四川盆地寒武系洗象池組灘相白云巖規(guī)模儲(chǔ)層發(fā)育特征及勘探意義

石書緣，胡素云，汪澤成，文 龍，徐祖新，劉 偉，謝武仁，姜 華，卞從勝，劉靜江，陸 彬，蘇 旺，馮慶付，周 剛，郝 濤

1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油 西南油氣田公司 勘探開發(fā)研究院，成都 610000；3.中國石化 勘探分公司 勘探研究院，成都 610041；4.南方石油勘探開發(fā)有限責(zé)任公司，?？?570216

顆粒灘型碳酸鹽巖儲(chǔ)層是國內(nèi)外碳酸鹽巖油氣田重要的儲(chǔ)層類型[1-5]。前人[6-12]研究表明，四川盆地寒武系洗象池組和龍王廟組灘相白云巖發(fā)育。近年來，針對(duì)龍王廟組的灘相白云巖儲(chǔ)層取得了重大勘探突破[13-14]，但是，洗象池組大套白云巖的油氣勘探一直未取得規(guī)模突破。筆者在研究中通過開展老井復(fù)查及新井隨鉆資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)大量井漏、油氣顯示等信息，且威遠(yuǎn)和高石梯地區(qū)老井復(fù)查有天然氣測(cè)試產(chǎn)量，這些信息揭示了洗象池組可能具備較好的勘探潛力。按照目前勘探進(jìn)度，洗象池組有望成為四川盆地下古生界油氣勘探的重要接力層系之一。川中古隆起威遠(yuǎn)地區(qū)洗象池組單井產(chǎn)量較低，充西地區(qū)近期鉆探的風(fēng)險(xiǎn)探井——充探1井失利，表明在德陽—安岳裂陷及周緣烴源巖供給充分的條件下，川中古隆起上儲(chǔ)層品質(zhì)相對(duì)較差制約了天然氣成藏效率，因此對(duì)洗象池組儲(chǔ)層規(guī)模分布的認(rèn)識(shí)程度是制約油氣勘探的重要因素之一。前人[15-20]著重開展儲(chǔ)層基本特征描述及主控因素分析，重點(diǎn)探討沉積物質(zhì)基礎(chǔ)和加里東末期風(fēng)化殼巖溶作用對(duì)儲(chǔ)層的改造作用。與龍王廟組厚層灘相儲(chǔ)層相比，洗象池組灘體縱向上單層厚度薄，橫向上分布相對(duì)局限，不連續(xù)性特征明顯[11-12,21-23]。為此，基于巖心觀察和野外露頭剖面的詳細(xì)實(shí)測(cè)資料，通過恢復(fù)白云巖原始沉積結(jié)構(gòu)，分析顆粒白云巖縱向上的微相組合類型及特征，井震結(jié)合明確儲(chǔ)層的地球物理響應(yīng)特征，提出了針對(duì)洗象池組的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征，分析灘相儲(chǔ)層規(guī)模發(fā)育特征及分布模式，發(fā)現(xiàn)同生期—準(zhǔn)同生期的高頻次暴露和加里東早期運(yùn)動(dòng)的疊加作用對(duì)灘相儲(chǔ)層發(fā)育影響最大，據(jù)此指導(dǎo)灘相白云巖規(guī)模儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)，打破早期對(duì)洗象池組儲(chǔ)層成因及分布的認(rèn)識(shí)，優(yōu)選有利的勘探區(qū)帶，為四川盆地寒武系洗象池組油氣勘探提供支撐。

