川東北地區(qū)二疊系—三疊系礁灘相儲層發(fā)育機(jī)理

馮 沖，鄒華耀，郭彤樓，韓甲勝

(1.中國石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000；2.油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國石油大學(xué)，北京 102249；3.中國石化勘探南方分公司，四川 成都 610041；4.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

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川東北地區(qū)二疊系—三疊系礁灘相儲層發(fā)育機(jī)理

馮 沖1，鄒華耀2，郭彤樓3，韓甲勝4

(1.中國石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000；2.油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國石油大學(xué)，北京 102249；3.中國石化勘探南方分公司，四川 成都 610041；4.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

川東北地區(qū)二疊系—三疊系天然氣藏的規(guī)模受礁灘相儲層發(fā)育程度的控制。為此，分析了川東北地區(qū)古地貌特征，并總結(jié)了古地貌背景下礁灘相儲層差異發(fā)育的機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)：開江—梁平陸棚的形成與消亡控制著礁灘相儲層的沉積演化。長興組晚期，開江—梁平陸棚構(gòu)造幅度最大，陸棚兩側(cè)礁灘相儲層最發(fā)育；其他時(shí)期，開江—梁平陸棚構(gòu)造幅度相對較小，陸棚兩側(cè)多數(shù)地區(qū)只發(fā)育臺地邊緣淺灘相儲層。不同臺地邊緣坡度控制著礁灘相儲層的發(fā)育模式。坡度越大，礁灘的垂向加積特征越明顯，礁灘厚度越大，礁后淺灘與礁后礁越不發(fā)育，礁灘的面積越小。該研究對川東北地區(qū)二疊系—三疊系大中型天然氣的勘探具有重要的意義。

礁灘相儲層；古地貌；陸棚；二疊系—三疊系；碳酸鹽巖地層；川東北地區(qū)

0 引 言

川東北地區(qū)二疊系—三疊系海相碳酸鹽巖層系是四川盆地最重要的含氣層系，已發(fā)現(xiàn)了以羅家寨、普光和元壩等為代表的一系列大中型氣田[1-3]，展現(xiàn)了礁灘巖性氣藏巨大的勘探潛力。研究發(fā)現(xiàn)，長興組—飛仙關(guān)組礁灘相儲層的分布和發(fā)育是天然氣富集的主控因素之一[4-5]。因此，有必要對開江—梁平陸棚臺地邊緣帶礁灘相儲層的發(fā)育特征進(jìn)行對比，討論礁灘相儲層的發(fā)育機(jī)理，分析礁灘相儲層發(fā)育的控制因素，為尋找礁灘相儲層大規(guī)模發(fā)育區(qū)提供依據(jù)。

1 構(gòu)造演化與古地貌特征

1.1 陸棚的形成與消亡

1.2 臺緣帶古地貌差異

川東北地區(qū)開江—梁平陸棚兩側(cè)不同地區(qū)臺地邊緣斜坡的坡度有所不同。陸棚東側(cè)宣漢—達(dá)縣地區(qū)長興組臺地邊緣斜坡的坡度一般大于15 °，為陡坡型臺地邊緣；陸棚西側(cè)元壩地區(qū)臺地邊緣斜坡的坡度為8～15 °，為較緩坡型臺地邊緣；而興隆場和鄂西—渝東地區(qū)臺地邊緣斜坡的坡度更小，為1～2 °，為緩坡型臺地邊緣。

2 礁灘相儲層發(fā)育特征

2.1 不同時(shí)期礁灘相儲層發(fā)育特征

長興組沉積早期，開江—梁平陸棚開始形成，陸棚由北向南變淺變窄，陸棚兩側(cè)為臺地邊緣斜坡和臺地邊緣礁灘相沉積(圖1a)。其中，龍崗和鄂西—渝東地區(qū)臺地邊緣帶上發(fā)育生物礁，多數(shù)地區(qū)只發(fā)育生屑灘。長興組沉積晚期，開江—梁平陸棚水深最大(圖1b)，陸棚兩側(cè)臺地邊緣帶礁灘更加發(fā)育。

飛仙關(guān)組沉積早期，開江—梁平陸棚水深變淺，北部由于擠壓隆起成為臺地相，發(fā)育臺地邊緣鮞粒灘，不發(fā)育生物礁(圖1c)。飛仙關(guān)組沉積中期，川東北部分地區(qū)發(fā)育大面積的臺地內(nèi)部鮞粒灘(圖1d)。飛仙關(guān)組沉積晚期，川東北地區(qū)為臺地蒸發(fā)巖相和局限臺地相，不發(fā)育生物礁和淺灘。

