坡折帶控制下的砂質(zhì)碎屑流對油氣勘探的意義—以四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組為例

李 楠，李國輝，吳長江，謝繼容，李 莉

（中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，成都 610051）

坡折帶控制下的砂質(zhì)碎屑流對油氣勘探的意義—以四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組為例

李 楠，李國輝，吳長江，謝繼容，李 莉

（中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，成都 610051）

坡折帶近年來日益受到重視，它明顯控制了上覆地層分布、巖性巖相變化和油氣藏的分布。通過層序地層法恢復古地貌，在川中-川西過渡帶識別大型地貌坡折帶，川西地區(qū)晚三疊世接受其西部和東部兩個方向的物源供給。在大量巖心觀察、地震資料和測井資料研究基礎(chǔ)上，認為在坡折帶控制下,龍泉山斷裂帶以西須二、須四段發(fā)育砂質(zhì)碎屑流重力流沉積，分析其基本特征和儲集性能，最后指出砂質(zhì)碎屑流儲層物性總體優(yōu)于川西地區(qū)南部其它類型砂體，是新型的勘探對象，具有一定的勘探潛力。

坡折帶；砂質(zhì)碎屑流；須家河組；川西南

坡折帶是指地形坡度發(fā)生突變的地帶，近年來日益受到重視?？碧綄嵺`表明，坡折帶明顯控制了上覆地層分布、巖性巖相變化和油氣藏的分布。坡折帶控制下的砂質(zhì)碎屑流是一種新的砂體成因類型，代表了深水沉積研究的最新進展，其相關(guān)理論是對“鮑瑪序列”和“濁積扇”等深水沉積理論的部分否定和完善。

在我國，不少學者對鄂爾多斯盆地砂質(zhì)碎屑流進行了系統(tǒng)研究[1-4]，但在四川盆地碎屑巖沉積區(qū)，尚未見有關(guān)湖盆坡折帶及相關(guān)沉積體的研究成果報道。本文在區(qū)域地質(zhì)背景研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖心觀察、地震剖面及相關(guān)沉積特征研究，認為在川中-川西過渡帶存在大型地貌坡折帶，其控制下發(fā)育砂質(zhì)碎屑流。

1 坡折帶控制下發(fā)育砂質(zhì)碎屑流

1.1 川中-川西過渡帶存在大型坡折帶

四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組以碎屑巖沉積為主，在川西前陸構(gòu)造背景下，由西向東厚度逐漸減小，呈“貝殼狀”分布。川西前陸坳陷區(qū)厚度最大，厚度變化也最大，為1 000～4 000m，前陸斜坡及前陸隆起區(qū)地層厚度相對較小，厚度變化也小，川中地區(qū)一般400～800 m，川東地區(qū)小于400 m。

對四川盆地須家河組進行層序地層劃分，可以分為4個三級層序，12個體系域。由于后期構(gòu)造運動的抬升作用造成高位體系域的部分或全部剝蝕，因此采用具有相對等時性的最大湖泛面，將湖侵體系域與低位體系域的厚度值近似反映層序底部沉積古地貌。須二沉積前川中、川西地區(qū)最大古地貌相對高差達1 400m（圖1），川中地區(qū)表現(xiàn)為大型平緩地貌，古地貌坡度僅0.07°。川西地區(qū)為向西傾斜的大斜坡，古地貌坡度最大達0.89°（圖2），川中-川西過渡帶是兩種不同地貌格局的轉(zhuǎn)折部位，存在大型坡折帶。

圖1 四川盆地須家河組須二段沉積前古地貌圖

圖2 金堂—永川須家河組須二段古地貌相對高

須四沉積前川中-川西地區(qū)最大古地貌相對高差達900m，其古地貌格局與須二沉積前的古地貌格局相似，但川中及蜀南地區(qū)溝隆分化較明顯，出現(xiàn)大型古凸起及古溝壑，但總體看，川中地區(qū)為緩坡地貌，平均坡度0.12o，而川西坳陷的坡度為0.29o，在川中-川西過渡帶同樣存在坡折帶。

砂質(zhì)碎屑流的形成需要足夠的坡度，四川盆地須家河組須二、須四段存在由東北至西南方向的古坡度，雖然坡度較緩但較長，當三角洲前緣砂體沉積厚度和坡度增大，處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，沉積界面發(fā)生傾斜。隨著水體注入，巖層塊體破碎，順坡發(fā)生滑移而發(fā)生重力滑塌，形成大面積砂質(zhì)碎屑流舌狀體。