1 顆粒灘發(fā)育地質(zhì)背景

四川盆地處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)上偏西北一側(cè)，是揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的一個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。按照目前寒武系最新的四統(tǒng)十階的劃分方案[24]，洗象池組包含苗嶺統(tǒng)鼓山階到芙蓉統(tǒng)的沉積地層。四川盆地及周緣從寒武紀(jì)第三期末期開始已經(jīng)形成了西北高、東南低的古地理格局[25-26]，受到古陸、古隆起和同沉積斷裂的多重控制[27]。在古隆起及斜坡上，受西部多個(gè)古陸影響，發(fā)育潮坪沉積，以薄層顆粒灘為主，部分層段夾混積巖和泥質(zhì)；往斜坡方向到宜賓—萬州臺(tái)洼，水體能量逐漸變低，以低能沉積為主，受頻繁風(fēng)暴作用影響，其巖性為夾風(fēng)暴角礫白云巖的泥晶白云巖；在臺(tái)洼西側(cè)，由于離物源區(qū)較遠(yuǎn)，且處于地貌高地，利于顆粒灘發(fā)育，灘體單層厚度相對(duì)較大，代表性的鉆井有廣探2井和螺觀1井等[28]。加里東多幕運(yùn)動(dòng)對(duì)寒武系—奧陶系沉積、儲(chǔ)層形成產(chǎn)生了重要影響[29]，即寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)之間的郁南運(yùn)動(dòng)[30-31]、奧陶紀(jì)—志留紀(jì)之間的都勻運(yùn)動(dòng)[32]和志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動(dòng)[33]。其中，對(duì)洗象池組沉積影響較大的是寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)之間的郁南運(yùn)動(dòng)，在該時(shí)期川中古隆起和川北古隆起已經(jīng)形成雛形，控制了寒武系龍王廟組—洗象池組沉積，為顆粒灘沉積提供了優(yōu)越的地貌條件[26](圖1a)。也有學(xué)者提出了在寒武紀(jì)末期存在整體抬升的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，對(duì)洗象池組白云巖儲(chǔ)層形成有重要影響[30-31]?？傮w上，洗象池組沉積期繼承了早寒武世晚期—中寒武世的沉積格局，總體呈西北高、東南低格局，表現(xiàn)出同沉積古隆起特征，地層厚度西北薄、東南厚[34-35]。前人以川中地區(qū)廣探2井為例，將洗象池組劃分成洗一段、洗二段和洗三段，對(duì)應(yīng)發(fā)育3個(gè)三級(jí)層序，經(jīng)歷了退積—進(jìn)積—加積的過程[36](圖1b)。下部洗一段底部以砂質(zhì)白云巖、粉砂質(zhì)白云巖夾少量薄層顆粒白云巖和粉—細(xì)晶白云巖，砂泥巖含量相對(duì)較高，顆粒白云巖以砂屑白云巖為主；GR值在20～50 API之間，曲線呈偏高的鋸齒狀，且電阻率值較高，厚度在50～250 m之間。洗二段碳酸鹽巖含量高，以顆粒白云巖和晶粒白云巖為主，顆粒白云巖發(fā)育砂屑白云巖、鮞粒白云巖、砂礫屑白云巖等多種類型，局部夾砂泥質(zhì)白云巖；GR值總體以低于20 API為主，GR曲線較低平，局部表現(xiàn)為箱狀特征，電阻率值高，曲線呈齒狀，厚度在80～450 m之間。上部洗三段以砂質(zhì)白云巖、粉砂質(zhì)白云巖以及薄層顆粒白云巖與粉—細(xì)晶白云巖互層為主；GR值相對(duì)偏高，在25～50 API之間，曲線呈鋸齒狀，厚度在30～350 m之間。

圖1 四川盆地及周緣寒武系洗象池組沉積期顆粒灘分布(a)與地層綜合柱狀圖(b)

2 灘相白云巖儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層基本特征

2.1.1 巖石類型及巖性組合

由于研究區(qū)受白云石化等后期成巖作用影響嚴(yán)重，原始沉積結(jié)構(gòu)難以完全恢復(fù)，對(duì)沉積微相的識(shí)別造成了困難。為了更準(zhǔn)確識(shí)別出灘相沉積，筆者通過詳細(xì)的薄片觀察，輔助光線增益(在顯微鏡載物臺(tái)上墊上一張白紙)等方法，盡可能恢復(fù)和推斷出原始沉積結(jié)構(gòu)，恢復(fù)其原始沉積環(huán)境。恢復(fù)原巖巖石結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn),儲(chǔ)層主要發(fā)育在保持或殘留原始組構(gòu)的顆粒白云巖和組構(gòu)完全破壞的晶粒白云巖中(圖2)?？v向上，顆粒白云巖主要發(fā)育在灘—灘多期疊置組合、坪—灘—坪組合、潟湖—灘—潟湖組合和坪—灘—潟湖組合等多種微相組合中。從平面上，顆粒灘發(fā)育受古地理格局的控制，主要發(fā)育在古地貌高處；在臺(tái)洼內(nèi)部，以潟湖沉積為主，受到風(fēng)暴作用的改造，局部可見到礫屑白云巖沉積(圖3h，n)，但潟湖—灘—潟湖組合在多數(shù)情況下儲(chǔ)層不發(fā)育。

顆粒白云巖主要分布在向上變淺的旋回頂部(圖2a-c)，顆粒類型以砂屑、鮞粒和礫屑為主，生屑和藻屑相對(duì)較少，占所有顆粒類型的5%以下(圖3a，d-h，j-l)；主要的巖石類型包括砂屑、礫屑和鮞粒白云巖等(圖3)，在整個(gè)四川盆地及周緣均有分布，其中川中古隆起、川西南地區(qū)和川北地區(qū)含有一定數(shù)量的陸源黏土泥和碎屑石英?？傮w上，顆粒白云巖基本保留了其原始的微晶結(jié)構(gòu)，顆粒含量50%～98%，礫屑粒徑一般為2～15 mm，其他顆粒粒徑一般為0.16～0.4 mm；除藻砂屑形態(tài)不規(guī)則外，其他顆粒比較規(guī)則，次圓—圓形，少量長(zhǎng)條形；陸源碎屑石英含量一般小于5%。顆粒白云巖一般為準(zhǔn)同生期白云石化的產(chǎn)物，具典型灘相沉積特征，從微相組合上，以潟湖—灘—坪組合、灘—灘疊置組合為主。通過微相組合分析，發(fā)現(xiàn)從縱向沉積演化上，灘—灘疊置組合主要發(fā)育在洗二段，潟湖—灘—坪組合主要發(fā)育在洗一段和洗三段。

