四川盆地東北部元壩地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組層序—沉積相特征

段金寶，彭勁

（中國(guó)石化勘探南方分公司研究院）

1 概 況

近些年，在四川盆地相繼勘探發(fā)現(xiàn)了普光、元壩、龍崗等礁灘氣田。2003年以來(lái)，對(duì)盆地東北部元壩地區(qū)的綜合研究，發(fā)現(xiàn)了上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組礁灘地震異常體，并在長(zhǎng)興組礁灘主體、礁后淺灘相儲(chǔ)層以及飛仙關(guān)組鮞灘相儲(chǔ)層相繼試獲工業(yè)天然氣流。目前已在元壩地區(qū)鉆了數(shù)十口井，完鉆井均在飛仙關(guān)組鉆遇不同級(jí)別的鮞粒(白云質(zhì))灰?guī)r儲(chǔ)層，但儲(chǔ)層的非均質(zhì)性較強(qiáng)，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的難度較大，制約了勘探部署。因此，加強(qiáng)飛仙關(guān)組層序地層和沉積相的研究，對(duì)進(jìn)一步油氣勘探有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近十年來(lái)，眾多學(xué)者針對(duì)四川盆地東北部飛仙關(guān)組層序地層和沉積相開(kāi)展了研究工作，其中對(duì)飛仙關(guān)組的層序劃分認(rèn)識(shí)已逐漸趨于一致 （將飛仙關(guān)組劃分為2個(gè)三級(jí)層序）［1－4］，近年又對(duì)元壩地區(qū)開(kāi)展了飛仙關(guān)組鮞粒灘的疊置遷移沉積特征研究［4－6］，但這些均未系統(tǒng)地開(kāi)展元壩地區(qū)鮞粒灘縱向、橫向遷移規(guī)律的研究。

本次研究工區(qū)選元壩地區(qū)（圖1），因在該區(qū)已獲得豐富的鉆井、錄井資料和巖心資料。本次研究工作是將沉積相研究與層序地層學(xué)研究緊密結(jié)合，利用元壩地區(qū)層序界面和其他關(guān)鍵界面，以層序地層和體系域?yàn)檠芯繂卧?，研究沉積相展布，編制元壩地區(qū)等時(shí)或瞬時(shí)沉積相圖。這種研究方法，從上世紀(jì)末期提出編圖思路，到最近幾年在川東北、川東－渝北等地區(qū)相繼應(yīng)用［7-11］，已取得了一定效果，但這些地區(qū)的前期研究因受研究區(qū)域資料的限制，沉積相的橫向展布情況主要依據(jù)鉆井和露頭資料向外推測(cè)，而元壩地區(qū)具有高品質(zhì)三維地震資料，飛仙關(guān)組構(gòu)造平緩，斷裂不發(fā)育，橫向追蹤性較好，這為開(kāi)展精細(xì)層序—沉積相編圖提供了可能。本次研究在單井層序的劃分對(duì)比以及等時(shí)層序地層格架建立基礎(chǔ)上，以四級(jí)層序界面與高水位體系域壓縮法相補(bǔ)充作為沉積相圖編圖單元，通過(guò)單井層序的精細(xì)標(biāo)定，運(yùn)用沿層屬性提取以及斜坡反射手工追蹤等技術(shù)方法，完成了元壩地區(qū)飛仙關(guān)組層序—沉積相圖的編制。

圖1 元壩地區(qū)地理位置及盆地構(gòu)造位置圖（據(jù)文獻(xiàn)［5］修改）

2 層序與沉積相劃分

2.1 層序劃分

在前期研究的基礎(chǔ)上，利用元壩地區(qū)42口鉆井的常規(guī)錄井、成像測(cè)井資料以及累計(jì)近200m的巖心資料，結(jié)合高品質(zhì)三維地震資料，運(yùn)用碳酸鹽巖層序地層學(xué)、地震層序地層學(xué)及測(cè)井層序地層學(xué)的研究方法，對(duì)元壩地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組層序界面類型、層序劃分標(biāo)志等進(jìn)行了識(shí)別，將飛仙關(guān)組劃分為 2個(gè)三級(jí)層序(SQ1和 SQ2)及8個(gè)四級(jí)層序（C1—C8）（圖 2）。