1.2 川西坳陷晚三疊世沉積體是雙向供源的產(chǎn)物

等效水退、充沛的物源及一定的觸發(fā)機制是形成重力流的條件，等效水深可以是因地殼上升運動引起的區(qū)域性構(gòu)造水退，也可以是同生斷裂運動引起的局部構(gòu)造水退，還可以是三角洲、沖積扇等沉積物不斷加積引起的沉積水退；充沛的物源以及一定的觸發(fā)機制（諸如洪水、地震、海嘯、風暴潮、火山活動等）[5]。

晚三疊世四川盆地具有多物源特征，可劃分造山帶物源及古陸物源兩大類，造山帶物源主要為龍門山北段沖斷帶、米蒼山及大巴山物源，古陸物源主要為江南古陸物源，米蒼山、大巴山物源及江南古陸物源在川中地區(qū)形成大型三角洲體系，龍門山?jīng)_斷帶物源主要影響川西地區(qū)。由于須家河組沉積中心與沉降中心不統(tǒng)一，古地貌表現(xiàn)為東高西低，川西地區(qū)除接受西部物源沉積，川中地區(qū)三角洲沉積體系不斷加積，在川中-川西過渡帶存在大型坡折帶，在重力作用下形成砂質(zhì)碎屑流。因此，川西地區(qū)須家河組是兩個不同方向沉積物的綜合體（圖3）。

圖3 川中-川西地區(qū)須家河組沉積模式圖

2 砂質(zhì)碎屑流基本特征

2.1 巖石學特征

砂質(zhì)碎屑流是由基質(zhì)支撐的一種塊狀流，流變學特征指示它屬于賓漢流或塑性流體[7]。從內(nèi)部流動狀態(tài)來看，砂質(zhì)碎屑流屬于層流，即碎屑物質(zhì)在流動體內(nèi)表現(xiàn)為明顯的順層運移。由于其塑性狀態(tài)和層流性質(zhì)，砂質(zhì)碎屑流的沉積物通常表現(xiàn)為厚層或者塊狀。

圖4 砂質(zhì)碎屑流巖心

通過對川西南部地區(qū)6口井巖心詳細觀察，認為發(fā)育重力流沉積的砂質(zhì)碎屑流，主要分布在龍泉山斷裂帶以西的蘇碼頭一帶，層位上為須二和須四段，其中以須二段最發(fā)育。主要表現(xiàn)為以下特征：①巖性主要為中-細粒長石石英砂巖、長石巖屑石英砂巖或巖屑長石石英砂巖，厚層/塊狀構(gòu)造為主；②砂巖底部平整，不具侵蝕作用，頂部與泥質(zhì)巖或水下分流河道砂呈突變接觸；③砂巖內(nèi)部見較多不規(guī)則漂礫，全部為泥礫，呈懸浮狀，大小懸殊（圖4）。④砂巖單層厚度較大，大于0.5m，一般為數(shù)米到數(shù)十米。⑤砂巖以中粒長石石英砂巖為主，據(jù)567個常規(guī)薄片分析，石英含量平均達69.16%，長石含量14.83%，巖屑含量7.57%，砂巖成分成熟度3.08。雜基主要為水云母，0.2%-10%，平均2.38%，次為有機質(zhì)，平均0.29%。此外，分散見高嶺石、綠泥石等。

上述特征與須家河組河道砂沉積特征大相逕庭，也與同為重力流的濁流不同，理由為：①厚層砂巖基本不具粒序變化，表現(xiàn)為塊狀構(gòu)造，而正粒序往往被認為是濁積巖的最關(guān)鍵的典型標志[6、8]；②塊狀砂巖底面不具侵蝕特征，而濁流一般會形成明顯的侵蝕沖刷現(xiàn)象，屬紊流形成的牛頓流體[9]；③粒度資料表現(xiàn)為既有重力流特征，也表現(xiàn)為牽引流特征，這種現(xiàn)象不能用單純的的濁流沉積來解釋，也不能用單純的牽引流來解釋，卻與碎屑流特征完全吻合，從流變特征看，碎屑流為賓漢塑性體[9]，既表現(xiàn)為重力流，又表現(xiàn)層流；④塊狀砂巖中的漂礫并不是由砂質(zhì)碎屑流本身侵蝕作用形成，而可能是沉積所致。

2.2 地球物理特征

砂質(zhì)碎屑流沉積體在地震剖面上，沉積體系終端反射結(jié)構(gòu)清楚，表現(xiàn)為“上超”、“前積”以及地層增厚等特征。在川中-川西過渡帶及川西局部地區(qū)的須二、須四段均可發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象（圖5）。在測井曲線上，表現(xiàn)為上下突變，代表了事件的突發(fā)性。Shanmugam博士將砂質(zhì)碎屑流在測井上的反映，劃分為以下三種類型：泥質(zhì)碎屑的均勻分布呈現(xiàn)出“塊狀”曲線特征；泥質(zhì)碎屑含量向上逐級增加而呈現(xiàn)出“向上變細”的曲線特征；泥質(zhì)碎屑含量向上逐級減少而呈現(xiàn)出“向上變粗”的曲線特征[8]，但這三種類型在測井上均在頂?shù)装l(fā)生突變，四川盆地須家河組砂質(zhì)碎屑流的電性特征一般表現(xiàn)為低幅—中高幅的鋸齒狀的近箱形的頻繁疊加。