圖2 四川盆地寒武系洗象池組典型鉆井巖心段綜合柱狀圖

圖3 四川盆地寒武系洗象池組顆粒灘型白云巖儲(chǔ)層巖石類型及儲(chǔ)集空間特征

晶粒白云巖主要是指通過原始恢復(fù)還能看出顆?；糜敖Y(jié)構(gòu)，常表現(xiàn)為粉晶、細(xì)晶和中晶白云巖3種類型(圖3b,c，i)，屬于變形原巖結(jié)構(gòu)不清楚的顆粒白云巖。這類巖石有些可以直接在鏡下看到顆粒的幻影，有些可以在光線增益等技術(shù)手段下恢復(fù)顆粒結(jié)構(gòu)。據(jù)此推斷，研究區(qū)內(nèi)具有儲(chǔ)集意義的晶粒白云巖也應(yīng)歸屬為顆粒灘型白云巖儲(chǔ)集層，只是在白云巖化和重結(jié)晶過程中，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。從縱向分布上，晶粒白云巖在洗一、二、三段中均有大量分布，以灘—坪—灘組合為主，可能與早期發(fā)生的短期暴露有關(guān)。

2.1.2 儲(chǔ)集空間特征

洗象池組儲(chǔ)集空間類型以殘余粒間孔、粒間溶孔、晶間孔、晶間溶孔和溶洞為主，少量溶蝕裂縫發(fā)育。殘余粒間孔分布于亮晶砂屑白云巖、亮晶砂礫屑白云巖、亮晶鮞粒白云巖和殘余砂屑粉晶白云巖之中，為砂屑、礫屑、鮞粒間粉—細(xì)晶粒白云石膠結(jié)充填后的殘余粒間孔隙(圖3g，o)，部分表現(xiàn)在巖心上呈針孔狀(圖3e)；孔徑一般0.015～0.075 mm，大的達(dá)0.15 mm，面孔率多為3%～5%，局部可達(dá)到10%。粒間溶孔指亮晶顆粒云巖中的白云石膠結(jié)物和部分顆粒邊緣被較強(qiáng)溶蝕而形成的孔隙，是主要的儲(chǔ)集空間類型(圖3j)。邊緣呈港灣狀圓滑邊緣，小的粒間溶孔可見亮晶膠結(jié)物的溶蝕殘余部分(圖3g)；當(dāng)溶蝕作用很強(qiáng)烈時(shí)，可形成超大孔隙，孔隙大小可大于顆粒，此時(shí)基本未見亮晶膠結(jié)物殘余(圖3j)。晶間孔主要存在于晶粒白云巖之中，在自形程度較高的白云石晶體間發(fā)育，形態(tài)較規(guī)則。孔隙大小受晶體大小控制，粉晶白云巖晶體間孔隙一般小于0.01 mm，細(xì)—中晶白云巖晶體間孔隙一般為0.02～0.04 mm(圖3b，i)，部分孔內(nèi)見黑色瀝青，面孔率在3%～4.5%之間。晶間溶孔是在晶間孔基礎(chǔ)上溶蝕而成，其形成是由于酸性水沿晶間孔運(yùn)移并產(chǎn)生溶蝕而形成，使自形晶白云石的晶體形態(tài)變得不規(guī)則，并顯示出溶蝕港灣狀，大小一般為0.03～0.1 mm，單個(gè)孔隙的大小多小于白云石晶體的大小(圖3f)。晶間溶孔在洗象池組的晶粒云巖中最為發(fā)育。直徑大于2 mm的孔隙都稱為溶洞，通常指各類溶孔規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大即成溶洞；洞徑2～60 mm，且溶洞中多充填瀝青、細(xì)晶—粗晶云石、石英、自形晶方解石等，為粒間殘余孔溶蝕擴(kuò)大所形成，發(fā)育于顆粒白云巖中，與裂縫、殘余粒間孔隙一并構(gòu)成好儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間(圖3b-c，k-m，o)。

2.1.3 物性和孔喉結(jié)構(gòu)特征

對(duì)威寒1、威寒105、合12、安平1、寶龍1、五科1、座3和廣探2等井的常規(guī)物性資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，按照所有數(shù)據(jù)、顆粒白云巖數(shù)據(jù)和晶粒白云巖數(shù)據(jù)3種情況分析，結(jié)果表明洗象池組巖心孔隙度主要分布在小于3%的區(qū)間，少數(shù)樣品高于4%，大部分樣品低于2%；滲透率主要分布在(0.000 1～0.1)×10-3μm2，少數(shù)樣品大于0.1×10-3μm2，大部分樣品小于0.001×10-3μm2。顆粒白云巖孔隙度在3%～5%之間的占比提高，達(dá)78.2%；滲透率大于0.001×10-3μm2的樣品占總樣品數(shù)的73.3%，滲透率最大值為38.9×10-3μm2，最小值為28.3×10-9μm2，平均滲透率為 1.34×10-3μm2。晶粒白云巖孔隙度在3%～5%之間的占比提高，達(dá)73.6%；滲透率大于0.001×10-3μm2的樣品占總樣品數(shù)的76.8%(圖4a-b)。對(duì)不同井取心段灘相白云巖儲(chǔ)層壓汞分析發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)特征和曲線特征反映了中—低排驅(qū)壓力、低中值壓力、分選差、正歪度、大孔喉的特征。洗象池組典型毛管壓力曲線形態(tài)變化較大，可以識(shí)別出3種類型(圖4c)：第一類為略具平臺(tái)的左偏下凹型，代表了低—中排驅(qū)壓力和中值壓力略具分選的大喉道為主，以殘余砂屑白云巖為主；第二類為左偏高陡折線型，代表了低高排驅(qū)壓力和中值壓力分選極差的略大喉道為主，以砂屑白云巖為主；第三類為略具平臺(tái)的右偏下凹型，代表了略具一定分選的高排驅(qū)壓力和中值壓力的細(xì)喉道為主，以晶粒白云巖為主。

