川中地區(qū)洗象池組有利沉積相帶分布預(yù)測(cè)

劉 鑫 曾乙洋 文 龍 林 怡 陳友蓮 陳 文 吳煜宇 石書(shū)緣

近年，圍繞四川盆地樂(lè)山—龍女寺加里東期古隆起部署了大量鉆井，主要目的層為震旦系燈影組和下寒武統(tǒng)龍王廟組，在鉆經(jīng)中上寒武統(tǒng)洗象池組時(shí)都有豐富的油氣顯示，其中磨溪23井、南充1井、高石16井測(cè)試獲得工業(yè)氣流，顯示出洗象池組具有一定的勘探潛力。盡管前人對(duì)四川盆地洗象池組油氣地質(zhì)研究做了大量工作[1-16]，但是對(duì)有利沉積相帶分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)還不夠深入，制約了洗象池組油氣勘探進(jìn)程。筆者將宏觀與微觀相結(jié)合、地質(zhì)與測(cè)井相結(jié)合，厘清了該區(qū)沉積相展布，了解了有利沉積相帶的分布規(guī)律，以期為洗象池組油氣勘探提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)地理位置位于四川省中部安岳—潼南—合川境內(nèi)，東至廣安—重慶、西達(dá)樂(lè)至—內(nèi)江、北至蓬溪—南充、南至內(nèi)江—重慶一線（圖1）。區(qū)域構(gòu)造位置位于四川盆地中部古隆起平緩構(gòu)造區(qū)，包含高石梯、磨溪、龍女寺、廣安等構(gòu)造。研究區(qū)鉆遇洗象池組井64口，其中取心井12口，心長(zhǎng)419.12 m。

洗象池組命名地點(diǎn)位于四川省峨眉山洗象池，參考剖面位于樂(lè)山范店鄉(xiāng)一線天，巖性組合為大套白云巖，巖性單一。洗象池組在四川盆地西部地區(qū)大面積缺失，盆地內(nèi)地層厚度總體表現(xiàn)為由西向東逐漸增厚的特征，最厚可達(dá)700 m。研究區(qū)位于加里東期古隆起區(qū)，其西北部樂(lè)至一帶缺失洗象池組，向東南方向洗象池組頂部分別與二疊系—奧陶系不同地層接觸。地層厚度由剝蝕區(qū)往外圍逐漸增大，最厚達(dá)320 m。區(qū)內(nèi)洗象池組巖性為淺灰—深灰色薄層—厚層狀白云巖，夾泥質(zhì)白云巖和砂質(zhì)白云巖，巖性穩(wěn)定。

2 沉積相類型

四川盆地在徐莊—鳳山期為海侵－海退旋回背景下的局限臺(tái)地沉積，總體具有西陸東海的沉積格局[14-16]。川中地區(qū)洗象池組主要的巖石類型為砂屑白云巖、鮞粒白云巖、泥晶白云巖、砂泥質(zhì)白云巖等。由于洗象池組古生物化石缺乏，筆者主要采用巖性與沉積構(gòu)造相結(jié)合、巖心與鏡下觀察相結(jié)合、巖石相與測(cè)井相相結(jié)合的方法來(lái)劃分沉積相，共劃分出臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)坪、灘間海3個(gè)亞相。

圖1 四川盆地寒武系洗象池組厚度展布及研究區(qū)位置圖

2.1 臺(tái)內(nèi)灘

臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育于臺(tái)地內(nèi)的地貌高點(diǎn)，位于平均低潮線附近，受波浪和潮汐作用強(qiáng)烈，發(fā)育交錯(cuò)層理、波痕、沖刷面等沉積構(gòu)造。巖性以砂屑白云巖、鮞粒白云巖居多，巖心可見(jiàn)針孔及溶洞（圖2-a、2-b），是洗象池組儲(chǔ)層發(fā)育的有利沉積相類型。

2.2 局限臺(tái)坪

該類沉積環(huán)境發(fā)育于遠(yuǎn)離陸地的地勢(shì)平坦的水下高地，沉積水體較淺，長(zhǎng)期或周期性暴露于海平面之上，水動(dòng)力較弱，蒸發(fā)作用強(qiáng)。巖性以泥晶白云巖、砂泥質(zhì)白云巖為主（圖2-c）。

