四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式及儲層成因

杜金虎　張寶民　汪澤成　鄒才能　徐春春　沈　平　張　健張　靜　周　慧　姜　華　文　龍　單秀琴　劉靜江

1.中國石油勘探與生產(chǎn)分公司　2.中國石油勘探開發(fā)研究院　3.中國石油西南油氣田公司

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四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式及儲層成因

杜金虎1張寶民2汪澤成2鄒才能2徐春春3沈平3張健3張靜2周慧2姜華2文龍3單秀琴2劉靜江2

1.中國石油勘探與生產(chǎn)分公司2.中國石油勘探開發(fā)研究院3.中國石油西南油氣田公司

杜金虎等.四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式及儲層成因.天然氣工業(yè)，2016,36(6):1-10.

摘 要四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組氣藏是迄今我國發(fā)現(xiàn)的單體規(guī)模最大的特大型海相碳酸鹽巖整裝氣藏。為剖析其沉積模式及儲層成因，通過地質(zhì)構(gòu)造、沉積背景和沉積相綜合研究與巖相古地理編圖，發(fā)現(xiàn)自川西向渝東南地區(qū)，龍王廟組依次發(fā)育后緩坡混積潮坪、內(nèi)/淺緩坡顆粒灘（上灘）—灘間海（洼地）、內(nèi)緩坡臺凹開闊較深水海灣→蒸發(fā)潟湖→蒸發(fā)潮坪、中緩坡風(fēng)暴巖—障壁灘—丘灘（下灘）以及外緩坡—盆地相，并據(jù)此歸納總結(jié)出龍王廟組碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式：①該模式以萬州—宜賓臺凹為軸，兩側(cè)古地貌高地水體淺、能量強(qiáng)而對稱發(fā)育雙顆粒灘，較之于經(jīng)典模式，該模式新增了環(huán)繞古隆起發(fā)育的上灘，分布面積達(dá)8×104km2；②上灘沉積時(shí)所處古地貌位置最高、水體能量最強(qiáng)而灘體規(guī)模大，同生—準(zhǔn)同生干熱期、濕熱期分別更易白云石化和遭受大氣淡水溶蝕作用，尤其是得益于毗鄰加里東—早海西期剝蝕尖滅線而更易遭受后表生期多期巖溶作用，因而規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層更為發(fā)育；③多期大氣淡水淋濾使得顆粒巖粒間孔和蠕形動(dòng)物鑄模孔溶蝕擴(kuò)大，并疊加構(gòu)造作用，從而形成顆粒灘相控、多旋回層狀—準(zhǔn)層狀、裂縫—孔隙、蜂窩狀孔洞型巖溶儲層。

關(guān)鍵詞四川盆地及周緣早寒武世碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式孔隙—蜂窩狀孔洞型巖溶儲集層

“十一五”以來，中國石油天然氣集團(tuán)公司持續(xù)立項(xiàng)，系統(tǒng)開展了四川盆地川中古隆起震旦系—寒武系含油氣評價(jià)及勘探配套技術(shù)研究，其中下寒武統(tǒng)龍王廟組碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式的建立與顆粒灘相控、孔隙—蜂窩狀孔洞型儲層的發(fā)現(xiàn)，助推了大氣田的發(fā)現(xiàn)。2012年9月，在磨溪8井龍王廟組獲日產(chǎn)天然氣190.68×104m3；經(jīng)過近2年的快速高效勘探，2013年在磨溪區(qū)塊探明含氣面積779.86km2，獲天然氣探明地質(zhì)儲量4 403.83×108m3、可采儲量3 082×108m3[1-4]，發(fā)現(xiàn)了我國迄今單體規(guī)模最大的海相氣田——安岳氣田。

川中龍王廟組是碳酸鹽巖緩坡背景上的雙顆粒灘型沉積，有別于常見的鑲邊臺地和典型的緩坡沉積模式。筆者綜合30余條野外露頭剖面和70余口探井的巖石學(xué)、沉積學(xué)、測井和二維、三維地震資料，對該區(qū)早寒武世構(gòu)造—地貌演化、龍王廟組頂?shù)捉佑|關(guān)系和高頻沉積層序?qū)Ρ鹊冗M(jìn)行了深入分析，編制了全新的巖相古地理圖，并從生物造粒、造架成孔與建設(shè)性成巖作用的角度分析了龍王廟組儲層的成因。