圖4 四川盆地寒武系洗象池組儲(chǔ)層物性參數(shù)及孔喉結(jié)構(gòu)特征

2.2 儲(chǔ)層地球物理響應(yīng)

在盆地內(nèi)鉆井取心不足的條件下，通過巖石類型與測(cè)井曲線的綜合標(biāo)定，可解決取心井少條件下的單井儲(chǔ)層解釋和巖石類型識(shí)別問題，而進(jìn)一步的井震結(jié)合可為儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)提供地震響應(yīng)軟數(shù)據(jù)約束。

通過利用不同井、不同類型的測(cè)井曲線對(duì)不同巖石類型標(biāo)定發(fā)現(xiàn)，自然伽馬對(duì)不同巖性的響應(yīng)差異明顯，而電阻率和聲波等曲線響應(yīng)特征不明顯，僅對(duì)儲(chǔ)層響應(yīng)明顯。其中，GR曲線值在30 API以上代表混入碎屑物質(zhì)沉積，在30～60 API之間代表砂質(zhì)白云巖等，在60 API以上基本代表碎屑巖，后兩類儲(chǔ)層基本不發(fā)育。而從GR曲線形態(tài)上，箱形曲線表示厚度較大的砂屑白云巖和鮞粒白云巖；鐘形曲線表示砂屑白云巖和泥晶白云巖具有粒序結(jié)構(gòu)；指形曲線表示泥質(zhì)(泥晶)白云巖夾砂質(zhì)白云巖；齒形曲線代表振蕩性特征，巖性變化頻繁，為砂屑白云巖與泥質(zhì)白云巖薄互層。通過測(cè)井解釋孔隙度和巖石物性測(cè)定數(shù)據(jù)標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)在不同的儲(chǔ)層段，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)差異顯著，在孔隙度大于4%時(shí)，電阻率普遍在500～1 000 Ω·m之間，GR值一般在25 API以下，AC值在43～50 μs/m之間；孔隙度在2%～4%之間時(shí)，電阻率普遍在3 000 Ω·m以下，GR值一般大于25 API，AC值在43～53 μs/m之間(圖2)。

通過井震標(biāo)定，對(duì)寒武系洗象池組底界對(duì)比追蹤時(shí)，以滄浪鋪組內(nèi)部強(qiáng)反射及龍王廟組底界(強(qiáng)谷)作為參考標(biāo)志，洗象池組底界追蹤高臺(tái)組強(qiáng)波峰上部的波谷。對(duì)洗象池組頂界追蹤時(shí)，在未受加里東末期剝蝕作用影響的地區(qū)，對(duì)比追蹤湄潭組底強(qiáng)峰反射之下波谷(桐梓組底)；在受剝蝕影響區(qū)，以陽新統(tǒng)為參考，二疊系之下地層按趨勢(shì)尖滅，確定洗象池組頂界面。當(dāng)洗象池組儲(chǔ)層厚度較大、單層厚度在10 m以上、且位于洗象池組中上部時(shí)，表現(xiàn)為連續(xù)中強(qiáng)波峰反射特征(圖5a-b)；當(dāng)儲(chǔ)層厚度薄與厚交替出現(xiàn)且在中部時(shí)，在地震剖面上表現(xiàn)為斷續(xù)、中強(qiáng)波峰反射特征(圖5b-c)；當(dāng)儲(chǔ)層厚度較薄(小于6 m)且處于下部時(shí)，地震剖面無明顯響應(yīng)特征(圖5c)。

圖5 四川盆地寒武系洗象池組儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征

2.3 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

儲(chǔ)層的類型劃分主要依據(jù)巖石類型、物性參數(shù)、儲(chǔ)集空間類型及地球物理響應(yīng)對(duì)儲(chǔ)集體好壞作出的定量評(píng)價(jià)。前文中已描述寒武系白云巖儲(chǔ)層成巖改造復(fù)雜，總體物性相對(duì)較差，因此本文中開展巖石類型、儲(chǔ)集空間類型、孔隙度、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)等特征詳細(xì)分析，利用巖心、測(cè)井解釋成果等資料，建立針對(duì)寒武系洗象池組的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為深層古老白云巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供借鑒。在前述儲(chǔ)層孔隙度下限2%確定的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人研究成果，將四川盆地洗象池組儲(chǔ)層劃分為三類：Ⅰ類儲(chǔ)層孔隙度大于8%，Ⅱ類儲(chǔ)層孔隙度介于4%～8%之間，Ⅲ類儲(chǔ)層孔隙度介于2%～4%之間；孔隙度小于2.0%在本文中定義為非儲(chǔ)層，在本文中不予以單獨(dú)介紹。本方案為儲(chǔ)層空間分布預(yù)測(cè)和有利勘探區(qū)帶評(píng)價(jià)提供依據(jù)(表1)。