2.3 灘間海

灘間海發(fā)育于局限臺(tái)地內(nèi)部的低洼地區(qū)，沉積界面位于平均海平面之下，水體循環(huán)受限，能量較低。巖性以泥晶云巖、粉晶云巖、泥質(zhì)云巖為主（圖2-d），露頭剖面和巖心局部可見(jiàn)礫屑等風(fēng)暴沉積物。

3 單井相分析與對(duì)比

由于取心資料有限，僅依靠巖心資料開(kāi)展沉積相研究存在一定的局限性。因此采用沉積學(xué)標(biāo)志與測(cè)井相標(biāo)志相結(jié)合的方法來(lái)分析單井沉積相。在沉積相類型劃分基礎(chǔ)上，根據(jù)不同沉積環(huán)境的巖石類型所對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線特征差異，可識(shí)別出各類亞相的電性響應(yīng)特征，建立巖—電—相轉(zhuǎn)換模型（圖3）。

臺(tái)內(nèi)灘自然伽馬曲線表現(xiàn)為低平、微齒狀，介于10～20 API；成像測(cè)井表現(xiàn)為亮色塊狀，可見(jiàn)大量暗色斑點(diǎn)。局限臺(tái)坪的自然伽馬為中值—高值，曲線總體呈齒狀，局部尖峰狀，介于30～60 API；成像測(cè)井呈亮色塊狀或暗色紋層與亮色薄層相見(jiàn)的特征。灘間海的自然伽馬曲線總體呈中幅齒狀，介于15～30 API；電成像表現(xiàn)出亮色塊狀?yuàn)A薄層暗色條帶的特征。通過(guò)不同巖石類型的電性響應(yīng)特征，對(duì)區(qū)內(nèi)單井開(kāi)展沉積相劃分，建立了多口井的沉積相綜合柱狀圖（圖4）。并開(kāi)展單井沉積相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)洗象池組大套白云巖中發(fā)育多套薄層顆粒白云巖，古隆起區(qū)灘體單層厚度多介于1～2 m，累積厚度不足10 m，集中發(fā)育在洗象池組中上部；往東至位于上斜坡的廣探2井區(qū)，臺(tái)內(nèi)灘單層厚度可達(dá)10 m，累積厚度超40 m。古隆起頂部顆粒白云巖主要發(fā)育在洗象池組上部，上斜坡帶顆粒白云巖在洗象池組上、中、下部均有分布。顯示上斜坡是洗象池組灘體發(fā)育的有利區(qū)（圖5）。

地震剖面顯示中—上寒武統(tǒng)由斜坡往古隆起方向存在明顯上超現(xiàn)象，廣探2井所在的上斜坡正好處于可容空間變化帶（圖6），表明晚寒武世樂(lè)山—龍女寺古隆起上斜坡為有利的沉積坡折帶，控制了顆粒灘發(fā)育。

圖4 廣探2井沉積相綜合柱狀圖

圖5 磨溪204—寶龍1—磨溪23—廣探2井寒武系沉積相對(duì)比圖

圖6 05GA46地震時(shí)間偏移剖面圖

4 有利相帶分布

4.1 有利巖相的基本特征

研究區(qū)洗象池組臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育2類巖石類型：①具有顆粒結(jié)構(gòu)的砂（礫）屑云巖、鮞粒云巖等；②具有晶粒結(jié)構(gòu)的粉－中晶白云巖，通過(guò)普通薄片或者陰極發(fā)光觀察具有殘余顆粒結(jié)構(gòu)（圖7）。

圖7 川中地區(qū)寒武系洗象池組灘相儲(chǔ)集巖特征圖

臺(tái)內(nèi)灘相白云巖的儲(chǔ)集空間以粒間孔和晶間孔為主，發(fā)育小溶洞和裂縫，物性具有“低孔、低滲”的特征，儲(chǔ)集類型為裂縫－孔隙型。儲(chǔ)層單層厚度為1～15 m，多數(shù)不足2 m，總體較薄，橫向連續(xù)性較差。

