川中南部地區上寒武統洗象池組沉積相及優質儲層臺內灘分布特征

井　攀， 徐芳艮， 肖　堯， 姚艷波， 周瑞琪， 余　箐， 丁圣斌

( 1. 成都理工大學 油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川 成都　610059；　2. 中國石油西南油氣田分公司 川中油氣礦，四川 遂寧　629001；　3. 四川省煤田地質工程勘察設計研究院，四川 成都　610045 )

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川中南部地區上寒武統洗象池組沉積相及優質儲層臺內灘分布特征

井攀1， 徐芳艮1， 肖堯2， 姚艷波2， 周瑞琪3， 余箐1， 丁圣斌1

( 1. 成都理工大學 油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川 成都610059；2. 中國石油西南油氣田分公司 川中油氣礦，四川 遂寧629001；3. 四川省煤田地質工程勘察設計研究院，四川 成都610045 )

為深化川中南部洗象池組的勘探開發，以川中南部地區為研究區，以上寒武統洗象池組為目的層，利用巖心觀察、薄片鑒定、測井、地震和孔滲實驗測試等方法,分析上寒武統洗象池組優質儲層臺內灘亞相的分布特征。結果表明：洗象池組為局限臺地沉積環境，發育臺內灘、臺坪和潟湖亞相。風化殼巖溶的改造及后期的埋藏溶蝕和構造裂縫優化使臺內灘亞相成為相對優質儲層。洗象池組洗二段和洗三段是臺內灘主要發育層段；東部地區發育大面積分布的臺內灘，西部地區灘體發育面積小且零星分布。臺內灘亞相為潛在優質儲層相，東部地區為有利勘探區。

川中南部地區； 洗象池組； 局限臺地； 臺內灘； 相對優質儲層

0　引言

川中南部地區洗象池組是現今重要的勘探領域。人們對川中南部地區的研究，多集中于中上寒武統、整個寒武統[1-4]或洗象池群[5](寒武系高臺組、洗象池組和奧陶系桐梓組)及四川盆地東部地區，乃至整個四川盆地洗象池組的沉積相方面[6-8]。趙愛衛等研究四川盆地及其周緣地區寒武系洗象池群顆粒灘特征及分布，指出盆地內古隆起和水下高地為顆粒灘發育提供物質基礎，因其核部、翼部水體能量不同而使翼部的顆粒灘發育優于核部的[9]；Li Ling等分析四川盆地威遠地區洗象池群淺灘相，認為碳酸鹽巖臺地內部儲層為重復疊置的薄儲層，且未經暴露[10]；匡文忠等利用地震波的振幅、連續性和速度3個參數，在常規地震剖面上對磨溪—龍女寺地區寒武系洗象池群地層進行微地震相劃分，指出該地區風化殼上的有利區主要以古巖溶地層圈閉為主[11]；王素芬等探討樂山—龍女寺古隆起洗象池群有利儲集層發育機制，認為古巖溶與構造裂縫共生區域為有利勘探區[12]；楊偉等研究四川盆地南部中—上寒武統儲層成巖作用，指出白云石化和巖溶作用是控制該區儲層的主要地質作用[13]；黃文明等探討四川盆地寒武系儲層特征及優質儲層的形成機理，認為四川盆地寒武系沉積相主要為局限開闊海臺地相—濱岸相[14]。

近年來，川中地區下寒武統龍王廟組發現大氣田[15-17],使龍王廟組之上處于同一沉積構造環境的洗象池組成為重要的勘探目的層，但至今未見洗象池組臺內灘亞相分布特征研究的報道。筆者綜合鉆井揭示、薄片觀察、測井響應及單井和連井地震剖面的解析，揭示川中南部地區上寒武統臺內灘分布特征，為深化洗象池組的勘探開發提供地質依據。

1　區域地質背景

研究區位于川中平緩斷褶帶東部，區域構造位置處于樂山—龍女寺古隆起東段，主要包含安平店構造、磨溪構造、龍女寺構造和高石梯構造[18-19]，地理位置北起南充市，南抵合川市，西達安岳縣，東至武勝縣，面積約為16×103km2(見圖1)。研究區洗象池組主要沉積白云巖，其分布面積廣，厚度變化大。