表1 四川盆地寒武系洗象池組儲(chǔ)層評(píng)價(jià)分類及特征

3 儲(chǔ)層發(fā)育模式及控制因素

溶蝕作用是四川盆地寒武系碳酸鹽巖層系規(guī)模儲(chǔ)層發(fā)育的重要原因之一，部分學(xué)者強(qiáng)調(diào)了加里東晚期巖溶作用在川中地區(qū)的重要性[18-20]。為此，綜合四川盆地及周緣洗象池組顆粒灘發(fā)育地質(zhì)背景，考慮同沉積古隆起的多幕次活動(dòng)，建立了灘相白云巖儲(chǔ)層發(fā)育模式(圖6)。萬州—宜賓臺(tái)洼繼承性發(fā)育，在高臺(tái)組沉積期主要沉積膏鹽巖，到洗象池組沉積期為繼承性洼地，兩側(cè)緊鄰的古地貌高帶均發(fā)育厚層顆粒灘帶，主要出現(xiàn)灘—灘疊置和潟湖—灘—坪沉積微相組合，代表性取心井包括廣探2井和螺觀1井，灘相白云巖儲(chǔ)層規(guī)模發(fā)育(圖2a，c；圖3d-i)。當(dāng)進(jìn)入臺(tái)洼內(nèi)側(cè)，主要發(fā)育潟湖—灘—潟湖組合模式，代表性取心井為座3井，儲(chǔ)層基本不發(fā)育。盡管洗象池組灘相白云巖在沉積后受到郁南運(yùn)動(dòng)、都勻運(yùn)動(dòng)和廣西運(yùn)動(dòng)3幕加里東運(yùn)動(dòng)的綜合作用，但是實(shí)際取心資料表明(可能受取心段資料局限性影響)，早期高頻暴露(同生—準(zhǔn)同生期的多次暴露)可能是儲(chǔ)層發(fā)育的主要貢獻(xiàn)者。郁南運(yùn)動(dòng)可能對(duì)洗象池組中—上部?jī)?chǔ)層有進(jìn)一步改造作用，都勻運(yùn)動(dòng)和廣西運(yùn)動(dòng)影響范圍局限在古隆起及周緣。

圖6 四川盆地寒武系洗象池組灘相白云巖儲(chǔ)層發(fā)育模式

3.1 同生—準(zhǔn)同生期海平面波動(dòng)

同生—準(zhǔn)同生期海平面的高頻波動(dòng)發(fā)生了多幕次短期暴露，形成了大量溶蝕孔洞。在洗象池組沉積期，無論是顆粒灘相還是潮坪相，在海平面升降作用的影響下，洗象池組均發(fā)育向上變淺的旋回序列，臺(tái)地相區(qū)表現(xiàn)為多期顆粒灘疊置，潮坪相區(qū)單灘體厚度薄，受高頻旋回的控制(圖7)。通過巖心沉積微相解剖發(fā)現(xiàn)，洗象池組主要發(fā)育2種向上變淺的模式：一種是以螺觀1井、廣探1井為代表的臺(tái)內(nèi)多期灘疊置發(fā)育的微相組合模式(圖7a)；另一種是以威寒1井、樂山范店剖面為代表的單灘體和潟湖疊置的微相組合模式(圖7b)。且在每個(gè)旋回的頂部均發(fā)現(xiàn)碳同位素負(fù)異常，孔隙度值相對(duì)更高(圖7)。廣探2井、螺觀1井和寶龍1井取心段的沉積旋回分析，同樣發(fā)現(xiàn)在每個(gè)IV級(jí)旋回的頂部，儲(chǔ)層孔隙度值相對(duì)變高(圖2a-c)。溶洞內(nèi)可見到霧心亮邊中—粗晶白云石，這反映在早期溶蝕作用基礎(chǔ)上的快速白云石化作用(圖3b-c)。廣探2井取心段共劃分出7個(gè)IV級(jí)旋回，每個(gè)旋回的厚度在3～6 m之間，每個(gè)旋回頂部?jī)?chǔ)層孔隙度相對(duì)較高，在3.5%～6%之間。這與前人研究發(fā)現(xiàn)的洗象池組是向上變淺的沉積旋回特征類似，前人通過研究認(rèn)為洗象池組發(fā)育2種類型的向上變淺的沉積序列[37]。在野外剖面上，洗象池組向上變淺序列的頂部普遍發(fā)育暴露面，可見滲流粉砂和塌積物等，溶蝕深度在1～2 m之間[38]。也有學(xué)者對(duì)南川三匯場(chǎng)剖面進(jìn)行研究，認(rèn)為寒武系碳酸鹽巖儲(chǔ)層受到多期大氣淡水巖溶作用的影響，其中短期暴露大氣淡水巖溶作用對(duì)儲(chǔ)層形成的影響較大[39]。

圖7 四川盆地寒武系洗象池組不同相帶短期暴露旋回特征

3.2 晚寒武世末郁南運(yùn)動(dòng)