1　構(gòu)造—沉積背景

圖1展示了四川盆地及其周緣寒武紀(jì)的地層系統(tǒng)。其中，龍王廟組位于下寒武統(tǒng)頂部，為一套厚度不大、但穩(wěn)定的碳酸鹽巖沉積，其巖石地層單位在川北旺蒼—南江、川東北城口—巫溪和川東—渝南—黔北又分別稱為孔明洞組、石龍洞組和清虛洞組；自下而上含有2個(gè)三葉蟲化石帶，沉積時(shí)限小于5 Ma[5]。

圖1　四川盆地及周緣寒武紀(jì)地層系統(tǒng)圖

發(fā)端于晚震旦世燈影期，消亡于早寒武世筇竹寺末期的德陽—安岳裂陷[1-4]，是南北向隆凹分異中的一個(gè)大型坳陷，但在滄浪鋪期被“填平補(bǔ)齊”而南北向隆凹分異格局消失，代之以西北隆升、東南沉降、向東南緩緩傾伏的同沉積古隆起形成。可見，滄浪鋪期發(fā)生了重大構(gòu)造變革。其證據(jù)如下：①該組殘余地層西北薄、東南厚，在毗鄰古隆起高部位的資陽地區(qū)厚130～150m，磨溪—高石梯地區(qū)增厚至150～200m，川東地區(qū)增厚至250～300m。②川西北茂縣地區(qū)發(fā)育厚度超過500m的流紋質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、礫巖、角礫巖夾變質(zhì)砂巖、粉砂巖及碳質(zhì)板巖（原稱油房組），揭示局部地區(qū)構(gòu)造環(huán)境演變?yōu)榫蹟繑D壓。③盆地西北緣粒度粗，向盆地內(nèi)部相變?yōu)榛旆e陸棚相細(xì)碎屑巖夾碳酸鹽巖，總體沉積背景為混積緩坡。例如，在川西滎經(jīng)白井溝、漢源帽殼山和峨眉后山張村等地均夾有巨厚的三角洲、濱岸相含礫砂巖體；在川西北、川北普遍發(fā)育河流、濱岸相礫巖體，其中北川復(fù)興一帶發(fā)育厚達(dá)860m的巖屑礫巖夾碳質(zhì)板巖，廣元—旺蒼發(fā)育厚度介于30～310m的巖屑礫巖和燧石礫巖（原稱磨刀埡組）（圖2-a），其礫徑介于0.2～5.0cm，最大可介于20～30cm（圖2-b）[6-7]。

總之，滄浪鋪期同沉積古隆起以及東南傾混積緩坡的形成，奠定了龍王廟期碳酸鹽巖沉積的古地貌基礎(chǔ)。

2　高頻沉積層序?qū)Ρ?/h2>

龍王廟組與下伏滄浪鋪組（下紅層）呈海侵上超不整合接觸，與上覆陡坡寺組/高臺組（上紅層）呈平行不整合接觸，容易識別和劃分對比[4]。層序地層學(xué)的研究表明，龍王廟組僅為1個(gè)三級Ⅰ型層序，自下而上可劃分為3～5個(gè)四級層序，各自均分別經(jīng)歷了海侵→高位域的演化。在盆地東南緣七曜山大斷裂以東的渝東南—湘鄂西地區(qū)，發(fā)育5個(gè)四級層序（Ssq1—Ssq5）；七曜山與華鎣山大斷裂之間的萬州—宜賓臺凹主要發(fā)育4個(gè)四級層序（Ssq2— Ssq5）；華鎣山大斷裂以西的廣大地區(qū)僅發(fā)育3個(gè)四級層序（Ssq3—Ssq5）。其中，四級層序Ssq4海侵域又為龍王廟組三級層序的最大海泛面，即盆地內(nèi)測井曲線顯示的高GR段（為泥質(zhì)泥晶云巖、泥質(zhì)紋層云巖夾白云質(zhì)泥巖）。以此為界，其下部、上部的四級層序組合則分別屬于三級層序的海侵域、高位域。這些表明，龍王廟早期復(fù)又海侵，海水自古地貌低部位逐漸向高部位侵漫，導(dǎo)致東南傾大緩坡上的沉積呈現(xiàn)逐層“爬坡”的超覆現(xiàn)象，由此顯示出碳酸鹽緩坡的沉積特征（圖3）。

