元壩中東部須四段沉積特征及沉積模式分析

賈 爽， 肖開(kāi)華， 劉國(guó)萍

( 中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083 )

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元壩中東部須四段沉積特征及沉積模式分析

賈 爽， 肖開(kāi)華， 劉國(guó)萍

( 中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083 )

利用地震、地質(zhì)、測(cè)井等資料，研究元壩中東部須四段層序地層框架內(nèi)沉積特征及沉積模式；從構(gòu)造背景、沉積體形態(tài)和規(guī)模、沉積構(gòu)造、巖石特征方面論證沉積體系類型，建立沉積微相識(shí)別模式及演化模式；根據(jù)砂巖巖屑成分分布、沉積體積分異特征建立雙物源沉積模式.結(jié)果表明：元壩中東部地區(qū)須四段為辮狀河三角洲沉積體系，受北西、北東兩個(gè)方向物源控制，在須四段沉積時(shí)期，沉積中心向東遷移，總體呈退積趨勢(shì).元壩中東部須四段含氣潛力較好，明確沉積體系及沉積模式可以為勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù).

沉積特征； 沉積模式； 沉積體系； 須四段； 元壩地區(qū)

0 引言

須家河組區(qū)域沉積環(huán)境研究有多種結(jié)論，人們普遍認(rèn)為須二段—須六段是以陸相為主的海陸交互沉積或純陸相沉積[1]；茍宗海[2]、胡明毅等[3]認(rèn)為是河流—三角洲沉積；王金琪[4]認(rèn)為是湖泊三角洲沉積；侯方浩等[5]認(rèn)為是沿岸淺湖堡島灘壩沉積；陳輝等[6]認(rèn)為是三角洲前緣—濱淺湖灘壩—風(fēng)暴巖沉積.對(duì)于川東北地區(qū)須家河組沉積體系類型，趙霞飛等[7]認(rèn)為是河口灣扇三角洲沉積體系；錢(qián)治家等[8]認(rèn)為是辮狀河三角洲沉積體系；郝景宇等[9]認(rèn)為不是單一的沉積體系類型，而是由辮狀河三角洲、沖積扇、濱淺湖及河口灣—潮坪組成的復(fù)雜沉積體系.

元壩中東部須四段區(qū)域面積較大，完鉆井少，利用有限的鉆井資料確定沉積體系類型和沉積微相展布有一定難度.元壩地區(qū)的沉積構(gòu)造背景具備發(fā)育陸相斜坡沉積的條件，地震反射結(jié)構(gòu)以席狀—前積為主，鉆井巖心可見(jiàn)大量薄煤層、煤線、碳質(zhì)泥巖，屬于三角洲沉積的重要標(biāo)志，但沉積體系類型是扇三角洲還是辮狀河三角洲，仍存在爭(zhēng)議[10].根據(jù)沉積條件、沉積體規(guī)模、沉積構(gòu)造、巖石特征等，筆者建立元壩中東部須四段辮狀河三角洲雙物源沉積模式，為勘探開(kāi)發(fā)部署選取有利區(qū)帶提供依據(jù).

1 區(qū)域地質(zhì)概況

元壩中東部地區(qū)位于四川盆地東北部，構(gòu)造上處于九龍山背斜構(gòu)造帶、米蒼山前緣沖斷帶和大巴山推覆構(gòu)造帶的遠(yuǎn)端作用區(qū)(見(jiàn)圖1).研究區(qū)在中三疊統(tǒng)雷口坡組之前為海相碳酸鹽巖沉積，自上三疊統(tǒng)須家河組轉(zhuǎn)為陸相碎屑巖沉積，須四段主要巖性為砂礫巖、中粗砂巖、細(xì)砂巖夾煤層和碳質(zhì)泥巖.目前，元壩中東部有23口鉆井，大部分井集中在元壩中部，東部井較少，有多口井在須家河組須二段、須三段、須四段.下侏羅統(tǒng)自流井組珍珠沖段、大安寨段獲得工業(yè)氣流，其中元陸28井須四段測(cè)試無(wú)阻流量達(dá)到145×104m3/d，表明中淺層較好的勘探潛力.

高紅燦[11-12]、翟文亮等[13]以高分辨率層序地層學(xué)理論為指導(dǎo)，認(rèn)為川東北須家河組發(fā)育兩個(gè)超長(zhǎng)期層序，其中“安縣運(yùn)動(dòng)”造成的須四段底部不整合界面為超長(zhǎng)期層序界面.元壩中東部缺失須六段，超層序的最大湖泛面位于須五段內(nèi)部，須四段處于相對(duì)湖平面上升的階段，與須五段界面為一整合界面.綜合地震、巖心、測(cè)井資料，在元壩中東部須四段識(shí)別出1個(gè)不整合面、1個(gè)進(jìn)積—退積轉(zhuǎn)換面(須四段頂)和2個(gè)巖性轉(zhuǎn)換面，將須四段劃分為1個(gè)長(zhǎng)期層序、3個(gè)中期層序(見(jiàn)圖2).