4.2 有利巖相的分布

盡管樂(lè)山—龍女寺古隆起在志留紀(jì)末加里東運(yùn)動(dòng)期定型，但在早期地史演化中已具雛形，并控制了沉積作用。研究結(jié)果表明，中晚寒武世徐莊—鳳山期磨溪地區(qū)已經(jīng)形成水下隆起[17-19]，往東至龍女寺—廣安地區(qū)逐漸過(guò)渡到下傾的斜坡帶。

徐莊—鳳山期，川中地區(qū)表現(xiàn)為自西向東水體逐漸加深的趨勢(shì)，自古隆起核部向斜坡帶逐漸從局限臺(tái)坪過(guò)渡到灘間海，兩個(gè)相帶之間發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘（圖8）。局限臺(tái)坪主要分布在磨溪—高石梯水下隆起高部位，水體能量相對(duì)較弱，雖有顆粒灘分布，但灘體規(guī)模及厚度均較小。臺(tái)坪相外圍為顆粒灘和灘間海，灘體圍繞水下隆起呈帶狀展布，工區(qū)內(nèi)主要發(fā)育2個(gè)顆粒灘帶，在南充1井—磨溪39井—寶龍1井區(qū)，規(guī)模相對(duì)較小，縱向上，顆粒灘主要分布在洗三段；而該帶外圍的廣探2井—高石16井—高石20井區(qū)為規(guī)模更大的灘體發(fā)育帶，面積達(dá)1 710 km2，縱向上在洗象池組各段均有分布，主要發(fā)育在二段和三段。因此，顆粒灘分布受古隆起控制作用明顯，上斜坡顆粒灘為最有利發(fā)育區(qū)。

圖8 川中地區(qū)寒武系洗象池組沉積相分布圖

5 結(jié)論

1）川中地區(qū)徐莊—鳳山期為局限海臺(tái)地沉積環(huán)境，可進(jìn)一步劃分出臺(tái)內(nèi)灘、局限臺(tái)坪、灘間海3種沉積亞相。

2）洗象池組砂屑白云巖儲(chǔ)集物性較好，呈薄層分布，局部地區(qū)累計(jì)厚度較大，形成于局限海臺(tái)地中顆粒灘相，是有利的沉積相帶。

3）樂(lè)山—龍女寺古隆起在中晚寒武世表現(xiàn)為水下隆起，控制顆粒灘的分布。顆粒灘沿水下隆起呈環(huán)帶狀分布，而隆起帶與斜坡帶的轉(zhuǎn)折部位是顆粒灘最發(fā)育地區(qū)。

[1] 賈鵬, 李明, 盧遠(yuǎn)征, 樊茹, 李鑫, 鄧勝徽, 等. 四川盆地寒武系洗象池群層序地層劃分及層序地層格架的建立[J]. 地質(zhì)科技情報(bào), 2017, 36(2): 119-127.Jia Peng, Li Ming, Lu Yuanzheng, Fan Ru, Li Xin, Deng Shenghui, et al. Sequence stratigraphic subdivision and establishment of sequence stratigraphic framework in the Cambrian Xixiangchi Group of Sichuan Basin[J]. Geological Science and Technology Information, 2017, 36(2): 119-127.

[2] 李文正, 周進(jìn)高, 張建勇, 郝毅, 曾乙洋, 倪超, 等. 四川盆地洗象池組儲(chǔ)集層的主控因素與有利區(qū)分布[J]. 天然氣工業(yè), 2016, 36(1): 52-60.Li Wenzheng, Zhou Jingao, Zhang Jianyong, Hao Yi, Zeng Yiyang, Ni Chao, et al. Main controlling factors and favorable zone distribution of Xixiangchi formation reservoirs in the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2016, 36(1): 52-60.

[3] 陳文, 劉鑫, 曾乙洋. 川中地區(qū)洗象池組小層劃分及沉積演化特征[J]. 天然氣勘探與開(kāi)發(fā), 2016, 39(1): 6-8.Chen Wen, Liu Xin & Zeng Yiyang. Substrata division and sedimentary evolution of Xixiangchi formation, central Sichuan Basin[J]. Natural Gas Exploration and Development, 2016,39(1): 6-8.