圖2　川北地區(qū)滄浪鋪組河流、濱岸相礫巖體的分布（a）及巖性特征（b）圖

圖3　下寒武統(tǒng)龍王廟組高頻沉積層序?qū)Ρ绕拭鎴D

從圖3還可見，萬州—宜賓臺凹的沉積厚度較大，介于148.5～211.0m；以蒸發(fā)巖為標(biāo)志，臺凹主要發(fā)育于四級層序Ssq3—Ssq5；其海侵域沉積開闊較深水低能、海灣亞相的含化石泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)云巖，高位域發(fā)育半局限—局限低能、蒸發(fā)潮坪與蒸發(fā)潟湖亞相的層紋石云巖、膏質(zhì)云巖、膏泥巖和膏鹽巖。臨7 井實(shí)鉆揭示，高位域蒸發(fā)潟湖中發(fā)育以巖鹽為特征的高級蒸發(fā)巖，說明臺凹局部地區(qū)存在沉降幅度和沉積速率較大的深洼陷。而該時(shí)期，恰對應(yīng)其兩側(cè)水下古地貌高地上多旋回的開闊淺水高能顆粒灘發(fā)育期，但沉積厚度較薄，在西北側(cè)磨溪—高石梯、東南側(cè)石柱板凳溝分別不足100m和188m。這又揭示東南傾大緩坡上兩隆夾一凹的古構(gòu)造—地貌格局，以及兩灘（上灘、下灘）夾一海灣—潟湖的沉積古地理格局。

需要指出，龍王廟期的七曜山大斷裂與華鎣山大斷裂可能為對傾的同沉積控邊斷裂。但限于該斷裂系經(jīng)歷了晚加里東期以來多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造且二維地震資料分辨率低以及蒸發(fā)巖強(qiáng)烈變形影響，目前尚未獲得龍王廟期斷裂性質(zhì)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與地球物理學(xué)證據(jù)。

3　巖相古地理格局與沉積模式

3.1巖相古地理

按照優(yōu)勢相做圖的原則編制了龍王廟組巖相古地理圖（圖4）。由圖4可見，該區(qū)的巖相古地理具有如下5個(gè)特點(diǎn)。

1）自川西同沉積古隆起向東南方向，依次發(fā)育后緩坡相、內(nèi)/淺緩坡顆粒灘（上灘）—灘間海（洼地）亞相、內(nèi)緩坡臺凹相、中緩坡風(fēng)暴巖—障壁灘與丘灘亞相（下灘）以及外緩坡—盆地相。

2）受川西同沉積古隆起背景上東南傾大緩坡的控制，相帶展布主體呈平行于江南（即湘桂地區(qū)）海盆的東北—西南向，其次是平行于南秦嶺海盆的西北—東南向；呈現(xiàn)為“背靠”川西古隆起，面向江南與南秦嶺海盆的半環(huán)狀特點(diǎn)；水深和水動(dòng)力強(qiáng)度具有西北淺而強(qiáng)，東北、東南深而弱的特點(diǎn)；海侵方向至少有2個(gè)，一是自南秦嶺海盆向西南，二是自江南海盆向西北。

圖4　四川盆地及周緣下寒武統(tǒng)龍王廟組巖相古地理圖

3）克拉通內(nèi)部也強(qiáng)烈凹陷/裂陷，形成與南秦嶺裂谷垂直、并自南秦嶺裂谷[4]向西南方向伸入克拉通內(nèi)的萬州—宜賓臺凹，由此使上揚(yáng)子克拉通內(nèi)呈現(xiàn)為東南傾大緩坡上兩隆夾一凹的古構(gòu)造—地貌格局。但該時(shí)期的萬州—宜賓臺凹與燈影—筇竹寺期德陽—安岳裂陷的方向不同，其拉張裂陷幅度可能要小得多。

4）高能相帶突出表現(xiàn)以萬州—宜賓臺凹為軸，兩側(cè)對稱發(fā)育雙顆粒灘。其中，以毗鄰摩天嶺—彭灌—寶興島鏈、圍繞川西同沉積古隆起呈半環(huán)帶狀發(fā)育的上灘最為醒目，在現(xiàn)今四川盆地范圍內(nèi)可達(dá)8×104km2，自北向南由以下6條灘體帶構(gòu)成：第①灘體帶由旺蒼正源、大兩和南江楊壩、沙灘剖面構(gòu)成；第②、③灘體帶為二維地震預(yù)測；第④灘體帶由鉆井揭示和二維地震預(yù)測；第⑤灘體帶由大量鉆井揭示和二維、三維地震預(yù)測，研究程度最高。其中的磨溪地區(qū)，突出表現(xiàn)為川中水下古隆起軸部高地上的加積序列，除磨溪21井外，其余井均難以識別四級層序Ssq4海侵域的高伽馬值段，表明沉積時(shí)古地貌位置高、受海平面上升所導(dǎo)致的“淹沒”作用影響小而保持了持續(xù)穩(wěn)定的淺水高能環(huán)境，因而成為顆粒灘體及儲層發(fā)育最好的區(qū)塊；第⑥灘體帶由漢源帽殼山剖面、大量鉆井和二維地震資料來控制。