圖1　川中南部地區區域地理及構造位置(據文獻[18]修改)

四川盆地位于揚子板塊西北部，發育基底層、海相沉積層和陸相沉積層3層式結構。第一期太古代—早震旦世，屬于前震旦紀基底形成期。第二期晚震旦世—中三疊世，屬于克拉通裂陷—被動大陸邊緣期，震旦紀海水大規模入侵揚子地臺，大部分區域發育淺水碳酸鹽巖臺地。第三期晚三疊世—早白堊世，屬于前陸盆地期，四川地區受多方向壓應力控制，陸內造山作用強烈。第四期晚白堊世—第四紀，屬于以抬升剝蝕為主的構造盆地期[18]。

2　沉積相特征

2.1沉積相劃分

根據鉆井巖性、鏡下薄片和測井響應特征將洗象池組劃分為洗一段、洗二段和洗三段。洗一段巖性多為含砂質泥—微晶云巖，測井曲線GR值較高，包絡線呈進積型；洗二段巖性多為粉晶云巖，顏色較淺，測井曲線GR值普遍較低，包絡線多呈加積型；洗三段砂泥質含量較洗二段的增多，顏色較深，測井曲線GR值較高，包絡線呈退積型(見圖2)。

選取31口井進行巖心描述和鏡下薄片鑒定，結合各研究層段的沉積厚度，根據對應的代表性巖性將洗象池組局限臺地相沉積劃分為臺坪、臺內灘和潟湖3種沉積亞相、5種沉積微相(見圖2)。

2.2臺坪和潟湖亞相

臺坪亞相位于平均高潮線與低潮線之間，水體能量較低，受海平面升降的影響較大，可識別云坪和砂泥質云坪微相。云坪巖性主要為泥—微晶云巖，砂泥質云坪巖性主要為含砂質微晶云巖；潟湖亞相位于浪基面之下，水動力弱，沉積環境較為安靜，主要可以識別云質潟湖和泥云質潟湖2種沉積微相。云質潟湖巖性主要為粉晶云巖。泥云質潟湖巖性主要為泥云巖。臺內灘為研究區重要的相對優質儲層發育的沉積亞相。

圖2　川中南部地區洗象池組地層綜合柱狀圖

2.3臺內灘亞相

2.3.1巖心及薄片

臺內灘多為顆粒灘，典型的灘體為丘形或呈低臺狀略高于周緣地區。灘體一旦暴露，受大氣淡水淋濾溶蝕，易發育大量原生粒間(溶)孔(見圖3(a))。臺內灘巖性主要為殘余砂屑云巖(見圖3(b))，沉積物單層厚度不大，泥巖和黏土礦物含量極少。

圖3　川中南部地區洗象池組臺內灘亞相構造及巖性組合特征Fig.3 The structural and lithological characteristics of bank subfacies of Xixiangchi formation in the southern area of central Sichuan basin

2.3.2測井相

自然伽馬對碳酸鹽巖中泥質含量特別敏感，識別精度高，可以通過自然伽馬曲線形態判別沉積相[20]。

臺內灘亞相識別為砂屑灘微相，其測井相特征有2種類型： 類型1，GR曲線大致呈箱形；類型2，GR曲線大致呈齒化箱形。箱形表明水流能量和物源供給較穩定，齒化箱形表明在穩定的大環境下出現韻律性沉積的特征。

類型1,GR平均值低，中位值在30 API左右，表明含有較少的泥質和黏土。類型2,GR平均值低，變化小，幅度為14～39 API，表明泥質和黏土含量較低。2種類型的GR曲線接觸方式為頂底部漸變接觸方式，分別反映后期水動力能量和物源供給勻速減弱、早期水動力能量和物源供給勻速增強，包絡線呈加積狀態，代表水動力強且穩定、物源供給充足條件下的加積式沉積。