[4] 井攀, 徐芳艮, 肖堯, 姚艷波, 周瑞琪, 余箐, 等. 川中南部地區(qū)上寒武統(tǒng)洗象池組沉積相及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層臺(tái)內(nèi)灘分布特征[J]. 東北石油大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 40(1): 40-50.Jin Pan, Xu Fanggen, Xiao Yao, Yao Yanbo, Zhou Ruiqi, Yu Jing, et al. The bank facies distribution of upper Cambrian Xixiangchi formation in the southern area of central Sichuan basin[J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2016,40(1): 40-50.

[5] 石書(shū)緣, 胡素云, 洪海濤, 姜華, 王銅山, 徐安娜, 等. 四川盆地寒武系洗象池組白云巖儲(chǔ)層特征及油氣勘探前景[C]//2015年全國(guó)沉積學(xué)大會(huì)沉積學(xué)與非常規(guī)資源論文摘要集. 武漢: 長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 2015.Shi Shuyuan, Hu Suyun, Hong Haitao, Jiang Hua, Wang Tongshan, Xu Anna, et al. The characteristics of dolomite reservoir and the prospect of oil and gas exploration of Cambrian Xixiangchi formation in Sichuan Basin[C]//National Congress of Sedimentology, 2015.

[6] 李文正, 周進(jìn)高, 張建勇, 郝毅, 曾乙洋, 倪超. 四川盆地洗象池組儲(chǔ)層形成主控因素與分布[C]//2015年全國(guó)沉積學(xué)大會(huì)沉積學(xué)與非常規(guī)資源論文摘要集. 武漢: 長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 2015.Li Wenzheng, Zhou Jingao, Zhang Jianyong, Hao Yi, Zeng Yiyang & Ni Chao. The main factors controlling the formation and distribution of Xixiangchi formation reservoir in Sichuan Basin[C]//National Congress of sedimentology, 2015.

[7] 賈鵬, 李偉, 盧遠(yuǎn)征. 四川盆地寒武系洗象池組層序地層及沉積相分析[C]//2015年全國(guó)沉積學(xué)大會(huì)沉積學(xué)與非常規(guī)資源論文摘要集. 武漢: 長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 2015.Jia Peng, Li Wei & Lu Yuanzheng. Analysis of Sequence and Sedimentary Facies of the Cambrian Xixiangchi formation in Sichuan Basin[C]//National Congress of Sedimentology, 2015.

[8] 李皎, 何登發(fā). 四川盆地及鄰區(qū)寒武紀(jì)古地理與構(gòu)造—沉積環(huán)境演化[J]. 古地理學(xué)報(bào), 2014, 16(4): 441-460.Li Jiao & He Dengfa. Palaeogeography and tectonic-depositional environment evolution of the Cambrian in Sichuan Basin and adjacent areas[J]. Journal of Palaeogeography, 2014, 16(4):441-460.

[9] 鄒才能, 杜金虎, 徐春春, 汪澤成, 張寶民, 魏國(guó)齊, 等. 四川盆地震旦系—寒武系特大型氣田形成分布、資源潛力及勘探發(fā)現(xiàn)[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2014, 41(3): 278-293.Zou Caineng, Du Jinhu, Xu Chunchun, Wang Zecheng, Zhang Baomin, Wei Guoqi, et al. The formation distribution, resource potential and exploration discovery of the Sinian-Cambrian giant gas field in Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration &Development, 2014, 41(3): 278-293.

[10] 李凌, 譚秀成, 趙路子, 劉宏, 夏吉文, 羅冰. 碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)部灘相薄儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)——以四川盆地威遠(yuǎn)地區(qū)寒武系洗象池群為例[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2013, 40(3): 334-340.Li Ling, Tan Xiucheng, Zhao Luzi, Liu Hong, Xia Jiwen & Luo Bing. Prediction of thin shoal-facies reservoirs in the carbonate platform interior: A case from the Cambrian Xixiangchi group of the Weiyuan area, Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration& Development, 2013, 40(3): 334-340.

[11] 楊威, 謝武仁, 魏國(guó)齊, 劉滿倉(cāng), 曾富英, 謝增業(yè), 等. 四川盆地寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)層序巖相古地理、有利儲(chǔ)層展布與勘探區(qū)帶[J]. 石油學(xué)報(bào), 2012, 33(增刊2): 21-34.Yang Wei, Xie Wuren, Wei Guoqi, Liu Mancang, Zeng Fuying,Xie Zengye, et al. Sequence lithofacies paleogeography, favorable reservoir distribution and exploration zones of the Cambrian and Ordovician in Sichuan Basin, China[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(S2): 21-34.