5）上灘的6個(gè)灘體帶組合，自古隆起核部向其傾沒端收斂，可能揭示同沉積古隆起核部微地貌分異大、呈指狀撒開的隆凹分異格局控制了古水深，而淺水高能帶又控制了顆粒灘體的發(fā)育。

3.2碳酸鹽緩坡雙顆粒灘型沉積模式

國際流行的碳酸鹽緩坡經(jīng)典模式，為自陸向海依次發(fā)育內(nèi)緩坡蒸發(fā)潟湖—蒸發(fā)潮坪、淺緩坡顆粒灘、中或深緩坡、外緩坡—盆地相帶[8-14]，可稱為單顆粒灘模式。筆者認(rèn)為，四川盆地及周緣龍王廟組碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式（圖5）與之有別，主要體現(xiàn)在后緩坡混積潮坪、內(nèi)/淺緩坡上顆粒灘、內(nèi)緩坡臺凹3個(gè)新增相帶以及中緩坡下顆粒灘。后3個(gè)相帶的發(fā)育特征，皆受控于臺凹控邊斷裂活動(dòng)與高頻海平面升降的聯(lián)合作用。

圖5　四川盆地及周緣龍王廟組碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式與其相標(biāo)志、古環(huán)境圖

1）后緩坡混積潮坪亞相，主要為含砂、砂質(zhì)云巖，并可夾薄層陸源細(xì)碎屑巖（白云質(zhì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖）。其殘余厚度很薄，如川西滎經(jīng)白井溝、轎頂山剖面分別僅厚13m和23m。究其原因，與處于海底古地貌高部位而沉積晚，沉積后又處于川西古隆起高部位而抬升早、剝蝕量大有關(guān)。陸源碎屑的來源，可能與龍王廟期海侵上超過程中侵蝕下伏滄浪鋪組碎屑巖，并經(jīng)風(fēng)暴回流、沿岸流搬運(yùn)而進(jìn)入海域有關(guān)。

2）在臺凹向陸一側(cè)的古隆起圍斜部位，古地貌位置最高、水體能量最強(qiáng)而上顆粒灘規(guī)模大（圖4、圖5），同生—準(zhǔn)同生干熱期、濕熱期分別更易白云石化和遭受大氣淡水溶蝕作用，尤其是毗鄰加里東—早海西期剝蝕尖滅線而更易遭受后表生期多期巖溶作用，因而規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層最為發(fā)育。

3）內(nèi)緩坡臺凹，以發(fā)育開闊較深水低能的泥質(zhì)碳酸鹽巖與周期性封閉低能的蒸發(fā)巖為特征，經(jīng)歷了較深水海灣（開闊低能）→蒸發(fā)潟湖（半局限—局限低能）→蒸發(fā)潮坪的多旋回沉積演化。

4）經(jīng)典模式的中緩坡，以發(fā)育各類、各種粒級的風(fēng)暴灰?guī)r為特征。然而，在上揚(yáng)子克拉通，海底古地貌分異大而平面上水深變化大，其沉積也就兼具中緩坡與淺緩坡的雙重特點(diǎn)（圖5-a～h）。其中，在廣闊的海底古地貌低部位，其沉積與經(jīng)典模式無異。但在海底古地貌高地上，因快速加積作用可發(fā)育由顆粒灰?guī)r、豹皮狀白云質(zhì)顆粒灰?guī)r構(gòu)成的淺緩坡顆粒灘，并最終演化為層紋石云巖所構(gòu)成的云坪，如石柱板凳溝剖面（圖3）；而在中緩坡與外緩坡轉(zhuǎn)折帶的海底凸起上，則首先沉積各類風(fēng)暴巖，然后快速建造高大的微生物丘建隆（圖5-e），繼之以丘為基礎(chǔ)建造障壁灘，如湘西花垣漁塘—李梅一帶。