三級(jí)層序SQ1由飛仙關(guān)組一、二段組成，包括4個(gè)短期旋回（為四級(jí)層序C1、C2、C3和C4）。層序底部界面為長(zhǎng)興組與飛仙關(guān)組分界面，屬二類層序界面(SB2)，海侵體系域沉積不明顯。下部?jī)蓚€(gè)短期旋回（C1和C2）對(duì)應(yīng)于一段沉積，巖性主要為大套的石灰?guī)r和含泥灰?guī)r；上部?jī)蓚€(gè)短期旋回（C3和C4）對(duì)應(yīng)于二段沉積，巖性主要為鮞?；?guī)r和灰?guī)r，為臺(tái)地邊緣相、開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，旋回中上部發(fā)育鮞粒灘沉積。

三級(jí)層序SQ2由飛仙關(guān)組三、四段組成，包括4 個(gè)短期旋回（為四級(jí)層序 C5、C6、C7和 C8），底部層序界面為飛仙關(guān)組三段與二段的分界面，屬巖性巖相轉(zhuǎn)換二類層序界面(SB2)。海侵體系域由飛仙關(guān)組三段下部組成，巖性為含泥較重的泥質(zhì)灰?guī)r，高水位體系域巖性主要以含泥灰?guī)r、膏巖沉積為主，為局限臺(tái)地、臺(tái)地蒸發(fā)巖相沉積。

2.2 沉積相劃分

在鉆井巖屑和巖心觀察、測(cè)井相分析、地震資料解釋的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖石組合、沉積組構(gòu)、剖面序列、沉積機(jī)理、電性、地震相等資料，將元壩地區(qū)飛仙關(guān)組劃分為以下六類沉積相［12－13］。

臺(tái)地蒸發(fā)巖相 位于局限臺(tái)地向陸一側(cè)的潮上帶，又可稱之為薩布哈，以干旱炎熱的氣候?yàn)樾纬蓷l件。主要由蒸發(fā)成因的石膏、白云巖、以及潮上帶的古表生期巖溶角礫巖組成，常見(jiàn)各種潮汐層理、暴露溶蝕構(gòu)造。

從元壩地區(qū)鉆井揭示的地層情況來(lái)看，臺(tái)地蒸發(fā)巖相主要發(fā)育于飛仙關(guān)組四段下部，巖性以膏巖、含膏白云巖薄互層為標(biāo)志，全區(qū)分布較為穩(wěn)定。

局限臺(tái)地相 局限臺(tái)地是灘壩后向陸一側(cè)十分平緩的海岸地帶和極淺水區(qū)域，以沉積泥質(zhì)灰?guī)r為主，夾少量砂、礫屑和藻團(tuán)粒等顆粒灰?guī)r。

在元壩地區(qū)，局限臺(tái)地相主要發(fā)育于飛仙關(guān)組三段與四段晚期。三段局限臺(tái)地相發(fā)育受到一、二段斜坡、陸棚區(qū)填平補(bǔ)齊后的地貌差異性控制，在相對(duì)高部位的 YB1、YB2、YB12、YB102井, 在三段沉積時(shí)演化為局限臺(tái)地相沉積，而相對(duì)低部位的YB3、YB4、YB5井，則在經(jīng)歷三段早期的開(kāi)闊臺(tái)地相沉積后進(jìn)入局限臺(tái)地相沉積，以紫紅色含泥灰?guī)r沉積為主。

開(kāi)闊臺(tái)地相 開(kāi)闊臺(tái)地系指發(fā)育在臺(tái)地邊緣礁灘與局限臺(tái)地之間的廣闊淺海，水循環(huán)條件較好。

在元壩地區(qū)，飛仙關(guān)組一段為邊緣不發(fā)育礁、灘的無(wú)鑲邊臺(tái)地，巖性主要為泥晶灰?guī)r；飛仙關(guān)組二、三段開(kāi)闊臺(tái)地相發(fā)育鮞粒灘與灘間亞相，主要由灰?guī)r、砂屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r組成。

臺(tái)地邊緣相 臺(tái)地邊緣相位于臺(tái)地與斜坡之間的轉(zhuǎn)折帶位置。該區(qū)域沉積環(huán)境與臺(tái)地、斜坡有別，水動(dòng)力能量較高，發(fā)育鮞粒灘與灘間亞相，巖性主要為亮晶鮞?；?guī)r和泥晶灰?guī)r。

在元壩地區(qū)，該相主要發(fā)育于飛仙關(guān)組二段。

臺(tái)地前緣斜坡相 臺(tái)地前緣斜坡相指臺(tái)地與陸棚之間斜坡沉積區(qū)，是陸棚至臺(tái)地邊緣高能帶之間的部分，其基底呈一角度向盆地傾斜，斜坡相帶主要有面流和遠(yuǎn)洋沉積作用、重力流沉積作用，以及各種底流的沉積作用。

