四川盆地北部地區(qū)飛仙關組測井相特征

楊 雨 鐘 原

1. 中國石油西南油氣田公司 2. 中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

四川盆地下三疊統(tǒng)飛仙關組占到全盆地海相碳酸鹽巖層系資源量的近12%，是盆地內重要的勘探目標層系，先后發(fā)現(xiàn)了包括渡口河、羅家寨、鐵山坡、普光和龍崗在內的一系列大型鮞灘氣藏[1-5]，目前四川盆地西北部雙魚石、劍閣、九龍山地區(qū)多口井于飛仙關組見良好的油氣顯示，這揭示出四川盆地西北部地區(qū)飛仙關組同樣具備良好的油氣勘探潛力及前景[6-7]?？碧缴a(chǎn)對新鉆井的單井地質分析工作時效性要求高，在鉆井取心資料普遍較少的情況，如何快速準確地判斷及劃分單井沉積相成為了亟待解決的科研生產(chǎn)問題。因此系統(tǒng)總結并建立不同沉積相帶典型的常規(guī)測井響應特征是一項基礎且重要的工作，其結果可以直接運用到新鉆井的地質研究中，避免以往沉積相研究工作中過度依賴巖心、巖屑以及多種測井資料的情況，由此將大大提高研究效率。針對四川盆地北部地區(qū)飛仙關組不同沉積相典型測井響應特征進行梳理和總結，發(fā)現(xiàn)各測井相具有區(qū)域可對比性，所預測沉積相與實際沉積相匹配度較高，應用效果較好。該方法具有較強的可操作性，可應用于灘相儲層精細刻畫及沉積環(huán)境分析等工作中。

1 沉積格局概述

1.1 沉積相類型及模式

晚二疊世長興期四川盆地北部地區(qū)在拉張應力作用下形成開江—梁平海槽[8-12]，進入三疊紀飛仙關期基本繼承了長興期巖相古地理格局[4,13-14]。盆地西南側以陸源碎屑沉積為主，向東至盆地中部過渡為海陸交互混積沉積，盆地東北部以碳酸鹽巖臺地、臺地邊緣、斜坡、海槽沉積為特征（圖1）。在四川盆地北部地區(qū)，可進一步劃分為開闊臺地、局限臺地、蒸發(fā)臺地等（圖2）。開闊臺地包括臺內灘和開闊海亞相，局限臺地包括潮坪和潟湖亞相，蒸發(fā)臺地主要包括潮坪亞相；臺地邊緣相主要包括臺緣灘和灘間海亞相；斜坡相及盆地相不易進一步劃分出亞相類型，但總體反映相對較深水的沉積特征。

1.2 沉積相平面展布及演化特征

圖1 四川盆地飛仙關組早期沉積相展布圖

圖2 四川盆地飛仙關組早期SW-NE向沉積模式圖

四川盆地北部地區(qū)飛仙關組沉積期總體為一次大規(guī)模的海退過程，表現(xiàn)為盆地、斜坡逐漸退縮、消亡[15-16]，臺地逐漸擴展，因此飛仙關組早期相帶分異程度最大，臺地、臺地邊緣、斜坡、盆地分帶明顯（圖2）。飛一—飛二期為一個次級海侵—海退旋回，飛一期依然為“三隆三洼”格局，但開江—梁平海槽和川中鹽亭—潼南臺洼規(guī)模減小、水體深度明顯變淺，鮞粒灘主要分布在臺洼和海槽周緣的臺緣帶。飛二期大體繼承了飛一期的沉積格局，開江—梁平海槽規(guī)模進一步縮小，至飛二末期基本消亡殆盡，鹽亭—潼南臺洼也逐漸消亡，為一填平補齊過程，鮞粒灘依然分布在臺洼和海槽周緣；飛三—飛四期為另一個次級海侵—海退旋回，飛三期整個臺地均一化，鮞灘大面積分布。飛四期演化為局限臺地和蒸發(fā)臺地沉積，局部發(fā)育鮞粒灘。

2 各沉積相帶測井響應特征

2.1 沉積相（亞相）微觀特征

2.1.1 盆地相

四川盆地北部地區(qū)盆地相發(fā)育在開江—梁平海槽內，指水深在風暴浪底以下的近線狀展布的深水沉積區(qū)，水深一般大于200 m。該環(huán)境水體深度大，水動力條件極差，水體循環(huán)基本停滯，幾乎無底棲生物的存在，主要沉積物是表層海水懸浮物、浮游生物產(chǎn)生的遠洋沉積物和由各種密度流向深水搬運的臺地碳酸鹽巖以及少量的火山屑。沉積物一般色暗、粒細、水平層理發(fā)育，巖性以深灰、灰黑色薄層頁片狀泥晶灰?guī)r夾褐色薄層鈣質泥巖為主（圖3a, b）。

2.1.2 斜坡相

主要發(fā)育在臺地兩側的凹陷或海槽邊緣，水動力條件總體較弱，間歇性的風暴作用可在短時間內形成較高能沉積環(huán)境。主要由紫紅色、黃灰色薄層—頁狀泥灰?guī)r、灰質泥巖組成，發(fā)育有毫米級水平紋層和滑動變形層理（圖3c, d），為典型低能斜坡環(huán)境下的產(chǎn)物。