晚寒武世末郁南運(yùn)動(dòng)在盆地內(nèi)影響范圍大，對(duì)洗象池組頂部?jī)?chǔ)層有改造作用。川中古隆起在早寒武世晚期開始表現(xiàn)出同沉積特征，到寒武紀(jì)晚期又發(fā)生大規(guī)模抬升[23]。筆者在地震剖面上見到大量上超和頂超的現(xiàn)象，其中上超表明古隆起具有同沉積特征，早期海侵時(shí)古隆起上沉積厚度較薄或者未沉積，頂超表明晚期發(fā)生了剝蝕的特征(圖8a)。另外，文獻(xiàn)中也報(bào)導(dǎo)在寒武系頂部發(fā)生了明顯的碳同位素負(fù)異常漂移[40-42]。洗象池組不同鉆井和露頭剖面大量碳氧同位素分析也發(fā)現(xiàn)了碳同位素的負(fù)異常漂移事件[43]。筆者對(duì)數(shù)據(jù)重新分析發(fā)現(xiàn)，與國內(nèi)外其他盆地相似，在四川盆地及周緣寒武系頂部也存在碳同位素負(fù)漂移(圖8b)。對(duì)于頂部的負(fù)漂移現(xiàn)象，不同學(xué)者有不同的解釋，筆者認(rèn)為是發(fā)生了暴露溶蝕，原始沉積碳酸鹽巖受到大氣淡水的影響導(dǎo)致碳同位素偏負(fù)。此外，在巖心薄片上，能觀察到溶洞白云石被溶蝕的現(xiàn)象(圖3j，m)。在野外，可以找到洗象池組受到郁南運(yùn)動(dòng)暴露溶蝕的證據(jù)，多位學(xué)者在野外露頭剖面上識(shí)別出不整合面并發(fā)現(xiàn)其他巖相學(xué)上的證據(jù)，發(fā)現(xiàn)頂面發(fā)育古巖溶不整合面，論證了洗象池組在奧陶紀(jì)沉積前發(fā)生暴露溶蝕，是該地區(qū)儲(chǔ)層形成的主要控制因素[30-31]。這些證據(jù)都反映在寒武紀(jì)末期四川盆地及周緣發(fā)生過規(guī)模的隆升運(yùn)動(dòng)，洗象池組具備了發(fā)生表生巖溶作用的條件，可能對(duì)頂部?jī)?chǔ)層有進(jìn)一步的改造作用。

3.3 都勻運(yùn)動(dòng)和廣西運(yùn)動(dòng)疊加作用

都勻運(yùn)動(dòng)和廣西運(yùn)動(dòng)疊加可能對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)一步改造，形成多期巖溶作用疊置發(fā)育區(qū)。通過INPEFA旋回和碳同位素旋回分析發(fā)現(xiàn)，扣除同沉積古隆起(川中和川北)影響造成的上超現(xiàn)象，洗象池組在古隆起核部剝蝕量明顯增加(圖8)。前人對(duì)奧陶系研究發(fā)現(xiàn)川中古隆起及斜坡帶上均受到了都勻運(yùn)動(dòng)的影響[32]，這說明川中古隆起除郁南運(yùn)動(dòng)引起的剝蝕外，還受到其他幕次加里東運(yùn)動(dòng)的影響。廣西運(yùn)動(dòng)期整個(gè)川中古隆起抬升，古隆起及斜坡區(qū)剝蝕量進(jìn)一步增大。連井儲(chǔ)層剖面表明，奧陶系尖滅線以西鉆井中—上部?jī)?chǔ)層相對(duì)更發(fā)育，可能再次疊加了表生巖溶作用(圖8b)。為進(jìn)一步定量恢復(fù)加里東期多幕運(yùn)動(dòng)疊加的綜合剝蝕量，采用測(cè)井曲線去噪音干擾，再開展小波變化進(jìn)行旋回分析，沉積旋回厚度恢復(fù)、沉積速率恢復(fù)等方法綜合研究。筆者將廣探2井、焦石1井和太和1井作為參考井，對(duì)等時(shí)界面之上的自然伽馬曲線進(jìn)行米蘭科維奇旋回的識(shí)別。以此為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)全盆地25口重點(diǎn)井分別計(jì)算了沉積速率和剝蝕量，據(jù)此繪制了寒武系洗象池組剝蝕量厚度圖(圖9)。圖9反映在川北和川中古隆起核部剝蝕量達(dá)到了150 m及以上，剝蝕時(shí)間達(dá)2 Ma以上；古隆起斜坡帶上剝蝕量大于90 m，剝蝕時(shí)間在2 Ma左右。這些區(qū)域都可能受到了加里東末期巖溶作用的影響，形成了多期巖溶作用疊置發(fā)育區(qū)。