筆者認(rèn)為，湘西花垣漁塘—李梅一帶，四級層序Ssq3發(fā)育微生物丘，標(biāo)志著四級層序Ssq1、Ssq2的勻斜緩坡演變?yōu)檫h(yuǎn)端變陡緩坡；四級層序Ssq4、Ssq5發(fā)育顆粒云巖，并發(fā)生硬石膏化或夾有硬石膏扁豆體，標(biāo)志著遠(yuǎn)端變陡緩坡向鑲邊臺地的臺地邊緣演化。然而，構(gòu)造隆升或冰期，或兩者耦合所導(dǎo)致的海平面快速下降[18]，使這一演化被迫終止而臺地“夭折”，并遭受了強(qiáng)烈的風(fēng)化剝蝕和淋濾溶蝕，由此使上揚(yáng)子克拉通保存了完整的碳酸鹽緩坡，并在其東南緣的湘鄂西一帶還殘存了鑲邊臺地的“遺痕”。因此，無論從學(xué)術(shù)角度，還是從克拉通內(nèi)四川盆地天然氣的勘探角度，將龍王廟組臺地類型確定為碳酸鹽緩坡是恰當(dāng)?shù)摹?/p>

4　內(nèi)/淺緩坡顆粒灘（上灘）儲層成因

由圖4可見，中緩坡顆粒灘（下灘）均已出露或抬升至近地表而失去了勘探價(jià)值；環(huán)繞古隆起發(fā)育的內(nèi)/淺緩坡顆粒灘（上灘），發(fā)育在四川盆地腹部而保存最好，盡管龍王廟組殘余厚度小于100m，但顆粒巖/地層厚度比、儲層/地層比最高可達(dá)65%，且縱向上的3套灘體在平面上疊合連片，從而為規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層的形成奠定了沉積基礎(chǔ)。其中的規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲產(chǎn)層[1-4]，突出表現(xiàn)為顆粒灘相控、多旋回層狀—準(zhǔn)層狀疊置的裂縫—孔隙、蜂窩狀孔洞型巖溶儲層，基質(zhì)孔隙度介于2.00%～18.48%，平均為4.81%。其形成主要受控于沉積期顆粒灘基質(zhì)孔隙—孔洞的發(fā)育、同生—準(zhǔn)同生期白云石化與大氣淡水溶擴(kuò)，以及后表生期2期大規(guī)模巖溶溶擴(kuò)和印支—喜馬拉雅期未充填構(gòu)造縫4個(gè)要素的疊合。

4.1顆粒、糞球粒粒間孔與蠕形動(dòng)物鑄模孔洞是原生基質(zhì)孔隙—孔洞型儲層發(fā)育的基礎(chǔ)

內(nèi)/淺緩坡的巖石類型，以顆粒、殘余顆粒、糞球粒（非骨架顆粒，Non-skeletal Grains），以及細(xì)晶、粉細(xì)晶和泥粒云巖為特征。其在露頭剖面和鉆井巖心的宏觀面貌，無論是顆粒巖還是泥粒巖甚至粒泥巖，都普遍發(fā)育強(qiáng)烈的生物擾動(dòng)構(gòu)造而呈花斑狀、云霧狀，并殘存密集的蟲孔和潛穴；偶見斜層理和交錯(cuò)層理，其原因與沉積后遭受了強(qiáng)烈的風(fēng)暴侵蝕與夷平作用有關(guān)（圖5-a、圖6）。

由于在蟲孔、潛穴附近和強(qiáng)烈生物擾動(dòng)白云巖中未發(fā)現(xiàn)生物硬體，推測其可能為蠕形動(dòng)物中的環(huán)節(jié)動(dòng)物，多毛綱的可能性大。其生命活動(dòng)過程具有3個(gè)作用來形成、改善儲集巖，乃至直接形成儲層：①排泄糞球粒，使顆粒巖的類型和縱橫向分布范圍增加；②有些環(huán)節(jié)動(dòng)物每年能翻動(dòng)大量沉積物而使之疏松；③吸收海水中碳酸鹽而轉(zhuǎn)化為自身的鈣/鎂質(zhì)棲管[19]，既保護(hù)了自身，又為鑄模孔洞的形成奠定了基礎(chǔ)。由此可見，蠕形動(dòng)物生命活動(dòng)過程中的造粒與“造架”成孔作用，對原生基質(zhì)孔隙—孔洞型儲層的形成起著至關(guān)重要的作用。