圖2 元壩地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組沉積相與層序地層綜合柱狀圖

元壩地區(qū)YB3、YB5井在飛仙關(guān)組早期為臺(tái)地前緣斜坡相沉積，巖性主要為灰?guī)r、含泥灰?guī)r。

陸棚相 可進(jìn)一步劃分為淺水陸棚亞相和深水陸棚亞相。

從元壩地區(qū)鉆井揭示來(lái)看，深水陸棚亞相在鉆井中尚未揭示。YB4井在飛仙關(guān)組早期為淺水陸棚亞相沉積，因其沉積時(shí)海水較深、能量較低，主要沉積了深色含泥灰?guī)r、灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖。

3 層序—沉積相展布特征

在單井層序劃分與連井對(duì)比分析基礎(chǔ)上，開(kāi)展了單井層序三維地震精細(xì)標(biāo)定，在剖面上識(shí)別出了不同層序內(nèi)臺(tái)地邊緣的遷移特征（圖3）。與地震屬性提取相結(jié)合，識(shí)別出鮞粒灘、灘間、臺(tái)地前緣斜坡及陸棚相，精細(xì)刻畫了層序內(nèi)沉積相帶展布，編制了元壩地區(qū)層序—沉積相展布模式圖（圖4、圖5）。

圖3 元壩地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組臺(tái)地邊緣遷移特征

3.1 SQ1展布特征

四級(jí)層序C1沉積期（圖4a） 沉積繼承了晚二疊世長(zhǎng)興期末沉積格局。西南部為臺(tái)地邊緣相沉積，但該時(shí)期表現(xiàn)為快速海侵，水體相對(duì)較深，鮞粒灘不發(fā)育；向東北方向依次發(fā)育臺(tái)地前緣斜坡相、陸棚相沉積。

四級(jí)層序C2沉積期（圖4b） 受長(zhǎng)興組沉積末期的古地貌控制，西北部快速充填。結(jié)合元壩地區(qū)三維地震數(shù)據(jù)對(duì)長(zhǎng)興組沉積末期古地貌的分析認(rèn)為，該時(shí)期本區(qū)臺(tái)地前緣斜坡相具有東陡西緩特征，西部斜坡相向陸棚方向延伸較遠(yuǎn)，且具有二級(jí)臺(tái)階，因此這一時(shí)期的水深較適合于碳酸鹽巖沉積，造成了西北部的相對(duì)快速充填，臺(tái)地邊緣相沉積向西北方向增生，西北部早期的臺(tái)地前緣斜坡相、陸棚相逐漸演化為臺(tái)地邊緣相。至層序C2沉積晚期，西南部為臺(tái)地邊緣相，中部為臺(tái)地前緣斜坡相，東部為淺水陸棚相沉積。

四級(jí)層序C3沉積期（圖4c） 延續(xù)了層序C2時(shí)期的沉積格局。在C3沉積早期，臺(tái)地邊緣相帶發(fā)育鮞粒灘。這一時(shí)期海侵體系域占了主導(dǎo)地位，水體相對(duì)較深，鮞粒灘較薄，前積現(xiàn)象不明顯，臺(tái)地沉積平面上沒(méi)有進(jìn)一步擴(kuò)大。由西向東，依次發(fā)育了臺(tái)地邊緣相、臺(tái)地前緣斜坡相和淺水陸棚沉積相沉積。

四級(jí)層序C4沉積期 （圖4d） 為鮞粒灘大面積分布時(shí)期。元壩地區(qū)飛仙關(guān)組鮞粒灘分為兩類，一類為開(kāi)闊臺(tái)地相鮞粒灘，與泥晶灰?guī)r沉積互層；一類為臺(tái)地邊緣相鮞粒灘,厚度大、能量相對(duì)較高。這一時(shí)期，高水位體系域占主導(dǎo)地位，前積現(xiàn)象明顯，臺(tái)地邊緣前移，臺(tái)地沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。層序C4沉積末期，僅東部小范圍為臺(tái)地前緣斜坡相沉積。

圖4 元壩地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組SQ1（C1—C4）層序沉積相展布模式

3.2 SQ2展布特征

元壩地區(qū)經(jīng)歷了層序SQ1沉積期由陸棚相、斜坡相到臺(tái)地相的演化之后，層序SQ2沉積時(shí)期發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相、局限臺(tái)地相、臺(tái)地蒸發(fā)巖相，四級(jí)層序C5沉積時(shí)期在相對(duì)低部位為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，發(fā)育鮞粒灘、灘間亞相?？傮w上，層序C5時(shí)期的沉積格局在西南部為局限臺(tái)地相、東北部為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積（圖 5）。