圖1 四川盆地晚二疊世—早三疊世沉積相

2.2 不同臺緣帶礁灘相儲層發(fā)育特征

比較研究區(qū)不同臺地邊緣長興組和飛仙關(guān)組礁灘相儲層的發(fā)育特征可知，陡坡型臺地邊緣(如宣漢—達(dá)縣地區(qū))，礁灘以垂向疊置的加積沉積方式為主，礁灘厚度大，礁后不發(fā)育淺灘，礁帶單一，寬度窄；緩坡型臺地邊緣(如元壩地區(qū))，礁灘整體側(cè)向遷移特征明顯，長興組發(fā)育多排生物礁，礁后發(fā)育淺灘，臺地邊緣礁灘帶整體寬度大。

3 礁灘相儲層發(fā)育機(jī)理

影響造礁生物生長的主要條件有：水溫、鹽度、透光性、水中氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的含量。鹽度為30‰～40‰、陽光充裕、氧氣含量高的溫暖干凈的海水有利于造礁生物生長。海水的干凈程度通過斜坡和陸棚的沉積物可以看出。當(dāng)沉積物的泥質(zhì)含量高時(shí)，則說明海水較為渾濁，透光性不好；當(dāng)沉積物以碳酸鹽巖為主時(shí)，則說明海水清澈，透光性好。不同的波浪和海流強(qiáng)度，水中攜帶的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣含量存在差異。強(qiáng)水動力環(huán)境中，水中的營養(yǎng)物質(zhì)豐富，氧氣的含量高；相反，弱水動力環(huán)境中，水中的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的含量低[13]。臺地邊緣地帶水動力強(qiáng)，有利于造礁生物生長；而礁后開闊臺地和局限臺地環(huán)境中，由于先期沉積生物礁的障壁作用，海水能量低，不利于造礁生物生長。

現(xiàn)在，鼓樓既做臨床，也做學(xué)科；既做品牌的技術(shù)?？疲惨鲅芯?；既加強(qiáng)臨床人才隊(duì)伍，也建設(shè)研究型人才團(tuán)隊(duì)。

控制生屑灘的因素與生物礁類似，而控制鮞粒灘和其他碎屑灘的因素則與生物礁略有不同。鮞粒灘和其他碎屑灘都需要干凈、水動力強(qiáng)的水體環(huán)境，在波浪等不斷攪動作用下，顆粒捕獲水中碳酸鹽而形成[13]。鮞粒灘和其他碎屑灘的形成不需要生物的生長和繁育，與海水中營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣含量等因素?zé)o關(guān)。

3.1 陸棚的演化控制礁灘的形成

川東北地區(qū)開江—梁平陸棚的發(fā)育演化控制了長興組和飛仙關(guān)組礁灘相儲層的發(fā)育與分布。長興組早期，開江—梁平海灣演化為陸棚，水深逐漸增大，海水較為開放，陸棚沉積物中泥巖少，海水變得清澈，臺地邊緣地區(qū)發(fā)育大面積的生屑灘和少量生物礁。長興組晚期，開江—梁平陸棚水深最大，陸棚少見泥巖，海水清澈，臺地邊緣帶水動力強(qiáng)，是礁灘最為發(fā)育的時(shí)期。飛仙關(guān)組沉積早期，海水自西向東逐漸退去，陸棚水深變淺，較為閉塞，水體中的營養(yǎng)物質(zhì)減少，生物礁不發(fā)育，但發(fā)育大面積的鮞粒灘。飛仙關(guān)組沉積中期，陸棚完全填平，川東北地區(qū)為開闊臺地和局限臺地沉積環(huán)境，僅在臺地內(nèi)相對較強(qiáng)水動力環(huán)境發(fā)育了一些薄層鮞粒灘。飛仙關(guān)組沉積晚期，川東北地區(qū)為局限臺地和臺地蒸發(fā)巖沉積環(huán)境，不發(fā)育礁灘，發(fā)育薄層膏鹽巖地層。此后的嘉陵江組和雷口坡組，多為局限臺地相和臺地蒸發(fā)巖相沉積環(huán)境，發(fā)育多套膏鹽巖地層。