4.2同生—準(zhǔn)同生期白云石化與大氣淡水溶擴(kuò)形成原生基質(zhì)孔隙—鑄模孔洞型優(yōu)質(zhì)儲層

圖7剖析了四級層序Ssq4—Ssq5，展示其海侵域→高位域沉積與早期成巖作用的演化。在海侵域，海平面逐漸上升而顆粒灘體退積；萬州—宜賓臺凹與廣海循環(huán)好而沉積較深水的泥質(zhì)泥晶碳酸鹽巖；碳酸鹽緩坡處于海平面以下而白云石化弱，但上灘的最高部位可短暫暴露而發(fā)生微弱的大氣淡水溶蝕。在高位域，海平面逐漸下降而顆粒灘體進(jìn)積；萬州—宜賓臺凹因海水循環(huán)受限而演化為半局限海灣，并最終演化為蒸發(fā)潟湖—蒸發(fā)潮坪；上灘沉積時(shí)所處古地貌位置最高、水體能量最強(qiáng)而灘體規(guī)模大，在同生—準(zhǔn)同生干熱期、濕熱期分別更易發(fā)生廣泛而強(qiáng)烈的蒸發(fā)泵汲與回流—滲透白云石化，尤其是遭受多期、多類大氣淡水溶蝕作用。

圖6　磨溪—高石梯龍王廟組內(nèi)/淺緩坡顆粒灘（上灘）儲層特征圖

圖7　龍王廟組四級層序Ssq4—Ssq5海侵域→高位域沉積與早期成巖作用演化圖

a.海侵域（海平面由1逐漸上升到4）：①濱面（Shoreface，指平均高潮面與正常天氣浪基面之間的水下岸坡地帶）高能帶逐漸向陸地方向遷移，顆粒灘體退積；②灘間洼地海水輕微濃縮，蒸發(fā)泵汲與回流—滲透白云石化弱或不發(fā)生；③上灘最高部位短暫暴露，發(fā)生微弱的大氣淡水溶蝕與膠結(jié)；④下灘長期處于海平面以下，發(fā)生泥晶化和很強(qiáng)的海底膠結(jié)；⑤內(nèi)緩坡臺凹（即克拉通內(nèi)凹陷/裂陷）與廣海循環(huán)好，發(fā)育開闊較深水海灣相泥晶灰?guī)r沉積。

b.→c.高位域早期→晚期（海平面由4下降到6；再下降到7）：①濱面高能帶逐漸向廣海方向遷移，顆粒灘體進(jìn)積；②海平面下降與干熱古氣候強(qiáng)烈蒸發(fā)，上灘灘間洼地形成多個(gè)小鹽池，鹵水向下方、側(cè)下方流經(jīng)灘體而使其發(fā)生回流—滲透白云石化；③回流鹵水最終匯入循環(huán)受限的內(nèi)緩坡臺凹（半局限海灣），使其鹽度大幅度增加，并最終演化為大面積蒸發(fā)潟湖—蒸發(fā)潮坪，沉積白云巖、石膏和巖鹽；④風(fēng)暴潮攜帶濃縮海水、鹵水補(bǔ)給淺緩坡，使上灘灘間小鹽池不至于被蒸干而使得蒸發(fā)泵汲、回流—滲透白云石化持續(xù)進(jìn)行；⑤上灘所處古地貌位置高、易暴露，濕熱古氣候背景下大氣淡水溶蝕的范圍和強(qiáng)度逐漸增加；⑥海平面逐漸下降，下灘在高位域末期才處于海平面以上，可發(fā)生短暫的蒸發(fā)泵汲白云石化與大氣淡水溶蝕。

需要指出，下寒武統(tǒng)龍王廟組儲層，無論是儲集空間類型還是成因，都非常相似于美國Gulf Coast盆地上侏羅統(tǒng)Smackover組。該組沉積后暴露于地表，并形成了區(qū)域性不整合，之后在東德克薩斯州沉積了Buckner組蒸發(fā)巖（主要由硬石膏組成，在沉積中心發(fā)育超過30m厚的巖鹽）。依據(jù)Smackover組上部白云巖與上覆Buckner組蒸發(fā)巖之間的密切對應(yīng)關(guān)系，前人[20]提出來自于上覆蒸發(fā)潟湖鹵水的異源滲透—回流白云石化模式。與之相對比，圖7所展示的龍王廟組白云巖成因，可稱為同期海水—自源白云石化模式。