圖8 郁南運(yùn)動(dòng)影響下四川盆地古隆起及斜坡區(qū)寒武系洗象池組地層及灘相儲(chǔ)層分布

圖9 四川盆地寒武系洗象池組的剝蝕量厚度分布

4 灘相白云巖儲(chǔ)層分布及勘探意義

4.1 灘相白云巖儲(chǔ)層縱向分布

參考儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及儲(chǔ)層發(fā)育模式(圖6，表1)，通過連井剖面分析研究區(qū)內(nèi)不同井儲(chǔ)層的縱向分布。從2條連井剖面看，沿宜賓—萬州臺(tái)洼西側(cè)方向過宮深1井—鄧探1井—螺觀1井—荷深1井—高石21井的儲(chǔ)層連井對(duì)比表明，儲(chǔ)層厚度分布受到川西南陸源碎屑的影響明顯。在盆地西南緣方向的宮深1井和鄧探1井，其混積巖和碎屑巖含量較高，儲(chǔ)層單層厚度極薄且層數(shù)相對(duì)較少；往東北方向，由于陸源物質(zhì)逐漸減少，螺觀1井、荷深1井和高石21井的儲(chǔ)層單層發(fā)育數(shù)變多，單層厚度變大，可達(dá)10 m以上。從古隆起方向經(jīng)過臺(tái)洼的南充1井—寶龍1井—合12井—座3井—太和1井—武隆黃草的對(duì)比剖面表明，受物源和古地形的影響，古隆起上鉆井南充1井和老龍1井影響較大，灘相儲(chǔ)層較薄。古隆起東側(cè)屬于萬州—宜賓臺(tái)洼西側(cè)的古地貌高帶上，合12井和廣探2井儲(chǔ)層單層厚度和累積厚度均變大。在臺(tái)洼內(nèi)部發(fā)育的座3井和太和1井，以低能潟湖和風(fēng)暴沉積為主，且后期受到3期暴露發(fā)生巖溶作用的時(shí)間相對(duì)更短，儲(chǔ)層相對(duì)不發(fā)育；臺(tái)洼東側(cè)黃草剖面單層厚度和累積厚度均相對(duì)較大。總體看，四川盆地寒武系洗象池組儲(chǔ)層縱向上累計(jì)厚度橫向變化大，臺(tái)洼周緣古地貌高帶的螺觀1井、合12井和廣探2井等部分井單層較多且單層厚度相對(duì)較大；窩深1井、南充1井、寶龍1井等則僅有一層或者少數(shù)幾層，且單層有效厚度薄，但出現(xiàn)多層儲(chǔ)層頻繁疊置，儲(chǔ)層橫向上連續(xù)性差，非均質(zhì)性強(qiáng)。從洗象池組分段看，在洗二段和洗三段中發(fā)育連續(xù)性儲(chǔ)層，厚度相對(duì)變大；洗一段儲(chǔ)層相對(duì)不發(fā)育，非均質(zhì)性強(qiáng)，以薄層為主(圖10)。

圖10 四川盆地寒武系洗象池組灘相白云巖儲(chǔ)層分布

4.2 有利儲(chǔ)層分布區(qū)預(yù)測(cè)及意義

由于洗象池組處于勘探初期，除上文分段描述儲(chǔ)層縱向上展布特征之外，還采用地震響應(yīng)特征作為約束條件，以盆地鉆井及盆緣較近露頭儲(chǔ)層總厚度數(shù)據(jù)作基礎(chǔ)，未考慮盆地外圍較遠(yuǎn)的露頭剖面數(shù)據(jù)，明確了洗象池組總厚度儲(chǔ)層平面分布特征(圖11)。盆內(nèi)洗象池組白云巖規(guī)模儲(chǔ)層主要發(fā)育在萬州—宜賓臺(tái)洼西側(cè)的合川—營山一帶(面積近1.6×104km2)，以及臺(tái)洼南側(cè)的長(zhǎng)寧一帶(面積1 000 km2)和臺(tái)洼東側(cè)的石柱—南川(面積近1.3×104km2)?？傮w上，Ⅰ類儲(chǔ)層在盆地內(nèi)相對(duì)不發(fā)育，以Ⅱ類儲(chǔ)層和Ⅲ類儲(chǔ)層為主，圍繞臺(tái)洼周緣發(fā)育，經(jīng)歷了多期次早期的短期暴露溶蝕作用且單層顆粒灘儲(chǔ)層厚度大。