3.2 臺緣坡度控制礁灘的沉積樣式

3.2.1 坡度對生物礁厚度的控制

波浪和海流向臺地的運(yùn)動過程中，由于與底床摩擦，能量逐漸減小。相比緩坡型臺地邊緣，陡坡型臺地邊緣波浪和海流摩擦消耗的能量小，到達(dá)臺地邊緣時(shí)仍然具有很高的能量，高能海水中的營養(yǎng)物質(zhì)更加豐富。其他因素相同的條件下，陡坡型造礁生物生長速度將更快，生物礁厚度大于緩坡型生物礁(圖2)。

圖2 臺地邊緣坡度對礁灘沉積的控制作用示意圖

3.2.2 坡度對礁后礁和灘發(fā)育的控制

由于陡坡型臺地邊緣先期發(fā)育的生物礁厚度大、障壁作用強(qiáng)，波浪和海流經(jīng)過厚層生物礁能量迅速降低。相比緩坡型臺地邊緣，陡坡型臺地邊緣礁后海水能量更弱，不再發(fā)育礁后礁和灘。而緩坡型臺地邊緣將發(fā)育多條平行的礁帶，或多條串珠狀點(diǎn)礁，礁后淺灘發(fā)育(圖2)。

3.2.3 坡度對礁向海方向遷移的控制

相對于緩坡型臺地邊緣，陡坡型臺地邊緣坡度陡，先期發(fā)育的生物礁向陸棚方向滑塌距離遠(yuǎn)，加之海水深度迅速變深，波浪和海流作用在底床上的能量快速遞減，透光性快速變差，水中氧氣的含量迅速降低，不利于生物礁向陸棚方向發(fā)生遷移(圖2)。

3.2.4 坡度對灘的規(guī)模和遷移的控制

飛仙關(guān)組沉積時(shí)期，坡度對臺地邊緣灘發(fā)育程度和遷移規(guī)律的控制體現(xiàn)在波浪和海流能量上。陡坡型臺地邊緣一定能量的波浪和海流波及的范圍窄。因此，陡坡臺地邊緣淺灘帶寬度窄。緩坡型臺地邊緣一定能量的波浪和海流波及的范圍寬。因此，緩坡臺地邊緣淺灘帶寬(圖3a中的灘體1)。當(dāng)海平面下降同一程度時(shí)，下降的海平面波及緩坡型臺地邊緣的面積廣，緩坡型臺地邊緣灘的遷移特征明顯(圖3a中灘體1遷移至圖3b中的灘體2)；相反陡坡型臺地邊緣灘的遷移特征不明顯，僅體現(xiàn)在灘體面積有所擴(kuò)大，灘體近原地沉積，臺地邊緣灘沉積厚度大。

由此可以看出，坡度通過對波浪、海流能量和深度變化的控制，影響造礁生物生長所需要的透光性、水中氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的含量，從而造成長興組緩坡型臺地邊緣和陡坡型臺地邊緣礁灘發(fā)育樣式的差異。坡度通過對波浪和海流能量的控制，影響飛仙關(guān)組臺地邊緣灘的厚度和面積，與海平面的升降一起控制臺地邊緣灘的遷移。

4 結(jié) 論

(1) 川東北地區(qū)開江—梁平陸棚的形成與消亡控制著礁灘相儲層的沉積演化。長興組沉積期，陸棚水體逐漸變深，臺地邊緣礁灘的發(fā)育規(guī)模逐漸增大；飛仙關(guān)組沉積期，陸棚逐漸消亡，臺地邊緣鮞粒灘的發(fā)育規(guī)模逐漸減小，直至消失。

(2) 不同臺地邊緣坡度控制著礁灘相儲層的發(fā)育模式。陡坡臺地邊緣帶海水能量大，向臺地方向海水能量遞減快，發(fā)育厚層單排生物礁，礁后淺灘

不發(fā)育，飛仙關(guān)組鮞粒灘面積小、厚度大；緩坡臺地邊緣帶海水能量小，向臺地方向海水能量遞減慢，發(fā)育多排薄層生物礁和大面積的礁后淺灘，飛仙關(guān)組鮞粒灘面積大、厚度小，并有明顯的遷移特征。

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編輯 黃華彪

20150730；改回日期：20150924

國家科技重大專項(xiàng)“四川盆地二、三疊系碳酸鹽巖大中型氣田富集規(guī)律與成藏機(jī)理研究”(2011ZX05005-003-009HZ)

馮沖(1984-)，男，講師，2007畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)地質(zhì)工程專業(yè)，2013年畢業(yè)于該校地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.001

TE122

A

1006-6535(2015)06-0001-04