2.1.3 臺地邊緣相

臺地邊緣相位于臺地與斜坡之間的轉換帶，也是淺水沉積和深水沉積之間的變換帶，水動力能量較高，是波浪作用改造強烈的高能沉積環(huán)境，主要亞相類型為臺地邊緣灘（壩），為臺地迎風邊緣高能沉積環(huán)境，受風浪和潮汐作用影響。巖性主要為淺灰色中至厚層狀亮晶鮞?；?guī)r（圖3e），溶蝕孔、洞發(fā)育。

2.1.4 臺地相

臺地相是四川盆地北部地區(qū)飛仙關組沉積的主體相帶，是晴天浪底之上淺水環(huán)境中的碳酸鹽巖沉積，沉積厚度從幾十米到數(shù)百米不等。包括開闊臺地、局限臺地以及蒸發(fā)臺地，由于所處地貌位置水動力強度、蒸發(fā)強度的差異，會形成眾多的亞相類型。但總體來說主要包括臺內灘、灘間海+開闊海、潮坪+潟湖等亞相類型。巖性種類較多，包括亮晶鮞?；遥ㄔ疲r、泥晶灰?guī)r、泥質灰?guī)r、灰質泥巖、膏質泥巖、粉晶云巖、粉砂巖、泥巖等。

1）臺內灘亞相

臺內灘位于臺地上沉積地貌相對高部位，長期處于浪基面之上，水動力相對較強。巖性主要為亮晶鮞?；遥ㄔ疲r，與臺地邊緣灘主要區(qū)別在于單灘體規(guī)模及累計厚度相對較小。成像測井上表現(xiàn)為高阻薄層夾低阻厚層或低阻薄層夾高阻厚層，可見多個灘體疊置的特征，單灘體厚度0.25～1 m（圖 3f）。

2）灘間海+開闊海亞相

灘間海與開闊海均是臺地內部相對低洼、水體較深的區(qū)域，整體位于浪基面以下，能量較低，區(qū)別僅在于受灘體的圍限程度不同。巖性為泥晶灰?guī)r、泥質灰?guī)r、泥灰?guī)r等。成像測井上表現(xiàn)為高阻—低阻薄互層，水平層理發(fā)育（圖3g），反映低能的靜水沉積特征。

3）潮坪+潟湖亞相

潮坪、潟湖代表淺水—極淺水的沉積環(huán)境，二者通常相伴生，并且在氣候相對干旱的情況下，難以從沉積特征上予以區(qū)分。巖性包括紫紅、灰紫色泥質泥晶灰?guī)r、薄層生屑灰?guī)r、灰質泥巖、膏質泥巖、粉晶云巖、粉砂巖、泥巖等。成像測井上可清晰看到水平紋層發(fā)育以及石膏結核的出現(xiàn)，表現(xiàn)為低阻—高阻薄互層（圖3h）；隨著干旱程度的加大，部分區(qū)域可見薄層泥晶云巖夾厚層石膏的特征，表現(xiàn)為低阻薄層夾高阻厚層（圖3i）。

2.2 測井相模型及可對比性分析

結合巖心、薄片、成像測井資料，在對各沉積相帶（亞相）特征進行識別的基礎上，進一步梳理總結出所對應的測井相類型（圖4）。

盆地相以Guan5井為典型代表，可見盆地相的縱向位置總體位于自然伽馬的相對高值區(qū)（圖3a, b，圖4a），曲線呈鋸齒狀且正向漂移明顯，與上覆層段曲線特征存在明顯差異，整體表現(xiàn)為一近似漏斗的形態(tài)（圖4a, b）。位于早期開江—梁平海槽內部的多口鉆井自然伽馬曲線均具有相似特征，橫向可對比性較好（圖5），自然伽馬值范圍介于40 ～ 110 API。

圖3 四川盆地北部地區(qū)飛仙關組各類沉積相典型巖心、成像特征圖

圖4 四川盆地北部地區(qū)飛仙關組各類沉積相（亞相）典型測井相特征圖

斜坡相以HL8井為代表，縱向上比較自然伽馬值相對較高（圖3c，圖4a），曲線表現(xiàn)為高頻齒化漏斗或箱型，最低值與最高值之間波動幅度較大（圖4a, b）。通過多口鉆井的自然伽馬曲線連井對比發(fā)現(xiàn)該斜坡相測井響應特征橫向可對比性較強（圖6），自然伽馬值范圍大體介于25～60 API之間。

臺地邊緣相以QLB1井為典型，反映臺地邊緣灘亞相的巖心對應的自然伽馬值極低（圖4a），曲線表現(xiàn)為微齒化箱型，無較大波動（圖4a, b）。通過多口鉆井的自然伽馬曲線連井對比發(fā)現(xiàn)該臺地邊緣灘亞相測井響應特征橫向可對比性較強（圖7），自然伽馬值范圍介于10～25 API。

