此，儲層發(fā)育部位多位于三級層序的高水位體系域。

4 結(jié) 論

(1)川東南北部在長興組沉積時期，經(jīng)歷2次相對較大規(guī)模的海平面升降，可劃分為2個三級層序；石家場圈閉在長興期整體處于抬升背景，地勢東北低，西南高，由西南往北東方向發(fā)育開闊臺地相、臺地邊緣礁灘相、臺地前緣斜坡相及陸棚相。

(2)SQ1沉積期，研究區(qū)西南部主要發(fā)育臺地邊緣礁灘相，儲層發(fā)育部位為石家場圈閉南部chiA井一帶，北部仍處于斜坡-陸棚沉積環(huán)境，儲層不發(fā)育。

(3)SQ2沉積時期，開闊臺地沉積范圍沿東北方向進(jìn)一步擴(kuò)大，早期臺緣礁灘相帶變窄并向陸棚遷移。北部xlB井一帶，由于海平面下降幅度大，由斜坡演化為臺地邊緣礁灘相，并迅速發(fā)育，對早期南部臺緣礁灘產(chǎn)生障壁遮擋效應(yīng)。因此，該期北部為儲層發(fā)育有利區(qū)，南部雖然繼承早期礁灘沉積，但儲層不甚發(fā)育。

(4)長興組儲層的發(fā)育與分布受控于層序-沉積相，同時微地貌變化對儲層發(fā)育也產(chǎn)生很大影響。

(5)長興組臺地邊緣礁灘的發(fā)育具有縱向疊置增生，平面上向北部陸棚方向遷移的特征，且北部晚期礁灘儲層較南部早期礁灘儲層發(fā)育。這一沉積特點(diǎn)，為研究川東南北部長興組成藏位置與成藏規(guī)模提供理論依據(jù)，同時對川東南北部區(qū)塊甩開部署以長興組上、下儲層為主探目的層的評價井及預(yù)探井，獲得油氣勘探新突破具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

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