在此基礎(chǔ)上，筆者采用了3個(gè)有利勘探區(qū)帶優(yōu)選的原則：(1)有利顆粒灘發(fā)育的沉積相帶；(2)有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)(帶)；(3)洗象池組油氣成藏的關(guān)鍵因素，是否具有通源斷裂作為油氣運(yùn)移通道[44](圖11中紅線標(biāo)志)。由于前文分析了洗象池組規(guī)模儲(chǔ)層分布主要受同生期—準(zhǔn)同生期高頻波動(dòng)的短期暴露溶蝕作用的影響，因此，在區(qū)帶優(yōu)選綜合評(píng)價(jià)中，我們考慮的關(guān)鍵要素是顆粒灘分布、規(guī)模儲(chǔ)層分布以及斷裂和古構(gòu)造背景。根據(jù)古地貌背景和灘相儲(chǔ)層厚度大小，目前已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的威遠(yuǎn)區(qū)塊和川中高磨地區(qū)位于古隆起之上、加里東晚期(廣西運(yùn)動(dòng))表生巖溶作用發(fā)育區(qū)。由于單層灘體較薄，儲(chǔ)層單層厚度較薄，屬Ⅲ類儲(chǔ)層發(fā)育帶，但烴源巖和通源斷裂發(fā)育，該區(qū)帶上油氣顯示豐富，建產(chǎn)的威遠(yuǎn)區(qū)塊也能長(zhǎng)期保持低產(chǎn)。大足—合川—營山一帶位于古隆起斜坡帶上，由于其遠(yuǎn)離物源發(fā)育區(qū)，且處于臺(tái)洼西側(cè)古地貌高帶，灘相儲(chǔ)層具有一定厚度，且儲(chǔ)層物性較好，為Ⅱ類和Ⅲ類儲(chǔ)層疊加發(fā)育帶，有利勘探面積約1.6×104km2；疊加烴源巖和通源斷裂條件分析，應(yīng)屬于目前風(fēng)險(xiǎn)勘探最有利的目標(biāo)區(qū)帶。在該帶上，目前高石16井和磨溪23井獲氣，證實(shí)了該帶具有一定的勘探潛力。臺(tái)洼東側(cè)和南側(cè)的石柱—南川—長(zhǎng)寧一帶灘體發(fā)育，單層厚度大，雖然郁南運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的溶蝕作用疊加改造相對(duì)減弱，早期的短期暴露溶蝕孔洞已經(jīng)較發(fā)育，儲(chǔ)層以Ⅱ類和Ⅲ類為主，部分地區(qū)Ⅰ類儲(chǔ)層發(fā)育，優(yōu)于臺(tái)洼西側(cè)，有利面積約1.3×104km2。但是，該區(qū)烴源巖條件相對(duì)較差，且處于盆地邊緣，后期保存條件差，不是目前急需準(zhǔn)備的勘探領(lǐng)域。其他白云巖厚度大而顆粒灘不太發(fā)育的地區(qū)也具有一定勘探潛力，但風(fēng)險(xiǎn)較大，如瀘州地區(qū)和石柱—利川地區(qū)。

圖11 四川盆地寒武系洗象池組儲(chǔ)層有利儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和區(qū)帶優(yōu)選烴源巖分布據(jù)參考文獻(xiàn)[23]，有修改。

川中古隆起傾末端、斜坡帶及川東南地區(qū)是洗象池組儲(chǔ)層發(fā)育的最有利地區(qū)。從勘探實(shí)際出發(fā)，處于緊鄰臺(tái)洼西側(cè)(也處于川中古隆起傾末端)的廣安—營山古地貌高帶，儲(chǔ)層發(fā)育厚度大，烴源巖發(fā)育和斷裂溝通條件具備，后期研究應(yīng)緊緊圍繞該有利儲(chǔ)層發(fā)育帶開展成藏條件分析，為風(fēng)險(xiǎn)勘探提供指導(dǎo)和勘探部署提供決策依據(jù)。

5 結(jié)論

(1)四川盆地洗象池組儲(chǔ)層巖石類型包括砂屑白云巖、含礫屑砂屑白云巖、砂礫屑白云巖、鮞粒白云巖、殘余顆粒白云巖以及全部晶粒化白云巖等。通過恢復(fù)原巖結(jié)構(gòu)，規(guī)模儲(chǔ)層主要發(fā)育在灘—灘多期疊置、坪—灘—坪、潟湖—灘—潟湖和坪—灘—潟湖等多種沉積微相組合所屬沉積環(huán)境。儲(chǔ)集空間類型以殘余粒間孔、粒間溶孔、晶間孔、晶間溶孔和溶洞為主。儲(chǔ)層孔隙度在3%～6%之間，部分高達(dá)10%以上。儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和曲線特征反映了中—低排替壓力、低中值壓力、分選差、正歪度、中等—大孔喉的特征。四川盆地寒武系洗象池組儲(chǔ)層劃分成Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類儲(chǔ)層，且I類儲(chǔ)層在盆地內(nèi)相對(duì)不發(fā)育，以Ⅱ和Ⅲ類儲(chǔ)層為主。

(2)洗象池組灘相白云巖在沉積期受海平面變化和同沉積古隆起雙重控制，經(jīng)歷多期短期暴露形成了大量溶蝕孔洞，是規(guī)模儲(chǔ)層發(fā)育最主要控制因素。后期疊加了加里東期(郁南運(yùn)動(dòng)、都勻運(yùn)動(dòng)和廣西運(yùn)動(dòng))多期構(gòu)造作用的影響，可能對(duì)局部區(qū)域?yàn)┫喟自茙r儲(chǔ)層有進(jìn)一步的改造作用。其中，洗象池組沉積末期發(fā)生了廣泛暴露的郁南運(yùn)動(dòng)，全盆地具備發(fā)生表生巖溶作用的條件，對(duì)洗象池組中—上部?jī)?chǔ)層有進(jìn)一步改造作用；奧陶紀(jì)末的都勻運(yùn)動(dòng)發(fā)生了區(qū)域性抬升，川中古隆起持續(xù)性隆升，對(duì)古隆起及周緣有進(jìn)一步改造作用；加里東運(yùn)動(dòng)末期(廣西運(yùn)動(dòng))盆地西部普遍抬升，奧陶系尖滅線以西普遍具備了表生巖溶作用的條件。

(3)四川盆地洗象池組有利儲(chǔ)層主要發(fā)育在萬州—宜賓臺(tái)洼西側(cè)的合川—營山一帶、臺(tái)洼南側(cè)的長(zhǎng)寧一帶和臺(tái)洼東側(cè)的石柱—南川。綜合烴源巖和通源斷裂發(fā)育情況，合川—營山一帶有望成為目前最有利勘探區(qū)帶。