臺地相以LG9井為典型，將臺地相中各類亞相的典型取心段及成像測井段標定到自然伽馬曲線上（圖4a），臺內灘總體位于自然伽馬低值區(qū)，曲線呈現(xiàn)高頻齒化箱狀的特征（圖4a, b）；灘間海與開闊海在成像上均表現(xiàn)為高阻—低阻薄互層，但在自然伽馬曲線上其范圍及形態(tài)具有一定差異，部分區(qū)域自然伽馬值較大，呈指狀或鋸齒狀，正向漂移幅度較大，反映能量更低，因此將其定為開闊海（圖4a, b）。另一部分自然伽馬呈低幅度變化的齒化特征，將其定為灘間海沉積（圖4a, b）?？梢娫谧匀毁ゑR曲線上，灘間海、開闊海相對可進行區(qū)分；潮坪+潟湖位于臺內灘亞相之上，所對應的自然伽馬曲線特征明顯，呈指狀及鋸齒狀，具有明顯的大幅度正向漂移特征（圖4a, b）。

圖6 四川盆地北部地區(qū)飛仙關組斜坡測井相橫向對比圖

通過自然伽馬曲線連井對比發(fā)現(xiàn)各亞相所對應測井相在多口井具有相似性，橫向可對比性較好（圖8），自然伽馬值范圍上，臺內灘介于10～25 API，灘間海介于25～35 API，開闊海介于35～55 API，潮坪+潟湖介于35～88 API。

3 應用效果

以巖性剖面相對精細的鉆井為例，從縱向及橫向兩個方面來對測井相與沉積相的匹配關系進行應用效果分析。

3.1 測井相與沉積相縱向匹配關系

從開江—梁平臺盆東西兩側各選取了代表井QLB1、TS4井，分別采用測井相、巖性剖面對沉積相進行劃分（圖9）。結果顯示，采用兩種方法所劃分出的沉積相（亞相）匹配度較高，七里北1井匹配度為68.2%，鐵山4井匹配度為78.7%，可見測井相對沉積相的識別具有較高準確性。

圖7 四川盆地北部地區(qū)飛仙關組臺地邊緣灘測井相橫向對比圖

圖8 四川盆地北部地區(qū)飛仙關組臺地測井相橫向對比圖

3.2 測井相與沉積相橫向匹配關系

通過LG11—LG9—LG2—LG10井連井沉積相剖面以及測井相剖面對比分析（圖10）。LG11井整體處于臺地相區(qū)，實際沉積相較于測井相解釋結果，其臺內灘亞相要少一些；LG9，LG2井分別處于臺地、臺地邊緣相區(qū)，沉積相與測井相解釋結果基本一致，僅在中下部有部分潮坪+潟湖亞相未被準確識別；LG10井處于盆地相區(qū)，實際沉積相與測井相解釋結果吻合度較高，區(qū)別僅在于中上部實際臺內灘亞相要少一些（圖10）。

結果表明，橫向上自臺地至盆地區(qū)沉積相（亞相）與測井相變化趨勢基本一致，各井僅在局部層段其巖性所反映的沉積相與測井相存在差異，表明測井相模式在四川盆地北部地區(qū)各相帶內識別準確性較高，結合地層厚度和宏觀沉積相帶的規(guī)律變化能夠用于快速的沉積相識別。

4 結論

1）四川盆地北部地區(qū)飛仙關組沉積相（亞相）對應的不同的測井響應特征。盆地相自然伽馬曲線呈鋸齒狀且正向漂移明顯，整體表現(xiàn)為一近似漏斗的形態(tài)自然伽馬值范圍大體介于40～110 API之間；斜坡相自然伽馬曲線表現(xiàn)為高頻齒化漏斗或箱型，自然伽馬值范圍大體介于25～60 API之間；臺地邊緣灘亞相自然伽馬曲線表現(xiàn)為微齒化箱型，自然伽馬值范圍大體介于10～25 API之間；臺內灘亞相自然伽馬曲線呈現(xiàn)高頻齒化箱狀的特征，自然伽馬值范圍為10～25 API；灘間海亞相自然伽馬曲線呈低幅度變化的齒化特征，自然伽馬值范圍為25～35 API；開闊海亞相自然伽馬曲線呈指狀或鋸齒狀，正向漂移幅度較大，自然伽馬值范圍為35～55 API；潮坪 +潟湖亞相呈指狀及鋸齒狀，具有明顯的大幅度正向漂移特征，自然伽馬值范圍為35 ～ 88 API。

圖9 四川盆地北部地區(qū)飛仙關組測井相與沉積相縱向對比圖

圖10 四川盆地北部地區(qū)飛仙關組測井相與沉積相橫向對比圖

2）測井相模型識別準確度較高，縱向上測井相與沉積相匹配度均接近70%及以上，橫向上也能較為準確地識別不同沉積相區(qū)的沉積相及亞相類型，宏觀上與實際沉積相變化基本趨于一致。

3）四川盆地北部地區(qū)飛仙關組不同沉積相（亞相）測井相模型具有較強的可操作性和實際應用價值，能夠快速應用于新鉆井飛仙關組的前期沉積環(huán)境研究工作中，避免對于巖心資料的過度依賴，提高研究效率及準確性。