2.3 砂質(zhì)碎屑流分布范圍初探

研究以川中地區(qū)為例，依據(jù)川中地區(qū)高精度的地震資料，根據(jù)地震相與沉積相的對應關(guān)系，參照歸一化振幅地震屬性平面圖以及單井相特征，將地震相平面展布圖轉(zhuǎn)化為沉積相平面展布圖，初步確定了砂質(zhì)碎屑流的分布范圍。

圖5 白馬2井區(qū)南東—北西向測線（須四）

圖6 須四段前積反射地震相標定圖

川中地區(qū)須二、須四段主要可識別出兩種典型的地震相：前積反射地震相、平行-亞平行反射地震相。前積反射地震相是由一組向同一方向傾斜的同相軸組成，和下伏平坦的同相軸成角度或切線相交，通常反映某種攜帶沉積物的水流在向盆地推進的過程中由前積作用產(chǎn)生的反射特征，并指示前積單元的古地形和水流方向，其地質(zhì)意義可以反映三角洲前緣沉積，也可反映與古斜坡有關(guān)的重力流沉積的層間滑動，如砂質(zhì)碎屑流、、濁流、泥石流等。因此，判識這類地震相的地質(zhì)意義，必須結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征、古地貌格局、水體流動方向，正如前述，川中-川西過渡帶存在大型地貌坡折帶，與此相關(guān)的砂質(zhì)碎屑流較發(fā)育，盆地分析認為該區(qū)帶不發(fā)育三角洲前緣相帶，部分井巖心觀察也表明，須二、須四段發(fā)育砂質(zhì)碎屑流。據(jù)此可判定川中-川西過渡帶發(fā)育的前積反射地震相可反映因重力作用形成的砂質(zhì)碎屑流。巖心觀察及地震相分析認為，過金井的地震剖面反映的前積地震相代表的地質(zhì)意義為砂質(zhì)碎屑流（圖6）。

圖7 須二段中—強振幅平行—亞平行地震相標定圖

平行-亞平行反射地震相是由層面大體平行的地層層序引起的地震反射結(jié)構(gòu)，地震反射結(jié)構(gòu)簡單，表現(xiàn)為一組連續(xù)性較好，相互平行的同相軸。該類地震相可細分出兩個亞類：中—高頻、中—強振幅平行—亞平行地震相；中—低頻、弱振幅平行—亞平行地震相。中—高頻、中—強振幅平行—亞平行地震相反映沉積水動力環(huán)境為相對高能水動力，沉積物顆粒及韻律層變化較頻繁的動蕩環(huán)境，一般為三角洲前緣水下分流河道，由于河道遷移頻繁，引起河道砂體分布具有不穩(wěn)定性，河道沉積的正向粒序變化（自下而上逐漸變細）相互疊置。如過角*井的地震剖面（圖7）；中—低頻、弱振幅平行—亞平行地震相反映沉積水動力相對較弱，沉積環(huán)境相對較穩(wěn)定，沉積層間差異性相對較小，在須家河組須二、須四段厚層砂巖，表明砂巖粒序變化較小，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征分析，一般表現(xiàn)為能量相對較弱、分選相對較好、粒序變化較小的三角洲前緣席狀砂、河口壩。

根據(jù)上述地震相特征，利用傳統(tǒng)的地震相識別方法，繪制出地震相平面展布圖。同時，對須二、四段進行沿層歸一化振幅屬性提取，由于振幅類屬性體現(xiàn)了反射振幅的能量，能夠反映組成地層的巖性變化，有助于識別沉積相。將須二、四段地震相與歸一化振幅屬性綜合（圖8），可以初步識別砂質(zhì)碎屑流的分布范圍。

3 砂質(zhì)碎屑流對油氣勘探的意義

川西地區(qū)南部須家河組砂質(zhì)碎屑流是新型油氣勘探砂體，巖心及鏡下資料表明，砂質(zhì)碎屑流以長石石英砂巖及石英砂巖為主，成分成熟度較高，須二段砂巖成分成熟度為2.31～3.19。

圖8 須四段地震相與歸一化振幅屬性綜合圖

砂巖的儲集空隙主要為粒間孔、粒內(nèi)溶孔及裂縫。根據(jù)312個巖心樣統(tǒng)計，砂巖孔隙度，平均值為4.39%，高于川西南地區(qū)儲層平均值（3.52%）。須四段40個樣統(tǒng)計，平均值3.00%（圖9）。