4.3后表生期2期大規(guī)模巖溶溶擴(kuò)形成顆粒灘相控、孔隙—蜂窩狀孔洞型巖溶儲層

龍王廟組經(jīng)歷的后表生期建設(shè)性成巖作用，突出表現(xiàn)為2期巖溶的強(qiáng)烈溶蝕。而且，由于上灘毗鄰剝蝕尖滅線而遭受的溶擴(kuò)作用最強(qiáng)。其中，第一期為龍王廟組沉積后遭受風(fēng)化殼巖溶作用，但隆升暴露的時(shí)限及溶蝕程度還尚待深入研究；第二期為順層巖溶作用[21]。可能自中加里東期開始，川中古隆起西段已經(jīng)演化為水上隆起，并呈現(xiàn)為向東傾沒的鼻狀構(gòu)造而逐漸向東擴(kuò)展，在中海西期（石炭系沉積期）最終定型為現(xiàn)今構(gòu)造圖上的古地貌格局。因此，由于古地貌導(dǎo)致的水頭差作用，古陸剝蝕區(qū)的大氣淡水（大氣降水與河流）向東、向南、向北呈放射狀徑流，并在高臺組剝蝕尖滅線東部因高臺組、滄浪鋪組2套碎屑巖隔水層所限而轉(zhuǎn)為地下徑流（暗河），遂沿龍王廟組早先形成的粒間（溶）孔、鑄模（溶）孔進(jìn)行強(qiáng)烈的順層溶擴(kuò)，由此形成蜂窩狀的相控、順層巖溶孔洞型儲層（圖8），磨溪三維區(qū)塊日產(chǎn)百萬立方米天然氣井無一例外地屬于該類儲層。這方面，可以從古隆起高部位向傾沒端，蜂窩狀孔洞—孔隙段逐漸減少、儲層物性總體變差的變化規(guī)律來證明。此外，順層巖溶作用，還可在斷裂裂縫發(fā)育的致密白云巖區(qū)形成非組構(gòu)選擇性、大型溶洞型儲層，如磨溪17井即鉆揭高達(dá)6m的溶洞。

4.4印支—喜馬拉雅期未充填構(gòu)造縫的發(fā)育進(jìn)一步提高了儲層的滲透性

印支—燕山期，四川盆地北緣、西北緣發(fā)育周緣前陸盆地，使盆地內(nèi)部龍王廟組碳酸鹽巖遭受強(qiáng)烈擠壓而產(chǎn)生大量未充填高角度裂縫和水平裂縫，尤其是喜馬拉雅期以來整體隆升剝蝕所引起的卸壓作用，在產(chǎn)生新的裂縫的同時(shí)，又使得已有裂縫呈張開狀態(tài)，從而極大地提高了儲層的滲透性，使龍王廟組儲層最終定型。

5　結(jié)論

1）下寒武統(tǒng)龍王廟組自川西向渝東南，依次發(fā)育后緩坡混積潮坪、內(nèi)/淺緩坡顆粒灘（上灘）—灘間海（洼地）、內(nèi)緩坡臺凹開闊較深水海灣→蒸發(fā)潟湖→蒸發(fā)潮坪，中緩坡風(fēng)暴巖—障壁灘—丘灘（下灘）以及外緩坡—盆地相。

2）碳酸鹽緩坡雙顆粒灘沉積模式以萬州—宜賓臺凹為軸，兩側(cè)古地貌高地水體淺、能量強(qiáng)而對稱發(fā)育雙顆粒灘；較經(jīng)典模式新增了環(huán)繞古隆起發(fā)育的上灘，分布面積達(dá)8×104km2。

3）上灘沉積時(shí)所處古地貌位置最高、水體能量最強(qiáng)而灘體規(guī)模大，同生—準(zhǔn)同生干熱期、濕熱期分別更易白云石化和遭受大氣淡水溶蝕作用，尤其是毗鄰加里東—早海西期剝蝕尖滅線而更易遭受后表生期多期巖溶作用，因而規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層更為發(fā)育。多期大氣淡水使得顆粒巖粒間孔和蠕形動(dòng)物鑄模孔溶蝕擴(kuò)大，并疊加構(gòu)造作用，形成顆粒灘相控、多旋回層狀—準(zhǔn)層狀、裂縫—孔隙、蜂窩狀孔洞型巖溶儲層。