C5層序沉積之后，全區(qū)演變?yōu)榫窒夼_(tái)地相與臺(tái)地蒸發(fā)巖相沉積。

4 層序—沉積相與鮞粒灘的關(guān)系

鉆井資料顯示，飛仙關(guān)組鮞粒灘相平面分布廣，單井累計(jì)厚度較大（31～73.5m），為多期鮞粒灘的累加；鮞?；?guī)r和泥晶灰?guī)r不等厚互層，縱向旋回性變化頻繁，單層鮞粒灘厚度相對(duì)較薄。

以YB2井第4回次取心（巖心長(zhǎng)7.8 m）為例。該段巖心發(fā)育鮞粒灰?guī)r和泥-微晶灰?guī)r互層，共劃分為27小層；根據(jù)顆粒的發(fā)育程度和顆粒大小、以及泥晶和亮晶膠結(jié)物，可明顯劃分出12個(gè)高頻旋回。每個(gè)旋回的底部為泥-微晶灰?guī)r，為水體較深、水動(dòng)力條件較弱時(shí)的沉積物；向上沉積細(xì)粒鮞（顆粒直徑大多在0.5mm以下），且多為泥晶膠結(jié)；再往上鮞粒逐漸變大（0.5～1mm），并多為亮晶膠結(jié)；到鮞粒大小變?yōu)?～2mm時(shí)，基本全為亮晶膠結(jié)；部分旋回頂部發(fā)育豆?；?guī)r，顆粒大小大多在2～4 mm，部分可達(dá) 7～8mm，為亮晶膠結(jié)（圖 6）。

在每個(gè)旋回內(nèi)部，各個(gè)小層之間多以縫合面為界，顯示水動(dòng)力條件在周期性變化的過(guò)程中有短暫的間隔。這些特征說(shuō)明，在鮞粒灘沉積時(shí)期，研究區(qū)海平面升降較為頻繁，造成了鮞粒灘的多期疊加，鮞粒灘儲(chǔ)層在縱橫向非均質(zhì)性較強(qiáng)。

研究認(rèn)為：飛仙關(guān)組鮞粒灘的分布受控于層序-沉積相，但鮞粒灘儲(chǔ)層的發(fā)育受控于高頻旋回內(nèi)水動(dòng)力的強(qiáng)弱與微地貌的耦合關(guān)系，臺(tái)地—斜坡轉(zhuǎn)折帶與微地貌高部位為高能鮞粒灘發(fā)育的有利部位。

圖5 元壩地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組SQ2（C5）層序沉積相展布模式

圖6 元壩地區(qū)YB2井飛仙關(guān)組二段第4回次取心段高頻旋回中顆粒大小變化

5 結(jié) 論

（1）元壩地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期發(fā)生了兩次規(guī)模較大的海平面升降，飛仙關(guān)組由此可劃分為2個(gè)三級(jí)沉積層序，分別為SQ1（飛仙關(guān)組一、二段）和SQ2（飛仙關(guān)組三、四段）。

（2）三級(jí)層序 SQ1沉積早期（四級(jí)層序 C1—C2），受晚二疊統(tǒng)世長(zhǎng)興末期沉積古地貌差異性的影響，元壩地區(qū)西北部發(fā)生快速充填，早期的陸棚相和臺(tái)地前緣斜坡相演變成為開(kāi)闊臺(tái)地相；晚期（四級(jí)層序C3—C4）臺(tái)地邊緣發(fā)育兩期鮞粒灘亞相（第一期發(fā)育于早期開(kāi)闊臺(tái)地相帶，第二期鮞粒灘大面積分布），僅東部小范圍為臺(tái)地前緣斜坡相沉積。

（3）三級(jí)層序SQ2沉積時(shí)期，元壩地區(qū)相帶變得相對(duì)單一，僅在層序C5沉積期有一定差異，在相對(duì)低部位為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積，發(fā)育鮞粒灘和灘間亞相，晚期全區(qū)演變?yōu)榫窒夼_(tái)地相、臺(tái)地蒸發(fā)巖相沉積。

（4）飛仙關(guān)組鮞粒灘的分布受控于層序-沉積相，但鮞粒灘儲(chǔ)層的發(fā)育受控于高頻層序與微地貌的耦合關(guān)系。

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