該區(qū)西鄰龍門山?jīng)_斷帶，東靠龍泉山斷裂帶，裂縫發(fā)育，巖心觀察表現(xiàn)為破碎狀，裂縫以弱充填、未充填為主（表1），可以有效改善儲層的儲滲性能。

川西地區(qū)南部早期主要以構(gòu)造圈閉為勘探對象，主要勘探區(qū)位于龍門山?jīng)_斷帶，發(fā)現(xiàn)了平落壩、邛西、蓮花山、灌口等構(gòu)造氣藏，但對川西南地區(qū)東部的勘探相對滯后，其主要原因是東部區(qū)塊有龍泉山、熊坡斷裂帶，構(gòu)造圈閉的分布緊鄰斷裂帶，保存條件相對較差，鉆探效果欠佳。

研究表明，川西地區(qū)南部烴源巖厚度及生烴量較大，成藏條件優(yōu)越，砂質(zhì)碎屑流儲層物性總體優(yōu)于西部沖斷帶，是繼盆地三角洲體系勘探之后的又一新型勘探對象，對砂質(zhì)碎屑流的勘探，應以巖性和構(gòu)造-巖性氣藏為主要勘探對象。

圖9 須家河組砂質(zhì)碎屑流儲層物性分布直方圖

表1 川西地區(qū)南部須家河組裂縫發(fā)育特征統(tǒng)計表

4 結(jié)論

晚三疊世四川盆地的川中-川西過渡帶表現(xiàn)為大型坡折帶，古地貌相對高差最大達1400m，川中地區(qū)以三角洲沉積體系為主，川西地區(qū)以湖泊沉積為主體。

在川西地區(qū)南部龍泉山斷裂帶以西具備形成砂質(zhì)碎屑流地質(zhì)條件，大量巖心觀察和地震、測井資料表明，該區(qū)須二、須四段以砂質(zhì)碎屑流為主體，并與滑塌巖共生。

砂質(zhì)碎屑流儲集物性總體高于川西地區(qū)南部儲層物性背景值，配合該區(qū)位于生烴中心及裂縫發(fā)育帶，成藏條件優(yōu)越，是須家河組油氣勘探新領(lǐng)域。

[1] 付文敏．高密度濁流還是砂質(zhì)碎屑流[J]．巖相古地理，1998，18（2）：63～70．

[2] 李祥輝，王成善，金緯，等．深海沉積理論發(fā)展及其油氣勘探中的意義[J]．沉積學報，2009，27（1）：77～86．

[3] 李云，鄭榮才，朱國金，等．沉積物重力流研究進展綜述[J]．地球科學進展，2011，26（2）：157～165．

[4] 李相博，陳啟林，劉化清，等．鄂爾多斯盆地延長組3種沉積物重力流及其含油氣性[J]．巖性油氣藏，2010，22（3）：16～20．

[5] 于興河．碎屑巖系油氣儲層沉積學[M]．石油工業(yè)出版社，2008，478～479．

[6] 秦建華．砂質(zhì)碎屑流和底流改造—部分傳統(tǒng)濁積巖成因[J]．四川地質(zhì)學報，1999，19（4）：266～272．

[7] Shanmugam G，Perception vs reality in deep-water exploration[J]，World Oil,1996,217:37～41．

[8] Shanmugam G，50years of thebturbidite Paradigm（1950-1990s）：deep-water processes and facies models-acritical perspective[J]，Marine and petroleum Geology，2000，17：285～342．

[9] 夏青松，田景春．濁積巖神話與砂質(zhì)碎屑流[J]．沉積與特提斯地質(zhì)，2006（4）．

The Application of Sandy Debris Flow under the Contrl of Slope Break to Oil-Das Exploration

LI Nan LI Guo-hui WU Chang-jiang XIE Ji-rong LI Li
(Research Institute of Exploration and Exploitation, Southwest Oil and Gas Field, PetroChina Company Limited, Chengdu 610051)

Large-scale slope break is recognized in the central-west Sichuan transitional belt by means of sequence stratigraphical study. Under the control of the slope break, sandy debris flow and gravity flow deposits were developed in the Second and Fourth Members of the Xujiahe Formation to the west of the Longquanshan fracture zone. The reservoir property is prior to other sand bodies in west Sichuan.

slope break; sandy debris flow; Xujiahe Formation; southwest Sichuan

P618.130.2

A

1006-0995（2014）04-0505-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.006

2013-06-24

國家科技重大專項課題“四川盆地巖性油氣藏富集規(guī)律與目標評價”（編號：2011ZX05001-005)部分研究成果

李楠（1979-），女，重慶萬州人，工程師，現(xiàn)從事油氣勘探開發(fā)研究工作