圖1 元壩中東部井區(qū)構(gòu)造位置

圖2 元壩中東部須四段層序地層特征

2 沉積體系類型分析

扇三角洲與辮狀河三角洲同屬于粗粒三角洲，它們?cè)诔练e體平面形態(tài)、延伸方向及沉積物結(jié)構(gòu)成熟度上有相似之處[14-16]，但在沉積條件和沉積構(gòu)造上存在差異[17-18].綜合區(qū)域構(gòu)造背景、沉積物特征分析，認(rèn)為元壩中東部須四段為辮狀河三角洲沉積.

2.1 沉積條件及規(guī)模

元壩中東部遠(yuǎn)離盆地邊緣斷裂帶，處在穩(wěn)定的低幅沉降帶上[10]，受米倉(cāng)山、大巴山造山帶構(gòu)造作用影響較弱，不適合扇三角洲發(fā)育.通常扇三角洲發(fā)育于隆起區(qū)陡坡帶，受強(qiáng)烈構(gòu)造作用控制，從平原向前緣沉積厚度變化劇烈并具有限制性規(guī)模[19-21]，一般半徑小于10 km，而元壩中東部須四段自北西物源區(qū)向盆地中心地震剖面顯示沉積厚度變化幅度不大(見(jiàn)圖3)， 河道砂體自物源區(qū)向盆地方向延伸距離達(dá)到20 km以上(見(jiàn)圖4)，即沉積背景及沉積體規(guī)模更符合辮狀河三角洲特征.

圖3 元壩中東部須四段北西—南東向地震剖面

圖4 元壩中東部須四段物源區(qū)—盆地砂體

2.2 巖石相標(biāo)志

辮狀河三角洲為牽引流沉積體系，其平原辮狀河道為砂巖、砂礫巖沉積，河道砂體中泥質(zhì)含量低，發(fā)育板狀、槽狀交錯(cuò)層理，礫石經(jīng)過(guò)一定距離搬運(yùn)具有一定的分選磨圓.扇三角洲為牽引流、重力流共同作用的沉積體系，扇三角洲平原以泥石流沉積為主要標(biāo)志，表現(xiàn)為砂、礫、泥巖混積，泥巖呈雜色，成層性差，發(fā)育塊狀、遞變層理，洪水水流也可形成不清晰的交錯(cuò)層理，礫石不具分選性，磨圓差；扇三角洲前緣以碎屑流沉積為主要標(biāo)志，常見(jiàn)滑塌構(gòu)造、包卷層理等沉積構(gòu)造.

鉆井顯示目的層發(fā)育清晰的平行層理、斜層理和槽狀交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造，以及沖刷面、泥巖撕裂屑等強(qiáng)水動(dòng)力沖刷現(xiàn)象(見(jiàn)圖5(a-e))，礫石磨圓中等—較好，具有分選性，呈顆粒支撐(見(jiàn)圖5(f))；巖石學(xué)證據(jù)表明沉積過(guò)程以牽引流為主導(dǎo)，沉積物經(jīng)過(guò)一定距離的搬運(yùn).

2.3 典型井沉積相標(biāo)志

選取元陸28井和元陸173井分析沉積相標(biāo)志.元陸28井須四段下亞段沉積砂礫巖、粗砂巖及煤層，礫石粒徑為2～70 mm，礫石呈雜色(水上環(huán)境)；元陸173井沉積厚層中粗砂巖、持續(xù)出現(xiàn)的煤線，沉積物特征表明它為三角洲平原沉積.巖心顯示兩口井地層成層性好，泥質(zhì)罕見(jiàn)，發(fā)育明顯的平行層理、斜層理等沉積構(gòu)造.元陸28井結(jié)構(gòu)成熟度中等，顆粒分選中等，呈次磨圓狀(見(jiàn)圖6(a))；元陸173井結(jié)構(gòu)成熟度高，顆粒分選、磨圓較好(見(jiàn)圖6(b)).兩口井巖心的三角洲平原沉積共同特點(diǎn)：砂礫巖層厚、受牽引流作用、泥質(zhì)含量低、層理清晰、具有中高結(jié)構(gòu)成熟度.根據(jù)沉積條件、沉積體規(guī)模、沉積構(gòu)造分析結(jié)果，研究區(qū)為辮狀河三角洲.