類型1，電阻率曲線呈齒化漏斗形，平均值偏高，中位值在1 000～2 000 Ω·m之間，向上逐漸變低，反映局部地區臺內灘相黏土含量相對增加。類型2，電阻率曲線呈現對稱齒形，平均值偏高，局部異常高值可達到(1～2)×104Ω·m，反映碳酸鹽巖不導電的特性及泥巖和黏土礦物含量極少。

類型1，聲波時差曲線為齒化鐘形；類型2，聲波時差曲線為齒化漏斗形，其局部出現高峰值，反映孔隙性較好。2種類型補償中子孔隙度CNL形態為齒化箱形，局部出現峰值為4.0%，反映地層含氫指數低、孔隙性好(見圖4)。

圖4　川中南部地區洗象池組臺內灘亞相測井相特征Fig.4 The electrofacies characteristics of bank subfacies of Xixiangchi formation in the southern area of central Sichuan basin

2.3.3地震相

地震相主要以分析地震反射構型、結構，以及反射軸振幅強弱、連續性、頻率高低為主要方法識別沉積相特征和地震界面。主參數法和多參數法為常用地震相單元命名方法。目前多采用后者，多參數法主要參數為內部反射結構、外部幾何形態及其物理參數。物理參數的描述可在反射外形和內部結構特征足以反映沉積環境時省略，采用主參數法。

研究區臺內灘相地震相為席狀波狀結構、強—中振幅、高連續和中頻(見圖5(a))，或席狀平行結構、弱振幅、中連續和中—低頻特征(見圖5(b))。

圖5　川中南部地區洗象池組臺內灘地震相響應特征Fig.5 The seismic characteristics of bank subfacies of Xixiangchi formation in the southern area of central Sichuan basin

3　優質儲層劃分及成因

3.1優質儲層劃分

研究區的儲層類別采用中石油西南油氣田分公司川中油氣礦的劃分標準，以孔隙度和滲透率為參考，分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類和Ⅳ類等4類。Ⅰ類儲層孔隙度φ≥12.0%，滲透率K≥10.000×10-3μm2，儲層類別為好；Ⅱ類儲層孔隙度在6.0%～12.0%之間，滲透率在(0.100～10.000)×10-3μm2之間,儲層類別為較好；Ⅲ類儲層孔隙度在2.0%～6.0%之間，滲透率在(0.001～0.100)×10-3μm2之間，儲層類別為一般；Ⅳ類儲層孔隙度φ<2.0%，K<0.001×10-3μm2，儲層類別為差。

研究區的儲層類別多集中于Ⅲ類，為一般儲層，而臺內灘亞相的儲層明顯高于Ⅱ類臺坪亞相和潟湖亞相的，故為相對優質儲層。

對研究區15口單井各沉積亞相的平均孔隙度和滲透率進行統計對比，臺內灘亞相孔隙度明顯高于潟湖亞相和臺坪亞相的。對比各儲層類別的孔隙度，臺內灘亞相對應Ⅱ類儲層孔隙度為11.3%，明顯高于潟湖亞相(1.7%)和臺坪亞相(1.5%)的(見圖6(a))；臺內灘亞相滲透率最高為5.145×10-3μm2，其滲透率明顯高于潟湖亞相和臺坪亞相的。對比各儲層類別的滲透率，臺內灘亞相對應Ⅱ類儲層滲透率為32.400×10-3μm2，明顯高于潟湖亞相(3.400×10-3μm2)和臺坪亞相(17.400×10-3μm2)(見圖6(b))，臺內灘亞相是相對優質儲層發育的有利亞相。

圖6　川中南部地區洗象池組不同沉積相孔隙度、滲透率Fig.6 The contrast of porosity and permeability amidst different facies of Xixiangchi formation in the southern area of central Sichuan basin

3.2優質儲層成因

3.2.1風化殼巖溶的差異性改造

風化殼巖溶的差異性改造對原生孔隙的形成至關重要。壓實作用和膠結作用對儲層儲集性起到破壞作用[21-22]。潟湖亞相和臺坪亞相沉積物處于低能環境，其原始孔隙度在成巖過程中遭受壓實作用和膠結作用破壞而變小[23](見圖7(a))；臺內灘亞相的顆粒沉積物處于高能環境，因受沖洗而原始孔隙度得到很好地保留[24](見圖7(b))。在經歷成巖作用后，臺內灘亞相沉積物形成以殘余粒間孔為主的儲集層[25-27]。受巖溶作用前，研究區內洗象池組存在臺內灘亞相沉積物的孔滲層。