圖8　龍王廟組自川中古隆起高部位向傾沒端的儲集空間發(fā)育程度變化圖

4）上述認(rèn)識，揭示克拉通內(nèi)古構(gòu)造—地貌分異強(qiáng)、相帶分異大，對中國其他含油氣盆地碳酸鹽巖勘探具有一定的啟示意義。相信，隨著盆地鉆井的增多以及地震資料分辨率的提高，以克拉通內(nèi)凹陷/裂陷為中心的多灘、環(huán)灘沉積模式將會建立起來，以滿足中國油氣精細(xì)勘探的迫切需要。

致謝：《天然氣工業(yè)》主編冉隆輝教授級高級工程師對本文的修改完善提出了寶貴的指導(dǎo)意見，在此表示衷心感謝！

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（修改回稿日期2016-02-17編輯羅冬梅）

Sedimentary model and reservoir genesis of dual grain banks at the Lower Cambrian Longwangmiao Fm carbonate ramp in the Sichuan Basin

Du Jinhu1,Zhang Baomin2,Wang Zecheng2,Zou Caineng2,Xu Chunchun3,Shen Ping3,Zhang Jian3,Zhang Jing2,Zhou Hui2,Jiang Hua2,Wen Long3,Shan Xiuqin2,Liu Jingjiang2
(1.PetroChina Exploration & Production Company,Beijing 100007,China; 2.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development,Beijing 100083,China; 3.PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company,Chengdu,Sichuan 610051,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME 36,ISSUE 6,pp.1-10,6/25/2016.(ISSN 1000-0976; In Chinese)

Abstract:The gas reservoir of the Lower Cambrian Longwangmiao Fm in the Sichuan Basin is a supergiant integral marine carbonate gas reservoir whose single scale is currently the largest in China.In order to figure out its sedimentary model and reservoir genesis， its geological structures and sedimentary settings and facies were analyzed comprehensively and the lithofacies paleographic map was plotted.It is revealed that the following sedimentary facies are successively developed in the Longwangmiao Fm from West Sichuan to Southeast Chongqing: diamictic tidal flat at the back ramp， grain bank （the upper bank） at the inner/shallow ramp-interbank sea (depression),deeper open bay at the platform depression of inner ramp → evaporative lagoon → evaporative tidal flat， tempestite at the middle ramp-barrier beach-mud mound beach (the lower bank),and outer ramp-basin.Accordingly， the specific sedimentary model of dual grain banks in the Longwangmiao Fm carbonate ramp was established as follows.Firstly,in this model,dual grain banks are symmetrically developed with Wanzhou-Yibin platform depression as the axis,on whose dual sides the paleohighs have shallow water bodies with strong energy.Compared with the classical model,the new one has a new upper bank which is developed around the paleohighs covering an area of about 8×104km2.Secondly,the upper bank is large for its paleogeomorphology being located at the highest position with the strongest water energy during deposition.Therefore,it is prone to dolomitization and meteoric dissolution respectively during contemporaneous-penecontemporaneous hot-dry and hot-humid periods,and especially the Caledonian-Early Hercynian denudation wedge out tends to undergo post-supergene multiphase karstification.Therefore， quality reservoirs are more developed on scale.Thirdly， the intergranular pores and vermes moldic pores were dissolved and enlarged due to the multiphase atmospheric fresh water leaching,and together with tectonism,grain bank facies controlled multicyclic laminated-quasi-laminated,fracture-pore and cellular vuggy karst reservoirs were formed.

Keywords:Sichuan Basin; Longwangmiao Fm; Carbonate ramp; Dual grain banks; Sedimentary model; Pore-cellular vug; Karst reservoir

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.06.001

基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)（編號：2011ZX05004）、中國石油天然氣集團(tuán)公司勘探與生產(chǎn)專項(xiàng)“四川盆地樂山—龍女寺古隆起震旦系含油氣評價(jià)及勘探配套技術(shù)研究”（編號：2012ZD01）。

作者簡介：杜金虎，1958年生，教授級高級工程師，本刊第七屆編委會委員；1983年畢業(yè)于原成都地質(zhì)學(xué)院石油地質(zhì)專業(yè)，主要從事石油地質(zhì)勘探方面的研究和管理工作。ORCID: 0000-0001-7626-6620。E-mail:dujinhu@petrochina.com.cn