圖5 元壩中東部須四段巖性及沉積構(gòu)造

3 沉積相模式及演化

3.1 測(cè)井相模式

元壩中東部須四段主要沉積微相類型為辮狀河三角洲平原辮狀河道、河漫灘、前緣水下分流河道、直流間彎、河口壩和席狀砂.研究取心巖石、沉積構(gòu)造和對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線的形態(tài)、接觸關(guān)系、齒化程度等特征及變化類型，建立以曲線異常幅度、頂接觸關(guān)系和底接觸關(guān)系為主要依據(jù)的沉積微相測(cè)井曲線識(shí)別模式(見(jiàn)圖7).由圖7可知，辮狀河道呈高幅微齒化箱形，頂?shù)淄蛔兓虻淄蛔儭㈨敐u變接觸；河漫灘呈低—中幅齒化箱形、漏斗形或復(fù)合型，頂部一般為突變接觸，底部一般漸變接觸，曲線異常幅度較低；水下分流河道呈中—高幅齒化箱形、鐘形，底部一般為漸變接觸，頂部一般為突變接觸，曲線異常幅度中等；支流間彎曲線低幅平直、齒化，曲線異常幅度較低；河口壩呈低—中—高幅(齒化)漏斗形，底部一般為漸變接觸，頂部一般為突變接觸；席狀砂呈低—中幅，曲線形態(tài)多為低頻背景上的小幅異常，頂部一般為漸變接觸.

3.2 單井相、剖面相分析

元壩中部井(以元陸28井為例)與東部井(以元陸173井為例)沉積微相垂向展布存在一定差異(見(jiàn)圖8).由圖8可知，須四段下亞段以辮狀河三角洲平原沉積為主，其中元壩中部辮狀河道厚度為10～45 m，東部辮狀河道厚度為70～90 m.隨著基準(zhǔn)面的上升，河道沉積出現(xiàn)退化，河道砂體或呈孤立狀分布[22]，在須四段中—上亞段時(shí)期，元壩中部轉(zhuǎn)為以漏斗狀反旋回河口壩、指狀前緣席狀砂、鐘形水下分流河道為主的辮狀河三角洲前緣沉積；東部是以煤層、箱形河道為標(biāo)志的辮狀河三角洲平原沉積為主.

連井相對(duì)比結(jié)果體現(xiàn)辮狀河三角洲沉積的特點(diǎn)(見(jiàn)圖9).由圖 9可知，由于辮狀河道不同于正常河道，隨著基準(zhǔn)面上升，河道砂體在充填基準(zhǔn)面下降時(shí)期形成河道時(shí)，泥質(zhì)被剝蝕的比較徹底，因此河道砂體從物源向盆地方向延伸和連通性較好；隨著基準(zhǔn)面逐漸上升，縱向上呈現(xiàn)從辮狀河三角洲平原向前緣過(guò)渡和演化的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為辮狀河道厚度減小，連通性減弱，河道出現(xiàn)曲流河正旋回特征，泥質(zhì)含量和砂泥互層增多.

3.3 平面相演化

在辮狀河三角洲沉積環(huán)境下，巖性粒度與沉積微相緊密相關(guān)，地震屬性優(yōu)選顯示,反映巖性粒度變化的平均反射強(qiáng)度屬性與鉆井沉積微相吻合較好，以此作為平面約束，刻畫(huà)須四段3個(gè)亞段的平面相分布.

須四段下亞段沉積時(shí)期，物源供給速率大于可容空間增長(zhǎng)速率，研究區(qū)以辮狀河三角洲平原辮狀河道沉積為主，向盆地方向過(guò)渡為前緣水下分流河道沉積，地震屬性顯示元壩中部河道砂體粒度比東部的粗.須四段中亞段時(shí)期，來(lái)自兩個(gè)方向物源的沉積過(guò)程出現(xiàn)分異，隨著沉積環(huán)境水體的加深，可容空間增長(zhǎng)速率大于北西向物源供給速率，導(dǎo)致元壩中部呈退積的趨勢(shì)，由辮狀河三角洲平原轉(zhuǎn)為前緣沉積，并且以席狀砂、河口壩、河道間細(xì)粒沉積為主，水下分流河道沉積受限；受北東向物源控制的元壩東部物源供給速率，與可容空間增長(zhǎng)速率相當(dāng)，以辮狀河三角洲平原—前緣分流河道沉積為主，地震屬性顯示發(fā)育兩條主河道，東部區(qū)域成為主要的沉積中心，辮狀河道與水下分流河道的持續(xù)前積造成河道砂體連片.須四段上亞段時(shí)期，中部沉積環(huán)境水體持續(xù)上升速度放緩，物源供給速率略大于可容空間增長(zhǎng)速率，前緣水下分流河道向盆地方向延伸，呈進(jìn)積趨勢(shì)；東部物源供給速率與可容空間增長(zhǎng)速率保持穩(wěn)定，以辮狀河三角洲平原—前緣分流河道沉積為主，主河道形態(tài)與中亞段時(shí)期相似.地層格架內(nèi)沉積微相平面分布表明，元壩中東部須四段自下而上沉積中心向東遷移，整體表現(xiàn)為退積的趨勢(shì)(見(jiàn)圖10).