寒武系沉積以后，加里東中幕時期的都勻運動只在短時間內影響盆地西部,未對川中地區產生較大影響，致使奧陶系與寒武系為整合接觸[28-30]。至晚幕時期的廣西事件，從中志留世到二疊紀的120 Ma內盆地一直受到抬升剝蝕[31-32]，導致研究區西北部洗象池組大面積缺失或直接出露。因此，研究區洗象池組露頭區或桐梓組剝蝕區為地表水的下滲補給通道，并沿洗象池組早期臺內灘亞相殘余粒間孔形成的孔滲層流動，產生溶蝕孔(見圖7(c-d))；潟湖亞相和臺坪亞相沉積物因早期致密化使其接受地表水影響小。

3.2.2后期埋藏溶蝕和構造破裂改造

后期的埋藏溶蝕作用和構造破裂改造對儲層起到建設性作用。在后期埋藏溶蝕作用中，烴類酸性流體充注到先期溶蝕的孔洞中(見圖8(a))，并對其產生擴容作用，且孔洞中含有大量早期瀝青的殘余(見圖8(b))；在后期，喜馬拉雅期構造運動產生的構造裂縫[28]，其主要在早期形成的臺內灘亞相儲集巖中發育，多見裂縫發生伴有酸性流體的溶蝕作用(見圖9(a))，可見裂縫多相互交叉并穿過晶間溶孔(見圖9(b-c))，對先期孔洞具有一定的溝通能力(見圖9(d))，有利于儲層物性的改造。

圖7　川中南部地區洗象池組巖溶改造特征Fig.7 The characteristics of weathering modification of Xixiangchi formation in the southern area of central Sichuan basin

圖8　川中南部地區洗象池組后期埋藏溶蝕作用特征Fig.8 The characteristics of burial dissolution in the later period of Xixiangchi formation in the southern area of central Sichuan basin

圖9　川中南部地區洗象池組構造破裂作用特征Fig.9 The characteristics of structural fracturing of Xixiangchi formation in the southern area of central Sichuan basin

4　臺內灘分布特征

結合單因素法和優勢相法，統計臺內灘亞相、臺坪亞相及潟湖亞相等厚度資料并編制單因素圖件[33]，分析洗象池組臺內灘亞相縱向充填和沉積相平面展布特征。

4.1灘體縱向充填

洗象池組一段主要發育臺坪亞相沉積，最大沉積厚度為79.76 m，東西向上僅GS-21井和HE-12井發育部分臺內灘亞相(見圖10)，南北向上僅在北部的NC-1井周邊發育部分臺內灘亞相(見圖11)。東部沉積厚度比西部的稍厚，反映西高東低的古地貌格局；南部沉積厚度比北部的厚，反映北高南低的古地貌格局，海侵方向主要來自于盆地東部和南部。

圖10　川中南部地區洗象池組東西向沉積相Fig.10 The contrast of sedimentary facies of Xixiangchi formation from west to east in the southern area of central Sichuan basin

洗象池組二段主要發育局限臺地潟湖亞相沉積(見圖10)，反映研究區在高位體系域早期為深水沉積環境，能量較低，其中東西向上西部地區GS-26、GS-6、GS-8和GS-20等井局部發育臺內灘亞相，灘體連續性差，東部地區GS-21和HE-12井發育多期次的灘體且灘體厚度大；南北向上僅南部GS-103和GS-20井發育較薄的臺內灘相沉積(見圖11)。沉積厚度從西到東逐漸變厚，東部HEE-12井的最厚；南部沉積厚度比北部的厚，中部磨溪構造上遭受風化剝蝕MX-29井沉積厚度薄，與上覆的二疊系梁山組為不整合接觸，其余各井沉積完整。