[12] 李偉, 余華琪, 鄧?guó)櫛? 四川盆地中南部寒武系地層劃分對(duì)比與沉積演化特征[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2012, 39(6): 681-690.Li Wei, Yu Huaqi & Deng Hongbin. Stratigraphic division and correlation and sedimentary characteristics of the Cambrian in central-southern Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration &Development, 2012, 39(6): 681-690.

[13] 張滿郎, 謝增業(yè), 李熙喆, 谷江銳, 楊威, 劉滿倉(cāng). 四川盆地寒武紀(jì)巖相古地理特征[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2010, 28(1): 128-139.Zhang Manlang, Xie Zengye, Li Xizhe, Gu Jiangrui, Yang Wei& Liu Mancang. Characteristics of lithofacies paleogeography of Cambrian in Sichuan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica,2010, 28(1): 128-139.

[14] 冉隆輝, 謝姚祥, 戴彈申. 四川盆地東南部寒武系含氣前景新認(rèn)識(shí)[J]. 天然氣工業(yè), 2008, 28(5): 5-9.Ran Longhui, Xie Yaoxiang & Dai Tanshen. New knowledge of gas-bearing potential in Cambrian system of Southeast Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2008, 28(5): 5-9.

[15] 徐世琦, 代宗仰, 蔣小光, 謝冰, 張光榮. 古隆起區(qū)帶寒武系洗象池群成藏條件與勘探前景分析[J]. 天然氣勘探與開(kāi)發(fā),2006, 29(4): 4-8.Xu Shiqi, Dai Zongyang, Jiang Xiaoguang, Xie Bing & Zhang Guangrong. Oil and gas exploration prospects of Cambrian Xixiangchi member in palaeo-uplift zone[J]. Natural Gas Exploration and Development, 2006, 29(4): 4-8.

[16] 馮增昭, 彭勇民, 金振奎, 蔣盤良, 鮑志東, 羅璋, 等. 中國(guó)南方寒武紀(jì)巖相古地理[J]. 古地理學(xué)報(bào), 2001, 3(1): 1-14.Feng Zengzhao, Peng Yongmin, Jin Zhenkui, Jiang Panliang,Bao Zhidong, Luo Zhang, et al. Lithofacies palaeogeography of the Cambrian in South China[J]. Journal of Palaeogeography,2001, 3(1): 1-14.

[17] 馮偉明, 謝淵, 劉建清, 汪正江, 林家善, 黃學(xué)平. 上揚(yáng)子下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積模式與油氣勘探方向[J]. 地質(zhì)科技情報(bào), 2014, 33(3): 106-111.Feng Weiming, Xie yuan, Liu Jianqing, Wang Zhengjiang, Lin Jiashan & Huang Xueping. Sedimentary model and hydrocarbon exploration targets of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in the Upper Yangtze area[J]. Geological Science and Technology Information, 2014, 33(3): 106-111.

[18] 馬騰, 譚秀成, 李凌, 曾偉, 金民東, 羅冰, 等. 四川盆地早寒武世龍王廟期沉積特征與古地理[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2016,34(1): 33-48.Ma Teng, Tan Xiucheng, Li Ling, Zeng Wei, Jin Mindong, Luo Bing, et al. Sedimentary characteristics and lithofacies palaeogeography during Longwangmiao period of Early Cambrian,Sichuan Bain[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2016, 34(1): 33-48.

[19] 李偉, 易海永, 胡望水, 楊庚, 熊璇. 四川盆地加里東古隆起構(gòu)造演化與油氣聚集的關(guān)系[J]. 天然氣工業(yè), 2014, 34(3):8-15.Li Wei, Yi Haiyong, Hu Wangshui, Yang Geng & Xiong Xuan.Tectonic evolution of Caledonian paleohigh in the Sichuan Basin and its relationship with hydrocarbon accumulation[J].Natural Gas Industry, 2014, 34(3): 8-15.