圖6 元壩中東部須四段典型井沉積相標(biāo)志

圖7 元壩中東部須四段測(cè)井相模式

3.4 沉積相模式

淡永[23]分析野外砂巖巖屑特征、礫石特征和重礦物組合特征，認(rèn)為川東北地區(qū)須四段存在龍門(mén)山(北西向)、米倉(cāng)—大巴山(北東向)兩個(gè)物源區(qū).根據(jù)砂巖巖屑成分、沉積相帶及體積分異3個(gè)方面分析結(jié)果，認(rèn)為元壩中東部地區(qū)受到北西、北東兩個(gè)物源的控制.須四段沉積時(shí)期，龍門(mén)山已進(jìn)入晚期隆起階段，臺(tái)地—斜坡碳酸鹽巖出露地表剝蝕并提供碳酸鹽巖物源，同時(shí)期米倉(cāng)—大巴山提供硅質(zhì)物源.元壩中部地區(qū)(元陸173井以西)砂巖巖屑以碳酸鹽巖屑為主，東部地區(qū)(元壩173井以東)砂巖以硅質(zhì)碎屑巖為主，含有少量碳酸鹽巖巖屑，說(shuō)明它們來(lái)自不同的物源區(qū).須四段整體處于基準(zhǔn)面不斷上升的階段，隨著沉積環(huán)境水體的加深，中部地區(qū)自下而上為三角洲平原轉(zhuǎn)為前緣的沉積序列，砂泥比向上變?。粬|部持續(xù)出現(xiàn)的煤層(見(jiàn)圖11)說(shuō)明在須四段始終存在三角洲平原沉積，同時(shí)比中部厚度大的河道砂體說(shuō)明東部逐漸成為沉積中心(見(jiàn)圖9)，沉積體積及相帶的分異表明研究區(qū)受到北西、北東兩個(gè)方向物源的控制，形成雙物源的沉積模式(見(jiàn)圖12).

圖8 元壩中東部須四段單井相剖面

圖9 元壩中東部須四段剖面相

圖10 元壩中東部須四段沉積微相平面分布和演化

圖11 元壩中東部須四段巖心煤層、煤線

圖12 元壩中東部須四段雙物源沉積模式

4 結(jié)論

(1)元壩中東部構(gòu)造上屬于遠(yuǎn)離盆地邊緣斷裂帶的、穩(wěn)定的低幅沉降帶，自北西物源區(qū)向盆地中心沉積厚度穩(wěn)定，河道砂體自物源區(qū)向盆地方向延伸距離較遠(yuǎn)，構(gòu)造背景、沉積條件及沉積體規(guī)模更符合辮狀河三角洲特征.

(2)沉積、巖石特征為辮狀河三角洲沉積提供進(jìn)一步證據(jù)，河道砂體泥質(zhì)含量低，發(fā)育平行層理、交錯(cuò)層理等，礫石呈顆粒支撐，具有一定分選磨圓，沉積水動(dòng)力以牽引流為主.

(3)元壩中部以碳酸鹽巖巖屑砂巖為主，東部以硅巖巖屑砂巖為主.中部鉆井自下而上為三角洲平原轉(zhuǎn)為前緣的沉積序列；東部鉆井始終存在三角洲平原沉積，河道砂體厚度大于中部鉆井揭示結(jié)果.元壩中東部須四段受北西、北東兩個(gè)物源區(qū)控制，形成雙物源沉積模式.

(4)元壩中部和東部沉積微相演化存在差異，中部自下而上由辮狀河三角洲平原沉積轉(zhuǎn)為前緣沉積，東部自下而上以辮狀河三角洲平原—前緣過(guò)渡帶沉積為主，沉積中心向東遷移，總體呈退積趨勢(shì).

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2015-09-28；編輯：劉麗麗

中國(guó)石化油田事業(yè)部導(dǎo)向項(xiàng)目(G5800-13-ZS-YTB052)

賈 爽(1987-)，女，碩士，工程師，主要從事油氣藏描述方面的研究.

TE121.3

A

2095-4107(2015)06-0076-11

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.06.009