圖11　川中南部區洗象池組南北向沉積相Fig.11 The contrast of sedimentary facies of Xixiangchi formation from south to north in the southern area of central Sichuan basin

洗象池組三段主要發育局限臺坪亞相沉積，沉積厚度展布變化不大，反映海平面開始下降后，研究區受到周邊陸源物質的影響，西部地區井位局部發育厚度較小的臺內灘亞相沉積，東部地區井位局部發育厚度大的臺內灘亞相沉積(見圖10)。南北向上中部磨溪構造MX-29井遭受風化剝蝕，其余地區各井有不同規模的臺內灘亞相發育(見圖11)。東西向上高石梯地區和東部地區地層保存完好，沉積厚度從東到西逐漸變厚；南北向上從兩翼到中部磨溪構造地區沉積厚度逐漸減小。

4.2灘體平面展布

洗象池組一段大面積發育以含砂質泥—微晶云巖和泥質云巖為主的局限臺坪亞相沉積，水體向研究區東部逐漸加深，泥質含量、硅質團塊或條帶含量明顯增加，總體反映研究區西高東低的沉積格局。在HE-12、NC-1、GT-2和GS-21等井可見局部臺內灘亞相沉積(見圖12(a))。

洗象池組二段主要發育以泥—微晶云巖、粉晶云巖、泥云巖和含泥質云巖為主的局限潟湖亞相沉積，水體向研究區東部逐漸加深，臺內灘體發育面積逐漸增大，總體反映研究區西高東低的沉積格局。在GS-21—HE-12—GT-2等井周圍發育大面積的臺內灘亞相沉積；AP-1、GS-16、MX-21—MX-23和GS-23—GS-7—GS-8等井可見局部臺內灘亞相沉積；GK-1、GS-2、GS-9、GS-18、GS-20、GS-26、GS-103、MX-18、MX-23、MX-39和MX-51等井小范圍可見臺內灘亞相沉積(見圖12(b))。

洗象池組三段大面積分布局限臺坪亞相沉積。研究區西北部剝蝕面積達到最大，水體向研究區東部逐漸加深，泥質含量、硅質團塊或條帶含量明顯增加，總體反映研究區西高東低的沉積格局。發育在GS-21—HE-12—GT-2等井周圍的臺內灘亞相面積逐步減小；AP-1、NC-1和BL-1—NJ—MX-203等井可見局部臺內灘亞相沉積；MX-18、MX-203、GS-7、GS-8和GS-103等井小范圍可見臺內灘亞相沉積(見圖12(c))。

以優勢相疊加法繪制整個洗象池組的沉積相展布圖，其中西北部臨近剝蝕區域，主要發育局限臺坪相沉積，東南部主要發育深水環境的局限瀉湖相沉積；臺內灘亞相的分布主要集中于東南部的GT-2—HE-12—GS-21、GS-16、NC-1、BL-1—NJ—MX-23等井周圍，西北部GS-23—GS-7—GS-8、AP-1—MX-21—MX-203等井周圍小范圍發育臺內灘相沉積(見圖12(d))。

圖12　洗象池組灘相平面展布Fig.12 Map showing the distribution of sedimentary facies of Xixiangchi formation

5　結論

(1)川中南地區上寒武統洗象池組為局限臺地沉積環境，發育臺內灘、臺坪和潟湖3種沉積亞相和5種沉積微相，臺內灘亞相是相對優質儲層發育的有利亞相。

(2)川中南地區寒武統洗象池組劃分為洗象池組一段、洗象池組二段和洗象池組三段，洗象池組二段和洗象池組三段是臺內灘亞相主要發育的層段。

(3)川中南地區上寒武統洗象池組在東部的GT-2—HE-12—GS-21、GS-16、NC-1、BL-1—NJ—MX-23等井周圍發育大面積臺內灘亞相沉積，為有利勘探區。

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2015-10-13；編輯：陸雅玲

國家自然科學基金項目(41572133，41372141)

井攀(1991-)，男，碩士研究生，主要從事石油與天然氣地質勘探與評價方面的研究。

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.01.005

TE122.2

A

2095-4107(2016)01-0040-11